DE2626975C3 - Positive Elektrode für Luft/Zink-Elemente - Google Patents
Positive Elektrode für Luft/Zink-ElementeInfo
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- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/8605—Porous electrodes
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Description
Die Erfindung betrifft eine positive Elektrode für
Luft/Zink-Elemente, bei der die Depolarisatormasse unter Zwischenlage einer Leitfolie und einer Metallfolie
als Ableiter, die beide perforiert sind, auf einem ebenfalls perforierten Kunststofflager aufgebracht ist
Luft/Zink-Elemente sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Bei ihnen steht der
negativen Zinkelektrode ein poröser Kohlepreßkörper, der Depolarisator für den Luftsauerstoff, als positive
Elektrode gegenuoer. Als Elektrolyt sind sowohl die von den BraunsteiDelementen her „«kannten wäßrigen
Ammoniumchloridlösungen mit Zinkchloridzusatz als
auch Lösungen mit Mangan(ll)-chlo,· -J in Gebrauch.
Wegen der Korrosionsgefahr, der metallische Ableiter von positiven Elektroden in den üblichen Elektrolyten ausgesetzt sind, verwendet man an ihrer Stelle bei
Rundzellen zentral angeordnete Kohlestifte. Bei Plattenzellen, die unter anderem im Hinblick auf großen
Elektrodenquerschnitt und kurze Diffusionswege für den Luftsauerstoff gegenüber Rundzellen Vorteile
besitzen, ist die Elektronenableitung über runde Kohlestifte jedoch aus geometrischen Gründen unzweckmäßig, weil sie die positive Elektrodenplatte nur
entlang einer Mantellinie berühren.
Für positive Elektroden in Plattenzellen werden daher flächenförmige Ableiter verwendet, wie sie z. B.
aus DE-PS 11 87 696 bereits bekannt sind und welche
aus einer Kombination von einer Metallfolie mit einer leitend gemachten Plastikfolie bestehen. Die Metallfolie
übernimmt dabei den Elektronentransport zum äußeren Zellenkontakt, ist aber dabei vor einem direkten
Korrosionsangriff seitens der positiven Elektrodenmaste durch die dazwischenliegende Plastikfolie, z. B. aus
mit Graphit leitfähig gemachtem Polyisobutylen, geschützt
Da die Metallfolie als Ableiter an der luftzugewandten Seite angeordnet ist, muß der Luftsauerstoff durch
lie und die Leitfolie hindurch zu der eigentlichen Reaktionszone, nämlich dem Dreiphasengebiet innerhalb des Elektrodenpreßkörpers, hingeführt werden.
Beide Folien sind daher mit sich deckenden Löchern versehen, die einen ausreichenden Lufteinlaß gewähren,
wobei die Löcher in der Metallfolie einen größeren Durchmesser als diejenigen der Leitfolie besitzen. Auf
diese Weise sind, vom Elektrodenpreßkörper aus
gesehen, alle größeren Löcher überlappt, und die
korrosionsgefährdete Metallfolie liegt nirgendwo frei.
Auch aus der deutschen Patentschrift 23 31 739 ist ein
Luftsauerstoffelement bekannt, bei welchem Träger und Stromableiter der Elektrodenplatten aus Folien bestehen, die um kammförmig angeordnete Stege gefaltet
und mit diesen verklebt sind. Die Stege sind somit von einer mit ihnen verklebten durchlochten Kunststoffolie
bedeckt, auf die dann eine entsprechend gelochte
ίο Metallschicht und eine weitere durchlochte nichtmetallische Leitfolie aufgebracht wird.
Nachteilig bei einem solchen Folienverband ist jedoch, daß beide Folien wegen der verschiedenen
Lochdurchmesser in getrennten Arbeitsgängen herge
stellt und dann aufeinandergeklebt werden müssen. In
der Fertigung ist ein Klebevorgang kein willkommener Arbeitsgang, nicht zuletzt, weil die in den Klebern
verwendeten organischen Lösungsmittel gesundheitliche Schäden verursachen können.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 26 15 921 ist eine Luft/Zink-Flachzelle beschrieben, bei
welcher zwischen zwei positiven Luftelektroden eine plattenförmige negative Zinkelektrode vorgesehen ist
die sämtlich in einem Kunststoffgehäuse angeordnet
sind. Das Gehäuse besteht aus zwei Halbschalen mit
perforierten Außenwänden, in welche jeweils eine Leitfolie und ein Ableiter sowie der positive Elektrodenpreßkörper angeordnet sind, und die Halbschalen sind
unter Zwischenlegung von Separatoren sowie der
negativen plattenförmigen Zinkelektrode, die an ihrem
Rand mit einem Kunststoffrahmen versehen ist, miteinander verbunden. Die Halbschalen besitzen
Elektrolytzuführungsöffnungen und Ablciterdurchführungen, und der obere Rand der Halbschale ist mit einer
wannenartigen Vertiefung versehen, die öffnungen für
den Elektrolytdurchtritt enthält und die sich unter Freilassung von Raum für die Ableiterdurchführung
über einen Teil der Länge der Halbschalen erstrecken. Zwischen der Innenwand jeder Halbschale, die den
positiven Elektrodenkörper enthält, vid der Leitfolie ist eine perforierte Bleifolie angeordnet. Auch bei einer
solchen Ausführungsform müssen der perforierte Kunststoffträger, die perforierte Bleifolie und die
perforierte Leitfolie so übereinander angeordnet
werden, daß die Perforationen übereinanderliegen, und
durch eine Vergrößerung der Perforation der Bleifolie wird eine Korrosion dieser Folie verhir.dert Das
Übereinanderlegen und die gegebenenfalls notwendige Verklebung dieser Bestandteile bringt in der Fertigung
einen erhöhten Aufwand mit sich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabi- zugrunde,
den Zusammenbau der einzelnen Bestandteile der positiven Elektrode zu erleichtern und die Metallfolie
sowie die Leitfolie auf dem Kunststoffträger so zu
befestigen, daß die Metallfolie keinen Kontakt mit dem
Luftsauerstoff, dem Elektrolyten und der Depolarisatormasse hat und dadurch korrosionsgeschützt ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Luftlöcher des Kunststoffträgers hohlnietartige Ausfor
mungen mit nach außen überstehendem Kragen
besitzen, durch welche die Folien mit zentrisch
aufeinanderliegenden Löchern am Kunststoffträger
fixiert sind.
stoffträger zusätzlich ausgeformte Stifte die beiden
Folien an eigens dafür perforierten Stellen durchdringen und weiter bis in die Tiefe der aktiven Masse
hineinragen, wodurch sie die Festigkeit des Preßkörpers
sowie seine Haftung an der Leitfolie wesentlich
erhöhen. Auf diese Weise ist es möglich, die PreOdichte der Elektrode ohne Festigkeitseinbuße zu reduzieren,
was einerseits Material einspart, andererseits bei gröQerem Porenvolumen der Elektrode die stromliefernde
Reaktion begünstigt
In F i g. 1 ist ein Ausschnitt aus einem perforierten Kunststoffträger 1 mit hohlnietartigen Ausformungen 2
und Stiften 3 gemäß der Erfindung im Querschnitt dargestellt Dieser Kunststoffträger wird beispielsweise
in einem Kunststoffspritzwerkzeug hergestellt
Die Metallfolie 4, insbesondere eine Bleifolie, und die Leitfolie 5 werden auf die Stifte 3 aufgesteckt und unter
deren Führung gegen den Träger 1 gedrückt wobei ihre Löcher die hohlnietartige Ausformungen 2 eng umschließen.
Durch anschließendes Nachbehandeln der hohlnietartigen Ausformungen 2 mittels Hitze, Druck oder
Ultraschall wobei diese, wie Fig.2 zeigt einen nach
außen überstehenden Kragen 6 erhalten, werden die Folien am Träger sicher fixiert und insbesondere die
Metallfolie 4 gegen jeden Luftzutritt hermetisch abgedeckt
Gleichzeitig mit der Ausbildung des Kragens 6 können die Stifte 3, die aus spritztechnischen Gründen
zunächst konisch geformt sind, durch einen ebenfalls Hitze, Druck oder Ultraschall anwendenden Arbeitsgang
gemäß Fig.3 eine keulenartige Verdickung 7
ίο erhalten.
Wird nunmehr die positive Depolarisatormasse 8 auf den so vorbereiteten Träger aufgepreßt wirkt die
keulenartige Verdickung 7 wie ein Widerhaken, wobei sich die Haftung des Preßlings noch verstärkt
Aus fertigungstechnischer Sicht bietet die erfindungsgemäße Befestigung von Metallfolie und Leitfolie am
Träger noch den wesentlichen Vorteil, daß beide Folien in einem Arbeitsgang perforiert werden können, da die
Perforationen den gleichen Lochdurchmesser haben.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Positive Elektrode für Luft/Zink-Elemente, bei
der die Depolarisatormasse unter Zwischenlage einer Leitfolie und einer Metallfolie als Ableiter, die
beide perforiert sind, auf einem ebenfalls perforierten Kunststoffträger aufgebracht ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Luftlöcher des Kunststoffträgers hohlnietartige Ausformungen (2)
mit nach außen überstehendem Kragen (6) besitzen, durch welche die Folien (4, 5) mit zentrisch
aufeinanderliegenden Löchern am Kunststoffträger (1) fixiert sind.
2. Positive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Kunststoffträger mit angeformten Stiften (3) mit keulenartig
verdickten Enden (7) versehen ist, welche sich durch die Folien (4, 5) hindurch bis in die Depolarisatormasse (8) erstrecken und diese verankern.
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