DE2250919A1 - Alkali metal batteries - which in the dormant state have solid alkali metal electrode are selectively heated to energise - Google Patents

Abstract

A battery, in its dormant state, comprises a reservoir of solid alkali metal in communication with the interior of hollow electrolyte fibres contg. solid alkali metal. To activate the battery and generate electrical energy therefrom the alkali metal in the reservoir is first melted and there the alkali metal in the fibres is melted. The rupture or cracking of the fibres due to stress during heating and cooling of the oxidisable metal anode is reduced.

Description

VERFAHREN ZUR CHEMISCHEN ERZEUGUNG VON ELEKTRISCHER ENERGIE IN EINER BATTERIE Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen. PROCESS FOR CHEMICAL GENERATION OF ELECTRICAL ENERGY IN A BATTERY The invention relates to a method for chemical.

Erzeugung von elektrischer Energie in einer Batterie mit einer in einem Behälter enthaltenden flüssigen Metallmasse und mit dieser Metallmasse gefüllten Hohlfasern als Anode und einer die Fasern umgeber-'en reduzierbaren flüssigen Kathode. Generation of electrical energy in a battery with an in a container containing liquid metal mass and filled with this metal mass Hollow fibers as anode and a liquid cathode which can be reducible around the fibers.

Die Erfindung betrifft Batterien mit einem geschmolzenen Metall, beispielsweise Natrium, als Anode. Diese Anode ist in einer Vielzahl von Ionen leitenden hohlen Fasern oder Kapillaren aus Glas oder einem keramischen Material enthalten, die mindestens teilweise von einer Kathode umgeben sind. Man kann die Fasern als den Elektrolyts der Batterie bezeichnen. In einer ihrer.möglichen Auo führungsformen sind die Fasern an ihrem in die Kathode eintauchenden Ende geschlossen. In bevorzugter Form haben sie einen äußeren Querschnitt von 20 bis 2000 Mikron.The invention relates to batteries with a molten metal, for example Sodium, as an anode. This anode is hollow in a variety of ion-conductive shapes Fibers or capillaries made of glass or a ceramic material contain at least are partially surrounded by a cathode. One can use the fibers as the electrolyte the battery. The fibers are one of their possible forms of implementation closed at its end immersed in the cathode. Have in preferred form they have an outer cross-section of 20 to 2000 microns.

Die als Elektrolyten wirkenden Fasern stehen mit einer Vorratsmenge des als Anode dienenden Metalls in einer Flüsslgphasenverbindung. Beim Betrieb der Zelle nimmt das Anodenmetall in den Fasern ab. Es muß daher aus der Vorratsmenge nachgefüllt werden. Man kann als Anode jedes. Alkalimetall, wie Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Caesium sowie Amalgame, Legierungen und Gemische dieser Metalle verwenden. In der Regel verwendet man Natrium und Kalium sowie deren binäre Legierungen.The fibers, which act as electrolytes, have a supply of the metal serving as anode in a liquid phase compound. When operating the Cell removes the anode metal in the fibers. It must therefore be from the supply be refilled. You can use any. Alkali metal, such as lithium, sodium, Potassium, rubidium, cesium and amalgams, alloys and mixtures of these metals use. Usually sodium and potassium and their binary alloys are used.

Als Kathode verwendet man nicht-wässrige, Ionen leitende, flüssige oder fluide Gemische, die das Alkaliion des Anodenmetalls gelöst enthalten. Als Beweis für die flüssige Komponente des Katholyten verwendet man im allgemeinen Schwefel, Selen, Tellur und deren Verbindungen oder reduzierbare Anionen, beispielsweise Tetracyanoäthylen, para-Thiocyanogen und Ferricyanid. The cathode used is non-aqueous, ion-conducting, liquid or fluid mixtures which contain the alkali ion of the anode metal in dissolved form. as Proof of the liquid component of the catholyte one generally uses sulfur, Selenium, tellurium and their compounds or reducible anions, for example tetracyanoethylene, para-thiocyanogen and ferricyanide.

Ein für die Erfindung charakteristisches Anoden-Kathoden-Elektrolyt-System besteht aus einer Anode aus flüssigem Natrium, einem Kathodensystem aus einem flüssigen Gemisch aus Schwefel und Natriumsulfid, beispielsweise Natriumpolysulfid, und einem Natriumionen leitenden Elektrolyten aus Glas oder einem keramischen Material. An anode-cathode-electrolyte system characteristic of the invention consists of an anode made of liquid sodium and a cathode system made of a liquid Mixture of sulfur and sodium sulfide, e.g. sodium polysulfide, and one Sodium ion-conductive electrolytes made of glass or a ceramic material.

Beim Gebrauch der Zelle werden die Elektroden und das in dem Vorratsbehälter befindliche Anodenmetall in gesctoolzenem, flüssigen Zustand gehalten. Man kühlt die Batterie im allgemeinen nach dem Gebrauch. Beim Abkühlen werden die geschmolzenen Komponenten fest. Vor einer weiteren Inbetriebnahme der Batterie müssen die Elektroden durch Erhitzen wieder geschmolzen werden. Beim Kühlen können die Fasern oder Kapillaren unter den Spannungen, denen sie durch die Kontraktion der Kathode ausgesetzt sind, aufgebrochen oder aufgerissen werden. Beim Erhitzen werden die Fasern oder Kapillaren durch die Ausdehnung der in ihnen enthaltenen Metallanoden dagegen von innen her Spannungen ausgesetzt. When using the cell, the electrodes and that in the storage container the anode metal located in a gesctoolzenem, liquid state. One cools the battery in general after use. As it cools down, the melted Components firmly. Before the battery can be used again, the electrodes must be melted again by heating. When cooling, the fibers or capillaries under the tensions faced by the Contraction of the cathode are exposed, broken open or torn open. When heated, the Fibers or capillaries due to the expansion of the metal anodes they contain on the other hand exposed to tensions from within.

In Batteriezellen, in denen die Heizelemente hauptsächlich in der Nähe der Kathode und der den Elektrolyten bildenden Fasern angeordnet sind und mit diesen in thermischer Verbindung stehen, können diese durch Wärmewirkung erzeugten Spannungen nicht beseitigt werden. Sie können sich vielmehr noch verstärken. Beispielsweise entstehen verhältnismäßig starke thermische Spannungen, wenn Widerstandsheizelemente in dem die Kathode enthaltenden Teil des Batteriegehäuses untergebracht sind und nur wenige oder keine Heizelemente für das Beheizen der Vorratsmenge des Anodenmetalls verwendet werden. in Batterien dieser Art kann die Vorratsmenge des Anodenmetalls nicht erhitzt und geschmolzen werden, bevor das Metall in den Fasern geschmolzen ist. Sie fallen daher nicht unter die Erfindung.In battery cells in which the heating elements are mainly in the Near the cathode and the fibers forming the electrolyte are arranged and with these are in thermal connection, these can be generated by the effect of heat Tensions are not eliminated. Rather, they can be strengthened. For example Relatively strong thermal stresses arise when resistance heating elements are accommodated in the part of the battery housing containing the cathode and few or no heating elements for heating the supply of the anode metal be used. in batteries of this type, the supply of the anode metal not heated and melted before the metal in the fibers is melted is. They are therefore not included in the invention.

Es wurde gefunden, daß diè Schwierigkeiten, die mit Batterien der beschriebenen Art im Hinblick auf das Aufbrechen oder Zerreißen der Fasern verbunden sind, verringert werden können, wenn man einen Heizkörper nahe an der Vorratsmenge des oxidierbaren Anodenmetallfl mit diesem thermisch verbunden anbringt. In bevorzugter Ausführungsform bringt man das Heizelement an dem das Anodenmetall enthaltenden Behälter oder in diesem Behärter an. Man kann das Heizelement auch in den mit dem Anodenmetall in Verbindung stehenden Anodenspannungszuführung einbauen. Häufig setzt man Heizelemente sowohl in den das Anodenmetall enthaltenden Behälter als auch in die Anodenspannungszuführung ein.It has been found that the difficulties associated with batteries of the described type with a view to breaking or tearing the fibers can be reduced if you have a radiator close to the supply of the oxidizable anode metal fl attached to this thermally connected. In preferred Embodiment brings the heating element to the one containing the anode metal Container or in this hardener. The heating element can also be installed in the Anode metal install connected anode voltage supply. Heating elements are often used both in the container containing the anode metal and in the anode voltage supply a.

Der Ausdruck "Heizelement", bezeichnet im Rahmen der Erfindung eine elektrische Heizvorrichtung, beispielsweise eine elektrische Widerstandheizung. Man kann sowohl Heizelemente für eine gleichbleibende Leistung als auch solche für eine veränderliche Leistung verwenden.The term "heating element" means in the context of the invention a electrical heating device, for example electrical resistance heating. You can use heating elements for consistent performance as well as heating elements for use a variable power.

Durch die Form der Heizvorrichtung und durch die Wahl der Stelle, an der man sie anbringt sucht man zu erreichen, daß die Vorratsmenge des Anodenmetalls gleichmäßig beheizt wird.Due to the shape of the heating device and the choice of location, at which they are attached one seeks to achieve that the supply of the anode metal is heated evenly.

Die Erfindung wird zum besseren Verständnis im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Batterienzelle 10 mit einem Behälter 12 und einem darunter befindlichen Kathodenbehälter 14. Am Behälter 12 angebracht ist eine Reihe von nach dem Prinzip der Widerstands- oder Induktionsheizung kontruierten Heizelementen 16. Im allgemeinen verwendet man als Heizelemente Widerstandsheizvorrichtungen, die sich auf verschiedene Wärmegrade einstellen lassen. Die Heizelemente 16 sind so am Behälter 12 angebracht, daß sie sich in unmittelbarer Nähe einer oxidierbaren Anodenmetallmasse 18 befinden, die in dem Behälter 12 enthalten ist. In ihrer Form und Anordnung können die Heizelemente 16 variieren. Sie können beispielsweise die Form eitver horizontalen Wendel haben oder vertikal und auf Abstand zueinander im wesentlichen parallel angeordnet sein.The invention is for better understanding in the following with reference to Described in more detail in the embodiment shown in the drawing. The drawing shows a battery cell 10 with a container 12 and one below Cathode container 14. Attached to container 12 is a series of on the principle resistance or induction heating designed heating elements 16. In general Resistance heating devices are used as heating elements, which focus on different Have the heat level set. The heating elements 16 are attached to the container 12, that they are in the immediate vicinity of an oxidizable anode metal mass 18, which is contained in the container 12. In terms of their shape and arrangement, the heating elements 16 vary. For example, they can be in the form of a horizontal helix or be arranged vertically and at a distance from one another essentially parallel.

An seinem oberen Ende verjüngt sich der das Anodenmetall enthaltende Behälter 12 zu einem Hals 20. In den Hals 20 ist mit abdichtender Wirkung ein Isolierring 22 eingesetzt. Ferner ist in den Hals 20 ein Abdichtring 24 eingesetzt. Der Isolierring 22 sitzt mit seiner unteren Stirnfläche auf der oberen Stirnfläche des Abdichtrings 24 auf. Der Abdichtring 24 dichtet auch den Hals 20 des Behälters 12 ab.The one containing the anode metal tapers at its upper end Container 12 to a neck 20. In the neck 20 is an insulating ring with a sealing effect 22 used. Furthermore, a sealing ring 24 is inserted into the neck 20. The insulating ring 22 sits with its lower end face on the upper end face of the sealing ring 24 on. The sealing ring 24 also seals the neck 20 of the container 12.

Die Ringe 22 und 24 liegen mit ihrer inneren Fläche auf der Oberfläche einer Anodenspannungszuführung 26 auf. Hierdurch wird zwischen der Anodenspannungszuführung und den Ringen eine Abdichtung hergestellt. Mit ihrem unteren Teil taucht die Anodenspannungszuführung 26 in die oxidierbare Anodenmetallmasse 18 ein. In der Anode 26 befindet sich ein Heizelement 28, beispielsweise eine Widerstandsheizung. Das Heizelement 28 ist thermisch mit der Anödenmetallmasse 18 verbunden. Durch Leitungen 30 ist das Heizelement 28 mit einer nicht dargestellten Energiequelle verbunden. Es ist nicht erforderlich, daß zwischen den Heizelementen 16 und 28 und dem die Kathode enthaltenden Behälter 14 ein direkter Kontakt besteht. Die Heizelemente-können daher gegen die Kathode 44 und die in ihr enthaltenen Fasern 42 isoliert sein.The rings 22 and 24 lie with their inner surface on the surface an anode voltage supply 26. This is between the anode voltage supply and the rings made a seal. The anode voltage supply is immersed in its lower part 26 into the oxidizable anode metal mass 18. In the anode 26 there is a Heating element 28, for example a resistance heater. The heating element 28 is thermal connected to the anode metal mass 18. The heating element 28 is through lines 30 connected to an energy source, not shown. It is not necessary, that between the heating elements 16 and 28 and the container containing the cathode 14 there is direct contact. The heating elements-can therefore against the cathode 44 and the fibers 42 contained in it must be insulated.

Gegen andere Teile der Batteriezelle, beispielsweise gegen das Anodenmetall, sind die Heizelemente 16 und 28 elektrisch isoliert.Against other parts of the battery cell, for example against the anode metal, the heating elements 16 and 28 are electrically isolated.

Am unteren Ende des Behälters 12 befindet sich in horizontaler Lage eine Kopfplatte 32 auf deren Oberfläche 34 der Behält er 12 mit seiner geflanschten unteren Kante direkt aufsitzt, während die Kopfplatte mit ihrer Bodenfläche 36 dicht auf der geflanschten oberen Kante des Kathodenbehälters 14 aufliegt. Durch die Kopfplatte 32 gehen in im allgemeinen vertikaler Richtung eine Vielzahl von hohlen, als Elektrolyten wirkende Fasern 38 hindurch. Jede der Fasern 38 ist an ihrem oberen Ende 40 offen und an ihren unteren Ende 42 geschlossen. Mit ihrem oberen Ende 40 stehen die Fasern mit dem Anodenmetall 18 in Verbindung.At the lower end of the container 12 is in a horizontal position a head plate 32 on the surface 34 of which he container 12 with its flanged lower edge sits directly, while the top plate with its bottom surface 36 tight on the flanged upper edge of the cathode container 14 rests. Through the headstock A plurality of hollow electrolytes extend in a generally vertical direction acting fibers 38 therethrough. Each of the fibers 38 is open at its upper end 40 and closed at their lower end 42. The fibers stand with their upper end 40 with the anode metal 18 in connection.

Der Kathodenbehälter 14 umschließt eine Kathodenkammer 15, die eine reduzierbare Kathode 44 enthalt, Die rereduzierbare Kathode 44 umgibt die Fasern 38 und steht mit diesen in thermischer Verbindung.The cathode container 14 encloses a cathode chamber 15, the one Reducible cathode 44 contains reducible cathode 44 surrounds the fibers 38 and is in thermal connection with them.

Nahe dem Kathodenbehälter 14 ist eine Reihe von Heizelementen 17 angeordnet, durch die der reduzierbaren Kathode 44 und den Fasern 38 Wärme zugeftihrt wird. Die Heizelemente sind häufig in Form einer Wendel um den Kathodenbehälter herumgelegt.A number of heating elements 17 are arranged near the cathode container 14, which adds heat to the reducible cathode 44 and fibers 38. The heating elements are often placed around the cathode container in the form of a helix.

Unter den geschlossenen unteren Enden 42 der Fasern 38 befindet sich der Bodenteil 46 des Kathodenbehälters 14.Below the closed lower ends 42 of the fibers 38 is located the bottom part 46 of the cathode container 14.

Der Boden 46 ist mit einer Kathodenzuführung 48 ausgerostet, die mit der Kathode elektrisch verbunden ist.The bottom 46 is rusted with a cathode supply 48, which with the cathode is electrically connected.

Die Kathodenzuführung 48 ist durch den Leiter 50 an einen nicht dargestellten äußeren Stromkreis angeschlossen. Die Anodenzufthrung 26 ist durch den Leiter 29 an einen nicht dargestellten äußeren Stromkreis angeschlossen. Im allgemeinen hat der Boden 46 gegenüber den Fasern 38 eine stützende Funktion. Bevorzugt ruhen die Fasern 38 hierbei mit ihren geschlossenen Enden entweder direkt oder über einen Zwischenboden 52 mittelbar auf dem Boden 46 auf.The cathode lead 48 is through the conductor 50 to a not shown external circuit connected. The anode feed 26 is through the conductor 29 connected to an external circuit, not shown. Generally has the bottom 46 has a supporting function with respect to the fibers 38. They prefer to rest Fibers 38 here with their closed ends either directly or via a Intermediate floor 52 indirectly on floor 46.

Diese letzte;ra'Ausfuhrungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Hiernach liegt auf dem Boden 46 des Kathode behälters 14 ein Zwischenboden 52 auf, auf dem die Fasern 38 mit ihren geschlossenen Enden 42 ruhen.This last embodiment is shown in FIG. After that is on the bottom 46 of the cathode container 14, an intermediate bottom 52 on which the fibers 38 rest with their closed ends 42.

Bei den Batteriezellen nach der Erfindung besteht der das Anodenmetall enthaltende Behälter im allgemeinen aus Glas oder einem keramischen Material, weil diese' Stoffe gegen Wärme und die beim Gebrauch der Batterie vorhandenen Chemikalien beständig sind. Den Kathodenbehälter stellt.man in der Regel aus einem Elektronen leitenden Material her, das vermöge der Festigkeit seines Gefüges beim Gebrauch der Batterie unter der Wirkung ihrer Komponenten nicht zerfällt oder nachteilig reagiert.In the case of the battery cells according to the invention, there is the anode metal Containers containing generally made of glass or a ceramic material because these 'substances against heat and the chemicals present when the battery is used are persistent. The cathode container is usually made of an electron conductive material, thanks to the strength of its structure during use the battery does not decompose or detrimentally under the action of its components reacted.

Der Bodenteil des Kathodenbehälters besteht in der Regel aus dem gleichen Material wie der Kathodenbehälter. Die Kopfplatte stellt man aus einem Material her, das weder Ionen noch den elektrischen Strom leitet und unter den Arbeitsbedingungen der Batterie nicht nachteilig beeinflu'ßt wird.The bottom part of the cathode container usually consists of the same Material like the cathode container. The headstock is made of one material that conducts neither ions nor electrical currents and under the working conditions the battery is not adversely affected.

Beim Arbeiten mit der Batteriezelle nach der Erfindung schaltet man entweder eine der Heizvorrichtungen 16 und 28 oder beide. zugleich ein, um das im Behälter 12 befindliche Anodenmetall 18 zu schmelzen. Die Wärme wird hierbei durch das im Behälter 12 befindliche Metall-hindurch dem in den Fasern 38 enthaltenen Anodenmetall zugeleitet. Da das Metall 18 zuerst von der Wärme erreicht wird, schmilzt es auch zuerst, d.h. bevor das Metall in den Fasern 38 zum Schmelzen kommt. Die geschmolzene Metallmasse im Behälter 12 und das geschmolzene Metall in den Fasern 38 leiten Wärme durch die Kopfplatte 32 und die Fasern in die Kathode 44, die ihrerseits ebenfalls schmilzt.When working with the battery cell according to the invention, one switches either one of the heaters 16 and 28 or both. at the same time to get the im Container 12 located anode metal 18 to melt. The heat is here through the metal in the container 12 passes through that contained in the fibers 38 Anode metal fed. Since the metal 18 is reached first by the heat, it melts it also first, i.e. before the metal in the fibers 38 melts. the molten metal mass in container 12 and the molten metal in fibers 38 conduct heat through top plate 32 and the fibers into the cathode 44, which in turn is also melting.

Da die Wärme relativ langsam durch die Kopfplatte und die Fasern in die Kathode übertragen wird, schmilzt diese auch später als das Anodenmetall in dem Behälter 12 und den Fasern 38. Sobald die Kathode geschmolzen ist, ist die Batteriezelle betriebsfertig, d.h. man kann ihr nach Bedarf Strom entnehmen.As the heat moves relatively slowly through the headstock and the fibers in the cathode is transferred, this also melts later than the anode metal in the container 12 and the fibers 38. Once the cathode has melted, the battery cell is ready for operation, i.e. you can draw power from it as required.

Man kann die Batterie dadurch schneller in den betriebsfertigen Zustand bringen, daß man nach dem Einschalten der Heizelemente 16 und 28 auch das Heizelement 17 einschaltet. Das letztere sollte dabei auf einen solchen Hitzegrad eingestellt werden, daß die von ihm durch die reduzierbare Kathode hindurch den Fasern zugeführte Wärme das in den Fasern enthaltene Metall erst dann schmilzt, wenn die im Behälter 12 befindliche Metallmasse geschmolzen ist.This enables the battery to be ready for operation more quickly bring that after switching on the heating elements 16 and 28 and the heating element 17 turns on. The latter should be set to such a heat level be that the supplied by him through the reducible cathode through the fibers Heat only melts the metal contained in the fibers when the in the container 12 located metal mass is melted.

Bei dem beschriebenen Heizverfahren wird die Metallmasse 18 früher als das in den Fasern 38 befindliche Metall geschmolzen, so daß sie sich der durch das Schmelzen hervorgerufenen Ausdehnung des Metalls in den Fasern angleichen kann. Durch das Ausdehnen des in den Fasern enthaltenen Metalls gegen ein flüssiges Medium mildern sich die Druckspannungen, denen die Fasern ausgesetzt sind.In the heating method described, the metal mass 18 is earlier as the metal in the fibers 38 melted, so that they pass through the melting-induced expansion of the metal in the fibers can be adjusted. By expanding the metal contained in the fibers against a liquid medium the compressive stresses to which the fibers are exposed are alleviated.

Beim Abkühlen der Batteriezelle werden die Anode und die Kathode allmählich wieder fest. Man nimmt sn, daß die Kathode beim Erkalten und Festwerden auf die Fasern Druck ausübt. Wie gefunden wurde, werden die schädigenden Wirkungen denen die Fasern hierbei ausgesetzt sind, dadurch stark verringert, daß man die Fasern, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, an ihrem unteren Ende abstützt.As the battery cell cools down, the anode and the cathode gradually become again firmly. It is assumed that the cathode acts on the Fibers exerting pressure. As has been found, the damaging effects are those the fibers are exposed here, greatly reduced by the fact that the fibers as shown in Fig. 1 and 2, supported at its lower end.

Man kann mit den Batterien nach der Erfindung den beschriebenen Heiz-Kühl-Vorgang viele Male wiederholen, ohne die Fasern in starkem Maße zu schädigen.You can use the batteries according to the invention, the heating-cooling process described repeat many times without severely damaging the fibers.

Beim Kühlen der Batterie verfährt man bevorzugt auf die Weise, daß man zunächst die Energiezufuhr zu den Heizelementen 16 und 17 verringert, die Stromzufuhr zu der Anodenheizvorrichtung 28 dagegen unvermindert fortsetzt, um das Anodenmetall im Behälter 12 im geschmolzenen Zustand zu halten, bis sich das Metall in den Fasern unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt hat. Man schaltet die Heizvorrichtung 28 danach ab, worauf die im Behälter 12 befindliche Metallmasse erstarrt.When cooling the battery one proceeds preferably in such a way that you first reduce the energy supply to the heating elements 16 and 17, the power supply to the anode heater 28, however, continues undiminished to the anode metal keep in the molten state in the container 12 until the metal settles into the fibers has cooled below the solidification temperature. The heater is switched on 28 thereafter, whereupon the metal mass located in the container 12 solidifies.

In den folgenden Beispielen werden mehrere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.The following examples illustrate several embodiments of the invention described.

Man stellt eine Batterie nach Fig. 1 her und setzt in die Anodenzuleitung (26) ein 500 Ohm Widerstandsheizelement ein.A battery according to FIG. 1 is produced and placed in the anode lead (26) Insert a 500 ohm resistive heating element.

Als Anodenmetall verwendet man Natrium und als Kathode ein Gemisch aus Natriumsulfid und Schwefel, d.h. ein Natriumpolysulfid. -Die Fasern haben einen mittleren äußeren Querschnitt von 100 Mikron und eine mittlere Wandstärke von 20 Mikron. Sie enthalten festes Natrium. Der Behälter (12) ist zu zwei Dritteln mit festem Natriummetall gefüllt=-.'Die das Heizelement enthaltende Ahodensuleitung (26) taucht mit einem Drittel ihrer Länge in das feste -Natriummetall ein. Di;e Fasern ruhen auf dem aus Aluminium bestehenden Boden der Batterie auf.Sodium is used as the anode metal and a mixture is used as the cathode of sodium sulfide and sulfur, i.e. a sodium polysulfide. -The fibers have one average outer cross-section of 100 microns and an average wall thickness of 20 Micron. They contain solid sodium. The container (12) is two thirds with solid sodium metal filled = -. 'The Ahodensuleline containing the heating element (26) is immersed in the solid sodium metal for a third of its length. The Fibers rest on the aluminum base of the battery.

Man setzt das Heizelement in die Anodenzuleitung unter einen Strom von o,2 Ampere. Das in den Behälter (12) befindliche Natrium wird hierdurch auf 1000C erwähnt und beginnt zu schmelzen. Wenn das Natrium geschmolzen ist, schmilzt man durch die Beheizung der Außenwand des Kathodenbehälters (14) das in diesem befindliche Natriumpolysulfid.The heating element is placed under a current in the anode lead of 0.2 amps. The sodium in the container (12) is thereby increased 1000C mentioned and starts to melt. When the sodium melts, melts by heating the outer wall of the cathode container (14) that is located in this Sodium polysulfide.

Hiernach ist die Batterie betriebs fertig. Sie liefert zwei Watt Strom.The battery is then ready for use. It delivers two watts of electricity.

Will man die Batterie außer Strom setzen, verringert man die Wärmezufuhr zur Kathode und läßt das Natriumsulfid hierdurch wieder erstarren. Dagegen setzt man die Stromzufuhr zu der Anodenheizvorrichtung fort, um das Natrium in dem Behälter (12) im geschmolzenen Zustand zu halten, bis das Natrium in den Fasern sich auf eine Temperatur unterhalb seines Erstarrungspunktes abgekUhlt hat. Danach schaltet man die Anodenheizvorrichtung ab, worauf sich das in dem Behälter (12) vorhandene Natrium verfestigt. Man wiederholt diesen Heiz-Kühl-Vorgang mehrere Male. Hiernach zeigt die Batterie in ihren Eigenschaften, beispielsweise in ihrem inneren Widerstand und ihrer Ausgangsspannung die ursprdnglichen Werte.If you want to take the battery out of power, you reduce the heat supply to the cathode and allows the sodium sulfide to solidify again. Against it power to the anode heater is continued to remove the sodium in the container (12) Keep in the molten state until the sodium in the fibers builds up has cooled to a temperature below its freezing point. Then switches you turn off the anode heater, whereupon the existing in the container (12) Sodium solidifies. This heating-cooling process is repeated several times. After that shows the properties of the battery, for example its internal resistance and their output voltage the original values.

Die Werte ändern sich jedoch, wenn in erheblichem Maße ein Zerreißen der Fasern erfolgt. Visuell geprüft, zeigen die Fasern keine Beschädigungen.However, the values change when there is a significant rupture of the fibers takes place. Visually checked, the fibers show no damage.

Zum Vergleich arbeitet man mit einer ebenfalls nach Fig. 1 hergestellten Batterie. Auch bei diesem Versuch ruhen die Fasern mit ihren unteren geschlossenen Enden auf dem Boden der Zelle auf. Jedoch bringt man zur Inbetrtebnabme der Batterie durch die Zufuhr von Wärme zuerst nur die aus dem Natriumpolysulfid bestehende Kathode zum Schmelzen und danach das Anodenmetall erst dann, wenn das in den Fasern enthaltene Anodenmetall bereits geschmolzen ist.For comparison, one works with one also produced according to FIG. 1 Battery. In this experiment, too, the fibers rest with their lower closed ones Ends on the bottom of the cell. However, you bring the battery into operation by the addition of heat only the out first the sodium polysulphide existing cathode for melting and then the anode metal only when the anode metal contained in the fibers has already melted.

Der Versuch ergibt, daß bei einer Temperatur von mehr als 2600C, bei der das Polysulfid und das Natriummetall sich im geschmolzenen Zustand befinden, von der Batterie Strom in verwendbarer Menge nicht erhalten wird. Eine Untersuchung zeigt, daß die das Natrium enthaltenden Hohlfasern bei diesem Versuch platzen und das Natriummetall sich in die Polysulfidkathode entleert.The experiment shows that at a temperature of more than 2600C, at that the polysulphide and the sodium metal are in the molten state, Usable amount of electricity is not obtained from the battery. An investigation shows that the hollow fibers containing the sodium burst in this test and the sodium metal empties into the polysulfide cathode.

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur chemischen Erzeugung von elektrischer Energie in einer Batterie mit einer in einem Behälter enthaltenen oxidierbaren flüssigen Metallmasse und mit dieser Metallmasse gefüllten Hohl fasern als Anode und einer die Fasern umgebenden reduzierbaren flüssigen Kathode, dadurch gekennzeichnet, daß man die Batterie dadurch außer Betrieb setzt, daß man den Kathodenraum kühlt und die Kathode und das in den Hohlfasern enthaltene Anodenmetall erstarren läßt, bevor das Anodenmetall in seinem Behälter erstarrt, und daß man die Batterie danach dadurch wieder in Betrieb setzt, daß man das Anodenmetall durch Erwärmen schmilzt, bevor das in den Hohlfasern enthaltene Anodenmetall und die Kathode geschmolzen werden.1. Process for the chemical production of electrical energy in a battery with an oxidizable liquid metal mass contained in a container and hollow fibers filled with this metal mass as anode and one the fibers surrounding reducible liquid cathode, characterized in that the The battery is put out of operation by cooling the cathode compartment and the cathode and solidifying the anode metal contained in the hollow fibers before the anode metal solidifies in its container, and that the battery can then be put back into operation implies that the anode metal is melted by heating before it is in the hollow fibers anode metal contained and the cathode are melted. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als oxidierbares Anodenmetall Natrium verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that as oxidizable anode metal sodium is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als reduzierbare Kathode ein Schwefel-Natriumsulfidgemisch verwendet.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one a sulfur-sodium sulfide mixture is used as the reducible cathode.