DE2527768A1 - Ago-zinkzelle, deren entladung bei 1 potentialwert erfolgt - Google Patents
Ago-zinkzelle, deren entladung bei 1 potentialwert erfolgtInfo
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Description
UHIOiI CARBIDE COEPORATIOIT
20. Juni 1975 Gzm/Ki
AgO~Zinkzelle, deren Entladung bei 1 Potentialwert erfolgt
Die Erfindung "betrifft alkalische Silberoxid-Sinkzellen. insbesondere
solche Zellen, deren positive Elektrode aus AgO besteht
und elektrische Kontakteinrichtungen enthält; weiterhin ist in den Zellen ein diskontinuierlich oxidierbares Metall
enthalten, das zwischen die positive Elektrode und die elektrischen Kontakteinrichtungen und/oder zwischen die positive
Elektrode und den Zellseparator eingeschoben ist.
Knopfgroße alkalische Silberoxid-Zinkzellen v/erden in dor
Batterieindustrie viel verwendet, denn ihre Leistungsfähigkeit ist hoch und das Zellvolumen ist klein, d.h. sie haben
eine hohe Energieabgabe und Energiedichte pro G-ewichtssinne
it und Volumeneinheit des aktiven Eathodenmaterials. Der
Hau.ptnachteil der Silberoxid-Zinkzellen besteht jedoch darin,
daß die Entladung bei zwei verschiedenen Potentialwerten erfolgt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das aktive Kathodenmaterie.1
gewöhnlich sowohl AgO und Ag5O enthält. Bei Silberoxid-Zinksellen
mit AgpO als aktives Kathodenmaterial erfolgt die Entladung bei ungefähr 1,57 YoIt, aber die Leistungsfähigkeit,
ausgedrückt in Milliampere/pro Gramm Ag^O, ist wesentlich
niedriger als die Leistungsfähigkeit einer AgO-ZeIIe.
Entlädt man andererseits eine Silberoxid-Zinkzelle mit AgO als
aktives Kathodenmaterial über einen 300-Ohm-Widerstand 40
Stunden lang, so erfolgt die Entladung zunächst bei einem ersten Potential von 1,7 Volt, das dann nach weiteren 70
Stunden auf ungefähr 1,5 Volt absinkt. AgpO-Zellen haben also
den Vorteil, daß die Entladung bei einem Potentialwert erfolgt:
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ihr Nachteil ist aber die relativ geringe Leistungsfähigkeit,
AgO-Zellen haben den Vorteil einer relativ hohen Leistungsfähigkeit.
Ihr Nachteil besteht aber darin, daß die Entladung bei zwei verschiedenen Potentialwerten erfolgt. Eine AgO-ZeIIe
hat eine ungefähr 1,9 mal größere Leistungsfähigkeit pro Grarmi:
als eine AgpO-Zelle; eine AgO-ZeIIe hat eine ungefähr 2 mal
größere Leistungsfähigkeit pro Volumeneinheit als eine AgpO-Zelle.
Pur viele Anwendungen (transistorisierte Vorrichtungen wie
Hörgeräte, Uhren und dergl.) wird eine Zelle benötigt, deren
Entladung im wesentlichen bei einem Potentialwert erfolgt; AgO-Zellen, deren Entladung bei zwei Potentialwerten erfolgt,
sind daher für die Zwecke nicht geeignet.
Infolgedessen wurden viele Verfahren vorgeschlagen, um zu erreichen,
daß die Entladung einer AgO-ZeIIe bei einem Potentialwert
erfolgt. Fach den US-Patenten 3 615 858 und 3 655 45o
wird eine kontinuierliche Schicht aus AgpO mit einem AgO-Pellet
in physikalischen und elektrischen Kontakt gebracht. Während der Montage der Zelle wird das Kathoden-Pellet gegen die innere
Oberfläche des Kathodenbechers oder des Kollektors gebracht, worauf die Schicht aus AgpO das AgO von dem Kathodenbecher
physikalisch isoliert, so daß die Entladung des AgO nur über die Schicht aus Ag2O erfolgen kann.
In dem US-Patent 3 476 610 wird eine Silberoxidbatterie beschrieben,
"bei der eine positive Elektrode verwendet wird, die hauptsächlich aus AgO besteht; weiterhin ist Ag2O als Elektrolyt
undurchlässige, maskierende Schicht zugegen. Diese Schicht isoliert das AgO von dem Elektrolyten der Batterie, bis die
Entladung "beginnt, worauf das Ag2O elektrolyt durchlässig wird.
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Wenn dies geschieht, beginnt der Kontakt zwischen dem Elektrolyten
und dem AgO. Zusätzlich ist Ag2O in Form einer Schicht
zwischen AgO und der inneren Oberfläche des Kathodenbechers oder des Kollektors vorhanden, um AgO physikalisch von dem
Kathodenbecher zu isolieren, der den positiven Anschluß der Zelle bildet.
In dem US-Patent 3 484 295 wird eine Silberoxidbatterie beschrieben,
bei der eine positive Silberoxidelektrode aus AgO und aus Ag2O besteht. Ag2O dient als elektrolytundurchlässige
Schicht, die zwischen AgO und den Elektrolytbehälter eingeschoben ist, um AgO von dem Elektrolyten zu isolieren, bis Ag2O
entladen ist. Wenn das Entladungsprodukt des Ag2O durch AgO
in Gegenwart des Batterieelektrolyten oxidiert worden ist, dann ist es möglich, daß die Entladung der Batterie bei einem
Potentialwert erfolgt.
Obwohl es nach dieser Lehre theoretisch möglich ist, die Entladung
bei einem Potentialwert hervorzurufen, muß große Sorgfalt aufgewendet werden, um sicherzustellen, daß die notwendige
Schicht aus Ag2O so angebracht ist, daß der direkte Kontakt
zwischen AgO und der Kathode einer Zelle und/oder dem Elektrolyten einer anderen Zelle unterbunden ist.
In einer weiteren Patentanmeldung, eingereicht am ............wird ein anderes Verfahren zur Herstellung
von AgO-Zinkzellen beschrieben, deren Entladung bei einem
Potentialwert bei geringen Verlusten erfolgt. Für die Zelle wird eine positive Elektrode aus AgO benutzt, das sich in
einem Kathodenbehälter befindet; diese besitzt eine aufrechtstehende Wand und ein verschlossenes Ende. Zwischen der positiven
Elektrode und der inneren aufrechtstehenden Wand des Kathodenbehälters
befindet sich ein oxidabler Zinkring, der dazu dient, um einen Teil der positiven Elektrode von dem Behälter
zu isolieren, damit die Entladung bei einem Potentialwert bei
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... - 4 geringen Verlusten erfolgt.
In einer Patentanmeldung (eingereicht am .....)
wird ein Verfahren gezeigt, bei dem Silberoxid-Zinkzellen mit positiver Elektrode aus AgO in einem
Kathodenbehälter derart einer Vorentladung bei hoher Stromstärke unterworfen v/erden, daß eine Silberschicht auf der
Grenzfläche zwischen der positiven Elektrode und dem Kathodenbehälter entsteht, wobei die Silberkonzentration von einem
Maximalwert bei der Grenzfläche auf einen Minimalwert im Zentrum der positiven Elektrode absinkt.
Dementsprechend ist es das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Silberoxid-Zinkzelle mit positiver Elektrode aus
AgO zu entwickeln, bei der die Entladung im wesentlichen bei einem Potentialwert während der Lebensdauer der Zelle erfolgt.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Silberoxid-Zinkzelle mit positiver Elektrode aus AgO, die
eine voraussagbare Entladungskurve aufweist.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Silberoxid-Zinkzelle mit einem diskontinuierlich oxidable.n
Metall zwischen einem Teil der positiven Elektrode und der inneren Oberfläche des Kathodenbehälters; die positive
Elektrode besteht aus AgO und der Kathodenbehälter ist der positive Anschluß der Zelle.
Ein anderes Ziel der Erfindung betrifft eine Silberoxid-Zinkzelle mit einem Schirm aus oxidablem Metall zwischen
einem Teil der positiven Elektrode und der inneren Oberfläche des Kathodenbehälters und zwischen einem Teil der positiven
Elektrode und dem Separator der Zelle.
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Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft eine Silberoxid-Zinkzelle mit einem Schirm aus oxidablem Metall
zwischen einem Teil ^er positiven Elektrode und dem Separator«,
Die Erfindung betrifft eine alkalische Silberoxid-Zelle, die folgende Bestandteile aufweist: eine negative Elektrode s.B.
Zink; eine positive Elektrode, die sich in einem leitenden Behälter befindet, der mit einer unteren Oberfläche und mit
einer Seitenwand versehen ist; ein Separator zwischen der negativen Elektrode und der positiven Elektrode; die positive
Elektrode besteht aus AgO; ein diskontinuierlich oxidables , Metall befindet sich zwischen der positiven Elektrode und der
inneren Oberfläche des leitenden Behälters und/oder zwischen der positiven Elektrode und dem Separator (elektrischer und
physikalischer Kontakt besteht), so daß die elektrochemische Reaktion des oxidablen Metalls mit der positiven Elektrode
(in Gegenwart des Elektrolyten) die Entladung bei einem Potentialwert
während der Lebensdauer der Zelle hervorruft.
Unter einem diskontinuierlichen metallischen Material verstehen wir einen Metallschirm, einen Metallstreifen oder eine
Vielzahl von diskreten Metallpartikeln, die eine Vielzahl von Öffnungen oder Räumen zwischen benachbarten Partikeln definieren,
wenn sie auf einer flachen Oberfläche unregelmäßig angeordnet werden.
Unabhängig davon, ob ein Metallschirm, ein Metallstreifen oder Metallteilchen verwendet werden, sollen - wenn eines der genannten
Objekte zwischen die positive Silberoxid-Kathode und die innere Oberfläche des Kathodenbehälters (Anschluß) und/oder
zwischen die positive Elektrode und den Separator eingeschoben wird - das metallische Material und, wo dies möglich ist, die
durch das metallische Material definierten öffnungen bzw. Räume im wesentlichen gleichmäßig verteilt sein. Diese Eigen-
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«W Q A.
schaft ist erwünscht, um nach der Montage einen rascheren und gleichmäßigeren elektrolytischen Kontakt zwischen dem oxidaolen
Metall und der aktiven Silberoxid-Kathode herzustellen, so daß die Reaktion zwischen diesen Materialien im wesentlichen
gleichmäßig erfolgt. Diese Reaktion zwischen dem oxidablen Metall und dem aktiven Kathodenmaterial aus AgO, die in Gegenwart
des Elektrolyten abläuft, führt dazu, daß ein Teil des AgO zu Silber reduziert wird, das etwas AggO enthält (das
Oxid des oxidablen Metalls kann zugegen sein oder auch fehlen).
Die Menge des oxidablen Metalls, bezogen auf die elektrochemische
Kapazität des gesamten aktiven Kathodenmaterials, sollte ungefähr o,5 i» ausmachen. Bei weniger als 0,5 i* wäre nicht genügend
oxidables Metall zur Reaktion mit der Kathode vorhanden, um die Entladung bei einem Potentialwart hervorzurufen.
Bei dem bevorzugten Verfahren wird ein Metallschirm verwendet;
die Fläche der Öffnungen in dem oxidablen Metall sollte größer als 20 <fo der Oberfläche des oxidablen Metalls sein, das mit
dem Kathodenbehälter in Verbindung steht. Diese Bedingimg ist wichtig, denn damit steht eine größere Oberfläche des oxidablen
Metalls zur Verfügung, das nach Einfüllen des Elektrolyten mit AgO reagieren kann. Auf diese Weise wird der Zustand, bei
dem die Entladung bei einem Potentialwert erfolgt, beim Entladen oder beim Lagern schneller erreicht.
Beim Gebrauch eines Metallstreifens sollte seine Fläche nicht größer sein als die Fläche des inneren Bodens des Kathodenbehälters
(d.h. ausschließlich der Seitenwände).
Die Menge des oxidablen Metalls zwischen der Silberoxid-Kathode und dem Kathodenbehälter und/oder der Kathode und dem Separator
kann etwas variieren (je nach der Dicke des Schirms, des Streifens oder der Größe der diskreten Partikeln, die
benutzt werden). Das oxidable Metall sollte jedoch derart
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zwischen die positive Silberoxidelektrode und den Kathodenkollektor
oder zwischen die positive Elektrode und den Separator gelagert werden, daß zwischen 10 und 80 $ der Berührungsfläche
dieser Komponenten das metallische Material enthält; "bevorzugt v/erden 20 bis 60 ^,
Die tatsächlich "benutzte Gesamtmenge des oxidablen Metalls
sollte kleiner sein als diejenige Menge, die notwendig wäre, um das gesamte AgO vollständig zu AggO zu reduzieren;, bevorzugt
werden zwischen 2 und 10 ^,
Unter dem Ausdruck "Schirm" verstehen wir irgendein Folienmaterial
mit einer Vielzahl von Öffnungen, die dadurch hergestellt werden, daß eine feste Folie perforiert wird; daß
Litzen oder Glieder wie üblich zu einer Maschen- oder Hetzkonstruktion
miteinander verknüpft v/erden; oder daß eine Vielzahl von kleinen Schlitzen auf eine dehnbare Folie angebracht
werden, so daß bei Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zu den Schlitzen rautenförmige Öffnungen auf der ausgedehnten
Folie erscheinen.
Unter einem "Metallstreifen" verstehen wir ein im wesentlichen festes metallisches Werkstück beliebiger geometrischer Gestalt
(z.B. eine Metallscheibe, ein rechteckförmiger Streifen,
quadratische,rautenförmige,kreisrunde Körper).
Es ist evident, daß der Gebrauch eines Metallschirms oder eines Metallstreifens anstatt der diskreten Metallteilchen
den Zusammenbau der Bestandteile der Zelle erleichtern würde; das Metall würde exakter verteilt, ebenso die durch das Metall
begrenzten Öffnungen oder Räume zwischen der Silberoxid-Kathode
und dem Kathodenanschluß.
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Unter einem oxidablen Metall verstehen wir ein Metall, das mit AgO in Gegenwart des Elektrolyten während der Lagerung
oder während der Anfangsentladung elektrochemisch reagiert
und zwar unter Bildung von metallischem Silber (mit etwas AgpO; mit oder ohne das Oxid des oxidablen Metalls), wobei
ein Teil des AgO von der inneren Oberfläche des positiven Elektrodenanschlusses isoliert wird. Ein geeignetes Metall
kann aus folgender Gruppe ausgewählt werden: Zink, Kupfer, Silber, Zinn, Cadmium und Blei. Von den oben genannten Metallen
wird Zank in einer Zelle mit Zink als Bestandteil bevorzugt, denn es führt keine fremden Ionen in die Zelle ein u*nd
bildet in Gegenwart des alkalischen Elektrolyten Zinkoxid. •Da Zinkoxid einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist,
gibt es einen guten elektrischen Leiter zwischen dem Silberoxid und dem Kathodenbehälter ab. Analog eignet sich Cadmium
für eine Zelle, bei der eine Cadmiumanode benützt wird.
Theoretisch könnte Nickel als oxidables Material betrachtet werden; es hat sich jedoch herausgestellt, daß die Entladung
bei zwei Spannungswerten erfolgt, wenn die AgO-Kathode in einem Kathodenbehälter aus Nickel oder aus einer Nickellegierung
untergebracht ist.
Das erfindungsgemäße aktive Kathodenmaterial kann aus AgO oder aus einer Mischung.von AgO-Ag2O bestehen. Wenn Mischungen der
Silberoxide verwendet werden, sollten 50 Gew.-$ der Mischung
aus AgO bestehen. Die Silberoxid-Elektrode kann nach verschiedenen
Verfahren hergestellt werden: beispielsweise können Pellets beliebiger Größe aus fein verteiltem AgO-Pulver
(mit Ag2O vermischt oder auch ohne Ag2O) hergestellt würden.
Unabhängig davon, wie die Elektrode hergestellt wird, muß sie genügend porös sein, damit der Elektrolyt durch die Elektrode
diffundieren kann. Das Pellet muß aber auch genügend dicht sein, damit der Raumbedarf in kleinen Zellen gering ist und
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- 9 die erforderliche Leistung dennoch erbracht werden kann.
Die Verwendung eines oxidablen metallischen Materials zwischen der positiven Elektrode und der inneren Oberfläche des
positiven Behälters und/oder zwischen der positiven Elektrode und dem Separator einer Silberoxid-Zinlcselle (elektrischer und
physi!<alischer Kontakt) führt zu einem rascheren Elektrolytkontakt
und zu einer besseren Verteilung des Elektrolyten zwischen dem Metall und der benachbarten Silberoxid-Elektrode
bei der Zugabe des Elektrolyten während der Montage als bei Verwendung eines kontinuierlichen Belags aus dem oxidablen
Metall zu erzielen wäre. In einer bevorzugten Ausftihrungsform
wird der Metallschirm verwendet, denn die poröse Metallstruktur führt infolge der Kapillarwirkung zu einer besseren Verteilung
des Elektrolyten.
Bei Zugabe eines oxidablen metallischen Materials zu einer erfindungsgemäßen TOO^igen Silberoxid-Zelle (220 Milliamperestunde)
entspricht die Entladungsspannung (96 K-Ohm), der des
AgO, aber innerhalb einer Stunde oder einer kürzeren Zeit (15 Minuten) fällt die Spannung auf diejenige des AgpO und
verbleibt dort bis zur völligen Entladung. Im Gegensatz dazu erfolgt die Entladung (96K-0hm) einer identischen Zelle, die
jedoch kein oxidables metallisches Material enthält, bei der für AgO charakteristischen Spannung, und zwar 500 Stunden
lang, bevor die Spannung auf diejenige des AgpO absinkt.
Nach der teilweisen Entladung der lOO^igen AgO-ZeIIe, bei
der oxidables metallisches Material verwendet wird, kehrt während der lagerung die Leerlaufspannung zum Spannungswert
des AgO zurück. Bei nachfolgender Entladung kehrt jedoch die Leerlaufspannung innerhalb von 15 bis 60 Minuten zum Spanmmgswert
des AggO zurück.
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Bei Zugabe eines oxxdablen metallischen Materials zu einer AgO (5o /0/AgpO(5o c/>) Zelle von 250 Milliamperestunden,erfolgt
die Entladung (62 K-Ohm) bei der Spannung des Ag2O,
und zwar innerhalb von 5 Minuten und verbleibt bei diesem Wert während der ganzen Entladung.
Die Erfindung betrifft also eine alkalische Silberoxid-Zinkzelle mit folgenden Bestandteilen: eine negative Elektrode;
ein Elektrolyt; eine positive Elektrode aus AgO in einem positiven Behälter; ein Separator zwischen der negativen
Elektrode und der positiven Elektrode; ein diskontinuierlich oxidierbares Metall, wie z.B. ein Zinkschirm, der zwischen
die positive Elektrode und die innere Wand des positiven Anschlusses und/oder zwischen die positive Elektrode und
den Separator eingeschoben ist, damit die Entladung bei einem potentialwert erfolgt. Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmögliehkeiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das an
Hand der Figuren 1 bis 7 erläutert wird.
1 stellt den Querschnitteiner Silberoxid-Zinkzelle dar,
die einen Schirm aus einem oxxdablen Metall enthält, der erfindungsgemäß zwischen die positive Silberoxyd-Elektrode
und die innere Yfand des Kathodenbehälters eingeschoben ist.
Pig. 2 stellt eine Grundrißansicht der Folie aus oxidations fShigem Metall dar; die Öffnungen eignen sich für
den Gebrauch bei der auf Pig. 1 gezeigten Silberoxiä-Zinkzelle.
Pig. 3 'stellt die Grundrißansicht eines Netzes aus oxidationafähigem
Metall dar, das bei der auf Pig. 1 gezeigten Silberoxid-Zinkzelle Verwendung findet.
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Pig. 4 stellt die Grundrißansicht eines erweiterten oxidationsfähigen
Metalls dar, das sicli für die auf Fig. 1 dargestellte Silberoxid-Zinkzelle eignet.
Fig. 5 zeigt die Grundrißansicht eines Kathodenbehälters;
diskrete, oxidable Iletallteilchen sind gleichmäßig
auf der inneren Grundfläche des Kathodenbeliälters verstreut.
Fig. 6 zeigt die Grundrißansicht eines oxidation rechteckigen Hetallstreifens für den Gebrauch bei der
auf Fig. 1 dargestellten Silberoxid-Zinkzelle.
Fig. 7 ist eine Grundrißansicht einer Scheibe aus oxiüationsfähigem
Metall, die sich für den Gebrauch bei der auf Fig. 1 dargestellten Silberoxid-Zinkzelle
eignet.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann im Zusammenhang
mit den Figuren 1 bis 4 beschrieben werden. Auf Fig. 1
wird eine Silberoxid-Zinkzelle mit folgenden Bestandteilen gezeigt: eine negative Elektrode 2; ein Separator 3; eine
positive Elektrode 4 in einem zweiteiligen Behälter, bestehend aus dem Kathodenbehälter 5 und dem Anodenbecher 6. Der Kathodenbehälter
5 besitzt einen Flansch 7} der während der Montage
nach innen gegen einen U-f örmigen, auf dam Anodenbecher 6 angebrachten
Flansch 11 gebogen wird, um die Zelle zu verschließen (siehe US-Patent 3 069 489). Der Kathodenbehälter
kann aus nickelplattiertem Stahl, nickel- oder rostfreiem Stahl bestehen; der Anodenbecher 6 kann aus zinnplattiertem Stahl,
vorplattiertem rostfreiem Stahl, gold-kupferplattiertem rostfreiem
Stahl oder dergl. bestehen.
Der Separator 3 kann aus einer Kunststoffolie bestehen; die
beiden Außenschichten dieser Folie bestehen aus Polyäthylen und die innere Schicht besteht aus einer Zellophanschicht
oder dergl· Zwischen der Anode 2 und dem Separator 3 befindet
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sich eine Schicht aus einem elektrolytabsorbierendem Material 12, das aus verschiedenen Cellulosefasern bestehen kann.
Das schwach verdichtete Pellet 2 aus fein verteiltem, amal- "
garnierten Zink (wahlweise mit einem Gel) bildet die Anode. Auch Cadmium kann als Anodenmaterial benützt werden. Das
ziemlich verdichtete Pellet 4 aus AgO-Pulver oder cinor
Mischung aus AgO/AggO bildet die Kathode.
Wässrige Lösungen von Kaliumhydroxid,Natriumhydroxid, oder
Mischungen daraus bilden den Elektrolyten.
Nach Fig. 1 ist ein Schirm 9 aus einem oxidationsfähigen Metall zwischen die positive Elektrode 4 und die innere
Grundfläche 10 des Kathodenbehälters 5 und zwischen die positive
Elektrode 4 und den Separator 3 eingeschoben. Der Metallschirm 9 sollte vorzugsweise nur auf eine der beiden obigen
Positionen placiert werden, obwohl auch eine Placierung auf beide Positionen in Frage kommt (siehe Fig. 1). Wenn jedoch
zwei Glieder aus einem oxidationsfähigen Metall verwendet werden, sollte die Gesamtmenge und die Gesamtfläche des Metalls
innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegen. Der Metallschirm 9 entspricht dem auf Fig. 2 gezeigten Typ; dieser
besteht aus einer Metallfolie 20 mit den Öffnungen 21.
Fig. 3 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Metallgliedes; dieses
besteht auB einem Metallnetz 30 mit den Öffnungen 31·
Fig. 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen diskontinuierlichen Metallgliedes; dieses
besteht aus einem Streckmetall 40 mit den Öffnungen 41·
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Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, diskontinuierlichen
Metallvorrichtung wird auf Pig. 5 geaeigt: Metallteilchen 50, wie z.B. ein Pulver, sind gleichmäßig über
die innere Grundfläche 51 des Kathodenbehälters 52 verteilt. Die Metallteilchen sind so angeordnet, daß benachbarte Teilchen
Öffnungen oder Räume 53 begrenzen. Diese Räume 53 haben dieselbe Punktion wie die auf Pig. 2 bis 4 gezeigten Öffnungen,
nämlich bei Zugabe des Elektrolyten wahrend der Montage den rascheren elektrolytischen Kontakt zwischen dem oxidationsfähigen
Metall und der positiven Elektrode zu vermitteln.
Pig. 6 zeigt einen erfindungsgemäßen diskontinuierlichen rechteckigen
Metallstreifen mit der Bezugszahl 60. Der Metallstreifen 60 wird anstelle des oben diskutierten und auf Pig. 1 gezeigten
Metallschirms 9 in der Silberoxid-Zinkzelle angebracht.
Pig, 7 zeigt eine erfindungsgemäße, diskontinuierliche Metallscheibe
mit der Bezugszahl 70. Die Metallscheibe 70 wird anstelle des oben diskutierten und auf Pig. 1 gezeigten Metallschirms
9 in der Silberoxid-Zinkzelle angebracht«
Es liegt auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, zwei oder mehr Zellen mittels konventioneller Vorrichtungen in
Serie oder parallel zu schalten und sie dann in einem Gehäuse unterzubringen, um eine Batterie herzustellen.
Drei knopfgroße Zellen des auf Pig. 1 gezeigten Typs (Durchmesser 1,14 cm und Höhe ungefähr 0,53 cm) wurden aus folgenden
Bestandteilen hergestellt: eine Anode aus Zinkpulver (mit Gel); 1 Pellet aus aktivem Kathodenmaterial bestehend aus AgO/AgpO
(50/50 Gew.-$) und unter einem Druck von ungefähr 2 Tonnen
hergestellt; ein Separator bestehend aus zwei äußeren Schichten (Polyäthylen) und aus einer inneren Cellophanschicht.
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zusätzlich wurde in der Hähe der Anode eine elektrolytabsorbierende
Schicht angebracht. Diese Komponenten wurden zusammen mit 22?$iger HaOH (5,5 molare HaOH-Lösung) als Elektrolyt in
einen nieke3plattierten Kathodenbehälter und einen Anodenbeeher aus gold-kupferplattiertem rcstfreiem Stahl gebracht;
dann wurde die Zelle dadurch verschlossen, daß der obere kreisförmige Teil des Kathodenbehälters nach innen gegen den
Anodenbecher umgebogen wurde (entsprechend dem US-Patent 3 069 489).
Jede Zelle zeigte bei Entladung über einen 62 K-Ohm-V/iderstand
(25 Mikroampere) bei Raumtemperatur den höheren Spannungswert des AgO. Bei kontinuierlicher Entladung benötigten
die zv/ei Zellen ungefähr 8 Stunden, bevor die höhere Spannung des AgO auf den niedrigeren Spannungswert des AgpO absank,
Drei mit den knopfgroßen Zellen des Beispiel 1 identische Zellen wurden hergestellt und ein erweitertes Zinkgitter
(Dicke 0,0076 cm) wurden zwischen die AgO/Ag2O (50/50) Katho- ·
de und den Kathodenbehälter eingefügt (siehe Fig. 1 und Fig. 4). Dieses erweiterte Zinkgitter hatte eine Breite von
0,0076 cm und die Gitterdimensionen betrugen 0,78 cm bzw. 0,55 cm.
Nachdem die Zellen 456 Stunden lang bei Raumtemperatur gelagert worden waren, wurden sie bei 35°C über einen 62 K-0hm-Widerstand
entladen (25 Mikroampere). Sowohl die Leerlaufspannung als auch die Entladungsspannung jeder Zelle lag über
eine Periode von 24 Stunden bei 1,6o und 1,59 Volt des Ag2O.
Dieser Befund zeigt, daß ein diskontinuierlich oxidables Metall, das zwischen die Silberoxid-Kathode und den Kathodenbehälter
eingefügt ist, die Entladung bei einem Potentialwert bewirkt, obwohl die Kathode zu 5o Gew.-^ aus AgO besteht.
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Beispiel 3 J1
Zwei mit den knopfgroßen Zellen des Beispiels 2 identische Zellen, abgesehen davon, daß die Kathode aus reinem AgO test
ent.
Nachdem die Zellen 4 Monate lang "bei Raumtemperatur gelagert
■worden waren, wurden sie über einen 96 K-Ohm-Widerstand entladen;
nach einer entsprechenden Entladungsdauer (15 bis
60 Minuten) sank der Spannungswert von 1,78 Volt (AgO) auf 1,57 Volt (Ag2O). Dieser Befund zeigt, daß unter Beachtung
der hier offenbarten Lehre eine Silberoxyd-Zelle aus reinem AgO den für Ag2O charakteristischen Spannungswert liefert.
Die Entladimg dieses Zellentyps über einen 96 K-Ohin-Widerstand
stellt einen entscheidenden Test für das Auftreten des niedrigeren Spannungswertes dar, denn unter diesen Umständen
ist es am wenigsten wahrscheinlich, daß der Spanmmgswert
des AggO erhalten wird.
Drei mit den knopfgroßen Zellen des Beispiels 1 identische Zellen, abgesehen davon, daß ein Zinkstreifen (Breite
0,17 cm, Länge 1,11 cm und Dicke 0,017 cm) zwischen die Kathode und die innere Grundfläche des K$thodenbehälters
angebracht wurde.
nachdem die Zellen 30 Tage lang bei Kaumtemperatur gelagert
worden waren, wurde jede Zelle über einen 62 K-Ohm-Widerstand bei 35 0C entladen (25 Mikroampere). Sowohl die Leerlaufspannung
als auch die Entladungsspannung jeder Zelle lagen über eine Periode von 24 Stunden bei 1,59 Volt und
1,57 Volt des Ag2O. Dieser Befund demonstriert, daß ein
diskontinuierlich oxidabler Metallstreifen, der zwischen die Silberoxid-Kathode und den Kathoden-Behälter eingefügt ist,
die Entladung bei einem potentialwert bewirkt, obwohl die Kathode aus einer Mischung (5o/5o) von AgO und Ag2O besteht.
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Dieser Befund zeigt, daß unter Beachtung der hier offenbarten Lehre eine Sil'beroxid-Zelle mit einer AgO/AggO (5o/5o)/Kathode
den für Ag2O charakteristischen Spannungswert (offener Stromkreis)
von 1,57 Volt liefert (nach 456-stündiger Lagerung "bei
Raumtemperatur). Dieser Befund zeigt auch, daß eine Silberoxid-Zelle, die eine AgO-Kathode enthält, den Spannungswert
des AgpO (ungefähr 1,57 Volt) aufweist, nachdem über einen 96 K-Ohm-Widerstand 15 bis 60 Minuten lang entladen wurde.
Es wurde auch beobachtet, daß der Separator in Gegenwart eines Zinkschirms oxidativ weniger abgebaut wurde, als
Separatoren in Zellen ohne Zinkschirm.
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Claims (8)
1. Eine alkalische Sirberoxid-Zelle, gekennzeichnet durch
^ eine negative Elektrode, eine positive Elektrode in einem
leitenden Behälter mit Bodenfläche und Seitenwand, einen Separator zwischen der negativen und positiven Elektrode
und einen Elektrolyten; die positive Elektrode besteht aus AgO und ein diskontinuierlich oxidables Metall ist
zwischen der positiven Elektrode und der inneren Oberfläche der elektrischen Kontakteinrichtungen angebracht,
wobei elektrischerund physikalischer Kontakt besteht.
2. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode aus einem Gemisch
von AgpO und wenigstens 5o Gew.-^ AgO besteht.
3. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 1 und 2,dadurch
gekennzeichnet, daß das diskontinuierlich oxidable Metall aus der Gruppe der Elemente Zink, Kupfer, Silber, Zinn,
Cadmium und Blei ausgewählt v/ird.
4. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das diskontinuierlich oxidable Metall
ein Zinkschirm ist.
5. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material gestrecktes Zink ist.
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6. Die alkalische Silheroxid-Zelle nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall ein Zinkgitter ist.
7. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Metall eine perforierte Zinkfolie ist.
8. Die alkalische Silberoxid-Zelle nach Anspruch 3, dadux'ch
gekennzeichnet, daß das Metall aus diskreten Zinkteilchen "besteht.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US482996A US3920478A (en) | 1974-06-25 | 1974-06-25 | Divalent silver oxide-zinc cell having a unipotential discharge level |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
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