DE1194017B

DE1194017B - Dauernd gas- und fluessigkeitsdicht verschlossener alkalischer Akkumulator

Info

Publication number: DE1194017B
Application number: DET20528A
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Kubes
Original assignee: Tesla AS
Current assignee: Tesla AS
Priority date: 1960-08-17
Filing date: 1961-08-02
Publication date: 1965-06-03

Description

Dauernd gas- und flüssigkeitsdicht verschlossener alkalischer Akkumulator Die Erfindung betrifft einen dauernd gas- und flüssigkeitsdicht verschlossenen alkalischen Akkumulator mit porösen Elektroden, in welchem die negative Elektrode die gleiche Menge aktiver Masse wie die positive Elektrode aufweist und daher keine Ladereserve gegenüber der positiven Elektrode besitzt.
Es ist bekannt, daß bei Akkumulatoren der genannten Art Maßnahmen zur Aufzehrung der sich im Inneren des Akkumulators entwickelnden Gase getroffen werden müssen. Zu diesem Zweck wird z. B. der negativen Elektrode im Augenblick des gasdichten Verschließens des Akkumulators eine größere Ladefähigkeit gegeben als der positiven Elektrode. Nach der bisher bekannten Methode wird diese größere Ladefähigkeit dadurch erreicht, daß die negative Elektrode aus einer gewichtsmäßig größeren Materialmenge hergestellt wird, als es der Kapazität der positiven Elektrode entspräche.
Es sind jedoch auch Akkumulatoren ohne Ladereserve der negativen Elektrode bekanntgeworden. Bei einer Ausführung dieser Akkumulatoren ist der Elektrolyt in den Poren der Elektroden und in porösen Separatoren durch Kapillarkraft festgelegt, wobei Oberflächenteile der negativen Elektroden nicht mehr von einem frei beweglichen Elektrolyten bespült und dadurch freigelegt sind. Diese Bedingungen sind nur durch besondere Maßnahmen einzuhalten, die sich in der Praxis nur unter Schwierigkeiten verwirklichen lassen. Das Wesen dieses Akkumulators besteht darin, daß durch die Festlegung des Elektrolyten Teile der negativen Elektroden außerhalb der einander gegenüberliegenden Flächen der Elektroden entgegengesetzter Polarität freigelegt sind und mit dem beim Laden entwickelten Sauerstoff in Berührung kommen und daß die Schließung des Akkumulators in einem derartigen Zustand der Elektroden erfolgt, bei dem beide Elektroden, d. h. die positiven und die negativen Elektroden, völlig, d. h. bis zur erreichbaren Grenze der Aufladbarkeit unter entsprechender Verlängerung der Ladedauer, aufgeladen sind und daher keine aufladbaren Teile mehr besitzen oder bei dem beide Elektroden infolge einer auf diese völlige Aufladung folgenden Entladung äquivalente Mengen ungeladener Teile enthalten.
Es ist auch eine andere Ausführung eines derartigen Akkumulators bekanntgeworden. Dessen Herstellung ist jedoch schwierig und setzt eine Präzision in der Fertigung voraus, die nur unter großem Aufwand und bei sehr genauer überwachung des Herstellungsganges erreicht werden kann. So müssen z. B. blatt- oder folienartige Sintergerüstelektroden zur- Herabsetzung der Dichte des überladestromes verwendet werden, um eine Vergrößerung der Elektrodenoberfläche zu erzielen. Die Separatoren müs= sen besonders dünn ausgeführt werden, damit der Elektrodenabstand möglichst gering ist. Ferner ist Bedingung, daß die Elektroden mit ihren elektrochemisch aktiven Flächen gegenseitig vollkommen zur Deckung gebracht werden. Außerdem muß im Akkumulator ein nicht ausgefüllter Innenraum voigesehen sein, der als Gas- und Druckausgleichsraum wirkt. Alle diese Maßnahmen verteuern die Herstellung und gewährleisten nur dann eine zufriedenstellende Gleichmäßigkeit des Erzeugnisses, wenn sie mit größter Genauigkeit ausgeführt werden.
Die Porosität der beiden Elektroden der bekannten Akkumulatorausführungen ist ungefähr die gleiche. Unter Porosität wird in der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen der relative Inhalt der im Material enthaltenen Poren verstanden, d. h. die Zahl P, die durch die Formel gegeben ist: worin Sp das spezifische Gewicht des porösen Materials und SC das spezifische Gewicht desselben Materials im kompakten, d. h. keine.Pore enthaltenden Zustand bedeutet.
Die Erfindung schafft einen einfach herzustellenden Akku;nulator ohne Ladereserve der negativen Elektrode, dem die Elektroden aus gleichen Materialmengdn hergestellt werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Porosität der negativen Elektrode größer gewählt wird als die Porosität der positiven.Elektrode. Für die Kapazität des Akkumulators ist nämlich die Gewichtsmenge des die positive Elektrode bildenden Materials entscheidend, ungeachtet der Porosität dieses Materials. Demgegenüber kann man erfindungsgemäß eine Steigerung der chemischen Aktivität der negativen Elektrode im Vergleich mit der positiven Elektrode dadurch erreichen, daß die negative Elektrode aus einem mehr porösen Material als die positive Elektrode hergestellt wird, so daß es nicht mehr nötig ist, die negative Elektrode aus einer gewichtsmäßig größeren Materialmenge herauszustellen, wie dies bisher üblich war. Dadurch erreicht man wesentliche Materialersparnisse bei Aufrechterhaltung der Kapazität des Akkumulators und bei zuverlässiger Gasaufzehrung. Vor allem aber wird die Herstellung eines solchen Akkumulators gegenüber den vorbekannten Ausführungen sehr einfach.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, für das Verhältnis der Porosität der positiven Elektrode zur Porosität der negativen Elektrode den Wert 0,8 oder einen noch kleineren Wert zu wählen. So kann z. B. die Porosität der positiven Elektrode 0,4 betragen (d. h. 40 "/o) und die Porosität der negativen Elektrotle 0,5 (d. h. 50°/a), so daß das Verhältnis der Porositäten der beiden Elektroden 0,4: 0,5 = 0,8 ist. Der Wert 0,8 ist erfindungsgemäß als Maximalwert anzusehen, d. h., er kann auch kleiner sein. So kann z. B. die Porosität der positiven Elektrode nur 0,3 betragen, die Porosität der negativen Elektrode dagegen 0,6, so daß das Verhältnis der beiden Porositäten dann 0,3: 0,6 = 0,5 ist.
Die unterschiedliche Porosität der beiden Elektroden kann erfindungsgemäß z. B. dadurch erreicht werden, daß die negative Elektrode aus einem feinkörnigeren Material gefertigt wird als die positive Elektrode oder dadurch, daß die negative Elektrode aus einem Material hergestellt wird, welches eine größere Oberflächenaktivität als das Material der positiven Elektrode aufweist. Unter Oberflächenaktivität soll dabei die Menge des durch .1 g des Materials innerhalb 1 Sekunde bei sonst gleichen Bedingungen aufgezehrten Sauerstoffs verstanden werden. Die größere Oberflächenaktivität des Materials der negativen Elektrode kann entweder als Folge eines bestimmten Erzeugungsverfahrens des Rohmaterials schon von vornherein vorhanden sein oder kann sie durch an sich bekannte Maßnahmen künstlich erhöht werden. Die unterschiedliche Porosität der beiden Elektroden kann natürlich auch durch andere Mittel herbeigeführt werden, z. B. durch Verwendung ungleicher Preßdrücke bei der Fertigung der Elektroden.

Claims

Patentansprüche: 1. Dauernd gas- und flüssigkeitsdicht verschlossener alkalischer Akkumulator mit porösen Elektroden, in welchem die negative Elektrode die gleiche Menge aktiver Masse wie die positive Elektrode aufweist und daher keine Ladereserve gegenüber der"positiven Elektrode besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität der negativen Elektrode größer als die Porosität der positiven Elektrode ist.
2. Alkalischer Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Porosität der positiven Elektrode zur Porosität der negativen Elektrode 0,8 oder noch weniger beträgt.
3. Alkalischer Akkumulator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus einem feinkörnigeren Material als die positive Elektrode besteht.
4. Alkalischer Akkumulator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode aus einem Material besteht, welches eine größere Oberflächenaktivität als das Material der positiven Elektrode aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1037 536, 1042681.