DE2657085A1 - Alkalizelle - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH d - βο34 unterpfaffenhofen Ί g DEZ. 1976 PATENTANWALT postfach /* PHONE*^N «MÜNCHEN) 84 30 38

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DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D - BO34 UNTERPFAFFENHOFEN, POSTF.

TELEX: 82173Ο

Meine Akte: D-4141 Kabushiki Kaisha Daini Seikosha, Tokyo, Japan Alkalizelle

Die Erfindung betrifft eine Alkalizelle gemäß dem Überbegriff des Patentanspruchs 1.

Im allgemeinen kann die Ausgangs- oder Entladespannung von Alkalizellen, wie beispielsweise einer Nickel-Zink-Zelle, einer Luft-Zink-Zelle, einer Alkali-Mangan-Zelle, einer Silberoxyd-Zelle oder einer Silber-Peroxyd-Zelle vom Beginn der Entladung bis nahezu zum Ende der Lebensdauer der Batteriezelle konstant gehalten werden. Somit ist es äußerst schwierig, die Lebensdauer einer Alkalizelle bekannten Aufbaus zu bestimmen, bevor das aktive Material vollständig aufgebracht ist. Somit ist es auch sehr schwierig, den Zeitpunkt zu wissen, an welchem die Batteriezelle ersetzt werden muß. Wenn beispielsweise eine Alkali-Batteriezelle in wichtigen Einrichtungen, beispielsweise in Herzschrittmachern benutzt wird, muß die Batteriezelle nach einer

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vorbestimmten konstanten Zeit aus Sicherheitsgründen ausgewechselt werden, auch wenn diese Batteriezelle noch länger arbeiten würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Alkalizelle zu schaffen, welche die Nachteile und Schwierigkeiten bekannter Batteriezellen dieser Art vermeidet. Insbesondere soll eine Alkalizelle geschaffen werden, bei der das Ende der Lebensdauer durch Messung der Klemmenspannung und durch Erfassen eines Spannungsabfalls erfaßbar ist, der am Ende der Entladungs dauer auftritt bzw. das Ende der Lebensdauer anzeigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Im folgenden wird eine bevorzugte AusfOhrungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Alkalizelle nach der Erfindung, und

Fig. 2 die von der erfindungsgemäßen Alkalizelle abgegebene Spannung als Funktion der Lebensdauer.

In Fig. 1 ist eine Silberoxyd-Alkalizelle (Typ JIS GS-I2) dargestellt, die beispielsweise einen Durchmesser von 11,6 mm und eine Höhe von 4,2 mm aufweist. Mit 1 ist ein Kathoden-Behälter bezeichnet, der als Kathodenanschluß dient und ein kathodenaktives Material 2 aufnimmt. Außerdem ist eine Grenzschicht 3, ein Kunststoffring 4 und ein Elektrolyt-Absorptionsmittel 5. vorgesehen, die ebenfalls in dem Behälter angeordnet sind. Das kathodenaktive Material 2 ist bei der darge

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- abstellten Ausführungsform eine Mischung aus einem einwertigen Silberoxyd (Ag„O) und Graphit oder eine Verbindung, deren Hauptbestandteil zweiwertiges Silberoxyd ist.

ist

Mit / ein Anoden-Behälter bezeichnet, der als Anodenanschluß dient und ein anodenaktives Material 6 enthält. Das anodenaktive Material 6 besteht aus einer Quecksilber-.Merkuri-Indium-Zink-Legierung, die gepreßt und fest oder geliert geformt ist. Mit 8 ist eine isolierende Dichtung bezeichnet, die zwischen dem Kathodenanschluß und einem Anodenanschluß 7 vorgesehen ist.

Das anodenaktive Materials 6 gemäß der Erfindung wird in folgender Weise hergestellt. 10 g Indium-Metallpartikel werden 23,3 g Quecksilber zugegeben und das Gemisch wird geschüttelt, um sich bei Raumtemperatur zu verteilen. Dieser Indium-Quecksilber-LegierungsflUssigkeit wird dann 210g pulverisiertes Zink mit einer Siebgröße von 60 bis 120 hinzugegeben. Dann wird dieses Gemisch vier Stunden lang geschüttelt, um ein amalgaraiertes pulveriges Zink zu ergeben und es wird 30 Minuten lang bei 60 C erhitzt, wodurch, ein Pulver aus Quecksilber-Indium-Zink-Legierung erhalten wird. Dieses Quecksilber-Indium-Zink-Legierungspulver wird gleichmäßig mit Carboxymethylzellulose, Natriumpolyacrylsäure, Polyäthylenglycole oder Polyvinylalkohol gemischt und dann zur Formung gepreßt oder durch einen alkalischen Elektrolyten geliert.

Eine Zelle mit derartigem anodenaktiven Material wurde einer kontinuierlichen Entladung durch einen Widerstand von 7,5 kΠ ausgesetzt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, beginnt die Entladung bei 1,56 V

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und diese Spannung bleibt bis nahezu zum Ende der Entladung, d.h. der LadekapazitSt konstant. Wenn nahezu das gesamte, hautpsächlich negative Zinkmaterial aufgebraucht ist, sinkt die Spannung auf 1,34 V ab, welche der in einer In-Ag₅O-ZeIIe vorliegenden Spannung entspricht und verbleibt Ober einige Zeit auf diesem Wert. Wenn auf diese Weise das Aufbrauchen des hauptsächlich negativ aktiven Zinkmaterials erfaßt wird, läßt sich auch das bevorstehende Ende der Lebensdauer der Zelle feststellen.

Fig. 2 zeigt auch die kontinuierliche Entladungscharakteristik einer konventionellen Silberoxyd-Zelle, wobei diese Charakteristik durch die Kurve B gezeigt ist, während die Kurve A die mit der erfindungsgemäßen Batterie erhäl-fliche Kennlinie veranschaulicht und wobei in beiden Fällen zur Entladung ein Widerstand von 7,5kü benutzt wurde. In Fig. 4 gibt der Bereich zwischen a und b die Entladespannung der Zink-Silberoxyd-Zelle an, d.h. die konstant bleibende Spannung von 1,56 V. Der Bereich zwischen c und d gibt die Entladungsspannung von Indium-Silberoxyd an, die konstant bei 1,34 V liegt. Die Zeitdauer zwischen c und d kann ohne weiteres dadurch bestimmt werden, daß die Menge des hinzugegebenen Metalls Indium geändert wird.

Vorstehend wurde als bevorzugte AusfOhrungsform der Erfindung eine Silberoxyd-Zelle beschrieben; dieses Prinzip kann jedoch ersichtlicherweise auch bei anderen Alkalizellen, beispielsweise Nickel-Zink-Zellen, Luft-Zink-Zellen, Alkali-Mangan-Zellen oder Zink-Quecksilberoxyd-Zellen angewandt werden, die Zink als anodenaktives Material verwenden.

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Bei der erfindungsgemäßen Alkalizelle oder Batteriezelle läßt sich somit der Erschöpfungszustand der Zelle rechtzeitig dadurch feststellen, daß der Spannungsabfall gemessen bzw. erfaßt wird, der an Ende der Entladungszeit bezuglich der Klemmenspannung der Batteriezelle auftritt. Somit eignet sich die erfindungsgemäße Batteriezelle vorteilhaft fUr verschiedene elektronische Einrichtungen, die eine hohe Zuverlässigkeit erfordern, beispielsweise auch bei elektronischen Uhren.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß nach dem Verbrauch des hauptsächlich verwendeten anodenaktiven Materials während der Entladung eine kleine Menge an Indium weiterhin als anodenaktives Material wirksam ist und der Verbrauch des hauptsächlich wirksamen Anodenmaterials, beispielsweise Zink, dadurch festgestellt wird, daß ein Spannungsabfall auftritt. Indem, dieser Spannungsabfall von 1,56 V auf 1,34 V gemessen wird, läßt sich feststellen, daß die Lebensdauer der Batteriezelle nur noch kurz ist.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Alkalizelle mit einem anodenaktiven und einem kathodenaktiven Material,

dadurch gekennzeichnet, daß das anodenaktive Material eine Quecksilber-Indium-Zink-Legierung ist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Alkalizelle,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Indium-Quecksilber-Gemisch geschüttelt wird, so daß sich das Indium im Quecksilber auflöst, daß der flüssigen Indium-Quecksilber-Legierung pulverisiertes Zink.hinzugegeben wird und dieses Gemisch aroalgamiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das pulverisierte Zink eine Siebgröße von 60 bis 120 aufweist und daß amalgaraierte Zinkpulver 60 Minuten lang bei 60°C erhitzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das amalgaraierte Zinkpulver nach Erhitzung bzw. die Quecksilber-

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original inspected

Indium-Zink-Legierung gleichmäßig rait CarboxymethylzelloXose, Natriumpolyacrylsäure, Polyäthylenglycole oder Polyvinylalkohol gemischt wird.

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