DE1194933B - Batterie aus Akkumulatorenzellen - Google Patents

Batterie aus Akkumulatorenzellen

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DE1194933B
DE1194933B DEY426A DEY0000426A DE1194933B DE 1194933 B DE1194933 B DE 1194933B DE Y426 A DEY426 A DE Y426A DE Y0000426 A DEY0000426 A DE Y0000426A DE 1194933 B DE1194933 B DE 1194933B
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electrolyte
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battery
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housing
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Pending
Application number
DEY426A
Other languages
English (en)
Inventor
Frank Solomon
Lake Success
Robert F Enters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yardney International Corp
Original Assignee
Yardney International Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/30Deferred-action cells
    • H01M6/36Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells
    • H01M6/38Deferred-action cells containing electrolyte and made operational by physical means, e.g. thermal cells by mechanical means

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
HOIm
Deutsche KL: 21b-4/01
Nummer: 1194 933
Aktenzeichen: Y426VIb/21b
Anmeldetag: 4. Juli 1960
Auslegetag: 16. Juni 1965
Die Erfindung betrifft eine Batterie aus Akkumulatorenzellen mit trocken geladenen bipolaren Elektroden, die nach einer Lagerung durch Einfüllen des Elektrolyten aktiviert wird, wobei das Batteriegehäuse einen Zuführungskanal für die Elektrolytflüssigkeit sowie Entlüftungsmittel aufweist und die Ränder der Elektroden mit einem Flüssigkeit abstoßenden Überzug versehen sind, und hat eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung zum Gegenstand, welche zwecks Vermeidung von Kurzschlüssen den Elektrolyten schnell zuführt und die nach der Aktivierung verbleibende überschüssige Flüssigkeit schnell ableitet.
Bei parallelgeschalteten Zellen ist die schnelle Aktivierung der Batterie weniger schwierig, weil das gesamte Elektrodenpaket der Batterie durch einen Kanal aus dem Vorratsbehälter mit Elektrolyt getränkt werden kann. In Reihe geschaltete Zellen sind demgegenüber der Gefahr von Kurzschlüssen durch die Elektrolytflüssigkeit ausgesetzt. Daher wurde bisher jede dieser Zellen mit einem besonderen Gehäuse versehen, und der Elektrolyt wurde aus dem Vorratsbehälter den einzelnen Zellengehäusen durch einzelne Leitungen zugeführt. Batterien dieser Art erfordern jedoch große Abmessungen, einen umständlichen Aufbau und sind sehr teuer.
Es sind bereits Batterien bekannt, bei denen während des Einleitens des Elektrolyten die zu verdrängende Luft über ein besonderes Ventil entweichen kann. Zum Ableiten der nach der Aktivierung überschüssigen Flüssigkeit sind in nachteiliger Weise zusätzliche Gasentwicklungsgeräte erforderlich. Für eine dieser bekannten Ausführungen ist auch schon vorgeschlagen worden, die Elektroden zwecks Vermeidung eines Kurzschlusses durch Adhäsionswasser an den Kanten mit einem flüssigkeitsabweisenden Kunststoffüberzug zu versehen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Elektrolytzuführung zu beschleunigen und bei einfachem Aufbau ein schnelles Ableiten der überschüssigen Flüssigkeit zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandung des Zuführungskanals in bekannter Weise von den elektrolytaufnehmenden Scheidern jeder Zelle und von zwischen den Scheidern angeordneten elektrolytabstoßenden Abstandsstücken, welche die Randeinfassungen der bipolaren Elektrode sind, gebildet ist und daß den Scheidern zugeordnete Entlüftungsöffnungen vorgesehen sind, die dem Zuführungskanal entfernt liegen und in welche dochtartige Zungen der Scheider ragen.
In vorteilhafter Weise wird durch diese neue AusBatterie aus Akkumulatorenzellen
Anmelder:
Yardney International Corp., New York, N. Y.
(V. St. A.)
Vertreter:
Dr.-Ing. G. Ackmann, Patentanwalt,
Duisburg, Zieglerstr. 32
Als Erfinder benannt:
Frank Solomon,
Lake Success, Long Island, N. Y.;
Robert F. Enters, Hackensack, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 13. JuU 1959 (826 589)
gestaltung die den Weg des kleinsten Zwanges gehende Elektrolytflüssigkeit zwangsweise in die Scheider gepreßt, wobei auf den anderen Seiten der Scheider keine anwachsenden Drücke entstehen. Die Luft wird gleichmäßig durch einfache Entlüftungsöffnungen für jeden Scheider abgeleitet. Das Ableiten überschüssiger Elektrolytflüssigkeit geschieht mit dem gleichen Druckgas, welches sie auch einpreßt, da nur eine Strömungsrichtung vorhanden ist. Weitere Merkmale der Erfindung betreffen die besondere Ausgestaltung der Batterie und sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung genannt. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele veranschaulicht, und zwar zeigt F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Batterie in einem Längsschnitt,
F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in perspektivischer Darstellung mit einzelnen zeichnerisch abgebrochenen Teilen,
F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht und
F i g. 4 den Gegenstand der F i g. 3 in einem Schnitt nach Linie 4-4.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Batterie 10 weist ein Gehäuse in Form einer zylindrischen Kapsel 12, Hülse od. dgl. aus geeignetem Isoliermaterial, z. B. aus Kunststoff, auf, welche an den Enden durch Platten 13 und 14 verschlossen ist und die Batteriezellen 11 enthält. Diese bestehen aus einer Anzahl positiver Elektroden 16, einer gleichen Anzahl nega-
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tiver Elektroden 17 und Scheidern 18. Die Elektro- mechanische Auslösevorrichtung erfolgt. Das einden 16,17 und die Scheider 18 haben die Form strömende Druckgas hat zunächst die Wirkung, daß dünner kreisförmiger Scheiben mit einer zentralen die obere Wand 39' der Blase gegen die Spitze 32 Öffnung, welche einen Zuführungskanal 19 für den gedrückt und von ihr durchstochen wird. Dadurch Elektrolyten bildet. Die Elektroden 16,17 sind mit 5 wird die Elektrolytflüssigkeit 40 durch den anhalteneinem gemeinsamen Träger 21 aus hochleitendem den Gasdruck aus der Blase in den Kanal 19 gedrückt Material, wie Kupfer oder Silber, paarweise zu bi- und dort sofort von den porösen Scheidern 18 aufpolaren Einheiten verbunden. Als positives Aktiv- genommen. Die in den Poren und im Kanal 19 bis material für die Elektroden 16 ist Silberoxyd oder dahin vorhandene Luft wird von der Flüssigkeit 40 -peroxyd, Kupferoxyd, Nickeloxyd oder Bleisuper- io verdrängt und durch die Öffnungen auf dem Umfang oxyd geeignet. Die negativen Elektroden 17 können des Gehäuses 12 mit den in diese hineinreichenden als Aktivmaterial Zink, Kadmium, Blei oder Ma- Zungen 18' der Scheider 18 ausgetrieben. Wenn die gnesium enthalten. Die konzentrischen Ränder jeder Schutzplatte 38 die Reste der Elektrolytflüssigkeit 40 bipolaren Zelleneinheit 16,17, 21 sind mit Ringen aus der Blase 39 durch die Öffnung 14" geleitet hat, 24 und 25 aus vom Elektrolyten unangreifbarem und 15 nähert sich auch die untere Wandung 39" der Blase elektrolytabstoßendem Material eingefaßt. 39 der Spitze 32 und wird schließlich ebenfalls durch-
Der Elektrolyt kann je nach der Art der für die stachen, so daß das Gas vom Rohr 36 nun auch
Elektroden verwendeten Aktivmassen alkalisch oder durch den Kanal 19 streicht und seine Wandung von
sauer sein und bei Silber-Zink- oder Silber-Kadmium- den letzten Resten der anhaftenden Elektrolytflüssig-
Zellen aus Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxyd, 20 keit befreit. Natürlich ist der Gaszustrom so regelbar,
gegebenenfalls mit geeigneten Zusätzen, bestehen. daß in diesem Augenblick der Gasdruck automatisch
Die Einfassungsringe 24 und 25 können aus ge- so sinkt, daß er nicht etwa den Elektrolyten aus den
eigneten Kunstharzen bestehen. Batteriezellen durch die Zungen 18' der Scheider 18
Die Scheider 18 zwischen den Elektroden 16,17 austreibt. Sollte dennoch eine geringe Elektrolytbestehen aus porösem, saugfähigem Isoliermaterial, 25 menge aus den Öffnungen des Gehäuses 12 austreten, ζ. B. aus Zellulosefilz, synthetischen Fasern oder Ge- so ist das unschädlich.
weben, Glaswolle od. dgl. oder auch Mischungen die- Fig. 3 und 4 veranschaulichen ein von Fig. 1
ser und ähnlicher Materialien. und 2 abweichendes Ausführungsbeispiel, bei dem
Der innere kreisförmige Rand jedes. Scheiders 18 die Batterie 50 statt zylindrisch prismatisch ausgebil-
ragt in Richtung des zentralen Kanals 19 bis zwi- 30 det ist. Die positiven Elektroden 56, die negativen
sehen die jeweils benachbarten Einfassungsringe 24. Elektroden 57 und die Scheider 54 sind im übrigen in
Ihr äußerer kreisförmiger Rand liegt zwischen den der im ersten Ausführungsbeispiel vorgesehenen
jeweils benachbarten Einfassungsringen 25 der Innen- Weise ausgebildet und angeordnet und bilden ein
fläche des Gehäuses 12 an. Jedoch ist das Gehäuse Paket 51 aus in Reihe geschalteten Zelleneinheiten.
12 auf dem Umfang stellenweise mit Öffnungen zum 35 Es steht unter gewissem Druck in einem Gehäuse 52,
Durchtritt von Zungen 18' der Scheider 18 versehen. dessen Deckel- und Bodenplatte 53,53' die Klemmen
Das gesamte Elektrodenpaket mit den Scheidern ist 55, 55' tragen. Das Gehäuse 52 kann ebenfalls aus
in das Gehäuse 12,13,14 unter einem bestimmten Kunststoff oder sonst geeignetem Isoliermaterial be-
Druck eingekapselt. Die untere Endplatte 14 ist mit stehen.
nach unten gerichtetem Rand versehen und bildet 40 An gegenüberliegenden Stellen, vorzugsweise auf zusammen mit einer Abscbiußkappe 31 eine Kam- den Schmalseiten bei rechteckiger Form der Batterie mer37. Die Platte 14 hat am Rand ein Auge 14' zur 50, hat das Gehäuse 52 Ausbuchtungen, welche senk-Befestigung der einen Klemme 15', während die rechte schmale Kanäle 66, 69 bilden. Wie aus F i g. 4 andere Klemme 15 auf der oberen Endplatte 13 an- hervorgeht, verbinden Einfassungen 60 aus elektrolytgeordnet ist. Der Zuführungskanal 19 steht mit der 45 abstoßendem Material die Elektroden 56, 57 und ihre Kammer 37 durch eine Öffnung 14" in der Platte 14 Träger 65 an ihren Schmalseiten und daher auch in in Verbindung. Eine Schutzplatte 38 außerhalb der der Zone der Kanäle 66 und 69. Zwischen den EinÖffnung Ϊ4" bildet eine Anlage für eine Blase 39, fassungen60 ragen die Scheider 54 mit Zungen 62, welche die Elektrolytfüllung 40 enthält. Die Blase 63 in die Kanäle 66, 69 vor. Ein Einlaßstutzen 70 an 39 ist zwischen einem inneren Absatz am Rand der 5° Kanal 66 dient zur Zuleitung des Elektrolyten, dem Platte 14 und einem entsprechenden Absatz der ein Gasstrom folgt, um die Scheider 54 in der beim Kappe 31 befestigt. Die Endkappe 31 ist mit einem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise mit Rohrstutzen 31' versehen, der mit einem nicht dar- Elektrolyt zu sättigen, wobei der Elektrolyt von den gestellten Druckgasbehälter über ein Rohr 36 in Ver- vorstehenden Zungen 62 aufgenommen und die Luft bindung steht. Gegenüber dem Rohranschluß 3Γ ist 55 aus den Poren der Scheider durch ihre Vorsprünge 63 an der Öffnung 14" eine Spitze 32 vorgesehen, wel- in den Kanal 69 ausgetrieben wird und aus einem ehe die Blase 39 durchsticht, wenn sie aus der dar- Auslaßstutzen 71 ins Freie entweicht. Die Aktiviegestellten Ruhestellung durch Gasdruck aus dem rung der Batterie kann im übrigen wie im Ausfüh-Rohr 36 verformt wird. Die obere Wandung 39' der rungsbeispiel der F i g. 1 und 2 erfolgen.
Blase 39 erstreckt sich in Ruhestellung so straff über 60 Die Scheider sind in F i g. 4 zweischichtig ausgedie ganze Ausdehnung der Kammer 37, daß sie durch bildet. Die eine Schicht 54' liegt jeweils einer nega-Erschütterungen oder durch Eigengewicht der ge- tiven Elektrode 57 an und besteht zweckmäßig aus füllten Blase bei normaler Handhabung der Batterie saugfähigem Papier, während die andere Scheidernicht an oder auch nur in die Nähe der Spitze 32 schicht 54" jeweils einer positiven Elektrode anliegt gelangt. 65 und aus poröserem Material, vorzugsweise Glaswolle,
Die Batterie wird dadurch aktiviert, daß Druck- besteht. Diese oder ähnliche zweischichtige Ausfüh-
gas über Rohr 36 in die Kammer 37 strömt, was rangen der Scheider gewährleisten eine besonders
z. B. durch eine nicht dargestellte elektrische oder schnelle Durchtränkung der Scheider mit Elektrolyt-
flüssigkeit unter genügender Verhinderung galvanischen Kontaktes zwischen benachbarten Elektroden entgegengesetzter Polarität. Die elektrolytabstoßenden Einfassungen 60 verhindern die Bildung schädlicher Leckwege im Zuführungskanal 66 und im Entlüftungskanal 69.
Beide dargestellten Ausführungsbeispiele, die natürlich in verschiedener Weise abgewandelt werden können, veranschaulichen somit Batterien, die nach trockener Lagerung durch Einlauf von Elektrolyt- xo flüssigkeit in einen Zuleitungskanal gebrauchsfertig gemacht bzw. aktiviert werden, wobei der Elektrolyt von dochtartigen Teilen der Scheider in den einzelnen Zellen aufgesaugt wird und von einem Druckgasstrom gefolgt ist, der die Durchtränkung der Scheider und das Austreiben der Luft im Zuleitungskanal und in den Poren der Scheider beschleunigt.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Batterie aus Akkumulatorenzellen mit trok- ao ken geladenen bipolaren Elektroden, die nach Lagerung durch Einfüllen des Elektrolyts aktiviert wird, wobei das Batteriegehäuse einen Zuführungskanal für die Elektrolytflüssigkeit sowie Entlüftungsmittel aufweist und die Ränder der as Elektroden mit einem Flüssigkeit abstoßenden Überzug versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des Zuführungskanals in bekannter Weise von den elektrolytaufnehmenden Scheidern jeder Zelle und von zwischen den Scheidern angeordneten elektrolytabstoßenden Abstandsstücken, welche die Randeinfassungen der bipolaren Elektrode sind, gebildet ist und daß den Scheidern zugeordnete Entlüftungsöffnungen vorgesehen sind, die dem Zuführungskanal entfernt liegen und in welche dochtartige Zungen der Scheider ragen.
2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zylindrisch ausgebildet, der Zuführungskanal zentral angeordnet ist und die Entlüftungsöffnungen auf dem Umfang des Gehäuses vorgesehen sind.
3. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführungskanal und der Entlüftungskanäl an gegenüberliegenden Seiten des Batteriegehäuses vorgesehen sind.
4. Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheider mit dochtartigen Zungen sowohl in den Zuführungskanal als auch in den Entlüftungskanal bzw. in die Entlüftungsöffnungen vorragen.
5. Batterie nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheider zweischichtig ausgebildet sind und aus einer Zelluloseschicht und einer Faserschicht bestehen.
6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelluloseschicht der Scheider aus Papier, die Faserschicht der Scheider aus Glaswolle besteht.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 027 270;
britische Patentschrift Nr. 777 085;
USA.-Patentschriften Nr. 2 806 895, 2 594 879.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 580/140 6.65 © Bundesdruckerei Berlin
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