DE1267736B - Depolarisatorpresskoerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES '/MTWWSt PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche KL: 21b-7/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 67 736.0-45
15.Juni 1960
9. Mai 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Depolarisatorpreßkörper für galvanische Trockenbatterien mit hohen Abgaben elektrischer Energie.

Im Hauptpatent 1139167 ist eine galvanische Trockenbatterie mit einem Depolarisatorpreßkörper aus feinverteilten Metalloxyden, feinverteiltem Kohlenstoff und einem Bindemittel als Kathode beschrieben, wobei das Bindemittel aus Portlandzement besteht. Dabei beträgt die Zementmenge etwa zwischen 5 und 20 Gewichtsprozent. Galvanische Trockenbatterien dieser Bauart gestatten eine Stromentnahme bei hohen Spannungen und niedrigem Widerstand über eine lange Betriebsdauer.

Um diese Eigenschaften, d. h. eine hohe Belastung pro Einheitsvolumen des aktiven Materials, noch weiterhin zu verbessern, ist es wünschenswert, Elektroden mit großer Oberfläche zu benutzen. Es erscheint daher zweckmäßig, die Elektroden in der Form von dünnen Platten herzustellen.

Dünne Plattenelektroden werden seit einigen Jahren von der Industrie sowohl für Primär- als auch für Sekundärelemente verwendet. Die benutzten Konstruktionen sind indessen nur schwierig und kostspielig herzustellen und neigen zur Zerbrechlichkeit, wenn sie gehandhabt, z. B. in die Zelle eingebaut werden. Ferner sind diese Ausbildungen oft auf spezielle Arten von Depolarisatoren beschränkt.

Es ist bekannt, ein anorganisches Bindemittel zum Festlegen eines teilchenförmigen Depolarisators zu verwenden. Es ist ferner bekannt, ein Gitter aus Streckmetall als Träger für ein elektrochemisch reagierendes Elektrodenmaterial zu verwenden. Es ist aber nicht bekannt, ein Depolarisationsgemisch von der im Hauptpatent beschriebenen Zusammensetzung in einem dünnen Gitter aus Streckmetall einzulagern. Erst die Kombination dieser Merkmale ermöglicht es, Depolarisationspreßkörper von sehr geringer Dicke und ausgezeichneter Festigkeit zu erhalten.

Die Erfindung betrifft eine galvanische Trockenbatterie mit einem aus feinverteilten Metalloxyden, feinverteiltem Kohlenstoff und Portlandzement als Bindemittel bestehenden Depolarisationspreßkörper als Kathode nach dem Patent 1139 167. Die Batterie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisationspreßkörper in einem dünnen Gitter aus Streckmetall eingelagert ist. Vorzugsweise hat die Kathode eine Dicke von 0,56 bis 0,8 mm.

Die Elektroden nach der Erfindung werden so aufgebaut, daß das gewünschte Kathodengemisch anhaftend auf ein aufgeweitetes Streckmetallgitter der gewünschten Abmessungen aufgetragen wird. Diese Maßnahme ermöglicht es, dünne Plattenelektroden zu Depolarisatorpreßkörper

Zusatz zum Patent: 1139 167

Anmelder:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
6000 Frankfurt, Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:
Lewis Frederick Urry,
Parma, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 16. Juni 1959 (820 722)

erhalten, die außergewöhnlich stark wie auch biegsam sind und einer rauhen Handhabung ohne Reißen, Lockerung oder Zerfall widerstehen können. Die Elektroden gestatten außerdem eine wirksamere Anwendung eines Depolarisators, als es bisher möglich war. Das Metallgitter dient als Träger für das Kathodengemisch und außerdem als elektrischer Leiter. Durch Verwendung der Streckmetallgitter wird beträchtlich bessere Leitfähigkeit gewährleistet, als sie bei dem oft für diesen Zweck verwendeten üblichen Sieb aus Metalldrähten erzielbar ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die überlappende Drahtausbildung des Siebes bei der Handhabung oft locker wird. Mangel an Kontakt zwischen den gelockerten Drähten ruft aber erhöhten Kontaktwiderstand hervor. Häufig tritt außerdem ein Verlust an Gemisch auf.

Die Metallauswahl für das Gitter schwankt mit dem gewünschten Kathodenpolarisator, Elektrolyt, Metall der Lösungselektrode sowie der letztlichen Anwendung der Batterie. Das Metall sollte ein solches sein, welches nicht mit dem Depolarisator reagiert und keine unerwünschten Produkte bildet. Beispielsweise lassen sich Eisen, Nickel oder nickelplattiertes Kupfer mit Mangandioxyd, Quecksilberoxyd, Nickeloxyd oder Mischungen dieser Depolarisatoren verwenden. Kupfer

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allein läßt sich nicht verwenden, da es zu allen erwähnten Depolarisatoren anodisch ist und mit ihnen lösliche Reaktionsprodukte bildet. Silberbeschichtetes Kupfer läßt sich für Primärzellen kurzer Gebrauchsdauer verwenden, bei denen ein Silberoxyddepolari- sator vorgesehen ist. Wo eine Stehzeit nach Aktivierung hingenommen wird, ist es indessen notwendig, ganz aus Silber bestehende Gitter zu verwenden, da Nadellöcher in der Silberschicht auf einem Kupfergitter zur Oxydation des Kupfers führen und eine Entladung des Silberoxyds hervorrufen wurden.

Die Maschengröße des Gitters hängt von der gewünschten Dicke der fertigen Elektrode und den vorausgehenden Entladebedingungen ab. Die Dicke des Gitters schwankt mit der Maschenweite, sonach erfordert eine dünne Elektrode ein feines Gitter. Für 0,56 bis 0,8 mm dicke Elektroden wurde es zweckmäßig gefunden, Streckmetallgitter von einer Dicke zwischen 0,46 und 0,51 mm zu verwenden.

Plattenkathoden nach der vorliegenden Erfindung lassen sich z. B. für Mangandioxyd—Zink oder Quecksilberoxyd—Zink verwenden. Die Wiederaufladbarkeit von verschiedenen Zellsystemen ist durch Anwendung der neuen Plattenausbildung stark verbessert worden. Die Anwendung für das Silberoxyd-Herstellung von Preßlingen verwendet, die die Abmessungen 7,4 χ 9,2 cm hatten und deren Dicke im Bereich zwischen 0,58 und 0,64 mm lag. Bei der fertigen Elektrode war das Gitter in die aktiven Teilchen eingebettet.

Beispiel 2

Gewichtsprozent

Gemischter Depolarisator (50 Volumprozent HgO und MnO₂) 68,8

Graphit 8,0

Stahlwolle 2,85

Zement (Portland) 6,05

0,5normale KOH-Lösung 14,30

100,00

16 g eines Gemisches wurden mit einem Streckmetallgitter aus Nickel (7,4 χ 9,2 cm) verwendet.

Beispiel 3

Ag₂O

Zement (Portland)

Stahlwolle

Gewichtsprozent 93,3

100,0

Zink-System erlaubt eine wesentliche Senkung der
Herstellungskosten gegenüber derzeit verwendeten 17 g dieses Gemisches wurden in ein Streckmetall-

technischen Verfahren. Diese Art der Kathoden- gitter aus Kupfer (7,4 χ 9,2 cm) eingebracht. Das ausbildung gestattet ferner die Verwendung von Ganze wurde durch Besprühen mit einer 0,5normalen zweiwertigem Silberoxyd in einer Depolarisator- 30 KOH-Lösung angefeuchtet und dann mit einem Druck mischung. Eine leistungsfähige Verwendung dieses von 4200 kg/cm² zusammengepreßt. Die erhaltene Materials war bisher nicht möglich. Platte hatte eine Dicke von 0,76 mm.

Im allgemeinen liegt die Menge des verwendeten elektrochemisch aktiven Materials zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent des gepulverten Gemisches, in welches das Gitter eingebettet wird.

Beispiel

Gewichtsprozent

HgO (rot oder gelb) 85,62

Feinstaufgeteiltes Graphit 8,56

Stahlwolle 2,05

Zement (Portland) 3,77

100,00

Die Hälfte der erforderlichen Menge pro Preßling wurde in die (trockene) Form eingegeben. Der aus nickelplattiertem Kupferstreckmetall bestehende Kathodenleiter wurde daraufgelegt und mit dem Rest des trockenen Gemisches beschichtet. Nach dem Besprühen des Gemisches mit 0,5 normaler KOH-Lösung bis zur Feuchte wurde die Form geschlossen und der Preßling bei 4200 kg/cm² gepreßt. Die überschüssige Flüssigkeit wurde herausgequetscht. Etwa 17 g trockenen Gemisches pro Preßling wurden zur

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Galvanische Trockenbatterie mit einem aus feinverteilten Metalloxyden, feinverteiltem Kohlenstoff und Portlandzement als Bindemittel bestehenden Depolarisatorpreßkörper als Kathode nach Patent 1139 167, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisatorpreßkörper in einem dünnen Gitter aus Streckmetall eingelagert ist.

2. Trockenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Dicke von 0,56 bis 0,8 mm hat.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 40 629, 110 210, 241, 225 728, 460 090, 500 277; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 052 490; österreichische Patentschriften Nr. 30 922, 118 369 g französische Patentschriften Nr. 548 892, 1 093 651; britische Patentschriften Nr. 754194, 792 464; USA.-Patentschrift Nr. 2 656 402.

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