DE2637423B2 - Galvanisches Primärelement mit alkalischem Elektrolyten langer Lebensdauer - Google Patents
Galvanisches Primärelement mit alkalischem Elektrolyten langer LebensdauerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Primärelement mit alkalischem Elektrolyten langer
Lebensdauer mit einer negativen Elektrode, welche Kadmium oder amalgamiertes Zink enthält, und einer b0
positiven Elektrode, die mit einer für den Elektrolyten durchlässigen, elektrisch leitenden inerten Schicht
ausgerüstet ist, welche die gesamte elektrochemisch, aktive, geometrische Oberfläche der positiven Elektrode, die der negativen Elektiode zugewandt ist, bedeckt 6>
und mit dem positiven Pol des Elements in elektrischem Kontakt steht.
Gebrauchsdauer von alkalischen Primärelementen Selbstentladungs-Vorgänge in Erscheinung, welche die
gespeicherte Kapazität vermindern. Die SelbstentladungS'Vorgänge
sind chemische Prozesse, welche an den Elektroden als sogenannte Nebenreaktionen
ablaufen.
An negativen Elektroden kann die Wasserstoffentwicklung ein solcher Nebenprozeß sein. Sie tritt dann
auf, wenn das Potential der negativen Elektrotle tiefer
(d. h. negativer) ist, als dasjenige einer Wasserstoffelektrode im gleichen Elektrolyten. Sie wird deshalb z. B. an
Zinkelektroden beobachtet und kann wie folgt formuliert werden:
Zn + H2O -*■ ZnO + H2*
Die Wasserstoffentwicklung führt zu einem Verlust an Zn, das heißt an negativem aktivem Material. Sie
kann dadurch gebremst werden, indem die Wasserstoffüberspannung der Zn-EIektroden sehr höh gehalten
wird, z. B. durch sorgfältiges Fernhalten von Verunreinigungen, weiche die Oberspannung herabsetzen, oder
durch Zusätze zur Elektrode, welche die Oberspannung steigern, wie z. B. Amalgamierung.
An positiven Elektroden kann Selbstentladung durch die Löslichkeit des aktiven Materials verursacht werden.
Selbst wenn diese Löslichkeit im Elektrolyten nur klein ist treten mit der ZeU merkbare Kapazitätsverluste auf.
Ein solcher Verlust tritt z. B. bei alkalischen Primärelementen mit positiven Elektroden auf, welche einwertiges Silberoxid oder Quecksilberoxid enthalten. Einwertiges Silber- und Quecksilberoxid haben in 5 M KOH
eine Löslichkeit von etwa4,5 χ 10~4 MoI Ag(OH)2- pro
Liter bzw. 3 χ 10-4 Mol Hg (OH)2 pro Liter. Das gelöste
Silberoxid bzw. Quecksilberoxid diffundiert durch die Separatorenschicht hindurch, weiche zwischen den
Elektroden angeordnet ist und erreicht schließlich die negative Elektrode, welche beispielsweise aus Zink oder
Kadmium besteht An der negativen Elektrode werden die gelösten Silber- oder Quecksilberoxide reduziert,
gemäß
Zn + 2 Ag (0F)f - ZnO + 2 Ag + H2O + 2 (OH)-Zn
+ Hg(OH)2 - ZnO + Hg + H2O
Cd + 2 Ag (OH)f - Cd (OH)2 + 2 Ag + 2 (OH)-Cd + Hg(OH)2 - Cd(OH)2 + Hg
Cd + 2 Ag (OH)f - Cd (OH)2 + 2 Ag + 2 (OH)-Cd + Hg(OH)2 - Cd(OH)2 + Hg
Dabei tritt ein entsprechender Verlust von negrtivem
aktiven Material, Zu oder Cd, auf.
Die gelösten Silber- oder Quecksilberoxide können,
statt mit der negativen Elektrode, auch mit organischen Stoffen des Separatorsystems reagieren, wobei sie sich
ebenfalls zu den entsprechenden Metallen reduzieren. Dadurch können Kurzschlüsse herbeigeführt werden,
welche die Selbstentladung in katastrophaler Weise beschleunigen.
Gegenstand dieser Erfindung ist eine Anordnung, welche diese Art der Selbstentladung, welche durch die
Löslichkeit des positiven aktiven Materials der Batterie hervorgerufen wird, herabgesetzt, ohne daß der innere
Widerstand des Elements nachteilig beeinflußt wird.
Erfindungsgemiß wird dies bei einem galvanischen
Primärelement mit alkalischem Elektrolyten langer Lebensdauer der eingangs genannten Art dadurch
erreicht, daß die positive Elektrode einwertiges Silberoxid oder Quecksilberoxid enthält und die Schicht
dazu dient, die Diffusion von gelöstem einwe-ligen
Silberoxid oder Quecksilberoxid z.u verringern, wobei die Schicht zu diesem Zwecke eine Dicke von 0,1 bis
2 mm, eine Porosität zwischen 5 und 85% und einen mittleren Porendurchmesser zwischen 0,05 und 50 μτη
aufweist.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des galvanischen Primärelementes nach
Anspruch 1 dargestellt
Es besteht auch die Möglichkeit, mehrere mit Separatorschichten alternierende Schichten - auch als
Filter-Elektroden bezeichnet — anzuordnen.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausfüh- iu
rungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine alkalische Knopfzelle,
F i g. 2 bis 4 Querschnitte durch die äußere Zone von alkalischen Knopfzellen.
Die Erfindung kann sinngemäß auch auf andere geometrische Konfigurationen angewendet werden.
Im Becher 1 aus Nickel, vernickeltem Stahlblech oder
aus einer nichtrostenden Nickellegierung, beispielsweise nach Schweizer Patent 5 12 100, is: die tablettenförmige,
positive Elektrode 2, welche einwertiges Silberoxid oder Quecksilberoxid enthielt, untergebracht
Die positive Elektrode 2 ist von der negativen Elektrode 4, welche aus amalgamiertem Zinkpulver
oder aus feinem Kadmiumpulver besteht, durch die Separatorenschicht 3 aus Polypropylen-Filz, Polyäthyien-Methacryl-Säure-PoIymerisai,
Cellophane, Baumwolle oder aus einer ähnlichen Kombination handelsüblicher Separator-Materialien,getrennt
Der Deckel 5 trägt im Falle einer negativen Elektrode
4 aus amalgamiertem Zinkpulver, auf der Innenseite eine Schicht aus Kupfer, Bronze oder einem andern
amalgamierbaren Metall hoher Wasserstoffüberspannung
und hat eine Struktur wie in Schweizer Patent f>
5 08 283 beschrieben.
Der Dichtungsring 6 aus Nylon, Neopren oder einem andern Kunststoff, welcher von Kalilauge oder Natronlauge
nicht angegriffen wird, und einen möglichst kleinen KaltfluB aufweist, ist zwischen dem Becher 1 *o
und Deckel 5 eingeklemmt wobei der Deckel, gemäß Schweizer Patentschrift 5 08 283, elastisch deformiert
wird.
Wie in Fi g. 1 —4 dargestellt, ist die galvanische Zelle gemäß der Erfindung mit einer metallisch leitenden,
mikroporösen Schicht (Filter-Elek/-ode) 7 versehen. Diese zusätzliche Elektrode steht am Rand 8 in einen
elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse 1 oder dem darin untergebrachten Stutzring 9 für die positive
Elektrode. >»
Die Filter-Elektrode 7 enthält elektronisch leitendes Material, welches im verwendeten Elektrolyten beim
Potential der positiven Elektrode nicht angegriffen, oxidiert oder aufgelöst wird. Für alkalische Primärbatterien,
welche in dir positiven Elektrode einwertiges « Silberoxid, Quecksilberoxid oder dertn Mischungen mit
Mangandioxid enthalten, kommen als Leitmaterial für die Filter-Elektrode Graphit, Nickel, gewisse Nickellegierungen
in Betracht.
Die Filter-Elektrode kann auch aus einem porösen *>o
Körper aus organischen oder anorganischen Materialien bestehen, dessen innere Oberflächen oder Porenwände
in entsprechender Weise metallisiert sind. So kann die Filter-Elektrode aus einem metallisierten Filz
aus Kunststoffasern, z. B. aus vernickelten Polyesierfa- fasern, bestehen. Die Füler-Elektrode kann auch ein Preßoder
Sinterkörper aus inertem Mctalloxid-Pulver, z. B. Cd (OH)2, AbOj oder ZrOj sein, dessen innere
Porenoberfl&che mit einer elektronisch leitenden Schicht überzogen ist.
Die Filter-Elektrode kann neben dem elektronisch leitenden Anteil auch andere nichtleitende oder
halbieitende, inerte Füllstoffe enthalten, welche im Elektrolyten unlöslich sind und die Porenstruktur in
einer Weise beeinflussen, daß die Diffusion des im Elektrolyten gelösten, einwertigen Silberuxids oder
Quecksilberoxids erschwert wird. Solche Zusätze sind z. B. Kohlenruß, Mangandioxid, thermisch stabilisiertes
oder abgebautes Mangandioxid, Aktivkohle, Kadmiumhydroxid, Magnesiumoxid usw.
Schließlich kann die Filter-Elektrode Bindemittel organischer oder anorganischer Natur enthalten,
welche die elektronisch leitenden Anteile verbinden, wie z. B. Polyvinylpyrrolidon, und des weiteren Füllstoffe,
welche den Elektrolyten verdicken^ wie z. B. Carboxy-Methyl-Cellulose.
Die Filter-Elektrode hat eine Dicke von 0,1 bis 2 mm und eine Porosität welche wie unten noch näher
erläutert wird, der Anwendung ^gepaßt ist Die
Porosität liegt zwischen 5 und 85% (Fraktion des Porenvolumens 0,05 bis 0,85). Der mittlere Porendurchmesser
liegt zwischen 0,05 und 50 μπι.
Auf jeden Fall soll die Filter-Elektrode optisch keine
durchscheinenden Löcher oder Poren aufweisen. Dies grenzt die Filter-Elektrode klar von der Struktur eines
elektrisch leitenden Netzwerkes ab.
Die Filter-Elektrode hat auch eine völlig andere Zusammensetzung, Struktur und Funktion als die in
US-Patent-Schrift 39 20 478 beschriebene Anordnung für Elektroden aus zweiwertigem Silberoxid, in welcher
ein oxidierbares, offenes Sieb aus einem Metall wie Zink beschrieben wird, welches bezweckt die Spannung der
zweiwertigen Silberoxidelektrode zu erniedrigen.
Der Zweck dieses oxidierbaren Siebes liegt gerade darin, daß es angegriffen werden soll und dadurch das
zweiwertige Silberoxid rediziert Dieses Sieb ist in keiner Weise als diffusionshemmender Filter gedacht.
Das gleiche gilt fü- die DE-OS 25 25 360. Sie bezieht
sich auf den Gebrauch eines sich oxidierenden Metalls wie Zink, Kadmium, Blei, Kupfer oder Silber, welches
auf ein Trägergitter aufgebracht wird, um die Spannung der zweiwertigen Silberelektrode zu senken. Dabei ist
zu beachten, daß Silber hier als oxidierbar betrachtet wird, weil es dem elektrischen Potential von zweiwertigem
Silberoxid ausgesetzt ist
Die DE-OS 25 06 399 betrifft ebenfalls eine galvanische
Zelle mit positiver Elektrode aus zweiwertigem Silberoxid, und der Sinn der Anordnung liegt darin, das
Potential der Elektrode zum Wert der einwertigen Silberelektrode zu erniedrigen. Dies wird dadurch
erreicht, daß die positive Elektrode aus zweiwertigem Si'ber.jxid an ihrer Oberfläche anreduziert wird und
vom positiven Ableiter durch eine elektronisch nichtleitende Kunststoffschicht isoliert ist und der elektronische
Kontakt zum Ableiter über eine poröse Silberschicht erfolgt. Die beschriebene poröse Silberschicht ist nicht
inert, sondern durch das zweiwertige Silberoxid oxidierbar, und dient also ebenfalls zur Spannungserniedrigung,
Dabei ist zu bedenken, daß in jedem Falle bei der Entladung von Silberoxid-Eltktroden, gewollt
oder nicht, metallische poröse Silbcrschichtcn entstehen. Bei der elektrochemischen Reduktion entsteht die
poröse Silberschicht hauptsächlich an den Rändern des Kontaktringes.
Die entstehende poröse Silberschicht erfüllt deshalb den Zweck einer über lange Lagerungs/eit stabilen,
nicht oxidierbaren, diffusionshemmenden Filterelektrode
im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht.
Die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind die, daß die Filter-Elektrode keinen (oder
doch wenigstens einen wesentlich reduzierten) Anteil von einwertigem Silberoxid oder Quecksilberoxid
enthält, daß sie elektronisch leitend ist, und chemisch oder elektrochemisch unter den vorliegenden Bedingungen
von Elektrolytzusammensetzung und Potential nicht angegriffen oxidiert oder aufgelöst wird, und daß
sie die gesamte, freie, der negativen Elektrode zugewandte geometrische Oberfläche der positiven
Elektrode abdeckt. Die Erfindung umfaßt auch eine Anordnung, in welcher eine zusätzliche Separatorschicht
zwischen der Filter-Elektrode 7 und der positiven Elektrode 2 eingebaut ist. Die zusätzliche
Separatorschicht aus organischem oder anorganischem \zfntprial cnjl für Ql-I lrm«>n /4iirr>hjäcci<y coin crtlj alvr
das Ein-Diffundieren von gelöstem einwertigen Silberoxid oder Quecksilberoxid in die Filter-Elektrode
verlangsamen. Die zusätzliche Separatorschicht kann aus oxydationsbeständigem, handelsüblichem Separatormateria!
bestehen, z. B. aus Polypropylen-Filz und Metacryl-Säure-Polyäthylen-Polymerisat usw.
Im folgenden sollen Beispiele angeführt werden, wie
die Filter-Elektrode hergestellt werden kann. Die Beispiele beziehen sich auf eine alkalische Quecksilberoxid-Kadmium
Knopfzelle von 17,4 mm Durchmesser und 7.5 mm Höhe. Die positive Elektrode bestand aus
Quecksilberoxid, welchem 5% Graphitpulver und 9% Mangandioxid beigemischt waren. Die negative Elektrode
bestand aus Kadmiumschwamm, die Separatoren aus der handelsüblichen, nachgenannten Kombination.
Ein Nickeldrahtnetz mit einer Maschenweite von 0.4 mm. Drahtstärke 0,1 mm, wurde in eine dickflüssige
Paste aus Karbonyl-Nickel-Pulver. mittlere Korngröße 2.6 bis 3.4 μτη. Wasser und Verdickungsmittel wie
Gelatine. Methylcellulose. Stärke usw.. getaucht, getrockne: und bei 9000C für 15 Min. gesintert. Es
entstand eine hochporöse (Porositätsgrad 0,85) Sinter-Nickel-Platte
von 0.4 mm Dicke, aus welcher Rondellen von 16.0 mm Durchmesser ausgestanzt wurden. Die
Rondellen wurden als Filter-Elektroden 7 in den Stützring 9 eingepreßt wie in Fig. 1 dargestellt, wobei
sich die Randpartie 8 komprimierte. Nachher wurde die Tablette 2 aus Quecksilberoxid eingelegt und das ganze
in den Becher 1 eingepreßt. Über die gesinterte, poröse Filter-Elektrode 7 wurden die handelsüblichen, mikroporösen
Separatoren aus Kunststoffvlies, Polyäthylen-Methacryisäure-Polymerisat,
Cellulose und Baumwolle eingelegt Eine Plastik-Rondelle 10 aus Teflon deckte den Rand der Filter-Elektrode ab. Die Zelle
wurde bei 75° C über Widerstände von 1200 Ω entladen.
Es wurde festgestellt daß die Separatoren weit weniger oxidiert wurden und weniger gelöstes Quecksilberoxid
zur negativen Elektrode diffundierte als in Zellen ohne Filter-Elektrode.
Eine Mischung aus 99% feinem Graphitpulver und 1 % Polyvinylpyrrolidon als Bindemittel wurde zu einer
Tablette von 13 mm Durchmesser und 0,4 mm Dicke gepreßt and a!s Filter-Elektrode 7 in eine Zelle
eingelegt wie dies in Fig.2 dargestellt ist Die Filter-Elektrode 7 stand mit dem Innenrand 8 des
Stützringes 9 in mechanischem und elektrischem Kontakt. Über der Filler-Elektrode 7 waren wie in
Beispiel I die Separatorenschichten 3 angeordnet. Wiederum wurde nach Entladung bei hoher Temperatur
(75"C) festgestellt, daß die Separatoren praktisch nicht '· angegriffen waren. Auf der negativen Elektrode fand
sich keine Spur von metallischem Quecksilber. Die Filter-Elektrode hatte die Diffusion von gelöstem
Quecksilberoxid verhindert.
,„ Be ispi el 3
Eine Mischung von .W% feinem Graphitpulver, 49%
Mangandioxid, welches zuvor 4 h bei 4001C stabilisiert
wurde und 1% Polyvinylpyrrolidone ιιί>
Bindemittel wurde zu einer Tablette gepreßt und wie in Fig. J
'■' angeordnet.
Das Mangandioxid bewirkte eine sehr feinporigere Struktur der Filter-Elektrode, welche sich mit alkali
rnUom Plobtrr^lwl CA^r aiii K«>n«»f7Io Wanh ΡηιΙαΗιιησ K>
>|
75"C fand sich weder auf den Separatoren-Schichten
-'■> noch in der Kadmium-Elektrode metallisches Quecksilber
vor.
Wie in Fig.4 dargestellt, wurde hier zwischen der
-'· Filter-Elektrode und der positiven Elektrode noch eine
weitere Separator-Schicht 11 aus elektronisch nichtleitendem
Material eingeibaut. Sie bestand aus einem Polypropylen-Filz, welcher auf der positiven Elektrode
auflag und einer Membran aus Polyäthylen-Metacryl-
>" säure-Polymerisat welches unter dem Handelsnamen
»Permion« angeboten wird. Die zusätzliche Separator-Schicht zwischen der Filter-Elektrode und der positiven
Elektrode diente dazu, die Diffusion von im Elektrolyten gelösten Quecksilberoxid weiter zu bremsen. Die
>"· Filter-Elektrode enthielt als Verdickungsmittel für den
alkalischen Elektrolyten 0,5% Carboxymethylcellulose. Ihre Zusammensetzung war 50% Graphitpulver, 48,5%
Mangandioxid, 1% Polyvinylpyrrolidon, 0,5% CMC. Nach Entladung bei 75°C wurde auf der Oberfläche der
■"· Filter-Elektrode, welche der negativen Elektrode
zugewandt war, kein Quecksilber festgestellt.
Diese Beispiele zeigen, daß es mit Hilfe der beschriebenen Filter-Elektrode gelingt, die Diffusion
von gelöstem positiven, aktiven Material zur negativen
4^ Elektrode und zu den Separatorschichten weitgehend
zu verhindern. Es kann also der oben beschriebene Verlust von negativem aktivem Material sowie die
Zerstörung der Separatoren durch Oxidation vermieden werden.
w Solche Filter-Elektroden sind von Verteil in
HgO - Cd, HgO - Zn. Ag2O - Cd und Ag2O - Zn Zellen.
Die Wirkungsweise der zusätzlichen Filter-Elektrode
kann physikalisch in folgender Weise beschrieben werden. Während der Entladung stellt sich die
Strom-Verteilung in der positiven Elektrode so ein, daß
zunächst dasjenige Material reduziert wird, zu welchem der geringste elektris:he Widerstand führt Der
elektrische Widerstand setzt sich zusammen aus dem Widerstand des lonenflusses im Elektrolyten und dem
Widerstand des Elektronenflusses im elektronisch leitenden Teil der positiven Elektrode. Durch Einführung
der metallisch leitenden Filter-Elektrode zwischen der positiven und negativen Elektrode wird vorzugsweise
zunächst dasjenige positive aktive Material reduziert, weiches in die Filter-Elektrode eindiffundiert, da der
ohmsche Spannungsabfall zu diesem Reaktionsort am kleinsten ist
An Hand des Beispiel·; einer positiven Elektrode am
Qiiecksilberoxid und einem Elektrolyten aus ">\1 KdII
soll gc/eigl werden. *vic die Filter-Elektrode dimensioniert
werden kam. das kein gelöstes Qiiecksilberoxid zur negativen Elektrode gelangt.
Die pro Zeiteinheit in die Fiitcr-Elektrode diffundie-
-ende Menge von gelöstem QueoksHbcroxid. I In(C1I I).·,
st in r-uber Annäherung gegeben durch
tv-* D (dc-/d.v) · iil/t) ■ /-.τ
mti der entsprechende Redukü
ten·'Ht" λιιί! im diese Anzar M·
insstroni u o!t her
Hg(< ill).
Filtei Elektrode ίι tedii/ieieii.
D ■ (.Ir-Mx) ■ ρ
0(i Coulombs. I) tier
vi> ,reinstem Hg(OII);.
'o'-skoeffi-'·. .Iv der
.·' l ein.;'
eiisi.
; ein /der
Sekunde r
ingefahr
ingefahr
i^-2 I
Anbei / - 'Ί
■lenl (cm Se1-
mearisierte Konzeniraiionsgradicn; :η(Μ·
lic Porosität (Hriichtfil de*· |Ίι·ί inulin'
(or'iio'-itiits faktor der por'^eti I : er l-.ie
R.ι (ims Je r Γ ti'er-Elektrode beduut ■_'. Mit
D = IO cm-VSek.
Jc = ix 10 'Mol/cm'.
Jv= 0.1 cm.
P --■■ 0,5.
(It)^ 0.2 und
/■ =-.0.b5cm
Jc = ix 10 'Mol/cm'.
Jv= 0.1 cm.
P --■■ 0,5.
(It)^ 0.2 und
/■ =-.0.b5cm
ergibt sieh ein Reduktionsstrom vmi ~8 ■ IU Amp.
Wird 'as Element dauernd mit Strömen oberhalb dieses
Grenzwertes belastet, wurde ih'X'-etisch nach dieser
vereinfachten Rechnung kein ge'öves Qiiecksilberoxid
/ur ncg.üiven Elektrode oder /.um Separator gelangen
und die löslichkeit des in der positiven Elektrode
enthaltenen Quecksilberovids könnie keinerlei Kapuzi
tatsvcrlust verursachen.
Durch Berücksichtigung des Elektrolvtwiderstandes in den Ρη-!.·π der Filter-Elektrode, sowie der Geschwindigkeit
der elektrochemischen Reaktion
Hg(OH), + 2e- - Hg + 2(O\[)
als Funktion des lokalen Potentials in der Filter-Elektrode,
welches durch den ohmschen Spannungsabfall in den elektrolylgefüllten Poren bestimmt wird, könnten
Diffci pH ■ vleic'hungen aufgestellt werden, mittels
welcher, eine exaktere Stromverteilung in der Filter-I
lektrode errechenbar wäre. Die angenäherte Rechnung
zeigt iedoeh schon, dal! die I Hler-Elektrode
eifek.ii> 'ht' Selbstentladung herabsetzt, wenn /eilen
über eine lange Gcbrain-hsdüiier mit kleinen Strömen
belastet werden.
Die Filter-Elektrode ist umso effektiver, ie kleiner die
f'orendiii hmesM'i um! ie geringer die Porositä'.
ΠπιΙμγ. !ι steigt dc,' I I'ν :Γί)lvt\v!f!erstafiiι in rii-n Pore:i
in! die F<f r;;ιk·ii ■ ■ e· i" ::t bei üeferem Polen" :: in noch
be\ ι:vugterem '-laße in der Filter-F.lektrodi.. \'.iiuvlich
muH man dam einen höheren Iniicnwi.ler-tanil der
/eile ή K.in: -n ί;:κτ
Bei (I ■■ Diipensionierung der i liter! lekti >de muli
auch ι:; Hi'i'-ai.'hi gezogen werden. .IaIi die Reduktion
von gel·,·· tern O-..id eine Metallabscheidung bewirkt,
welche die IVrositat herabsetzen kann. Es kann in
solchen Fallen von Vorteil stm. die teilchen der
Filler-ElektroJe nicht starr zu binden, sondern in Form
eines mehr oder weniger beweglichen oder flexiblen Bettes anzuordnen. Die Porosität soll anfänglich groß
genug sein, um diesem Faktor Rechnung zu tragen.
Auch hei Lagerung mit offenem Stromkreis hilft die Filter-Elektrode dazu, die Diffusion von gelöstem
einwertigem Silberoxid oiler Qiiecksilberoxid zu verringern,
da sich der Konzentrationsgradient über eine
verlängerte Distanz ausbilden muß. und die Diffusionsgeschwmdigkeii
durch die beschriebenen Maßnahmen in der Filter-Elektrode verlangsamt wird. Der durch die
Selbstentladung von negativen Zink-Elektroden entstandene Wasserstoff kann zur Filter-Elektrode diffundieren
und dort als ek ■ trochemisches Reduktionsmittel
für das gelöste einwertige Silberoxid oder das gelöste Qiiecksilberoxid dienen. Auch organische Bestandteile
des Separators können sich in Spuren im Elektrolyten lösen und in die Filter-Elektrode eindringen, wo sie als
Reduktionsmittel für die gelösten Silber- oder Quecksilberoxide dienen können. Diese Nebenreaktionen
können dazu beitragen, daß bei Lagerung mit offenem Stromkreis weniger gelöstes Silberoxid oder Quecksilberoxid
zur negativen Elektrode gelangen, wo sie die beschriebene Selbstentladung verursachen wurden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Galvanisches Primärelement mit alkalischem Elektrolyten langer Lebensdauer mit einer negati- ">
ven Elektrode, welche Kadmium oder amalgamiertes Zink enthält, und einer positiven Elektrode, die
mit einer für den Elektrolyten durchlässigen elektrisch leitenden inerten Schicht ausgerüstet ist,
welche die gesamte elektrochemisch, aktive, geometrische Oberfläche der positiven Elektrode, die der
negativen Elektrode zugewandt ist, bedeckt und mit dem positiven Pol des Elementes in elektrischem
Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode (2) einwertiges Silberoxid
oder Quecksilberoxid enthält und die Schicht (7) dazu dient, die Diffusion von gelöstem einwertigen
Silberoxid oder Quecksilberoxid zu verringern, wobei die Schicht zu diesem Zwecke eine Dicke von
0,1 bis 2 mi«, eine Porosität zwischen 5 und 85% und
einen mitösren Porendurchmesser zwischen 0,05 und 50 μιη aufweist.
2. Galvanisches Primärelement nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7)
(Filterelektrode) als leitende Substanz Nickel in feiner Verteilung und großer Oberfläche enthält
3. Galvanisches PrimärelerrKsnt nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
FilterelektroJe (7) oberflächlich vernickelte organische Fasern oder oberflächlich vernickelte anorgani- ■»
sehe Pulver enthält
4. Galvanisches Primärelement nach Ansprach I, dadurch gekennzeichnet daß lie Filterelektrode (7)
als Leitmittel Graphit enthält.
5. Galvanisches Primäreiemei nach Ansprach I, J5
dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelektrode (7) neben dem Leitmittel Kohlenruß, Aktivkohle,
Mangandioxid, thermisch behandeltes Mangandioxid, Kadmiumhydroxid, Nickelhydroxid, Aluminiumoxid oder eine andere sehr feinverteilte,
oberflächenreiche Substanz enthält, welche in alkalischen Elektrolyten unlöslich ist und beim
Potential der positiven Elektrode nicht angegriffer oder aufgelöst wird.
6. Galvanisches Primärelement nach Anspruch i,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelektrode (7) ein inertes Bindemittel für die leitenden Teile
enthält.
7. Galvanisches Primärelement nach Anspruch I,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelektrode (7) * ein Verdickungsmittel für den alkalischen Elektrolyten enthält.
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