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Verfahren zur Herstellung von Zinkelektroden für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zinkelektroden für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyt.
Die mit bekannten mechanischen Methoden hergestellten Zinkelektroden der Zinksilber- akkumulatoren weisen Mängel auf. Diese Elektroden wurden früher aus Zinkstaub gepresst, wobei gleichzeitig auch die Zuführungsdrähte in die Elektrode eingepresst wurden. Durch hohen Pressdruck erhielten die Elektroden die notwendige mechanische Festigkeit, auch das Klemmen der
Zuführungsdrähte war ausreichend, die Aktivfläche der Elektroden nahm jedoch infolge des hohen
Pressdruckes dermassen ab, dass bloss ein Bruchteil des Stoffes am Stromerzeugungsprozess teilnahm, da der Elektrolyt in das Innere der Elektrode nicht eindringen konnte. Deswegen ist die spezifische
Kapazität dieser Elektroden gering.
Durch geringen Pressdruck kann wohl erzielt werden, dass ein grösserer Teil der Elektrodenmasse am aktiven Prozess teilnimmt ; in diesem Falle hat jedoch die Elektrode eine ungenügende mechanische Festigkeit, die Güte des Kontaktes der Elektrode zu dem Zuführungsdraht bzw. zwischen den einzelnen Teilen nimmt während einer wiederholten Entladung derart ab, dass die Elektrode nach einigen Zyklen die Kapazität verliert und unbrauchbar wird.
Es wurden weitere Versuche zur Herstellung von Zinkelektroden vorgenommen, bei welchen die Zinkelektrode aus mittels periodischen Stromdichtewechsels erzeugter, galvanisch abgelöster Zinkwolle hergestellt wird. Obwohl in dieser Methode die Elektrodenmasse infolge des Stromwechsels aus kleinen und grossen Kristallen besteht, was grosse Aktivität und Kapazität sichert, verteilen sich diese Kristalle während des Pressens nicht homogen, wodurch der Ausgangsstoff der Elektroden nicht homogen ist.
Hiedurch wird der effektive Zinkgehalt und dadurch die Kapazität der aus demselben mittels unveränderten Druckes mit unverändertem Rauminhalt hergestellten Elektroden sehr veränderlich, anderseits kommt infolge der Homogenität der Elektrodenmasse auch in den einzelnen Elektroden eine beträchtliche lokale Inhomogenität zustande.
Der zuerst geschilderte Mangel kann zum Teil durch Sortieren der fertigen Elektroden nach Gewicht beseitigt werden, aber dieses Verfahren erhöht erheblich die Herstellungskosten der Elektroden und hat einen grossen Materialabfall zur Folge.
Infolge gewisser örtlicher Inhomogenitäten innerhalb der einzelnen Elektroden schliessen auch die aus galvanisch abgelöster Zinkwolle gepressten Elektroden dieselben Fehler in sich, wie die aus Staub gepressten Elektroden. Insbesondere ist die Stromdichte an den Stellen, wo die Elektrode infolge der Inhomogenität der Elektrodenmasse dichter ist, kleiner und an den Stellen dünnerer Struktur ist die Stromdichte grösser. Diese Stromdichte-Inhomogenität beeinflusst die Qualität der Scheidewand der Akkumulatorelektroden so nachteilig, dass deren Lebensdauer und somit die Lebensdauer derartiger Akkumulatoren wesentlich geringer ist, als die von mit Elektroden homogener Struktur ausgestatteten Akkumulatoren.
Die nach der Erfindung hergestellte Zinkelektrode bezweckt die Beseitigung dieser Mängel. Die
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Zinkelektrode nach der Erfindung besitzt die Vorteile der Homogenität, Aktivität und der grossen spezifischen Kapazität, und besteht aus einer Masse aus mehreren Komponenten, welche im Laufe der Herstellung durch Anwendung eines Rührers bekannter Art ständig gemischt werden. Diese Masse kann mittels bekannter Pastillenpressmaschinen gespeist und gepresst werden ; auf diese Weise können auch Elektroden kleiner Abmessung mittels bekannter und leicht durchführbarer Verfahrensweise mit sehr geinger Gewicht-und Kapazitätsstreuung erzeugt werden.
Durch das Verfahren nach der Erfindung wird die grosse Kapazität der für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyt verwendbaren Elektroden dadurch gesichert, dass zu Zink und/oder zu einer Zinkverbindung, insbesondere Zinkoxyd oder Zinkhydroxyd, ein den Elektrolyt speichernder, ein Gerüst bildender Zellstoff, vorzugsweise im Elektolyten aufgeschlossene Zellulose, in einer Menge von 0, 5 bis 10 Gew.-% bezogen auf Zink und/oder die Zinkverbindung zugegeben und innig vermischt wird, worauf von dieser Mischung mit Hilfe eines an sich bekannten Pressvorganges Elektroden hergestellt werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Aktivität der Elektroden dadurch erhöht, dass zu den beiden oben angegebenen Komponenten Quecksilber bzw. dessen Salze gemischt werden.
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homogene Masse zu erhalten, worauf von dieser Masse die Elektroden mit Hilfe eines von der Pastillenherstellung bekannten Pressvorganges hergestellt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren sichert durch das Beimischen der Zellulose zu dem an sich zur Inhomogenität neigenden Zink oder zu der Zinkverbindung die volle Homogenität und damit die grosse Lebensdauer der Elektroden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Zinkelektroden, für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyt,
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Zinkoxyd oder Zinkhydroxyd, ein den Elektrolyt speichernder, ein Gerüst bildender Zellstoff, vorzugsweise im Elektrolyten aufgeschlossene Zellulose, in einer Menge von 0, 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf Zink-und/oder die Zinkverbindung zugegeben und innig vermischt wird, worauf von dieser Mischung mit Hilfe eines an sich bekannten Pressvorganges Elektroden hergestellt werden.
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