AT203075B

AT203075B - Plattenzelle

Info

Publication number: AT203075B
Application number: AT645257A
Authority: AT
Original assignee: Pertrix Union Ges Mit Beschrae
Priority date: 1957-10-04
Filing date: 1957-10-04
Publication date: 1959-04-25

Description

Plattenzelle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Plattenzelle, bestehend aus einer Zinkplatine mit auf der Unterseite aufkaschierter Leitschichtfolie und einem auf die Oberseite aufgelegten Separatorblättchen und einer Depolarisatortablette, die durch eine geeignete Umhüllung zusammengehalten werden.

Da durch den Aufbau einer solchen Flachzelle die Abstände zwischen den positiven und negativen Elektroden äusserst gering sind, ist die Art der Vorbehandlung des Separatorblättchens für die Lagerfähigkeit und Lebensdauer der Zelle von grundlegender Bedeutung. Bisher wurde im allgemeinen als Separator ein geeignetes Papier-oder Gewebeblättchen verwendet, in dem man die Elektrolytflüssigkeit aufsaugen liess. Eine andere Ausführungsform bestand darin, auf das Separatorblättchen den Elektrolyten in Pastenform aufzubringen. Bekannt ist ferner, die trockenen Elektrolytsalze sowie das Quelimittel in die Papiermasse einzubringen. Schliesslich kann die Elektrolytpaste auf eine Papierbahn aufgetragen und getrocknet werden.

Bei den beiden letztgenannten Verfahren werden die Separatorblättchen trocken auf die Zinkplatine gelegt, hierauf mit reinem Wasser oder Elektrolytflüssigkeit befeuchtetund dann die Depolarisa- tortabletten aufgelegt.

Alle diese Verfahren sind grundsätzlich mit folgenden Nachteilen behaftet. Es zeigt sich, dass bei langen Lagerzeiten und besonders bei Lagerung unter tropischen Verhältnissen, also bei erhöhten Tem- peraturenvonzirka400C und darüber, die Quellmittelbestandteile abwandern, d. h. von der Zinkoberflä- che durch das Separatorblättchen in die Depolarisatortablette einwandern. Dies hat zur Folge, dass der Separator, das Elektrolytträgermaterial, nämlich Papier oder Gewebe, direkt auf die Zinkplatine zu liegen kommt, wodurch sogenannte Kontaktkorrosionenhervorgerufen werden, die sich nach langer Lagerzeit als punktförmige Anfressungen, die wahllos über die ganze Zinkplatine verteilt sind, zeigen, wodurch die Batterie vorzeitig zerstört wird.

Bei der an erster Stelle genannten Ausführungsform tritt diese Erscheinung schon unmittelbar nach dem Zusammenbau auf, da hier dem Elektrolyten überhaupt keine Quellmittel zugesetzt worden sind. Bringt man die trockenen Elektrolytsalze und das Quellmittel in die Papiermasse ein, so kommt noch hinzu, dass durch die ganze Art der Separatorbereitung eine definierte und gleichmässige Dosierung der Elektrolytsalze und des Quellmittels kaum oder nur äusserst schwierig zu erzielen ist, wodurch ausserdem noch Schwankungen in der Batterieleistung auftreten können.

Versieht man das Separatorblättchen mit einem pastenförmigen Elektrolytfilm, der auf der Zinkplatine zu liegen kommt, besteht ferner noch die Gefahr, dass beim Stapeln der fertigen Zellen unter Druck die Elektrolytpaste an den Stellen grössten Drucks weggequetscht wird, wodurch ausser einer sofortigen KontaktkorrosirG infolge direkten Aufliegens des Separatorblättchens auf der Zinkplatine noch zusätzlich weitere Korrs.'men auftreten können infolge von Konzentrationsketten, da die Elektrolytpaste ungleichmässig auf der. Zinkplatine verteilt liegt.

Man hat versucht, den Nachteil der Kontaktkorrosion infolge Abwanderung des Quellmittels dadurch zu beseitigen, dass man das Separatorblättchen aus unlöslichen, aber quellbaren Kunststoff-Folien aus Zellulosederivaten herstellte oder das zur Herstellung des Separators verwendete Papier oder Gewebe mit einem Film aus Methylzellulose, Ester oder Äther der Zellulose als Quellmittel versah und diese Zellulosederivate durch Säurebehaiidlung, z. B. mit Zitronensäure, Weinsäure u. dgl., ganz oder zum Teil bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei 200 - 4000 C, härtete. Praktisch zeigte es sich jedoch, dass auch diese Art der Separatorherstellung das Ankorrodieren der Zinkelektrode nicht verhindern kann.

Bei

langer Lagerung waren nämlich schon bei normaler Temperatur (20-25 C) nach ungefähr einem halben Jahr starke Punktkorrosionen (Lochfrass) an der Zinkplatine festzustellen, die wahrscheinlich auf das Härtungsmittel (organische Säuren) bzw. inhomogene Stellen im Film zurückzuführen sind.

Die Erfindung bezweckt, eine Plattenzelle zu schaffen, bei der alle die geschilderten Nachteile, wie Abwanderung des Verdickers. Auftreten von Konzentrationsketten bzw. Kontaktkorrosionen und schädlicher Einfluss von Härtungsmittelzusätzen, vermeidbar sind. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass das Separatorblättchen aus einer Folie aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose besteht, Åauf der eine Schicht aus Elektrolytsalzen und Mehl oder Stärke bzw. Mischungen beider aufgebracht ist, wobei der Separator mit der Elektrolytsalz-Mehl-Seite auf die Zinkelektrode zu liegen kommt
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Alkylsulfonat, enthält.

Das erfindungsgemässe Separatorblättchen hat den Vorteil, dass es aus einer definierten Verbindung, nämlich dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose, hergestellt wird. Dadurch erübrigt sich ein nachträgliches Härten des Filmes, so dass alle unkontrollierbaren Einflüsse, die durch Zusätze organischer Säuren als Härtungsmittel verursacht werden, ausgeschaltet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine solche Folie allein nicht genügt, um die Lagereigenschaften der Batterien zu verbessern, sondern dass die üblichen Elektrolytpasten hinsichtlich der korrosionsvermindernden Wirkung allen Kunststoffen überlegen sind.

Erst durch die Kombination der wasserunlöslichen, jedoch wasserquellbaren und ionendurchlässigen Folie aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose mit einer der üblichen Elektrolytpasten, bei der die auf die Kunststoff-Folie aufgetragene Elektrolytpaste der Zinkoberfläche zugekehrt ist, gelingt es, die oben beschriebenen Korrosionserscheinungen weitgehend einzuschränken.

Es hat sich auch als zweckmässig erwiesen, bei der Herstellung der Elektrolytpaste einen geringen Prozentgehalt an oberf1ächenspannungserniedrigenden Substanzen, z. B. Alkylsulfonaten, zuzusetzen. Dadurch wird erreicht, dass die Elektrolytpaste sehr rasch nach der Herstellung luftfrei wird. Ausserdem haben solche Zusätze eine Verminderung der Zinkkorrosion während der Lagerung durch Inhibierung zur Folge.

Die erfindungsgemässen Zellen werden beispielsweise folgendermassen hergestellt :
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lulose. Auf diesen Film wird in geeigneter Weise eine Paste, bestehend aus Elektrolytsalzen, Wasser und einem Verdicker, wie Mehl, Stärke oder Mischungen von beiden, vorzugsweise jedoch Weizenmehl oder Weizendunst, aufgebracht und bei Raumtemperatur oder mässig erhöhter Temperatur getrocknet.

Im einzelnen wird der Kunststoff-Film aus einer Paste, die beispielsweise aus
100 Teilen Wasser,
4 Teilen Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose und
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90 Teilen Wasser,
10 Teilen Elektrolytsalze,
0, 5% porenverstopfender Füllstoffe, z. B. Aluminiumoxyd,
Magnesiumoxyd oder Zinkoxyd,
0, 5% oberflächenspannungsherabsetzende Mittel, z. B. Al- kylsulfonate oder Phenolalkylverbindungen, 0, 5% Quecksilberverbindungen, z. B. Quecksilberchlorid,
14 Teile Verdicker, z. B. Mehl, Stärke oder Mischungen aus beiden, vorzugsweise aber Weizenmehl oder Weizendunst.

Aus dem erfindungsgemäss hergestellten Separatorfilm werden Blättchen in der jeweils gewünschten Grösse ausgestanzt, trocken auf die Zinkplatine aufgebracht, mit einigen Tropfen Wasser oder Elektrolyt angefeuchtet und darauf die Depolarisatortabletten gelegt und das Ganze in. einem geeigneten Behälter zusammengepresst.

Der bedeutende technische Fortschritt der Erfindung ergibt sich daraus, dass so aufgebaute Plattenzellen eine besonders gute Lagerbeständigkeit zeigen, da alle eingangs erwähnten Fehlerquellen, die zu einer Zinkkorrosion im unbelasteten Zustand der Zelle fuhren können, ausgeschaltet werden, weil ein Abwandern des Mehles (Quellmittel) durch den darüber liegenden Film vermieden wu, schädliche Einflüsse von Härtungsmitteln von vornherein ausgeschaltet sind, durch die Trockenkaschierung noch erreicht wird, dass ein Wegdrücken des Mehl-Elektrolytfilmes beim Aufeinanderstapeln und Zusammendrücken der Zellen vermieden wird, da die während des Aufbaues eingebrachte Feuchtigkeit längere Zeit benötigt,

um das Separatorblättchen und die Filmschichten zu durchdringen und das Quellmittel in der zweiten Schicht

zum Anquellen zu bringen. In der dazu benötigten Zeit ist das Stapeln und Fixieren der Zellen beendet, so dass das Anquellen erst nach der Druckoperation erfolgt, wodurch sich eine gleichmässige einheitliche Quellschicht ergibt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Plattenzelle, bestehend aus einer Zinkplatine mit auf der Unterseite aufkaschierter Leitschichtfolie und einem auf die Oberseite aufgelegten Separatorblättchen und einer Depolarisatortablette, die durch eine geeignete Umhüllung zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Separatorblättchen aus einer Folie aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose besteht, auf der eine Schicht aus Elektrolytsalzen und Mehl oder Stärke bzw. Mischungen beider aufgebracht ist, wobei der Separator mit der Elektrolytsalz-Mehl-Seite auf die Zinkelektrode zu liegen kommt und die Elektrolyt-
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hält.

Claims

2. Plattenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separatorfilm einseitig oder doppelseitig auf ein geeignetes Trägermaterial, z. B. Textilgewebe oder Papier, aufgebracht ist.

3. Plattenzelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein inniges Gemenge aus einer Paste aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose und der Elektrolyt-Mehl-Paste auf ein Trägermaterial, z. B. Textilgewebe oder Papier, ein-oder doppelseitig aufgetragen ist.

4. Plattenzelle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyt-MehlKaschierung einen säureneutralisierenden Füllstoff, z. B. Aluminiumoxyd, enthält.