DE2231479B2 - Galvanisches element mit alkalischem elektrolyten und depolarisation durch sauerstoff - Google Patents
Galvanisches element mit alkalischem elektrolyten und depolarisation durch sauerstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element mit alklischem Elektrolyten und Depoiärisation durch
Sauerstoff, bei dem eine aus einem gelierten Elektrolyten bestehende Schicht eine negative Elektrode auf
Zinkbasis von einer mit Sauerstoff oder Luft gespeisten positiven Elektrode trennt Bei derartigen Elementen
besteht die negative Elektrode in der Regel aus einer Aufschlämmung aus Zinkpulver in einem alkalischen
Gel und nimmt während der Entladung an Volumen zu.
Für diese Volumenvergrößerung sind bekanntlich im
Element freie Räume vorgesehen. Obwohl das Zinkpulver, beispielsweise aufgeschlämmt in einer gelierten
alkalischen Lösung, die die negative aktive Masse bildet, ungehindert ihr Volumen vergrößern kann, tritt durch
diese Quellung der aktiven Masse unter Umständen eine Trennung bestimmter noch nicht vollständig entladener
2'inkkörper ein, wodurch ein Teil der negativen aktiven
Masse nicht der Entladung ausgesetzt wird. Wenn außerdem der freie Raum mit der Umgebungsluft in
Berührung steht, erfolgt die Oxydation des Zinks durch den Luftsauerstoff während der Lagerung, wenn die
siktive Masse unmittelbar mit dem freien Raum in Berührung steht Im übrigen besteht die Gefahr, daß die
quellende aktive Masse in Berührung mit der positiven Elektrode gelangt
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, eine Pechschicht unmittelbar mit der negativen
Masse in Berührung zu bringen, um sie von dem Ausdehnungsraum zu trennen. Wenn die Pechschicht
jedoch zu dünn ist, bilden sich in ihr während der Entladung Risse, und es treten die gleichen Nachteile
wie obenerwähnt ein. Ist sie jedoch zu dick, kann die negative Masse in dem dafür vorgesehenen Raum nicht
quellen und drückt so lange gegen die Pechschiebt und die Wandung des Elements, bis die eine oder andere
(oder beide) nachgebea Die Quellung des Zinkpulvers kann während der Entladung der negativen Elektrode
60 VoL-% erreichen, so daß bei Elementen hoher Kapazität die Expansionskraft sehr stark ist
Man könnte dieses Problem auch umgehen, indem man eine nicht quellende massive Zinkelektrode wählt
wie es in der GB-PS 7 68 054 vorgeschlagen ist In
ίο diesem Fall ist jedoch die spezifische Energie des
Elements niedrig wegen der raschen Polarisierung der Elektrode durch eine Ansammlung von Entladeprodukten auf ihrer Oberfläche.
Die Erfindung hat also zum Ziel, ein derartiges
Element bezüglich seiner spezifischen Energie zu verbessern und zugleich das dann akut werdende
Problem der Abdeckung der schwellenden Zinkelektrode zu lösen.
Gegenstand der Erfindung ist ein galvanisches
ίο Element mit alkalischem Elektrolyten und Depolarisation durch Sauerstoff, bei dem eine mit Sauerstoff oder
Luft versorgte positive Elektrode von einer negativen Elektrode auf Zinkpulverbasis durch eine einen
gelierten Elektrolyten bildende Schicht getrennt ist,
wobei die Elektrolytschicht nach oben derart verlängert ist daß die negative Elektrode von einem darüberliegenden freien Raum getrennt ist dadurch gekennzeichnet daß der Elektrolyt mit Stärke geliert deren
Konzentration zwischen 150 und 240 g pro Liter beträgt
und daß die negative Elektrode aus Zinkpulver und
einem gelierten Elektrolyten besteht
Wenn Luft in den freien Expansionsraum eindringt, schützt die gelierte elektrolytische Schicht die negative
Masse vor jedem Kontakt mit der Umgebungsluft und
überwacht die Quellung dieser Masse dank ihrer
Beweglichkeit, die das Pech nicht in dem gleichen Maße aufweist, um so mehr als letzteres an den Wänden des
Elements haften bleibt, was beim gelierten Elektrolyten nicht der Fall ist
Die Steilheit des elektrolytischen Gels gernäß der
Erfindung ist jedoch nicht so stark, als daß die im bezug
auf das Pech genannten Nachteile erneut einträten.
Die negative aktive Masse wird in einem alkalischen Gel der gleichen Art wie das elektrolytische Gel
aufgeschlämmt Vorteilhafterweise hat dieses Gel eine
bedeutenderen Größenordnung wie das elektrolytische
beträgt die Stärkekonzentration des alkalischen Gels,
das die negative aktive Masse aufgeschlämmt enthält, zwischen 180 und 270 g/l.
Es wurde festgestellt, daß mit natürlich vorkommenden Stärken und hochkonzentrierten Kalilaugelösungen
von mehr als 11 N stabile Gele erhalten werden. Bei der Verwendung von schwächer konzentrierten Kalilaugelösungen, beispielsweise für Elemente im Kalten, oder
um die Leitfähigkeit des Elektrolyten zu erhöhen, ergeben natürlich vorkommende Stärken Gele, die sich
verflüssigen.
Um diese Nachteile zu beseitigen, bestehen die zur
Gelierung des Elektrolyten dienender. Stärkestoffe und das die negative aktive Masse enthaltende Gel
vorzugsweise aus vernetzter bzw. modifizierter Stärke.
6$ Bekanntlich widerstehen vernetzte oder modifizierte
Stärkesubstanzen, bei denen es sich um auf bekannte Weise behandelte Substanzen wie Epichlorhydrin
handelt, weit besser der Einwirkung von Kalilaugelö-
sungen, und zwar ganz gleich, welches deren Konzentration
ist. Mit modifizierten Stärkestoffen können daher Kalilaugelösungen verwendet werden, deren
Normalität weniger als 11 N beträgt, ohne daß die Gele
sich verflüssigen, und zwar bei gleichem Stärkegehalt Beispiele derartiger Stärkesubstanzen sind in der
amerikanischen Patentschrift 27 48 183 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Element wird an Hand der Figur, die dieses im Schnitt zeigt, beispielsweise
beschrieben.
Darin bezeichnet 1 ein Kunststoffgehäuse, das durch einen Deckel 7 verschlossen ist, der auf geeignete
Weise, beispielsweise durch Kleben, am Gehäuse befestigt ist
Mit 2 ist die negative Elektrode auf Zinkbasis bezeichnet. Diese wird mit Hilfe einer Paste aus fein
verteiltem, vorzugsweise amalgamieren Zink, wobei der Quecksilbergehalt 1 Prozent beträgt und einem
erfindungsgemäßen alkalischen Gel aus Kalilauge und Stärke hergestellt Die Anode (negative Elektrode) 2
steht mit dem gelierten Elektrolyten 3 in Berührung, dessen Zusammensetzung derjenigen des obenerwähnten
alkalischen Gels entspricht oder der eine geringfügig schwächere Stärkekonzentration aufweist.
Die Zusammensetzung der negativen aktiven Masse ist beispielsweise bei 500 g Zinkpulver folgende:
28,5 g natürliche Stärke
150 cm3 Kalilaugelösung 13,5 N
Das alkalische Gel hat somit eine Stärkekonzentration
von 190 g/l.
Der Stärkegehalt des elektrolytischen Gels beträgt beispielsweise 150 g/l bei gleicher Kalilaugekonzentration.
Bei einer 7-N-Kalilaugelösung wird die natürliche
Stärke durch eine behandelte Stärke ersetzt. Der Behandlungsgrad der Stärke wird durch folgenden
Versuch bestimmt: 5 g Stärke werden in 100 cm3 Wasser
während 20 Minuten gekocht, und der Behandlungsgrad wird entsprechend der sich nach 24 Stunden abgesetzten
Stärkemenge bestimmt
Bei einer modifizierten Stärke, deren Behandlungsgrad 47 beträgt (47 cm3 abgesetzter Stärke), beträgt die
Konzentration im gelierten Elektrolyten zwischen 160 und 170 g/l, während die Konzentration des anodischen
alkalischen Gels in der Kalilaugenlösung 200 g/l beträgt
Im Falle einer stärker behandelten Stärke mit einem Behandlungsgrad von etwa 32 beträgt die Konzentration
des elektrolytischen Gels 200 g/l und diejenige des anodischen Gels 225 g/l.
Mit 4 ist eine Luftsauerstoffelektrode bezeichnet, die aus einer Mischung von Ruß, Kohl, Mangandioxid und
einem Bindemittel wie einem Äthylencopolymer oder Vinylazetat besteht
Der Deckel 7 weist eine öffnung 8 für die Zufuhr der
Luft auf.
Die positive Elektrode 4 wird über ihr oberes Ende 17 mit Luft versorgt, die mit diesem in Berührung steht In
diesem Teil der positiven Elektrode erfolgt die Diffusion der Luft im wesentlichen parallel zur senkrechten Achse
des Elements.
Es sind Einrichtungen vorgesehen, damit zumindest ein Teil der Seitenfläche der positiven Elektrode 4
ebenfalls mit der Luft in Berührung steht
Diese Einrichtungen bestehen aus einem Rohr S, das an seinem oberen Ende öffnungen 18 zum Eintritt der
Luft durch die im Deckel 7 vorgesehenen öffnungen 8 aufweist Am unteren Teil hat das Rohr 5 öffnungen,
durch die die Luft zur positiven Elektrode gelangt, so daß die Luftzufuhr zu dieser Elektrode im wesentlichen
senkrecht zum Rohr 5 erfolgt. Dieses besteht zum Beispiel aus Stahl und bildet den positiven Stromsammler
des Elements. Das Rohrende ist mit einer Metallkappe, beispielsweise aus Messing oder Stahl,
versehen.
Mit 10 ist die positive Klemme des Elements bezeichnet, die mit der Kappe 9 in Verbindung steht Sie
besteht beispielsweise aus Messing.
Den negativen Stromsammler bildet ein Metalldraht U, beispielsweise aus Kupfer, der die Anode 2 umgibt
und mit der beispielsweise aus Messing bestehenden
negativen Klemme 12 verbunden ist
Es ist Vorsorge getroffen, daß am unteren Ende des Stabs die in das Element eindringende Luft nicht in
Berührung mit der Anode 2 gelangt Hierzu ist das untere Ende des Metallrohrs 5 mit einer Pappscheibe 15
versehen, und die Dichtigkeit wird durch Pech 16 od. dgl. erhöht das in einer Aussparung am Ende der
positiven Elektrode und im Rohr vor Einführung dieser Teile in das Gehäuse vorgesehen ist Am Oberteil ist
ebenfalls eine Pappscheibe 13 zwischen dem Gehäuse 1 und dem oberen Ende der positiven Elektrode 4
angebracht, das mit Pech od. dgl. vergossen ist
Erfindungsgemäß ist das obere Ende der negativen Elektrode mit einer gelierten Elektrolytschicht 21
überzogen, die zusammen mit der Scheibe 13 und dem oberen Ende der positiven Elektrode 4 einen Ausdehnungsraum
20 umgrenzt, dessen Volumen vorzugsweise größer als das sich bei der Entladung vergrößernde
Volumen des Zinks ist Um eine Karbonatbildung im Elektrolyten zu verhindern, wird diese Schicht mit einer
dünnen Schicht 19 aus Pech od. dgl. überzogen.
Während des Betriebs des Elements vergrößert sich das Volumen der negativen aktiven Masse 2 gleichmäßig
auf ihrer gesamten Höhe, und zwar aufgrund der Verteilung der Luft durch die öffnungen im Rohr 5.
Die elektrolytische Gelschicht 3 eignet sich für diese regelmäßige Ausdehnung und steigt im Ausdehnungsraum 20 nach oben; die Pechschicht 19 ist genügend
dünn, so daß sie Risse bildet und zerstört wird, nachdem sie die Karbonatbildung des elektrolytischen Gels
während der Lagerung verlangsamt hat Das zurückgedrückte Gel kommt zur Schicht 21 hinzu, die den oberen
Teil der negativen Masse abdeckt wodurch der Schutz deren Oberfläche erhöht wird.
Der der Ausdehnung der negativen Masse entgegengesetzte Widerstand reicht aus, um eine gute Kohä&ion
der in dieser Masse mehr oder weniger oxydierten Zinkteilchen zu gewährleisten. Die Beweglichkeit des
elektrolytischen Gels gestattet es diesem, der Expansionskraft der Masse nachzugeben.
Auf diese Weise entsteht ein Ausgleich zwischen den von der sich ausdehnenden negativen Elektrode
entwickelten Kräften und der vom elektrolytischen Gel ausgeübten Reaktion.
Die Abmessungen des prismenförmigen Elements mit
viereckigem Querschnitt nach der Figur betragen:
Insgesamt: 85 χ 85 χ 200 mm
Gewicht: etwa 1,8 kg
Kapazität: 360 Ah
Gewicht: etwa 1,8 kg
Kapazität: 360 Ah
Negative aktive Masse:
außen: 80 χ 8 χ 115 mm
innen: 65 χ 65 χ 115 mm
außen: 80 χ 8 χ 115 mm
innen: 65 χ 65 χ 115 mm
außen: 45 χ 45 χ 160 mm Stärke der Schicht 21:5 mm
Claims (4)
1. Galvanisches Element mit alkalischem Elektrolyten und Depolarisation durch Sauerstoff, bei dem
eine mit Sauerstoff oder Luft versorgte positive Elektrode von einer negativen Elektrode auf
Zinkbasis durch eine einen gelierten Elektrolyten bildende Schicht getrennt wird, wobei die Elektrolytschicht nach oben derart verlangen ist, daB die
negative Elektrode von einem darüberliegenden freien Raum getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt mit Stärke geliert,
deren Konzentration zwischen 150 und 240 g pro Liter beträgt und daß die negative Elektrode (2) aus
Ziiikpulver und einem gelierten Elektrolyten besteht
2. Element nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der in der negativen Elektrode (2)
enthaltene Elektrolyt mit Hilfe von Stärke geliert, deren Konzentration 180 bis 270 g pro Liter beträgt,
jedoch mindestens gleich der Konzentration des Elektrolyten selbst ist
3. Element nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Stärke
einen vernetzten oder modifizierten Aufbau aufweist
4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Kalilaugelösung besteht, deren Normalität weniger als 11 N
beträgt
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3048126A1 (de) * | 1979-12-26 | 1981-08-27 | Duracell International Inc., 06801 Bethel, Conn. | Elektrochemische zelle mit einer gelierten anode-elektrolyt-mischung |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3969147A (en) * | 1971-06-30 | 1976-07-13 | Saft-Societe Des Accumulateurs Fixes Et De Traction | Gelled alkaline electrolyte |
GB1437746A (en) * | 1973-08-01 | 1976-06-03 | Accumulateurs Fixes | Air depolarized electric cell |
DE2630557C3 (de) * | 1976-07-07 | 1981-06-19 | Kočerginskij, Meer Danilovič | Positive Elektrode für ein alkalisches primäres Luftsauerstoffelement mit eingedicktem Elektrolyten |
JPS53138331U (de) * | 1977-04-06 | 1978-11-01 | ||
US4105830A (en) * | 1977-08-01 | 1978-08-08 | Union Carbide Corporation | Air depolarized cell |
FR2432773A1 (fr) * | 1978-07-31 | 1980-02-29 | Accumulateurs Fixes | Pile a depolarisation par l'air |
DE3066086D1 (en) * | 1979-06-25 | 1984-02-16 | Sab Nife Ab | Electrochemical cell and gas diffusion electrode for the same |
FR2473794A1 (fr) * | 1980-01-16 | 1981-07-17 | Cipel | Pile a depolarisation par l'air a electrolyte gelifie |
WO2001033658A2 (en) * | 1999-10-29 | 2001-05-10 | Eontech Group Inc. | Metal-air battery |
US6372371B1 (en) | 1999-10-29 | 2002-04-16 | Eontech Group, Inc | Ecologically clean mechanically rechargeable air-metal current source |
DE202013005368U1 (de) * | 2013-06-15 | 2014-09-16 | Varta Microbattery Gmbh | Lagerstabile Gaserzeugungszelle |
DE102018203633A1 (de) * | 2018-03-09 | 2019-09-12 | Kautex Textron Gmbh & Co. Kg | Betriebsflüssigkeitsbehälter mit kapazitiver Erfassung von Füllständen |
-
1971
- 1971-06-30 FR FR7124029A patent/FR2143595B1/fr not_active Expired
-
1972
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- 1972-06-26 NL NL7208736A patent/NL7208736A/xx unknown
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3048126A1 (de) * | 1979-12-26 | 1981-08-27 | Duracell International Inc., 06801 Bethel, Conn. | Elektrochemische zelle mit einer gelierten anode-elektrolyt-mischung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2231479A1 (de) | 1973-01-11 |
DE2231479C3 (de) | 1978-05-18 |
FR2143595B1 (de) | 1974-10-31 |
GB1364376A (en) | 1974-08-21 |
NL7208736A (de) | 1973-01-03 |
US3840406A (en) | 1974-10-08 |
FR2143595A1 (de) | 1973-02-09 |
ES404402A1 (es) | 1975-06-16 |
JPS5240415B1 (de) | 1977-10-12 |
BE785071A (fr) | 1972-12-19 |
CA962323A (en) | 1975-02-04 |
LU65564A1 (de) | 1973-01-22 |
IT956888B (it) | 1973-10-10 |
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