DE2502499B2 - Zinkelektrode für galvanische Zellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zinkelektrode für galvanische Zellen, bestehend aus einem Metallgitter, welches auf wenigstens einer Seite mit einer verfestigten Mischung aus Zinkoxid und einem Bindemittel bedeckt ist

Zinkelektroden dieser Art haben den Nachteil, daß die Metallgitter, die meistens aus Abschnitten eines porösen Gittermaterials bestehen, wegen der Löcher in dem Gitter an ihren freien Kanten scharfe Spitzen aufweisen. Diese Zacken können zu Kurzschlüssen innerhalb der Zelle führen, so daß deren Wirksamkeit und die Energieausbeute gesenkt werden. Ein weiterer Nachteil vieler herkömmlicher Zinkelektroden besteht darin, daß während ihrer Verwendung ein Verlust an aktivem Material an ihren Kanten auftritt, so daß die Form der Elektrode unregelmäßig wird. Durch eine solche Änderung der Form werden auch die elektrischen Eigenschaften der Elektrode verändert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zink-Elektrode der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß Kurzschlüsse durch hervorstehende Zacken vermieden werden und eine bessere Formerhaltung gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß an wenigstens einer Kante des Metallgitters ein von der Mischung aus Zinkoxid und Bindemittel überdeckter Streifen aus metallischem Zink angebracht ist, wobei die Mischung über dem Streifen stärker verdichtet ist. Eine solche Ausbildung hat den Vorteil, daß das streifenförmige Zinkblech die spitzen Kantenteile des Metallgitters abdeckt, so daß diese nicht mehr durch die Aktivmasse ragen können. Kurzschlüsse werden hierdurch vermieden. Weiterhin liegt über diesem Zink- blechstreifen Aktivmasse (Mischung aus Zinkoxid und Bindemittel), wobei diese jedoch stärke/ verdichtet ist als in dem übrigen Bereich der Aktivmasse. Hierdurch wird an den Kanten der Elektroden eine bessere Formerhaltung erreicht und die Lebensdauer verlän gert

Weitere Merkmale der Erfindung erstrecken sich auf eine vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Zinkstreifen sowie auf die Dichte der darüberliegenden Akiivmasse und eine bevorzugte Art des Metallgitters.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsbeispielen schemtaisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Zinkelektrode in einer seitlichen Ansicht, wobei zur Verdeutlichung des inneren Aufbaus Teile fortgebrochen sind,

F i g. 2 den Gegenstand der F i g. 1 in einer Draufsicht und

Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Zinkelektrode 10 besteht aus einem Metallgitter 12 aus einem porösen nichtkorrodierendem Metall, wie Kupfer oder Silber, welches in gleichmäßigen Abständen angeordnete Löcher 14 besitzt und durch einen Metallrahmen 16 begrenzt ist. Das Metallgitter 12 kann beispielsweise etwa 7,3 cm hoch und etwa 4,75 cm breit sein und eine Dicke von etwa 0,025 cm haben und Löcher von etwa 0,16 cm Durchmesser aufweisen. Es können aber natürlich auch andere Gitter verwendet werden, je

♦o nachdem, für welchen Zweck die Elektrode verwendet werden soll.

Die Zinkelektrode 10 ist mit zwei Streifen aus festem metallischem Zink versehen, wobei jeder Streifen etwa 0,13 mm dick ist. Diese Dicke kann je nach dem Verwendungszweck zwischen weniger als etwa 0,05 und mehr als 0,381 mm variieren. Wie in Fig.2 gezeigt, ist jeder Streifen 18 um eine Längskante 20 des Metallgitters 12 gebogen, so daß er an den einander gegenüberliegenden Seiten 22 des Metallgitters an der

Kante 20 anliegt und diese Kante 20 umfaßt und

dadurch Kurzschluß in der Elektrode 10 durch die in

F i g. 1 gezeigten scharfen Zacken 24 der Kante 20

verhindert.

Zwischen einem der Streifen 18 und dem Metallgitter

12 ist ein fester metallischer Elektrodenanschluß 26 aus nicht korrodierendem Metall, wie Kupfer oder Silber, an beiden anliegend angeordnet, wie in F i g. 2 gezeigt.

Die Zinkelektrode 10 besitzt weiterhin eine an 'dem Metallgitter 12 und den Streifen 18 haftende zusammen hängende Außenschicht 28, welche die Gitter und Streifen vollständig einfaßt Sie bildet die Aktivmasse und besteht aus einem verfestigten Bindemittel. Das Bindemittel kann beispielsweise Tetrafluoräthylen, Polyvinylalkohol, Polypropylen, Polyäthylen oder ein ähnlicher Kunststoff oder Carboxmethylcellulose oder dgl. sein. Dieses kann thermoplastisch oder wärmehärtend sein und kann zuvor in trockener oder nasser Form, d. h. in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert, in

das Zinkoxid eingemischt sein. Die Zinkoxidteilchen können eine mittlere Teilchengröße von beispielsweise etwa 0,1 μΐπ bis etwa 0,5 μπι (Durchmesser) haben, das Zinkoxid ist gewöhnlich in einer Konzentration zwischen etwa 85 und etwa 99,5 Gew.-% enthalten, wobei die Menge von der Art des Bindemittels und dem Verwendungszweck der Elektrode abhängt. Bindemittel und Zinkoxid werden gleichmäßig und gründlich zu einem homogenen Gemisch miteinander vermischt. Außer einem Lösungs- oder Dispergiermittel können dem Gemischt auch andere Materialien zugesetzt werden, bevor es auf das Metallgitter aufgebracht wird. Auch können Kunststoff-Fasern, Metallpulver (Ni- Zn, Ag, Cu) oder feinzerhackte Fasern und Streckmittel in Mengen zwischen etwa 1,0 und etwa 10Gew.-°/o zugesetzt werden.

Das lose Gemisch aus feinteiligem Zinkoxid und Bindemittel wird auf Metallgitter 12 und die Streifen 18 aufgebracht, dann an Ort und Sülle verpreßt, vollständig verformt und dann verfestigt, so daß es eine harte maßhaltige Außenschicht 28 bildet. Die Außenschicht 28 haftet dicht und fest an dem Metallgitter 12 und den Streifen 18. Das Verpressen erfolgt derart, daß derjenige Teil des Gemisches, der über den Streifen liegt, eine höhere Dichte erhält als der Rest des Gemisches. Das kann beispielsweise dadurch leicht erreicht werden, daß man eine Schicht aus dem Gemisch von einheitlicher Dicke auf das Metallgitter und den daran angebrachten Streifen oder die Streifen aufbringt und diese Schicht dann auf dem Metallgitter 12 und den Streifen 18 so verpeßt, daß eine flache, parallel zu dem Metallgitter 12 verlaufende Oberfläche gebildet wird.

Bei Anwendung dieser Technik ist der Teil der Schicht, der über den Streifen 18 liegt, dünner als der Teil der Schicht, der über dem Metallgitter liegt, und zwar um einen Betrag, der gleich der Dicke des über dem Metallgitter 12 liegenden Streifens 18 ist Dadurch wird die Dichte des verfestigten Gemisches in dem Gebiet über den Streifen 18 auf beispielsweise 24 oder darüber erhöht, während die Dichte des Gemisches, das auf dem Metallgitter liegt, beispielsweise etwa 1,8 g/cm³ beträgt. Das Gemisch höherer Dichte an den langen Kanten 20 ist während der Verwendung der Elektrode dauerhafter und in geringerem Ausmaß einer Formänderung unterworfen als das weniger verdichtete Material. Außerdem entfällt wegen der höheren Konzentration an zinkhaltigem Material in diesem Gebiet, das durch das Gemisch und die Streifen 18 gebildet wird, die Notwendigkeit des Überladens der Elektrode, um diese in zufriedenstellender Weise arbeiten zu lassen.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Zinkelektrode ist schematisch in Fig.3 gezeigt. Die Zinkelektrode 30 besitzt ein Metallgitter 32 entsprechend Gitter 12, einen Elektrodenanschluß 34 entsprechend Elektrodenanschluß 26 und zwei Paare Streifen 36 aus Zink entsprechend den Streifen 18. Der Elektrodenanschluß 34 ist zwischen einem der Streifen 36 und dem Metallgitter 32 an einem Ende des letzteren angeordnet. Die Streifen 36 überdecken beide Seiten 38 des Metallgitters 32 an einander gegenüberliegenden Kanten 40 des Metallgitters 32, so daß diese Kanten 40 abschirmen und die Elektrode 30 verfestigen. Das Metallgitter 32, der Elektrodenanschluß 34 und die Streifen 36 werden von einer dicht haftenden harten Schicht 42 aus einem verfestigten Gemisch von Zinkoxidteilchen und Bindemittel umfaßt. Die Zinkelektrode 30 hat im wesentlichen die gleichen Merkmale wie die Zinkelektrode 10.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zinkelektrode für galvanische Zellen, bestehend aus einem Metallgitter, welches auf wenigstens einer Seite mit einer verfestigten Mischung aus Zinkoxid und einem Bindemittel bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Kante (20 bzw. 40) des Metallgitters (12 bzw. 32) ein von der Mischung aus Zinkoxid und Bindemittel überdeckter Streifen (18 bzw. 36) aus metallischem Zink angebracht ist, wobei die Mischung über dem Streifen stärker verdichtet ist

2. Zinkelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (18) um die Kante (20) gebördelt ist und die einander gegenüberliegenden Seitenflächen (22) des Metallgitters (12) an dieser Kante überdeckt

3. Zinkelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kante (40) auf den einander gegenüberliegenden Seitenflächen (38) des Metallgitters (32) je ein Streifen (36) angeordnet ist

4. Zinkelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (18 bzw. 36) längs einander gegenüberliegenden Kanten (20 bzw. 40) des Metallgitters (12 bzw. 32) angeordnet sind.

5. Zinkelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (18 bzw. 32) etwa 0,05 bis 0,38 mm dick sind.

6. Zinkelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die stärkere Dichte der Mischung über den Streifen (18 bzw. 36) mehr als 2,5 g/cm³ beträgt.

7. Zinkelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter (12 bzw. 32) aus einem nichtkorrodierenden Metall besteht

8. Zinkelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter (12 bzw. 32) aus Kupfer oder Silber besteht.