DE2440620A1 - Nachladbare zinkchlorid-zelle oder -batterie - Google Patents

Nachladbare zinkchlorid-zelle oder -batterie

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    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
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Description

UNIGATE LIMITED, 31 St Petersburgh Place, London W. 2, England
Nachladbare Zinkchlorid-Zelle oder -batterie
Gegenstand dieser Erfindung sind elektrochemische Zellen oder Batterien im allgemeinen und insbesondere nachladbare Zink/Halogen-Zellen oder -batterien, wie z.B. solche Zellen oder Batterien, bei denen der Elektrolyt in erster Linie aus Zinkchlorid'besteht, jedoch auch Jodid- oder Bromid-Spuren enthalten kann, sowie andere Verunreinigungen,
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wie Ammonium-Ionen abgebende Verbindungen, sowie schliesslich Bolche Zellen, bei denen der Elektrolyt aus Bromchlorid öder Jodchlorid besteht.
Eine nachladbare Zink/Halogen-Zelle und eine aus solchen Zellen zusammengesetzte Batterie ist in der britischen Patentschrift 1.258.502 beschrieben worden. Dabei besteht die Kathode aus porösem Kohlenstoff und bildet einen Speicher für das als Kathode wirkende Halogen« Der poröse Kohlenstoff befindet sich auf einem Träger aus einem Metall oder einer Mischung von Metallen, die zur Gruppe IV(A) oder Gruppe V(A) des Periodischen Systems der Elemente nach Mendeleef gehören, der gleichzeitig als Verbinder im elektrischen Stromkreis der Batterie dient, während die Anode aus Zink auf einem Träger aus einem gleichen Metall besteht, der ebenfalls als Verbinder wirkt, wobei der Elektrolyt aus der Halogenzinksalzlösung besteht. Im .Zusammenhang mit derartigen Zellen und Batterien ist festgestellt worden, dass die Verwendung von Chlor als Halogen aus mehreren Gründen eine geeignete Form ist, wozu auch die Tatsache gehört, dass Chlor das am einfachsten zu handhabende Halogen und auch das billigste der drei Halogene Chlor, Jod und Brom ist.
Es ist festgestellt worden, dass das auf dem Markt befindliche, technisch reine Zinkchlorid in Zellen oder Batterien dieser Art dazu neigt, bei Gebrauch zu einer raschen Veränderung des pH-Wertes des Elektrolyten zu führen, der extrem sauer wird. Es konnte experimentell gezeigt werden, dass die Effizienz der Zinkbeschichtung der Anode bei einem pH
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unter 1,0 stark abfällt, wozu noch eine Beeinträchtigung des Coulomb'sehen Wirkungsgrades der Zelle oder Batterie hinzukommt, und dass die Qualität der Beschichtung insofern unbefriedigend ist, als sie zur Ausbildung von Dendriten neigt. Es wird angenommen, dass diese unerwünschte Tendenz auf die Verunreinigungen in dem auf dem Markt befindlichen, technisch reinen Zinkchlorid zurückzuführen ist, da bekannt ist, dass Ammonium- und Jodid-Ionen im Elektrolyten beide einen Durchgangs-pH erzeugen, das -wenn auch im geringeren Ausmass- auch für Brom-Ionen gilt.
NBV*" und J~ sind oberhalb bestimmter Grenzen schädlich. Die beigefügte Zeichnung zeigt beispielsweise die Änderung der pH-Werte in einer ZnCl-ZeIIe, d.h. die Veränderung der pH-Werte in einer Zinkchloridlösung aus analysenreinen Chemikalien, der bekannte Mengen NH^+ und J""-Ionen zugesetzt wurden. Die Zeichnung zeigt, dass bei Verunreinigungs-Pegeln von 0,035 % NH^+ und 0,185 % J~ ein pH von 1,0 erreicht
wird. Diese werden als die maximalen Verunreinigungs-Pegel angesehen, bei denen ein zufriedenstellender Betrieb der Zinkchlorid-Zelle oder -batterie noch möglich ist. Es ist bekannt, dass andere Stickstoffverbindungen wie z.B. Chloramin dieselbe Wirkung haben.
Es ist das Hauptziel dieser Erfindung, eine Zinkchlorid-Zelle oder -batterie zu erhalten, bei der diese Mängel vermindert oder auf ein Minimum reduziert sind.
Erfindungsgemäss besteht eine nachladbare Zink/Chlor-Zelle oder -batterie aus mindestens einem Kathodenelement aus porösem
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Kohlenstoff, in dem das Chlorgas eingeschlossen ist, um ein Kathodenelement zu bilden, aus mindestens einer Zinkelektrode und aus einem Elektrolyten des Zinkchlorids mit einem pH von nicht unter 1,0, wobei alle diese Bestandteile in einem Behälter untergebracht sind. Diesen pH kann man erreichen, indem man entweder den Elektrolyten aus reinem Material bereitet oder den Stickstoff durch Überführen in einen Komplex oder durch Freisetzen aus der Lösung entfernt.
Weiterhin werden, wenn dies erwünscht ist, die kathodischen und anodischen Elektroden vorzugsweise durch Scheider getrennt. Ein geeigneter Scheider ist in unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 40299/73 mit gleichen Anmeldedatum beschrieben. Die Kohletplatten können so sein, wie dies in unseren gleichzeitig anhängigen Anmeldungen Nr. 40300/73 und Nr. 40297/73 beschrieben worden ist.
Bei einem vorzuziehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde der Elektrolyt so angesetzt, dass man analysenreines Zinkoxid mit analysenreiner Salzsäure reagieren liess, wodurch man eine Zinkchlorid-ElektrolytlÖoung erhält, der-en Gehalt an NH^+ und J"* weit unter 0,03i? % bzw. 0,185 % lio^t. Bei der Verwendung eines solchen Elektrolyten läset sich lor pH im Bereich zwischen 1,0 und 2,0 halten, wodurch die Dondritenbildung auf ein Minimum herabgesetzt wird und es ermöglicht wird, die Zellen und Batterien über eine länger· Zeitspanne von mehreren Monaten -z.B. ?Λ Monate- zu ]ad<-
Elektroden kommt.
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und zu entladen, ohne dass es zu einor Βϋοί ι brächt i{jur: ^ 0 >r ■

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE
1. Nachladbare Zinkchlorid-Zelle oder -batterie mit mindestens einem Kathodenelement aus porösem Kohlenstoff in einem Behälter, in dem das Chlorgas eingeschlossen ist, um eine Kethode zu bilden und mindestens einer zinktragenden Elektrode, die dadurch gekennzeichnet ist, dass dßr Elektrolyt Zinkchlorid mit einem pH-Wert nicht unter 1,0 ist.
2. Zelle oder Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dar Elektrolyt eine reine Ziükchloridlosung ist.
5- Zelle oder Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dassr\der Elektrolyt dadurch auf einem pH-Wert nicht unter 1,0 gehalten wird, dass man einen freisetzenden Stcikstoff durch Komplexbildung aus der Lösung entfernt.
#-. Zelle oder Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die kathodischen und anodischen Elektroden durch Scheider voneinander getrennt sind.
5. Zelle oder Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt durch Reaktion analysenreinen Zinkoxids mit analysenreiner Salzsäure hergestellt wird, um eine Lösung zu ergeben, die bei einem zwischen l'i'O und 2,0 liegenden pH einen Gehalt an NH^+ und J" hat, der unter 0,055 % bzw. 0,185 % liegt.
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Leerseite
DE2440620A 1973-08-24 1974-08-22 Wiederaufladbare Zink-Chlor-Zelle Expired DE2440620C3 (de)

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