DE2024950A1 - Elektrochemische Elemente, insbesondere primäre Metall/Sauerstoff- (Luftelemente) - Google Patents

Description

Energy Conversion Limited, Britannic House, Moor Lane, London, B.C.2,

England

Elektrochemische Elemente, insbesondere primäre Metall/ Sauerstoff-(Luftelemente).

Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Elemente, insbesondere auf primäre Metall/ Sauerstoff- (Luft-) Elemente.

Gemäß der Erfindung ist ein Metall/ Sauerstoff- (Luft-) Primärelement vorgesehen, bei welchem die Anodenelektrode geöffnet ist und einen Behälter für einen Elektrolyten für das Element vorsieht.

Geaäe einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Primärelement eine röhrenförmige Anodenelektrode, um welche herum eine Kathodenelektrode angeordnet ist, und der Innenraum der röhrenförmigen Anodenelektrode wird als ein Elektrolytbehälter verwendet.

Vorzugsweise wird der Raum oder Abstand zwischen den Anoden- und Kathodenelektroden auf einem Minimum gehalten, wie es durch einen dazwischen angeordneten Separator bestimmt wird.

009849/13 59

Ε/ρ 6873 -2- 20. Mai 1970

Die Anoden- und Kathodenelektroden und der Separator können zylindrisch, sein, einen elliptischen Querschnitt haben oder sie können mit ebenen. Hauptflächen mit halbzylindrischen Randteilen versehen sein.

Die Anodenelektrode kann mit einer Mehrzahl von öffnungen zur Verwendung als Elektrolytbehälter versehen sein.

Mindestens eine der öffnungen oder die öffnung in der Anodenelektrode kann mit einem Stromabnehmer in elektrischem Kontakt mit deren Innenseitenwand versehen sein, wenn die öffnung zylindrisch ist, hat der W Stromabnehmer vorzugsweise die Form einer Spirale oder einer Schraubenlinie, welcher mit der Innenseite solch einer Anode in Eingriff steht oder in diese eingebettet ist.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform kann die öffnung mit einem Stromabnehmer versehen sein, welcher solch eine öffnung unterteilt und sowohl einen Raum für einen Blektrolytbeh£lter als auch einen weiteren besonderen Raum voreetiem, welcher für den Durchfluß eines Kühlmediums verwendet werde» kann. Die öffnung kann mit Nuten versehen sein, wobei der Stromabnehmer in Form einer Stange oder eines zylinderförmigen Blechgliedes mit den Nuten zur Unterteilung der öffnung in Eingriff steht.

Mindestens eine Endkappe ist vorgesehen, welche aus elektrisch isolierendem Material wie beispielsweise synthetischem Kunststoff bestehen kann, welches ein elektrisch leitendes Glied wie beispielsweise eine Niet enthält, welche mit einer der Elektroden elektrisch verbunden ist. Die Kathodenelektrode kann mit der oder jeder Endkappe verklebt sein.

Es kann eine durchlöcherte Außenuirihüllung vorgesehen sein, damit Luft zu der Kathode Zutritt hat.

Solch eine Außenumhüllung kann zwischen den Eßdkappen durch ein Klebemittel, durch Hei β verkleben ©der ätsreh Umfalzen befestigt sein.' Die äußere Umhüllung kann aus Metall hergestellt sein und sich um

009849/1359

Ε/ρ 6873 -3- 20. Mai 1970 B/We

ein Ende des Elementes herum erstrecken. Bei dieser Ausführung*form kann eine der Elektroden elektrisch mit der äußeren Umhüllung verbunden sein.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.

Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eine Hälfte eines primären Metall/ Sauerstoff- (Luft-) Elementes.

Figur 2 ist eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausführungsform eines Prira&relementes.

Figur 3 ist eine Draufsicht auf eine weiterhin abgeänderte Ausführung* form eines Primärelementes.

Figur 4 ist eine Draufsicht auf eine noch weiterhin abgeänderte Ausführungsform «Ines Primärelementes.

Figur 1 seigt «inen Längsschnitt durch ein· Hälfte «ines Meta-11/ Sauerstoff- (Luft-) Elementes, wobei die nicht dargestellt· Hälft· ein Spiegelbild der dargestellten Hälft· ist.

Das Element weist «in· sylindriech· Anod«n«lektrode 11 auf, d*r«n innere mittlere Öffnung 11a als Behälter für den Elektrolyt du Elementes dient. Bin Separator 12 la der Form eines «ylindrischen Beutels erstreckt »ich rund um dl· Anode alt Ausnahm« oberhalb der öffnung 11a an der Ob«ra«it· des BlesMMit·« h«r\m. Badkapp«n 13 sind an den oberen und unteren Ende d«s Elementes vorgesehen, und eine sylindrisch«, blechförmige Kathodenelektrode 14 umgibt die senkrecht· Läng· des Separator« 12 und ist alt den Bndk«pp«n 13 verklebt. .

Dl« Anode 11 kann aus porösem zink alt hinzugefügten Quecksilber hergestellt ««in. Der Separator 12 kann au« durchlöcherten Polyvinylchlorid, Polypropylen oder Zellophan hergestellt sein. Die Endkappen 13 bestehen «u« synthetisch«· Kunstetoffmaterial, und die

009849/1359

Ε/ρ 6873 -4- 20. Mai 1970 B/We

Kathode weist eine hydrophobe Schicht und einen Kathalysator auf, wie sie vorzugsweise in der schwebenden Patentanmeldung P 1920688.3 dargestellt ist. Der Elektrolyt zur Benutzung mit solch einem Element würde aus einer wässrigen Lösung von Kaliumhydroxyd bestehen.

Eine durchlöcherte zylindrische Aueenumhüllung 15 tungibt die Kathode 14 und gestattet den Zutritt von Luft zu der Kathode, um eine Depolarisation zu erleichtern. Die Umhüllung 15 kann aus Metall hergestellt sein und sich zwischen den Endkappen 13 erstrecken, an welchen sie durch ein Klebemittel, durch Hei.Sverkleben oder durch Umfalzen befestigt ist. Bei einer nicht dargestellten abgeänderten AusfUhrungsform erstreckt sich die Umhüllung 15 ebenfalls um den unteren Teil des Elementes herum, und die untere Endkappe 13 ist dann ausgelassen.

Eine Niet 16 aus Kupfer oder Messing ist an jede der Endkappen 13 angenietet, eine verstärkende Metallunterlegscheibe 17 ist nahe der Miet 16 an der äußeren oberfläche der Endkappe 13 und eine Abdichtungsscheibe 18 an der Biet 16 auf der inneren Oberfläche der Endkappe 13 angeordnet. Ein schraubenförmiger Stromabnehmer 19, welcher aus Kupfer oder Messing bestehen kann, steht mit der Wand der öffnung 11a in Eingriff oder ist in diese eingebettet und steht mit der oberen Hiet 16 in Eingriff und bildet ein® äußere Verbindung von der Anode 11. Sine elektrische Leitung 20 ist von der Kathode 14 zu der unteren Miet 16 geführt und bildet ein© üuflere Verbindung von der Kathode 14. wenn die untere Endkappe nicht vorgesehen ist, kann eine der Elektroden mit der ittfteren Umhüllung 15 und die andere mit der VIet 16 in der oberen Endkappe 13 verbunden werden.

lin Element nach IPigur X ist gelaust und geprüft wmrden unä !rat sich als sehr erfolgreich in der jy?feeitaweise erwiesen« SoIeIi ein Blensnt würde dafür geeignet sein» eine kleine ^täktzlmdk® Vorrichtung wie beispielsweise einen Batterial»t«l@b in einem fflsmii®x&pp»mt mit .' Strom zu versehen. '

009849/13SS BADORIÖINAt

Β/ρ 6873 -5- 20. Mai 1970 B/We

Figur 2 zeigt in Draufsicht ein primäres Metall- Sauerstoff-' (Luft-) Bleaent ähnlich den nach Fig. 1. In Figur 2 ist die Endkappe zu einer klareren Darstellung des Unterschiedes zwischen diesem Element und dem nach Fig. 1 weggelassen worden. Bei dem Element nach Fig. 2 enthält der Anodenstromabnehmer 19* ein Blechglied mit einem allgemein kreuzförmigen Querschnitt. Auf diese Weise bildet der Stromabnehmer 19* eine unterteilung und sieht vier Räume 11a* zur Unterbringung eines Elektrolyten und einen mittleren Raum 11b* vor. Der mittlere Raum lib kann dazu verwendet werden, um einen Durchtritt eines KUhlraediums wie beispielsweise Luft durch die Mitte des Elementes zu ermöglichen.

In Figur 3 ist in Draufsicht eine weitere der Figur 2 ähnliche abgeänderte Ausführungsform von Anode und Anodenstromabnehmer bei einer Primärzelle dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die öffnung in der Anode 11 mit sich nach innen erstreckenden Muten lic versehen, welche mit einem stangenförmigen oder zylindrischen Stromabnehmer 19·· in Eingriff stehen. Auf diese Weise werden vier Räume lla** zur Unterbringung eines Elektrolyten vorgesehen, und es kann ein fester Stromabnehmer 16** oder ein zylindrischer Stromabnehmer vorgesehen werden, um den Durchgang eines Kühlmediums zu ermöglichen.

Figur 4 zeigt schlisslich in Draufsicht eine weitere abgeänderte Ausführungsform an einem primären Metall/ Sauerstoff- (Luft-) Element ähnlich dem nach den Figuren 2 und 3. Bei dieser Anordnung ist die mittlere Blektrolytbehälteröffnung 19 durch eine Mehrzahl von besonderen öffnungen 21 ersetzt.

Bei jeder beschriebenen Ausführungsform kann der Elektrolyt in freier Form, geliert oder in einem nicht dargestellten Docht absorbiert vorhanden sein. Bs ist darauf hinzuweisen, daß bei jeder Ausführungsform ein freier Elektrolyt einen wesentlichen Abstand von der Kathode hat.CfcgJeich der Abstand zwischen Anode, Separator und Kathode verhältnismäßig groe aus Gründen der Klarheit und Übersichtlichkeit dargestellt ist, hat in der Praxis die Anode einen

009849/1359

5/p 6875 -6- 20. Mai 1970 B/fce

Fretsits in der Kathode/ Separator, und hält so den Zwischenraum dazwischen auf eines Minimum aufrecht, um den Voltabfall in dem Element herabzusetzen.

009849/1359

Claims (15)

1. Ε/ρ 6875 -7- 20.Mai 70

   Patentansprüche

   l.jMetall/ Sauerstoff- (Luft-) Primärelement, dadurch gekennzeichnet, daS die Anodenelektrode (11) mit einer Öffnung (Ha) versehen ist, und einen Behälter für einen Elektrolyten für das Element vorsieht.
2. 2. Primärelement, gekennzeichnet durch eine röhrenförmige Ano/denelektrode (11), um welche eine Kathodenelektrode (14) angeordnet ist,und der Innenraum (Ha) der röhrenförmigen Anodenelektrode als ein Elektrolytbehälter ausgenützt wird.
3. 3. Primärelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daB der Raum zwischen der Anode (11) und der Kathode (14) ein Minimum beträgt, wie er durch einen dazwischen angeordneten Separator (12) bestimmt wird.
4. 4. Primärelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden- und Kathodenelektrode (11, 14) und der Separator (12) zylindrisch sind, und einen elliptischen Querschnitt haben oder die ebenen Hauptflächen mit halbzylindrischen Randteilen versehen sind.
5. 5. Primärelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Anode (11) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (21) zur'Verwendung als Blektrolythehllter versehen ist.
6. 6. Pcimär element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dat mindestens eine der Öffnungen (21) oder die öffnung (lla) in der Anodenelektrode (11) mit eine« Stromabnehmer oder -kollektor (19) in elektrischem Kontakt mit deren Innenwandung versehen ist.
7. 7. Primärelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dafl die Öffnung oder öffnungen (12, 21) sy linkisch sind, und der Stromabnehmer (19) die form einer Schraubenlinie hat, welche «it der

   009849/1359

   Ε/ρ 6875 -β- 20.Mai 70 B/We

   202Α950 ■■■'■

   Innenseite solch einer Elektrode (11) in Eingriff steht oder darin eingebettet ist.
8. 8. Primärelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromabnehmer (19*) so auegeführt ist, daß er die öffnung (Ha*) unterteilt und sowohl einen Raum für einen Elektrolytbehälter als auch einen weiteren besonderen Raum (Hb) vorsieht, welcher für den Durchfluß eines Kühlmedium^ benutzt werden kann.
9. 9. Primärelement nach Anspruch ß, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (Ha**) mit Keilnuten versehen ist, wobei der Stromabnehmer in der Form einer Stange oder eines zylindrischen Blechgliedes (19**) mit den Keilnuten zur Unterteilung der öffnung (Ha·«) in Eingriff steht.
10. 10. Primärelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Endkappe (13) aus elektrisch isolierendem Material, welche ein elektrischleitendes Glied

    (16) trägt, welches mit einer der Elektroden (H, 14) elektrisch verbunden ist.
11. 11. Primärelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenelektrode (14) mit der oder jeder Endkappe (13) abgedichtet ist.
12. 12. Primärelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine perforierte AuSenumhüllung (15) für den Zutritt von Luft zu der Kathode.
13. 13. Primärelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umhüllung (15) an der Endkappe (16) oder zwischen jeder der Endkappen (16) durch ein Klebemittel, durch Heißverkleben oder durch Umbiegen befestigt ist.
14. 14. Primärelement nach Ansprach 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dafi die AuSenumhüllung (15$ aus Metall hergestellt let und «ich

    009S49/1359

    Ε/ρ 6875 -9- 20. Mai 70 B/We

    um das eine Ende des Elementes herum erstreckt.
15. 15. Primärelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daft eine der Elektroden elektrisch mit der äußeren Umhüllung (15) verbunden ist.

    009849/1359