DE2428114C3 - Elektrischer Silber-Zink-Akkumulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Silber-Zink-Akkumulator mit einer Silber- und einer Zinkelektrode, zwischen denen ein mehrschichtiger semipermeabler Separator und ein Elektrolyt angeordnet sind

Bei Akkumulatoren der oben angeführten Art ist der Separator ein wichtiger Faktor bei der Festlegung des Lebenszyklus des Akkumulators, d. h. derjenigen Anzahl von Standzeiten zwischen Entladung und Wiederaufladung, bevor der Separator verbraucht ist und Kurzschlüsse im Akkumulator entstehen. Die Ausfällung des aktiven Materials AgO der Silberelektrode veranlaßt das Separator-material zu oxydieren, was zu einem frühen Versagen des regenerierten Zellulosematerials beiträgt, aus dem der Separator schichtweise aufgebaut ist. Es besteht weiter eine kolloidale Auflösung der Elektrode und ein Silberniederschlag in den Poren des Separators, was zu einer unerwünschten Erhöhung des Zellenwiderstandes infolge Verstopfung der Poren führt. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß derjenige Teil der Zinkelektrode, der in dem Elektrolyt gelöst ist, in der Endphase der Wiederaufladung zur Selbstreduzierung neigt, und zwar in dendritischer Form (als nadeiförmige Kristalle), die wiederum zum Durchs stechen des Separators neigen, was Kurzschlüsse zur Folge hat

Der Lebenszyklus bzw. die Gesamtlebensdauer eines Akkumulators der fraglichen Art kann auch durch Erhöhung der Anzahl der den Separator bildenden

ίο Laminatschichten verlängert werden, jedoch bringt dies eine unerwünschte Vergrößerung des Zellen Widerstandes mit sich.

Weiterhin ergaben Versuche zur Lösung dieses Problems unter Verwendung von gepfropften Copoly meren für die Separatorschichten wobei die Copolyme re gegenüber dem konventionellen Zellophanmaterial beträchtlich teurer sind, eine gewisse Verbesserung, jedoch erzeugen die Copolymere keine zyklische Lebensdauer die annähernd derjenigen der Nickel-Kad mium-Akkumulatoren entspricht, die normalerweise eine Lebensdauer von weniger als 300 Zyklen aufweisen.

Schließlich ist der bekannte Separator aus Materialien mit einer derart orientierten Struktur hergestellt, daß die Zugfestigkeit der Materialien in Längsrichtung der Orientierung größer ist als in deren Querrichtung. Ferner besteht die Methode zum Herstellen des Separators aus solchen Materialien darin, daß das verwendete Lagenmaterial von einer Rolle abgewickelt wird und die einzelnen Lagen fortlaufend aufeinandergelegt und mit Elektrolyt miteinander verbunden werden und daß das so entstandene Laminat nach seiner Trocknung entsprechend der für den Separator gewünschten Größe zugeschnitten wird. Alle Lagen derartiger Separatoren sind daher in derselben Richtungorientiert

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Silber-Zink-Akkumulators der einleitend angeführten Art, dessen Gesamtlebensdxuer gegenüber derjenigen der bekannten Akkumulatoren verlängert ist.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Separator laminierte Lagen aus semipermeablem orientiertem Folienmaterial umfaßt, wobei einige der Lagen hinsichtlich ihrer Orientierungsrichtung in bezug auf eine andere Lage des Separators kreuzweise angeordnet sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.

Gemäß dieser Lösung ist die zyklische Lebensdauer des Separators und damit die Gesamtlebensdauer des Akkumulators wesentlich erhöht. Eine weitere Verlängerung der Lebensdauer wird dadurch erzielt, daß zusätzlich zu der an sich bekannten Zwischenschicht aus Papier zwischen dem Separator und der Silberelektrode eine weitere Schicht aus orientiertem semipermeablem Zellulosematerial angeordnet ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei die Zeichnung im Halbschnitt einen hermetisch abgedichteten Silber-Zink-Akkumulator in einer in der Praxis als »Knopfzelle« bekannten Form zeigt.

Der gezeichnete Akkumulator umfaßt ein kreisförmi-

ges Gehäuse aus zwei tassenförmigen Teilen I und 3. Das Gehäuseteil 1 ist aus einem korrosionsfesten Blechmaterial gepreßt und auf seiner Innenseite mit einer nichtDorösen Silberschicht überzoeen und enthält

ferner eine Silberelektrode Z Die elektrische Verbindung zur Elektrode 2 ist durch das Metallgehäuseteü 1 hergestellt Eine Zink-Elektrode 4 ist in das Gehäuseteil 3 eingepreßt, welches aus demselben korrosionsfesten Blechmaterial besteht wie das Gehäuseteil 1 und auf der Innenseite mit einer Doppelschicht aus Zinkamalgam überzogen ist Die Gehäuseteile 1 und 3 werden miteinander befestigt, indem der Rand des Teiles 1 durch Drücken mittels einer Werkzeugmaschine über den Flansch des Feiles 3 unter Zwischenfügung einer isolierenden Dichtung 5 aus Plastikmaterial gebogen wird. Zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 ist ein als Hauptseparator wirkender Separator 6, eine Papierschicht 7 und eine zusätzliche Schicht 8 aus Zellophan eingeklemmt wie es zeichnerisch dargestellt ist Die Anzahl der Lagen in dem Separator beträgt vorzugsweise 3 bis 5. Bei Verwendung von drei oder vier Lagen in dem Separator mit der einen zusätzlichen Folienschicht 8, die zwischen der Papierschicht 7 und der Silberelektrode 2 angeordnet ist, ist der Gesamtbetrag der in dem Akkumulator verwendeten Materiallagen nicht erhöht, während die zyklische Lebensdauer des Akkumulators bis auf eine Lebensdauer erhöht ist, die mit derjenigen der Nickel-Kadmium-Akkumulatoren vergleichbar ist. Vor dem Zusammensetzen werden die beiden Elektroden und aJle Komponenten mit einer Lösung aus Kaliumhydroxid imprägniert
Der Separator 6 besteht aus drei bis fünf Lagen aus

Zellophan, wobei die Orientierungsrichtung in jeder Lage in bezug auf die Orientierungsrichtung der angrenzenden Lage kreuzweise verläuft, vorzugsweise im Winkel von 90°. Die Lagen werden mit Elektrolyt durchtränkt ohne Bildung von Luftblasen oder anderer

ίο Taschen- oder Hohlräumen dazwischen zusammenlaminiert, wodurch das Ganze getrocknet und für die Montage in eine Knopfzelle in runde Scheiben geschnitten wird.

In einer weiteren Ausführungsform enthält der Akkumulator auch ein zweites Depolarisatormaterial 9,

z. B. Kadmiumoxid, um das Risiko einer umgekehrten Polarisation zu reduzieren, wenn der Akkumulator in einer elektrischen Batterie verwendet wird.

Obwohl es aus wirtschaftlichen Gründen vorgezogen wird, den Separator 6 und die zusätzlich; Folienschicht 8 aus Zellophan od. dgl. Zellulosematenal herzustellen, können diese Komponenten auch aus gepfropften Copolymeren oder anderen mikroporösen Materialien hergestellt sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   t. Elektrischer Silber-Zink-Akkumulator mit einer Silber- und mit einer Zinkelektrode, zwischen denen ein mehrschichtiger semipermeabler Separator und ein Elektrolyt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator laminierte Lagen aus semipermeabler!! orientiertem Folienmaterial umfaßt, wobei einige der Lagen hinsichtlich ihrer Orientierungsrichtung in bezug auf eine andere Lage des Separators kreuzweise angeordnet sind.
2. 2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Separator (6) und der Silberelektrode (2) eine Papierschicht (7) und eine Schicht (8) aus orientiertem semipermeabler!! Folienmaterial angeordnet sind, wobei die Folienmaterialschicht (8) auf der der Silberelektrode (2) zugekehrten Seite der Papierschicht (7) angeordnet ist.
3. 3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse aus zwei metallenen, tassenförmigen, an ihren Umfangen unter Zwischenfügung einer Dichtung (5) aus elektrisch isolierendem Material miteinander hermetisch abgeschlossen verbundenen Teilen (1, 3) umfaßt, wobei das eine tassenföYmige Teil (1) die Silberelektrode (2) und das andere tassenförmige Teil (3) die Zinkelektrode (4) enthält, daß zwischen den beiden Elektroden ein Separator (6) eingeklemmt ist, der ein Laminat aus Lagen aus orientiertem senapermeablem Folienmaterial umfaßt, bei dem einige Lagen- relativ zu einer anderen Lage kreuzweise orientiert rind, daß der Akkumulator weiter eine Papierschicht (7) uni' eine Schicht (8) aus orientiertem semipermeablem Folienmaterial zwischen dem Separator (6) und der Silberelektrode (2) umfaßt, wobei die Schicht (8) an die Silberelektrode (2) angrenzt, und daß beide Elektroden und alle anderen Komponenten in dem Gehäuse mit einer Lösung eines Elektrolytes imprägniert sind.
4. 4. Akkumulator nach den Ansprüchen 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (6) Lagen aus orientiertem regeneriertem Zellulosefolienmaterial umfaßt, die mit dem Elektrolyt aneinandergebunden sind.