DE2412843B2

DE2412843B2 - Alkalisches galvanisches Element

Info

Publication number: DE2412843B2
Application number: DE2412843A
Authority: DE
Inventors: Faat Chatovitsch Nabiullin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-03-18
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DD114882A1; AU6722274A; HU169741B; PL90561B1; ATA196974A; FR2232094A1; DK139827B; AT345917B; BR7404167D0; ES425318A1; YU36081B; CA1003487A; DE2412843A1; SE7403697L; NL7404166A; AR204825A1; DE2412843C3; FR2232094B1; DK131374A; DK139827C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein alkalisches galvanisches Element gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Element dieser Art ist aus DE-OS 19 50 359 bekannt

Bei dieser bekannten Ausbildung ist die Muffe der Dichtung von einer metallischen Kappe umgeben, die dazu dient, einen Durchtritt von Gasen und Flüssigkeiten zwischen dem stabförmigen Stromableiter und der Dichtung völlig zu verhindern. Auch ist keine Möglichkeit vorgesehen, den Luftzutritt ins Innere des Elements bei Ingebrauchnahme desselben zu ermöglichen.

Nachteilig ist bei einer solchen Ausbildung daß es während der Lagerung des Elements zum Aufbau eines Innendrucks kommen kann, da der Wasserstoff, der sich während der Lagerung unvermeidlich infolge von Zinkkorrosion bildet, praktisch nicht austreten kann. Hierdurch werden die Eigenschaften des Elements verschlechtert Die gleiche Wirkung hat die Unmöglichkeit des Zutritts von Luftsauerstoff zur positiven Elektrode während des Gebrauchs.

Aus der FR-PS 7 96 648 ist ein alkaiisches galvanisches Element mit Luftdepolarisation bekannt, bei dem im Deekel zum Zwecke der Ermöglichung des Zutritts von Luftsauerstoff öffnungen ausbildbar sind, die entweder von vornherein vorhanden sind und während der Lagerung durch einen Stopfen verschließbar sind oder die im Deckel bei Ingebrauchnahme eingestochen werden können. Hier fehlt es aber an einer mit Muffe versehenen Dichtung, die einen Gasaustritt beim Auftreten eines inneren Überdrucks ermöglichen könnte. Außerdem ist diese bekannte Ausbildung von einigermaßen komplizierten und damit teurem Aufbau.

Aus der DE-AS 21 39 227 ist ein galvanisches Element bekannt, bei dem in einem Dichtungselement Kanäle ausgebildet sind, die jedoch nicht in die Atmosphäre, sondern in einen geschlossenen Gassammeiraum münden. Hierdurch besteht auch die Gefahr des Durchtritts von Alkalilösung durch diese Kanäle.

Aus der DE-OS 20 59 057 ist schließlich ein galvanisches Element mit Luftdepolarisation bekannt, bei dem der Zutritt der Luft während der Lagerung durch eine Kunststoffolie verhindert wird, welche zur Ingebrauchnahme abgerissen werden kann. Dadurch werden die Löcher des durchlöcherten Außengehäuses des Elements frei, was die Gefahr des Austritts von Anodenmasse mit sich bringt.

bei keiner der bekannten Ausbildungen ist gleichzeitig ein Gasaustritt aus dem Gehäuse nach außen derart möglich, daß sich kein oder nur ein unwesentlicher innerer Überdruck bilden kann, während der Zutritt von Luft oder Gasen in das Element während der Lagerung völlig verhindert ist und die Möglichkeit des Luftzutritts bei Ingebrauchnahme nur zur positiven Elektrode eröffnet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist mithin die Schaffung eines alkalischen galvanischen Elements, bei dem die vorstehend genannten Möglichkeiten eröffnet sind und das dabei von einfacher Konstruktion bleibt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 2. Bei der Ausbildungsvariante gemäß Patentanspruch 2 können die den Luftsauerstoffzutritt zur positiven Elektrode

ermöglichenden Kanäle durch Aufsetzen der Haube wieder geschlossen werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemä-Ben Ausbildung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 6.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein alkalisches galvanisches Element, bei dem erfindungsgemäß der Deckel der hermetischen Abdichtungseinheit mit öffnungen ausgeführt und die seitens des Deckels angeordnete Scheibe mit einer Muffe versehen ist sowie die positive und negative Elektroden Kanäle enthalten,

F i g. 2 einen Schnitt nach Linie H-II der F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt durch ein alkalisches galvanisches Element, bei dem erfindungsgemäß die Dichtung der hermetischen Abdichtungseinheit Kanäle enthält, weiche im Dichtungskörper angeordnet sind, während die Masse der positiven Elektrode in eine Zarge eingepreßt und das Element mit einer Haube versehen ist,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3,

F i g. 5 die Gesamtansicht der in F i g. 3,4 verwandten Zarge mit der positiven Elektrode,

Fig.6 einen Teil eines alkalischen galvanischen Elements, bei dem erfindungsgemäß die Dichtung der hermetischen Abdichtungseinheit aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, die ineinander eingesetzt sind, wobei zwischen ihnen Kanäle für den Luftzutritt gebildet werden,

Fig.7 einen Teil eines alkalischen, galvanischen Elements, bei dem erfindungsgemäß der äußere Teil der zusammengesetzten Dichtung gemeinsam mit einer dünnwandigen Membrane ausgeführt ist,

Fig.8 einen Teil eines alkalischen galvanischen Elements, bei dem erfindungsgemäß im Deckel der hermetischen Abdichtungseinheit in der Zone, die am stabförmigen Stromableiter anliegt, eine Durchgangsöffnung ausgeführt ist,

F i g. 9 ein alkalisches galvanisches akkumulatorartiges Element, bei dem der Stromableiter der negativen Elektrode, der in Form einer Metallhaube ausgeführt ist, mit einem rohrförmigen Kunststoffgestell versehen ist und

F i g. 10 einen Radialschnitt des Elements der F i g. 9.

Das alkalische galvanische Element enthält, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist eine positive Elektrode 1 mit einem Stromableiter 2, der gleichzeitig als Elementgehäuse dient, und eine negative Elektrode 3 aus pastiertem Zink mit einem stabförmigen Stromableiter 4. Die positive Elektrode 1 und die negative Elektrode 3 sind, wie dies aus F i g. 1 ersichtlich ist, koaxial angeordnet und durch eine ionenleitende poröse Scheidewand 5 voneinander getrennt. An den Stirnseiten der Elektroden 1 und 3 befinden sich von der einen Seite je eine Scheibe 6 und von der anderen Seite je eine Dichtung 7 aus einem elektrischen Isolierstoff, von denen jede eine ringförmige Rippe 8 hat, welche in die ionenlehende poröse Scheidewand 5 längs des ganzen Umfangs der Scheidewandstirnfläche hineinragen.

Die Scheibe 6 besitzt eine Muffe 9, welche auf den stabförmigen Stromableiter 4 der negativen Elektrode 3 fest aufgesetzt ist Das Element ist von der Seite der Scheibe 6 mit einer hermetischen Abdichtungseinheit versehen, welche aus einem Metalldeckel 10 und einer Dichtung 11 mit einer Mu"e 12 besteht, die ebenfalls auf den Stromableiter 4 fest aufgesetzt ist, während ein elektrischer Isolierkunststoff für den Deckel als Einlage dient

Hierbei ist der Innendurchmesser der Muffe 9, der Scheibe 6 und der Muffe 12, welche ein Teil der Dichtung 11 ist kleiner als der Durchmesser des

stabförmigen Stromableiters 4, wodurch ihr fester Sitz auf dem letzteren gewährleistet wird.

Die Außenfläche des Metalldeckels 10 dient als negativer Elementkontakt Die Dichtung 11 mit der Muffe 12ist aus einem durch Alkalilauge unbenetzbaren Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen, gefertigt Der Mittelteil des Deckels 10 liegt auf dem stabförmigen Stromableiter 4 auf, welcher durch die Muffe 12 geführt ist Die Letztere liegt fest am Stromableiter 4 an und läßt keine Aikalilauge an den Deckel 10 herankommen. Der Deckel 10 wird an den Stromableiter 4 über die Dichtung 11 durch einen am Umfang eingewalzten Rand des Elementgehäuses, welches in diesem Fall der Stromableiter 2 ist angepreßt Im Deckel 10 sind längs

seiner Umfangslinie öffnungen 13 vorgesehen, welche mit dem Kunststoff der Dichtung Ii gefüllt und dazu bestimmt sind, Kanäle in diesem Material zu bilden, damit die Luft in das Element über vor der Inbetriebnahme des Elements gemachte Durchstiche eintreten kann.

Es sind, um einen ungehinderten Zutritt des Luftsauerstoffs zur positiven Elektrode 1 längs ihrer Höhe und ihres Querschnitts sowie den Austritt des Wasserstoffs aus der negativen Elektrode 3 ohne

jo Verformung derselben sicherzustellen, im Körper der positiven Elektrode 1 längs ihrer Achse Kanäle 14 (Fig. 1, 2) mit vorzugsweise gewölbeförmigem Querschnitt und im Körper der negativen Elektrode ebenfalls längs der Achse Kanäle 15 vorgesehen.

Auf Fig.3 ist eine Ausführungsvariante des alkalischen galvanischen Elments abgebildet bei dem die Masse der positiven Elektrode 1 in eine Zarge 16 (F i g. 3,4) eingepreßt ist, welche in das Elementgehäuse 2 eingebaut ist. Die aus Metall gefertigte und perforierte Zarge 16 hat einen Überzug aus galvanischem Nickel. An >hrer Außenfläche befinden sich Vorsprünge 17 (Fig.4, 5), welche parallel zur Zargenachse liegen und dazu bestimmt sind, einen gleichmäßigen Spalt 18 zwischen dem Elementgehäuse 2 und der Zarge 16 zu bilden. Dieser Spalt 18 erleichtert de¹! Zutritt von Luftsauerstoff zur positiven Elektrode 1 längs ihrer Höhe und ihres Querschnitts. Die Zarge 16 wird aus Stahlband oder -blech gefertigt die auf der Seite der Masse der positiven Elektrode 1 mit galvanischem

v> Nickel bedeckt ist. Die Außenfläche der Zarge 16 kann ohne solchen Überoig sein. Die Ränder der Zarge 16 sind eingewalzt. Der elektrische Kontakt zwischen der Zarge 16 und dem Gehäuse 2 erfolgt durch die Vorspränge 17 und den eingewalzten Rand, welcher sich auf dem Boden des Gehäuses 2 abstützt.

Bei der vorliegenden Ausführungsvariante des alkalischen galvanischen Elements sind, um den Luftzutritt in das Element zu ermöglichen, im Körper der Dichtung 11, die aus einem elektrischen Isolierkunststoff besteht,

Kanäle 19 ausgeführt.

Das Element ist, um ein langfristiges Aufbewahren desselben zu ermöglichen (um zu verhindern, daß die Luft während der Aufbewahrung in das Element eindringt), mit einer Haube 20 aus einem Kunststoff, z.B. aus Polyäthyler. versehen, die auf der Seite des Metalldeckels 10 fest auf das Elementgehäuse aufgesetzt wird. Der Mittelteil der Haube 20 ist dünnwandig ausgeführt, um das Austreten von Wasserstoff aus dem

Element zu ermöglichen. Die Haube 20 kann vielfach verwendet werden, d. h. sie wird beim Betriebseinsatz des Elements abgenommen und bei langfristiger Aufbewahrung des Elements auf dieses aufgesetzt.

Auf Fig.6 ist die hermetische Abdichtungseinheit s eines alkalischen galvanischen Elements abgebildet, bei dem die aus einem elektrischen Isolierkunststoff gefertigte Dichtung aus zwei Teilen 21, 22 besteht, die ineinander eingesetzt sind und zwischen denen ein Kanal 23 gebildet wird, um den Luftzutritt in das w Element zu ermöglichen.

Der Außenteil 22 der zusammengesetzten Dichtung kann gemeinsam mit einer dünnwandigen Membrane 24 (Fig. 7) ausgeführt werden, die wasserstoffdurchlässig ist. ι ϊ

Vor der Inbetriebnahme wird die Membrane 24 entfernt.

Auf F i g. 8 ist eine Ausführungsvariante der hermetischen Abdichtungseinheit abgebildet, bei welcher die Dichtung 11, welche als Einlage für den Metalldeckel 10 dient, eine ringförmige Rippe 25 besitzt, welche in die ionenleitende poröse Scheidewand 5 längs des ganzen Umfangs der Scheidewandstirnfläche hineinragt, während im Deckel 10 in der am stabförmigen Stromableiter 4 anliegenden Zone eine Durchgangsöffnung 26 -'"' ausgeführt ist.

Die in die ionenleitende poröse Scheidewand 5 hineinragende Rippe 25 verhindert den Zutritt von Luftsauerstoff zur negativen Elektrode 3, während eine Öffnung 26 den Austritt von Wasserstoff aus dem Element während der Aufbewahrung ermöglicht.

Auf F i g. 9 und 10 ist die Konstruktion eines Elements abgebildet, das vorzugsweise zum Einsatz als Akkumulator (mit Wiederaufladung) bestimmt ist

Der Stromableiter 4 besitzt ein Kunststoffgestell 27, auf dessen eines Ende der metallische Stromableiter 28 der negativen Elektrode aufgepreßt ist, welcher vorzugsweise in Form einer Haube ausgeführt wird.

Das Kunststoffgestell 27 besitzt eine Muffe 29, welche fest am Stromableiter 4 anliegt, dessen eines Ende mit dem Stromableiter 28 in Berührung steht, während das andere Ende den Deckel 10 in der Zone der Öffnung 26 berührt. Bei der vorliegenden Variante erleichtern die Kanäle 14 in der positiven Elektrode 1 den Sauerstoffaustritt aus dem Innern der Elektrode beim Aufladen des Elements. Der Sauerstoff kann über eine Öffnung 30 in der Rippe 25 und die Öffnung 26 im Deckel 10 entweichen.

Die in F i g. 1 —4 und 6—10 dargestellte ionenleitende Scheidewand 5 wird aus Stärkeverdicker mit zerkleinertem feuchtigkeitsaufnehmenden (aufsaugenden) Material, z. B. Holzmehl, als Zusatz gefertigt. Die Zusammensetzung der ionenleitenden Scheidewand kann z. B. sein: Auf 1 Liter Elektrolyt werden 65 g Stärke und 130 g Holzmehl zugegeben. Als Zusatz kann auch ein anderes Material verwendet werden, z. B. Sägespäne, Papier-, Baun"i wollestaub oder ähnliches.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Alkalisches galvanisches Element mit einer positiven Elektrode mit das Gehäuse bildendem Stromableiter und einer negative!. Elektrode aus s pastiertem Zink mit einem stabförmigen Stromableiter, wobei die Elektroden koaxial angeordnet und durch eine ionenleitende poröse Scheidewand getrennt sind, und mit einer Scheibe und einer Dichtung aus elektrischem Isolierstoff, die an den ι ο Elektrodenstirnseiten angeordnet sind, und mit einer hermetischen Abdichtungseinheit, die aus einem Metalldeckel und einer mit einer Muffe versehenen Dichtung besteht, welche aus einem elektrischen Isolierkunststoff ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (6), welche sich auf der Seite des Metalldeckels (10) befindet, mit einer Muffe (9) versehen ist, wobei der Innendurchmesser der Muffen (9 und 12) der Dichtung (11) und der erwähnen Scheibe (6) kleiner als der Durchinesser des stabfärmigen Stromableiters (4) ist, und daß im Körper der Dichtung (11) der Abdichtungseinheit Kanäle für den Luftzutritt aus der Atmosphäre ins Innere des Elements ausbildbar sind, wozu im Metalldeckel (10) öffnungen (13) vorgesehen sind, die von dem Kunststoffmaterial der Dichtung (11) überdeckt sind, das erst nach Durchstechen nach der Lagerung die Kanäle bildet, die den Luftzutritt ins Innere des Elements ermöglichen, und daß in der positiven Elektrode längs ihrer Achse Kanäle (14) für den Luftzutritt und den Gasaustritt aus der Elektrode vorgesehen sind.

2. Alkalisches galvanische! Element nach Anspruch 1 mit der Abwek.hi-.ng, daß im Körper der Dichtung (11) der Abdichtungsei! .ieit von vorherein Kanäle für den Luftzutritt aus der Atmosphäre ins Innere des Elements ausgebildet sind, die mit einer Haube (20) überdeckt sind, welche dicht auf das Gehäuse aufgesetzt ist und verhindert, daß Luft über die Kanäle in das Element während der Lagerung «o eindringt.

3. Alkalisches galvanisches Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus elektrischem Isolierkunststoff bestehende Dichtung aus zwei Teilen (21,22) zusammengesetzt ist, welche unter Bildung von Kanälen (23) zwischen ihnen ineinandergesetzt sind.

4. Alkalisches galvanisches Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenteil (22) der zusammengesetzten Dichtung gemeinsam mit einer wasserstoffdurchlässigen dünnwandigen Membrane (24) ausgeführt ist, die den Luftzutritt ins Innere des Elements während der Lagerung verhindert und vor der Inbetriebnahme entfernt wird.

5. Alkalische galvanisches Element nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der positiven Elektrode (1) in die gelochte Metallzarge (16) eingepreßt ist, auf deren Außenseite sich Vorsprünge (17) befinden, welche Vorzugsweise parallel zur Achse der Zarge (16) liegen und dazu bestimmt sind, einen gleichmäßigen Spalt (18) zum Durchtritt der Luft zur positiven Elektrode über deren Höhe und Querschnitt und Kontakt zwischen der Zarge und dem Elementgehäuse herzustellen.

6. Alkalisches galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Körper der negativen Elektrode (3) längs ihrer Achse Kanäle (15) für den Gasaustritt vorgesehen sind.