DE1596182B2 - Verfahren zur herstellung eines alkalischen wiederaufladbaren galvanischen elementes mit einer negativen zinkelektrode und einem seperator auf cellulosebasis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- bekannt, bei Ele.me.nten mit einer negativen Zinklung eines wiederaufladbaren galvanischen Elementes elektrode und einer positiven Elektrode aus Manganmit einer positiven Elektrode aus Metalloxid, einer oxid oder Mangandioxid einem wasserhaltigen Eleknegativen Zinkelektrode und einer zwischen diese trolyten eine geringe Menge Alkylcelluloseäther zueingesetzten Separatorschicht auf Cellulosebasis 5 zusetzen, wobei sich dann der Alkylcelluloseäther sowie einem Elektrolyten aus Alkalimetallhydroxid, bei Temperaturen von 0° C und darüber nach einivorzugsweise Lithiumhydroxid, das Zinkat gelöst gen Stunden im Wasser in eine klare gallertartige enthält. Masse umwandelt. Hier dient jedoch die geringe zu-

Bei derartigen Elementen, bei denen die positive gesetzte Menge Alkylcelluloseäther lediglich als VerElektrode aus Nickeloxid oder Nickelhydroxid be- ίο dickungsmittel für den Elektrolyten und außerdem stehen kann, ergaben sich bisher erhebliche Schwie- tritt bei derartigen bekannten Elementen das Problem rigkeiten mit zunehmender Zahl der Entladungen einer Dendritenbildung nicht auf.
und Wiederaufladevorgänge, denn es zeigte sich, daß Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Aus-

dann eine immer größer werdende Abnahme der führungsbeispiels näher erläutert, das auf der'Zeich-Kapazität eintrat und in Extremfällen das Element 15 nung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt
sogar vollständig unbrauchbar wurde, weil ein in- Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines

nerer Kurzschluß zwischen negativer Zinkelektrode wiederaufladbaren Elementes gemäß der Erfindung und positiver Elektrode aus Metalloxid entstand. und

Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich bei wie- F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1.

derholter Ladung und Entladung der Elemente ein 20 Das Bezugszeichen 10 bezeichnet die positive Elek-Wachstum langer Zink-Dendriten an der negativen trode des Elementes. Sie besteht aus einer porösen _ Elektrode ergibt. Beim jeweiligen Wiederaufladen Titanplatte, die mit einem Nickeloxid imprägniert ist Γ wachsen diese Dendriten, die schließlich so lang und eine Anschlußfahne 12 aufweist, die durch werden können, daß sie durch die poröse Separator- Punktschweißung am oberen Ende der positiven schicht zwischen positiver Elektrode und negativer 25 Elektrode befestigt ist. Eine Separatorschicht, die zuElektrode hindurchwachsen und schließlich die posi- gleich den Elektrolyten aufnimmt, ist mit 14 betive Elektrode erreichen, wodurch ein Kurzschluß zeichnet. Es handelt sich dabei um ein nicht fibröses, innerhalb des Elementes entstehen muß. selbsttragendes, praktisch porenfreies Gel, das durch

Aufgabe der Erfindung ist es daher, solche EIe- Behandlung von mit einem Elektrolyten aus Lithiummente derart zu verbessern, daß sie eine große Zahl 30 hydroxid, das Zinkat gelöst enthält, getränktem von Entlade- und Wiederaufladevorgängen ohne vor- fibrösem Cellulosematerial bei tiefen Temperaturen, zeitige Zerstörung durch inneren Kurzschluß oder vorzugsweise bei —15° C, erhalten wird, indem Kapazitätsabfall ermöglichen. durch die tiefe Temperatur eine Reaktion zwischen

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs be- dem Lithiumhydroxid^ und dem Cellulosematerial schriebenen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß 35 stattfindet.

dadurch gelöst, daß eine Separatorschjcht aus fibrös Hat beispielsweise die positive Elektrode eine

sem Material in das Element eingesetzt und mit dem Breite von 37 mm, eine Länge von etwa 42,5 mm Elektrolyten imprägniert wird und daß dann das und eine Dicke von etwa 3 mm, so genügt "es, die Element über mehrere Stunden auf eine Temperatur Elektrode mit ungefähr zehn Lagen von 0,2 mm zwischen —10 und — 20° C abgekühlt wird, so daß 40 dickem Papier aus ßellulosematerial zu umwickeln die Separatorschicht in ein klares, selbsttragendes, und mit dem Elektrolyten zu tränken,
nicht fibrqses und ionendurchlässiges G.el übergeht. Die negative Elektrode 16 hat die Form einer per-

Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das forierten, im Querschnitt" IMörmigen Platte aus (J^ Element auf eine Temperatur von —15° C abzu- . amalgamiertem Zink mit einer Anschlußfahne 18, die ^* kühlen. ' 45 mit der negativen Elektrode 16 aus einem Stück be-

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen, d. h. steht. ■

durch die Umwandlung des ursprünglich fibrösen Die aus positiver Elektrode 10, Separatorschicht

Cellulosematerials bei tiefen Temperaturen unter der 14 und negativer Elektrode 16 bestehende Einheit Einwirkung eines Alkalimetallhydroxide, ist prak- wird in einen Behälter 20 aps einem geeigneten tisch der unerwünschte und für die Lebensdauer des 5° Kunststoff eingeschoben. Die Abmessungen der einElementes schädliche Effekt des Dendritenwachstums geschobenen Einheit und des Behälters sind so gean der negativen Elektrode verhindert. Außerdem troffen, daß die Anschlußfahnen 12 und 18 über die sorgt eine derartige Separatorschicht jn Form eines Einschiebeöffnung des Behälters hinausragen,
praktisch porenfreien Gels dafür, daß die während Danach werden der obere Teil des oben offenen

des Entladevorganges entstehenden Zinkoxide von 55 Behälters 20 und auch etwaige sonst noch yorhander negativen Elektrode nicht wegwandern können dene Zwischenräume zwischen Behälter und Einheit und deshalb beim Wiederaufladevorgang praktisch mit einem Epoxyharz ausgefüllt, das schließlich nach vollständig wieder zu metallischem Zink reduziert Aushärtung die Deckscheibe des fertigen Elementes werden und sich der negativen Elektrode wieder an- bildet und außerdem dafür sorgt, daß die Einzelteile lagern. Schließlich ist das nach der Erfindung er- 60 des Elementes sich nicht mehr gegeneinander bezeugte Gel ausreichend ionendurchlässig, wie dies wegen können. Bei dieser Gelegenheit wird außerdem für die wiederholten Lade- und Entladevorgänge bei ein mit Silikon behandeltes Stückchen Schnur oder einem wiederaufladbaren Element erforderlich ist. Faden 24 in die noch nicht ausgehärtete Deckscheibe Damit ergibt sich insgesamt ein Element, dessen 22 so eingeführt, daß das eine Ende in das Innere Charakteristik sich auch bei einer sehr großen Zahl 65 des Elementes hineinragt und das andere Ende kurz von Entladungen und Wiederaufladungen nur gering- oberhalb der Deckscheibe 22 endet. Da wegen der fügig ändert. Silikonbehandlung dieses Stück Schnur oder Faden

Durch die deutsche Patentschrift 651 955 ist es 24 mit dem Epoxyharz keine Klebeverbindung ein-

geht, wird dadurch eine Ventilationsöffnung für etwa entstehenden übermäßigen Gasdruck im Inneren des Elementes geschaffen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines wiederaufladbaren galvanischen Elementes mit einer positiven Elektrode aus Metalloxid, einer negativen Zinkelektrode und einer zwischen diese eingesetzten Separatorschicht auf Cellulosebasis sowie einem Elektrolyten aus Alkalimetallhydroxid, vorzugsweise Lithiumhydroxid, das Zinkat gelöst enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Separatorschicht (14) aus fibrösem Material in das Element eingesetzt und mit dem Elektrolyten imprägniert wird und daß das Element über mehrere Stunden auf eine Temperatur zwischen —10 und — 20° C gekühlt wird, so daß die Separatorschicht in ein klares, selbsttragendes, nicht fibröses und ionendurchlässiges Gel übergeht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element auf eine Temperatur von —15° C abgekühlt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen