DE899216C - Positve und negative Elektroden fuer alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

Nadh längerer Benutzung im praktischen Betrieb haben die einzelnen Zellen alkalischer Akkumulatorenbatterien erfahrungsgemäß nicht immer eine untereinander gleichmäßige Kapazität, und zwar auch dann nicht, wenn sie bei ihrer Anfertigung mit gleichen Mengen aktiven Materials gleicher Beschaffenheit ausgerüstet wurden. Trotz gleicher elektrischer Behandlung unterliegen die in Serie geschalteten Einzelzellen der Batterie im Laufe der Zeit verschieden raschem Verschleiß. Bei Entladung der Batterie fällt dann die Klemmenspannung einiger Elemente vorzeitig ab, während die anderen noch genügend Klemmenspannung besitzen,, um eine weitere Stromentnahme aus der Batterie zu gestatten. Die Verschiedenheit in der Kapazität der Einzelzellen kann schließlich, besonders bei mangelhafter Wartung, so groß werden, daß einige Zellen bei erschöpfender Entladung der Batterie ihre Polarität umkehren. Bei weiter über diese Umpolung hinaus fließendem Entladestrom erfolgt dann an den Elektroden solcher Elemente bald, nachdem deren Klemmenspannung den Nullpunkt unterschritten und ihre Polarität gewechselt hat, eine dem Entladestrom entsprechende Entwicklung von Wasserstoff oder Sauerstoff bzw. von beiden Gasen zugleich, je nachdem sich die positiven oder negativen bzw. beide Elektroden zugleich umpolen.

Diese Gasentwicklung bedingt einerseits, wenn Wasserstoff oder Knallgas entsteht, die Gefahr einer Explosion des Batteriebehälters, andererseits können die Behälter gasdicht verschlossener Elemente durch die entstehenden Gase aufgebläht und gesprengt werden. Dies ist auch bei Elementen zu befürchten, die z. B. gemäß Patentschrift 602· 702 gasabsorbierende Elektroden besitzen, da diese letzteren nur den geringen bei der Nachgasung nach der Ladung entstehenden Gasmengen ge-

wachsen sind und außerdem im Falle ihrer Umpolung versagen·.

Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist ein Weg gefunden, um den Elektroden alkalischer Akkumulatoren die Eigentümlichkeit einer bei Weiterentladung über die Umpolung hinaus alsbald einsetzenden Gasentwicklung zu nehmen. Es wurde nach der Erfindung festgestellt, daß man die unmittelbar nach der Umpolung auftretende

ίο Wasserstoffentwicklung an der positiven Elektrode (Nickel-Oxyd-Elektrode) dadurch wirksam unterdrücken kann, daß man diese Elektrode nicht nur mit der gewöhnlich verwendeten regulären Masse (Nickelhydroxyd + Leitmaterial, z. B.

Graphit oder Nickelflocken), sondern auch noch mit antipolarer Masse, d. h. hier in diesem Falle mit einem kathodisch reduzierbaren Oxyd, z. B. Cadmiumoxyd oder Cadmiumhydroxyd, füllt, also mit einem Material, wie es im alkalischen Akkumulator bisher vornehmlich¹ zur Füllung der negativen Elektrode diente und welches bei einem unterhalb des. Abscheidungspotentials des Wasserstoffes liegenden Potentialwert reduzierbar ist. Das¹ in der positiven Elektrode vorhandene Cadmiumoxyd wirfst dann gewissermaßen als Akzeptor für Wasserstoff, indem es bei Umpolung des Elementes bei einem wesentlich niedrigeren Potential reduziert wird, als es zur Entwicklung von Wasserstoff an der Elektrodte nötig ist. Erst nachdem das vorhandene Cadmiumoxyd zu Metall reduziert wurde, kann die Elektrode bei weiterem Stromdurchgang Wasserstoff entwickeln. Wenn man außerdem die Gegenelektrode, also die negative Elektrode des Elementes, genügend groß und leistungsfähig ausführt, d. h. mit dem nötigen Überschuß an negativer Masse versieht, kann ein derartiges Element bei vorübergehender Umpolung am Ende der Entladung keine Gase, weder Wasserstoff noch Sauerstoff, entwickeln.

Man kann nach der Erfindung aber auch umgekehrt die positive Elektrode verstärken und die negative Elektrode mit antipolarer Masse ausrüsten, d. h, außer mit der regulären negativen Masse (Cadmium oder Eisen) noch mit einem anodisch oxydierbaren Oxyd, z.- B. Nickel-(2)-Hydroxyd, Kolbalt-(2)-Hydroxyd usw., oder auch mit einem anodisch oxydierbaren Metall, welches edler als das der regulären negativen Masse ist, z. B. mit Kupferpulver, füllen. In diesem Falle wirkt das in der Elektrode vorhandene Nickel-i(2)-Hydroxyd-oder das Kupfer als Akzeptor für den sonst bei Umpoking der Elektrode auftretenden Sauerstoff. Zur Verbesserung der Wirksamkeit der verwendeten antipolaren Masse setzt man dieser unter Umständen noch eine genügend große Menge Leitmaterial, z. B. Graphit oder Nickelnocken, zu.

Schließlich können nach der Erfindung beide Elektroden des Elementes außer mit regulären noch mit antipolaren Massen ausgerüstet werden, d. h. die positive Elektrode mit einem kathodisch reduzierbaren Oxyd, die negative Elektrode mit einem anodisch oxydierbaren Oxyd oder Metall, welches edler ist als das als reguläre Negative verwendete Metall und deshalb erst nach Entladung der regulären negativen Masse seine Wirksamkeit entfaltet.

Die genannten antipolaren. Massen können nach der Erfindung entweder getrennt von den regulären Massen in besonderen Taschen, Röhrchen oder Platten oder Elementelektroden untergebracht oder auch mit den regulären Massen mehr oder weniger innig vermischt in die Elektroden eingefüllt werden. Auch kann man die reguläre Masse bzw. deren aktive Bestandteile gemeinsam mit den antipolaren Stoffen aus Lösungen ausfällen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Positive bzw. negative Elektroden für alkalische Akkumulatoren, die bei weiter über ihre Umpolung hinaus fließendem Entladesfcrom keinen Wasserstoff (Sauerstoff) entwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Elektroden außer der regulären, bisher für alkalische Elemente normalerweise verwendeten aktiven- Masse noch solche Stoffe, z. B. Cadmiumoxyd, Cadmiumhydroxyd, Eisenhydroxyd usw. bzw. Nickel-(2)-Hydroxyd, Kupferpulver usw.,. in ausreichender Menge vorhanden sind, die nach erfolgter erschöpfender Entladung der regulären Masse einer elektrochemischen Reduktion (Oxydation) unterliegen. und dadurch die sonst unmittelbar nach der Umpolungeintretende Wasserstoff- bzw. Sauerstoffentwicklung unterdrücken.

   2'. Ausführungsform nach Anspruch 1, da-• durch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch reduzierbaren bzw. oxydierbaren Stoffe in besonderen Taschen, Röhrchen oder Plattem der Elementelektroden untergebracht sind.

   3. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß die elektrochemisch reduzierbaren bzw. oxydierbaren Stoffe mit der regulären aktiven Masse mehr oder weniger innig vermischt oder gemeinsam mit ihr aus Lösungen ausgefällt sind.

   ι 5637 11. S3