DE1145679B

DE1145679B - Akkumulator mit einer Silberelektrode

Info

Publication number: DE1145679B
Application number: DEA37943A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Guenther Ryhiner; Dipl-Phys Dr Joachim Euler
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1961-07-22
Filing date: 1961-07-22
Publication date: 1963-03-21

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Akkumulator mit einer Silberelektrode.

Bekanntlich haben eine Reihe von größtenteils organischen Stoffen, die man unter dem Sammelbegriff Elektrete zusammenfaßt, die Fähigkeit, elektrische Energie aufzunehmen, wobei sie eine gewisse Polarisation erleiden und in einen Zustand übergeführt werden, bei dem an ihren Außenflächen eine elektrische Spannung abgenommen werden kann. Für die praktische Verwendbarkeit derartiger Elektrete hat es sich jedoch bisher als nachteilig erwiesen, daß die einzuladenden Elektrizitätsmengen nur sehr gering sind, so daß schon bei einer relativ geringen äußeren Belastung des Elektreten keine definierte Spannung mehr festzustellen ist bzw. daß die Spannung überhaupt in diesem Falle zusammenbricht. Dazu kommt noch, daß die Einbringung elektrischer Energie in die bisher bekannten Elektrete nur mittels einer thermischen Vorbehandlung oder einer Behandlung mit Lösungsmitteln möglich ist, die ebenso auch Voraussetzung für die Möglichkeit einer Rückgewinnung der elektrischen Energie aus dem Elektreten darstellt. Mit anderen Worten muß also sowohl bei der Ladung als auch bei der Entladung der Elektret durch Erhitzen bis zum Schmelzen oder durch Lösungsmittel in den flüssigen Zustand übergeführt werden.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Akkumulatoren mit kunststoffhaltigen, gequollenen Zwischenschichten zu verwenden, in denen die elektrische Energie gespeichert wird, wobei der Kunststoff durch Zusatz von Wasser oder organischen Lösungsmitteln in den hierfür geeigneten, bei gewöhnlicher Temperatur plastisch verformbaren Zustand übergeführt wird.

Bei diesen letztgenannten Akkumulatoren besteht die letzte Elektrode aus Silber, wobei sich jedoch als nachteilig herausgestellt hat, daß das Silber dieser Elektrode mit den Halogenionen der zur Beseitigung der Raumladungen in den Kunststoff eingebrachten Halogenide unter Bildung von unlöslichen Silberhalogeniden reagiert. Es entsteht dabei eine geschlossene Schicht zwischen der Silberelektrode und dem Kunststoff, die einen erhöhten Widerstand aufweist. Als Folge davon steigt die für die Ladung des Akkumulators erforderliche Spannung stark an, so daß sich der Wattstunden-Wirkungsgrad wesentlich erniedrigt oder sogar die Notwendigkeit auftritt, die Ladung früher abzubrechen, als es ohne diese störende Schicht erhöhten Widerstandes nötig wäre.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, einen Akkumulator mit einer kunststoffhaltigen, ge-

Anmelder:

Varta Aktiengesellschaft,
Hagen, Dieckstr. 42

Dipl.-Chem. Dr. Günther Ryhiner, Neu-Isenburg,

und Dipl.-Phys. Dr. Joachim Euler, Frankfurt/M.,

sind als Erfinder genannt worden

quollenen Zwischenschicht dieser Art herzustellen, bei dem der obengenannte Nachteil behoben ist und der besonders große Elektrizitätsmengen pro Volumen- oder Gewichtseinheit zu speichern vermag, z. B. solche, die in den Akkumulatoren der bisher üblichen Bauart mit flüssigem Elektrolyten, z. B. Bleiakkumulatoren, gespeichert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Zugabe von Stoffen, die Silberhalogenide in komplexer Form zu lösen vermögen. Diese Zugabe muß zumindest in dem der Silberelektrode benachbarten Randgebiet der Kunststoffschicht erfolgen.

Es hat sich dabei als hinreichend erwiesen, die Menge der Komplexbildner so zu bemessen, daß sie

- 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsprozent, des Kunststoffes ausmacht. Als besonders geeignete Komplexbildner haben sich die Alkalithiosulfate, wie beispielsweise das Natriumthiosulfat, und die Alkalicyanide, wie beispielsweise dasKaliumcyanid, erwiesen. Daneben ist es aber auch möglich, dem Kunststoff reinen Ammoniak zuzusetzen oder die Konzentration des zum Ausgleich der Raumladungen eingebrachten Halogensalzes in dem Randgebiet, das der Silberelektrode benachbart ist, zu erhöhen. Der durch die vorliegende Erfindung erzielte technische Fortschritt sei an Hand des nachstehenden Beispiels noch näher erläutert:

Zwischen eine Silberelektrode, die als positive Elektrode dient, und eine negative Elektrode, beispielsweise aus Zink, wird eine 1 mm dicke Schicht

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eines gequollenen Kunststoffes eingebracht, der die folgende Zusammensetzung aufweist:

1 g Polytetrafluoräthylen,

1 g Zellulosederivat, z. B. Methylcellulose,
7 g Formamid,

3 g Wasser,

2 g Zinkchloridj

0,3 g Natriumthiosulfat

Zum Vergleich diente ein ebensolcher Akkumulator, dem lediglich das gemäß der Erfindung zugesetzte Natriumthiosulfat fehlte. Beide Akkumulatoren wurden 25 Minuten lang mit einem Ladestrom von lOmA/cm² geladen. Die Ladespannung stieg dabei bei dem erfindungsgemäßen Akkumulator von anfänglich 1,18 auf 1,98 Volt, während sie sich bei dem Akkumulator ohne Thiosulfat von 1,22 auf 10,0 Volt erhöhte. Anschließend wurden beide Akkumulatoren mit 10 mA/cm² Stromdichte entladen. Dem erfindungsgemäßen Akkumulator konnte dabei in einem Spannungsbereich von 0,92 bis 0,95 Volt 25 Minuten lang Strom entnommen werden. Bei dem Akkumulator ohne Thiosulfat fiel die Entladespannung während einer Entladezeit von nur 10 Minuten schon von 0,95 auf 0,50 Volt ab.

Aus diesem Beispiel läßt sich also ohne weiteres ersehen, daß der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Akkumulators wesentlich über den eines ohne Komplexbildner aufgebauten Akkumulators, wie er bisher üblich war, liegt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in schematischer Weise zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Akkumulators.

In Fig. 1 ist mit 1 die positive Elektrode bezeichnet, die aus Silber besteht, mit 2 die gequollene Kunststoffzwischenschicht mit eingearbeitetem Komplexbildner und mit 3 die negative, vorzugsweise metallische Elektrode.

In Fig. 2 bedeutet 1 ebenfalls die positive Silberelektrode, 2 eine gequollene Kunststoffschicht mit eingearbeitetem Komplexbildner, 4 eine gequollene Kunststoffschicht ohne Komplexbildner und 3 die negative, vorzugsweise metallische Elektrode.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Akkumulator mit einer Silberelektrode und einer zwischen dieser Silberelektrode und einer weiteren, vorzugsweise metallischen Elektrode angeordneten Schicht aus gequollenem Kunststoff mit polaren Gruppen, der ein halogenionenhaltiges Salz beigemischt ist, gekennzeichnet durch eine zumindest in dem der Silberelektrode benachbarten Randgebiet der Kunststoffschicht erfolgte Zugabe von Stoffen, die Silberhalogenide in komplexer Form zu lösen vermögen.

2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplexbildner in einer Menge von 1 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsprozent, des Kunststoffes zugegeben sind.

3. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Alkalithiosulfate, vorzugsweise Natriumthiosulfat, zugesetzt sind.

4. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Alkalicyanide, z. B. Kaliumcyanid, zugesetzt sind.

5. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Ammoniak zugesetzt ist.

6. Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Silberelektrode benachbarten Randgebiet der Kunststoffschicht die Konzentration des zugesetzten Halogensalzes erhöht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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