DE2436705C3 - Luftdepolarisationszelle - Google Patents

Luftdepolarisationszelle

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Gerard Gerbier
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    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
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Description

Die Erfindung betrifft eine Luftdepolarisationszelle mit einer in peripherer Lage befindlichen negativen Elektrode, einem vorzugsweise gelierten Elektrolyten und einer in zentraler Lage befindlichen positiven Elektrode, die mit einem in die Mitte der positiven Aktivmasse eingearbeiteten Kanal ausgestattet ist, der einen metallischen Stromkollektor enthält der mit ihm in Kontakt steht.
Es ist für solche Zellen bereits bekannt, z. B. aus der DT-OS 20 26 870, in dem Kanal eine Metallspirale einzulegen oder ein durchlöchertes Metallrohr anzuordnen, das mit den Wandungen in Berührung steht und als positiver Stromkollektor dient. Die Verwendung eines Metallrohs ist zwar in mancherlei Hinsicht vorteilhaft, bringt jedoch einige Nachteile:
Die Belüftungsoberflächen sind im Verhältnis zur seitlich verfügbaren Fläche des zentralen Kanals begrenzt; daraus ergibt sich, daß die Luftzufuhr zu den aktiven Katalysestellen der positiven Elektrode nicht optimal ist;
die Kontaktstellen zwischen der seitlichen Außenfläche des Metallrohrs und dem die positive Elektrodenmasse bildenden Agglomerat weisen so hohe elektrische Widerstände auf, daß der größte Teil des Stroms durch die Kanten der in dem Rohr vorhandenen Belüftungslöcher fließt, die Kontaktspitzen bilden;
das Metall des Rohrs und die positive Masse der Elektrode haben unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten; daraus können sich im Falle eines Wärmeschocks Bruchstellen im Agglomerat ergeben;
bei der Herstellung der positiven Elektrode, insbesondere während des Trocknens im Heizschrank, hat die Agglomeratmasse die Tendenz, sich zusammenzuziehen, während das Metallrohr seinen Durchmesser verErößert; dadurch kommt es in der Agglomeratmasse
zu Rissen;
schließlich handelt es sich bei dem Metallrohr um einen Bestandteil, der in der Herstellung teuer ist
Verwendet man dagegen eine Metallspirale als Kollektor, die in den Kanal eingelegt ist dann ergibt sich ein hoher Innenwiderstand des Elements, der auch dann nicht wesentlich erniedrigt wird, wenn man einen teueren Draht verwendet der der Spirale eine nach außen drückende Eigenelastizität verleiht
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile zu beheben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß bei der Zelle der eingangs erwähnten Art der Stromkollektor aus mindestens einem entlang der Wandung des Kanals angeordneten Metalldraht besteht der mindestens teilweise in die positive Aktivmasse eingelassen ist
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Mit Hilfe der Figuren wird die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles verdeutlicht
Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Stromkollektcr,
Fig.2 im Schnitt eine Luftdepolarisationszelle, die mit einer erfindungsgemäßen positiven Elektrode ausgestattet ist
F i g. 3 einen Schnitt durch eine Luftpolarisationszelle, die mit einer Variante der erfindungsgemäBen positiven
Elektrode ausgerüstet ist
In F i g. 1 wird ein schraubenförmiger erfindungsgemäßer Stromkollektor 1 gezeigt Der gerade Bereich 2, der mit der positiven Klemme der Zelle verbunden werden soll, liegt in der Achse der Schraube, und die Endwindung 3 weist einen geringeren Durchmesser auf als der Rest der Schraube. Im Rahmen der Erfindung kann aber auch der geradlinige Bereich tangential zur Schraube liegen, und alle Schraubenwindungen können gleichen Durchmesser aufweisen.
In Fig.2 wird ein Schnitt durch eine zylindrische Zelle dargestellt, die den in F i g. 1 dargestellten Stromkollektor enthält Zu dieser ZeUe gehört ein Gehäuse 4, d&s durch den Deckel 5 verschlossen wird, der zwei Belüftungslöcher 6 und 7 aufweist die vor Inbetriebnahme der Zelle verschlossen bleiben. Der Deckel trägt weiterhin die positive und negative Klemme 8 bzw. 9. Im Innern des Gehäuses nimmt eine aus in einem aus Kaliumhydroxid und/oder Soda bestehenden Gel suspendierten Zinkpulver gebildete
so negative Elektrode 10 eine periphere Lage ein. Ein Elektrolyt 11 bedeckt die negative Elektrode vollkommen, um sie gegen unerwünschten Luftzutritt zu schützen. Dieser Elektrolyt der aus einer gelierten Soda- und/oder Kalilaugenlösung besteht wird seinerseits durch eine Vergußmassenschicht 12 geschützt. Ein zweiter Schutz besteht aus einer Kunststoffscheibe 14, auf die eine Vergußmassenschicht 15 aufgebracht ist und die oberhalb des Elektrolyten angeordnet sind, so daß sie für die negative Elektrode 10 einen Ausdehnungsraum begrenzen.
Darüber hinaus enthält die Zelle in Richtung auf die Achse der Zelle eine positive Elektrode 13, die im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist und deren Innenraum einen Kanal 20 bildet, der unten verschlossen ist. Ein schraubenförmiger Stromkollektor 1 ist im Innern des Kanals 20 mit Kontakt zu den Kanalwandungen angeordnet; die Endschraubenwindung 3 ist in die positive Masse auf dem Grund dieses Kanals getaucht.
Die Schraubenwindungen sind teilweise in die Kanalwandung eingelassen; das Einlassen des schraubenförmigen Stromkollektors kann während des Gießens der positiven Elektrode 13 geschehen.
Der geradlinige Bereich 2 des Stromkollektors führt zur Klemme 8 der Zelle, an die er angelötet werden kann; ebenso ist ein der negativen Elektrode 10 zugeordneter Stromkollektor 16 mit der Klemme 9 verbunden, an die er ebenfalls angelötet sein kann.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Oberfläche des Kanals 20 piaktisch vollkommen mit der in der Zelle zirkulierten Luft in Berührung zu bringen; daraus ergibt sich eine bessere Versorgung der aktiven Katalysestellen der positiven Elektrode 13; folglich kann die Zelle höhere Ströme abgeben als herkömmliche Zellen, ohne daß die Spannung spürbar absinkt
Die Form des Stromkollektors 1 erlaubt es ihm, den Kontraktionen oder Ausdehnungen der positiven Masse zu folgen, ohne auf sie eine mechanische Beanspruchung auszuüben.
Ferner läßt sich feststellen, daß der ohmsche Widerstand der positiven Elektrode abnimmt, da der Kontakt des Stromkollektors mit der Masse des Agglomerats, in das er eingelassen ist, enger ist
Schließlich ist die Herstellung des Stromkollektors 1 nicht teuer.
Bei der Luftdepolarisationszelle gemäß F i g. 3 ist in
die Innt > -. -^ndung des Kanals 20 ein schraubenförmiger Stromk«. Jektor 30 eingelassen, so daß diese Wandung keinerlei Vorsprünge mehr aufweist; die Endschraubenwindung 31 ist in die positive Masse am Boden dieses Kanals eingetaucht, während ein geradliniger Bereich 32 tangential zur Schraube verläuft und an die Klemme 8 der Zelle, beispielsweise durch Löten, angeschlossen ist Im übrigen sind gleiche Bezugszeichen wie in F i g. 2 für gleichartige Bauelemente gewählt worden.
ίο Die Verwendung eines Stromkollektors, dessen geradliniger Bereich tangential zur Schraube verläuft ermöglicht im übrigen die Verwendung einer Belüftungsvorrichtung, die aus einem koaxialen Rohr besteht wie es in der FR-PS 21 55 855 beschrieben ist oder aus in Längsrichtung verlaufenden Trennwänden gemäß der FR PS 21 97 242. Diese Vorrichtungen erneuern durch Intensivierung der Luftzirkulation im Kanal auf wirksame Weise den an der positiven Masse eintreffenden Sauerstoff und ermöglichen es, die elektrische Leistung der Zelle noch zu erhöhen. Ihre Anwendung ist besonders einfach, wenn die Kanalwandung glatt ist.
Selbstverständlich könnte der zentralliegende Kanal die positive Masse vollständig durchqueren. Dem Stromkollektor können unterschiedliche Schraubenformen verliehen werden: Beispielsweise könnie er aus einem ausreichend nachgiebigen Drahtnetz bestehen, das an den Kanalwänden anliegt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Luftdepolarisationszelle mit einer in peripherer Lage befindlichen negativen Elektrode, einem vorzugsweise gelierten Elektrolyten und einer in zentraler Lage befindlichen positiven Elektrode, die mit einem in die Mitte der positiven Aktivmasse eingearbeiteten Kanal ausgestattet ist, der einen metallischen Stromkollektor enthält, der mit ihm in Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, daB dieser Stromkollektor aus mindestens einem entlang der Wandung des Kanals (20) angeordneten Metalldraht (1,30) besteht, der mindestens teilweise in die positive Aktivmasse (13) eingelassen ist
2. Zelle gemäß Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daB der Metalldraht (30) vollständig in die positive Masse (13) eingelassen ist
3. Zelle gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der Draht in Form einer Schraube (1, 30) vorliegt und daß eine Endschraubenwindung (3,31) der Schraube in die aktive Masse (13) getaucht ist
4. Zelle gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Stromkollektor aus einem Metalldrahtnetz gebildet ist.
5. Zelle gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Draht bzw. das Netz aus Nickel, vernickeltem Kupfer, vernickeltem Eisen und rostfreiem Stahl gebildet ist.
DE2436705A 1973-08-01 1974-07-30 Luftdepolarisationszelle Expired DE2436705C3 (de)

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FR7415618A FR2270686A2 (en) 1974-05-06 1974-05-06 Air depolarization cell with central positive electrode - has current collector spiral embedded in wall of hollow electrode

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DE2436705B2 DE2436705B2 (de) 1977-11-10
DE2436705C3 true DE2436705C3 (de) 1978-08-31

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JP (1) JPS5070831A (de)
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CA (1) CA1018589A (de)
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