DE2164069A1 - Kondensatorartiges Element zum Speichern elektrischer Energie - Google Patents

Kondensatorartiges Element zum Speichern elektrischer Energie

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DE2164069A1 DE19712164069 DE2164069A DE2164069A1 DE 2164069 A1 DE2164069 A1 DE 2164069A1 DE 19712164069 DE19712164069 DE 19712164069 DE 2164069 A DE2164069 A DE 2164069A DE 2164069 A1 DE2164069 A1 DE 2164069A1
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Donald Lewis Grafield Heights; Metcalfe III Joseph Edward Bedford Heights; Ohio Boos (V.StA.)
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Description

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G 47 920
Firma The Standard Oil Company, Midland Building, CLEVELAND -. Ohio 44 115 (USA)
Kondensatorartiges Element zum Speichern elektrischer Energie
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Element zum Speichern elektrischer Energie und insbesondere ein kondensatorartiges elektrisches Element, das bei kleinsten Abmessungen eine hohe Kapazität und eine geringe Spannung aufweist. Dieser elektrische Kondensator od. dgl. besitzt zwei Elektroden aus pastenartigem Material, einen Separator oder ein Trennelement, das als elektronischer Isolator und als Ionenleiter wirkt, und einen in den Poren des Trennelementes befindlichen Elektrolyten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, derartige Elemente in bezug auf die Ausbildung der pastenartigen Elektroden zu verbessern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein kondensatorartiges elektrisches Element vorgeschlagen, das eine auf Kohle- oder Kohlenstoffbasis aufgebaute pastenartige Elektrode und eine gegenüberliegende, auf Metallbasis aufgebaute pastenartige Gegenelektrode aufweist, wobei das Metall aus der Gruppe ausgewählt ist, die Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Eisen, Mangan, Blei, Magnesium, Titan, Silber, Kobalt, Indium, Selen und Tellur umfaßt. Irfindungsgemäß werden die Elektroden derot hergestellt, daß man fein zerteiltes körniges oder pulveriges Material aus Kohle oder Kohlenstoff oder dem Metall in einem Elektrolyt vermischt, um so eine Paste zu bilden, aus der dann die gewünschten Elektroden gepreßt werden.
Das mit pastenartigen Elektroden ausgerüstete kondensatorartige elektrische Element der vorliegenden Erfindung besitzt für ein vorgegebenes Volumen eine sehr hohe Kapazität und behält außerdem die Entladeeigenschaften eines Kondensators. Dieser Kondensator bzw. dieses kondensatorartige elektrische Element ist praktisch eine Kombination aus zwei Kondensatoren, nämlich einem aufgrund chemischer Reaktion wirksam werdenden Kondensator und edrxem Doppelschicht-Kondensator. Der die Kohlenstoffelektrode umfassende Kondensator verwendet die große Oberfläche der Doppelschicht zum Speichern elektrischer Energie» während der die Metallelektrode umfassende Kondensator chemische Energie benutzt.
Der Doppelschichtkondensator liegt in Reihe mit dem Reaktions-Kondensator und die Gesamtkapazität der Zelle oder des Elementes wird für eine bestimmte Größe
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der Kohlenstoffelektrode praktisch verdoppelt·» Dies führt zu einer kapazitiven Ladungs- und Entladungscharakteristik mit einer wesentlich höheren Kapazität pro cm . Daher ist das erfindungsgemäße kondensatorartige Element als Ersatz ft> Übliche elektrische Kondensatoren oder Elemente in Fällen gedacht, bei denen eine extrem hohe Kapazität in Verbindung mit einem sehr geringen äquivalenten Reihenwiderstand erforderlich ist. Der äquivalente Reihenwiderstand dieser Art eines Kondensators besteht aus der Summe der elektronischen Widerstände in den Elektroden und dem Ionenwiderstand des Elektrolyten.
Die erfindungsgemäßen Kondensatoren können in Vorrichtungen parallel zu einer Batterie verwendet werden, um einen hohen pulsierenden Energieausgang wie eine pulsierende Radioübertragung, eine pulsierende Fernsehübertragung , ein Steuerlicht für Automobile, eine Gleichstromquelle für Blitzsig*alet Leuchtbojen, drahtlose Vorrichtungen und ähnliche Gegenstände zu liefern.
Der mit pastenartigen Elektroden ausgeetattete erfindungsgemäße Elektrolyt-Kondensator besitzt viele wichtige Vorteile Über bekannte Kondensatoren dieser Art. Da der Elektronenleiter geteilt ist und von einem Elektronen nicht leitenden Trennelement auseinandergehalten wird, werden elektrische Ladungen an den Grenzflächen zwischen den elektronenleitenden und Elektronen nicht leitenden Teilen des Stromkreises gespeichert. Die Kohlenstoff-Elektrode entwickelt ihre Kapazität durch Aufbauen einer Ladung an
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der Grenzfläche zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten. Je größer die Oberfläche dieser Grenzfläche ist, desto größer ist auch die Kapazität. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Grenzfläche zwischen Elektrode und Elektrolyt auf ein Maximum gebracht, ohne die Gesamtgröße des Kondensators zu vergrößern, was man dadurch erreicht, daß man eine sehr poröse Kolhenstoffelektrode schafft, die eine extrem hohe Grenzoberfläche für den Kontakt mit dem Elektrolyten bildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die hochgradig poröse Kohlenstoffelektrode eine dünne Platte, die aus aktiviertem Kohlenstoff oder aktivierter Kohle mit einer Gesamtoberfläche im Bereich von 100 m / anr bis 2000 m / cnr und vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1500 m / cnr beattht, wobei diese Gesamtoberfläche nach dem üblichen Brunauer-Emmett-Teller-Verfahren bestimmt wird. Obwohl es für die gegenüberliegende Metall-Elektrode nicht ebenfalls erwünscht ist, daß dieselbe eine hohe Gesamtoberfläche aufweist, ist dies nicht kritisch, weil die Metall-Elektrode ihre Kapazität von chemischer Energie ableitet.
Zusätzlich zu der aufgrund der Verwendung einer Kombination einer Reaktions-Elektrode und einer doppelschichtigen hochporösen Elektrode erzielten hohen Kapazität werden weitere Vorteile mit dem erfindungsgemäßen Element erzielt, da die pastenartigen Elektroden genügend flexibel sind, um gegen Reißen und Brechen widerstandsfähig zu sein, so daß man sie auch mit minimalen Abmessungen herstellen kann. Bei bekannten
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kondensatorartigen elektrischen Elementen ist die minimale Dicke der Elektroden durch die brüchige Natur des verwendeten Materials begrenzt, während die Dicke von pastenartigen Elektroden wegen der geringen Bruchgefahr wesentlich verringert ist.
Die pastenartige Elektrode kann auf einem Träger als sehr dünner Film nach bekannten Verfahren wie beispielsweise durch Siebdruck, durch Aufspritzen oder Aufwalzen aufgebracht werden. Da der elektronische Widerstand der Dicke einer Elektrode direkt proportional ist, erzielt man durch Verringerung der Dicke der Elektrode eine entsprechende Verringerung des elektronischen Widerstandes derselben und auch eine Verringerung der Wiederausgleichsladung bei Unterbrechung des Entladungsstromes.
In der Zeichnung sindzwei Ausführungsbeispiele eines
erfindungsgemäßen kondensatorartigen elektrischen Elementes dargestellt, und zwar zeigt
Fig. 1 einen einzelligen elektrischen Kondensator in Explosionsdarstellung,
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Kondensators aus Fig. 1 in zusammengebautem Zustand und
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kondensators.
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Der eafindungsgemäße einzeilige elektrische Kondensator besitzt zwei zusammengesetzte Elektroden 10 und 11. Jede dieser zusammengesetzten Elektroden besitzt ein elektronenleitfähiges und ionenisolierendes Abschlußelement 12, das beispielsweise aus Kohle, Kohlenstoff, Blei, Eisen, Nickel oder jeder der bekannten leitenden Legierungen hergestellt werden kann. Das Abschlußelement 12 ist durch seine elektrisch Leitfähigkeit.und chemische inertheit gegenüber dem verwendeten Elektrolyten beim angelegten Potential gekennzeichnet. Das Abschlußelement dient primär als Stromsammler und als Ionenisolator zwischen verschiedenen Zellen dieser Art. Wenn das spezielle elektronenleitfähige und ionenisolierende Abschlußelement aufgrund der Einwirkung des Elektrolyten korrodieren kann oder nicht vollständig undurchlässig für den Elektrolyten ist, so daß der Elektrolyt durch dasselbe hindurchsickern kann und anschließende Bauelemente angreifen kann, können die Oberflächen des Abschlußelementes mit einer Beschichtung aus einem Edelmetall oder einer Substanz wie kolloidalem Graphit in einem Lösungsmittel wie Alkohol beschichtet werden, um diese Probleme auf ein Minimum herabzusetzen. Hierdurch können auch Kriechströme oder sonstige Leckströme um mehr als einen Faktor 10 verringert werden.
An jedes Abschlußelement 12 ist ein Ring 15angeklebt oder sonstwie dauerhaft angebracht. Da eine auf Kohlenstoffbasis aufgebaute pastenartige Elektrode 13 und eine auf Metallbasis aufgebaute pastenartige Elektrode 14 nicht starre Gegenstände, sondern bis zu einem gewissen Grade flexibel sind, besteht der Hauptzweck des Ringes 15 darin, die Elektroden 13 und
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zu umschließen und zu verhindern, daß das Material der pastenartigen Elektroden aussickern oder sonstwie aus dem Kondensator austreten kann. Der Ring 15 besteht vorzugsweise aus isolierendem Material, obwohl dies nicht unbedingt notwendig ist. Das Material des Ringes 15 sollte flexibel sein, um Ausdehnungen und Zusammenziehungen der Elektroden folgen zu können. Es ist aber auch möglich, die Elektroden auf andere Art in der gewünschten Weise zu schützen.
Das Trennelement 16 besteht im allgemeinen aus hochgradig porösem Material, das als elektronischer Isolator zwischen den Elektroden wirkt, jedoch eine freie und ungehinderte Bewegung der Ionen im Elektrolyten zuläßt. Die Poren des Separators oder Trennelementes 16 müssen klein genug sein, um einen Kontakt zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden zu verhindern, da andernfalls Kurzschlüsse auftreten können und die an den Elektroden angesammelten elektrischen Ladungen schnell verschwinden. Das Trennelement kann aber auch ein nicht porBser ionenleitender Film wie eine Ionenaustauschmembrane sein. Jeder von Batterien bekannte Separator kann für diesen Zweck verwendet werden und Materialien wie poröses Polyvinylchlorid, Glasfaserfilterpapier, (Watman G.F.A.), Celluloseacetat, gemischte Ester von Cellulose und Glasfaserstoff haben sich als brauchbar erwiesen.
Vor dem Gebrauch ist es vorteilhaft, das Trennelement mit Elektrolyt zu sättigen. Dies kann man dadurch erreichen, daß man das Trennelement für eine Zeitdauer von bis zu 15 Minuten mit Elektrolyt tränkt.
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Ein Oberflächenbehandlungsmittel oder Netzmittel wie ein fotografisches Netzmittel ( die von der Firma Kodak gelieferte Foto-Flo-Lösung) kann dem Elektrolyten zugegeben werden, um das Benetzen de» Trennelementes und der Elektroden zu erleichtern. Die Foto-Flo-Lösung scheint nur mit neutralen Elektrolyten brauchbar zu sein, jedoch können auch andere Oberflächenbehandlungsmittel in sauren oder basischen Elektrolyten Verwendung finden.
Die auf Kohlenstoffbasis gebildete Elektrode 13 besteht aus Partikeln aus aktivierter Kohle vermischt mit Elektrolyt. Die Aktivierung von Kohle oder Kohlenstoff ist ein Verfahren, durch welches Absorptionseigenschaften und eine vergrößerte Oberfläche einem natürlich vorkommenden kohlehaltigen Material erteilt werden. Da die Speicherung elektrischer Energie in einem Kondensator oder einer sonstigen elektrischen Zelle offensichtlich von der Größe der Oberfläche der Elektroden abhängt, ist eine Erhöhung der Speicherkapazität durch einen Anstieg der Oberflächengröße, der beispielsweise durch Aktivierung erreicht werden kann, zu erwarten.
Die Oberfläche von Kohle oder Kohlenstoff liegt zum größten Teil innen und kann durch zahlreiche Aktivierungi verfahren erzeugt werden. Im allgemeinen enthält aktivierte Kohle 80 % oder mehr Kohlenstoff und außerdem Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und anorganische Salze, welche bei Verbrennung eine Asche bilden. Die Poren in aktiviertem Kohlenmaterial müssen genügend groß sein, um ein Eindringen und Durchdringen
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von Elektrolyt zu erlauben.
Aktivierte Kohle kann dadurch erzeugt werden, daß man die Kohle zunächst in Abwesenheit von Luft bei Temperaturen unterhalb 60O0C verkohlt. Man kann dabei jede kohlenhaltige Substanz verkohlen. Die verkohlte Kohle wird dann gewöhnlich durch gesteuerte Oxydation mit einem geeigneten oxydierenden Gas bei erhöhten Temperaturen aktiviert. Die meisten derzeit üblichen Verfahren sehen eine Aktivierung mit Dampf oder Kohlendioxyd bei Temperaturen zwischen 800 und 1000° C oder mit Luft bei Temperaturen zwischen 300 und 6000C für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 24 Stunden vor, was von den Oxydationsbedingungen und der Qualität der gewünschten aktiven Kohle abhängt. Andere Aktivierungsverfahren umfassen Aktivierung mit metallischen Chloriden und die elektrochemische Aktivierung. Die letztgenannte Aktivierung ist ein Verfahren, durch welches die Kapazität einer Elektrode durch zyklische bzw. periodisch wiederholende elektrochemische Behandlung erhöht wird.
Aus hartem und dichtem Material hergestellte aktivierte Kohle wird gewöhnlich verkohlt, auf eine gewünschte Partikelgröße gemahlen und direkt aktiviert, um harte und dichte granulatartige Körner aua Kohle zu erhalten. In anderen Fällen ist es vorteilhaft, Holzkohle, Kohle oder Koks zu Pulver zu mahlen, dieses Pulver in Briketts oder Pellets mit Teer oder Pech als Bindemittel zu formen, diese Briketts oder Pellets auf die gewünschte Partikelgröße zu brechen oder zu mahlen und diese Partikel auf 500 bis 7000C zu glühen und dann mit Dampf oder Abgas bei 850 bis 9500C zu aktivieren. Durch das letztgenannte Verfahren erhält
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man Partikel mit einer besonderen Struktur, die leichter aktiviert werden können, weil sie mehr Eingangskanäle oder Makroporen für den Zutritt der oxydierenden Gase und zum Austritt der Reaktionsprodukte aus dem Mittelpunkt der Partikel enthalten,
Die als Gegenelektrode bestimmte Elektrode 14 ist aus fein zerteiltem pulverförmigen Metall hergestellt, das aus Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Eisen, Mangan, Blei, Magnesium, Titan, Silber, Kobalt, Indium, Selen und Tellur umfassenden Gruppe ausgewählt ist und mit einem Elektrolyten vermischt wurde. Dieses mit dem Elektrolyten vermischte Metallpulver besitzt vorzugsweise eine Partikelgröße von weniger als 10/U.
Zum Herstellen der pastenartigen Elektroden für den beschriebenen elektrischen Kondensator od. dgl. wird pulverförmige aktivierte Kohle oder pulverförmiges Metall mit einem Elektrolyten zu einem dicken Brei vermischt. Das fein zerteilte oder pulverförmige Material ( Kohle oder Metall ) sollte in einem Verhältnis von etwa 1 bis 3 Teile pulverförmiges Material zu etwa 3 bis 1 Teil des Elektrolyt, berechnet auf dem Gewicht dieser Materialien, zugegeben werden. Die Verwendung von groben Partikeln sollte vermieden werden, damit die Zacken oder Vertiefungen des groben Materials nicht das Trennelement ganz durchsetzen und somit einen Kontakt zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden ermöglicht, was zu Kurzschlüssen führen kann. Wasser oder andere Verdünnungsmittel können verwendet werden, um das Herstellen des Breis zu erleichtern. Das überschüssige Wasser oder sonstige Verdünnuipmittel wird aus den
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Brei in üblicher Weise entfernt, so daß eine viskose oder dickflüssige Paste zurückbleibt, die zu einem als Elektrode dienenden Pellet durch Anwendung eines vorbestimmten Druckes gepreßt werden kann. Bei Anwendung von Druck wird auch noch ein Teil von Flüssigkeit aus der Paste austreten.
Der Elektrolyt sollte aus einem hochgradig leitenden Medium bestehen, das mit den Elektroden verteilen ist und auf dieselben keine korrosive Wirkung ausübt. Der Elektrolyt kann eine wässerige Lösung eines Salzes oder einer Base sein, wie beispielsweise Ammonjskchlorid, Natriumchlorid, Kalziumchlorid, Kaliumbromid,Kaliumcarbonat,Natriumhydroxyd, Kaliumhydroxyd usw.
Man kann auch nicht wässerige Elektrolyten verwenden wie Lösungen von Metallsalzen von organischen und anorganischen Säuren, Ammoniak und qusrternären Ammoniaksalzen usw. in anorganischen Lösungsmitteln wie Sulfonaten, beispielsweise in Tetraäthyl-Ammoniakp-Toluol-Sulfonat, anorganische Nitrile wie Acetonitril, Propionitril, Sulfoxyde wie Di-methyl-,Diäthyl-,Äthylmethyl-und Benzylmethyl-Sulfoxyde, Amide wie Diaethyl-Formamid, Pyrrolidone wie N-Methylpyrrolidon und Carbonate wie Propylencarbonat. Andere geeignete nicht wässerige Elektrolyte sind in den Veröffentlichungen der Konferenz "Proceedings of Nineteenth and Twentieth Annual Power Sources" offenbart.
Der in den Elektroden befindliche Elektrolyt hat drei Aufgaben« Erstens dient er zum Unterstützen der Ionen-
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leitfähigkeit, zweitens dient er als Ionenquelle und drittens als Bindemittel für die festen Partikel der Elektroden. Ss sollte genügend Elektrolyt vorgesehen werden, um diese Funktionen zu erfüllen. Man kann zwar auch ein besonderes Bindemittel vorsehen, um die Bindefunktion des Elektrolyten zu ersetzen, jedoch würde ein solches Bindemittel in unerwünschter Weise den Widerstand der Elektrode erhöhen.
Der zum Formen der Elektroden angewendete Druck hängt von vielen Variablen wie den Abmessungen der Elektrode, der Partikelgröße des pulverförmigen Materials, dem jeweils vorhandenen Elektrolyten usw. ab. Der angewendete Druck sollte in einem Bereich liegen, bei dem noch eine gewisse Menge Elektrolyt in der Elektrode verbleibt, welche ausreicht, um die drei oben erwähnten Funktionen des Elektrolyten zu erfüllen.
Beim Zusammenbauen des kondensabrartigen elektrischen Elementes werden zwei derart hergestellte Elektroden jeweils in einen Ring 15 eingesetzt, der an einem kreisförmigem plattenartigen Abschlußelement 12 befestigt ist. Zwischen diese zwei Elektroden wird eine als Trennelement 16 dienende, mit Elektrolyt gesättigte Membran eingelegt, woraufhin man diese kondensatorartige Zelle auf die untere Platte einer Plfittenpresse legt. Die obere Platte der Plattenpresse wird dann auf die zusammengesetzte Zelle abgesenkt, bis diese Platte auf der Zelle aufliegt, woraufhin ein konzentrischer Ring über die Zelle geschoben wird. Jetzt ist die kondensatorartige Zelle durch die obere und die untere Platte der Presse und den konzentrischen Ring begrenzt. Dann wird die Zelle mit einem Druck *·*_
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zusammengepreßt, der ausreicht, um die einzelnen Tei3e der Zelle fest untereinander su verbinden, Drücke in der Größenordnung von 17 kg/cm haben sich hierfür als ausreichend erwiesen« Es können jedoch auch andere Verfahren angewendet werden, um die Einzelteile des kondensatorartigen l-l©ment@o einem einstückigen kompakten Gegenstand zu
Die in Fig. 2 dargestellte Kondensatorzella ist aus den in Fig. 1 in Explosionsdarstellung gez©i@t©n Einzelteilen zusammengebaut word@n@ Di® Kondensatorzelle aus Fig* 2 ist jedoch gegenüber Fig» I is vergrößertem Maßstab dargestellte
Fig. 3 zeigt ein etwas abgewandeltes einer Kondensatorzelle, di@ jedoch in Draufsicht nicht kreisförmig» sondern vielmehr rechteckig ist· B@®-» entsprechend sind langgestreckt© Elektroden 13 imrl vorgesehen, die bei diesem AusführungsbeispleX im Querschnitt dreieekförraig sind« Bi @ zwischen denselben befindlichen Trennelemente 16 sind geneigt aBg@@rin@t, und bilden gleichzeitig Abstandsolemente swlBGhem den plattenförmigen Äußeren Abstützel@m@nt@n 16«, s© d%S zusätzliche äußere Ringe„ wie di@ Ring® 15 %ms Fig. 1 und 2 entfallen können»
Die erfindungegemäßen Kondensatorzellen k3em@n mehrzelligen Einheiten zusammengesetzt werd®^^ wobei man die einzelnen Zellen derart «nsinanderbaut» daß sich zwischen den einzelnen Zellen jeweils doppelte Elektroden und an den äußeren Enden eine· derartigen Zellenstapel· jeweils eine einzelne Elektrode befindet.
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2164069 ■ der Erfindung dienen die schwarz
keiner
keiner
%
- 14 - 91-99
Zur weiteren Erläuterung
nachfolgenden Beispiele: 		Ss wurde eine pastenartige Kohleelektrode dadurch
hergestellt, daß man eine genügende Menge einer
wässerigen Lösung aus 25 Gew.% KOH mit aktivierten
Kohlepartikeln zu einem Brei vermischte. Die
von der Firma West Virginia Pulp and Paper
Company bezogene aktivierte Kohle besaß Partikel
folgender Spezifikation: 		7β-90
Beispiel I Farbe
Geruch
Geschmack
Partikelgröße 		50-75
T 0,15 mm 0,24 bis 0,27
y 0,074 mm i2/g) 700-950
jr 0,044 mm 0,8
Dicht· (g/cm3) 90-96
Oberflächengröße B.E.T.(α 3% maximal
Porenvolumen (c»*/g) 6% HÄXimal
Iodzahl 3Ji maximal Ia su-
auuaengtpreSten Zu-
vaeitrlöalicho Stoff· -15-
Geswteaehfegefctalt
Feuchtigkeitsgehalt
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typische Porengrbßen- 512
verteilungt 115
20A° 77
2O-3OA0 36
3O-4OA0 9.0
4O-5OA0 7.5
50-6OA0 1.9
60-8OA0 5.4
80-10OA0
IOO-I2OA0
Durch teilweises Trocknen des Breis zum Entfernen von Wasser und Entfernen von überschüssigem Elektrolyten durch Filtration wurde eine Paste erzeugt. 0,14 gr dieser Paste wurde auf eine Matrize aufgebracht und unter einem Druck von 28 kg/cm ( 20 ml Elektrolyt zugegeben wurde.
2 unter einem Druck von 28 kg/cm gepreßt, woraufhin
Die Gegenelektrode wurde dadurch erzeugt, daß man ein Kupferpulver mit einer Partikelgröße von
< 10/U mit einer genügenden Menge von 25 Gew. % wässerigem Kaliumhydroxyd zu einem Brei vermischte und dann diesen Brei durch Vakuumfiltration behandelte, um den überschüssigen Elektrolyten zu entfernen, Das zurückbleibende Gemisch aus Kupferpulver und Elektrolyt hatte eine pastenartige Konsistenz und wurde direkt in die von einem Ring und dem undurchlässigen Trennelement oder Abschlußelement gebildeten Hohlraum eingegeben.
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209828/099 /»
Der Ring wurde aus einer Folie aus einem Fluoroelastomer ausgestanzt, das aus einem Copolymer von Vinyliden Fluorid und Hexafluorpropylen, spezifisches Gewicht 1,72 bis 1,86 gr (Warenzeichen Viton der Firma DuPont) hergestellt wurde. Dieser Ring wurde mit Hilfe eines Klebstoffes (Duro Contact) auf eine kreisförmige Folie oder Scheibe aus einem flexiblen Vinylfilm aufgeklebt. Dieser Vinylfilm enthielt zum Erzielen einer maximalen elektrischen Leitfähigkeit Ruß und besaß folgende Eigenschaften: Bruchfestigkeit in Längsrichtung und in Querrichtung jeweils 9kg, Längung 8596, spezifischer Widerstand 1,5 Ohm (Condulon CV5R1OO der Firma The Plastic Film Co.,PlainfMd,Connecticut, USA). Der Ring besaß eine Dicke von 0,39 mm, einen Innendurchmesser von 19 mm und einen Außendurchmesser von 28,6 mm. Die aus Vinylfilm bestehende Scheibe wirkte als elektronischer Leiter und als ionischer Isolator und besaß eine Dicke von 0,076 mm und einen Durchmesser von 28,6 mm.
Ein aus Polyester (L20318B, der Firma Pellon Corporation) bestehender Separator wurde in einem 25 Gew.% Kaliumhydroxyd 15 Minuten lang getränkt und zwischen den beiden zusammengesetzten Elektroden angebracht, um eine fertige Zelle zu bilden. Dieser Separator besaß eine Dicke von 1,3 nun und einen Durchmesser von 25,4 mm und diente als elektronische Isolation zwischen den einander gegenüberliegenden Elektroden.
Die so zusammengesetzte Zelle wurde dann zwischen zwei Metallzylindern einer Klemmvorrichtung angebracht und mit Hilfe eines phenolischen Halteringes mit einem Innendurchmesser von 31,75 mm gehalten, der über diese
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zusammengesetzte kondensatorartige Zelle geschoben worden war. Die Bolzen der Klemme wurden dann festgezogen, um den zusammengesetzten Kondensator unter einen Druck von 3316 kg / cm zu setzen, der ausreicht, um die kondensatorartige Zelle zu einer kompakten Einheit zu verbinden. Die Kapazität dieser Zelle wurde bestimmt, während sich die Zelle noch in der Klemme befand, und man erzielte die folgenden Ergebnisse bei Anlegung einer Ladung von 1 Volt an den Kondensator:
Kapazität 9,9 F
Widerstand 244 Milliohm
Leckstrom 7»7 Milliampere
Volumen der KohleäLektrode 2,62 csr
Beispiel II
Der Kondensator wurde wie in Beispiel I angegeben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode aus einer Kickelmetall enthaltenden Paste bestand,' Unter Anlegung einer Spannung von einem Volt besaß der Kondensator folgende Eigenschaften;
Kapazität 0,35 F
Widerstand 340 Milliohm
Leckstrom 11 aA
Volumen der KohleeMctrode 2»62 car
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- 18 Beispiel.III
Der Kondensator wurde wie in Beispiel I angegeben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode aus einer Paste aus Cadmium anstatt aus Kupfer bestand, wobei dieser Kondensator folgende Eigenschaften aufwies:
Kapazität 3,89 F
Widerstand 560 Milliohm
Leckstrom 0,8 mA
Volumen der Kohleelektrode 2,62 cm
Beispiel IV
Der Kondensator war ebenso wie der aus Beispiel I aufgebaut, mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode aus einer Paste aus Zink anstatt aus Kupfer bestand, und besaß folgende Eigenschaften:
Kapazität 8,9 F
Widerstand 460 Milliohm
Lecketrom 23 mA
Volumen der Kohleelektrode 2,62 cur
Beispiel V
Der Kondtniator wurde wie in Beispiel I angegeben hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Gegenelektrode
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2164069 4,1 F
198 MLlliohm
2,8 mÄ
2,62 cm3 		6 F
0 mA
2,62 cm .
- 19 - Patentansprüche:
aus einer Paste aus Eisen anstatt aus Kupfer bestand,
wobei dieser Kondensator folgende Eigenschaften
aufwies:		 Der Kondensator war wie in Beispiel IT angegeben
aufgebaut, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt
aus einer wässerigen Lösung von 0,2 N-Kaliumhydroxyd-
Kaliumbromid-Lösung anstatt einem Kaliumhydroxyd
bestand. Er besaß folgende Eigenschaften:		 /
Kapazität
Widerstand
Leckstrom
Volumen der Kohleelektrode		 Kapazität
Widerstand
Leckstrom
Volumen der Kohleelektrode
Beispiel VI
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Claims (1)

  1. fio
    Patentansprüche:
    Elektrisches kondensatorartiges Element oder Zelle mit einem wenigstens ein Paar von Elektroden enthaltenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (13»14) pastenartig ausgebildet sind und jeweils eine Elektrode (13) des Elektrodenpaares aus einem Gemisch von Kohle oder Kohlenstoff und einem Elektrolyten und die andere pastenartige Elektrode (14) aus einem Gemisch eines pulverisierten Metalls aus der Kupfer, Nickel, Cadmium, Zink, Eisen, Mangan Blei, Magnesium, Titan, Silber, Kobalt , Indium, Selen und Tellur umfassenden Gruppe mit dem Elektrolyten besteht, wobei ein ionenleitender Separator (16) zwischen und im Kontakt mit den beiden Elektroden (13,14) des Elektrodenpaares angeordnet ist, der diese beiden Elektroden elektronisch voneinander trennt.
    2.) Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pastenartige Kohleelektrode (13) aktiviertes Kohlematerial mit einer Gesamtoberfläche im Bereich von 100 bis 2000 m /g vermischtntt Elektrolyt enthält.
    3.) Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (16) ein mit Elektrolyt geträriter oder gesättigter poröser Separator ist*
    4.) Element nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der mit Elektrolyt gesättigte Separator (16) ein Netzmittel enthält, welches das Tränken und Sättigen des Separators mit Elektrolyt erleichtert.
    -2-
    2 09828/0994
    5.) Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dae es auf der Außenseite jeder der Elektroden (13»14) ein elektrisch leitendes AbschluSelenent (12) aufweist» das als Stromsammler und als für den Elektrolyten undurchdringliches Trennelement dient.
    6.) Element nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Abschlußelement (12) ein vorzugsweise ringförmiges isolierendes flexibles Element (15) zur Begrenzung des Außenumfanges der Elektroden (13 bzw.14) und zur Aufnahme dieser Elektroden angeordnet ist.
    7·) Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet» daß all· seine Teile unter einem Druck γόη wenigstens 1,7 kg/ cm zusammengepreßt warden, um «ine fest verbundene kompakte Baueinheit zu bilden.
    8») Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7r dadurch gekennzeichnet, daß mehrart elektrisch« Elemente oder Zellen ditser Art in Reihe derart untereinander verbunden sind, daß dia itißeran Abschlußelemente (12) derselben aneinanderliegtn und •inen Stromsammler für dia einzelnen Zellen bilden.
    9·) Element nach Anspruch 2»dadurch gekennzeichnet» daß das aktivierte Kohltmaterial ein· Gesaatoberflache im Bereich von 500 bis 1500 m2/g aufweist.
    -3-
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    ft
    10.) Element nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet» daß daß Tren (16) aus ftchräggestellten einzelne^ besteht, welche die Abschlußelemen im Abstand voneinander halten und im Querschnitt dreieckförmige lang Elektroden (13,14) getrennt vonelr
    209828/0994
    BAD ORIGfNAL
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