DE1228685B - Depolarisatormischung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOIm

Deutsche Kl.: 21b-6/02

Nummer: 1 228 685

Aktenzeichen: V 24238 VI b/21 b

Anmeldetag: 28. Juni 1963

Auslegetag: 17. November 1966

Gegenstand der Erfindung ist eine Depolarisatormischung, insbesondere für galvanische Elemente des Leclanche-Typs, die Braunstein, Ruß, Polyisobutylen und/oder Kautschuk und meist auch festen gepulverten Salmiak enthält, die die Eigenschaft besitzt, sich zu Formkörpern verpressen zu lassen, die beim Eintauchen in Elektrolytlösung Flüssigkeit aufnehmen, ohne ihren festen Zusammenhalt zu verlieren.

Es ist bekannt, Depolarisatorpreßlinge so herzustellen, daß man die Mischungskomponenten, wie Braunstein, Ruß und/oder Graphit, mit einer Lösung von Polyisobutylen in Benzin oder Trichloräthylen versetzt und ohne Zusatz von Elektrolyt anteigt. Hierauf läßt man das Lösungsmittel zum großen Teil verdampfen und verpreßt die noch schwach feuchte Mischung zu Depolarisatorpreßlingen. Diese Depolarisatorpreßlinge müssen nach ihrer Trocknung in den Elektrolyten getaucht werden, damit sie Elektrolyt aufnehmen, der für die Stromerzeugung unbedingt erforderlich ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die Elektrolytaufnahme der nach diesem Verfahren hergestellten Depolarisatorpreßlinge Schwierigkeiten bereitet, vor allem bei der Anwendung dichter Braunsteine, z. B. Naturbraunstein oder Elektrolytbraunstein. Die Elektrolytaufnahme bleibt in diesem Falle ungenügend, was zu schlechten Entladeergebnissen der so hergestellten galvanischen Zellen führt.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile beseitigt, wenn die Depolarisotormischung so hergestellt wird, daß der Braunstein mit Polyisobutylen und/oder Kautschuk gebunden ist und der überwiegende Teil des Rußes in nicht durch Polyisobutylen und/oder Kautschuk gebundener Form vorliegt. Der Anteil des Bindemittels beträgt höchstens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf den Braunsteinanteil.

Die Depolarisatormischung wird so bereitet, daß man den Braunstein zuerst mit oder ohne eine kleine Menge Ruß und mit oder ohne festen gepulverten Salmiak mit in einem geeigneten Lösungsmittel wie Benzin oder Trichloräthylen gelösten Polyisobutylen oder Kautschuk anteigt, das Lösungsmittel abdunsten läßt und den getrockneten Rückstand feinst zerkleinert.

Die Zusätze zum Braunstein, wie eine kleine Menge Ruß oder gepulverter Salmiak, erleichtern das Zerfallen des Braunsteinpulvers nach der Behandlung mit Polyisobutylenlösung und beeinflussen die Festigkeit der Preßlinge günstig. Es ist daher vorteilhaft, sie zuzusetzen. Will man der Mischung Graphit zusetzen, so kann der Zusatz sowohl vor Depolarisatormischung und Verfahren zu ihrer
Herstellung

Anmelder:

VARTA PERTRIX-UNION,

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Ellwangen/Jagst

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Bruno Silier, Ellwangen/Jagst

dem Anteigen mit Polyisobutylen und/oder Kautschuk als auch nach dem Trocknen erfolgen.

Das erhaltene Pulver wird — wenn es nicht schon gepulverten Salmiak enthält — mit gepulvertem Salmiak versetzt, die für Depolarisatormischungen übliche Menge an Acetylenruß zugesetzt und das Ganze trocken gemischt. Die so bereitete Mischung wird mit einer dem Aufnahmevermögen der festen Bestandteile entsprechenden Menge Elektrolytlösung versetzt, wiederum durchgemischt und dann wie üblich zu Depolarisationspreßlingen, wie Platten und Puppen, verpreßt. Die Platten können sehr dünn und großflächig ausgeführt werden, da die erhaltenen Preßkörper eine gute Festigkeit besitzen. Sie können auf ein durch Leitfolie auf beiden Seiten geschütztes Metallblech mit einer schwachen Polyisobutylenlösung auf den beiden gegenüberliegenden Breitseiten aufgeklebt und durch Eintauchen in Elektrolytlösung mit Elektrolyt gesättigt werden. Dieses nachträgliche Sättigen mit Elektrolytlösung ist deshalb angebracht, weil die Preßkörper eine gewisse Elastizität besitzen und nach dem Pressen zusätzlich Elektrolyt aufzunehmen vermögen.

Am besten verwendet man Polyisobutylen mit einem Molekulargewicht von etwa 200 000. Wie bereits gesagt, soll die Menge des zugesetzten Polyisobutylene 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Braunsteinanteil, nicht übersteigen und liegt vorzugsweise zwischen 1 und 3%.

Man hat bei der Herstellung von Depolarisatormischungen, ohne auf ein bestimmtes Leitmittel einzugehen, bereits vorgeschlagen, den Depolarisator mit Bindemitteln zu versetzen, den Depolarisator zu größeren Körnern zusammenzuballen und dann mit

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einem Leitmittel zu vermischen. Bei diesem Vorgehen kommt jedoch das Leitmittel mit dem frischen Bindemittel in Kontakt und wird, besonders wenn Ruß verwendet wird, vom Bindemittel gebunden.

Eine Begrenzung der Bindemittelmenge ist bei diesem Vorschlag auch nicht vorgesehen worden.

Auf die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Depolarisatormischung soll im folgenden noch kurz eingegangen werden.

Mit Polyisobutylenlösung wird nicht die gesamte Mischung behandelt, sondern ein wesentlicher Teil des Acetylenrußes bleibt unbehandelt und wird erst im zweiten Arbeitsgang der Mischung zugesetzt. Wie dieVersuche gezeigt haben, wird Polyisobutylen vom Ruß, wenn er der Lösung zugesetzt wird, stark adsorbiert. Dadurch geht die wasserbindende Wirkung des Rußes weitgehend verloren. Da diese Wirkung erhalten werden muß, wird die Hauptmenge des Rußes nach dem Trocknen und Zerkleinern der mit Polyisobutylenlösung versetzten Mischung zugesetzt.

In der fertigen Depolarisatormischung sind daher zwei Anteile des Rußes zu unterscheiden: erstens der freie ungebundene Ruß, zweitens gegebenenfalls ein relativ kleiner Anteil des durch Polyisobutylen gebundenen Rußes.

Diese beiden Anteile können in der Depolarisatormasse nach dem Herauslösen des Braunsteins ohne weiteres getrennt und nachgewiesen werden, da der freie Ruß mit Seifenlösung eine haltbare Suspension ergibt, während sich der gebundene Ruß absetzt. Der Anteil des gebundenen Rußes, der zusammen mit Braunstein mit Polyisobutylenlösung behandelt wird, soll zweckmäßig 4 %, bezogen auf Braunstein, nicht überschreiten, kann aber auch ganz wegbleiben.

Die mit Polyisobutylenlösung behandelte, vorwiegend Braunstein enthaltende Mischung muß, um das Zerkleinern zu ermöglichen, gut getrocknet werden. Eine lstündige Trocknung bei 80° C hat sich als ausreichend erwiesen. Die getrocknete Masse wird unter möglichster Vermeidung von Druck pulverisiert und gesiebt. Die Masse wird in mit Elektrolytlösung angefeuchtetem Zustand verpreßt. Der Elektrolytgehalt der getränkten Preßkörper liegt bei etwa 35 Volumprozent. Eine solche Depolarisatormischung läßt sidh leicht zu Formkörpern verpressen, die eine gute Festigkeit besitzen und beim Eintauchen in Elektrolytlösung die für den Betrieb der Zellen erforderliche Flüssigkeitsmenge aufnehmen, ohne ihren festen Zusammenhalt zu verlieren.

Wie günstig sich das nicht durch Bindemittel gebundene Leitmittel auf die Leistung der Depolarisatormischung auswirkt, zeigt ein Vergleich zwischen einer positiven Elektrode mit der erfindungsgemäßen Depolarisatormischung und einer Elektrode, die ebenso Braunstein, Polyisobutylen und Ruß enthält, bei welcher jedoch keine Maßnahmen getroffen wurden, um die Bindung zwischen Ruß und Polyisobutylen zu verhindern.

Polyisobutylen

Braunstein

Graphit

Leitfähiger Ruß ....

Salmiak

Kurzschlußstrom der
daraus hergestellten
dünnen Platten
gleicher Größe....

Bekannte Mischung

50 g
280 g
100 g

80 g
Og

50 mA/cm²

Erfindungsgemäße Mischung

4g 300 g

Og 40 g 51g

600 bis 800 mA/cm²

Aus der Tabelle ergibt sich, daß der Kurzschlußstrom der Platten aus der erfindungsgemäßen Mischung um mehr als eine Zehnerpotenz größer ist als bei Platten aus der bekannten Mischung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Depolarisatormischung für galvanische Primärelemente, insbesondere des Leclanche-Typs, die Braunstein, Ruß, Polyisobutylen und/oder Kautschuk enthält, dadurchgekennzeichn e t, daß der Braunstein mit höchstens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 1 bis 3 Gewichtsprozent, Polyisobutylen und/oder Kautschuk, bezogen auf den Braunsteinanteil, gebunden ist und der überwiegende Teil des Rußes in nicht durch Polyisobutylen und/oder Kautschuk gebundener Form vorliegt.

2. Depolarisatormischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in an sich bekannter Weise mit einer dem Aufnahmevermögen der Trockenmischung entsprechenden Menge Elektrolytlösung vermischt ist.

3. Verfahren zui Herstellung der Depolarisatormischung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Braunstein, ohne oder mit festem gepulvertem Salmiak, vorzugsweise auch mit einer kleinen Menge Ruß, mit einer Lösung von Polyisobutylen und/oder Kautschuk in organischen Lösungsmitteln wie Benzin oder Trichloräthylen vermischt, getrocknet und zerkleinert, dann mit der Hauptmenge Ruß und gegebenenfalls mit gepulvertem Salmiak vermengt, mit einer dem Aufnahmevermögen der Trockenmischung entsprechenden Menge Elektrolytlösung versetzt und zu Depolarisatorpreßlingen, insbesondere in Plattenform, verbessert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 464 324; deutsche Auslegeschrift Nr. 1143 549; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1790 849.

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