GALVANIC CELL

Abstract: The invention relates to a galvanic cell, especially a secondary cell, e.g. a rechargeable zinc/bromine cell, with a surrounding electrolyte, a multiplicity of, preferably bipolar, electrodes containing especially plastic-bonded carbon, a multiplicity of separators (if required, the separators and/or the electrodes being connected together in a liquid-proof manner at least in the region of their outer edges, e.g. by bonding, welding or suchlike), by which means anode and cathode chambers are formed which are connected via individual connecting lines (5), which preferably open into at least one, and if required two, collecting lines, with at least one, preferably two, reservoir(s) for the electrolyte, preferably each feed and/or return line (5) for the electrolyte out of/into the individual anode and cathode chambers being connected to the corresponding electrolyte reservoir in such a way as to be capable of being opened and closed individually, preferably by at least one common electrically insulated multiple shut-off device (7). <IMAGE>

Description: Galvanisches Element Die Erf-indung bezieht sich auf ein galvanisches Element, insbesondere Sekundärelement, z.B. wiederaufladbares Zink/ Brom-Element. Die Leistungsfähigkeit von galvanischen Elementen wird einerseits durch die Elementpaarung und durch die Menge der eingesetzten Elemente bestimmt. Weiters richtet sich die Leistungsfähigkeit auch danach, wieviel Strom durch Kurzschlussströme und andere Nebenvorgänge verbraucht werden. Die Einsatz fähigkeit von galvanischen Elementen ist unter anderem davon abhängig, inwieweit dieselben bei einer Lagerung über längere Zeiträume ihre Kapazität erhalten können. Die Selbstentladung von galvanischen Elementen ist auf verschiedene Ursachen zurückzuführen, wobei vagabundierende Ströme,Diffusionsvorgänge und dgl. von entscheidender Bedeutung sind. Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein galvanisches Element zu schaffen, das einfach aufgebaut ist, und erlaubt, die Selbstentladung des galvanischen Elementes während der Lagerung zu verhindern, wobei sowohl Kurzschlussströme als auch Diffusionsvorgänge unterbunden werden. Das erfindungsgemässe galvanische Element, insbesondere Sekundärelement, z.B. wiederaufladbares Zink/Brom-Element, mit umlaufendem Elektrolyten, einer Vielzahl von, vorzugsweise bipolaren, insbesondere kunststoffgebundenen Kohlenstoff enthaltenden, Elektroden, einer Vielzahl von Separatoren, wobei gegebenenfalls die Separatoren und/oder die Elektroden zumindest im Bereich ihrer äusseren Ränder, miteinander flüssigkeitsdicht verbunden z.B. verklebt, verschweisst, od. dgl. sind, wodurch Anoden- und Kathodenräume gebildet sind, die über einzelne Verbindungsleitungen, welche vorzugsweise in zumindest eine, gegebenenfalls zwei Sammelleitungen münden, mit zumindest einem, vorzugsweise zwei, Vorratsbehälter für den Elektrolyten verbunden sind, besteht im wesentlichen darin, dass, vorzugsweise jede, Zu- und/oder Ableitung für den Elektrolyten aus/in den einzelnen Anoden- bzw. Kathodenraum jeweils einzeln absperr- und öffenbar, vorzugsweise durch zumindest ein gemeinsames elektrisch isolierendes Mehrfachabsperrorgan, mit dem Elektrolytvorratsbehälter verbunden ist bzw. sind. Dadurch wird verhindert, dass ein elektrischer Ladungstransport während der Stillstandszeiten erfolgt, wobei gleichzeitig auch jeglicher Stofftransport während der Stillstandszeiten unterbunden ist, womit für den Entladungsvorgang lediglich jener Elektrolyt mit aktiven Elementen zur Verfügung steht, der bereits im Anoden- bzw. im Kathodenraum vorhanden ist. Sind die Zu- und/oder Ableitungen gemeinsam im wesentlichen gleichzeitig öffen- und/oder schliessbar, so ist eine besonders einfache Betätigung möglich. Sind die Zu- und/oder Ableitungen in zeitlicher Reihenfolge öffen- und schliessbar, wobei gegebenenfalls jeweils die Zu- und Ableitungen eines Anoden- und/oder Kathodenraumes gleichzeitig geöffnet, bzw. geschlossen werden, so können selbst bei Reihenschaltung der Batterie mit umlaufenden Elektrolyten Kurzschlussströme zwischen den einzelnen Zellenräumen verhindert werden, da jeweils nur ein Anoden- bzw. Kathodenraum mit der Elektrolytleitung verbunden ist, und jeweils eine entsprechende Versorgung mit dem elektrochemisch wirksamen Medium erfolgt, wobei der bereits von seinen elektrochemisch wirksamen Substanzen abgereicherte Elektrolyt jeweils aus dem Kathoden- bzw. Anodenraum diskontinuierlich abgeleitet wird. Sind jeweils die Zu- und Ableitungen eines Anoden- und/oder Kathodenraumes gleichzeitig geöffnet bzw. geschlossen, so werden Druckschwankungen in diesen Räumen vermieden, sodass das galvanische Element nur geringen Druckbeanspruchungen ausgesetzt wird. Ist das Mehrfachabsperrorgan durch eine Vielzahl von einzelnen Absperrorganen gebildet, die z.B. mechanisch oder elektrisch gemeinsam betätigbar sind, so wird dadurch eine einfache Steuerung möglich, wobei auch bei Ausfall eines Absperrorganes die Funktionstüchtigkeit der anderen Absperrorgane nicht beeinträchtigt ist. Ein besonders einfaches und daher nur mit geringer Störungsanfälligkeit behaftetes galvanisches Element wird dann erreicht, wenn als Mehrfachabsperrorgan ein Hahn dient, der ein Kücken aufweist, in das die Zu- und/oder Ableitungen münden, welches eine, vorzugsweise zentrale, Ausnehmung aufweist, die die Zu- und/oder Ableitungen in Offenstellung miteinander verbindet, wobei der Querschnitt der Ausnehmung im Bereich der einzelnen Zu- und/oder Ableitungen in Richtung der Achse der Ausnehmung sich verkleinernd und sodann sich wieder vergrössernd ausgebildet ist. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Ausschnitt aus einem wiederaufladbaren Zink/Brom-Element, Fig. 2 den Anschluss der einzelnen Elektrolytleitungen an das Element gemäss Fig. 1, Fig. 3 und 4 zwei verschiedene Mehrfachabsperrorgane und Fig. 5 die Einmündung der Zu- und/oder Ableitungen in eine Sammelleitung. Das wiederaufladbare Zink/Brom-Element besteht aus einer Vielzahl aneinander angeordneten Separatoren 1 und Elek troden 2, die an ihrem Randbereich 3 miteinander flüssig keitsdicht verbunden sind. Durch die aneinandergereihten Separatoren und Elektroden werden Anoden- und Kathoden räume gebildet, wobei dieselben durch die bipolaren Elek troden getrennt sind. Diese Elektroden sind beispiels weise aus mit Kohlenstoff gefülltem Polypropylen aufge baut. Jeder Anoden- und Kathodenraum weist jeweils zu mindest eine Zu- und Ableitung für den Elektrolyten auf und ist über diese Leitung mit einem Elektrolytbehälter über eine Pumpe verbunden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann über einen Zuleitungs block 4 die Verbindung der einzelnen Zu- bzw. Ableitungen 5 erfolgen, wobei diese Zu- und Ableitungen in den Je- weiligen Anoden- bzw. Kathodenraum 6 münden. Diese Blöcke 4 dienen jeweils als Aufnahme für sämtliche Zu bzw. Ableitungen aus dem Kathoden- bzw. Anodenraum. In Fig. 2 sind lediglich zwei Leitungen aus Ubersichtsgründen dargestellt, wobei die Anzahl der Leitungen sich nach der Anzahl der Anoden- bzw. Kathodenräume richtet. Die Leitungen 5 münden sodann in ein gemeinsames Absperrorgan 7, wie aus Fig. 3 ersichtlich, das ein Gehäuse 8 aufweist, in das die einzelnen Leitungen münden, bzw. aus welchem sie wieder austreten. Im Gehäuse 8 ist ein Kücken 9 angeordnet, das durch das Kücken quer hindurchführende Kanäle 10 aufweist, die durch Drehen des Kückens einen Flüssigkeitsdurchtritt durch die Leitungen 5 durch das Gehäuse erlauben. Bei in Ceöffnetstellung, wie in Fig. 3 dargestellt, sind die einzelnen Flüssigkeitsleitungen weiters über die Ausnehmung 11 verbunden, wobei der elektrische Widerstand, der mit Elektrolyt gefüllten Ausnehmung durch sich ver kleinernden bzw. wieder vergrössernden Querschnitt ge ändert ist, wodurch Kurzschlussstrbme ungleicher Stärke ausgeglichen werden. Das Kücken weist auf einer Seite einen Fortsatz 12 auf, mit dem sich dasselbe am Gehäuse 8 abstützt, wohingegen auf der anderen Seite eine ringförmige Scheibe 12a in dasselbe geschraubt ist, wodurch das Kücken vom Herausfallen aus dem Gehäuse gesichert ist. Fig. 4 zeigt eine komplette Ansicht eines weiteren Absperrorganes mit integriertem Kurzschlussstrom-Ausgleich (shunt Strom-Ausgleich). Die Anschlüsse für die Leitungen 5 sind deutlich zu sehen, wobei die Mündungen der Kanäle 10 für die Leitungen 5 besonders deutlich ersichtlich sind. Die Ausnehmung 11 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Bedienungshebel 13 können in das Kücken eingeführt werden, sodass ein Verschwenken des Kückens besonders leicht ermöglicht ist. Es kann jedoch auch ein Kücken ohne Ausnehmung verwendet werden. In Fig. 5 ist eine Sammelleitung 14 dargestellt, in welche die einzelnen Zu- bzw. Ableitungen 5 münden. Am Ende der Sammelleitung 14 kann ein druckempfindlicher Schalter 15 angebracht sein, der z.B. bei Druckanstieg die Pumpen abschaltet, wodurch eine Zerstörung der Batterie, z . B. Undichtwerden, vermieden wird. Es kann auch eine Vielzahl von einzelnen Absperrorganen, z.B. Membranventilen od. dgl., in den einzelnen Zu- bzw. Ableitungen vorgesehen werden, wobei beispielsweise elektrisch gesteuert ein gemeinsames Öffnen und Schliessen möglich ist. Weiters besteht die Möglichkeit, dass die Ventile in zeitlicher Reihenfolge hintereinander geöffnet bzw. geschlossen werden, womit lediglich ein Anoden- bzw. Kathodenraum jeweils mit dem entsprechenden Elektrolytbehälter verbunden ist, sodass durch den Elektrolyten keine Kriechströme bedingt sind. Das Absperrorgan kann auch durch einen mit elastischem Material aufgebrachten Schlauch, gegebenenfalls mit auf weitbaren Fortsätzen, gebildet sein. Der Schlauch wird zur Betätigung mit einem Druckmedium z.B. Flüssigkeit aufgeweitet, wodurch dieser aus der Wandung der Leitung tritt und die Zu- bzw. Ableitung(en) verschlossen werden/wird. Weist der Schlauch Fortsätze auf, so können diese mit der Wandung der Leitung bündig abschliessen und bei Druckbeaufschlagung sich aus dieser erstrecken und somit die Leitung verschliessen.

Claims: A secondary element, in particular a rechargeable zinc/bromine element, having circulating electrolyte, a plurality of bipolar plastics-bonded carbon-containing electrodes (2) and a plurality of separators (1), in which if necessary the separators (1) and/or the electrodes (2) at least in the region of their outer edges are connected, e.g., glued, welded or the like together to be liquidtight, whereby anode and cathode spaces (6) are formed which in each case are connected via individual connecting leads (5) which in each case are connected via at least one collector lead (14) to a storage container for the corresponding electrolyte, characterized in that the leads (5) in and out for the electrolytes, which open into collector leads, are connected to the corresponding electrolyte storage container (11) in such a way that they may be shut off and opened individually out of/into the individual anode or cathode space (6). A secondary element as in Claim 1, characterized in that electrically insulated shut-off members are provided. A secondary element as in Claim 1 or 2, characterized in that the leads (5) in and out may be opened and/or closed together, essentially simultaneously. A secondary element as in Claim 1 or 2, characterized in that the leads (5) in and out may be opened and/or closed in timed sequence, whilst if necessary in each case the leads in and out of one anode and/or cathode space (6) are opened or respectively closed simultaneously. A secondary element as in one of the Claims 1 to 4, characterized in that one multiple shut-off member or else a plurality of single shut-off members may be actuated mechanically or electrically together. A secondary element as in one of the Claims 1 to 4, characterized in that as the one multiple shut-off member (7) a cock is provided which exhibits a plug into which the leads in and out open, exhibiting a preferably central recess (11) and in the open position connecting together the leads in and out, the cross-section of the recess in the region of the individual leads in and out being made so that it diminishes in the direction of the axis of the recess and then enlarges again.

Inventors: TOMAZIC, GERD, DR.
Applicants: S.E.A. STUDIENGESELLSCHAFT FUER ENERGIESPEICHER UND ANTRIEBSSYSTEME GESELLSCHAFT M.B.H.
Application year: 1985
Main classification: H01M10
IPC codes: H01M12, H01M2, H01M10