DE2354831A1 - Akkumulatorenzelle - Google Patents

Description

Reg.-Nr. 6 PP 237 -DT . 6?33 Kelkheim (Ts), den 24.Okt.73

EAP-Fri/Ar

VARTA Batterie Aktiengesellschaft 3000 Hannover, Stöckener Str. 351

Akkumulatorenzelle

Die Erfindung betrifft eine Akkumulatorenzelle.

Bei herkömmlichen Akkumulatorenzellen sind die als Platten ausgebildeten Elektroden entgegengesetzter Polarität unter Zwischenlage von Separatoren senkrecht im Zellengefäß angeordnet. Durch eine solche Anordnung müssen die stromableitenden Teile in Bezug auf die elektrischen und mechanischen Anforderungen ausgelegt werden, und dadurch besitzen die Zellen"ein relativ hohes Gewicht. Da die aktiven Massen mit der Zeit ausschlämmen, müssen am Boden auf Kästen der volumenspezifischen Energiedichte der Zelle Abschlammräume vorgesehen werden. Als weiterer* Nach-,. teil sind die hohen Herstellungskosten zu nennen, die die Materialkosten zum Teil erheblich übersteigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Ausführungsformen zu vermeiden'und eine Akkumulatorenzelle zu entwickeln, die bei gleicher Kapazität kleinere Abmessungen und ein geringeres Gewicht aufweist und niedrigere Herstellungskosten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß^am Boden des Zellenbehälters seitlich gegeneinander abgetrennte Zwischenräume bildende Rippen angeformt sind, daß die Zwischenräume abwechselnd mit negativer und positiver aktiver Masse und darin angeordneten Stromableitern bis kurz unterhalb des oberen Randes der Rippen ausgefüllt sind, und daß der größere Teil des Elektrolyten oberhalb der aktiven Massen angeordnet ist.

Im folgenden wird anhand der Figuren 1 bis 3 der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.

Figur 1 zeigt die Draufsicht auf ein leeres Zellgefäß und 'Figur 2 den Schnitt durch, eine fertige Zelle.

Figur 3 zeigt das Entladeverhalten.einer "Flachbleizelle" mit dem 20stündigen Strom (die Zelle enthielt 10 g positive Masse). Durch Verringerung der Elektrodenbreite und Elektrodendicke läßt sich eine Zelle bauen, die bis zu einem 1 stündigen Strom noch mit brauchbarer Spannung belastbar ist.

Der Behälter 1 einer erfindungsgemäßen Akkumulatorenzelle ist mit einem Deckel 11 verschließbar und besitzt am Boden des Behälters angeformte Rippen 2, die zwei gegenüberliegende Aussenwände miteinander, verbinden. Durch diese Rippen 2 werden Zwischenräume 3 gebildet, die abwechselnd mit negativer und positiver aktiver Masse 4, 5 bis kurz unterhalb des oberen Randes der Rippen 2 ausgefüllt sind. Innerhalb der aktiven Masse 4, 5 sind Stromableiter 6 angeordnet. Der Zellenbehälter 1 ist mit einem verdickten Elektrolyten teilweise gefüllt, wobei der größere Teil des Elektrolyten 7 oberhalb der aktiven Masse angeordnet ist.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind am Boden eines runden Zellenbehälters konzentrisch zur Außenwand verlaufende Rippen angeformt. Diese Rippen bilden die Seitenwände der gegeneinander abgeschlossenen, zur Aufnahme der aktiven Massen dienenden Zwischenräume.

Als besonders zweckmäßig hat sich eine Rippenhöhe zwischen 3 und 20 mm erwiesen. ,

Erfindungsgemäß wird der Zellenbehälter mit den Rippen aus Kunststoff, insbesondere Polystyrol, hergestellt. Neben Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyäthylen ist auch Hartgummi

geeignet.

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Gemäß einer Ausführungsfprm der Erfindung bestehen die akti_T ven Massen 4, 5 aus Bleidioxid und Blei.

Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformwerden als aktive Massen 4, 5 Bleidioxid und Kupfer "verwendet.

Die Vor-und Nachteile dieses Aufbaues sind leicht erkennbar. Als Nachteil ist lediglich die geringere Belastbarkeit zu erwähnen, die durch die Verkleinerung der Elektrodenoberfläche und die Vergrößerung des Elektrolytwiderstandes verursacht wird.

Als Vorteile ergeben sich:

ΐ. Die Massen können nicht mehr abschlämmen.

2. Ein negatives Gitter ist nicht erforderlich; ein Bleidraht als Ableiter ist ausreichend* (Dabei ergibt sich an der negativen Elektrode eine Bleieinsparung von ca 25 %).

3. Bei der positiven Elektrode wird eine kleinere Gewichtseinsparung erreicht durch den Wegfall des Gitterrandes.

4· Eine Separation entfällt vollständig.

5. Das Einfüllen einer eingedickten Schwefelsäure bereitet keine Schwierigkeiten.

6.. Während der Entladung entsteht eine Säurekonvektion zwischen der leichteren, inneren und der schwereren, darübergeschichteten, äußeren Säure (gute Masseausnutzung auch

dickerer Schichten). . .

7. Nach der Ladung bleibt die höher konzentrierte Säure länger in den Poren der Massen (höhere Anfangsspannung, bessere Masseausnutzung).

8. Als negative Elektrodenmasse kann auch Kupfer verwendet werden.

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Während eine Blei-Kupfer-Zelle nur eine Nennspannung von 1,4 V hat, besitzt sie doch auch eine Reihe von Vorteilen gegenüber der reinen Bleizelle:

1. Die Cu-Masse hat bei,gleicher Kapazität nur etwa 20 Gew.-^ der Pb-Masse.

2. Die Herstellung der negativen Elektrode ist denkbar einfach. (Man gibt während der Formation CuSO. in den Elektrolyten) .

3. Aufgrund der Auflösung der negativen Elektrode während

• der Entladung schreitet die Ionenverarmung.. im Elektrolyten weniger rasch fort (bessere Eignung für tiefe IDempe- ......

raturen). -

4. Die" Zelle kann bei einer Spannung von 1,5 bis 1,8 V unterhalb des Abscheidungspotentials von Hp vollständig geladen werden (explosionssichere Zelle).

5. Die Cu-Elektrode kann durch Sb und Edelmetalle, wie Ag, nicht mehr vergiftet werden.

6. Eine Alterung der Elektrode tritt nicht auf (Wegfall von Spreizmittelproblemen).

7. Im Dauerladebetrieb wird der Strom (als Folge von Punkt 4) extrem klein (Stromeinsparung).

Während bei der Fertigung eines herkömmlichen Bleiakkumulators die Arbeitsgänge Pastenherstellung, Elektrodenherstellung, Zellenmontage in getrennten Einzelschritten ablaufen und aufgrund der beträchtlichen manuellen Arbeiten den überwiegenden Teil der Fertigungskosten ausmachen, lassen sich bei der erfindungsgemäßen Akkumulatorenzelle diese Arbeitsgänge zu einem leicht automatisierbaren Ablauf zusammenziehen. In Figur 4 ist das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Akkumulatorenzelle im Prinzip dargestellt.

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Über Dosiervorrichtungen I wird der Elektrolyt und die pul- ; verförmige aktive Masse aus Yorratsbehältern 8 und 9 einem Mischgefäß 10 zugeführt. Über eine weitere Dosierungsvorrichtung wird die im Mischgefäß 10 hergestellte Paste in die Zwischenräume 3 des Zellehbehälters 1 eingebracht. Die einzelnen Zellenbehälter 1 laufen dabei auf einem Band, das mit einer Vibrationsvorrichtung II in Verbindung steht, unterhalb der Einfüllöffnung des Misehgefäßes 10 taktweise vorbei und werden nach Abfüllung der Paste einem Iroeknungsraum III zugeführt. Durch Änderung der Dosiervorrichtung können von einer solchen Anlage Zellen verschiedener Größe mit Paste versehen werden. -

Für eine praktische Anwendung einer erfindungsgemäßen Zelle bieten sich all diejenigen/'Fälle an, bei denen keine allzu hohen Entlädeströme verlangt werden, z. B. kann eine solche Zelle

"1. als Hotlichtbatterie,

2. für tragbare elektrische Geräte, die zwar eine lageunabhängige Batterie verlangen, aber dennoch eine •Normallage" haben, z.B. Fernsehgeräte, Tischrechner und ähnliche, , ■■"■".

3. als Antriebsbatterie für Kinderautomobile, A-. als Antriebsbatterie für Elektromobile

verwendet werden. : ,--..-■

- Patentansprüche -

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Akkumulatorzelle, dadurch, gekennzeichnet, daß am Boden des Zellenbehälters (1) seitlich gegeneinander abgetrennte Zwischenräume (3) "bildende Rippen (2) angeformt sind, daß die Zwischenräume (3) abwechselnd mit negativer und positiver aktiver Masse (4, 5) und darin angeordneten Stromableitern (6) bis kurz unterhalb des oberen Randes der Rippen (2) ausgefüllt sind und daß der größere Teil des Elektrolyten (7) oberhalb der aktiven Massen angeordnet ist. . .
2. 2. Akkumulatorzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (2) zwei gegenüberliegende Außenwände miteinander verbinden.
3. 3. Akkumulatorzelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenbehälter aus Polystyrol ist.
4. 4. Akkumulatorzelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Massen (4, 5) aus Bleidioxid und Blei bestehen.
5. 5. Akkumulatorzelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Massen (4, 5) aus Bleidioxid und Kupfer bestehen.

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