CH317642A - Lagerbeständige und temperaturbeständige galvanische Trockenelement-Stromquelle - Google Patents

Description

  Lagerbeständige und temperaturbeständige galvanische     Trockenelement-Stromquelle       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf  eine lagerbeständige und temperaturbestän  dige galvanische Stromquelle aus mindestens  einem Trockenelement. Mit dieser Strom  duelle kann eine Lagerbeständigkeit innerhalb  des Temperaturbereiches von minus 40 Grad  Celsius bis plus 60 Grad Celsius und     sowohl     während der Lagerung wie auch während der       Entladung    eine gute Korrosionsbeständigkeit       erwirkt    werden.  



  Die bisher zur Erreichung dieses Ziels  von verschiedenen Erfindern vorgeschlagenen  technischen Konstruktionen, die nach dem       Leelaneheprinzip    (Kohle, Zink, Braunstein  und Elektrolyt) hergestellten galvanischen  Trockenelemente und Trockenbatterien lager  beständig zu machen, konnten kein befriedi  gendes Ergebnis     erzielen,    weil bei allen diesen  Erfindungen erhebliche Kapazitätseinbussen  und andere Mängel in Kauf genommen wer  den mussten, die den praktischen Gebrauch       dieser    Erfindungen illusorisch machten.  



  Es sind zahlreiche Erfindungen im Laufe  der letzten Jahrzehnte bekanntgeworden, die  allein durch Trennung des Elektrolyten vom       Depolarisator,    sei es durch eine eingesetzte  Wand oder einen leicht zerstörbaren Behälter,  eine unbegrenzte Lagerfähigkeit bis zur In  betriebnahme erzielen wollten.  



       Derartige    Konstruktionen befriedigten aber  nicht, weil entweder deren     fakrikatorische          lIerstellung    auf sehr grosse Schwierigkeiten  gestossen ist, oder anderseits alle diese Ele-         mente    nach Aktivierung bzw. Inbetriebsetzung  nur eine kurze Lebensdauer mit geringer Ar  beitsleistung aufwiesen.  



  Ausserdem blieb die Lagerfähigkeit bei die  sen Konstruktionen bei extremen Temperatur  verhältnissen nach wie vor beschränkt, weil  keine Vorkehrungen getroffen waren, den  Elektrolyten temperaturunempfindlich zu ma  chen. Ausserdem traten während des Ent  ladungsvorganges unangenehme Korrosions  erscheinungen auf, die den     Elektrolyten    mit  seiner zerstörenden Wirkung auf die Kon  takte austreten liessen.  



  Ein weiterer Nachteil dieser Erfindungen  war auch der Umstand, dass es nicht gelungen  war, dem Elektrolyten nach der Aktivierung  eine     gel-    oder gallertartige Konsistenz zu ver  leihen, die     unerlässlich    ist, wenn ein derartiges  galvanisches Trockenelement auch nach der  Aktivierung noch eine für den praktischen  Gebrauch notwendige Lagerfähigkeit aufwei  sen soll.  



  Weiterhin konnte bei diesen Erfindungen  nicht verhindert werden, dass nach der Akti  vierung eines derartigen Elementes der     Braun-          steindepolarisator    mehr oder weniger auf  geweieht wurde, so dass die Kohleelektrode  keinen festen Sitz mehr in demselben hatte,  wodurch starke Anreicherung mit Wasser  stoff während der Entladung     erfolgte,    die  eine erhebliche Zunahme des innern Wider  standes, mit allen seinen schädlichen Folgen      für die Kapazität eines derartigen Elementes  zur Folge hatte.  



  Ferner war es auch nicht leicht zu verhin  dern,     da.ss    die schwerer löslichen Bestandteile  des Elektrolyten sich am Boden des Elementes  absetzten und dort zu frühzeitigen Durchbrü  chen (Korrosionen) mit allen ihren schäd  lichen Erscheinungen führten.  



  Ein weiterer Nachteil bekannter Konstruk  tionen ist auch der Umstand, dass die Gas  auffangkammer dieser Elemente oberhalb des       Depolarisators    sich befindet, so dass der wäh  rend der Entladung auftretende     Gasdrtlek     sich zu seiner Entspannung einen Ausweg  der Kohleelektrode entlang suchte und so zu  einem frühzeitigen Austrocknen derartiger  Zellen führte.  



  Die vorliegende Erfindung hat nun eine  lagerbeständige und temperaturbeständige  galvanische Stromquelle aus mindestens einem  Trockenelement zum Gegenstand, bei der in  folge ihres gesamten chemischen und konstruk  tiven Aufbaues die     vorbeschriebenen    Mängel  beseitigt werden können.  



  Diese galvanische     Trockenelement-Strom-          quelle,    versehen mit einem zerstörbaren, die       .i@ktivierungsflüssigkeit    enthaltenden Flüssig  keitsbehälter, zeichnet sieh dadurch aus, dass  auf dem     Braunsteindepolarisator    eine kalt  quellende     Elektrolytmasse,    bestehend aus einer  feingemahlenen, Chlorammonium,     Cellulose-          glykolat,        Bariumchlorid    und     Lithiumchlorid     enthaltenden Mischung, trocken     aufgepresst     und mit einem saugfähigen     Cellulosewiekel     umschlossen ist.

   Die     Elektrolytmasse    befindet  sieh räumlich getrennt vom     Flüssigkeitsbehgl-          ter    im Innern des Zinkbehälters. Die     Aktivie-          rungsflüssigkeit    besteht mindestens aus     Äthy-          lenglykol,    Zinkchlorid,     Calciitmchlorid,    Queck  silberchlorid und destilliertem Wasser.

   Das  Ganze ist derart chemisch und konstruktiv  aufgebaut,     da.ss    erst nach erfolgtem     Eindrük-          ken    der schubbegrenzten Kohleelektrode samt  der mit dieser fest verbundenen     Depolarisa-          tor-    und     Elektrolytmasse    und der damit er  wirkten     Freiwerdung    der     Aktivierungsflüssig-          keit    durch Zerstörung des Flüssigkeitsbehäl-         ters,    die     Elektrolytmasse    zur Stromentnahme  verquellt und aktiviert wird.  



  Der Erfindungsgegenstand ist auf beilie  gender Zeichnung in einer beispielsweisen  Ausführungsform dargestellt, und zwar zeigt       Fig.1    das Element in nicht aktiviertem  Zustand im Längsschnitt nach der Linie     I-1     von     Fig.    4,       Fig.    2 das Element im aktivierten Zustand,  wiederum im Längsschnitt, mit den beiden       Gasauffangkammern,    zur Stromentnahme be  reit,       Fig.    3 einen Querschnitt nach der Schnitt  linie     II-II    von     Fig.1    und       Fig.    4 eine Draufsicht.  



  Die galvanische     Troekenelement-Strom-          quelle    besitzt einen Zinkbecher l., eine Kohle  elektrode 2, die in einen     Braunsteindepolari-          sator    3     eingepresst    ist. Um diesen     Depolarisa-          tor    3 ist eine     Elektrolvtmasse    4 trocken auf  gepresst. Auf dem Boden des Zinkbechers 1  ruht der Flüssigkeitsbehälter 5 mit der darin  befindlichen     Aktivierungsflüssigkeit    18. Der       Braunsteindepolarisator    3 mit     Elektrolytmasse     4 befindet sich etwas distanziert über dem  Flüssigkeitsbehälter 5.

   Die Kohleelektrode 2  ist mit ihrem     obern    Teil im verlängerten Hals  einer zum Beispiel aus Kunststoff bestehen  den     Zentrierplatte    11 gelagert, welcher Hals  einen     Schubbegrenzungsanschlag    19 aufweist.  Das untere Ende der Kohleelektrode 2 steckt  mit leicht konischem     Presssitz    in einer Kunst  stoffscheibe 12.

   Diese beiden Scheiben 17. und  12 decken     stirnseits    den     Depolarisator    3 mit       Elektrolytmasse    4 bis zu einem     Cellulosewik-          kel    13, der saugfähig den freien Raum zwi  schen Zinkbecher 1 und der     Elektrolytmasse     9 vollständig ausfüllt.

   Die     Blektrolytmasse    4  besteht aus einer gemeinsam feingemahlenen  Mischung von Chlorammonium,     Cellulosegly-          kolat,        Bariumchlorid    und     Lithiumehlorid,    die  trocken auf den     Depolarisator    3     aufgepresst     und mit dem saugfähigen     Cellulosewiekel    13  umschlossen ist.  



  Der Flüssigkeitsbehälter 5 enthält eine       Aktivierungsflüssigkeit    18, bestehend aus       Äthy        lenglykol,    Zinkchlorid,     Calciumehlorid,          Queeksilberehlorid    und destilliertem Wasser,      Die Kohleelektrode 2 trägt zur Stroment  nahme eine metallische und gut leitende Kon  takthaube 6, die mit ihrem untern Teil in den  Hals der     Zentrierplatte    bzw.     -scheibe        1l_    ein  beschlossen ist.

   Der obere Rand des Zink  beehers 1 und damit des Elementes wird nach  oben durch zwei     eingefalzte        Abschlussdeckel     8, 10 mit dazwischenliegender Plastikeinlage 9  und     Pressspanplatte    7 abgedichtet. Zum Schutz  gegen äussere Beschädigungen ist die vor der  Aktivierung über den obern     Zinkbecherrand     hinausragende Kohleelektrode 2 mit einer       Pressstoffhaube    15 gesichert, die lediglich ab  reissbar auf dem äussern     Abschlussdeckel    10  aufgeklebt ist. Das Element ist, aussen mit  einer mit einem Überzug versehenen Karton  hülle 14 geschützt.

   Die Kohleelektrode 2 mit  Kontakthaube 6, der     Zentrierscheibe    11, dem       Depolarisator    3 mit     Elektrolytmasse    4 und  Wickel 13 und dem untern     Abschlussdeckel    12  ist abwärts gegen den Flüssigkeitsbehälter 5  verschiebbar, bis der Anschlag 19 auf der       Pressspanscheibe    7 aufliegt.  



  Die Aktivierung der beschriebenen     Trok-          kenelementstromquelle    erfolgt durch Abneh  men der     Pressstoffhaube    15 und Eindrücken  der Kohleelektrode 2, bis der Anschlag 19 auf  der Scheibe 7 fest aufliegt. Dadurch wird der  Flüssigkeitsbehälter 5 zerstört und die frei       gewordene        Aktivierungsflüssigkeit    18 von dem  saugfähigen Nickel 13 aufgenommen und die  sofortige     Kaltquellung    der     Elektrolytmasse    4  zur     pastenartigen    Masse bewirkt. Dadurch ist  eine sofortige Stromentnahme in wenigen  Sekunden möglich.

   Durch das sofortige Quel  len der     Elektrolytmasse    4 entsteht eine wei  tere Festigung der Kohleelektrode 2 im     De-          polarisator    3 mit verbessertem innerem Wider  stand des Elementes und dadurch bewirkter  günstiger Kapazität. Durch die Begrenzung  des     Eindrückhubes    bis zur Scheibe 7 entsteht  je eine     (lasauffangkammer    16 bzw. 17 im       Zinkbeelier    1 über und unter dem     Depolarisa-          tor    3. Dies bewirkt, dass die bei der Entladung  des Elementes auftretenden Gase aufgefangen  werden und nicht mangels Raum einen Weg  nach aussen suchen müssen.

      Durch die gleichmässig     aufgepresste    und  gemeinsam     feinvermahlene        Elektrolytmasse    4  auf dem     Depolarisator    3 kann ausserdem ver  hindert werden, dass sich     schwerlösliche     Chemikalien absetzen und eine     unerwünschte     Konzentration des Elektrolyten mit einseiti  ger Korrosion am     Zinkbecher    1 bewirken.  



  Die Umwandlung der     Elektrolytmasse    4  durch die Zusätze für die     Kaltverquellung     verleihen dem Element auch nach der Aktivie  rung bei Nichtgebrauch noch eine gewisse  Lagerfähigkeit, weil dadurch ein vorzeitiges  Austrocknen verhindert ist.  



  Die     Elektrolytmasse    besteht zum Beispiel  aus 40 Teilen Chlorammonium, 50 Teilen     Cel-          luloseglykolat,    4 Teilen     Bariumchlorid    und  6 Teilen     Lithiumchlorid.     



  Sie kann aber auch für gewisse Fälle zum  Beispiel aus 57 Teilen Chlorammonium, 40  Teilen     Celhiloseglykolat    1 Teil     Bariumchlorid,     1 Teil     Lithiumchlorid    und 1 Teil     Acidum          boricum    bestehen.  



  Die     Elektrolytmasse    kann ferner einen  Anteil von dehydriertem     kolloidgemahlenem     Mehl aus Hülsenfrüchten, z. B. aus Erbsen  mehl, aufweisen.  



  Die Aktiv     ierungsflüssigkeit    18 kann bei  spielsweise aus 25 Teilen     Äthylenglykol,    10.  Teilen Zinkchlorid, 4 Teilen     Caleiumchlorid,     0,5 Teilen Quecksilberchlorid auf 60,5 Teile  destilliertes Wasser bestehen, welche Lösung  bei tieferen bis extrem tiefen Temperaturen  (bis -40  C) zweckmässig ist.  



  Für     intermittierende    Entladung wurde für  die     Aktivierungsflüssigkeit    eine Lösung, be  stehend aus etwa 10 Teilen     Äthylenglykol,    20  Teilen Zinkchlorid, 6 Teilen     Calciumchlorid,     1 Teil Quecksilberchlorid und 1 Teil     Acidum          hydrochlorium        dilutum    und 62 Teilen destil  liertem Wasser als vorteilhaft gefunden.  



  Für Dauerentladung eignet sich anderseits  eine     Aktivierungsflüssigkeit,    bestehend aus an  nähernd 5 Teilen     Äthylenglykol,    2 Teilen  Zinkchlorid, 10 Teilen     Calciumchlorid,    0,5  Teilen Quecksilberchlorid und 82,5 Teilen de  stilliertem Wasser (bis     -i-    60  C).  



  In konstruktiver Hinsicht ist es denkbar,  dass mehrere beschriebene Elemente zu einer      Batterie vereinigt sind, die eine gemeinsame  mechanische     Aktivierungseinrichtung    besitzen,  in der     Kreise,    dass von einer Stelle aus sämt  liche Kohleelektroden zur Zerstörung der  Flüssigkeitsbehälter gleichzeitig miteinander  niedergedrückt werden können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Lagerbeständige und temperaturbeständige galvanische Stromquelle aus mindestens einem Trockenelement, versehen mit einem zerstör baren, die Aktivierungsflüssigkeit enthalten den Flüssigkeitsbehälter, dadurch gekenn zeichnet, dass auf dem Braunsteindepolarisa- tor eine kaltquellende Elektrolytmasse, be stehend aus einer feingemahlenen, Chlor ammonium, Celluloseglykolat, Bariumchlorid und Lithiumchlorid enthaltenden Mischung, trocken aufgepresst und mit einem saugfähi gen Cellulosewickel umschlossen ist,

   welche Elektrolytmasse räumlich getrennt vom Flüs sigkeitsbehälter im Innern des Zinkbehälters sich befindet, wobei die Aktivierungsflüssig- keit mindestens aus Äthylenglykol, Zinkchlo rid, Calciumchlorid, Quecksilberchlorid und destilliertem Wasser besteht;

   das Ganze der art, dass erst nach erfolgtem Eindrücken der schubbegrenzten Kohleelektrode samt der mit dieser fest verbundenen Depolarisator- und Elektroly tmasse und der damit erwirkten Frei werdung der Aktivierungsflüssigkeit durch Zerstörung des Flüssigkeitsbehälters, die Elek- trolytmasse zur Stromentnahme verquellt und aktiviert wird. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Galvanische Trockenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Elektrolytmasse aus 40 Teilen Chlorammonium, 50 Teilen Celluloseglykolat, 4 Teilen Bariumchlorid und 6 Teilen Lithium- chlorid besteht. 2.

   Galvanische Trockenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Elektrolytmasse aus 57 Teilen Chlorammonium, 40 Teilen Celluloseglykolat, 1 Teil Bariumchlorid, 1 Teil Lithiumchlorid und 1 Teil Acidum boricum besteht. 3. Galvanische Troekenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Elektrolytmasse einen Anteil von dehydriertem Mehl aus Hülsenfrüchten auf weist. 4.

   Galvanische Troekenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Aktivierungsflüssigkeit aus 25 Teilen Äthylenglykol, 10 Teilen Zinkchlorid, 4 Teilen Caleiumchlorid, 0,5 Teilen Quecksil berchlorid und 60,5 Teilen destilliertem Was ser besteht. 5.

   Galvanische Troekenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, da.ss die Aktivierungsflüssigkeit für inter- mittierende Entladung aus 10 Teilen Äthylen- glykol, 20 Teilen Zinkchlorid, 6 Teilen Cal ciumchlorid, 1 Teil Quecksilberchlorid, 1 Teil Acidum hydroehlorium dilutum und 62 Tei len destilliertem Wasser besteht. 6.

   Galvanische Troekenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Aktivierungsflüssigkeit für Dauerentladung aus 5 Teilen Ä thylengly kol, 2 Teilen Zinkchlorid, 10 Teilen Calciumchlo- rid, 0,5 Teilen Quecksilberchlorid und 82,5 Teilen destilliertem Wasser besteht. 7.

   Galvanische Trockenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass die Kohleelektrode mit ihrem obern Teil in einem gleichzeitig als Zentrierorgan mit Schubbegrenzungsanschlag dienenden Deckel mit Halsansatz fest eingepresst ist, welcher Zentrierdeckel den Depolarisator mit Elektrolytmasse bis zum Wickel stirnoberseits überdeckt. B.

   Galvanische Trockenelement-Stromquelle nach Patentanspruch und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohleelek trode mit ihrem Unterteil in eine den Depola- risator und Elektrolyt bis zum Wickel stirn- unterseits deckende Kunststoffscheibe mit leicht konischem Presssitz eingepresst ist. 9.

   Galvanische Trockenelement-Stromquelle nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass zur hermetischen Verschliessung des Zinkbecherrandes und damit des Elementes, dieser mit zwei miteinander eingefalzten Dek- keln mit Plastik- und Pressspanzwischenlagen verschlossen ist, wobei auf den äussern Falz- deekel zum Schutz des freien Endes der Kohle elektrode während der Lagerung, also im nicht aktivierten Zustand, eine abreissbare Pressstoffhaube aufgeklebt ist. 10.

   Galvanische Trockenelement-Strom- quelle nach Patentanspruch und Unteran spruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den mechanisch begrenzten Eindrückschub der Kohleelektrode nach der Aktivierung eine Gasauffangkammer im Zinkbecheroberteil und eine Gasauffangkammer im Zinkbecherunter- teil vorhanden ist. 11.

   Galvanische Troekenelement-Strom- duelle nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass mehrere Elemente zu einer Bat terie vereinigt sind, die eine gemeinsame Akti- vierungseinrichtung besitzen, in der Weise, dass von einer Stelle aus sämtliche Kohleelek troden zur Zerstörung der Flüssigkeitsbehäl ter gleichzeitig miteinander niederdrückbar sind.