DE2062996A1

DE2062996A1 - Heizbarer Akkumulator

Info

Publication number: DE2062996A1
Application number: DE19702062996
Authority: DE
Inventors: Martin G. Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg. P Rocholl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-22
Filing date: 1970-12-22
Publication date: 1972-07-20
Also published as: FR2118986B3; JPS4728438A; FR2118986A3; IT945567B

Description

Neue Rufnummer 172743

Richard Philipp, App. Haus Maierhof 71, Triesen (Liechtenstein

Heizbarer Akkumulator

Zusatz zu Patent Nr. 2 024 081 (Pat.-Anm. Nr. P 20 24 081.7)

Das Hauptpatent betrifft einen heizbaren Akkumulator, bei dem Heizelemente im Inneren des Akkumulators eingebaut sind.Dadurch ist es möglich, den Akkumulator vor Inbetriebnahme und nötigere falls bei Wiederaufladung unter niedriger Umgebungstemperatur zu beheizen, um seine elektromotorische Kraft und Kapazität durch eigene Heizleistung und/oder die einer Fremd stromquelle zu erhöhen.

Nach dem Hauptpatent bestehen die Heizelemente vorzugsweise aui für den Elektrolyten durchlässigen Flächenheizleitern, die zwi* sehen den durch Separatoren voneinander getrennten Elektroden angebracht sind und als Heizleiter im Elektrolyten bei Anwen-, dung von Gleich- oder Wechselstrom Joulesche Wärme erzeugen...

Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorteile einer solchen Beheizung des Akkumulators an der wirksamsten Stelle, nämlich im elektrochemisch wirksamen Bereich des Akkumulators, mit den Vorteilen der sogenannten Leichtelektroden zu verbinden und hierdurch einen besonders

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raum- und gewichtssparenden Aufbau von Batterien zu ermöglichen.

Die bekannten Leichtelektroden bestehen aus einem Gewebe .oder. Vlies aus Glasfasern oder aus elektrolytverträglichen Kunststoffen, die zwecks Stromzuführung metallisiert und dann nach verschiedenen Methoden mit elektrochemisch aktivem Material beschichtet, gepreßt und getrocknet werden. Dadurch sollen die spezifisch schweren metallischen Traggerüste für die elektrochemisch aktiven Substanzen ersetzt werden.

Man könnte nun daran denken, solche Leichtelektroden mittels ihrer Metallisierung unmittelbar zur Erwärmung des Akkumulators heranzuziehen. Dies ist aber aus verschiedenen Gründen unzweckmäßig. Im Normalbetrieb soll nämlich der Widerstand¹ der durch die Metallisierung gebildeten Zuleitungen so gering wie möglich sein, um die Verluste der abgegebenen Leistung niedrig zu halten. Die Metallisierung muß also einen sehr geringen Widerstand haben; zur W Aufheizung derselben müßten demgemäß enorme·Stromstärken angewandt werden, was bei Batteriespeisung praktisch einer Kurzschlußentladung gleich käme.

Ferner würde sich der Heizstromfluß in dem metallischen Belag der Leichtelektrode, der die elektrochemisch aktiven Substanzen trägt, nachteilig auf die Formierung der aktiven Masse und damit auf den Ladungszustand der Elektrode auswirken.

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Zur Ueberwindung dieser Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen heizbaren Akkumulator nach dem Hauptpatent so zu konstruieren, daß die Heizelemente als tragende oder mittragende Glieder für eine oder mehrere Batterieelektroden ausgebildet, von diesen jedoch elektrisch isoliert sind.

Die Stromkreise für den Heizstrom und für den elektrochemisch erzeugten Strom sind also erfindungsgemäß vollständig voneinander .getrennt, so daß für beide Stromkreise die vorteilhaftesten Wider- standswerte gewählt werden können. Trotzdem bleiben die Vorteile dey bekannten Leichtelektroden (geringes Gewicht, geringer Raumbedarf, ' geringer Zuleitungswiderstand) voll erhalten.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient als Gerüst für die Leichtelektrode ein Flächenheizleiter bekannter Art in Form einer Folie, eines Gewebes oder Gitters oder eines Vlieses· aus durch leitende Partikel leitfähig gemachtem Isoliermaterial . _; (z. B. Glasfasern oder Kunststoffe). Die Heizelemente können aber auch Widerstandsdrähte aus Metall oder leitfähig gemachtem Kunststoff enthalten. "

Ein derartiger Flächenheizleiter mit passendem Flächenwiderstand uni der Flächengröße einer Elektrodenplatte des in Betracht gezogenen. · Akkumulators wird an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit streifenförmigen dünnen Metallelektroden zur Zuleitung des Heizstromes versehen und dann vollständig mit einer elektrisch isolierenden, gegen den Elektrolyten unempfindlichen Schicht überzogen. Auf diese porendichte Isolierschicht wird eine gut leitende

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Metallschicht aufgebracht, die als Unterlage und Zuleitung für die elektrochemisch aktive Masse dient.

Die Metallschicht ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß sie den Ablauf der elektrochemischen Vorgänge in der Batterie nicht stört.

Einige Ausführungsbeispiele -der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. 1 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektrode,

Fig. 2 ein Schnitt derselben längs der Linie 2-2 in Fig. 1,

und, 4
Fig. 3Yeine entsprechende Darstellung einer anderen Elektrodenart

und
Fig. 5 und 6 verschiedene Schältungsbeispiele des Heizstromkreisei

und '2

Bei dem in Fig. !^dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Elektrodenträger/ein gitterförmiger Flächenheizleiter aus Glasfasern oder Kunststoff, der mit einem elektrisch leitfähig gemachten _Μ Kunststofflack oder einer Kunststoffdispersion (z. B. PTFE-Disto persion mit Graphit und/oder Ruß als Leiterpartikel) überzogen,

■*** getrocknet und gegebenenfalls gesintert wurde. Im Falle eines Q Kunststoffes als Träger ist esjauch möglich, die Lei t-er-part ikel

co bereits bei der Herstellung in die Kunststoffmasse einzubetten

oder Widers tandscUan ge. aus Metal V oder leitendem Kunststoff in

dieselbe einzulagern.

BAD ORIGINAL

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Der Träger 1 ist auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit streifenförmig en dünnen Metallelektroden/versehen, an die Zuleitungen 3 für den Heizstrom angeschlossen sind. Solche Elektroden können z. B. durch Metallspritzen, Galvanisieren oder Aufstreichen von Leitsilber hergestellt werden.

Der so aufgebaute rechteckige oder quadratische Flächenheizleiter entwickelt nach Anlegen einer passenden elektrischen Spannung Joulfsche Wärme, deren Betrag von der Höhe der Spannung und dem quadratischen Flächenwiderstand des Flächenheizleiters, sowie vom Kontaktabstand abhängt. Dieser kontaktierte Flächenheizleiter in Elektrodengröße, der eine ausreichende Festigkeit besitzt, um als Träger für die-Elektrode zu dienen, wird nun vollständig mit einer Isolierschicht 4 umhüllt. Die Isolierschicht ist so gewählt, daß sie mit dem für den Akkumulator verwendeten Elektrolyt keine Reaktionen eingeht; sie besteht z. B. aus Polypropylen, Polyäthylen oder Polyvinylchlorid. Es ist darauf zu achten, daß die Isolierschicht den Flächenheizleiter porendicht umhüllt und fest an diesem haftet. Dies läßt sich durch bekannte Beschichtungsverfahren erreichen, z. B. mittels des Wirbelsinterverfahrens oder durch Bestäuben des elektrostatisch aufgeladenen Trägers mit Kunststoffpud er und Schmelzen desselben zu einer zusammenhängenden dichten Schicht, oder durch elektrostatische Lackierung.

Die Isolierschicht 4 wird nun (gegebenenfalls nach Aufrauhung) zur Erzielung eines möglichst geringen Innenwiderstandes des

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Akkumulators mit einer gut leitenden Metallschicht 5 überzogen. Dies kann z. B. durch Bedampfen im Vakuum, Galvanisieren, chemische Abscheidung durch Reduktion von Metallionen oder Metallspritzen geschehen. Das Metall ist so gewählt, daß es den Ablauf der elektrochemischen Vorgänge in dem Akkumulator nicht stört". Entweder geschieht dies dadurch, daß Metalle verwendet werden·, ' die ohnehin an den elektrochemischen Umsetzungen teilnehmen (z. B. Blei für Bleiakkumulatoren, Eisen oder Nickel für Nickel- ^; Cadmium-Akkumulatoren), oder es werden Metalle verwendet, die sich im jeweiligen Elektrolyten (Säure oder Alkali) praktisch nicht lösen, d. h. keine störenden Ionenkonzentrationen an den Elektrolyse abgeben. .

Auf diese metallische Leitschicht 5 wird nun in bekannter Weise

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die elektrochemisch aktive Masse'fest aufgetragen und getrocknet. Zum Anschluß der Elektrode an den Batteriestromkreis dient eine Elektrodenlasche 7, die in bekannter Weise an der Elektrodenbrücke des Akkumulators befestigt ist.

Die fertigen Leichtelektroden können dann z. B. in Taschen aus Polypropylen-Vlies gesteckt werden, die nach Einbau der Elektroden in den Batteriekasten als Separator dienen und z. B. im Falle der Anoden eines Blei-Akkumulators das sogenannte "Abschlämmen" des aktiven Bleidioxyds verhindern.

Bei einem Blei-Akkumulator sind die Anoden häufig als sogenannte ■ Panzerplatten ausgeführt, d.h. die Elektrodenplatten bestehen

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aus röhrenförmigen Taschen aus Polypropylen-Vlies, die mit elektrochemisch aktivem Bleidioxyd gefüllt sind, wobei ein Bleidraht in der Röhrenmitte die Stromableitung besorgt. Entsprechend dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein solches röhrenförmiges Vlies 8 mit einer mittragenden Einlage versehen, die aus einem kontaktierten und isolierten Heizleiter 9 besteht. . Die Drähte zur Ableitung des Batteriestromes aus der aktiven Masse -15 sind mit 10 bezeichnet.

Je nach dem Flächenwiderstand der Flächenheizleiter, welche die Träger der Leichtelektroden bilden, können diese entweder parallel oder in Serie geschaltet und mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben werden. Fig. 5 zeigt eine Serienschaltung der Flächenheizleitel 1 zum Anschluß an die Klemmen 11 und 12 der Heizstromquelle, während die Batteriepole mit 13 und 14 bezeichnet sind. In Fig. 6 sinr die Flächenheizleiter 1 parallel geschaltet.

Der Heizstrom kann entweder einer Fremd stromquelle oder auch der (noch genügend geladenen) Batterie selbst entnommen werden.

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Claims

Neue Rufnummer 1727431 Richard Philipp, App. Haus Maierhof 71, Triesen (Liechtenstein) Patentansprüche

1.) Heizbarer Akkumulator (primäres oder sekundäres galvanisches

Element), in dessen Innerem,Heizelemente eingebaut sind, nach W Patent 2 024 081, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiselemente (l) als tragende oder mittragende Glieder für eine oder mehrere Batterieelektroden (6) ausgebildet, von diesen jedoch elektrisch isoliert sind .

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektrodenträger aus einem mit HeizstromeleTctroden (2) versehenen Flächenheizleiter (l) besteht, der mit einer gegen den Elektrolyten unempfindlichen Isolierschicht (4) vollständig überzogen ist, daß die Isolierschicht (4) eine als Unterlage und Stromzuführung für die Batterieelektroden dienende Metallschicht (5) trägt und daß auf die Metallschicht die elektrochemisch aktive Elektrodenmasse (6) aufgetragen ist.

3. Akkumulator nach Anspruch 1 mit röhrenförmigen Taschen für die Batterieelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß Heizelemente (9) in die Taschen (8) eingearbeitet sind.

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4. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente aus leitenden Folien oder Vliesen bestehen.

5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente gitter- oder netzförmig ausgebildet sind.

6. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente aus durch leitende Partikel leitfähig gemachten Glasfasern oder ebensolchem Kunststoff bestehen.

7. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente Widerstandsdrahte aus Metall oder Kunststoff enthalten.

8. Akkumulator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Umhüllung der Heizelemente aus einer elektrolytunempfindlichen Kunststoff- ^: schicht (z.B. Polypropylen, Polyäthylen oder PVC) besteht.

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