DE1421623B2 - Verfahren zur Herstellung einer Duplexelektrode - Google Patents

Description

Es ist bekannt, eine Duplexelektrode so herzustellen, daß ein positives elektrochemisch aktives Material auf eine Seite eines aus einem dünnen Blatt aus elektrisch leitendem, elektrochemisch inertem Material bestehenden Trennteiles aufgebracht und ein negatives aktives Material auf die andere Seite des Trennteiles aufgebracht wird, wobei das Material auf jeder Seite in ein mit dem Trennteil verbundenes Metallgitter eingepreßt wird.

Es wurde nun gefunden, daß dieses Verfahren verbessert werden kann, wenn man das positive Material unter einem höheren Druck in das Gitter preßt als das negative Material.

Vorzugsweise verfährt man so, daß man das positive Material auf der einen Seite des Trennteiles zunächst unter höherem Druck und dann das negative Material auf der anderen Seite unter niedrigerem Druck einpreßt.

Bei Verwendung von pulverförmigem Oxid für die" positive Seite und von pulverförmigem Metall für die negative Seite der Elektrode kann mit gutem Erfolge das Oxid unter einem Druck von 700 bis 1400 kg/cm-' und das Metall unter einem Druck von 70 bis 140 kg/cm² eingepreßt werden.

Zu dem elektrochemisch aktivem Material, das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, gehören Metalle, wie z. B. Zink, Cadmium, Magnesium, Blei, Eisen oder Aluminium, und Oxide, wie z. B. Silberoxid, Quecksilberoxid, Vanadiumpentoxid oder Mangandioxid. Die Menge des elektrochemisch aktiven Materials wird durch die gewünschte Dicke der Elektrode und die geforderte Leistung bestimmt. Für eine Duplexelektrode mit den Abmessungen von 7,5 X 8,8 cm beträgt die zweckentsprechende Menge des aktiven Materials an jeder Seite 18 g.

Die erfindungsgemäß hergestellten Duplexelektroden zeichnen sich bei geringem Gewicht und Raumbedarf durch eine besonders hohe Leistungsfähigkeit in kurzer Zeit aus.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung. Es zeigt

F i g. 1 eine Reihenstapelanordnung aus Zellen mit erfindungsgemäß hergestellten Elektroden,

F i g. 2 eine auseinandergezogene Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Elektrode,

F i g. 3 einen Querschnitt einer Form zur erfindungsgemäßen Herstellung einer Elektrode,

F i g. 4 dasselbe wie F i g. 3, wobei aber das Zwischenlagen-Gitterteil an der Form angeordnet ist, und

Fig. 5 die Elektrode in der Form unter Formdruck.

Die Elektroden werden nach der Erfindung durch Druckverformung von elektrochemisch aktivem Material durch leichte, aufgeweitete Metallgitter und gegen jede Außenseite eines dünnen, undurchlässigen, elektrisch leitfähigen, elektrochemisch inerten Trennteiles geformt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Duplexelektrode aus einem elektrisch leitfähigen, elektrochemisch inerten Trennteil 10, das eine 0,025 bis 0,075 mm dicke, vorzugsweise silberplattierte Stahlzwischenlage sein kann. Leichte Metallgitter aus Streckmetall 12 und 14 dienen dem Halten des aktiven Materials auf dem Trennteil 10. Die Gitter können aus 0,125 mm dickem, vorzugsweise silberplattiertem Stahl bestehen und auf eine Maschengröße mit Öffnungen von 1,5 mm² aufgeweitet sein.

Die Duplexelektrode wird nach der Erfindung wie folgt hergestellt:

Ein Gitter aus silberplattiertem Streckmetall wird an einer Außenseite eines silberplattierten Trennteils punktweise angeschweißt. Das Trennteil hat eine etwas größere Fläche als das Streckmetall, um einen Kontakt zwischen den Elektroden zu verhindern. AIsdann wird oxidisches Depolarisatorpulver, z. B. zweiwertiges Silberoxid, durch das Gitter hindurch unter Drücken von 700 bis 1400 kg/cm² auf das Trennteil gepreßt. Die Formvorgänge für die Duplexelektrode sind nacheinander den F i g. 3 bis 5 zu entnehmen.

Wie F i g. 3 erkennen läßt, sind elektrochemisch aktive Pulver in die Form bis zu einer Tiefe eingebracht, die auf das gewünschte Materialgewicht und -dicke einstellbar ist. Sodann (F i g. 4) wird das von dem Trennteil abgestützte Gitter über das Pulver gesetzt und

(F i g. 5) der Stempel der Formpresse gegen die Anordnung gedrückt. Ein zweites, aufgeweitetes Metallgitter wird dann mit der entgegengesetzten Außenfläche des Trennteils punktverschweißt und das andere aktive Material darauf gepreßt, wie es oben bereits beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß ein Druck zwischen 70 und 140 kg/cm² angewendet wird.

Nach der Formung besteht die fertige Elektrode (Fig. 1) aus einer negativen Außenseite 12 (z. B. Zink) und einer positiven Außenseite 14 (z. B. Silberoxid oder andere Oxiddepolarisatoren), die von einem elektrisch leitfähigen Trennteil abgestützt sind. Die Gitter sind durch die aktiven Materialien hindurch sichtbar.

' Um eine Einheit von 28 Volt mit positiven Silberoxidelektroden und negativen Zinkelektroden aufzubauen, werden 18 oder 19 dieser Teile aufeinandergestapelt (mit Beachtung der richtigen Polarität), und mit einem saugfähigen Scheider 16, z. B. aus dem unter dem Handelsnamen Nylon bekannten Superpolyamid oder aus regenerierter Zellulose, zwischen den aktiven Außenseiten versehen, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Die Endelektröden in jedem Stapel haben nur eine aktive Außenseite, wobei das Trennteil als Anschlußverbindung dient.

Das Gitterteil wiegt bei dieser Ausbildung nur 0,023 bis 0,027 g/cm², verglichen mit 0,078 bis 0,085 g/cm² bei den besten handelsüblichen Batterien. Die Duplexausbildung beseitigt die Notwendigkeit für einen massiven Leiter, da der Stromweg durch den Stapel hindurch und nicht entlang den Elektroden verläuft. Dies bedeutet, daß bei dieser Ausbildung der Stromweg durch eine Elektrode nur 0,25 bis 0,38 mm beträgt, verglichen mit 38 bis 51 mm bei den handelsüblichen Batterien.

Die gewichtsmäßige Leistungsfähigkeit der derzeitigen handelsüblichen Hochleistungsprimärsilberzellen, ausschließlich Behälter und Anschlüsse, beträgt 0,066 bis 0,077 Wattstunden pro Gramm. Eine aus 6 Zellen bestehende Batterie, die mit den Duplexelektroden gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, gewährleistet eine Leistungsfähigkeit von 0,132 bis 0.143 Wattstunden je Gramm (ausschließlich Gehäuse und Klemmen). In gleicher Weise bedeutsam liegt die volumetrische Leistungsfähigkeit der Ausbildung nach der vorliegenden Erfindung etwa 2'/2mal so hoch wie diejenige der derzeitigen handelsüblichen Einheiten (ausschließlich Gehäuse und Anschlüsse in jedem Gehäuse).

Die erfindungsgemäß hergestellten Duplexelektroden eignen sich besonders für Reserve- oder Ersatzbatterien. Bei solchen Batterien wird eine Anzahl von Elektroden, wie sie in Fig. 1 und 2 veranschaulicht sind, in passenden Zellbehältern untergebracht. Genügend Elektrolyt, um die Elektroden und die saugfähigen Elektrodenscheider zu sättigen, wird zugeführt, wenn Strom gewünscht wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Duplexelektrode, bei dem ein positives elektrochemisch aktives Material auf eine Seite eines aus einem dünnen Blatt aus elektrisch leitendem, elektrochemisch inertem Material bestehenden Trennteiles aufgebracht und ein negatives aktives Material auf die andere Seite des Trennteiles aufgebracht wird, wobei das Material auf jeder Seite in ein mit dem Trennteil verbundenes Metallgitter eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das positive Material unter einem höheren Druck in das Gitter preßt als das negative Material.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das positive Material auf der einen Seite des Trennteiles zunächst unter höherem Druck und dann das negative Material auf der anderen Seite des Trennteiles unter niedrigerem Druck einpreßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von pulverförmigem Oxid für die positive Seite und von pulverförmigem Metall für die negative Seite der Elektrode das Oxid unter einem Druck von 700 bis 1400 kg/cm² und das Metall unter einem Druck von 70 bis 140 kg/cm² einpreßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen