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Galvanische Plattenzelle Die Erfindung betrifft eine Plattenzelle,
bestehend aus einer Zinkplatine mit auf der Unterseite aufkaschierter Leitschichtfolie
und einem auf die Oberseite aufgelegten, Separatorblättchen und einer Depolarisa:torta:blette,
die durch eine geeignete Umhüllung zusammengehalten werden.
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Da durch den Aufbau einer solchen Flachzelle der Abstand zwischen
positiver und negativer Elektrode äußerst gering ist, ist die Art der Vorbehandlung
des Separatorblättchens für die Lagerfähigkeit und Lebensdauer der Zelle von grundlegender
Bedeutung. Bisher wurde im allgemeinen als Sepa:rator ein geeignetes Papier- oder
Gewebeblättchen, verwendet, in welchem 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 Quellmittel in die Papiermasse einzubringen. Schließlich kann, die Elektrolytpaste
auf eine Papierbahn aufgetragen. und. getrocknet werden. Bei den beidem letztgenannten
Verfahren wird das Separatorblättchen trocken auf die Zinkplatine gelegt, hierauf
mit reinem Wasser oder E.lektrolytflüssigkeit befeuchtet und dann die Depolarisatortablette
aufgelegt.
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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 Temperaturen von etwa 40° C und darüber, die Quellmittelbestandteile
abwandern, d. h. von der Zinkoberfläche durch das Separatorblättchen in: die Depola,risatortablette
einwandern. Dies hat zur Folge, d;aß der Separa.tor, das Elektrolytträgermateria1,
nämlich Papier oder Gewebe, direkt auf die Zinkplatine zu liegen kommt, wodurch
sogenannte Kontaktkorrosionen hervorgerufen 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 oben an erster
Stelle genannten Ausführungsform tritt diese Erscheinung schon unmittelbar nach
dem Zusammenbau auf, da hier dem Elektrolyten überhaupt keine Duellmittel zugesetzt
worden sind. Bringt man die trockenen Elektrolytsalze und das Duellmittel in die
Papiermasse ein, so kommt noch hinzu, daß durch die ganze Art der Separatorbereitung
eine definierte und gleichmäßige Dosierung der Elektrolytsalze und des O_uellmittels
kaum oder nur äußerst schwierig zu erzielen sind, wodurch außerdem noch Schwankungen
in der Batterieleistung auftreten können.
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Versieht man das Separatorbdättchen mit einem pastenförmigen Elektrolytfilm,
der auf die Zinkplatine zu liegen kommt, besteht ferner noch die Gefahr, daß beim
Stapeln der fertigen Zellen unter Druck die Elektrolytpaste an den Stellen größten,
Druckes weggequetscht wird, wodurch außer einer sofortigen Kontaktkorrosion infolge
direkten Aufliegens des Separatorblättchens auf der Zinkplatine noch zusätzlich
weitere Korrosionen auftreten können infolge von Konzentrationsketten, da die Elektrolytpaste
ungleichmäßig auf der Zinkplatine verteilt liegt.
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Man hat versucht, den Nachteil der Kontaktkorrosion infolge Abwande=rung
des Duellmittels dadurch zu beseitigen, daß man das Separatorblättchen aus unlöslichen,
aber quellbaren Kunststoffolien aus Zellulosederivaten herstellte oder das zur Herstellung
des Separators verwendete Papier oder Gewebe mit einem Film aus Methylzellulose,
Estern oder Äthern der Cellulose als Duellmittel versah und diese Zellulosederivate
durch Säurebehandlung (z. B. durch Zitronensäure, Weinsäure u. dgl.) ganz oder zum
Teil bei höheren. Temperaturen, beispielsweise bei 200 bis 400° C, härtete. Wie
es sich in der Praxis gezeigt hat, kann auch diese Art der Separatorh,erstellung
das Ankorrodieren der Zinkelektrode nicht verhindern. Es hat sich nämlich ergeben,
daß bei langer Lagerung schon bei normaler Temperatur (20 bis 25° C) nach ungefähr
einem halben Jahr starke Punktkorrosionen (Lochfraß) an der Zinkplatine festzustellen.
waren, die -wahrscheinlich auf das Härtungsmittel (organische Säuren) bzw. inhomogene
Stellen im Film zurückzuführen sind.
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Aufgabe der Erfindung war es, eine Plattenzelle zu schaffen, bei der
alle die oben geschilderten. Nachteile, wie Abwanderung des Verdickers, Auftreten
von Konzentrationsketten bzw. Kontaktkorrosionen und schädlicher Einfluß von Härtungsmittelzusätzen,
vermieden sind.
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Diese Aufgabe wird durch. eine Kombination gelöst, bei der das Separatorblättchen
aus einer Folie aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose besteht,
auf
der eine Schicht aus Elektrolytpaste aufgebracht ist, die auf die Zinkelektrode
zu liegen kommt und die Elektrolytpaste ein oberflächenspannungsherabsetzendes Mittel,
z. B. 0;5 % Alkylsulfonate, enthält. Das erfindungsgemäße Separa:torblättchen. hat
den Vorteil, da.ß es aus einer definierten Verbindung, nämlich dem Aluminiumsalz
der Karboxymethylzellulose, hergestellt wird. Dadurch erübrigt sich ein nachträgliches
Härten des Films, 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 dieLagereigenschaftenderBatterien
zu verbessern, sondern daß die üblichen Elektrolytpa;sten 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 Kunststoffolie aufgetragene
Elektrolytpaste der Zinkoberfläche zugekehrt ist, gelingt es, die oben beschriebenen
Korrosionserscheinungen weitgehend einzuschränken.
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Durch den Zusatz von oberflächenspannungserniedrigenden Substanzen,
z. B. Alkylsulfonaten, 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.
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Die erfindungsgemäßen Zellen werden beispielsweise folgendermaßen
hergestellt: Nach den in der Kunststoffindustrie bekannten Verfahren wird zunächst
eine wasserunlösliche; jedoch wasserquellbare Folie aus dem Aluminiumsalz der Karboxymethylzellulose
hergestellt. 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 Kunststoffilm
aus einer Paste, die beispielsweise aus 100 Teilen Wasser, 4 Teilen Aluminiumsalz
der Karboxymethylzellulose und 1,6 Teilen N H4 O H bestehen kann, erzeugt, Die Elektrolytpaste
besteht beispielsweise aus 90 Teilen Wasser, 10 Teilen Elektrolytsalze, 0,5 % porenverstopfenden
Füllstoffen, z. B. Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd oder Zinkoxyd, 0,5 0/0 oberflächenspannungsherabsetzenden
Mitteln, z. B. Alkylsulfonate oder Phenolalkylverbindungen, 0,5 D/o Quecksilberverbindungen,
z. B. Ouecksilberchlorid, 14 Teilen Verdicken z. B. Mehl, Stärke oder Mischungen
aus beiden, vorzugsweise aber Weizenmehl oder Weizendunst.
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Aus dem erfindungsgemäß hergestellten Separa:torfilm werden Blättchen
in der jeweils gewünschten Größe ausgestanzt, trocken auf die Zinkplatine aufgebracht,
mit einigen, Tropfen Wasser oder Elektrolyt angefeuchtet und darauf die Depolarisatortablette
gelegt und das Ganze in einem geeigneten Behälter zusammengepreBt.
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Der bedeutende technische Fortschritt der Erfindung ergibt sich daraus,
da.ß so aufgebaute Plattenzellen eine besonders gute Lagerbeständigkeit zeigen,
da alle eingangs erwähnten Fehlerquellen, die zu einer Zinkkorrosion im unbelasteten
Zustand der Zelle führen können, ausgeschaltet werden, weil ein Abwandern des Mehles
(Duellmittel) durch den darüberliegenden Film vermieden wird, schädliche Einflüsse
von Härtungsmitteln von vornherein ausgeschaltet sind, durch die Trockenkaschierung
noch erreicht wird, daß ein Wegdrücken des Elektrolytfilms beim AufeinanderstapeJn
und Zusammendrücken der Zellen vermieden wird, da die während des Aufbaues eingebrachte
Feuchtigkeit längere Zeit benötigt, um das Separatorblättchen, und die Elektrolytschicht
zu durchdringen und das Quellmittal zum AnquoLlen 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 Duellschicht
ergibt.