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Depolarisationsmasse
Die Erfindung betrifft eine Depolarisationsmasse mit einem Gehalt an Kunstbraunstein zur Verwendung in Trockenbatterien.
Die für diese Zwecke im Handel befindlichen Produkte, die man dem Naturbraunstein in einem gewissen Prozentsatz (beispielsweise 5 - 505 der Naturbraunsteinmenge) beimischt, und die bisher ausschliesslich aus den Abfallschlämmen der Saccharinfabrikation stammen, haben einen MnO2-Gehalt von etwa 60 bis 80%, einen Wassergehalt von 8 bis etwa 15% und besitzen ein Schüttgewicht zwischen etwa 0, 6 und 1, 0.
Dabei ist die Höhe des Schüttgewichtes zu einem erheblichen Teil durch die bei der Saccharinfabrikation herrschenden Fällungsbedingunge vorausbestimmt. Produkte mit niedrigeren Schüttgewichten wer- den bei der Batterieherstellung bisher nicht verwendet. Gegen ihre Verwendung spricht auch die Erfahrung, dass ein Pulver mit niedrigem Schüttgewicht in der Regel aus sehr feinen Teilchen besteht.
Es ist bekannt, dass der Stoff-und Stromtransport in den sogenannten Puppen bei Verwendung solcher feinteiliger Produkte durchDiffusionsbehinderung sehr stark gehemmt wird, was sich in einem starken Leistungsabfall der Zellen, insbesondere bei harten Entladungen, äussert. Weiterhin war zu befürchten, dass bei Verarbeitung von Produkten mit so niedrigen Schuttgewichten ein Leistungsabfall der Zellen auch dadurch eintritt, dass in diesem Falle weniger Braunstein in eine Puppe mit bestimmten geometrischen Abmessungen hineingebracht werden kann.
Zwar ist auch schon vorgeschlagen worden, als Kunstbraunstein ein Produkt zu verwenden, das mit Hilfe von Oxydations- oder Reduktionsmitteln aus Lösungen von Mangansalzen ausgefällt und unter ständiger Durchmischung und/oder feiner Zerteilung auf einen Wassergehalt von 15 bis 35 Grew.-% entwässert wurde, doch hat sich herausgestellt, dass, obwohl dadurch eine allgemeine, beträchtliche Leistungssteigerung der dàraus angefertigten Batterien eintrat, bei Verwendung von Braunstein mit gleichem Wassergehalt die Verbesserung der Leistung nicht gleichmässig gut war.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass die Leistungsfähigkeit der Zellen von dem Schüttgewicht des Braunsteins eines bestimmten Wassergehaltes abhängt, und dass besondere Erfolge dann erzielt werden, wenn man Kunstbraunstein einsetzt, dessen Schüttgewicht zwischen 0, 5 und 0, 25 g/cm3, vorzugsweise zwischen 0, 42 und 0, 30 g/cm3, liegt. Bei noch niedrigeren Schüttgewichten treten die oben beschriebenen Schwierigkeiten durch Diffusionsbehinderungen auf.
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fläche des Pulvers verteilt sein soll. Solche Produkte fühlen sich trotz des hohen Wassergehaltes völlig staubtrocken an, wenn die Produkte eine ausreichend grosse Oberfläche besitzen.
Der Mangangehalt der Produkte soll zwischen 40 und 53% liegen, vorzugsweise zwischen 45 - 50je, das Sauerstoff-Manganver-
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Zu dem erfindungsgemäss verwendeten Kunstbraunstein, der durch Schüttgewichte zwischen 0, 5 und 0, 25 g/cm3 charakterisiert ist, kommt man beispielsweise, indem man die Fällung des Braunsteins aus Mangansalzlösungen mittels Hypochloritlösungen beim Neutralpunkt durchführt, den von der Mutterlauge abgetrennten Braunsteinkuchen in suspendierter Form mit verdünnter (1 - 3%iger) Säure mehrere Stunden
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behandelt, denFilterkuchen intensiv wäscht und unter feiner Zerteilung und ständiger Durchmischung auf einen Wassergehalt von 15 bis 30 Gew.-%, vorteilhafterweise auf 20 - 23 Gew. -0/0, entwässert. Doch sind auch andere Herstellungsverfahren möglich.
DieVerwendung der in der Erfindung beschriebenen Produkte zur Herstellung von Depolarisatormassen hat den Vorteil, dass man aus einer Zelle mit gegebenen Abmessungen eine grössere Zahl von Amperestunden entnehmen kann als bei Verwendung der bisher bekannten Produkte.
Dies geht aus der Fig. l hervor, in der die Entladungskurven von Zellen wiedergegeben sind, die einmal mit einem Produkt, dessen Schüttgewicht in dem erfindungsgemässenBereich bei 0, 38 gfcm3 (KurveI) liegt und zum andern mit einem Produkt, das ein Schüttgewicht ausserhalb dieses Bereiches, nämlich von 0, 76 g/cm3 (Kurve 1), aufweist, hergestellt worden sind. In diesem Diagramm und in der Fig. 2 ist auf der Ordinate die Spannung und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen. Die Zellen wurden über einen Widerstand von 25 Ohm kontinuierlich entladen.
Für die Kurven I und II in Fig. l wurden folgende Ergebnisse erhalten :
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<tb>
<tb> Uo/V <SEP> Ubel/V <SEP> Jk/A
<tb> Kurve <SEP> I, <SEP> Schüttgewicht
<tb> 0, <SEP> 38 <SEP> g/cm3 <SEP> 1, <SEP> 58 <SEP> 1, <SEP> 51 <SEP> 4, <SEP> 9
<tb> Kurven, <SEP> Schüttgewicht <SEP>
<tb> 0, <SEP> 76g/cms <SEP> 1, <SEP> 64 <SEP> 1, <SEP> 58 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb>
In obiger Tabelle bedeutet UO/V die Aufladespannung im unbelasteten Zustand, Ubel/v die Aufladespannung im belasteten Zustand und Jk/A die Kurzschlussstromstärke. Es wurde ein auf Ammoniumchlorid-Basis aufgebauter Elektrolyt benutzt. Der prozentuale Anteil an der Zusammensetzung der Puppenmasse war, ebenso wie der Wassergehalt, in beiden Fällen der gleiche.
Die beiden Kurven stellen mittlereEntladungskurven (Spannungszeitkurven) von jeweils drei Zellen der gleichen Art dar. Die in den Figuren mit angegebene mittlere Kapazität Q in Amperestunden bezieht sich, wie dies allgemein üblich ist, auf den Spannungsabfall bis zur Grenzspannung von 0, 75 V.
DerVorteil, den die Erfindung mit sich bringt, ist in Wirklichkeit noch grösser, da das Gewicht eines bestimmten Volumens Depolarisatormasse bei Verwendung von Kunstbraunsteinen mit niedrigerem Schütt- gewicht geringer ist als bei Verwendung von Produkten mit hohem Schüttgewicht. Dies geht aus der Tabelle I hervor, in der die Puppengewichte von jeweils zehn Puppen aufgeführt sind, die einmal unter Verwendung der erfindungsgemässen Produkte und zum andern mit einem Kunstbraunstein hergestellt werden, der zur Zeit im Handel erhältlich ist und erfahrungsgemäss zu den Spitzenprodukten zählt.
Tabelle
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<tb>
<tb> Kunstbraunsteinart <SEP> Gewicht <SEP> von <SEP> jeweils
<tb> zehn <SEP> Puppen
<tb> erfindungsgemässes <SEP> Produkt <SEP> 87 <SEP> g
<tb> erfindungsgemässes <SEP> Produkt <SEP> 89 <SEP> g
<tb> erfindungsgemässes <SEP> Produkt <SEP> 88, <SEP> 5 <SEP> g
<tb> erfindungsgemässes <SEP> Produkt <SEP> 88 <SEP> g
<tb> handelsübliches <SEP> Produkt <SEP> 93 <SEP> ab
<tb> handelsübliches <SEP> Produkt <SEP> 92 <SEP> g <SEP>
<tb>
Der Einfluss des Wassergehaltes geht aus der Fig. 2 hervor. Darin sind wieder die mittleren Entla-
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wurden. Zum Vergleich ist noch der Entladeverlauf von Zellen dargestellt, bei deren Fertigung ein Kunstbraunstein mit nur 14% Wasser (Kurve in) eingesetzt wurde.
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<tb>
<tb>
Uo/V <SEP> Ubel/V <SEP> Jk/A
<tb> Kurve <SEP> I, <SEP> H2O-Gehalt <SEP> 180 <SEP> ; <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 63 <SEP> 1, <SEP> 55 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Kurve <SEP> II, <SEP> HO-Gehalt <SEP> 23% <SEP> 1, <SEP> 64 <SEP> 1, <SEP> 57 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Kurve <SEP> III, <SEP> H2O-Gehalt <SEP> 14 <SEP> 1, <SEP> 62 <SEP> 1, <SEP> 55 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
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Die beschriebenen Produkte werden in bekannter Weise im Gemisch mit Naturbraunstein und/oder Elektrolytbraunstein für die Herstellung der Depolarisationsmassen verwendet. Dabei ist das Verhältnis von Natur-und/oder Elektrolytbraunstein zu dem Kunstbraunstein von der Art und Bauweise der Batterie abhängig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Depolarisationsmasse, die unter anderem eine Mischung von Naturbraunstein und Kunstbraunstein mit einem Wassergehalt von 15 bis 35 Gen.-% enthält, zur Verwendung in Trockenbatterien, dadurch gekennzeichnet, dassderverwendeteKunstbraunsteineinSchüttgewichtzwischen0,5und0,25g/cm3 aufweist, vorzugsweise zwischen 0, 42 und 0, 30 g/cm s.