DE495800C

DE495800C - Procedure for operating intermittently loaded dry cells of the Leclanche type

Info

Publication number: DE495800C
Application number: DEF64163D
Authority: DE
Original assignee: GEORGE CHOATE FURNESS
Current assignee: GEORGE CHOATE FURNESS
Priority date: 1926-07-23
Filing date: 1927-07-23
Publication date: 1930-04-11

Description

Verfahren zum Betriebe von intermittierend belasteten Trockenzellen des Leclanche-Types Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betriebe von intermittierend belasteten Trokkenzellen des Leclanche-Types unter Verwendung von dem Nutzstrom entgegengesetzt fließenden Strömen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, verbrauchte Zellen des Leclanche-Types dadurch zu regenerieren, daß- man durch diese praktisch völlig erschöpften Zellen einen Ladestrom hindurrhschickt bei Ladespannungen, welche höher sind als die eigene Spannung des Elements, und mithin bei vergleichsweise großen Ladestromstärken. Hierbei findet zwar eine teilweise Depolarisierung der Zelle statt sowie auch eine Erhöhung ihrer Spannung auf einen brauchbaren Wert. Diese Verbesserung hält jedoch nur für eine kurze Zeit vor, wenn die Zelle wieder in normaler Weise entladen wird. Die nutzbare Lebensdauer einer Zelle kann auf diese Art nur um einen geringen Grad erhöht werden.Process for the operation of intermittently loaded dry cells of the Leclanche type The invention relates to a method of operating intermittently stressed dry cells of the Leclanche type using the useful current oppositely flowing currents. It has already been suggested to be consumed To regenerate cells of the Leclanche type by practically completely exhausted cells prevent charging current at charging voltages which are higher than the element's own tension, and therefore at comparatively large charging currents. Here, there is a partial depolarization of the Cell takes place as well as increasing its voltage to a usable value. However, this improvement only lasts for a short time when the cell returns discharged in the normal way. The useful life of a cell can depend on this Kind can only be increased by a small degree.

Es wurde nun gefunden, .daß. die Lebensdauen von Trockenzellen des Leclan.che-Typ.es dann durch Wiederaufladen erheblich gesteigert werden kann, und zwar in vielen Fällen -um, einige hundert Prozent, wenn man erfindungsgemäß den in umgekehrter Richtung fließenden Strom in dien Ruhepausen, und zwar bereits nach Abgabe eines nur geringen Bruchteiles der verfügbaren Nutzleistung, in solcher Stärke durch die Zelle hindurchsehickt, daß die Zellenspannung innerhalb enger Grenzen aufrechterhalten bleibt.It has now been found that. the lifetimes of dry cells of the Leclan.che-Typ.es can then be increased significantly by recharging, and although in many cases -um, a few hundred percent, if one according to the invention Current flowing in the opposite direction during the rest breaks, already after Delivery of only a small fraction of the available useful power, in such strength looks through the cell so that the cell voltage is within narrow limits is maintained.

Das neue Verfahren unterscheidet sich von den bekannten Verfahren in zwei Punkten wesentlich. Einmal wird der Ladestrom bereits dann durch die Zelle geschickt, wenn diese nur einen geringen Bruchteil ihrer nutzbaren Energie abgegeben hat. Ferner wird Bier Ladestrom so schwach gewählt, und zwar sowohl hinsichtlich seiner Momnentanstärke als auch hinsichtlich der Gesamtenergie (gemessen in Ampere-Stunden), daß der Elektrolyt nicht aus -,der Zelle herausgetrieben oder die Zelle auf andere Weisiu zerstört wird.The new method differs from the known method essential in two respects. Once the charging current is then already through the cell clever when they only give off a small fraction of their usable energy Has. Furthermore, beer charging current is chosen so weak, both in terms of its momentary strength as well as with regard to the total energy (measured in ampere-hours), that the electrolyte is not driven out, the cell or the cell on others Weisiu is destroyed.

Da erfindungsgemäß die Zelle nicht erst aufgeladen wird, wenn sie, nahezu erschöpft ist, findet vorliegendes Verfahren besonders bei solchen Zellen Anwendung, welche für eine intermittierende Stroma bgab2 bestimmt sind, was übrigens wohl für die meisten im Gebrauch befindlichen galvanischen Trokkenzell,en der Fall sein dürfte. Das neuie Verfahren ist aber nicht ,auf solche Zellen allein 'beschränkt.Since, according to the invention, the cell is not only charged when it, is almost exhausted, the present method is found particularly in such cells Application, which are intended for an intermittent stroma bgab2, what by the way probably the case for most of the galvanic dry cells in use should be. The new method, however, is not restricted to 'such cells alone'.

Der Ladestrom kann nach der :ersten Entladungsperiode durch die Zelle geschickt werden, oder man kann damit warten, bis eine größere Anzahl von stattgefunden hat; wesentlich ist nur, daß man darauf achtet, daß die bis zum, Zeitpunkt der Ladung abgegeben-- G,esarntenergiem@engc nur ein geringer Bruchteil jener Energiemenge ist, welche die Zelle insgesamt bei normaler Entladung bis zu ihrer Erschöpfung liefern kann.The charging current can after the: first discharge period by the cell can be sent, or you can wait for a larger number has taken place from; It is only essential that one makes sure that the Time of charge released - G, esarntenergiem @ engc only a small fraction is the amount of energy that the cell can collect up to during normal discharge their exhaustion can deliver.

Die Klemmspannung einer frischen Trokkenzelle bei Entladung über einen großen Widerstand beträgt gewöhnlich 1,5 Volt, und die Zelle wird so lange für brauchbar angesehen, als die Spannung bei einer solchen Entladung nicht unter einen Wert zwischen o,9 und i ,i Volt gesunken äst, je nach der Art der Verwendung. Die Wiedcraufladung der Zelle durch entgegengesetzt gerichteten Strom kann hinausgeschoben werden,_bis die Spannung auf etwa 1,25 Volt gesunken ist; in vielen Fällen ist es jedoch vorzuziehen, die Ladung der Zelle vorzunehmen, wenn ihre Spannung nicht wesentlich unter den Anfangswert gesunken ist.The clamping voltage of a fresh dry cell when discharged through a large resistance is usually 1.5 volts, and the cell will be usable for that long regarded as the voltage at such a discharge not below a value between o, 9 and i, i volts have fallen, depending on the type of use. The recharge the cell by oppositely directed currents can be pushed out until the voltage has dropped to about 1.25 volts; however, in many cases it is preferable charge the cell when its voltage is not significantly below the Initial value has decreased.

Die höchst zulässige Ladestromstärke hängt von der Größe der Zelle ab: und, ist erheblich geringer als die höchst zulässige Entladestromstärke für dieselbe Zelle. Eine zylindrische Zelle von :etwa 6,4 cm, Höhe und 3,2 cm Durchmesser, wie säe oft für Blinklichter und Radiozwecke benutzt wird, kann. im ersteren. Falle intermittienend bis zu r/". Ampere entladen werden, wobei die bei eigner derartigen Betriebsweisse gelieferten Amperestunden geringer sind, .als wenn die einzelnen Entladungsstromstärken niedriger wären. Ein Ladestrom von 1/_i Ampere würde zerstörend wirken, wenn man damit solche Zellen während einer längeren Zeit laden wollte, und selbst eine Ladestromstärke: von 5oo Miniampere verursacht oft ,ein Heraustreiben des Elektrolyten infolge der zu raschem Gasentwicklung im Innern der Zelle. Der Ladestrom sollte vielmehr bei Zellen obiger Größe vorzugsweise io MilIiampere nicht übersteägen, wenn auch etwas stärkere Ladeströme verwendet werden könnten, besonders, wenn die Zeitdauer ihrer Einwirkung nicht zu lang gewählt wird. , Die Ladestrommenge (Ampere-Stunden) sollte in richtigem Verhältnis zur Entladestrommenge stehen, welche vorher abgegeben worden ist. Ein mäßiger überschuß der LadP-strommenge, z. B. io bis iooo/Q, ist vorzuziehen, wenn der Ladestrom augenscheinlich keine wirksame Erhöhung der Zellenkapazität verursacht. Eine starke Erhöhung des Nutzeffektes kann jedoch erzielt werden, wenn die Ladestrommenge geringer ist als di.° vorangegangene Entlad:estrommenge. Ein zu gro-Per überschuß der Ladestrommenge verursacht eine Wasserzersetzung in der Zelle und in extremen Fällen ein Herausschleudern des Elektrolyten.The maximum allowable charging current depends on the size of the cell ab: and, is considerably lower than the maximum permissible discharge current for same cell. A cylindrical cell of: about 6.4 cm high and 3.2 cm in diameter, as is often used for flashing lights and radio purposes. in the former. Cases intermittently up to r / ". amperes are discharged, with the owner such The ampere hours that are delivered are lower than when the individual Discharge currents would be lower. A charging current of 1 / _i ampere would be destructive work if you wanted to charge such cells for a longer period of time, and Even a charging current: of 500 mini amperes often causes a drive out of the electrolyte as a result of the rapid development of gas inside the cell. Of the Rather, the charging current should preferably not be 10 miliamps for cells of the above size protrude, even if somewhat stronger charging currents could be used, especially, if the duration of their action is not chosen too long. , The amount of charging current (Ampere-hours) should be in the correct proportion to the discharge current amount, which has been submitted beforehand. A moderate excess of LadP electricity, e.g. B. io up to iooo / Q, is preferable if the charging current does not appear to be an effective increase the cell capacity. However, it can greatly increase the efficiency can be achieved if the amount of charging current is less than the previous discharge: amount of current. Too large an excess of the charging current causes water to decompose in the cell and, in extreme cases, the electrolyte being thrown out.

Bei größeren Zellen, wie z. B. bei gewöhn-, lichen 15 cm hohen Zündbatteriezellen, kann der Ladestrom entsprechend erhöht werden, wenn auch die geringsten angegebienen Beträge auch in diesem Falle vorgezogen werden. Mit Erfolg .wurde bei solchen Zellen eine Ladestromstärke von 125 Milliampere verwendet. Die Entlade- bzw. Ladestroimmengen können etwa in demselben Verhältnis stehen, wie es für die kleineren Zellen angegeben wurde. Dieses Verhältnis zwischen Ladestrommenge und Entladungss@trommenge soll nach den bisherigen Erfahrungen bei sehr geringer Entladung (wie es z. B. bei Radiobatterien der Fall ist) größer gewählt werden, als wenn die Entladung stärker ist.For larger cells, such as B. with ordinary, lichen 15 cm high ignition battery cells, the charging current can be increased accordingly, even if the lowest is indicated In this case, too, amounts are brought forward. It has been successful with such cells a charge current of 125 milliamps is used. The discharge or charge amount can be in roughly the same ratio as given for the smaller cells became. This ratio between the amount of charge current and the amount of discharge @ trommenge should be according to previous experience with very low discharge (such as with radio batteries is the case) larger than when the discharge is stronger.

In der beiliegenden Zeichnung sind Kurven dargestellt, aus welchen die Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Trockenbatterien ersichtlich ist, die gemäß dem vorliegenden Verfahren behandelt wurden..The accompanying drawing shows curves from which the increase in the performance of dry batteries can be seen according to were dealt with in the present proceedings ..

Abb. i entspricht dem Durchschnitt der Versuchsergebnisse von 3o Zellen. Auf d--r Ordinate ist die Klemmspannung in Volt (also bei geschlossener Batterie) und auf der Abszisse die gesamte Entladungsdauer in Stunden aufgetragen. Die Kontrollbatterien wurden über einen Widerstand von 1666 Ohm täglich vier Stunden lang entladen, so daß sie sich während der übrigen 2o Stunden erholen konnten; die tiefer liegende Kurve gibt die Klemmspannungen bei geschlossenem Stromkreis zu Ende einer jeden Entladungsperiode an. Die Batterien erreichten eine mittlere Endspannung von 34 Volt nach etwa 275 Stunden einer derartigen int,.rmittierenden Entladung. Die ü:bere Kurve von Abb. i bezieht sich auf ,ähnliche Batterien, die in gleicher Weise entladen, ,aber stets in den Zwischenpausen mit einer Stromstärke von 8,8 Milliampere wieder aufgeladen wurden. Nach mehr als goo Stunden Entladungszeit zeigten die Batterien eine mittlere Spannung von nahezu 38 Volt.Fig. I corresponds to the average of the test results from 30 cells. On the d - r ordinate is the terminal voltage in volts (i.e. with the battery closed) and the total discharge time in hours is plotted on the abscissa. The control batteries were discharged over a resistance of 1666 ohms daily for four hours, so that they could recover for the remaining twenty hours; the lower one Curve gives the terminal voltages when the circuit is closed at the end of each Discharge period. The batteries reached a mean final voltage of 34 Volts after about 275 hours of such an internal, transmitting discharge. The ü: bere Curve of Fig. I relates to, similar batteries that discharge in the same way, , but always again in the breaks with an amperage of 8.8 milliamperes have been charged. The batteries showed after more than goo hours of discharge an average voltage of nearly 38 volts.

In Ab:b. 2 sind jähnliche Kurven für 15 cm hohe Zündbatteriezellen dargestellt. Diese Zellen wurden zeit konstanter Stromstärke von o,25 Ampere während sieben Stunden täglich entladen. Die nach vorliegender Erfindung behandelten Zellen wurden während der Zwischenpausen von 17 Stunden täglich einer Ladung mit o, I 2 Ampere Stromstärke unterworfen; die Vergleichszellen dagegen blieben während dieser 17 Stunden im offenen Zustande. Letztere erreichten eine mittlere Endspannung von o, g Volt nach etwa 75 Stunden Entladungsdauer, während erstere diesen Wert erst nach mehr als 1250 Stunden im Mittel erreichten. Es sei biem,rkt, daß unter den besonderen Versuchsbedingungen die nach der Erfindung behandelten Zellen während der ersten Behandlungszeit einc etwas größere Spannung zeigten, als sie ursprünglich aufwiesen.In Ab: b. 2 shows similar curves for 1 5 cm high ignition battery cells. These cells were discharged at a constant current strength of 0.25 amperes for seven hours daily. The cells treated according to the present invention were subjected to a charge of 0.12 amperes a day during the breaks of 17 hours; the comparison cells, on the other hand, remained in the open state during these 17 hours. The latter reached an average final voltage of 0.2 volts after about 75 hours of discharge, while the former only reached this value after an average of more than 1250 hours. It should be noted that, under the special test conditions, the cells treated according to the invention showed a somewhat greater tension during the first treatment period than they originally exhibited.

In vielen Fällen ist es vorzuziehen, die Ladung der Zellen während der ganzen Zeitdauer zwischen den Entladungen vorzun@hmen, wie es in obigem Beispiel geschehen ist. Dies geschieht gewöhnlich von Hand oder vermittels automatischer Schalter, durch welche gleichzeitig die Zell, n von dem Nutzstromkreis abgeschaltet und mit der Ladestromquelle verbunden werden und umgekehrt. Die Erfindung ist aber nicht auf ein derartiges Verfahren beschränkt. Das gewünschte Ergebnis kann oft auch dadurch erzielt werden, daß man die Ladung nur in einem kleinen Bruchteil jener Zeit vornimmt, während welcher die Zellen nicht entladen werden: Die Erfindung ist besonders anwendbar auf Heiz- oder Gitterbatterien für Radio-Vakuumröhren. Wird bei dies=en keine Batterie verwendet, sondern die Rühre direkt an die Netzspannung gele=gt, so braucht man notwendigerweise Filter- und Spannungsreguliervorrichtungen, auch d=ann, wenn die Netzspannung Gleichstrom liefert. Im Falle von Wechselstrom sind noch viel kompliziertere und teurere Apparate notwendig. Bei Verwendung der vorliegeRden Erfindung dagegen kann der Ladestrom Gleichstrom oder gleichgerichteter Wechselstrom sein, ohne d'aß Filter oder besondere Spannu!ngs-Reguliervorrichtungen notwend=ig wären. Geg=enüber d.-r Verwendung von Akkumulatoren mit ihren Ladevorrichtungen bietet vorliegende Erfindung die Vorteile der Tro=ckenbatterie, bei welcher weder eine besondere Wartung notwendig noch der Austritt .ätzender Flüssigkeiten zu befürchten ist und welche ein verbältnism.äßig geringes Gewicht aufweist.In many cases it is preferable to keep the cells charged while the entire time between discharges, as in the example above happened. This is usually done manually or automatically Switch by which the cells are switched off from the utility circuit at the same time and connected to the charging power source and vice versa. But the invention is not limited to such a method. The desired result can often be can also be achieved by having the charge only in a small fraction of that Making time during which the cells are not discharged: The invention is particularly applicable to heating or grid batteries for radio vacuum tubes. Will in this case no battery is used, but the mixer is connected directly to the mains voltage in place, one necessarily needs filter and voltage regulating devices, also d = ann if the mains voltage supplies direct current. In the case of alternating current Much more complicated and expensive equipment is necessary. When using the In the present invention, however, the charging current can be direct current or rectified AC current without filters or special voltage regulators would be necessary. Opposite to the use of accumulators with their charging devices The present invention offers the advantages of the dry battery, in which neither special maintenance is necessary nor the risk of corrosive liquids escaping and which is relatively light in weight.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the operation of intermittently loaded Leclanche-type dry cells using the useful current in opposition flowing currents, characterized in that the flowing in the opposite direction Electricity in the breaks, and already after. Delivery of only a small fraction the available useful power, is sent through the cell in such strength, let the cell voltage be maintained within narrow limits.