DE1496268A1 - Galvanisches Element - Google Patents

Description

Dipl.-Ing, Pentti Juuse lamminen» Otakallio, Otaniemi

Pinnland

G-alvaniach.es Element

Die Erfindung betrifft ein galvanisohea Element und insbesondere - jedoch nicht notwendigerweise -»die Verbesserung solcher Elemente, die für Batterien in Betraoht kommen und eine Zinkanode und eine aua Kohle und

Kathode
Mangan bestehende/Sccstts aufweisen»

Die bekannten Salmiakelemente _l: die eine Zinkanode und einen Mangandioxyd-Depolarisator aufweisen, sind im allgemeinen für solche Batterien, die stets einsatzbereit ^:

j (deferred action) sein sollen, kaum brauchbar. Vornehmliohj

deswegen nicht, weil die Arbeitsleistung jener Elemente . bei Temperaturen unterhalb minus 20^C nur sehr gering ist,-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein galvanisches Element zu schaffen, das auch bei Temperaturschwankungen

909820/0543

BAD ORJGlMAL

- U96268

von mindeetens ninue 6O^U Me plus 75^U eine verhältnismäßig hohe Spannung und Stromstärke abgibt»

Site wird naoh der Erfindung dadurch erreicht, daß das Element einen Kohle und Hangandioxyd aufweisenden Depolarisator besitzt, der mit einem vornehmlich Chlorwasserstoff enthaltenden Elektrolyt kombiniert ist· Vorzugsweise handelt es sich um 25#igen Chlorwasserstoff, den der erfindungsgemäß angeordnete Elektrolyt aufweist. Bs ist denkbar, daß der Elektrolyt zusätzlich Lithiumchlorid und möglicherweise auch Quecksilberchlorid enthält·

Die Erfindung wird nunmehr als Ausführungabeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben· Es zeigen:

Pig. 1 einen !Längsschnitt durch ein konventionelles galvanisches Element und

Fig. 2 ein Diagramm, das die Vor"teile in der Anwendung des Elektrolyts in Kombination mit dem Depolarisator veranschaulicht.

Das in Fig. 1 gezeigte galvanische Element weist eine als Anode dienende Zinkplatte 1 auf sowie eine Zwischenlage 2 aus Filterpapier und eine Kathodenschicht 3» die aus einer porösen Mischung von Mn(^ und Azetylenruß, z.B. im Mischungs-

909820/0543 - 3 -

verhältnis von eins zu drei» besteht· Fernerhin ist eins Kollektorplatte 4 vorhanden» die aus Zink bestehen kann und an einer Seite mit einer Graphltachicht 5 versehen ist» wie sie normalerweise bei Flachbatterien verwendet wird· Die Kathodensohioht 3 kann überdies eine geringe Hinge en Bindemittel» etwa Polyisobutylene, enthalten* Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn das Element bzw· die Batterie zum alsbaldigen Verbrauch bestimmt und die Kathodensohioht nur sehr dünn ist. im letztgenannten \ fall ist es von Vorteil» den Azetylenruß und das Mangandioxyd mit einer ungefähr 5jC Lösung an Polyisobutylene und Ohlorotene zu einer diokflüßigen Farbe zu mischen bzw· anzurühren, die auf die Graphitschicht 5 der Kathode J aufgebracht wird. Durch das Verdunsten des Ohlorotenes wird -diese*aufgebrachte Farbschicht alsbald porös* Die so gebildete Schicht ist im übrigen außerordentlich flexibel»·; was von vielerlei Vorteil ist. Behalten werden die vorgenannten Schichten von aus Kunststoff bestehenden Hülsen 6» die mit Ausnehmungen 7 und 8 versehen sind. Ansohlußdrähte 9 sind an den metallischen flatten 1 und 4 angelötet. Das Element bzw· die Batterie kann dadurch geladen werden, indem-sie für einige Sekunden in ein elektrolytisches Bad

BAD

909820/0543 .

getaucht wird, das vorzugsweise aus

100 Teilen 2556 ECU 10 Teilen 0,1S Teilen besteht.

Hierbei wird die aus Papier bestehende Zwischenlage 2 mit der elektronischen Lauge geträdt, wobei etwaige Luftblasen durch die Ausnehmungen 7 und β entweichen können·

Die dem Element unmittelbar nach Aufladung «u entnehmende Stromstärke Und «-Spannung ist vergleichsweise hoch, vornehmlich der außergewöhnlich guten Leitfähigkeit d·· Elektrolyts wegen, aber*auch durch die wesentlich verbesserte Depolarisation, die als folge dtβ Entstehens von freiem Chlor in den Poren der Kathodenschioht 3 ·ϊβ Ergebnis der Reaktion zwischen HOL und MnC₃ entsteht·

Die iniig* 2 dargestellte Kurve 1» veraaseaaulioht, wie der gesehlasaene Stromkreis eines gebräuchlichen Salmiak-•lernentββ (Leohlancl) von der Temperatur beeinflußt wird· Die Kurve 2* zeigt die korrespondierende Linie eines ,.

909820/0543

bad

, ■ " , _: ^ν· 1498208

gleichartigen Bleaentq, fcii dtm da» γ·ΓΪ>·β·βϊΉ tlektrochemisohe System nach der Brfladung angewendet word·» ift. ' Die erzielten Spannungen wurden fünf ßtkunden neoh erfolgter Aufladung gemessen. ·

Der Darstellung in fig· 2 ist unaohwer zu entnehmen» daß das galvanische Element nach der Erfindung wesentlich besser ist, als jene, die konventionell mit C/tenQ₂/Zn hergestellt werden, insbesondere bei niedrigen Temperaturen· Infolge der hohen Selbstentladung der bekannten Elemente ist deren Verwendung auf solche Zwecke begrenzt, wo btaohtliche hohe Stromstärke mit stabiler Stromspannung nur für vergleichsweise kurze Zeitspannen benötigt wird. Solche Elemente sind beispielsweise für meteorologische Apparate brauchbar.

Das Iiithiumohbrid im Elektrolyt verbessert die Stromspannungen insbesondere bei niedrigen I6*mperaturenv und das Quecksilberchlorid reduziert die Gasentwicklung der inodenplatte. Falls die Arbeittemperatur gering ist, kann die iemperatur des LiOI um 20$ höher als die Temperatur des HOL und das HgOLp kann in seiner Temperatur um etwa 0,15$ darunter sein oder sie kann völlig außer Betracht bleiben. Um die Selbstentladung bei höheren Temperaturen (über plus 20⁰C) zu

909820/0543

BAD OTZOS-'A - 6 -

reduiieren, «ollte der Temperaturanteil dee IdOL geringer -itIm und der femperaturanteil dea EgCH₂ heber ·1β di· In fig· 2 aufgeeeigten und bevorzugten Werte, weiche jedoch eine bemerkenswerte gute irbeitaleiatung über den gesamten Temperaturbereich von miniia 6O⁰C bis plua 7IS⁰O geben·

Anstelle von Zink kann Magnesium als anderes Material fttr die Anode benutzt werden. In diesem Falle beträgt die Stromspannung des Elements etwa drei Volt, wobei die plötzllohe Intladung jedoch entsprechend höher liegt. Oleichwohl ist aber die Selbatentladung so hoch, daß das Element lediglich für einige wenige Minuten brauchbar ist. Ss kann auch Aluminium ala inode benutzt werden, doch mit Aluminium muß eine geringfügig kleinere Arbeiteleistung in Kauf genommen werden als dies bei Zink der Pail ist. Selbstverständlich könnten auch Legierungen dieser verschiedenen Metalle in unterschiedlichen Kombinationen verwendet werden. Für die meisten Zwecke wird zweifellos Zink bevorzugt werden·

In besonderen Fällen könnte es empfehlenswert sein, beträchtlich geringere Konzentrationen als 25?iige HCL-Lösungen j

zu verwenden, z.B. 5 bis 10#ige. Dies, um die Selbatentladung der Elemente zu verhindern, wenn letztere nicht bei extrem niedrigen Temperaturen benutzt werden. Hierbei gelangen vornehmlich Anoden aus Magnesium zum Einsatz.

909820/05 4 3 ^

Claims (1)

1. Hamburg» dtn 22. Pebruar 1965

   _₇_ H96268

   Patantanaprücha

   Galvaniaohea Element, gekennzeichnet durch einen Kohle und Mangandioxyd aufweisenden Depolarisator in Kombination mit «Inem Elektrolyt, dar vornehmlioh Chlorwasserstoff enthält.

   2· <2alvaniaohea Element naoh Anapruoh 1, daduroh geleenn-■eiohnet, daß dar Elektrolyt iueätzlioh. lithiumchlor id enthält.

   3. Galvaniaohaa Element naoh Anspruch 2, daduroh gekenn-Beiohaatf daß dar Elektrolyt fernerhin Queokeilberohlorid enthftlt.

   4· Galvanisches Element naoh einem der Torhergehenden Ansprüohe_t gekenneeiohnet durch eine metallische Anode, wie Zink, Magnesium und Aluminium oder einer Legierung au« Bumindest awei dieser Metalle·

   909820/0543

   PA:-