DE1033288B - Verfahren zur Herstellung von Silber-Zink-Akkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Silber-Zink-Akkumulatoren, welches ermöglicht, derartige Akkumulatoren, wie es z. B. für Bleiakkumulatoren bekannt ist, ohne Elektrolyten während einer praktisch unbegrenzten Zeit zu lagern und erst im Gebrauchsfalle lediglich durch Zusatz des Elektrolyten in Betrieb zu setzen.

Die Erfindung besteht darin, daß bei Silber-Zink-Akkumulatoren die Elektroden in geladenem, trockenem Zustand in ungefüllte Zellgefäße eingebaut werden und sowohl die silberhaltigen Elektroden als auch das für die Zinkelektroden bestimmte Zink in getrennten Behältern mit Elektrolyten solcher Zusammensetzung und unter solchen Strombedingungen einer Strombehandlung unterworfen werden, die der Behandlung des Silbers und des Zinks im gebrauchsfertigen Akkumulator entspricht. Statt Zinkelektroden können in an sich bekannter Weise auch Cadmiumelektroden verwendet werden.

Die Strombehandlung der silberhaltigen Elektroden wird vorzugsweise so lange durchgeführt, bis das Silber zunächst in Silberoxyd und dann in Silberperoxyd umgewandelt ist, worauf die Elektroden in Wasser gewaschen und getrocknet werden. Dabei können Silberelektroden verwendet werden, welche in an sich bekannter Weise feinverteiltes Silber enthalten bzw. aus ihm bestehen und gesintert sind.

Die Herstellung der Zinkelektroden wird erfindungsgemäß am besten so ausgeführt, daß zwei in einen Elektrolyten tauchende Zinkelektroden der Strombehandlung unterworfen werden und das sich dabei auf der einen Elektrode auf Kosten der anderen Elektrode abscheidende Zinkpulver aufgefangen wird. Das so gewonnene Zinkpulver wird zweckmäßig mit Wasser gewaschen, ausgeschleudert und anschließend getrocknet.

Mit dem neuen Verfahren lassen sich sogenannte trocken geladene Silber-Zink-Akkumulatoren herstellen, welche unbegrenzt lange gelagert werden können und lediglich durch Zusatz von Elektrolyt sofort betriebsfertige Akkumulatoren mit allen Eigenschaften der üblichen Silber-Zink-Akkumulatoren werden.

In der Zeichnung ist das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung an Ausführungsbeispielen von zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtungen veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von geladenen positiven Elektroden,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für die Behandlung derartiger Elektroden,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für die Herstellung von negativen Elektroden,

Verfahren zur Herstellung
von Silber-Zink-Akkumulatoren

Anmelder:

Yardney International Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. P. Haertel, Patentanwalt,
Duisburg, Zieglerstr. 32

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 8. April 1954

Jean Eugene Alphonse Doyen, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Elektrolysegefäßes zur Herstellung von Elektroden zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 4.
Fig. 1 zeigt einen Behälter 10 mit einem Elektrolyten 11, welcher zweckmäßig eine Lösung von Kaliumhydroxyd in Wasser mit einer Konzentration von 40° Be ist, um geladene Elektroden für Silber-Zink-Akkumulatoren herzustellen. In den Behälter 10 tauchen Elektroden 12 aus Silber, welche von einem gemeinsamen leitenden Halter 13 herabhängen. Die zu ladenden Elektroden 14 aus Silber sind lösbar an einem leitenden Halter 15 befestigt. Zwischen Halter 13 und Halter 15 wird eine Gleichstromquelle geschaltet und der das Bad durchfließende Strom so eingestellt, daß die Strombedingungen denen des Stromes entsprechen, welcher einen mit derartigen Elektroden 14 ausgerüsteten gebrauchsfertigen Akkumulator durchfließt.

Durch Elektrolyse wird das die Elektroden 14 bildende oder enthaltende Silber oxydiert, wobei es zunächst in Silberoxyd Ag₂O und hierauf in Silberperoxyd Ag₂O₂ übergeht. Diese Umwandlung ist durch die Veränderungen der Farbe der Elektroden sichtbar, die zunächst weiß ist, dann allmählich graubraun wird, was dem Ag₂ O entspricht, und hierauf schieferfarben wird, was der Umwandlung in Ag₂ O₂ entspricht. Der Stromdurchgang wird unterbrochen, wenn die Umwandlung JnAg₂O₂ vollständig erfolgt ist, was durch einen Spannungsanstieg an den

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Klemmen mittels eines Spannungsmessers festgestellt werden kann. Zum Ausgleich des Wasserverlustes des in dem Behälter 10 enthaltenen Elektrolyten ist eine Vorrichtung 17 zur abgemessenen Zuleitung von Wasser vorgesehen.

Die nun aus Ag₂ O₂ bestehenden Elektroden 14 werden anschließend aus dem Bad entfernt und gewaschen. Fig. 2 zeigt schematisch eine Waschvorrichtung, mit der die Elektroden Wasserstrahlen 22 aus einer Leitung 23 ausgesetzt werden. Ein Abfluß 24 ermöglicht einen kontinuierlichen Wasserumlauf. Nach dem Waschen mit Wasser werden die Elektroden auf einem Gewebe aus absorbierendem Werkstoff getrocknet und dann in Löschpapier gepackt. Sie können dann, gegen Licht geschützt, in einer trockenen Atmosphäre während einer praktisch unbegrenzten Dauer gelagert werden, ohne sich zu verändern.

Bei ihrer Verwendung in Akkumulatoren werden diese lediglich durch Einführung der erforderlichen Menge an Elektrolyten in Betrieb gesetzt.

Für die Silberelektroden wird z. B. reines Silberpulver durch Pressen oder Walzen zu Folien oder Platten geformt und ein Leiter, z. B. ein Draht oder Gitter, aus Silber eingebettet. Die so' hergestellten Platten od. dgl. werden zweckmäßig gesintert und dann der oben beschriebenen elektrolytischen Behandlung unterworfen.

Zur Herstellung von geladenen Zinkelektroden für trockene Silber-Zink-Akkumulatoren werden zunächst Zinkplatten durch Elektrolyse in Zinkpulver verwandelt. Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung der Elektrolyse. Sie enthält einen Behälter 30, welcher als Elektrolyten eine Lösung 3,1 von Kaliumhydroxyd in Wasser mit einer Konzentration enthält, weiche etwa 40° Be entspricht, wie sie in den üblichen Silber-Zink-Akkumulatoren benutzt wird. In diesen Elektrolyten tauchen zwei Elektroden oder Platten 32 und 33 aus möglichst reinem Zink. Die Platten 32 und 33 werden mit den Polen einer Gleichstromquelle 34 verbunden und die Strombedingungen so eingestellt, daß sie denen in einem gebrauchsfertigen Silber-Zink-Akkumulator entsprechen. Dabei bildet sich auf der Elektrode 32 allmählich eine Ablagerung von pulverförmigem Zink auf Kosten der Elektrode 33. Dieses Zink wird z. B. durch Abkratzen gewonnen. Dieses elektrolytisch hergestellte Zinkpulver wird mit Wasser gewaschen, ausgeschleudert, bei etwa 100° C getrocknet und gegebenenfalls gesiebt. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das so hergestellte Zinkpulver ohne merkliche Veränderung sehr lange, Monate, und sogar Jahre, in einem dicht verschlossenen Behälter aufbewahrt werden kann.

Aus dem so gewonnenen Zinkpulver werden negative Elektroden hergestellt, die in üblichen oder in trockenen Akkumulatoren benutzt werden.

Für geladene trockene Silber-Zink-Akkumulatoren ist zum Inbetriebsetzen zweckmäßig eine wäßrige Lösung von Kaliumhydroxyd und Kaliumzinkat als Elektrolyt einzufüllen.

In Fig. 4 und 5 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung von Elektroden durch Elektrolyse dargestellt, welche ein Gefäß 40 von parallelepipedischer Form mit einem Boden 41, zwei Breitseiten 42 und 43 und zwei Schmalseiten 44 und enthält. An einer die offene Mündung des Gefäßes einfassenden Randleiste 46 sind zwei Böcke 47 und 48 befestigt, welche etwa in der Mitte der Schmalseiten und 45 liegen und je zwei Halteschenkel 49 und 50 aufweisen. In das mit dem Elektrolyten 51 gefüllte Gefäß wird ein Halter 52 mit den zu behandelnden Elektroden eingeführt. Zwei Ständer 53 und 54, mit denen Stifte 55 und 56, welche mit Bügeln 49 und 50 zusammenwirken, fest verbunden sind, geben dem Halter die richtige Lage. Zwischen den Ständern 53 und 54 sind Streben 57, 58 und 59 vorgesehen, welche in Löcher fester Elektroden 60 gesteckt sind. Die Elektroden 60 werden durch auf die Streben aufgeschobene Abstandsstücke 61, 62, 63 in dem richtigen gegenseitigen Abstand gehalten. Jedes Abstandsstück hat zweckmäßig, wie Fig. 4 zeigt, unterschnittene Form mit Nut 64, in welcher jeweils mit ihrer Kante die zu behandelnden Elektroden 65 ruhen. Die Stromzufuhr zu den Elektroden 60 erfolgt mittels Leiter 67 über Platten 66, die mit den Enden an den Ständern 53 und 54 über Platten 68 und 69 befestigt sind. Zwischen den Ständern ist außerdem in ihrem oberen Teil eine Platte 70 vorgesehen, an welcher, z. B. durch Schweißung, eine Schraubenfeder mit aneinanderliegenden Windungen zur Stromzufuhr zu den zu behandelnden Elektroden 65 über Leiter 72 befestigt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Silber-Zink-Akkumulatoren, deren Elektroden in geladenem, trockenem Zustand in ungefüllte Zellgefäße eingebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die silberhaltigen Elektroden als auch das für die Zinkelektroden bestimmte Zink in getrennten Behältern mit Elektrolyten solcher Zusammensetzung und unter solchen Strombedingungen einer Strombehandlung unterworfen werden, die der Behandlung des Silbers und des Zinks im gebrauchsfertigen Akkumulator entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombehandlung der silberhaltigen Elektroden so^ lange durchgeführt wird, bis das Silber zunächst in Silberoxyd und dann in Silberperoxyd umgewandelt ist, worauf die Elektroden in Wasser gewaschen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Silberelektroden verwendet werden, die feinverteiltes Silber enthalten bzw. aus ihm bestehen und gesintert sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Zinkelektroden zwei in einen Elektrolyten tauchende Zinkelektroden der Strombehandlung unterworfen werden und das sich auf der einen Elektrode auf Kosten der anderen Elektrode abscheidende Zinkpulver aufgefangen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gewonnene Zinkpulver mit Wasser gewaschen, ausgeschleudert und anschließend getrocknet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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