DE1301846B - Process for the production of electrodes for galvanic cells - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Elektroden aufbereitete Mischung getrocknet und ausvon Elektroden für galvanische Zellen mit einem geformt werden, wobei der gesamte Arbeitsgang zusammenhängenden, festen Raumgitter aus Kunst- mehrere Misch- und Trockenstationen erforderlich harz, welchem durch die Einbettung eines elektronisch macht.The invention relates to a method for producing a mixture prepared from electrodes and dried Electrodes for galvanic cells can be molded with one, the entire operation coherent, solid space grids made of synthetic - several mixing and drying stations required resin, which by embedding an electronic makes.
leitenden und chemisch widerstandsfähigen Materials, 5 Darüber hinaus ist bei den meisten bekannten beispielsweise Silberpulver, elektrische Leitfähigkeit Elektroden die Bindung zwischen dem Träger und dem verliehen ist und welches eine Vielzahl miteinander in aktiven Material schlecht und unzuverlässig, so daß Verbindung stehender Hohlräume aufweist, in denen das aktive Material, wenn spezielle Sicherungseinrichsich das mit dem Raumgitter elektrisch verbundene tungen fehlen, teilweise aus dem Träger herausfällt, aktive Elektrodenmaterial, beispielsweise Zinkpulver, io so daß die Kapazität schon nach wenigen Ladungen befindet. und Entladungen entsprechend sinkt. Obwohl auchconductive and chemically resistant material, 5 in addition, is known at most For example silver powder, electrical conductivity, the bond between the carrier and the electrodes is conferred and which a multitude with each other in active material bad and unreliable, so that Having communicating cavities in which the active material, if special fuse devices are located the lines that are electrically connected to the grid are missing, partially falling out of the carrier, Active electrode material, for example zinc powder, so that the capacity after just a few charges is located. and discharges decreases accordingly. Though too
Es sind bereits Elektroden für wiederaufladbare dieses Problem bereits seit vielen Jahren erkannt ist, Zellen mit einem leitfähigen Träger bekannt, mit dem haben doch die bisher gegebenen Anregungen zu das in ihm enthaltene aktive Material in innigem seiner Beseitigung noch keinen zufriedenstellenden physikalischem Kontakt steht. Der Träger ist entweder 15 Weg aufgezeigt.There are already electrodes for rechargeable batteries this problem has been recognized for many years, Cells with a conductive carrier are known, with which the suggestions given up to now have to the active material contained in it is not yet satisfactory in its intimate elimination physical contact. The carrier is shown either 15 way.
durchweg porös oder mit Kanälen versehen, die dem Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahrenconsistently porous or provided with channels, the object of the invention is therefore to provide a method
Elektrolyten Zugang zu dem aktiven Material ver- für die Herstellung von Elektroden für insbesondere schaffen. Aufgabe des Trägers ist es, für alle Bereiche wiederaufladbare elektrische Zellen anzugeben, durch des aktiven Materials dauernd elektrische Leitfähigkeit welches die mit den bisher bekannten Herstellungssicherzustellen und dem Aufbau der Elektrode die ao verfahren verbundenen Schwierigkeiten ausgeräumt nötige Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen werden. Die Herstellung der Elektroden, also eines Belastungen zu verschaffen, die von Volumenänderun- festen, durch Einbettung eines leitenden und chemisch gen des aktiven Materials während der Ladung und widerstandsfähigen Materials leitfähigen Raumgitters, Entladung ausgehen. welches das aktive Elektrodenmaterial aufnimmt, sollElectrolytes provide access to the active material for the manufacture of electrodes in particular create. It is the task of the wearer to provide rechargeable electrical cells for all areas of the active material permanent electrical conductivity which is to be ensured with the production known up to now and the construction of the electrode eliminates the difficulties associated with ao process necessary resistance to mechanical. The manufacture of the electrodes, so one To create loads that are volatile, by embedding a conductive and chemical gene of the active material during the charge and resistant material conductive space lattice, Run out of discharge. which takes up the active electrode material, should
Der Träger ist in der Regel eine elektrisch leitende 25 danach unmittelbar in einem Arbeitsgang erfolgen, Folie, z. B. aus geflochtenem oder gewebtem, perfo- ohne daß es notwendig ist, zunächst den Träger zu riertem oder gewelltem Metall, oder eine poröse, bilden, um diesen dann anschließend mit dem aktiven elektrisch leitende Platte, die gewöhnlich durch eine Material zu versehen. Ferner sollen durch das Verzentrale leitende Scheibe verstärkt ist. Bekannt sind fahren Elektroden entstehen, die gegen häufige Ladeaber auch schon leitfähige Elektrodengerüste für 30 und Entladungsvorgänge — häufige Volumenändealkalische Akkumulatoren, die dadurch hergestellt rung des aktiven Materials — äußerst widerstandswerden, daß man feinverteilte, den Strom nicht fähig sind und somit eine lange Lebensdauer der mit leitende Kunststoffe mit feinverteilten metallischen ihnen gebildeten galvanischen Zellen garantieren. Stoffen innig mischt und durch eine Druck- und/oder Ausgehend von einem Verfahren zur HerstellungThe carrier is usually an electrically conductive 25 immediately afterwards in one operation, Slide, e.g. B. braided or woven, perfo- without it is necessary to first apply the carrier corrugated or corrugated metal, or a porous, form in order to then connect it with the active electrically conductive plate, usually provided by a material. Furthermore, through the centralization conductive disc is reinforced. Electrodes are known to arise that counteract frequent charging but also already conductive electrode frameworks for 30 and discharge processes - frequent volume and alkaline Accumulators, which are made of the active material - extremely resistant, that one finely divided, the current are not capable and thus a long life of the with Conductive plastics with finely divided metallic galvanic cells formed in them guarantee. Substances intimately mixed and by a printing and / or starting from a method of production
Wärmebehandlung zum Plattengerüst verarbeitet. Mit 35 von Elektroden für galvanische Zellen der eingangs derartigen Trägern wird das aktive Zellenmaterial beschriebenen Art wird diese Auf gäbe erfindungsgemäß durch unterschiedliche Verfahren in innigen physika- dadurch gelöst, daß Epoxy-Harz und Härtemittel im lischen Kontakt gebracht, z. B. durch Elektroplattieren, flüssigen Zustand mit chemisch widerstandsfähigem, Spritzen, Pressen oder Aufdampfen im Vakuum. leitendem Material unter Zusatz des aktiven Elektro-Heat treatment processed into the plate framework. With 35 electrodes for galvanic cells of the initial such carriers, the active cell material is the type described, this would give according to the invention solved by different methods in intimate physika that epoxy resin and hardener in the brought into contact, z. B. by electroplating, liquid state with chemically resistant, Spraying, pressing or vapor deposition in a vacuum. conductive material with the addition of the active electrical
Obwohl die für wiederaufladbare Zellen verwend- 40 denmaterials und von Wasser gemischt werden und baren Elektroden der vorstehend genannten Art diese Mischung anschließend ausgehärtet wird. Dabei bereits in beträchtlichem Umfang über mehrere Jahre kann eine Mischung aus Epoxy-Harz, Härtemittel und im Gebrauch sind, macht aber ihre praktische Anwen- chemisch widerstandsfähigem, leitendem Material dung erhebliche Schwierigkeiten. Diese liegen in erster teilweise ausgehärtet werden, bevor der Zusatz des Linie darin, daß die Herstellungsverfahren verhältnis- 45 aktiven Elektrodenmaterials erfolgt. Als besonders mäßig kompliziert sind, denn es besteht die Not- günstig hat es sich erwiesen, daß man 3 bis 3,5 Gewendigkeit, zunächst einen zweckentsprechenden leiten- wichtsteile Silberpulver als chemisch widerstandsden Träger herzustellen und diesen dann mit dem fähiges, elektrisch leitendes Material je Gewichtsanteil aktiven Zellenmaterial zu versehen. Beides ist ziemlich Epoxy-Harz und 9,5 bis 10,5 Gewichtsteile Epoxykompliziert und erfordert eine Reihe aufeinander- 5° Harz je Gewichtsteil Härtemittel gemischt mit dem folgender Verfahrensschritte, so daß die Fertigung aktiven Elektrodenmaterial verwendet, derartiger Elektroden langwierig und kostspielig Ist beabsichtigt, eine Elektrode mit amalgamiertemAlthough the material used for rechargeable cells is mixed with water and ble electrodes of the type mentioned above, this mixture is then cured. Included A mixture of epoxy resin, hardener and are in use, but makes their practical use chemically resistant, conductive material considerable difficulties. These are first to be partially cured before the addition of the Line in the fact that the manufacturing process is carried out in a ratio of active electrode material. As special are moderately complicated, because there is an emergency, it has been shown to be 3 to 3.5 maneuverability, First of all, an appropriate conductive weight part of silver powder as chemically resistant Produce carrier and then with the capable, electrically conductive material per weight fraction to provide active cell material. Both are fairly epoxy and 9.5-10.5 parts by weight epoxy complicated and requires a number of consecutive- 5 ° resin per part by weight of hardener mixed with the the following process steps, so that the production uses active electrode material, Such electrodes are tedious and costly. It is intended that an electrode with amalgamated
ist. Zink als aktivem Elektrodenmaterial herzustellen, sois. To produce zinc as an active electrode material, see above
Mit dem Ziel der Beseitigung der vorstehend hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Massengeschilderten Schwierigkeiten wurde daher auch schon 55 verhältnis des Zink-Amalgam-Staubes zur Masse des ein Verfahren angegeben, nach dem zur Herstellung Raumgitters in Prozent zwischen 50: 50 bis 98: 2 zu von Elektroden ein Bindemittel mit einem chemisch wählen.With the aim of eliminating the foregoing, it has been found expedient to do the masses outlined Difficulties arose from the ratio of zinc amalgam dust to the mass of the specified a process according to which to produce space grids in percent between 50: 50 to 98: 2 of electrodes choose a binder with a chemical.
beständigen, der elektrischen Leitfähigkeit dienenden Die erfindungsgemäß hergestellte Elektrode hatThe electrode produced according to the invention has a stable, electrical conductivity
Material gemischt und dieser Mischung dann das überlegene mechanische, elektrische und elektroaktive Material zugesetzt wird oder aber auch alle 60 chemische Eigenschaften und bietet die Möglichkeit drei vorgenannten Komponenten gleichzeitig zusam- einer Massenherstellung bei verhältnismäßig geringen mengemischt werden. Verursacht durch das verwen- Kosten. Ferner zeichnet sich der Elektrodenaufbau dete Bindemittel — Kunstharz, Nitrozellulose od. ä. — durch eine homogene Verteilung des aktiven Materials, führt aber auch dieses Verfahren zu einer äußerst des leitenden Trägermaterials und der Hohlräume im umständlichen und damit langwierigen und kost- 65 Trägerkunststoff aus, wobei Größe, Verteilung, Zuspieligen Elektrodenherstellung, denn das Bindemittel sammenhang und Gesamtvolumen jeder dieser Kommuß zur Verarbeitung erst in die Form feinster ponenten auf optimale Elektrodenleistung abgestimmt Tröpfchen übergeführt werden und später die für die werden können.Material mixed and this mixture then the superior mechanical, electrical and electroactive Material is added or all 60 chemical properties and offers the possibility three aforementioned components together at the same time a mass production with relatively low be mixed. Caused by the use of costs. The electrode structure is also noticeable dete binders - synthetic resin, nitrocellulose or similar - through a homogeneous distribution of the active material, but this method also leads to an extremely high level of conductive substrate material and cavities in the cumbersome and thus lengthy and expensive carrier plastic, whereby size, distribution, feed Electrode production, because the binding agent is related and the total volume of each of these commots for processing, first matched in the form of the finest components for optimal electrode performance Droplets are transferred and later that can be used for that.
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Die hohe mechanische Stabilität der erfindungs- Masse erzielt ist. 10 Gewichtsteile der Silber, Epoxy-The high mechanical stability of the mass according to the invention is achieved. 10 parts by weight of silver, epoxy
gemäß hergestellten Elektroden ergibt sich, weil Harz und Härtemittel enthaltenden Mischung läßt manElectrodes manufactured according to this result because the resin and hardener-containing mixture are left
a) das Trägermaterial der Elektrode ein Raumgitter lange genug abstehen, damit die Viskosität etwas erhöht bildet und von den chemischen Prozessen bei der w!rd (etwa \5 Minuten) Mit der Viskositätserhöhung Ladung und Entladung nicht beeinflußt wird und 5 ™r? bezweckt, die Tendenz zur Ausfüllung der für diea) the carrier material of the electrode protrudes a space lattice long enough so that the viscosity is slightly increased and from the chemical processes at the w ! rd ( about \ 5 minutes) With the increase in viscosity charge and discharge are not influenced and 5 ™ r ? aims to fill the tendency for that
b) genügend Hohlräume, insbesondere miteinander Elektrodenporositat notwendigen Hohlräume zu verin
Verbindung stehende Hohlräume geschaffen mmde™· ,. „.„ TT , rT
werden können, um Volumenänderungen des u 3· ™™n^}\aus fbeT' Harz und Härtttel
Aktivmaterials zuzulassen. bestehende Mischung die gewünschte Viskosität hat,b) Sufficient cavities, in particular cavities necessary for interconnected electrode porosity to be connected cavities created mmde ™ ·,. "." TT , rT
can be used to allow volume changes of the u 3 · ™haben n ^} \ made of f beT ' resin and hardener active material. the existing mixture has the desired viscosity,
ίο werden 90 Gewichtsteile amalgamierter Zinkstaub mitίο 90 parts by weight of amalgamated zinc dust are included
Außerdem bildet das leitende Trägermaterial eine 10 Gewichtsteilen Silber-Harz-Härtemittel-Mischung dünne, filmartige, für den Elektrolyten durchlässige vereinigt und bis zur Homogenität gemischt. Diese Membran, die die Teilchen des aktiven Materials Mischung hat ein granuliertes tonähnliches Gefüge, umgibt und sowohl diese als auch die während der 4. Von dieser Mischung wird die für die negativeIn addition, the conductive substrate forms a 10 parts by weight silver-resin-hardener mixture thin, film-like, permeable to the electrolyte, combined and mixed until homogeneous. These Membrane that mixes the particles of active material has a granulated clay-like structure, surrounds and both this and the during the 4. From this mixture will be the one for the negative
Ladung und Entladung gebildeten Reaktionsprodukte 15 Elektrode erforderliche Menge ausgewogen und dann
aufnimmt. Hierdurch wird eine vollständige Oxydation in den Behälter der Zelle eingeformt,
und Reduktion des aktiven Materials gewährleistet, 5. Hierbei wird ausreichender (verhältnismäßigCharge and discharge formed reaction products 15 electrode required amount balanced and then absorbs. This creates a complete oxidation in the container of the cell,
and reduction of the active material is guaranteed, 5. This is more sufficient (proportionate
ohne daß isolierte oder elektrisch abgetrennte Bereiche geringer) Druck auf die negative Elektrode ausgeübt,
entstehen, in denen sich Reaktionsprodukte befinden, um ihre Oberfläche zu ebnen und die Dicke dieser
die für den Arbeitsgang verlorengehen und die ao Elektrode auf das gewünschte Maß einzuregeln.
Kapazität herabsetzen. Der gesamte Elektrodenaufbau 6. Die negative Elektrode wird dann in einem Ofenwithout insulated or electrically separated areas exerting less pressure on the negative electrode, in which reaction products are located in order to level their surface and the thickness of these which are lost for the operation and to regulate the ao electrode to the desired level.
Reduce capacity. The entire electrode assembly 6. The negative electrode is then placed in an oven
kann in einer Vielzahl von geometrischen Formen bei etwa 1000C während einer Stunde oder bei Raumausgeführt
werden, z. B. Platten, Scheiben, Zylinder- temperatur während etwa 4 Tagen ausgehärtet. Die
ringe, massive Zylinder usw., so daß für die Form- negative Elektrode ist dann fertiggestellt und für den
gestaltung eine ungewöhnliche Anpassungsfähigkeit 35 Zusammenbau der Zelle bereit,
gegeben ist. Infolgedessen kann ein guter elektrischer Das oben beschriebene Beispiel nennt speziellemay be in a variety of geometric shapes at about 100 0 C for one hour or at room are performed such. B. plates, disks, cylinder temperature hardened for about 4 days. The rings, massive cylinders, etc., so that the shape of the negative electrode is then completed and the assembly of the cell ready for the design of an unusual adaptability.
given is. As a result, a good electrical The example described above calls special
Kontakt erzielt werden, da die Elektrode der Innen- Gewichtsverhältnisse der Komponenten zueinander, kontur eines Behälters genau angepaßt werden kann. Es können aber auch andere GewichtsverhältnisseContact can be achieved because the electrode of the internal weight ratios of the components to each other, contour of a container can be precisely adapted. However, other weight ratios can also be used
Die Erfindung soll im folgenden in ihrer Anwendung gewählt werden. Im folgenden soll jeweils ein weiterer
auf die Herstellung einer negativen Elektrode im ein- 30 und ein engerer Bereich der Gewichtsverhältnisse für
zelnen beschrieben werden. Beispielsweise sei das die einzelnen Mischungen angegeben werden, wobei der
aktive Material amalgamierter Zinkstaub und das engere Bereich der bevorzugte ist.
leitende Gerüst ein gleichmäßiges Raumgitter aus Für die Silber-Epoxy-Mischung ist der weitereThe application of the invention is to be selected below. In the following, a further one will be described on the production of a negative electrode in one and a narrower range of weight ratios for individual ones. For example, let the individual mixtures be given, the active material amalgamated zinc dust and the narrower range being the preferred.
For the silver-epoxy mixture, the other is the conductive framework
Silberteilchen im Epoxy-Kunststoff. Das Silber-Epoxy- Bereich 2 bis 5 Gewichtsanteile Silberpulver je GeRaumgitter ergibt eine einheitliche Leitfähigkeit für 35 wichtsanteil Epoxy-Harz und der engere Bereich 3 bis alle Bereiche des Elektrodenaufbaues und hat eine gute 3,5 Gewichtsteile Silberpulver je Gewichtsteil Epoxy-Strukturfestigkeit. Sowohl Silber als auch Epoxy-Harz Harz. Der weitere Bereich für die Mischung Epoxysind für die Bildung eines solchen Raumgitters sehr Harz-Härtemittel (Diäthylen-Triamin) ist 8 bis 12 Gegeeignet, da sie in Alkali-Elektrolyten chemisch sehr wichtsteile Epoxy - Harz je Gewichtsteil Härtemittel stabil, in einem weiten Temperaturbereich beständig 40 und der engere 9,5 bis 10,5 Gewichtsteile Epoxy-Harz und durch die elektrochemischen Reaktionen bei der je Gewichtsteil Härtemittel. Der Zinkstaub ist mit Ladung und Entladung nicht beeinflußt werden. 11,5 bis 13,9 (im Mittel 13) Gewichtsteilen dreifachSilver particles in the epoxy plastic. The silver-epoxy area 2 to 5 parts by weight of silver powder per GeRaumgitter gives a uniform conductivity for 35 parts by weight of epoxy resin and the narrower range 3 to all areas of the electrode structure and has a good 3.5 parts by weight of silver powder per part by weight of epoxy structural strength. Both silver and epoxy resin resin. The wider area for the mix is epoxy Resin hardener (diethylene triamine) 8 to 12 is suitable for the formation of such a space lattice, because in alkali electrolytes they are chemically very parts by weight of epoxy resin per part by weight of hardener stable, resistant over a wide temperature range 40 and the narrower 9.5 to 10.5 parts by weight epoxy resin and by the electrochemical reactions during the per part by weight of hardener. The zinc dust is with Charge and discharge are not influenced. 11.5 to 13.9 (mean 13) parts by weight triple
Der gesamte Aufbau der negativen Elektrode, deren destilliertem Quecksilber amalgamiert. Der weitere
amalgamierte Zink-Teilchen in innigem Kontakt mit Bereich für das Gewichtsverhältnis Zinkamalgam zu
dem aus Silber und Epoxy-Harz gebildeten Raumgitter 45 leitender Epoxy-Masse reicht von 50: 50 bis 98 : 2 Gesind,
ist durchzogen von zusammenhängenden zellen- wichtsteilen, der engere von 80: 20 bis 95: 5.
artigen Hohlräumen, die mit Elektrolyt getränkt Für verschiedene Bestandteile sind AbwandlungenThe entire structure of the negative electrode, whose distilled mercury is amalgamated. The further amalgamated zinc particles in intimate contact with the area for the weight ratio of zinc amalgam to the space lattice 45 conductive epoxy compound formed from silver and epoxy resin ranges from 50:50 to 98: 2 servings, is traversed by coherent cell weight parts, the narrower from 80:20 to 95: 5.
like cavities, which are soaked with electrolyte for different components are modifications
werden können. Der beschriebene Aufbau der nega- in der Auswahl möglich. Ausgezeichnete Ergebnisse tiven Elektrode eignet sich für sehr viele Zellentypen, wurden mit Silberpulver mit einer mittleren Korninsbesondere für Sekundärzellen nach der USA.- 50 größe von 7 Mikron (Bereich: 1 bis 10 Mikron) Patentschrift 2 554 504 mit einer negativen Elektrode erzielt. Das Epoxy-Harz wurde mit Diäthylen-Triamin aus Zink, einer positiven Elektrode aus einer Mischung als Härtemittel verwendet, und als Zinkstaub wurde von Quecksilberoxid und Silberpulver und einem ein Produkt ausgewählt, wovon 80% durch ein Sieb alkalischen Elektrolyten. mit lichter Maschenweite von 0,25 mm hindurchgehen.can be. The structure of the nega- tive described in the selection is possible. Excellent results tive electrode is suitable for very many cell types, were made with silver powder with a medium grain in particular for secondary cells to the USA - 50 size from 7 microns (range: 1 to 10 microns) Patent No. 2,554,504 achieved with a negative electrode. The epoxy resin was made with diethylene triamine made of zinc, a positive electrode made of a mixture was used as a hardening agent, and as zinc dust of mercury oxide and silver powder and one selected product, 80% of which through a sieve alkaline electrolytes. Pass through with a clear mesh size of 0.25 mm.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nach- 55 Eine Variante des Verfahrens zur Herstellung der folgend an einem Beispiel die Herstellung einer typischen Elektrode nach der Erfindung ist die Zugabe von Füllnegativen Elektrode nach der Erfindung beschrieben. mitteln zu der aus amalgamiertem Zinkstaub undFor a better understanding of the invention, 55 A variant of the method for producing the following an example the production of a typical electrode according to the invention is the addition of filler negatives Electrode according to the invention described. average to that of amalgamated zinc dust and
. . leitender Kunststoffmasse bestehenden Mischung.. . conductive plastic compound existing mixture.
a e 1 s P 1 e l Diese Füllmittel können entweder ständige Bestand- a e 1 s P 1 e l These fillers can either be permanent
Die Herstellung der negativen Elektrode geht 60 teile des Elektrodenauf baues sein, oder sie können durch folgendermaßen vor sich: zusätzliche Behandlung wieder ausgeschieden werden.The production of the negative electrode goes through 60 parts of the electrode structure, or they can go through proceed as follows: additional treatment will be eliminated.
1. 90 Gewichtsteile amalgamierter Zinkstaub (mit Die Wirkungsweise der bleibenden Füllmittel besteht 13 Gewichtsteilen Quecksilber) werden abgewogen. darin, die Durchlässigkeit des Elektrodenaufbaues für1. 90 parts by weight of amalgamated zinc dust (with The mode of action of the permanent fillers 13 parts by weight of mercury) are weighed out. therein, the permeability of the electrode structure for
2. Die leitende Silber-Epoxy-Grundmasse wird in den Elektrolyten zu steigern und die Ionen-Reaktionen folgenden Gewichtsteilen zusammengestellt: 33 Ge- 65 beim Laden und Entladen zu erleichtern. In diesem wichtsteile Silberpulver, 10 Gewichtsteile Epoxy-Harz, Fall sind die die Füllmittel bildenden Stoffe so gewählt, 1 Gewichtsteil Epoxy-Härtemittel. Zunächst wird das daß sie in alkalischen Elektrolyten beständig sind und Silberpulver dem Harz zugemischt, bis eine homogene die Eigenschaft haben, den Elektrolyten aufzusaugen,2. The conductive silver epoxy matrix will increase in the electrolyte and the ionic reactions the following parts by weight: 33 Ge 65 to facilitate loading and unloading. In this parts by weight of silver powder, 10 parts by weight of epoxy resin, in this case the substances forming the filler are chosen so that 1 part by weight epoxy hardener. First of all, that they are stable in alkaline electrolytes and Silver powder mixed with the resin until a homogeneous one has the property of absorbing the electrolyte,
so daß sie eine Kapillarwirkung ausüben und dadurch die Durchlässigkeit für den Elektrolyten steigern. Beispiel für solche Materialien sind Füllmittel auf Zellulosegrundlage, Zink-Oxid und Quecksilber-Oxid. Die Füllmittel, die anschließend wieder entfernt werden, sollen den Inhalt der Hohlräume bzw. die Porosität des Elektrodenaufbaues steigern. Hier werden als Materialien solche gewählt, die durch einen anschließenden Arbeitsgang leicht entfernbar sind, z. B. wasserlösliche Salze, die aufgelöst oder ausgelaugt werden können, oder flüchtige Stoffe, wie z. B. Wasser, wobei eine Wasser-Epoxy-Emulsion hergestellt wird, die erhitzt wird, so daß das Wasser verdampft. Wasser wird mit gutem Erfolg als Treibmittel verwendet. Zum Beispiel werden 5°/0 Wasser einer 90:10-Zinkamalgam-Epoxy-Mischung zugesetzt, wobei das Wasser, wenn die Epoxy-Masse auf 1000C erhitzt wird, Dampf entwickelt, so daß die Porosität in der Masse zunimmt.so that they exert a capillary action and thereby increase the permeability for the electrolyte. Examples of such materials are cellulosic fillers, zinc oxide, and mercury oxide. The fillers, which are then removed again, are intended to increase the content of the cavities or the porosity of the electrode structure. The materials chosen here are those that can be easily removed by a subsequent operation, e.g. B. water-soluble salts that can be dissolved or leached, or volatile substances, such as. B. water, whereby a water-epoxy emulsion is produced which is heated so that the water evaporates. Water has been used as a propellant with good success. For example, 5 ° / 0 water of 90 are: 10-zinc amalgam-epoxy mixture was added, with the water when the epoxy compound is heated to 100 0 C, steam developed, so that the porosity increases in the mass.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigtThe invention is described below with reference to the drawing. In this shows
F i g. 1 eine Draufsicht auf die Elektrode nach der Erfindung mit aus Gründen der Klarheit weggebrochenen Teilen,F i g. Figure 1 is a plan view of the electrode of the invention with broken away for clarity Share,
F i g. 2 einen vertikalen Querschnitt nach Linie 2-2 undF i g. 2 shows a vertical cross section along line 2-2 and
F i g. 3 einen vertikalen Querschnitt durch eine wieder aufladbare Zelle mit einem Elektrodenaufbau nach F i g. 1 und 2.F i g. 3 shows a vertical cross section through a rechargeable cell with an electrode structure according to FIG. 1 and 2.
Die scheibenförmige poröse negative Elektrode 10 gemäß der Erfindung nach den Fig. 1 und 2 enthält negative Elektroden-Metall-Teilchen, z. B. Zinkstaub in gleichmäßiger Verteilung in einem porösen Raumgitter aus leitendem Kunstharz, z. B. Silberpulver in Epoxy-Kunststoff. Mit 11 sind die negativen Elektroden-Metall-Teilchen, mit 12 das leitende Raumgitter und mit 14 die leeren Zwischenräume bezeichnet. Diese leeren Zwischenräume stehen miteinander in Verbindung, so daß die negative Elektrode porös und für den Elektrolyten durchlässig ist.The disk-shaped porous negative electrode 10 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2 includes negative electrode metal particles, e.g. B. Zinc dust evenly distributed in a porous space lattice made of conductive synthetic resin, e.g. B. Silver powder in epoxy plastic. With 11 are the negative electrode metal particles, with 12 the conductive space grid and 14 denotes the empty spaces. These empty spaces are related to each other Connection so that the negative electrode is porous and permeable to the electrolyte.
F i g. 3 ist ein vertikaler Querschnitt einer wieder aufladbaren Zelle, die mit einer negativen Elektrode nach der Erfindung ausgerüstet ist. Sie besitzt einen inneren Behälter 15, in den ein positiver Elektroden-Depolarisator-Körper 16 eingepreßt ist, der aus einer Mischung von Quecksilberoxid und Silberpulver besteht. Auf den Flansch 17 stützt sich die im ganzen mit 18 bezeichnete Zellendecke ab, die aus einer äußeren Deckscheibe 19 und einer in diese eingebetteten inneren Deckscheibe 20 besteht. Ein Isolierring 21 aus geeignetem Elastomer, z. B. hochpolymeres Polyäthylen, verschließt den Umfang der Deckscheiben 19 und 20. Eine Mehrzahl von saugfähigen, den Elektrolyten aufnehmenden Zwischenlagen 22 und zwischen diese eingelegte, für Ionen durchlässige Sperrlagen 23 sind zwischen negativer Elektrode 10 und positivem Elektronen-Depolarisator 16 vorgesehen. Ein geeigneter Elektrolyt, z. B. eine wäßrige Lösung aus Kaliumhydroxid, vorzugsweise mit einem bestimmten Gehalt an Kaliumzinkat, ist in den Zwischen- und Sperrlagen und ebenso im positiven Elektroden-Depolarisator aufgesaugt.F i g. 3 is a vertical cross-section of a rechargeable cell fitted with a negative electrode is equipped according to the invention. It has an inner container 15 in which a positive electrode depolarizer body 16 is pressed in, which consists of a mixture of mercury oxide and silver powder. On the flange 17 is based on the whole with 18 designated cell cover, which consists of an outer cover plate 19 and one embedded in this inner cover plate 20 consists. An insulating ring 21 made of a suitable elastomer, e.g. B. high polymer polyethylene, closes the periphery of the cover disks 19 and 20. A plurality of absorbent, the electrolyte receiving intermediate layers 22 and ion-permeable barrier layers 23 inserted between them are provided between negative electrode 10 and positive electron depolarizer 16. A suitable one Electrolyte, e.g. B. an aqueous solution of potassium hydroxide, preferably with a certain Potassium zincate content is in the intermediate and barrier layers and also in the positive electrode depolarizer absorbed.
ίο Die Zelle ist mittels eines hülsenartigen äußeren Behälters 24 abgeschlossen. Dieser besitzt einen Innenflansch 25, der in eine zurückspringende Ringfläche des Innenbehälters hineinpaßt. Wenn die obere Kante des Außenbehälters nach innen gedruckt wird, wie bei 27 angedeutet, ist der Ring 21 zwischen dem nach innen gedrückten Ende 27 und dem Flansch 17 des Innenbehälters unter starkem Druck eingefangen, wodurch der Innenraum der Zelle wirksam verschlossen wird. Obwohl die Zelle auf diese Weise verläßlich abgeao schlossen ist, kann sie ventilieren, falls sich aus irgendeinem Grund, z. B. infolge von Unreinheiten im Zellenmaterial, außergewöhnlicher Innendruck entwickelt. In diesem Fall werden die Deckscheiben 19, 20 und der sie umgebende Ring 21 etwas axial aufwärts as gedruckt, wobei der Druck der Unterseite des Ringes 21 auf den Flansch 17 etwas geringer wird. Infolgedessen kann das unter Druck stehende Gas aus dem Innenraum der Zelle um die Kante des Flansches 17 herum in den Zwischenraum zwischen dem Innen- und dem Außenbehälter eintreten und von dort zwischen dem Flansch 25 und der zurückspringenden Fläche 26 hindurch nach außen entweichen. Zwischen Außen- und Innenbehälter kann saugfähiges Material 28 eingebettet werden, damit geringe Mengen des Elektrolyten, die von dem Gas mitgerissen werden, aufgesaugt werden.ίο The cell is by means of a sleeve-like outer Container 24 completed. This has an inner flange 25, which is in a recessed annular surface of the inner container fits into it. When the top edge of the outer container is printed inwards, as at 27 indicated, the ring 21 is between the inwardly pressed end 27 and the flange 17 of the inner container trapped under strong pressure, effectively sealing off the interior of the cell. Although the cell is reliably closed in this way, it can ventilate if anything Reason, e.g. B. as a result of impurities in the cell material, exceptional internal pressure developed. In this case the cover disks 19, 20 and the ring 21 surrounding them are somewhat axially upwards as printed, the printing of the underside of the ring 21 on the flange 17 is a little less. As a result, the pressurized gas can escape from the interior of the cell around the edge of the flange 17 enter the space between the inner and outer container and from there between the Flange 25 and the recessed surface 26 escape through to the outside. Between external and inner container, absorbent material 28 can be embedded so that small amounts of the electrolyte, which are carried away by the gas are sucked up.
Bezüglich des elektrochemischen Systems, welches in der oben beschriebenen Zelle verwendet wird, ist auf die USA.-Patentschrift 2 554 504 zu verweisen. Weitere Einzelheiten über die sogenannten selbstventilierenden Zellen sind aus der USA.-Patentschrift 2 636 062 zu entnehmen, während der Zellenaufbau mit doppelter Decke in der USA.-Patentschrift 2 712 565 beschrieben ist.Regarding the electrochemical system used in the cell described above, see See U.S. Patent 2,554,504. More details about the so-called self-ventilating Cells can be found in US Pat. No. 2,636,062, while the cell structure with double Ceiling is described in U.S. Patent 2,712,565.
Die nachfolgende Tabelle enthält die Leistungswerte einer wieder aufladbaren Zelle nach der Erfindung, die folgendes elektrochemisches System verwendet: Hg, Zn/Zn(OH)2 (fest), KOH (wäßrig) + K2ZnO2 (wäßrig); Ag, HgO (fest)/Hg. Der verwendete Aufbau ist an 5<j Hand der Zeichnungen beschrieben worden und hatte eine negative Elektrode entsprechend dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel. Theoretische Primär-Kapazität: 1084 Milliamperestunden.The following table contains the performance values of a rechargeable cell according to the invention which uses the following electrochemical system: Hg, Zn / Zn (OH) 2 (solid), KOH (aqueous) + K 2 ZnO 2 (aqueous); Ag, HgO (solid) / Hg. The structure used has been described with reference to the drawings and had a negative electrode according to the embodiment described above. Theoretical Primary Capacity: 1084 mAh.
MilliampereDischarge current
Milliamps
MilliamperestundenDischarge capacity
MAh
Die Erfindung ist oben an Hand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden; für den Fachmann ist es klar, daß im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen möglich sind. So kann bei der Bildung des leitenden Kunststoff-Raumgitters das Silberpulver durch Platin, Gold, Palladium, Rhodium, versilbertes Kupferpulver oder feinverteilte Legierungen von Silber mit den vorgenannten metallischen Stoffen ersetzt werden. An Stelle von Epoxy-Harz können Polystyrole oder Polyvinylchloride unter Beimischung eines geeigneten Lösungsmittels, wie Toluol oder Methyl-Äthyl-Keton verwendet werden. Die Mischung oder Lösung wird dann mit Silberpulver oder anderem feinverteiltem Metall versetzt, und das Lösungsmittel wird verdampft. Als Material der negativen Elektrode kann an Stelle des Zinkstaubes auch feinverteiltes schwammiges Kadmium benutzt werden.The invention has been described above with reference to preferred embodiments; for the professional it is clear that various modifications are possible within the scope of the invention. So can in the formation of the conductive plastic space lattice the silver powder by platinum, gold, palladium, Rhodium, silver-plated copper powder or finely divided alloys of silver with the aforementioned metallic ones Substances are replaced. Instead of epoxy resin, polystyrenes or polyvinyl chlorides can be used Admixture of a suitable solvent such as toluene or methyl ethyl ketone can be used. The mixture or solution is then mixed with silver powder or other finely divided metal, and that Solvent is evaporated. The material of the negative electrode can be used in place of zinc dust finely divided spongy cadmium can also be used.
Die Erfindung ist nicht nur auf negative Elektroden von Sekundär- bzw. wiederaufladbaren Zellen anwend- ao bar, sondern auch mit gleichen oder ähnlichen Ergebnissen auf positive Elektroden und auf eine oder beide Elektroden von Primärzellen. Diese Möglichkeiten ergeben sich daraus, daß der Elektrodenaufbau nach der Erfindung gute mechanische Durchlässigkeit für as den Elektrolyten besitzt, also Eigenschaften, die sowohl für Primär- als auch für Sekundärzellen anzustreben sind.The invention is not only applicable to negative electrodes of secondary or rechargeable cells bar, but also with the same or similar results on positive electrodes and on one or both Primary cell electrodes. These possibilities result from the fact that the electrode structure after of the invention good mechanical permeability for as possesses the electrolyte, i.e. properties that are common to both primary and secondary cells are to be aimed for.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR854064A (en) * | 1938-12-07 | 1940-04-04 | accumulator electrode and manufacturing process thereof | |
| FR856547A (en) * | 1939-03-06 | 1940-06-17 | Advanced training in accumulator electrodes | |
| US2610219A (en) * | 1950-04-04 | 1952-09-09 | Yardney International Corp | Rechargeable battery |
| DE1011021B (en) * | 1953-11-17 | 1957-06-27 | Union Carbide & Carbon Corp | Negative electrodes for galvanic elements and processes for their manufacture |
| GB811306A (en) * | 1955-03-11 | 1959-04-02 | Vogt Hans | Sealed alkaline electric accumulator |
| DE1133442B (en) * | 1958-09-03 | 1962-07-19 | Dr Habil Ludwig Kandler | Method for filling the pore spaces of metallic or surface-metallized frameworks with metal oxides or metal hydroxides by cathodic polarization, in particular for filling the electrode frameworks of galvanic primary elements or accumulators |
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1964
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR854064A (en) * | 1938-12-07 | 1940-04-04 | accumulator electrode and manufacturing process thereof | |
| FR856547A (en) * | 1939-03-06 | 1940-06-17 | Advanced training in accumulator electrodes | |
| US2610219A (en) * | 1950-04-04 | 1952-09-09 | Yardney International Corp | Rechargeable battery |
| DE1011021B (en) * | 1953-11-17 | 1957-06-27 | Union Carbide & Carbon Corp | Negative electrodes for galvanic elements and processes for their manufacture |
| GB811306A (en) * | 1955-03-11 | 1959-04-02 | Vogt Hans | Sealed alkaline electric accumulator |
| DE1081527B (en) * | 1955-03-11 | 1960-05-12 | Dr H C Hans Vogt | Gas-tight sealed alkaline accumulator |
| DE1133442B (en) * | 1958-09-03 | 1962-07-19 | Dr Habil Ludwig Kandler | Method for filling the pore spaces of metallic or surface-metallized frameworks with metal oxides or metal hydroxides by cathodic polarization, in particular for filling the electrode frameworks of galvanic primary elements or accumulators |
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