DE1421556B2 - Alkalisches Trockenelement mit einer im wesentlichen aus Zink bestehenden Lösungselektrode und einem Kupfer (Il)-oxid-Depolarisator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein alkalisches Trockenelement mit einer im wesentlichen aus Zink bestehenden Lösungselektrode und einem Kupfer(II)-oxid-Depolarisator.

Die Entladungsdauer der bekannten und bisher allgemein verwendeten Mangandioxid-Trockenzellen ist kurz, und es ändert sich ihre Spannung mit der Zeit allmählich, bis die Zellen einen Zustand erreicht haben, bei welchem sie nicht mehr gebrauchsfähig sind. Außerdem beträgt die Ausbeute aus diesen Zellen vom Gesichtspunkt ihrer theoretischen Aufnahmefähigkeit aus lediglich etwa 30°/o- Der Raumbedarf solcher Zellen ist daher unvermeidlich groß.

Mit der Entwicklung verschiedener elektronischer Bauelemente, beispielsweise der Transistoren, hat die Nachfrage nach Geräten geringstmöglicher Baugröße, wie Miniatur-Rundfunkgeräten, zugenommen. Dementsprechend hat auch bei den Trockenzellen als Stromquellen für Geräte der erwähnten Art die Nachfrage nach Zellen von geringstmöglicher Baugröße und möglichst großem Energieaufnahmevermögen ständig zugenommen.

Als Stromquellen, die dieser Forderung gerecht werden sollen, wurden alkoholische Quecksilberoxid-Elemente, Silberoxid-Elemente, nachladbare Nickel-Kadmium-Elemente und andere entwickelt, jedoch ist leider bei allen diesen Arten der Raumbedarf für ihr Energieaufnahmevermögen groß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte alkalische Trockenzelle zu schaffen, die bei geringer Baugröße ein hohes Speichervermögen hat und die dazu in einfacher Weise und leicht hergestellt werden kann und von robuster abgekapselter Bauart ist, die sich zur Großserienfertigung unter wirtschaftlichen Bedingungen eignet. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Depolarisator aus einem Gemisch von 0,5 bis 20% Wismutoxid, 0,5 bis 20°/₀ Wismutoxychlorid, Rest Kupfer(II)-oxid besteht. Durch die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Depolarisators ergibt sich eine verlängerte Lebensdauer der alkalischen Trockenzelle. Ferner kann durch die Anordnung eines solchen Depolarisators in Schichtgebilden von 2 oder 3 Schichten, wodurch für die Zellen eine Entladespannung erreicht' wird, die im wesentlichen gleich derjenigen einer gleichwertigen Trockenzelle üblicher Bauart ist, der Nachteil der niedrigen Entladespannung von Trockenzellen dieser Art ausgeglichen werden und eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit sichergestellt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer A.usführungsform derselben in Verbindung mit der Zeichnung, und zwar zeigt

A b b. 1 einen Aufriß einer Ausführungsform der Erfindung im Schnitt,

A b b. 2 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Entladeeigenschaften der erfindungsgemäßen Trokkenzelle mit denjenigen von Speichertrockenzellen, bei welchen Kupfer(II)-oxid, Wismutoxid bzw. Wismutoxydchlorid als Depolarisatoren verwendet werden, und

A b b. 3 eine graphische Darstellung zum Vergleich der Entladeeigenschaften der erfindungsgemäßen Trokkenzelle und derjenigen einer Quecksilbertrockenzelle.

Wie A b b. 1 zeigt, ist in den Boden eines Metallgehäuses 1 aus einem Material, wie Stahl, der nach irgendeinem bekannten Verfahren mit einem Überzug versehen, beispielsweise vernickelt worden ist, ein Depolarisator 2 eingepreßt. Die Oberfläche dieses Depolarisators 2 ist mit einer Scheidermembran 3, beispielsweise aus Pergamentpapier, abgedeckt, auf der ein Elektrolytabsorber 4 mittig angeordnet ist, der aus vorher alkalibehandelter saugfähiger Baumwolle besteht, die mit einer mit Zinkoxid gesättigten 40°/₀igen Kaliumhydroxidlösung imprägniert worden ist. Auf dem Absorber 4 ist zentrisch eine negative Elektrode 5 angeordnet, die aus gepreßtem Zinkamalgam-Pulver, das 10% Quecksilber enthält, besteht. Die Teilchen dieses Pulvers besitzen eine solche Größe, daß sie ein Sieb mit etwa 324 bis 961 Maschen pro Quadratzentimeter passieren. Auf der Oberseite dieser Elektrode 5 ist ein Abdichtungsdeckel 6 angeordnet, dessen Umfangskante sowie das offene obere Ende des Metallgehäuses 1 in geeigneter Weise durch eine zwischengelegte isolierende Dichtung 7, beispielsweise aus Polystyrol, abgedichtet sind. Bei der bevorzugten in A b b. 1 dargestellten Ausführungsform 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 ^e Dosenbehältern verwendet werden, wobei das obere Ende des Gehäuses 1 so ausgebildet ist, daß es gegen die entgegengesetzten Seiten des Umfangsteils des Deckels 6 über der zwischengelegten isolierenden Dichtung 7 anliegt und der Deckel 6 so ausgeformt ist, daß er über den höchsten Teil des Gehäuses 1 hinausragt. Zur vollständigen Abdichtung der Verbindung, um das Herauslecken von Flüssigkeit zu verhindern, wird ein Dichtungsmaterial 8, bestehend aus einem alkalibeständigem hochpolymeren Stoff, der' ein Haftvermögen mit Metallen hat, in den Raum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Deckel 6 am äußeren Teil ihrer Verbindungsstelle eingefüllt.

Der vorerwähnte Depolarisator ist ein Gemisch, das aus 0,5 bis 20% Wismutoxid, 0,5 bis 20% Wismutoxychlorid, Rest Kupfer(II)-oxid zusammengesetzt ist. Die vorteilhaften Merkmale der erfindungsgemäßen Trockenzelle ergeben sich aus dem nachfolgenden Vergleich der erwähnten Eigenschaften mit denjenigen der üblichen Trocken zellen ähnlicher Art in Verbindung mit F i g. 2 und 3.
In A b b. 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 Depolarisatoren aus Kupfer(II)-oxid, Wismutoxid bzw. Wismutoxychlorid. Die Kurve D ergibt sich bei einer erfindungsgemäßjn Trockenzelle, bei welcher der Depolarisator zusammengesetzt ist, aus einem Gewicht von 5% Wismutoxid, 20% Wismutoxychlorid und 75 % Kupfer(II)-oxid. Die Kurve E ist diejenige einer erfindungsgemäßen Trockenzelle, bei welcher der Depolarisator aus einem Gemisch von 10% Wismutoxid, 15% Wismutoxychlorid und 75% Kupfer(II)-oxid zusammengesetzt ist.

Wie sich aus A b b. 2 ergibt, hat die erfindungsgemäße Trockenzelle im Vergleich zu den bekannten Trockenzellen, deren Eigenschaften gezeigt sind, fast die gleiche Spannungscharakteristik, jedoch eine wesentlich längere Lebensdauer.

Die in A b b. 3 gezeigten Kurven F und G beziehen sich auf zwei erfindungsgemäße Trockenzellen in

Schichtanordnung (Reihenschaltung) und eine Quecksilbertrockenzelle üblicher Art, bei welcher ein Depolarisator von gleichem Gewicht wie im Falle der Kurve F verwendet ist, wobei beide Kurven 20-Ohm-Entlade-

charakteristikkurven, dargestellt als Klemmenspannung über der Zellenlebensdauer wie im Falle der A b b. 2, sind. Der Depolarisator der erfindungsgemäßen Trockenzellen (Kurve E) bestand aus 75 % kupferoxid, 10% Wismutoxid und 15% Wismutoxychlorid und der des bekannten Quecksilbertrockenzelle aus 90 % Quecksilberoxid und 10 % Graphit.

Aus A b b. 3 ist zu entnehmen, daß eine Trockenzelle aus zwei erfindungsgemäßen Trockenzellen in Schichtanordnung eine Klemmenspannung hat, die etwas höher ist als diejenige einer Quecksilbertrockenzelle üblicher Art, und eine Zellenlebensdauer, die etwa 20 % höher ist als diejenige der erwähnten Quecksilbertrockenzelle.

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

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Alkalisches Trockenelement mit einer im wesentlichen aus Zink bestehenden Lösungselektrode und einem Kupfer(II)-oxid-Depolarisator, dadurch gekennzeichnet, daß der Depolarisator aus einem Gemisch von 0,5 bis 20% Wismutoxid, 0,5 bis 20% Wismutoxychlorid, Rest Kupfer(II)-oxid besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen