DE1001363B

DE1001363B - Dry element

Info

Publication number: DE1001363B
Application number: DEH16003A
Authority: DE
Inventors: Maurice Lang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-04-08
Filing date: 1953-04-08
Publication date: 1957-01-24

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft elektrische Trockenelemente mit einer nichtleitenden Schutzhülle über der becherartig geformten negativen Elektrode, die eine Elektrolytpaste mit der in dieser steckenden positiven Elektrode enthält und mit einem Bodenanschlußgiied in Berührung steht, das mit der Schutzhülle des Elementes abdichtend verbunden ist. Derartige Trockenelemente sind bereits im Gebrauch, weisen aber den Mangel auf, daß der Bodenteil der becherförmigen negativen Elektrode in der elektrochemisehen Reaktion des Elementes \'ollständig verbraucht werden kann. Tritt dieser Fall ein, so wird das metallische Bodenanschlußgiied der Hülle zur negativen Elektrode und unterliegt dann dem elektrolytischen Angriff. Dieser führt, neben dem Schwellen des Trockenelementes, früher oder später zur Perforierung des Bodenanschlußgliedes und demgemäß zu dem gefürchteten Lecken des Elementes, wobei das Lecken an verschiedenen schwachen Stellen des Bodenanschlußgliedes auftreten kann. Wenn schließlich ein Durchbrechen des letzteren eintritt, kann das Ausfließen dor Zersetzungsprodukte nicht mehr verhindert werden.The invention relates to electrical drying elements with a non-conductive protective cover over the cup-like shaped negative electrode that has an electrolyte paste with the positive stuck in it Contains electrode and is in contact with a Bodenanschlussgiied with the protective cover of the Element is sealingly connected. Such drying elements are already in use but the defect that the bottom part of the cup-shaped negative electrode is seen in the electrochemical Reaction of the element \ 'can be completely consumed. If this happens, it will metallic Bodenanschlussgiied the shell to the negative electrode and is then subject to the electrolytic Attack. In addition to the swelling of the drying element, this sooner or later leads to perforation of the ground connection member and accordingly to the dreaded leakage of the element, the leakage at various weak points of the ground connection member can occur. When the latter finally breaks through, the leakage can occur because decomposition products can no longer be prevented.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch behoben, daß das Bodenanschlußgiied ganz oder mindestens auf seiner inneren Oberfläche aus einem Metall besteht, das gegenüber der positiven Elektrode des Elementes elektropositiv ist, sobald bei zum mindesten teilweisem Verbrauch der becherförmigen negativen Elektrode das Bodenanschlußgiied mit ausfließendem Elektrolyt in Berührung kommt und dadurch y.u einer aktiven Elektrode wird. Damit ist, wie später noch erörtert werden wird, die Ursache der Zerstörung des Bodenanschlußgliedes beseitigt, und auch das Schwellen hört bei einem gewissen Zustand des Verbrauchs des Trockenelementes auf. Tn der Zeichnung, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Leclanche-Trockenelement erfindungsmäßiger Bauart. Die Fig. 2 bis 4 sind Ansichten des Elementes nach Fig. 1 von oben, unten und von der Seite. Das dargestellte Element 10 enthält eine positive Elektrode C die aus einem in der Puppe 14 eingebetteten Kohlenstab 12 besteht. Die Puppe 14 besteht aus einer Paste, die Mangandioxyd und Kohleteilchen enthält; hierbei bildet das Mangandioxyd das elektropositive Element des elektrochemischen Paares, und der Kohlenstab dient lediglich als Sammelteil oder Anschlußglied des Elementes. Ein Zinkbecher 16 bildet die negative Elektrode, und der Raum 18 zwischen der Puppe 14 und dem Zinkbecher 16 ist gefüllt mit einer Elektrolytpaste 20, die z. B. aus Wasser, Ammoniumchlorid, Zinkchlorid und Mehl od. dgl. besteht. Eine mit Wachs imprägnierte Papierdichtung 21 ist auf denAccording to the invention, these disadvantages are remedied in that the bottom connection member consists entirely or at least on its inner surface of a metal which is electropositive to the positive electrode of the element as soon as the cup-shaped negative electrode is at least partially consumed, the bottom connection member comes into contact with flowing electrolyte and thereby yu becomes an active electrode. In this way, as will be discussed later, the cause of the destruction of the floor connection member is eliminated, and the swelling also stops when the drying element has been consumed to a certain extent. In the drawing, which shows an embodiment of the invention, FIG. 1 is a longitudinal section through a Leclanche drying element of the type according to the invention. 2-4 are views of the element of FIG. 1 from above, below and from the side. The element 10 shown contains a positive electrode C which consists of a carbon rod 12 embedded in the doll 14. The doll 14 consists of a paste containing manganese dioxide and carbon particles; here the manganese dioxide forms the electropositive element of the electrochemical couple, and the carbon rod merely serves as a collecting part or connecting member of the element. A zinc cup 16 forms the negative electrode, and the space 18 between the doll 14 and the zinc cup 16 is filled with an electrolyte paste 20, e.g. B. od of water, ammonium chloride, zinc chloride and flour. Like. Is. A wax impregnated paper seal 21 is on the

Anmelder:
Henry Hyman, New York, N. Y. (V. St. A.)Applicant:
Henry Hyman, New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dr. O. Krön, Patentanwalt,
München 27, Lamontstr. 6Representative: Dr. O. Krön, patent attorney,
Munich 27, Lamontstr. 6th

Maurice Lang, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenMaurice Lang, New York, NY (V. St. A.),
has been named as the inventor

Boden des Zinkbechers gelegt. Der obere Teil des Zinkbechers ist durch eine Verschlußmasse 22, ζ. Β. aus Wachs, verschlossen, die sich vom Rand des Zinkbechers bis zu dem Kohlenstab erstreckt. Diese Verschlußmasse ist mit einer Papierdichtung 24 bedeckt, deren Rand sich gegen die Peripherie des Zinkbechers lehnt und die in der Mitte eine Öffnung für den Kohlenstab hat.The bottom of the zinc cup. The upper part of the zinc cup is closed by a locking compound 22, ζ. Β. made of wax, sealed, which extends from the rim of the zinc cup to the carbon rod. These Sealing compound is covered with a paper seal 24, the edge of which is against the periphery of the Zinc cup leaning and which has an opening in the middle for the carbon stick.

Der Zinkbecher ist in einen Mantel 26 aus elektrisch nichtleitendem Material, z. B. Pappe, eingebettet und erstreckt sich vom Boden bis über den Oberteil des Bechers 16 hinaus. Eine zum Schutz dienende Scheibe 28 aus Metallblech ist an ihrem Rand zu einem ringförmigen Kanal 30 geformt, in den der obere Rand des Mantels 26 hineinpaßt und durch zusammenpressendes Umbiegen gehalten wird, um eine gegen Lecken widerstandsfähige Verbindung zu formen. Der Außenradius des Kanals 30 ist kleiner als der Radius des Mantels 26, um eine unbeabsichtigte Nebenverbindung mit dem Schalter der Taschenlampe od. dgl. durch die Scheibe zu verhindern.The zinc cup is in a jacket 26 made of electrically non-conductive material, e.g. B. cardboard, embedded and extends from the bottom to over the top of the cup 16 also. A protective disc 28 made of sheet metal is formed at its edge to form an annular channel 30 into which the upper edge of the jacket 26 fits in and is held by compressive bending to a against Leak to form resistant connection. The outer radius of the channel 30 is smaller than that Radius of the jacket 26 to avoid an inadvertent shunt connection with the switch of the flashlight od. The like. To prevent by the disc.

Die Metallscheibe 28 hat eine große zentrale Öffnung 32. Der umgebende Rand der Scheibe ruht auf einer Papierdichtung 34, die wiederum auf einem nach außen gerichteten Flansch 36 einer Metallkappe 38 aufsitzt und die Scheibe 28 von dem Flansch isoliert.. Die Kappe 38 bildet das übliche obere Anschlußglied des Trockenelementes. Diese Kappe 38 sitzt auf dem Ende des Kohlenstabes 12. Der Durchmesser des Flansches 36 ist mindestens gleich groß, vorzugsweise aber größer als der Durchmesser der Öffnung in der Scheibe 28. Die Dichtung 34 ist zwischen der Scheibe 28 und dem Flansch 36 zusammengepreßt, so daß zwischen dem oberen Anschlußglied und der schützenden Scheibe eine gegen Lecken widerstandsfähige Verbindung gebildet wird.The metal disk 28 has a large central opening 32. The surrounding edge of the disc rests on a paper gasket 34, which in turn rests on a after outwardly directed flange 36 of a metal cap 38 is seated and the disc 28 is isolated from the flange. The cap 38 forms the usual upper connection member of the drying element. This cap 38 sits on the End of the carbon rod 12. The diameter of the flange 36 is at least the same, preferably but larger than the diameter of the opening in the disc 28. The seal 34 is between the disc 28 and flange 36 pressed together so that there is a leak resistant between the upper connector and the protective washer Connection is formed.

609 767/155609 767/155

Am Boden des Trockenelementes hat der Mantel 26 einen nach innen gerichteten Flansch 40, der als Stütze für ein (den Negativpol bildendes) Bodenanschlußglied dient. Dieses Anschlußglied besteht aus einem elektrisch leitenden Teil, z. B. einer Metallblechplatte 42, die als Bodenverschluß dient. Der Rand dieser Platte bildet einen ringförmigen, nach außen geöffneten Kanal 44, der den Flansch 40 aufnimmt und auf diesen umgeschlagen einen gegen Lecken widerstandsfähigen Verschluß bildet. Der Gesamtdurchmesser dieses Anschlußgliedes ist kleiner als der des Mantels 26. Der Boden des Zinkbechers ist mit dem oberen Rand des genannten ringförmigen Kanals 44 in Berührung und bringt dadurch den nötigen Kontakt zwischen dem Anschlußglied 42 und dem Zinkbecher zustande. Außerdem kann der Boden des Zinkbechers ausgebaucht sein, um nebenher eine Berührung mit der oberen Fläche der Platte 42 herbeizuführen. Gegebenenfalls kann auch der obere Rand des Kanals 44 so geformt sein, daß an dem Boden des Trockenelementes ein kurzer, aufwärts gerichteter Flansch zwischen dem Mantel 26 und der negativen Elektrode entsteht, der zwischen dem Mantel und der negativen Elektrode einen engen,' ringförmigen Raum herstellt, in dem sich der Zinkbecher in der nachstehend beschriebenen Weise ausdehnen kann, bevor die Schwellung unterbrochen wird. - In bekannten Konstruktionen sind die Bodenanschlußglieder, die man gewöhnlich aus Metall, z. B. Zink oder verzinntem Eisen, herstellt, elektrolytischer Korrosion ausgesetzt, weil sie als negative Elektrode dienen, wenn sie mit dem Elektrolyt in Berührung kommen, nachdem der Zinkboden aufgebraucht ist. Nach der Erfindung ist dieser Übelstand dadurch vermieden, daß das Bodenanschlußglied 42 aus einem Metall hergestellt ist, das gegenüber der positiven Elektrode des Trockenelementes elektropositiv ist, sobald dieses Anschlußglied an der elektrochemischen Reaktion des Elementes teilzunehmen beginnt. Theoretisch tritt dies ein, sobald das gesamte mit dem Anschlußglied in Berührung befindliche Zink verbraucht ist. Das Anschlußglied 42 kann entweder ganz aus einem solchen Metall bestehen oder auf der oberen Seite oder auf beiden Seiten mit dem betreffenden Metall überzogen sein. Geeignete Metalle hierzu sind Kupfer und Silber.At the bottom of the drying element, the jacket 26 has an inwardly directed flange 40, which as Support for a (the negative pole forming) ground connection member is used. This connector consists of an electrically conductive part, e.g. B. a sheet metal plate 42, which serves as a bottom seal. Of the The edge of this plate forms an annular, outwardly open channel 44 which receives the flange 40 and, when turned over, forms a seal resistant to leakage. Of the The overall diameter of this connecting member is smaller than that of the jacket 26. The bottom of the zinc cup is in contact with the upper edge of said annular channel 44 and thereby brings the necessary contact between the connecting member 42 and the zinc cup. Also, the floor can of the zinc cup may be bulged to make contact with the top surface of the plate 42 on the side. Optionally, the upper edge of the channel 44 can be shaped so that at the bottom of the Dry element a short, upwardly directed flange between the jacket 26 and the negative Electrode is created, the narrow, 'ring-shaped space between the jacket and the negative electrode in which the zinc cup can expand in the manner described below before the swelling is interrupted. - In known constructions, the floor connection members, which are usually made of metal, e.g. B. zinc or tinned iron, produces electrolytic Exposed to corrosion because they act as a negative electrode when in contact with the electrolyte come after the zinc soil is used up. According to the invention, this drawback is thereby avoided that the bottom connector 42 is made of a metal that is opposite to the positive The electrode of the dry element is electropositive as soon as this connection member is connected to the electrochemical Reaction of the element begins to participate. Theoretically, this occurs as soon as the entire with the Connection member in contact with zinc is consumed. The connecting member 42 can either be whole consist of such a metal or on the upper side or on both sides with the concerned Metal coated. Suitable metals for this are copper and silver.

Ein Bodenanschlußglied der beschriebenen Art unterliegt überhaupt nicht der Korrosion. Der Grund hierfür liegt darin, daß in der erfmdungsmäßigen Zelle eine Umkehrung der Polarität erfolgt, wobei das Bodenanschlußglied zum positiven Pol wird. Als solcher ist das Bodenanschlußglied keiner elektrolytischen Korrosion ausgesetzt. Da die Polarität der Zelle der Umkehrung unterliegt, wenn das Zink verbraucht ist, hört die normale Reaktion in ihr auf, selbst wenn die Zelle noch weiter in Anspruch genommen wird, und die Menge der Reaktionsprodukte in der neuen Zellenreaktion, in der das Bodenanschlußglied als positive Elektrode funktioniert, ist sehr geringfügig, da in diesem Stadium die Schwellung aufhört. Ein Lecken durch den Boden hindurch wird unter diesen Umständen nicht auftreten, da die Schwellung aufgehört hat und das Bodenanschlußglied nicht angegriffen wird.A floor connector of the type described is not subject to corrosion at all. The reason this lies in the fact that the polarity is reversed in the cell according to the invention Ground connection member becomes the positive pole. As such, the bottom terminal is not an electrolytic one Exposed to corrosion. Because the polarity of the cell is reversed when the zinc is consumed the normal response in it ceases, even if the cell is still further engaged is, and the amount of reaction products in the new cell reaction in which the bottom connector Working as a positive electrode is very minor because of the swelling at this stage stops. Leakage through the floor will not occur under these circumstances since the Swelling has stopped and the floor connector is not attacked.

Das elektrische Potential der normalen positiven Elektrode sinkt während der Benutzung des Elementes. Es ist nicht erforderlich, daß das Material des Bodenanschlußgliedes gegenüber der positiven Elektrode des Elementes schon elektropositiv ist, wenn die Zelle frisch ist, obwohl es so sein kann. Wesentlich ist nur, daß das gewählte Material an solcher Stelle der elektrischen Spannungsreihe steht, daß es gegenüber der positiven Elektrode des Elementes elektropositiv ist in dem Zeitpunkt, wenn das Bodenanschlußglied beginnt, an der elektrochemischen Tätigkeit der Zelle teilzunehmen. Mit anderen Worten: es ist möglich, ein Metall zu benutzen, das gegenüber der positiven Elektrode nicht elektropositiv ist, wenn die Benutzung des Elementes beginnt, das aber im geeigneten Zeitpunkt infolge der Degeneration und der damit verbundenen Abnahme des Elektropotentials der positiven Elektrode dieser gegenüber elektropositiv wird. Dies ist der Fall bei Metallen, die ein normales Elektropotential von + 0,3 Volt oder mehr haben, z. B. Kupfer oder Silber.The electrical potential of the normal positive electrode decreases during the use of the element. It is not necessary that the material of the ground connection member opposite the positive electrode of the element is already electropositive when the cell is fresh, although it can be so. It is only essential that the selected material is at such a point in the electrical voltage series that it is opposite the positive electrode of the element is electropositive at the time when the ground connection member begins to participate in the electrochemical activity of the cell. In other words: it is possible to use a metal that is not electropositive to the positive electrode when in use of the element begins, but at the appropriate point in time as a result of the degeneration and the associated Decrease in the electropotential of the positive electrode this becomes electropositive with respect to it. this is the case with metals that have a normal electrical potential of + 0.3 volts or more, e.g. B. Copper or silver.

Claims

Patent claims:

1. Electrical drying element with a non-conductive protective cover over the cup-shaped negative electrode, which is an electrolyte paste with the positive electrode stuck in it contains and is in contact with a ground connector that is connected to the protective cover of the Element is sealingly connected, characterized in that the floor connection member (42) wholly or at least on its inner surface of a metal that is opposite to the positive electrode (C) is electropositive as soon as the at least partial consumption cup-shaped negative electrode (16) the bottom connection member with outflowing electrolyte comes into contact and thereby becomes an active electrode.

2. Drying element according to claim 1, characterized in that the bottom connection member (42) the rest as a Leclanche element with negative zinc and positive manganese dioxide-carbon electrode formed dry element either entirely or at least on its inner surface of copper or with copper is covered.

3. Drying element according to claim 1 or 2, characterized in that the at both ends openly manufactured protective sheath (26) not only with the negative connection member (42) in a sealing Connection is, but also sealingly on the positive connection side with a metal washer (28) is connected, which is isolated from the positive terminal member (38), but together with this completes the content of the element at the top.

4. Drying element according to claim 3, characterized in that the upper end of the A fibrous, non-conductive sealing washer (34) is associated with the metal disk (28) forming the element inside is whose outer diameter is larger than the diameter of a central opening of the Metal disc (28), and that a metal cup provided on its outer edge with a flange (36) (38) closes the element content at the top, the outer diameter of this Flange is larger than the diameter of said central opening, the outer edge of the Metal disc (28) is bent around the upper edge of the protective sheath (26), the inner edge of the with a central opening provided metal washer (28) on the upper surface of the sealing washer (34) and the lower surface of the latter on the upper surface of the flange (36) of the metal cup

(38) rests, that also the metal washer (28), the sealing washer (34) and the cup (38) exactly or have approximately exactly matching axes of symmetry, and continue to have the sealing washer (34) is compressed between the metal disc (28) and the metal cup (38), which the latter rests on the upper end of the positive electrode (C), and finally the diameter of the bent edge (30) of the metal disc (28) is smaller than the outer diameter the protective cover (26).

Considered publications: French Patent No. 920131; British Patent No. 614,373; U.S. Patent Nos. 2,360,541, 2,445,005.

1 sheet of drawings