CH496330A - Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle

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CH496330A
CH496330A CH1696466A CH1696466A CH496330A CH 496330 A CH496330 A CH 496330A CH 1696466 A CH1696466 A CH 1696466A CH 1696466 A CH1696466 A CH 1696466A CH 496330 A CH496330 A CH 496330A
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Description


  
 



  Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle mit einer Anode, einer porösen Kathode und einer mit der Kathode und der Anode in Kontakt stehenden und diese voneinander trennenden, den Elektrolyten aufnehmenden Abstandhalter-Schicht, die aus einem klaren, selbsttragenden und nichtfibrösen, aber ionendurchlässigen Gel besteht.



   Bisher ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten mit solchen wiederaufladbaren alkalischen Zellen, bei denen das Anodenmetall während des Entladevorganges oxydiert wird, während dieses Oxyd beim Wiederaufladevorgang wieder zum reinen Metall reduziert wird.



  Obwohl solche wiederaufladbare Zellen durchaus zufriedenstellend während der ersten Entlade- und Wiederaufladevorgänge arbeiteten, zeigte sich bei den folgenden Entlade- und Aufladevorgängen eine immer grösser werdende Abnahme der Kapazität und in Extremfällen wurde die Zelle sogar vollständig unbrauchbar wegen des Entstehens eines inneren Kurzschlusses zwischen Anode und Kathode.



   Diese Schwierigkeit hatte besondere Bedeutung bei wiederaufladbaren Zellen mit einer Zink-Anode und einer aus einem Metalloxyd bestehenden Kathode, wie beispielsweise einer Kathode aus Nickeloxyd oder Nikkel-Hydroxyd und einem alkalischen Elektrolyten wie beispielsweise einem Alkalimetall-Hydroxyd, dem eine bestimmte Menge eines Alkalimetall-Zinkats beigemischt ist.



   Bei wiederholter Ladung und Entladung solcher Zellen ergibt sich ein Wachstum langer Zink-Dendriten an der Anode. Beim jeweiligen Wiederaufladen wachsen diese Dendriten, die schliesslich so lang werden können, dass sie durch die poröse Abstandshalter-Schicht   zwi    schen Kathode und Anode hindurchwachsen und schliesslich die Kathode erreichen, wodurch natürlich ein Kurzschluss innerhalb der Zelle entstehen muss.



   Wiederaufladbare Zellen mit einer Kathode aus einem Nickeloxyd oder Nickel-Hydroxyd, einer Anode aus Zink mit einem alkalischen Elektrolyten haben gewisse Vorteile gegenüber anders aufgebauten, wiederaufladbaren Zellen.



   Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, solche wiederaufladbare Zellen mit Zinkanode und Nickel-Hydroxyd-Kathode dahingehend zu verbessern, dass sie eine sehr grosse Anzahl von Entlade- und Wiederaufladevorgängen ohne vorzeitige Zerstörung durch inneren Kurzschluss oder Kapazitätsabfall aushalten. Weiterhin sollen solche wiederaufladbare Zellen so gestaltet werden, dass die die Zelle bildenden Teile keinerlei Relativbewegungen zueinander ausführen können, so dass man eine solche Zelle in jeder beliebigen Lage verwenden kann.



   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine mit einem alkalischen Elektrolyten getränkte Abstandhalter Schicht dadurch in ein nichtfibröses, selbsttragendes, praktisch porenfreies Gel umgewandelt wird, dass die ursprünglich aus einem porösen und fibrösen Zellulosemateril bestehende Schicht während einiger Stunden zusammen mit der porösen Kathode und der Anode auf einer tiefen Temperatur gehalten wird.



   Die Umwandlung des ursprünglich fibrösen Cellulosematerials bei tiefen Temperaturen unter der Einwirkung eines Alkalimetall-Hydroxyds verhindert praktisch den unerwünschten und für die Lebensdauer der Zelle schädlichen Effekt des Dendritenwachstums an der Anode.



   Ein Beispiel für den Gegenstand der Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnung und der folgenden   Beschreibung erläutert, ohne dass darauf die Erfindung beschränkt wäre.



   Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer wiederaufladbaren Zelle gemäss der Erfindung, und
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II von Fig. 2.



   Das Bezugszeichen 10 bezeichnet die Kathode der Zelle. Sie besteht nach der vorhergegangenen Beschreibung aus einer porösen Titaniumplatte, die mit einem Nickeloxyd imprägniert ist und eine   Anschlussfahne    12 aufweist, die durch Punktschweissung am oberen Teil der Kathode befestigt ist. Eine Abstandshalter-Schicht, die zugleich den alkalischen Elektrolyten aufnimmt, ist mit 14 bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein nichtfibröses, selbsttragendes, praktisch porenfreies Gel, das durch die Behandlung von mit Zinkat/Lithium-Hydroxyd-Elektrolyt getränkten  Dexter  -Papier bei tiefen Temperaturen erhalten wurde. Diese in Form eines Gels vorliegende Abstandshalter-Schicht 14, die zugleich auch den Elektrolyten enthält, umgibt die Kathode 10.



  Die Anode 16 hat die Form einer perforierten, im Querschnitt U-förmigen Platte aus amalgamierten Zink mit einer Anschlussfahne 18, die mit der Anode 16 aus einem Stück besteht.



   Die aus Kathode 10, Abstandshalter-Schicht 14 und Anode 16 bestehende Einheit wird in einen Behälter 20 aus Nylon (registriertes Warenzeichen) oder einem anderen geeigneten Kunststoff eingeschoben, der zweckmässigerweise eine quaderförmige Gestalt hat, aber natürlich auch jede beliebige andere Form haben kann.



  Die Abmessungen der eingeschobenen Zelleneinheit und des Behälters wird so bemessen, dass die Anschlussfahnen 12 und 18 der Kathode 10 bzw. der Anode 16 über die Einschiebeöffnung des Behälters hinausragen. Danach werden der obere Teil des oben offenen Behälters 20 und auch etwaige sonst noch vorhandene Zwischenräume zwischen Behälter und Zelleneinheit mit einem Epoxyharz ausgefüllt, das schliesslich nach Aushärtung die Deckscheibe der fertigen Zelle bildet und ausserdem dafür sorgt, dass die Einzelteile der Zelle sich nicht mehr gegeneinander bewegen können. Bei dieser Gelegenheit wird ausserdem ein mit Silikon behandeltes   Stückohen    Schnur oder Faden 24 in die noch nicht ausgehärtete Deckscheibe 22 so eingeführt, dass das eine Ende in das Innere der Zelle hineinragt und das andere Ende kurz oberhalb der Deckscheibe 22 endet.

  Da wegen der Silikonbehandlung dieses Stück Schnur oder Faden 24 mit dem Epoxyharz keine Klebeverbindung eingeht, wird dadurch eine Ventilationsöffnung für etwa entstehenden übermässigen Gasdruck im Inneren der Zelle geschaffen.



   Die Erfindung wurde zwar anhand eines   bevorzug-    ten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben, jedoch sind die im Bereich des Könnens eines Durchschnittfachmanns liegenden Abwandlungsformen damit nicht ausgeschlossen, sofern sie nicht ausserhalb des Grundgedankens der Erfindung, d. h.   ausserhalb    des Gegenstandes der Erfindung bzw. des allgemeinen Erfindungsgedankens liegen.



   Obwohl Titanium als besonders zweckmässig zur Herstellung der gesinterten porösen Kathoden-Trägerplatte beschrieben worden ist, können natürlich auch aus anderem Material bestehende Kathoden in Verbindung mit der zu einem Gel umgewandelten Abstandshalter Schicht Verwendung finden, wie beispielsweise gesintertes Nickelpulver oder eine poröse Kohle- oder Graphitplatte, wobei in diesem Falle eine vorangehende Beschichtung der Gesamtoberfläche der Kathoden-Trägerplatte (einschliesslich der Oberfläche der Poren) durch pyrolytischen Niederschlag von Nickelnitrat nicht erforderlich ist.



   Obwohl durch Pyrolyse von Nickelnitrat schliesslich zu einem die Gesamtoberfläche der Kathoden Trägerplatte überziehenden Film aus Nickeloxyd führt und damit die nach dem derzeitigen Stand der Erkenntnisse bestmögliche Basis für eine galvanisch aufgebrachte weitere Nickel-Hydroxyd-Schicht bildet, können natürlich auch zum gleichen Zweck andere leitende Überzüge verwendet werden, wie beispielsweise ein Filmüberzug aus Mangandioxyd, den man durch pyrolytische Zerlegung von Mangannitrat erhalten kann.



   Weiterhin wurde zwar Nickel-Hydroxyd als das bevorzugte Material beschrieben, das kathodisch in den Poren der porösen Titanium-Kathoden-Trägerplatte abgelagert werden soll; jedoch wurde gefunden, dass Cobalt-Hydroxyd,   Co (OH)2    in der gleichen Weise aufgebracht werden kann, wodurch eine wirksame Kathode für alkalische Zellen herstellbar ist, die einen Elektrolyten aus Lithium-Hydroxyd hat.



   In diesen Fällen haben sich die besten Ergebnisse dadurch erzielen lassen, dass man eine pyrolytisch erzeugte Deckschicht verwendet, die sich durch Vakuum-Imprägnierung der Trägerplatte in einer 50   0/oil    gen Lösung von Cobaltnitrat,   Co(NO8)2. 6H2O    und anschliessendem Erhitzen der so imprägnierten Platte auf die zugehörige Pyrolyse-Temperatur ergibt. Die dabei erhaltene Kathoden-Trägerplatte kann dann mit Cobalt-Hydroxyd imprägniert werden durch kathodischen Niederschlag in einer gesättigten Lösung von Cobaltnitrat bestehend aus 136 g Co (NO3)2    6H2O    100   cm3    Wasser bei Raumtemperatur.



   Alle diese Variationen und Abwandlungsformen gehören mit zum Schutzumfang der Erfindung, die in den Ansprüchen im einzelnen unter Schutz gestellt ist.



   Es hat sich als besonders zweckmässig erwiesen, die Kathode durch Sinterung von Titaniumpulver zu einem porösen Körper auszubilden, und die Gesamtoberfläche der porösen Kathode pyrolytisch mit einer   Metalloxyd-    Schicht zu überziehen und auf diese   Metalloxyd-Schicht,    z. B. aus einem Oxyd der Metalle Nickel und/oder Cobalt durch kathodischen Niederschlag eine weitere Schicht aus einem Hydroxyd dieser Metalle zu überziehen und anschliessend diese Hydroxydschicht durch anodische Behandlung in eine elektrochemisch aktive Oxydschicht umzuwandeln.



   Als Elektrolyt hat sich mit Zinkat versetztes Lithium-Hydroxyd bewährt, das in der zu einem Gel umgewandelten Cellulose-Abstandshalter-Schicht enthalten ist und durch seine Anwesenheit die Umwandlung der Abstandshalter-Schicht aus einem Cellulosematerial wie beispielsweise  Dexter -Papier oder  Webril  bei tiefen Temperaturen ermöglicht, so dass aus der ur   sprünglich    fibrösen und porösen Abstandshalter-Schicht ein klares, selbsttragendes, nichtfibröses, wohl aber ionendurchlässiges Gel entsteht. In Form des Gels verhindert diese Abstandshalter-Schicht, die zugleich Träger des Elektrolyten ist und praktisch auch keine Poren aufweist, das Hindurchwachsen der Zink-Dendriten, so dass auch nach einer grossen Anzahl von Lade- und Entladevorgängen die Gefahr des inneren Kurzschlusses gebannt ist.  



   Ausserdem sorgt diese Abstandshalter-Schicht in Form des Gels dafür, dass die während des Entladevorganges entstehenden Zinkoxyde von der Zink-Anode nicht wegwandern können und deshalb beim Wiederaufladevorgang praktisch vollständig wieder zu metallischem Zink reduziert werden und sich der Zink-Anode wieder anlagern.



   Vorzugsweise wird eine Zink-Anode verwendet aus einem perforierten Zinkblech mit einer Wandstärke von ca. 0,6 mm (0,025"), das vor dem Zusammenbau der Zelle zweckmässigerweise amalgamiert wird, um störende Lokaleffekte zu vermeiden. Natürlich kann die Zink Anode auch andere Formen annehmen, beispielsweise die Form einer Platte, die aus amalgamiertem Zinkpulver gepresst ist; man kann auch Zink auf eine poröse Trägerfläche aufsprühen, z. B. auf ein Gewebe, oder das Zink galvanisch auf ein Messingdrahtgewebe aufbringen u. dgl. mehr.



   Die Kathode - meist in Form einer   Platte - für    eine Zelle mit einer Kapazität von 1 Ampere-Stunde wird zweckmässigerweise durch Sinterung eines Titaniumpulvers hergestellt, dessen Korngrösse durch Aussieben bestimmt wird, wobei die Korngrösse zwischen 0,15 mm und   0,08 mm    liegt (sieved -100 und +200 mesh; US Std. Sieve Screens).



   5,65 g dieses Titaniumpulvers wird in eine   Aushöh    lung geeigneter Abmessungen in einem Graphitblock oder in einer Sinterform eingebracht und in einem Vakuumheizofen bei einer Temperatur zwischen   1000 cm    und   1500 cm    während ungefähr 15 Minuten gesintert.



   Die Abmessungen der auf diese Weise hergestellten Kathoden-Trägerplatte betragen etwa: Breite 37,0 mm (1.46"); Länge ungefähr 42,6 mm   (1.68");    Dicke 3,08 mm (0.121"). Hieraus ergibt sich ein Volumen von etwa 4,9 cm3 und eine Dichte von 1,5 g/cm3, was auf eine sehr poröse Struktur der so hergestellten Kathoden Trägerplatte schliessen lässt.



   An den oberen Teil der porösen Kathoden-Trägerplatte wird dann durch Punktschweissen eine etwa 0,25 mm dicke und etwa 12,5 mm breite Titaniumfahne befestigt, die den von aussen zugänglichen Polstreifen der Kathode bildet. Danach wird die Kathoden-Trägerplatte in Vakuum mit einer Lösung aus 200 g   Ni      (NO3)2 6H2O      /100cm3      H20    imprägniert.

  Nachdem der Überschuss an Flüssigkeit entfernt ist, wird die so imprägnierte Kathoden-Trägerplatte in einem Ofen bei einer Temperatur von 310   CC    bis 375   CC,    vorzugsweise bei 330   0C    über eine Zeitdauer erhitzt, die ausreicht, um das gesamte Nitrat pyrolytisch in Nickeloxyd umzuwandeln, das dann einen dünnen, elektrisch leitenden, festhaftenden und ununterbrochenen Film bildet, der die gesamte Oberfläche der porösen Kathoden-Trägerplatte (einschliesslich der Oberfläche der Poren dieser Platte) überzieht. Das Gewicht des auf diese Weise pyrolytisch erzeugten   Nickeloxydfilms    beträgt 0,7 g.

  Der pyrolytisch erzeugte Überzug ist deshalb zweckmässig, weil sich bei seiner Anwesenheit eine polarisierte Schicht zwischen der Oberfläche der Titanium-Trägerplatte und irgend einem Depolarisations-Oxyd bilden könnte, wenn man dieses unmittelbar aufbringen wollte. In diesem Falle würde der innere Widerstand der Zelle, in der eine solche Kathode Verwendung findet, ganz erheblich ansteigen.



   Die poröse Titaniumplatte mit dem pyrolytisch aufgebrachten Nickeloxydfilm wird dann in eine heisse Nickelnitratlösung,   Ni(NO3)e 6H2O,    eingetaucht, die bei einer Temperatur von 80   CC    bis 90   CC    gehalten wird. Ausserdem wird dafür gesorgt, dass ein Kathoden Strom von ungefähr 1,5 A zwischen dieser Titaniumplatte als Kathode und einer   Nickel-Anode    für etwa 1 Stunde fliesst. Dabei bildet sich ein kathodischer Niederschlag von Nickel-Hydroxyd, Ni(OH)2, von etwa 4,5 g.



  Danach wird die so vorbehandelte Kathoden-Trägerplatte in eine Lösung von Lithium-Hydroxyd gebracht, die bei einer Temperatur von 80   CC    gehalten wird und 12 g bis 20 g, vorzugsweise 20 g,   Lithium-Hydroxyd,    100 cm3 Wasser enthält, so dass etwa noch vorhandenes freies Nickelnitrat in situ zu seinem Hydroxyd reduziert wird. Danach werden etwaige oberflächlichen   Ablage-    rungen abgebürstet und die Kathoden-Trägerplatte wird dann in Wasser gewaschen, um sämtliche etwa noch vorhandenen Reste des Nitrats zu entfernen.



   Die Kathoden-Trägerplatte wird dann getrocknet und in eine Lösung von Lithium-Hydroxyd eingehängt, die 20 g Lithium-Hydroxyd / 100 cm3 Wasser enthält und gleichzeitig wird dafür gesorgt, dass ein Anodenstrom fliesst zwischen der Kathoden-Trägerplatte als Anode und einer Nickel-Kathode. Diese anodische Behandlung wird unter denselben Bedingungen ausgeführt, wie sie oben für die kathodische Behandlung bereits geschildert wurde, nämlich 1,5 A während einer Stunde, wodurch das grüne Nickel-Hydroxyd in ein schwarzes Nickeloxyd umgewandelt wird.



   Soweit es die Kathode der Zelle betrifft, wird diese also vorzugsweise durch Sinterung eines feinen Titaniumpulvers zunächst zu einer Kathoden-Trägerplatte geformt und dann pyrolytisch mit einer   Metalloxyd-    Schicht überzogen, wobei nicht nur - wie vorstehend an einem Beispiel ausgeführt - Nickel bzw. seine entsprechenden Verbindungen, sondern auch Cobalt infrage kommen. Auf diesen aus Nickel oder Cobalt bzw. deren Oxyde pyrolytisch gebildeten Film wird dann durch kathodische Ablagerung ein Hydroxyd dieser Metalle aufgetragen, das anschliessend anodisch in ein elektrochemisch reduzierbares, aktives Oxyd umwandelbar ist.



   Die vorstehend im einzelnen beschriebene Titanium Kathoden-Trägerplatte wird nach der vorstehend beschriebenen anodischen Behandlung schliesslich gewaschen und getrocknet und dann mit etwa zehn Lagen von etwa 0,2 mm (0.008") dickem    Dexter -Papier    umwickelt. Beiderseits der so mit  Dexter -Papier umwickelten Kathode wird je eine Anoden-Platte aus amalgamiertem Zink angeordnet und danach wird diese Einheit in einen oben offenen Plastikbehälter eingeschoben.



   Die in dieser Weise erstellte, halbfertige Zelle wird im Vakuum imprägniert mit einem Elektrolyten, der im wesentlichen aus 20 g LiOH, 100 g   H2.O    und 4 g ZnO besteht. Danach wird etwa überschüssiger freier Elektrolyt entfernt und die vorgefertigte Einheit für einige Stunden, z. B. für drei Stunden, in einen Kühlschrank gebracht, wo sie bei einer Temperatur zwischen -10   CC      und -20      CC,    vorzugsweise   bei -15      CC    gehalten wird. Diese tiefe Temperatur erzeugt eine Reaktion zwischen der aus einem porösen und fibrösen Cellulosematerial (z.

   B.  Dexter -Papier) bestehenden   Abstands-    halter-Schicht und dem Elektrolyten (Zinkat/Lithium Hydroxyd), welche die ursprünglich aus einem porösen und fibrösen Cellulosematerial bestehende Abstandshalter-Schicht in ein nicht-fibröses, selbsttagendes, praktisch porenfreies Gel umwandelt.  



   Das auf diese Weise erzeugte Gel ist einerseits ausreichend ionendurchlässig, wie dies für die wiederholten Lade- und Entladevorgänge bei einer wiederaufladbaren Zelle erforderlich ist. Es ist andererseits aber praktisch porenfrei und verhindert dadurch das Hindurchwachsen von Zink-Dendriten, die zum Kurzschluss zwischen Kathode und Anode führen können. Es sorgt ausserdem dafür, dass die während der Entladung entstehenden Zinkoxyde der Anode von dieser nicht wegwandern können, so dass bei der Wiederaufladung praktisch keine Verluste bei der Reduktion des bei der Entladung erzeugten Zinkoxyds der Anode möglich ist.



   Die Praxis hat gezeigt, dass die Anode nicht   nur¯    wie vorstehend beschrieben - aus Zink, sondern auch aus Cadmium oder Eisen gebildet sein kann, und dass man für die Abstandshalter-Schicht aus einem fibrösen und porösen Cellulosematerial nicht nur das bekannte  Dexter -Papier, sondern auch das ebenso bekannte  Webril  verwenden kann.



   Eine wiederaufladbare Zelle mit einer Kathode der vorstehend beschriebenen Art und den angegebenen Abmessungen, einer Zink-Anode und einem Zinkat/Lithium-Hydroxyd-Elektrolyten hat eine Kapazität von 1 Ah und eine Klemspannung von 1,8 V. Eine solche wiederaufladbare Zelle eignet sich für eine sehr grosse Anzahl von Entladungen und Wiederaufladungen, wobei sich die Charakteristik der Zelle nur ganze geringfügig ändert.



   Während Zink, insbesondere amalgamiertes Zink, als Anodenmaterial bevorzugt ist, können auch andere Stoffe wie beispielsweise poröses Cadmium oder poröses Eisen verwendet werden, wenn man die dadurch verursachte geringere Klemmenspannung in Kauf nehmen kann. Das gleiche gilt für den vorstehend bereits beschriebenen, aus Lithium-Hydroxyd bestehenden Elektrolyten, der praktisch die Gesamtmenge des Zinkoxyds aufzunehmen und es aufzulösen vermag, als bevorzugten Elektrolyten. Jedoch können auch andere Zinkat/Alkalimetall-Hydroxyde, wie beispielsweise Kalium Hydroxyd oder Natrium-Hydroxyd Verwendung finden, obwohl dadurch weniger gute Ergebnisse erzielt werden als mit dem Elektrolyten Lithium-Hydroxyd.



   Es sei weiterhin bemerkt, dass die Konzentration der verschiedenen Lösungen, die bei dem Verfahren zur Herstellung der Kathode angewendet werden, oder die für den Elektrolyten angegeben wurden, nur als Richtwerte angesehen werden können, weil es für jeden Fachmann auf diesem Gebiet selbstverständlich ist, andere, ihm in Sonderfällen geeigneter erscheinende Konzentrationen zu wählen.



   Bei der Herstellung der Kathode - wie vorstehend   beschrieben - kann    das Mass der kathodischen Ablagerung leicht durch die Feststellung der Potentialänderung zwischen der Kathode und der Nickel-Anode verfolgt werden. Z.B. ergibt sich bei Kathoden der oben beschriebenen Ausführungsform und Abmessungen ein Anfangspotential von 2,3 V, während nach 1,5 Ah für die kathodische Ablagerung eine Potentialdifferenz von 4,5 V zu verzeichnent ist.



   Obwohl Nickelnitrat, Ni   (NO3)2- 6H2O,    als der üblicherweise am meisten benutzte Elektrolyt für die Ablagerung von Nickel-Hydroxyd, Ni (OH)2, bekannt ist, können natürlich auch andere Nickelsalze z. B.



  Nickelchlorid- oder Natriumhypochlorid-Lösungen Verwendung finden.



   Nachdem sämtliche wesentlichen Bestandteile der Zelle in einem Plastikgefäss untergebracht sind und die den Elektrolyten aufnehmende Abstandshalter-Schicht durch die vorstehend beschriebene Behandlung bei tiefen Temperaturen in ein klares, selbsttragendes und nicht-fibröses, praktisch porenfreies Gel umgewandelt worden ist, wird die obere Öffnung des Behälters, aus der die Anschlussfahnen der Elektroden herausragen, mit einem Epoxyharz verschlossen wie beispielsweise mit Araldite (eingetragenes Warenzeichen), das in kurzer Zeit ausgehärtet und damit die Zelle verschliesst, so dass die aktiven Teile der Zelle vor atmosphärischen Einflüssen geschützt sind. Diese werden ausserdem in der vorgegebenen Lage unverrückbar festgehalten, so dass sie sich wieder relativ zum äusseren Plastikbehälter noch relativ zueinander bewegen können.



   Um die Möglichkeit zu schaffen, dass in der Zelle etwa entstehender Gasüberdruck ausgeglichen werden kann, ist vorgesehen, dass durch die aus einem Epoxyharz gebildete Deckscheibe der Zelle ein Stückchen Baumwollfaden oder ein Stückchen Schnur   hindurchge-    führt ist, das vorher mit Silikon behandelt worden ist, und mit seinem Ende in das Innere der Zelle und mit seinem anderen Ende bis oberhalb der Epoxyharz Deckscheibe reicht. Durch die Imprägnierung dieses Stückchens Schnur mit Silikon kann das zum Verschluss dienende, zunächst flüssige oder pasteuse Epoxyharz nicht bis in das Innere dieses Stückchens Schnur eindringen, sondern es lediglich längs seines äusseren Umfanges einwandfrei fixieren, aber nicht völlig   ab dich-    ten.

   Auf diese Weise wird eine Möglichkeit für das Entweichen des im Inneren der Zelle entstehenden Gases geschaffen für den Fall, dass der Gasinnendruck übermässig ansteigt, was beispielsweise geschehen kann, wenn die Zelle über eine erheblich grössere Zeit als notwendig wiederaufgeladen wird.



   Wie vorstehend bereits erwähnt beträgt die Klemmenspannung der wiederaufladbaren Zelle nach der Erfindung zunächst 1,8 V. Sie zeigt ausserdem eine sehr flache Entladecharakteristik, vorausgesetzt, dass die Zelle innerhalb der vorgeschriebenen Kapazitätsgrenzen Verwendung findet. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH
    Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle mit einer Anode, einer porösen Kathode und einer mit der Kathode und der Anode in Kontakt stehenden und diese voneinander trennenden, den Elektrolyten aufnehmenden Abstandhalter-Schicht, die aus einem klaren, selbsttagenden und nichtfibrösen, aber ionendurchlässigen Gel besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem alkalischen Elektrolyten getränkte Abstandhalter-Schicht (14) dadurch in ein nicht-fibröses, selbsttragendes, praktisch porenfreies Gel umgewandelt wird, dass die ursprünglich aus einem porösen und fibrösen Zellulosematerial bestehende Schicht während einiger Stunden zusammen mit der porösen Kathode und der Anode auf einer tiefen Temperatur gehalten wird.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des ionendurchlässigen Gels die Zelluloseschicht mit einem Alkalimetall-Hydroxyd bei tiefen Temperaturen behandelt wird.
    2. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhal- ter-Schicht (14) zwischen Kathode (10) und Anode (16) der Zelle angeordnet, mit einem Zinkat/Alkalimetall Hydroxyd imprägniert und zusammen mit Kathode und Anode der Unterkühlung ausgesetzt wird.
    3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode (10) durch Sinterung von Titaniumpulver zu einem porösen Körper geformt wird, dass die Gesamtoberfläche der porösen Kathode pyrolytisch mit einer Schicht aus einem Metalloxyd überzogen wird, auf die dann anschliessend eine zweite Metalloxyd- schicht aufgebracht wird.
    4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die pyrolytisch auf die Gesamtoberfläche der durch Sinterung von Titaniumpulver gebildeten Kathode (10) aufgebrachte Schicht aus einem Oxyd der Metalle Cobalt- und/oder Nickel durch kathodischen Niederschlag eine zweite Schicht aus einem Hydroxyd dieser Metalle aufgebracht und anschliessend diese Hydroxydschicht durch anodische Behandlung in eine elektrochemisch aktive Oxydschicht umgewandelt wird.
    5. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Titanium-Kathode mit dem pyrolytisch aufgebrachten Niederschlag in eine heisse Nickelnitrat-Lösung eingetaucht, und zur Umwandlung in eine aktive Oxydschicht anschliessend in einer Lithium-Hydroxyd-Lösung behandelt wird.
    6. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloxyd- schicht aus Nickel- oder Cobaltoxyd besteht.
    7. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (16) aus Zink hergestellt wird.
    8. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (16) aus Cadmium hergestellt wird.
    9. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode (16) aus Eisen hergestellt wird.
    10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kathode (10), Abstandhalter Schicht (14) mit Elektrolyt und Anode (16) bestehende Einheit in einen oben offenen Behälter (20) eingesetzt wird.
CH1696466A 1965-12-01 1966-11-23 Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren, stromerzeugenden Zelle CH496330A (de)

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