Elektrische Batterie. Die Erfindung ermöglicht,<B>-</B> eine hohe elektrische Energieausbeute bei einem mög lichst kleinenBatterievolumenzuerzielen und ist daher insbesondere von Wichtigkeit für die Anfertigung von sehr kleinen Batterien der Art, wie sie für tragbare Batterieradio geräte und andere Geräte, für die ein kleines Volumen und leichtes Gewicht erforderlich ist, verlangt werden.
Die Erfindung wird an Hand der in-der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausfüll- rungsbeispiele näher erläutert.
In Fig. <B>1</B> ist<B>1</B> eine flache Schale, z. B. aus Zink, deren Boden auf der Innenseite mit einer für den Elektrolyten undurchlässigen, leitenden, Kohlenstoff enthaltenden Schicht 2, beispielsweise einer Graphit enthaltenden Lackschicht aus "Durophen" (ein' modifizier tes Phenolformaldehydharz) bedeckt ist. Letztere setzt sich über die Seitenwand<B>3</B> der Schale über die Innenseite, den Rand und die Aussenseite in einer Schicht 4 aus einem in flüssigem oder weichem Zustand auf gebrachten Isoliermaterial, im nachfolgenden mit "Lackschicht" bezeichnet, fort.
Es macht wenig Unterschied, an welcher Stelle die Kohlenstoff enthaltende Sel-lielit in die iso lierende Lackschielit übergeht, vorausgesetzt, dass die Kohlenstoff enthaltende Schicht sich nicht bis so-nahe an den Rand der Schale erstreckt, dass eine Gefahr für elektrischen Kontakt zwischen benachbarten Schalen ent- 5teheit würde, Gegenstand der Erfindung ist eine aus flachen Elementen bestehende, trockene elek- triselle, Stapelbatterie, insbesondere mit Luft- ,
sauerstoffdepolarisation.
Die Erfindung bezweckt, eine Stapel batterie anzufertigen" welche eine hohe elek- trisch6 Energieausbeute per Volumeneinheit sowie eine einfache Bauforin aufweist und welche sieh leicht 'herstellen lässt, und geht dabei von der Erkenntnis aus,
dass die zur Erhaltung einer befriedigenden Energieaus beute bei einer Stapelbatterie zu überwinden- den meiden Schwierigkeiten von Kurzschluss hauptsächlich eines Elementes im Ver- be- stehen, was vorkommen kann,
wenn der Elektrolyt eines Elementes infolge des Krie- chens von Elektrolyt mit einem der Bestand teile (Metallelektrode, Kohle oder Elektrolyt) eines benachbarten Elementes in Kontakt kommt, oder wenn Elektrolyt durch die Koh lenschicht einer Duplexelektrode bis zum Metall der Duplexelektrode hindurchdringt.
Erfindungsgemäss 'bestehen die Duplex elektroden aus einer schalenförmigen Metall elektrode, deren Boden auf der einen Seite mit einer für den Elektrolyten undurchläs sigen, leitenden, Kohlenstoff enthaltenden Schicht bedeckt ist, welche sieh über die Sei tenwand der Schale in einer an die Kohlen- stoffschielit anschliessenden, für den Elektro lyten gleichfalls undurchlässigen Isolier- schieht fortse #t7 t-, <B>Auf</B> der Kohlenstoff enthaltenden Schicht 2 befindet sich eine Depolarisationsmasse <B>5,
</B> welche hinsichtlich ihrer Höhe und Breite gerade in die Schale<B>1</B> passt, und auf der Depolarisationsmasse liegt eine Elektrolyt- schicht <B>6.</B> Die mit der Kohlen- und Lack schicht versehene Schale bildet mit der darin aufgenommenen Depolarisationsmasse und dem Elektrolyten eine mechanische Einheit einer Stapelbatterie. Durch das Aufeinander- stapeln von verschiedenen solcher Einheiten..
von denen in Fig. <B>1</B> drei dargestellt sind, wird eine Batterie erhalten, bei welcher jedesmal die Elektrolytmasse einer.Einheit mit der Metallelektrode der nächstliegenden Einheit in Kontakt stellt. Die in der vorliegenden Beschreibung er wähnten mechanischen Einheiten müssen von einer elektrischen Einheit, einem Element der Batterie, gut unterschieden werden.
Ein elek trisches Element wird von der Kohlenstoff enthaltenden Schicht der Depolarisations- masse und dem Elektrolyten einer mechani schen Einheit sowie der Metallschale der nächstliegenden mechanischen Einheit ge bildet.
Wenn -für die Depolarisation bei einer -durch. Stapeln der dargestellten mechanischen Einheiten erhaltenen Batterie Sauerstoff der Luft benutzt wird, so kann diese Luft durch die zwischen aufeinanderfolgenden Schalen vorhandenen -ringförmigen Schlitze hindurch zu der- Depolarisationsmasse zutreten.
Ge- wünschtenfalls können zur Förderung der Luftzufuhr in der Seitenwand einer Schale Aussparungen vorgesehen werden, beispiels weise dadurch, dass eine Seitenwand stellen weise etwas niedriger gemacht wird, wobei naturgemäss auch an dieser Stelle für eine isolierende Lackschicht Sorge getragen wer den muss, ferner kann die Depolarisations- masse mit Lüftungsrillen oder Kanälen ver sehen sein.
Die an den Enden einer Stapelbatterie befindlichen mechanischen Einheiten können eine andere als die in Fig. <B>1</B> dargestellte Ge stalt besitzen. Die Elektrolytschicht der ober- sten Einheit kann beispielsweise einfach mit einer flachen Metallelektrode bedeckt sein.
<B>.</B> Bei der Anfertigung einer erfindungs gemässen Stapelbatterie kann die Seitenwand einer mit einer Kohlenstoff enthaltenden Schicht versehenen Schale am Rand und auf der Innen- und Aussenseite mit einer isolie renden Lachschielit versehen werden, bei spielsweise durch Spritzen, Aufstreicheu,Ein- tauchen; es ist auch möglich, vorläufig nur die Innenseite mit einer an die Kohlenschicht anschliessenden Lackschicht <B>zu</B> versehen, worauf nach dem Einbringen der Depolari- ,Qationsmasse und des Elektrolyten, gestapelt wird.
Der erhaltene Stapel wird darauf auf der Aussenseite durch Eintauchen, Aufstrei chen, Aufspritzen oder dergleichen mit einer Lackschicht versehen, wobei für einen guten Anschluss der nacheinander auf der Aussen- und Innenseite der Seitenwand aufgetragenen Lackschichten gesorgt werden muss.
Bei einer Doppelelektrode der in Fig. <B>1</B> dargestellten Art bestellt keine Gefahr für, Durchdringen von Elektrolyt durch die Kohlenstoff enthaltende Schicht einer Dop pelelektrode hindurch bis zum Metallteil der selben, da die Kohlenstoff enthaltende Schicht, wie an sieh bekannt, für den Elek trolyten undurchlässig ist; diese Gefahr 'be stellt auch nicht an der mit<B>7</B> bezeichneten Stelle, da die Kohlenschieht und die isolie rende Lackschicht hier aneinander anschlie ssen.
Ein Kurzschluss eines elektrischen Ele- men'tes infolie einer Kontaktbildung zwi- sehen den Elektrolyten von benachbarten Elementen oder zwischen dem Elektrolyten eines Elementes mit der Metallelektrode oder der Kohlenelektrode eines benachbarten Ele mentes wird durch die mit der Lackschiellt 4 versehene Seitenwand der Schale<B>1</B> vermie den, welche den Kriechweg von Elektrolyt bis Elektrolyt,
oder von Elektrolyt bis Zink oder Kohl & eines benachbarten Elementes sehr- lang macht.
Ein direkter elektrischer Kontakt zwi# scheu den Kohlen- oder Grapliitteilellen der Depolarisationsmasse <B>5</B> und der Unterseite der Metallelektrode<B>8</B> einer nächsten mechani- sehen Einheit lässt sieh in bekannter Weise dadurch vermeiden, dass in der Elektrolyt- masse <B>6</B> ein Diapliragma aus Papier oder Ge webe angebracht wird.
Statt der Auftragung der Elektrolyt- schiebt <B>6</B> auf der Depolarisationsmasse <B>5,</B> wie es in Fig. <B>1</B> dargestellt ist, lässt sich auch der Elektrolyt mit der Metallelektrode, mit welcher er in direktem Kontakt steht, zu einem Ganzen vereinigen. Man kann der Me- fallschale z. B. eine Form geben, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, und den Elektrolyten in den eingestülpten Boden<B>9</B> der auf ihren Kopf gestellten Schale giessen und in ihr ver dicken lassen.
Die Kohlenelektrode, die Me tallelektrode und der Elektrolyt sind in die sem Falle zu einem Ganzen vereinigt und der Aufbau der Batterie kann durch einfaches Stapeln dieser Einheiten und der Depolari- sationskuchen erfolgen.
Sehr gute Ergebnisse lassen sich mit jener erfindungsgemässen Ausführungsform erzie len, bei welcher der Boden der schalenförmi gen Metallelektrode, wie es in Fig. <B>3</B> dar gestellt ist, auf der Aussenseite mit einer lei tenden Kohlen- oder Graphitschicht bedeckt ist.
In dieser Figur ist<B>10</B> die schalenförmige Metallelektrode,<B>11</B> die leitende Kohlen- oder Graphitschicht, welche sich aussen auf der Seitenwand 12 der Schale in Form der iso lierenden Lackschicht<B>13</B> fortsetzt. Der Bo den der Schale ist mit einer Elektrolytmasse 14 bedeckt, und auf ihm befindet sieh eine Depolarisationsmasse <B>15,</B> welche hinsichtlich ihrer Höhe und Breite gerade in die Schale <B>10</B> passt. Die Stelle, an welcher'die Kohlen- schiebt und die Laekschieht aneinander an schliessen,
befindet sich vorzugsweise mög lichst weit vom Rand der Schale entfernt.. beispielsweise an der Stelle, wo der Boden und die Seitenwand der Schale ineinander übergehen, damit'der Abstand zwischen dem Elektrolyten 14 und der Kohlensellicht <B>11</B> gross ist.
Durch das Aufeinanderstapeln von verschiedenen der in Fig. <B>3</B> dargestellten me- chanisellen Einheiten wird eine Batterie mit einer selir günstigen Energieausbeute erhal- len. Gleich wie bei -der in Fig. <B>1</B> dargestellten Batterie, kann die Elektrolytmasse 14 ein Diaphragma aus z. B.
Papier oder Gewebe enthalten, um zu vermeiden, dass Kohlen- oder Graphitteilchen aus der Depolarisations- masse durch die Elektrolytmasse hindurch bis, zum Boden der Metallschaleil durclidrin- gen, welche Möglichkeit insbesondere bei Batterien mit Luftsauerstoffdepolarisation bestellt.
Ein direkter elektrischer Kontakt<B>-</B> zwi- sehen den Kohlen- oder Graphitteilchen der Depolarisationsmasse und der Innenseite der Seitenwand 12 der Schale<B>10</B> kann in für sthalenförmige Elektroden an sich bekannter Weise durch eine Schicht<B>16,</B> beispielsweise aus Papier, welche mit einem Elektrolyten getränkt sein kann, vermieden werden.
Ge- wünselitenfalls lässt sich die Schicht<B>16</B> mit dem'Diaphragma für den Eläktrolyten zu einem Ganzen vereinigen.<B>- --</B> Die Schicht<B>16</B> kann auch völlig oder teilweise durch eine isolierende Lacks#,hicht ersetzt werden, entweder. nur am Rande der Seitenwand 12, oder sowohl am Rande als auch auf der Innenseite. In letzterem*Falle wird die Seitenwand dann sowohl auf der Innenseite, am Rande als auch auf' der Aussenseite mit einer durchlaufenden isoli6- renden Lackschielit versehen.
Eine Batterie, welche aus Einheiten der in Fig. <B>3</B> darg'estellten Art besteht, besitzt nicht nur eine hohe Energieausbeute pro Vo lumeneinheit, weil ihr Bruttovolumen prak- tisell völlig durch elektromotorisch wirksame Bestandteile eingenommen wird;
sie bietet auch noch den Vorteil, dass sie sieh auf ein fache Weise herstellen lässt, insbesondere wenn die mit einer Kohlen- und Lackschiellt versehene schalenförmige Duplexelektrode vor dem Stapeln zunächst auch noch mit der Elektrolytmasse 14 und gegebenenfalls der Schicht<B>16,</B> welche bei Verwendung eines Diaphragmas im Elektrolyten 14 verzugs weise mit diesem Diaphragma, ein Ganzes<B>bil-</B> det, versehen wird.
Der Aufbau einer Bat terie kann in diesem Falle einfach durch Sta peln der mit einer Kohlen-, Lack-, Elektro- lyt- und gegebenenfalls Trennungsschiclit <B>16</B> vexsehenen Metallschalen und der Depolari- sationskuchen erfolgen.
Statt jede Duplexelektrode einzeln mit einer isolierenden Lacksehicht zu versehen und dann zu stapeln, kann auch zunächst gestapelt und dann diese Lackschicht auf- etragen werden.
Tu diesen Fällen wer den zunächst in den schalenförmigen Du plexelektroden, welche noch nicht mit einer isolierenden Schicht aussen auf der Seitenwand versehen sind, der Elektrolyt, ge gebenenfalls 'samt dem Diaphragma, die *Tren-nungsschiellt <B>16</B> und die Depolarisations- kuchen angebracht, darauf die gefüllten Schalen gestapelt und dann dieser Stapel duxr,hL Eintauchen, Aufstreichen, Aufsprit zen oder dergleichen auf der Aussenseite mit einer Lackschicht versehen.
Obwohl die Lackschicht dabei gewisser massen in die Öffnungen zwischen zwei auf - einanderfalgenden Schalen eindringt, ist es vorteilhaft, dass die leitende Kolilenschielit auf der Unterseite des Bodens einer Schale sich bis aussen auf die Seitenwand fortsetzt, um einen guten Anschluss der Lackschicht und der Kohlenschicht zu gewährleisten.
Als Isoliermaterial für die Seitenwand der schalenförmigen Metallelektroden lässt sich ein Isoliermaterial auf Basis von Schel- lack oder Kolophonium oder von Phenol- formaldeliydharz verwenden, welches gegen Anfressung durch Bestandteile der Batterie, namentlich durch den Elektrolyten, bestän dig ist.