DE1671861B1

DE1671861B1 - Verfahren zur Herstellung von galvanischen Elementen mit koaxial angeordneten Elektroden und Anlage zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1671861B1
Application number: DE19671671861D
Authority: DE
Inventors: Z M Buzova; E M Gertsik; I I Koval; B V Marfin; F K Nabiullin; V A Rabinovich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-05-31
Filing date: 1967-05-30
Publication date: 1969-10-23
Also published as: NL144442B; FR1605351A; BE699305A; NL6707583A; US3506750A; GB1190586A

Description

I 671861

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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und An- Alkalis im Schwebezustand vorliegen, nach wie vor

lagen zur Fertigung von galvanischen Elementen mit bestehenbleibt.

Salzelektrolyt und mit koaxial angeordneten Elek- Ein weiterer Nachteil liegt in der unstabilen Zu-

troden, vorzugsweise zur Fertigung von galvanischen sammensetzung des Werkstoffes des verdickten Elek-

Elementen mit alkalischem Elektrolyt. 5 trolyts (des ionenleitenden Diaphragmas), die darauf

Allgemein bekannt ist ein Verfahren zur Her- zurückzuführen ist, daß einerseits die die negative

stellung von galvanischen Elementen mit Salzelektro- Elektrode umgebende Suspension beim Trocknen zu

lyt, bei dem man den Raum der negativen Elektrode, den Stirnteilen der Elektrode fließt, so daß sich die

beispielsweise einer Zinkelektrode, zunächst mit einer Mehlschicht in ungleichmäßiger Stärke über die Elek-

Suspension aus Elektrolyt und Stärkemehl füllt und io trodenhöhe verteilt und daß andererseits auch die

danach den Werkstoff der positiven Elektrode ein- beim Einbringen der Elektroden in die Suspension

bringt. Beim Einbringen der positiven Elektrode wird an diesen zurückbleibende Mehlmenge nicht konstant

die Suspension verdrängt und füllt den Raum ist. Dazu kommt, daß der Gehalt an Mehl in der

zwischen den Elektroden aus. Die Verdickung der Suspension fortlaufend abnimmt.

Suspension, die zur Bildung eines ionenleitenden 15 Die bekannten Einrichtungen zur Fertigung von

Diaphragmas erforderlich ist, erfolgt bei selbstver- galvanischen Elementen ermöglichen zwar schon eine

dickenden Lösungen mit der Zeit und bei anderen weitgehende Mechanisierung einzelner Arbeitsgänge

Lösungen durch Wärmezuführung. bei den oben beschriebenen Verfahrensgängen, die

Die Anwendung dieses Verfahrens zur Herstellung Zahl der Arbeitsgänge konnte aber bisher noch nicht

von galvanischen Becherelementen mit alkalischem ao verringert werden.

Elektrolyt und mit negativer Elektrode aus pasten- Mit der Erfindung sollen diese Nachteile der beartigem Zink ist beispielsweise jedoch insofern kannten Verfahren zur Herstellung von galvanischen ä unvorteilhaft, als die Kenndaten der Elemente sehr Elementen behoben und eine zuverlässige Anlage unstabil anfallen. Diesem Nachteil liegen hauptsäch- hoher Leistungsfähigkeit zur Herstellung von gallich zwei Ursachen zugrunde. 25 vanischen Elementen angegeben werden, bei der die

Zum ersten quillt das Mehl sehr schnell in den Zahl der Arbeitsgänge geringer und die Güter der

Alkalien. Um die Montage der Elemente zu ermög- gefertigten Elemente größer ist.

liehen, kühlt man daher aus fertigungstechnischen Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde,

Gründen die Alkalien während der Bildung des das ionenleitende Diaphragma und die die Elek-

ionenleitenden Diaphragmas bis auf 0 bis 5° C ab. 30 troden bildenden Werkstoffe im Gehäuse des galva-

Trotz dieser Abkühlung bleibt die zulässige Aufbe- nischen Elementes so einzubringen, daß die Gefahr

wahrungszeit der Lösung auf 15 Minuten beschränkt. von Kurzschlüssen und Selbstentladungen des

Nach Ablauf dieser Zeit wird die Lösung trotz Elementes während der Lagerung vermieden wird,

niedriger Temperatur dick. Die Eindickungszeit der sowie eine automatische Anlage zu entwickeln, die

in das Element eingefüllten Suspension beträgt da- 35 die Zahl der Arbeitsgänge zu verringern gestatten,

gegen mindestens 2 Minuten. Diese Zeit reicht aus, eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt und zuverlässig

um die Oberflächenschicht der in der Suspension im Betrieb ist.

verbleibenden pastenartigen negativen Elektrode zu Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gezerstören. Die abgehenden Teilchen dieser Elektrode löst, daß die Elektrolytlösung vorverdickt und gleichgleiten nach unten und können einen Kurzschluß im 40 zeitig mit dem Werkstoff zumindest einer Elektrode Element und somit eine Selbstentladung während der in den Gehäusebecher des galvanischen Elements Lagerung verursachen. unter gleichzeitiger Formgebung eingepreßt wird.

Zum andern wird die Suspension während aes Vorteilhaft wird zunächst die positive Elektrode a

Einfüllens mit Teilchen der positiven Elektrode ver- im Gehäuse des Elementes angeordnet und dann der '

mischt, die sich im unteren Teil des Elementes 45 Werkstoff der negativen Elektrode gleichzeitig mit

sammeln. Das kann gleichfalls eine Selbstentladung der verdickten Elektrolytlösung eingepreßt,

des Elementes während der Lagerung hervorrufen. Man kann auch die vorverdickte Elektrolytlösung

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zur Her- und den Werkstoff beider Elektroden gleichzeitig in stellung von galvanischen Elementen mit alkalischem das Gehäuse einbringen. Femer ist es zweckmäßig, Elektrolyt, bei dem der Werkstoff der negativen 50 gleichzeitig mit dem Einbringen der verdickten Elektrode, beispielsweise pastenartiges Zink, zunächst Elektrolytlösung und des Werkstoffes der negativen in eine aus Stärkemehl und Wasser bereitete Suspen- Elektrode auch den Stromleiter in den Raum der sion getaucht wird. Die derart vorbereitete Elektrode negativen Elektrode einzusetzen,
läßt man in der Luft während einer Zeit trocknen, die Eine Anlage zur Durchführung des erfindungszur Bildung eines Filmes aus quellendem Mehl auf 55 gemäßen Verfahrens enthält vorzugsweise eine Düse der Oberfläche der Elektrode (15 bis 20 Sekunden) zur Formung der ausgetriebenen Stoffstränge, die ausreicht. Danach füllt man den Raum der positiven zumindest zwei koaxial angeordnete Hohldorne aufElektrode mit Alkali aus und bringt den Werkstoff weist.

der negativen Elektrode ein. Hierbei bildet sich in Einer der Düsenräume ist vorteilhaft mit einem

etwa 3 bis 4 Sekunden das ionenleitende Diaphragma 60 Zuteiler für die vorverdickte Elektrolytlösung und der

aus (s. zum Beispiel sowjetische Urheberschrift andere Düsenraum mit einem Zuteiler für den Werk-

133 082). stoff der negativen Elektrode verbunden. Die beiden

Dieses Verfahren ermöglicht zwar die Herstellung Zuteiler werden an Druckleitungen angeschlossen,

von galvanischen Elementen etwas höherer Qualität, die die entsprechenden Stoffe zuführen,

besitzt aber auch eine Reihe von Mängeln. 65 Die beiden Zuteiler sind vorzugsweise in Form von

"Der wesentlichste Nachteil ist der, daß die Gefahr Zylindern mit beweglichen Stempeln ausgeführt, die

eines Kurzschlusses im Element durch Teilchen der mit einem Ventil versehen sind. Das Ventil ermög-

positiven Elektrode, die nach Einfüllen des flüssigen licht die abwechselnde Verbindung der Zylinder-

räume mit den Druckleitungen und den Düsenräumen.

Ein wesentlicher Vorzug des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das ionenleitende Diaphragma aus einer vorverdickten Elektrolytlösung besteht, die in diesem Zustand lange Zeit aufbewahrt werden kann, ohne ihre Eigenschaften und damit die Eigenschaften der hergestellten galvanischen Elemente zu beeinträchtigen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vermeidung der Gefahr eines inneren Kurzschlusses zwischen den Elektroden.

Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Zahl der Arbeitsgänge verringert, da die Werkstoffe der Elektroden und des ionenleitenden Diaphragmas gleichzeitig in das Gehäuse des Elementes eingebracht werden können.

Die erfindungsgemäße Anlage, bei der die Räume der formgebenden Düse mit Zuteilzylindern, die einen beweglichen Stempel und ein Ventil besitzen, verbunden werden, ermöglicht eine weitgehende Mechanisierung des Fertigungsvorganges.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Düse zum Einpressen des Werkstoffs der negativen Elektrode, der verdickten Elektrolytlösung und des Stromleiters in das Gehäuse des galvanischen positive Elektrode sowie das ionenleitende Diaphragma (in der Zeichnung nicht gezeigt) gleichzeitig eingepreßt und geformt werden sollen. Die Düse hat hier einen Mantel 1 und drei Hohldorne 2, 2', 2", die wiederum koaxial angeordnet sind und die Räume 3,4 und 6 bilden. Diese Düsenräume nehmen entsprechend die vorverdickte Elektrolytlösung, den Werkstoff der positiven und den Merkstoff der negativen Elektrode auf. Der Raum 5 dient wieder zum Einbringen des Stromleiters der negativen Elektrode, der gleichzeitig mit dem Einpressen der Stoffe in die Räume 3, 4 und 6 in das Gehäuse des galvanischen Elementes eingebracht wird. Die Gestaltung und die Abmessungen des Mantels 1 sollen der Form und den Abmessungen des Gehäuses des galvanischen Elementes (in der Zeichnung nicht gezeigt) entsprechen. Die Fertigung der galvanischen Elemente, d. h. das Einbringen und Formen der Elektroden und des ionenleitenden Diaphragmas erfolgen wie vorstehend beschrieben.

F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage. Die Anlage gemäß F i g. 3 ermöglicht es, den Fertigungsvorgang durch Steuerung der Stoffströme zu mechanisieren.

Diese Anlage enthält eine Düse mit einem Mantel 1 und mit Hohldornen 2, 2', die die Räume 3, 4, 5 bilden, weiterhin Zylinder 7, 8 mit verschiebbaren Stempeln 9,10 und mit Drehventilen 11,12, die als diskontinuierlich arbeitende Zuteiler für die ver

Elementes, in dem vorher die positive Elektrode an- 30 dickte Elektrolytlösung und die Elektrodenwerkstoffe

geordnet worden ist, wirken.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere er- Der Raum 13 des Zylinders 7 ist einerseits durch

findungsgemäße Düse zum gleichzeitigen Einpressen den Kanal 14 mit dem Raum 3 der Düse und anderer-

der Werkstoffe der negativen und der positiven seits mit der Druckleitung 15 verbunden. In der

Elektrode, der verdickten Elektrolytlösung und des 35 gleichen Weise ist auch der Zylinderraum 16 über

Stromleiters, den Kanal 17 mit dem Düsenraum 4 und mit der

F i g. 3 eine schematische Darstellung von Zu- Druckleitung 18 verbunden.

teilern zur portionsweisen Zuführung von Werk- Die Anlage gemäß F i g. 3 arbeitet wie folgt: Das

stoffen in die Räume der Düsen gemäß Fig. 1. galvanische Element mit der darin eingepreßten

positiven

Aus der nachstehenden Beschreibung des Aufbaus und der Wirkungsweise einiger Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Anlagen wird auch der dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Grundgedanke verständlich.

Die in F i g. 1 dargestellte Anlage zur Herstellung eines galvanischen Elements mit alkalischem Elektrolyt enthält eine Düse mit einem Mantel 1 und zwei konzentrisch angeordneten Hohldornen 2, 2', die die Räume 3, 4 begrenzen. Die Form und Abmessungen des Mantels 1 sollen der Form und den Abmessungen des Raumes der positiven Elektrode entsprechen, die vorher im Gehäuse des Elementes (in der Zeichnung nicht gezeigt) angeordnet sind.

Die Räume 3,4 werden mit der vorverdickten Elektrolytlösung bzw. dem Werkstoff der negativen Elektrode ausgefüllt. In den Raum S setzt man den Stromleiter der negativen Elektrode ein.

Werden die in den Räumen 3, 4 befindlichen Stoffe einem Druck ausgesetzt, fließen sie in Form eines Stranges gleichzeitig in den Raum der positiven Elektrode, wobei das ionenleitende Diaphragma und die negative Elektrode gebildet werden. Gleichzeitig führt man auch den Stromleiter durch die Öffnung 5 ein, der hierbei fest an die negative Elektrode angedrückt bzw. auf die
wird.

Elektrode 19 wird durch Vorschieben des Stößels 20 auf den Düsenkörper aufgesetzt. Der Ring 21, der auch zur Verhütung einer Zerstörung der positiven Elektrode 19 dient, verschiebt sich dabei den Düsenmantel 1 entlang.

Wenn die Räume 13,16 der Zylinder 7, 8 über Ventile 11, 12 mit den entsprechenden Druckleitungen 15,18 verbunden sind, füllen sich diese mit den Werkstoffen des ionenleitenden Diaphragmas und der negativen Elektrode. Unter der Druckeinwirkung der eintretenden Stoffe fahren die Stempel 9, 10 nach oben und geben einen bestimmten Raum frei.

Wenn die Zylinder 7, 8 gefüllt sind, werden die

Ventile 11,12 gedreht (nach der Zeichnung um 180°), wodurch die Zylinderräume 13,16 über die Kanäle 14, 17 mit den entsprechenden Düsenräumen 3, 4 verbunden werden. Man setzt jetzt den Stromleiter 22 in den Raum 5 ein und drückt ihn mit dem Stößel 23 bis an den Boden des Elementes. Werden jetzt die Stempel 9,10 nach unten bewegt, strömen die Stoffe aus den Zylinderräumen 13,16 unter der Druckeinwirkung in die Düsenräume 3, 4 und von dort in das Gehäuse des Elementes, in dem sich schon die positive Elektrode 19 befindet. Dabei

werden das ionenleitende Diaphragma und die negative Elektrode aufgepreßt 65 negative Elektrode geformt.

Gleichzeitig mit der Einbringung der Werkstoffe

Die in F i g. 2 gezeigte Düse wird zweckmäßigerweise dann verwendet, wenn die negative und die und dem Einsetzen des
Stößel 20 zurückgezogen.

Stromleiters 22 wird der

In gleicher Weise wie die oben beschriebene Anlage kann auch eine Einrichtung zum gleichzeitigen Einbringen der Stoffe für die positive und die negative Elektrode und für das ionenleitende Diaphragma aufgebaut sein, nur mit dem Unterschied, daß die Düse dann drei koaxial angeordnete Hohldorne besitzt und die dadurch gebildeten Düsenräume mit drei Preßzylindern verbunden sind.

Die Anwendung der Erfindung ermöglicht es, die Fertigung von galvanischen Elementen beträchtlich zu vereinfachen, die Güte der Elemente zu steigern und die Toleranzen ihrer Kenndaten zu verringern. Darüber hinaus wird eine Selbstentladung der Elemente während der Aufbewahrung, wie sie bei üblichen Elementen durch Leckströme zustande kommt, vermieden. Auf der Grundlage der Erfindung können Automaten hoher Leistungsfähigkeit entwickelt werden, die den Arbeitsaufwand bei der Fertigung von galvanischen Elementen weitgehend vermindern.

ao

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von galvanischen Elementen, in deren Gehäuse eine positive Elektrode und eine negative Elektrode mit Stromleiter koaxial angeordnet und durch ein ionenleitendes Diaphragma voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung vorverdickt und gleichzeitig mit dem Werkstoff mindestens einer Elektrode in das Gehäuse des galvanischen Elementes unter gleichzeitiger Formgebung eingepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die positive Elektrode im Gehäuse des Elementes angeordnet und dann der Werkstoff der negativen Elektrode und die vorverdickte Elektrolytlösung gleichzeitig eingepreßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorverdickte Elektrolytlösung und der Werkstoff beider Elektroden gleichzeitig in das Gehäuse des galvanischen Elementes eingepreßt werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Einpressen der vorverdickten Elektrolytlösung und der negativen Elektrode der Stromleiter in den Raum der negativen Elektrode eingesetzt wird.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Düse mit mindestens zwei koaxial angeordneten Hohldornen (2,2'), die das Einpressen der Werkstoffe unter gleichzeitiger Formung der austretenden Stränge ermöglicht.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Düsenräume mit einem Zuteiler zum portionsweisen Zuführen der vorverdickten Elektrolytlösung und ein anderer mit einem Zuteiler zum portionsweisen Zuführen des Werkstoffes der negativen Elektrode verbunden ist und daß beide Zuteiler an Druckleitungen für die entsprechenden Werkstoffe angeschlossen sind.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuteiler als Zylinder (7, 8) mit beweglichem Stempel (9,10) und einem Ventil (11,12) ausgebildet sind und daß das Ventil den zugeordneten Zylinderraum abwechselnd mit einer der Druckleitungen (15,18) und einem der Düsenräume (3,4) verbindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen