DE2428779B2 - Primaerelemext mit negativer zinkelektrode, alkalischem elektrolyten und einem korrosionsinhibitor - Google Patents

Primaerelemext mit negativer zinkelektrode, alkalischem elektrolyten und einem korrosionsinhibitor

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DE2428779B2
DE2428779B2 DE19742428779 DE2428779A DE2428779B2 DE 2428779 B2 DE2428779 B2 DE 2428779B2 DE 19742428779 DE19742428779 DE 19742428779 DE 2428779 A DE2428779 A DE 2428779A DE 2428779 B2 DE2428779 B2 DE 2428779B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description

Nutzung (Entladung), findet eine von der Temperatur abhängige Korrosionsreaktion statt. Um diese parasitäre Reaktion möglichst gering zu halten, ist man Eine größere Menge als 1 % führt zu einer unerwünschten Verminderung des aktiven Zinkmaterials. Bei Konzentrationen < 0,005% leidet die Wirksamkeit,
0,01 bis 0,3% einzusetzen.
Der Auftrag des Inhibitors auf das Zinkelektrodenmaterial wird wie folgt vorgenommen.
Das Produkt wird zunächst in einem Lösungsmittel (z. B. Wasser) gelöst oder verteilt und in einem bestimmten Quantum auf das getrocknete Zinkpulver, welches mit 3 bis 5% Quecksilber amalgamiert ist, gebracht. Anschließend läßt man das Lösungsmittel verdunsten. Die Verdunstungsgeschwindigkeit wird zweckmäßigerweise erhöht durch Evakuieren oder durch Einbringung des behandelten Materials in einen trckenen Luftstrom.
Es ist auch möglich, den Inhibitor in dem Separator einzubringen oder dem Elektrolyten zuzusetzen. Im letzten Fall setzt sich der Inhibitor auf der Elektrode ab.
Mit diesem Material als negative Elektrode und einer positiven MnCVElektrode bei Verwendung eines alkalischen Elektrolyten wurden Zellen hergestellt. In den nachfolgenden Tabellen sind die Zustandswerte und Entladedaten von Knopfzellen (IEC — LR9) mit üblichem Quecksilberanteil in der Zinkanode (negative Elektrode) sowie mit Zusatz des beschriebenen Inhibitors bei niedrigerem Quecksilbergehalt bei Normal- und Tropenlagerung aufgeführt.
Bei den Versuchen wurde als Inhibitor Olsäurediäthanolamid C42H43O3N in einer Konzentration von 0,1%, bezogen auf das Anodenmaterial, ein-
gesetzt.
Überraschenderweise tritt, wie der mit niedrigem Quecksilber-Gehalt aber Zusatz des organischen Inhibitors durchgeführte Versuch zeigt, keine Verschlechterung der Lagerfähigkeit auf. Bei milden Entladearten, z. B. kont. 400 Ω, ist bei 3monatiger
Tabelle I
Lagerung bei Normaltemperaturen (200C)
Normallagerung bei der niedrigeren Quecksilber-Konzentration eine Leistungsverbesserung feststellbar. Bei der Lagerung bei erhöhter Temperatur werden mit niedrigerem Quecksilber-Gehalt praktisch die Frischwerte erhalten, während mit hoher Quecksilber-Kciizentration ein deutlicher Leistungsabfall auftritt.
Durch den verwendeten Inhibitor werden also die korrosiven Nebenreaktionen während der Lagerung
»ο stark vermindert, und damit ist es möglich, mit niedrigerem Quecksilber-Gehalt im Zink zu arbeiten, was wiederum zu günstigeren Entladeausbeuten, besonders bei milderen Belastungen, führt. Zu allen diesen Vorteilen kommt noch die völlige Ungiftigkeit des
eingesetzter·, organischen Inhibitors.
Selbstverständlich ist der Einsatz dieses Materials nicht nur in Knopfzellen, sondern auch in Rundzellen möglich, wobei in diesem Falle die Anode zumeist als Paste oder in Gelform eingebracht wird.
ao Auch äst eine Einbringung des Inhibitors in den Separator ohne nachteilige Einflüsse möglich.
Anode
Zusatz von Inhibitor
Monate
U, (Volt)
Z-Ilenhöhe h (mm)
Zink mit
8% Hg
Zink mit
4,5% Hg
nein
ja
0
3
0
3
1,543
1,535
1,539
1,533
1,531
1,521
1,529
1,517
5,88
5,88
5,87
5,88
Entladung (3t) h 200 Ω
28,4
24,1 = 85%
26,1
23,6 = 90%
400Ω
59,7
57,5 = 96%
59,7
60,2 = 101 %
Tabelle II
Lagerung bei 45°C und 50% relativer Luftfeuchte
Anode
Zusatz von Inhibitor
Zink mit
8% Hg
Zink mit
4,5% Hg
nein
ja
Monate
0
3
0
3
I/o (Volt) U6 (Volt)
a
Zellenhöhe Entladung (x) h h (mm) 200 Ω
1,543
1,514
1,539
1,515
1,531 5,88
1,502 5,89
1,529 5,87
1,500 5.87
400Ω
59.7
18.6 = 65% 51,6 = 86%
59,7
18,4 = 65% 59,5=100%

Claims (5)

Patentansprüche: L·
1. Primärelement mit negativer Zink- und positiver Depolarisatorelektrode, einem alkalischen Elektrolyten und einem Korrosionsinhibitor, d adurch gekennzeichnet, daß es als Korrosionsinhibitor gesättigte oder ungesättigte Monocarbonsäure mit mehr als 12 Kohlenstoff-Atomen und mit mindestens zwei Äthanolamid-Resten besitzt.
2. Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhibitorkonzentration 0,01 bis 0,3% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zinkelektrode.
3. Primärelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhibitor öfsäurediäthanolamid ist.
4. Primärelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhibitor der Zinkelektrode zugefügt ist.
5. Primärelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator mit dem Inhibitor imprägniert ist.
Amalgamiertes Zink zeigt eine höhere Entladekapazität als r-ichtamalgamiertes (T. P. Dirkse, Power Sources 2, 1968).
Aus den vorgenannten Gründen folgt der Zwang zum Einsatz von amalgamiertem Zink mit relativ hoher Quecksilber-Konzentration. Andererseits erfordert die Verwendung von Quecksilber im Herstellungsprozeß (die Amalgamierung erfoigt z. B. durch Behandlung des Zinks in sauren QuecksilberUO-Chlorid-Lösungen) ίο strenge Sicherheitsmaßnahmen. Quecksilber( I I)-ChIorid ist hochgiftig. Auch verläuft die Beseitigung der verbrauchten Batterien auf unkontrollierbare Weise und stellt daher für die Zukunft einen nicht zu vernachlässigenden Faktor der Umweltverschmutzung dar. Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Anteil des verwendeten Quecksilbers zu reduzieren und durch einen ungiftigen Inhibitor zu ersetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Primärelement als Korrosionsinhibitor ao gesättigte oder ungesättigte Monocarbonsäure mit mehr als 12 Kohlenstoff-Atomen und mit mindestens zwei Äthanolamid-Resten besitzt.
Vorzugsweise werden Monocarbonsäuren mit mehr als 12 Kohlenstoff-Gruppen benutzt, die als -diäthanolamide vorliegen. Auch ein Vorliegen als -polyäthylanolamid ist möglich. Selbstverständlich können auch Gemenge verschiedener Monocarbonsäure-Verbindungen verwendet werden.
Als gesättigte Monocarbonsäuren können beispielsweise Palmitinsäure CH3-(CH2)U —COOH, Stearinsäure CH3-(CH2)ie-COOH, ais ungesättigte Linolsäure CH3-(CH2)4 — CH = CH- CH2- CH-CH-(CH2)7-COOH oder ölsäure CH3-(CH2),-CH=CH-(CH2)7—COOH verwendet werden.
Versuche haben günstige Ergebnisse bei Verwendung von ölsäurediäthanolamidCH3 — (CH2),-CH = CH-(CHj)7-CO-N-(CH2-CH2-OH)2; C22H43O3N ergeben. Die als Inhibitor in Betracht kommenden Verbindungen aus den obengenannten Gruppen müssen
Gegenstand der Erfindung ist ein Primärelement mit negativer Zink- und positiver Depolarisatorelektrode, einem alkalischen Elektrolyten und einem Korrosionsinhibitor.
Die elektrischen Eigenschaften von Primärzellen
sind bekanntlich keine konstanten Größen, sondern
von äußeren Einflüssen abhängig. Ihre Verschlechterung wird durch verschiedene physikalische· und
chemische Vorgänge hervorgerufen, wobei die Temperatur der Umgebung eine entscheidung Rolle spielt. 4° insbesondere in Wasser, im Elektrolyten oder einem Wesentlichen Anteil an den Alterungserscheinungen organischen Lösungsmittel löslich oder damit mischbar
sein, damit der Stoff in das Element eingebracht werden kann.
Zur Herstellung von alkalischen Primärzellen übgungsdatum und der Nutzung durch den Konsumenten 45 liches Zinkpulver oder -granulat ist im allgemeinen sowie dann auch als parasitäre Reaktion während der mit 8 bis 15% Quecksilber, bezogen auf die Gesamtmenge, amalgamiert. Überraschenderweise ist eine starke Erniedrigung des Quecksilber-Anteils unter 5% möglich, sofern eine der erfindungsgemäßen erwähnten bisher gezwungen, das Zink zu amalgamieren. Ein 5° Substanzen in Mengen von 0,005 bis 1 %, bezogen üblicher Grad der Amalgamierung beträgt imi Zink auf das Gewicht der Zinkelektrode, zugesetzt wird. 8 bis 15%.
Durch die Amalgamierung des Zinks werden die
anodischen Reaktionseigenschaften des Zinks geändert. Die Amalgamierung führt zu einer Abnahme der 55 wie auch in einem später aufgeführten Beispiel gezeigt Doppelschichtkapazität (T. P. Dirkse et al, Elektro- wird. Vorzugsweise sind daher Konzentrationen von ehem. Soc. 115, 442, 1968 und R. W. Powers et al,
Elektrochem. Soc. 116, 719, 1969); einer Abnahme
der Überspannung für die Zink-Zinkat-Reaktion und
einer Zunahme der Grenzstromdichte, außer bei 6°
Temperaturen nahe 00C.
Die Wasserstoff-Überspannung wird durch Amalgamierung erhöht und zwar proportional zur Quecksilber-Konzentration. Durch die Wasserstoff-Überspannung wird die Korrosionsrate in unbelastetem Zustand verringert (T. P. Dirkse, Power Sources 2, 411, 1968; Collins, D. H., Proceedings of the 6th International Symposium, Brighton September 1968).
hat die korrosive Veränderung der negativen Zinkelektrode.
Während der Lagerung, d. h. zwischen dem Ferti-
DE19742428779 1974-06-14 1974-06-14 Primärelement mit negativer Zinkelektrode, alkalischem Elektrolyten und einem Korrosionsinhibitor Expired DE2428779C3 (de)

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CH379075A CH610684A5 (en) 1974-06-14 1975-03-25 Primary element with negative zinc electrode and alkaline electrolyte
FR7509882A FR2280207A1 (fr) 1974-06-14 1975-03-28 Element primaire avec une electrode negative en zinc et un electrolyte alcalin
DK170575A DK134878C (da) 1974-06-14 1975-04-21 Primerelement med et korrosionshemmende middel
IT2267475A IT1037540B (it) 1974-06-14 1975-04-23 Elemento primario con elettrolita alcalino
BE155876A BE828501A (fr) 1974-06-14 1975-04-28 Element primaire avec une electrode negative en zinc et un electrolyte alcalin
GB2278475A GB1465026A (en) 1974-06-14 1975-05-23 Primary cell comprising a negative zinc electrode an alkaline electrolyte and a corrosion inhibitor
NL7506966A NL171110C (nl) 1974-06-14 1975-06-11 Primair element met negatieve zinkelektrode, positieve depolarisatorelektrode, en met een alkalische elektrolyt, waaraan een corrosie-inhibitor is toegevoegd.
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DE2428779A1 DE2428779A1 (de) 1975-12-18
DE2428779B2 true DE2428779B2 (de) 1976-04-22
DE2428779C3 DE2428779C3 (de) 1977-03-24

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ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2943072A1 (de) * 1978-11-03 1980-05-14 Mallory & Co Inc P R Elektrochemisches element mit negativer zinkelektrode

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DE2943072A1 (de) * 1978-11-03 1980-05-14 Mallory & Co Inc P R Elektrochemisches element mit negativer zinkelektrode

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IT1037540B (it) 1979-11-20
AU8214775A (en) 1976-12-23
BE828501A (fr) 1975-10-28
FR2280207A1 (fr) 1976-02-20
NL7506966A (nl) 1975-12-16
DE2428779A1 (de) 1975-12-18
CH610684A5 (en) 1979-04-30
DK134878B (da) 1977-01-31
FR2280207B1 (de) 1982-02-26
DK170575A (da) 1975-12-15
NL171110C (nl) 1983-02-01
DK134878C (da) 1977-06-20
NL171110B (nl) 1982-09-01
GB1465026A (en) 1977-02-16

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