DE1421556A1 - Alkalische Trockenzelle - Google Patents

Description

DR.ING.ERNST MAIER PATENTANWALT

MÜNCHEN 22

WIDKNMAYKR8TR. 4 . TELEFON 222530

A 12661 · 17. Mai 1961

EM/P/La

Kabushiki Kaisha Hitachi Seisakusho No.12, 2-Ghome, Marunouchi,Chiyoda-Ku, Tokyo-To, Japan

Alkalische Trockenzelle.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische i'rcdcenzellen und insbesondere auf geschlossene eingekapselte alkalische Trockenzellen.

Die Biitladungso.auer der bekannten und bisher allgemein verwendeten Mangan-ürockenzellen ist kurz und ihre Spannung verändert sich mit der Zeit allmählich, bis die Zellen einen Zustand erreicht uaben, bei welchem sie nicht ⁰⁰ mehr gebrauchsfähig sind. Außerdem beträgt die Ausbeute aus _σ diesen Zellen vom Gesichtspunkt ihrer theoretischen Aufnahme-

(X» fähi<?keit aus lediglich etwa 30$. Der Raumbedarf solcher ο

⁰⁰ Zellen ist daher unvermeidlich groß.

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Spotkatw Sdiramtorg Bankhaut Paul Kapff, Slultaart Poirtdi.di Sluttgafl 73291 Mundien 153861 T.l.grammadrWMi Pal.ntt.nlor

Mit der Entwicklung verschiedener elektronischer
Bauelemente, "beispielsweise der Transistoren, hat die Nächfrage nach Geräten geringstmöglicher Baugröße, wie Miniaturrundfunkgeräten, zugenommen. Dementsprechend hat auch bei
den Trockenzellen zur Verwendung als Stromquellen ft}r Geräte der erwähnten Art die Nachfrage nach Zellen von geringstmöglicher Baugrötoe und erhöhtem Energieaufnahmevermögen ständig zugenommen..

Als Stromquellen, die dieser Forderung gerecht werden sollen, wurden Quecksilberbatterien vom Alkalityp, Silberoxydbatterien, nachladbare Nickel-Cadmium-Batterien und andere entwickelt, jedoch ist leider bei allen diesen Arten von Batterien der Raumbedarf für ihr EnergieaufnahiaevermÖgen groß.

Ein Hauptziel der Erfindung besteht daher in der Beseitigung der vorerwähnten Nachteile, die bisher bei alkalischen Trockenzellen bestanden, und die Schaffung einer neuen und verbesserten alkalischen Trockenzelle von geringer ßaugrö^e, jedoch hohem Speichervermögen für elektrische Energie.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer alkalischen' Trockenzelle der erwähnten Art, die ferner in einfacher Weise und leicht hergestellt werden-kann und

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von robuster abgekapselter Bauart ist, die sich zur Großserienfertigung unter wirtschaftlichen Bedingungen eignet.

Diese und weitere Ziele der Erfindung werden durch eine alkalische Trockenzelle erreicht, die eine Anode aufweist, welche im wesentlichen aus Zink besteht, wobei ein Gemisch aus V/iaiutoxyd, Wismutoxydchlorid und Kupfer(II)-oxyd als Depolarisator verwendet wird sowie eine völlig abgeschlossene abgekapselte Konstruktion vorgesehen ist.

Die Entwicklung der erfindungsgemäßen alkalischen Trockenzelle ist das Ergebnis von ausgedehnten im liahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen verschiedenartiger Depolarisatoren unter Berücksichtigung der vorerwähnten Ziele. Als eines der bemerkenswerten Ergebnisse dieser Untersuchungen wurde festgestellt, dais eine Trockenzelle, bei der als Depolarisator ein Gemisch von Kupfer(II)-oxyd, Yiismutoxyd und Wismutoxychlorid verwendet wird, eine längere Lebensdauer hat als jede der vorerwähnten bekannten Trockenzellen und daß durch die Verwendung dieses Depolarisators eine Trockenzelle von hohem Aufnahuevermöjen bei gleichem Gewicht des Depolarisators erzielbar ist.

Im besonderen werden die vorerwähi-ten Ziele der Erfindung durch die erfinduiins^emäise Drockenaelle erreicht, die

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im allgemeinen von eingeschlossener oder abgekapselter Bauform ist und bei der ein Depolarisator verwendet wird, der aus 0,5 bis <ÜO, ° Wismut oxy d, 0,5 bis Z0,i> Wi smut oxy Chlorid, Rest Kupfer(II)-OXjd zusammengesetzt ist.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß Trockenzellen, bei denen als Depolarisator entweder Kupfer(II)-oxyd, Wismutoxyd oder ,VismutoxyChlorid verwendet wird, bereits vorgeschlagen wurden, jedoch war in allen diesen Fällen die Entladespannung niedrig und waren diese Zellen als Trockenzellen nieht erfolgreich.

Obwohl die eriindungsgemäße Trockenzelle zu der erwähnten Art von Trockenzellen gehört, ist es gelungen, eine verlängerte Lebensdauer durch die vorangehend beschriebene \ .Zahl des Depolarisators zu erx'eichen. Ferner kann durch die .anordnung eines solchen Depolarisator in öchichtgebilden von zwei oder drei 3c ..j.chtün, wodurch fur die Zelle, eine Entladespannung erreicht wird, die im wesentlichen gleich derjenigen einer gleichwertigen Trockenzelle ublicuer Art ist, der x.achteil der nie-irigen ji.itl ade spannung von Trockenzellen dieser Art ausgeglichen -.verden und eine vielseitige Ajiwe möglichkeit für ule iroci.en^elle sichergestellt ».'erden.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus . der nachfolgenden Beschreibung einer Ausfuhrungsform derselben in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung und' zwar zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß einer Ausfürirungsiorm der- Erfindung im Schnitt;

Fig. 2 eine graphische uarsteilung sum Vergleich der Lntladeeigenschaften der erfinduiigsgeiü;^;i>en Trockenzelle mit denjenigen von üpeieh.ertrockeiizej.len, bei v/tvlcrien /Zupfer(II)-ojcyd Wismutoxyd, bzw. «/ismutoxycrilorid als Depolarisatoren verwendet werden und

Fig. 3 eine graphische Darstellung ζam Vergleich der Eatladeeijeasohaften der erfindun-:: ^gemäßen trockenzelle und derjenigen einer Quecksilbertroekenzelie.

./ie F:_:.g. 1 zeigt, ist in den uoden eines Metallgetü 1 aua einem Material, viie Stahl, dex* nach irgendeinem beten Y&ri!--nren mit einem überzug verse .en, beispielsweise loiiolt .vorion ist, ein Depolarisator 2 eingepreßt. Die 1.".C^e iiedea Depolarisaturs 2 ist mit einer ü^ennmembran 3»

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beispielsweise aus Pergamentpapier abgedeckt, auf der ein Elektrolytabsorber 4 mittig angeordnet ist, der aus vorher alkalibehandelter saugfähiger Baumwolle besteht, die mit einer mit Zinkoxyd gesättigten 40$igen Kaliumhydroxydlösung imprägniert worden ist. Auf dem Absorber 4 ist mittig eine Anode 5 angeordnet, die aus formgepreßtem Zinkpulver besteht, das einen Quecksilbergehalt von ^0^ί/o und eine Korngröße von 45 bis 80 mesh hat. Auf der Oberseite dieser Anode 5 ist ein Abaichtun^sdeckel 6 angeordnet, dessen Umfangskante sowie das offene obere Ende des Metallgehäuses 1 in geeigneter V/eise durch eine zwiscnengelegte isolierende Dichtung 7, beispielsweise aus Polystyrol abgedichtet sind. Bei der bevorzugten in U¹ItJ. 1 dargestellten Ausfüurun^sform ist die Verbindung zwischen dem Deckel 6 und dem Gehäuse 1 ähnlich der Randdichtung, wie sie gewöhnlich zum Abdichten des Deckels oder der Kappe von Do senbe bill tern verwendet werden, wobei das obere Ende des Gehäuses 1 so ausgebildet ist, daß es gegen die entgegengesetzten Seiten des Umfan^steils des Deckels 6 über der zwischengelegten isolierenden dichtung 7 anlieft und der Deckel 6 so ausgeformt ist, daß er über den höchsten Teil des J-eV.uses 1 hinausragt. Zur vollständigen Abdichtung der Verbindung, um das Herauslecken von Flüssigkeit au verhindern, wird ein idchtunTsmaterial 8, · bestehend aus einem alkalibeständigem hochpolymeren Stoff, der

ein Haftvermögen mit Metallen hat, in den Haurn zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckel 6 am äuiäeren Teil ihrer /erbindungsstelle eingefüllt.

Der vorerwähnte Depolarisator ist ein G-emisch,

das aus 0,5$ bis 20$ Wismutoxyd, 0,5 bis 20$ Wismutoxychlo- * rid, Rest Kupfer(II)-oxyd zusammengesetzt ist.

Die vorteilhaften Merkmale der erfiidungsgemäßen Trockenzelle ergeben sich aus dem nachfolgenden Vergleich der erwähnten Eigenschaften mit denjenigen der üblichen iroekenzellen ähnlicher Art in Verbindung mit Fig. -2 und

la Fig. 2 sind alle gezeigten Kurven 20 Ohm-Entladekennlinien, dargestellt nach Koordinaten der Klemmenspannung über der Zellenlebensdauer, Die Kurven A, B, und " C ergeben sich bei Trockenzellen üblicher Art mit Depolarisstoren aus Kupfer(II)-oxyd, Wismutoxyd bzw. WismutoxyChlorid. iie Kurve D ergibt sich bei einer erfindungsgenipßen Trockenzelle, bei welcher der Depolarisator zusammengesetzt ist aus eiiiem Gewicht von 5$ Wismutoxyd, 20 Ό Wismutoxychlorid und 75 Ό Kupfer(II)-oxyd. Die Kurve E ist diejenige einer erfinüun.-'sgemälJen Trockenzelle, bei welcher der polarisator aus

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einem Gemisch von 10;S YiTi smut ο xyd, 15$ Wismutoxychlorid und· 75$> Kupfer(II)-oxyd zusammengesetzt ist.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, hat die erfindungsgemäße Trockenzelle im Vergleich zu den bekannten T_rockenzellen, deren Eigenschaften gezeigt sind, fast die gleiche opannungscharakteristik, jedoch eine wesentlich längere " Lebensdauer.

Die in Fig. 3 gezeigten Kurven I¹ und G- beziehen sich auf zwei erf indungsgeniäide Trockeiizellen in Schichtanordnung (Reihenschaltung) und eine Quecksilbertrockenzelle üblicher Art, bei welcher ein Depolarisator von gleichem Gewicht wie im Falle der Kurve P verwendet iot, wobei beide Kurven 20 Ohm-iintladecharakteristikkurven, dargestellt als Klemmenspannung über dex' Zellenlebensdauer wie im Falle der k i^litr. 2, sind.

Aus Pig. 3 ist zu entnehmen, daß eine· Trockenzelle aus zwei erfindung^.ver.älien IVockenzellen in 'Schichtanordnung ei,.:e iQemmenspanjaunf: h?.t, die etwas hcher ist als diejenige einer Quecksilbertrockenzelle üblicher Art und eine Zellenlebensdauer, die etwa 20 Ό höher ist -Is diejenige der erwähnten Quecksilbertroclieijzelle.

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Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die ,erfindungsgemäße Trockenzelle gegenüber den bekannten Trockenzellen die Vorteile einer längeren Lebensdauer und ein näheres Speicliervermögen für elektrische Energie bei gleichem Depolarisatorgewicht hat.

Patentansprüche;

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   1, Alkalische Trockenzelle, gekennzeichnet,durch eine Anode, die im wesentlichen aus Zink besteht und bei der als Depolarisator ein Gemisch aus Y/ismutoxyd, Wismutoxyohlorid und Kupfer(ll)-oxyd verwendet ist und die Zellt völlig eingeschlossen und abgekapselt ist.
2. 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator ein Gemisch ist, das aus 0,5 bis 20$ Wismutoxyd, 0,5 bis 20>£ Wismutoxychlorld, ReBt Kupfer (II)· oxyd ausammengesetzt ist·

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