DE2708372A1 - Prim. cell using zinc and silver oxide electrodes - where initial voltage can be rapidly reduced to constant value for driving watches - Google Patents

Prim. cell using zinc and silver oxide electrodes - where initial voltage can be rapidly reduced to constant value for driving watches

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DE2708372A1 DE19772708372 DE2708372A DE2708372A1 DE 2708372 A1 DE2708372 A1 DE 2708372A1 DE 19772708372 DE19772708372 DE 19772708372 DE 2708372 A DE2708372 A DE 2708372A DE 2708372 A1 DE2708372 A1 DE 2708372A1
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Abstract

Prim cell uses a negative Zn electrode, and a positive AgO electrode sepd. from its current collector by an isolating plastic layer (a); in operation, the cell has the discharge voltage of the Ag2O/Zn system. The AgO is joined to its collector only by a contact (b) with a surface (bs) so small that even with a cell current below 15 mu A, the formation of Ag2O and Ag on bs occurs more rapidly than the oxidn. of the Ag formed on surface bs. Contact (b) is pref. metal wire passing through the AgO metal pegs projecting through layer (a) into the AgO, or a ring. Surface (bs) touching the AgO is pref. below 10 mm2; and for discharge currents of 0.2-15, esp. 0.3-10 mu A, the current density on surface (bs) is pref. ca 10-1 milliamps/cm2. Used as button cells e.g. for electronic wrist watches.

Description

Galvanisches Element mit negativer Zinkelektrode Galvanic element with negative zinc electrode

und positiver Silberoxidelektrode Die Erfindung betrifft ein galvanisches Element mit negativer Zinkelektrode und mit durch eine elektronisch nichtleitende Kunststoffschicht vom pooitiven Ableiter isolierte positive Elektrode aus 2-wertigem Silberoxid (AgO), wobei die Zelle im Betrieb die Entladespannung des Ag20/Zn-S#stems besitzt. and positive silver oxide electrode The invention relates to a galvanic Element with negative zinc electrode and with an electronically non-conductive one Plastic layer from the positive arrester insulated positive electrode made of 2-valent Silver oxide (AgO), the cell using the discharge voltage of the Ag20 / Zn-S # stems owns.

Die durch hohe Energiedichte ausgezeichneten Silberoxid/Zink-Systeme werden in Gestalt der handlichen Knopfzelle zunehmend für die Energieversorgung elektronischer Armbanduhren eingesetzt. Dabei gebührt dem energiereicheren AgO/Zn-System der Vorrarlg, obwohl es mit dem Nachteil behaftet ist, daß die Entladung je nach Strombelastung nur etwa während des ersten Drittels der Entladezeit bei einer Spannung um 1,8 Volt erfolgt, während die restliche Eritladung bei Spannungen unterhalb 1,6 Volt stattfindet, wie es dem Ag2O/Zn-System entspricht.The silver oxide / zinc systems with their high energy density are increasingly used for energy supply in the form of the handy button cell electronic wristwatches used. The more energetic AgO / Zn system is due the Vorrarlg, although it has the disadvantage that the discharge depends on Current load only during the first third of the discharge time with a voltage around 1.8 volts, while the remainder of the Erit charge takes place at voltages below 1.6 Volt takes place, as it corresponds to the Ag2O / Zn system.

Die Entladung ist also mit einem Spannungasprung von ca. 250 mV verbunden, der den Gleichlauf einer elektronisch betriebenen Uhr empfindlich stören würde.The discharge is therefore associated with a voltage jump of approx. 250 mV, which would seriously disturb the synchronization of an electronically operated clock.

Seit langem ist man deshalb bemüht, die Entladung stufenfrei auf dem unteren Spannungsniveau von 1,6 V zu führen, gleichwohl aber die Kapazität des eingesetzten 2-wertigen Silberoxide voll auszunutzen.For a long time, efforts have therefore been made to ensure that the discharge is step-free on the lower voltage level of 1.6 V, but the capacity of the one used To take full advantage of divalent silver oxides.

Praktische Wege zu diesem Ziel hat vor allem T. P. Dirkse (J. Elektrnchem. Soc. 109 (1962) 3, Seiten 173 bis 177) gewesen, indem er fand, daß die unbelastete Spannung von AgO-Tabletten tatsächlich dem Ag20/Ag-System entsprach, wenn sie zuvor einer elektrochemischen Teilentlsduig unterworfen worden waren.T. P. Dirkse (J. Elektrnchem. Soc. 109 (1962) 3, pages 173 to 177) by finding that the unencumbered The tension of AgO tablets actually corresponded to the Ag20 / Ag system if they were previously an electrochemical partial discharge had been subjected.

Seitdem sind viele Vorschläge bekannt geworden, wie auf einer Ag0-Tablette, etwa durch Anreduzieren mit chemischen Mitteln oder durch Aufpressen, eine dünne Schicht von Ag20 erzeugt werden kann, so daß sich auch im unbelasteten Zustand die niedrigere Zellenspannung des Ag20/Zn-Systems einstellt, wenn außer dem Ag20 am Ableiter auch noch metallisches Ag vorhanden ist. Für den Ableiter ist dann das 2-wertige Silberoxid, die eigentliche aktive Elektrodensubstsnz, quasi maskiert, und allein die ihm nächstliegende Deckschicht aus Ag und Ag20 wird potentialbestimmend.Since then, many suggestions have become known, such as on an Ag0 tablet, for example by reducing it with chemical means or by pressing on, a thin one Layer of Ag20 can be produced so that the sets a lower cell voltage of the Ag20 / Zn system if, in addition to the Ag20, am Metallic Ag is also present in the arrester. For the arrester then that is 2-valent silver oxide, the actual active electrode substance, virtually masked, and only the top layer of Ag and Ag20 that is closest to it determines the potential.

Zellen auf dieser Grundlage besitzen ungeachtet ihrer speziellen Ausführungsforrn den Vorteil, daß man bei ihnen sofort die erwünschte Betriebsspannung auf dem unteren Spannungsniveau von 1,6 Volt zur Verfügung hat.Cells based on this regardless of their specific design the advantage that you immediately get the desired operating voltage on the lower Voltage level of 1.6 volts is available.

Die Spannung ist durch die Anreduktion auf der Stufe des Ag20/Zn-Systems stabilisiert, weshalb auch ein direkter Austausch gegen dieses System möglich ist.Due to the reduction, the tension is at the level of the Ag20 / Zn system stabilized, which is why a direct exchange against this system is possible.

Von nachteiligem Einfluß auf die stabilisierte Zelle ist hingegen die notwendige Anreduktion des AgO sowie die beim Zusammenbau oft unvermeid#-bare Deformation der Tablette. Die Anreduktion kostet die Elektrode einen beträchtlichen Teil ihrer AgO-Kapatität und stellt einen zusätzlichen Arbeitsgang dar. Bei einer Deformation reißt die Ag20-Schicht auf, so daß nunmehr zwischen AgO und Ag keine Trennung, sondern eine elektrolytleitende Verbindung besteht und ein Korrosionastrom innerhalb der Silberoxidelektrode fließen kann. Dieser hat zur Folge, daß das metallische Silber an der Kontaktoberfläche zu Ag20 sufoxidiert und AgO zu Ag20 reduziert wird.On the other hand, it has an adverse effect on the stabilized cell the necessary reduction of the AgO as well as that which is often unavoidable during assembly Deformation of the tablet. The reduction costs the electrode a considerable amount Part of their AgO capacity and represents an additional work step Deformation tears open the Ag20 layer so that there is now no between AgO and Ag Separation, but there is an electrolyte-conductive connection and a corrosion stream can flow within the silver oxide electrode. This has the consequence that the metallic Silver is oxidized to Ag20 on the contact surface and AgO is reduced to Ag20.

Ist nun die Oberfläche des metallischen Silbers klein gegenüber der Oberfläche des AgO, wird das Ag schließlich ganz zu Ag2O oxidiert werden, während ein Teil der AgO-Oberfläche erhalten bleibt, so daß am Kontakt jetzt statt der Ag20/Ag-Elektrode eine AgO/Ag20-Elektrode vorhanden ist.Now the surface of the metallic silver is small compared to the While on the surface of the AgO, the Ag will eventually be entirely oxidized to Ag2O part of the AgO surface is retained, so that on the contact now instead of the Ag20 / Ag electrode an AgO / Ag20 electrode is available.

Dementsprechend wird die Zelle mit fortschreitender Korrosionsreaktion intermediäre Spannungswerte zwischen 1,6 Volt und 1,85 Volt aufweisen und sich am Ende auf die unerwünschte hohe Spannung des AgO/Zn-Systema einstellen.Accordingly, as the corrosion reaction proceeds, the cell becomes have intermediate voltage values between 1.6 volts and 1.85 volts and are on Adjust the end to the undesirable high tension of the AgO / Zn system.

In der praktischen Ausführung der Zellen hat man auch dem Trend zu einer Verkleinerung der elektronischen Armbanduhren Rechnung getragen, was nur dadurch möglich ist, daß auch die Zellen kleiner gemacht werden. Bei einer Knopfzelle mit den gewünschten Abmessungen von z.8. 7,9 mm ~ x 2,1 mm ist das Nutzvolumen im Verhltnie zu den inaktiven Bauelementen wie Gehäuse, Separator usw. bereits so klein, daß das energiereichere und auf 1,6 Volt stabilisierte AgO/Zn-System gegenüber dem Ag20/Zn-System keinen wesentlichen Vorteil mehr bietet, da wegen der erforderlichen Anreduktion des AgO ein erheblicher Teil von dessen Kapazität verlorengeht.In the practical execution of the cells one also has to follow the trend a downsizing of the electronic wristwatches, which is only due to this it is possible that the cells are also made smaller. With a button cell the desired dimensions of e.g. 8. 7.9 mm ~ x 2.1 mm is the relative usable volume to the inactive components such as housing, separator, etc. already so small that the more energetic AgO / Zn system, stabilized at 1.6 volts, compared to the Ag20 / Zn system no longer offers any significant advantage because of the required reduction of the AgO a considerable part of its capacity is lost.

Gemäß DT-OS 2 506 399 ist es möglich, diese Kapazitätseinbuße dadurch in Grenzen zu halten, daß die positive AgO-Elektrodentablatte in einen Kunotetoffbecher eingepa2t ist, der sie vom Metallbecher, dem positiven Ableiter, isoliert und so nur die offene Seite der Tablette für eine chemische Reduktionabehandlung vor dem Zusammenbau freigibt. Der elektrische Kontakt der positiven Masse mit dem Metallbecher wird durch einen dem offenen Tablettenrand sufliegenden Kontaktring hergestellt.According to DT-OS 2 506 399 it is possible to reduce this capacity loss to keep within limits that the positive AgO electrode plate in a Kunotetoffbecher that isolates them from the metal cup, the positive arrester, and so on only the open side of the tablet for chemical reduction treatment before Assembly releases. The electrical contact of the positive ground with the metal cup is produced by a contact ring lying on top of the open edge of the tablet.

Ober diesen Kontaktring kann die Anreduktion der Agû-Tsblette nach Fertigstellung der Zelle durch einen angemessenen kathodischen Strom vorgenommen werden.This contact ring can be used to reduce the Agû tsblette Completion of the cell made by an adequate cathodic current will.

Am Funktionsprinzip der stabilisierten AgO/Zn-Zelle wurde allerdings auch mit dieser Konstruktion nichts geändert, da die AgO-Elektrode nach wie vor kontaktseitig mit Ag20 beschichtet ist, von dem wiederum ein Teil unmittelbar an der Kontaktobarfläche zu Ag reduziert ist, so daß sich elektrochemisch eine Ag20#Ag-Elaktrode ergibt und die Zellapannung bei 1,6 V liegt.However, on the functional principle of the stabilized AgO / Zn cell Nothing changed with this construction either, since the AgO electrode is still used is coated on the contact side with Ag20, of which in turn a part is immediately adjacent the Kontaktobarfläche is reduced to Ag, so that an Ag20 # Ag electrode and the cell voltage is 1.6 V.

Mit den bisher getroffenen Maßnahmen wurde also im Hinblick auf die Erhaltung einer möglichst großen Nutzkspazität bei der erwähnten Miniaturisierung der Zelle noch kein entscheidender Durchbruch erzielt.With the measures taken so far, so with regard to the Maintaining the greatest possible usable capacity with the aforementioned miniaturization the cell has not yet achieved a decisive breakthrough.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. die Kapazitätsauslegung der Uhranzelle unter Verwendung von 2-wertigan Silberoxid als positive Elektrodensubstanz maximal zu gestalten und trotzdem die gesamte Kapazität beim Stromentnahmen bis zu etwa 15 Mikroampere und weniger bei einer Spannung von 1,6 Volt entsprechend dem Ag20/Zn-Systam verfügbar zu machen.The invention is therefore based on the object. the capacity design the clock cell using divalent silver oxide as positive Electrode substance to design as much as possible and still use the entire capacity for power consumption up to to about 15 microamps and less at a voltage of 1.6 volts accordingly available to the Ag20 / Zn system.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die positive Elektrode mit dem positiven Ableiter lediglich über einen elektronisch leitenden Kontakt in Verbindung steht, dessen Berührungsfläche mit dem Silberoxid so klein ist, daß bereits bei Stromentnahme von weniger als 151um die Bildung von 1-wertigem Silberoxid (Ag20) und metallischem Silber auf dem Kontakt rascher erfolgt als die Oxidation des auf dem Kontakt entstandenen Silbers durch das mit diesem elektrolytleitend verbundene 2-wertige Silberoxid.This object is achieved according to the invention in that the positive Electrode with the positive arrester only via an electronically conductive one Contact is connected, the contact area of which with the silver oxide is so small is that even with a current draw of less than 151um the formation of 1-valent Silver oxide (Ag20) and metallic silver on the contact occurs faster than that Oxidation of the silver formed on the contact by being electrolyte-conductive connected bivalent silver oxide.

Diese Bemessungsregel soll insbesondere für Stromantnahman im Bereich von 0,2 bis 15/uA, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 10/uA, Geltung haben.This sizing rule is intended in particular for power consumption in the area from 0.2 to 15 / uA, preferably in the range from 0.3 to 10 / uA, apply.

Wesentlich für die Erfindung ist, daß die Berührungsfläche zwischen dem Kontakt und dem Elektrodenkörper so klein ist, daß sich bei Strömen insbesondere zwischen 0S3 und 10 Mikroampere Stromdichten von einigen t 10 1/cm2 am Kontakt ergeben.It is essential for the invention that the contact surface between the contact and the electrode body is so small that with currents in particular between 0S3 and 10 microamps result in current densities of a few t 10 1 / cm2 at the contact.

Unter dieser Voraussetzung ist die an dem Mikrokontokt herrschende kathodische Stromdichte hoch genug, um relativ rasch das nächstliegenda Agü-Pulver zu Ag20 und dann zu Ag zu reduzieren. Dabei muß die Bildungsgeschwindigkeit des metallischen Silbers am Kontakt größer sein als die Geschwindigkeit seiner Oxidation durch das AgO, zu dem das Silber ja durch die sehr dünne, poröse Reduktionsschicht aus Ag2O in elaktrolytleitander Verbindung steht.Under this condition, the prevailing one on the micro-account is cathodic current density high enough to generate the closest Agü powder relatively quickly to reduce to Ag20 and then to Ag. The speed of formation of the metallic silver at the contact must be greater than the rate of its oxidation through the AgO, to which the silver, yes, through the very thin, porous reduction layer from Ag2O is in electrolyte-conducting connection.

Umgekehrt proportional zur Oberflächenvergrößerung des Silbers muß jedoch die Stromdichte zurückgehen, sich die Bildung neuen Silbers verlangsamen und demgegenüber seine Oxidation durch das AgO stärker zum Zuge kommen.Inversely proportional to the surface area of the silver must however, the current density declines and the formation of new silver slows down and, on the other hand, its oxidation by the AgO come more into play.

Nach einem gewissen Stromfluß stehen Bildung und oxidativer Abbau das Ag miteinander in einem Gleichgewicht. Das Gleichgewicht wird aufgehoben, wenn durch zu kleine Strombelastung das kathodisch gebildete Silber nicht ausreicht, die in der gleichen Zeit aufoxidierte Menge zu ersetzen und daher ganz verschwindet. Am Kontakt wäre dann wiederum nur eine Ag0/Ag20-Elektrode potentialbastimmand, und die Zelle würde die Spannung des AgO/ Zn-Systems aufweisen.After a certain flow of current there is formation and oxidative degradation the Ag in equilibrium with each other. The equilibrium is broken when the cathodically formed silver is insufficient due to insufficient current load, to replace the amount oxidized in the same time and therefore disappears completely. Then again only one Ag0 / Ag20 electrode would be potentialbastimmand at the contact, and the cell would have the voltage of the AgO / Zn system.

Eine praktische Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle wird z.B. dadurch erhalten, daß man den Kontaktring in der Zellkonstruktion nach DT-OS 2 506 399 durch einen 0,1 mm starken Metalldraht ersetzt, welcher die Oberfläche der AgO-Tablette diametral durchzieht.A practical embodiment of the cell according to the invention is e.g. obtained by placing the contact ring in the cell construction according to DT-OS 2 506 399 was replaced by a 0.1 mm thick metal wire, which the surface of the AgO tablet diametrically through it.

Eine mit solchem arfindungsgemäßan Kontakt versehene Knopfzelle der Abmessungen 11,6 mm VI x 3,6 mm zeigte schon nach 2,5 h bei Belastung mit 4 Mikroampere die Spannung 1,6 Volt. Uberraschenderwelse verringerte sich der Innenwiderstand während des gleichen Zeitraumes von 100 Ohm auf etwa 10 Ohm.A button cell provided with such a contact according to the invention Dimensions 11.6 mm VI x 3.6 mm showed after 2.5 h when loaded with 4 microamps the voltage 1.6 volts. Surprisingly, the internal resistance decreased during the same period from 100 ohms to about 10 ohms.

Bei einer kleineren Zelle von 7,9 mm VI x 2,1 mm dauerte die Spannungseinstellung auf 1,6 Volt nur 40 Minuten.For a smaller cell of 7.9 mm VI x 2.1 mm, the voltage adjustment took time to 1.6 volts only 40 minutes.

Gibt man auf die größere Zelle anfangs einen Stromimpuls von z.B. 15 mA x 2,5 Min. = 0,63 mAh, so beobachtet man anschließend eine unbelastete Spannung von 1,6 Volt. Diese bleibt mehrere Tage konstant. Wird daraufhin ein Lastwiderstand von z.B. 1,5 Megsohm an die Zelle gelegt, was etwa einem Drittel der Verbraucherlast einer Quarzuhr mit LCD-Anzeige entspricht, so verbleibt die Spannung bis Entludeschluß im Bereich 1,5 bis 1,6 Volt.If you initially apply a current pulse of e.g. 15 mA x 2.5 min. = 0.63 mAh, an unloaded voltage is then observed of 1.6 volts. This remains constant for several days. It then becomes a load resistance of e.g. 1.5 megsohms are applied to the cell, which is about a third of the consumer load corresponds to a quartz watch with LCD display, the voltage remains until the end of the discharge in the range 1.5 to 1.6 volts.

Durch die erfinderische Maßnahme wird die Nutzkapszltät der erwähnten Knopfzalle 11,6 mm VI x 3,6 mm von 120 mAh auf ca. 150 mAh, d.h. um rund 25 % gesteigert. Dabei fällt das für den Stromimpuls aufgewendete Ladungeäquivalent von weniger als 1 mAh als Verlustfsktor so gut wie gar nicht ins Gewicht.Due to the inventive measure, the Nutzkapszltät the mentioned Button claw 11.6 mm VI x 3.6 mm from 120 mAh to approx. 150 mAh, i.e. increased by around 25%. The charge equivalent used for the current pulse falls by less than 1 mAh as a loss sector is almost negligible.

Die Barührungefläche zwischen dem AgO-Pulver der Elektrodentablette und dem Kontakt sollte bei den hier aktuellen Zellabmessungen für extrem kleine Betriabsatröme von ca. 2 Mikroampere bei 1 nm für grHBere StrEme bie 10 Mikroampere bei 5 mm2 liegen. Das entspricht einer Stromdichte von ca.The contact area between the AgO powder of the electrode tablet and the contact should with the current cell dimensions for extremely small Operating currents of approx. 2 microamps at 1 nm for larger currents up to 10 microamps at 5 mm2. This corresponds to a current density of approx.

0,2 mA/cm2. Unter dieser Voraussetzung fällt die hohe Ausgangsapannung von 1,85 Volt innerhalb 2,5 h auf 1,6 Volt ab, eo daß anschließend die Ganggenauigkeit der Uhr seitens der Zelle gewährleistet ist.0.2 mA / cm2. The high output voltage falls under this condition from 1.85 volts within 2.5 hours from 1.6 volts, eo that then the accuracy of the clock is guaranteed by the cell.

Die an die Uhrenzelle gestellten Forderungen werden mithin durch eine sehr spezielle Konstruktion erfÜllt. Das Wirkungsprinzip des Mikrokontaktes, das weiter oben über das Vorhandensein eines dynamischen Gleichgewichts zweier antagonierender Vorgänge, nämlich der Bildung metallischen Silbers an der Kontaktoberfläche und seiner korrosiven Umwandlung zu Ag20 zu erklären versucht wurde, ist überraschend, zumal nicht nur der Spannungsabfall kurzfristig erfolgt, sondern auch der innere Widerstand der Zelle auf 1/10 des Ausgangabetrages zurückgeht.The demands placed on the clock cell are therefore through a very special construction fulfills. The working principle of the microcontact, the above about the existence of a dynamic equilibrium between two opposing forces Processes, namely the formation of metallic silver on the contact surface and attempt to explain its corrosive transformation to Ag20 is surprising, especially since not only the voltage drop occurs briefly, but also the internal one Resistance of the cell decreases to 1/10 of the initial amount.

Für die Richtigkeit der Annahmen zum Effekt des Mikrokontaktes sprechen gewisse Beobachtungen, die an bekannten Knopfzellen nach DT-OS 2 506 399 angestellt wurden: bei Entladung einer solchen Zelle mit kunststoffumhüllter AgO-Elektrode, die jedoch. nicht anreduziert war, mit einem Strom von 4 Mikroampere sank die Ausgangsspannung 1,85 Volt nach 1,5 Monaten auf 1,6 Volt ab. Danach wurden noch ca. 90 % der Nennkapazität auf diesem Spannunganiveau entnommen. War die gegen den Metallbecher isolierende Kunstatoffumhüllung dagegen entfernt worden, stellte sich die niedere Spannung etwa erst nach 6 Monaten ein. Diese Befunde machen offenbar, daß zwischen der Zeitdauer, die während des Durchlaufans der Spannungsatufe verstreicht, und der Kontaktierungawaise ein kausaler Zusammenhang bestehen muB.Speak for the correctness of the assumptions about the effect of the microcontact certain observations made on known button cells according to DT-OS 2 506 399 were: when discharging such a cell with a plastic-coated AgO electrode, however. was not reduced, with a current of 4 microamps the output voltage decreased 1.85 volts after 1.5 months from 1.6 volts. After that, approx. 90% of the nominal capacity was still used taken at this voltage level. Was the one insulating against the metal cup Plastic cover, however, was removed, the low voltage was about only after 6 months. These findings make it clear that between the period of time which elapses during the passage of the voltage level, and the contacting avalanche there must be a causal relationship.

In der Figur 1 wird die Erfindung durch einen Querschnitt der Zelle (Fig.In FIG. 1, the invention is illustrated by a cross section of the cell (Fig.

1 a) und eine Draufsicht auf die Ebene A-A (Fig. 1 b) verdeutlicht.1 a) and a plan view of the plane A-A (Fig. 1 b) illustrates.

Die Zelle besteht aus dem Zellenbecher 1, der AgO-Masse 2, dem Separator 3, dem Elektrolytquellblatt 4, der negativen Masse 5, dem Zellendeckel 6 und dem Dichtungsring 7. Vom Zellanbecher 1 ist die AgO-Elektrode mit ihrem Rand und dem Boden durch einen dünnwandigen Kunststoffbecher 8, z.B.The cell consists of the cell cup 1, the AgO mass 2, the separator 3, the electrolyte source sheet 4, the negative ground 5, the cell lid 6 and the Sealing ring 7. From the cell cup 1 is the AgO electrode with its edge and the Bottom by a thin-walled plastic cup 8, e.g.

aus Teflon, isoliert. Der Kontakt zwischen der AgO-Massa 2 und dem Zellenbecher 1, zugleich positiver Ableiter, wird durch einen ca. 0,1 mm starken Metalldraht 9 aus Feinsilber oder versilbertem Nickel hergestellt, der die Elektrodenoberfläche diametral durchzieht und mit seinen Enden zwischen den Rändern von Zellenbecher 1 und Kunststoffbecher 8 fixiert ist.made of Teflon, insulated. The contact between the AgO-Massa 2 and the Cell cup 1, which is also a positive arrester, is replaced by an approx. 0.1 mm thick Metal wire 9 made of fine silver or silver-plated nickel, which is the electrode surface diametrically traversed and with its ends between the edges of the cell cup 1 and plastic cup 8 is fixed.

Anstelle des übergreifenden Drahtes könnte die Kontaktiarung beispielsweise auch mit Hilfe eines oder mehrerer Drahtstifte erfolgen, die vom Zellanbecher her ins Innere der Elektrode hineinragen.Instead of the overarching wire, the contact could be, for example can also be done with the help of one or more wire pins that come from the cell cup protrude into the interior of the electrode.

Zwei aus fertigungstacl nischen Gründen besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Mikrokontaktes sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt.Two embodiments which are particularly advantageous for manufacturing reasons of the microcontact are shown in FIGS.

Nach Figur 2 besteht der Kontakt aus einem am Boden das Zellenbechers durch Aufachwaißan befestigten Metalidrahtstift 10, welcher beim Einpressen der AgO-Mssse 2 den dünnwandigen Kunststoffbecher 8 leicht durchsticht und in dem AgO-Pulver fest eingebettet ist.According to Figure 2, the contact consists of a cell cup on the bottom by Aufachwaißan attached metal wire pin 10, which when pressing the AgO-Mssse 2 slightly pierced the thin-walled plastic cup 8 and put it in the AgO powder is firmly embedded.

Nach Figur 3 ist eine ringförmige Scheibe 11 aus Feinsilberblech, deren Unterseite mit einer Isolierschicht 12 abgedeckt ist, in die AgO-Masse so tief eingesenkt, daß sie auf dem Rand des Kunststoffbechers 8 aufliegt. Auf diese Weise steht die Scheibe 11 mit dem durch die Ringöff nung ausgesparten Teil der AgO-Masse lediglich entlang ihrem Innenrand 13 in Kontakt, während ihr Außenrand 14 mit dem Metallbecher 1 reibschlüssig und leitend verbunden ist.According to Figure 3 is an annular disc 11 made of fine silver sheet, the underside of which is covered with an insulating layer 12, in the AgO mass as above sunk deep so that it rests on the edge of the plastic cup 8. To this Way is the disc 11 with the recessed through the Ringöff voltage part of the AgO mass only in contact along its inner edge 13, while its outer edge 14 is frictionally and conductively connected to the metal cup 1.

Figur 4 gibt den zeitlichen Verlauf der Spannungseinstallung an einer erfindungsgemäßen Zelle wieder. Dabei bezeichnet der Bereich I der Zeitachse Zeitrue von Minuten, Bereich II bedeutet Zeiträume von mehreren Tagen und Bereich III bedeutet Zeiträume von Monaten. Der Zelle wird vor Inbetriebnahme zum Zeitpunkt t = O Min durch Verringern das Lastwiderstandes von RL = oo auf RL = 100 Ohm ein Strom i der Größe 12 bis 14 mA für 2,5 Min Dauer aufgeprägt. Dieser Impuls hat ein augenblickliches Abfallen der Spannung von 1,85 Volt auf 1,2 Volt zur Folge, wobei sie sich gegen Ende der Impulabalastung (t = 2,5 Min) auf 1,4 Volt erholt. Im gleichen Zeitraum geht der Innenwiderstand der Zelle von Ri # 100 Ohm (Ruhe) über Mix 10 Ohni (t = O Min) auf Ri#@ Ohm zurück.Figure 4 shows the time course of the voltage adjustment on a cell according to the invention again. Area I of the time axis denotes true time of minutes, area II means periods of several days and area III means Periods of months. Before commissioning, the cell is switched on at time t = 0 min by reducing the load resistance from RL = oo to RL = 100 Ohm a current i der Size 12 to 14 mA impressed for 2.5 minutes. This impulse has an instantaneous one The voltage drops from 1.85 volts to 1.2 volts as a result, being against it Recovered to 1.4 volts at the end of the pulse loading (t = 2.5 min). In the same period the internal resistance of the cell goes from Ri # 100 Ohm (rest) to Mix 10 Ohni (t = O Min) back to Ri # @ Ohm.

Während einer anschlie3enden Standzeit von mehreren Tagen ohne Last (RL P oo) stellt sich eine konstante Ruhespannung Uo von 1,6 Volt ein. Der kleine Innenwiderstand Ri bleibt dabei im wesentlichen erhalten.During a subsequent idle time of several days without load (RL P oo) a constant no-load voltage Uo of 1.6 volts is established. The small Internal resistance Ri is essentially retained.

Wird die Zelle nunmehr über den Lastwiderstand RL = 1 Megaohm entladen, so liegt die belastete Spannung UB während der gesamten, Monate zählenden Entladezeit stets in dem Bereich 1,5 bis 1,6 Volt.If the cell is now discharged via the load resistance RL = 1 megohm, so the loaded voltage UB is during the entire month counting Discharge time always in the range 1.5 to 1.6 volts.

In der Figur ist die Spannungsänderung bei einer erfindungagemäßen Kleinetzelle von 7,9 mm VI durch bloßes Anlegen eines Lastwiderstandes RL = 0,5 Megaohm entsprechend einer normalen Verbrsucherlast aufgezeigt. Danach hat sich die gewünschte Batriebsepannung 1,6 Volt bereits nach 40 Minuten konstant eingestellt.In the figure, the voltage change is in an inventive Small cell of 7.9 mm VI by simply applying a load resistor RL = 0.5 Megaohm shown according to a normal consumer load. After that it has the required operating voltage of 1.6 volts is set constant after 40 minutes.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber bekannten Zellen liegen insbesondere darin, daß die bei den spannungsatabilisierten Zellen erforderliche Anreduzierung des AgO als besonderer Arbeitsgang entfällt und daß mit dem Fortfall der Anreduzierung ein größeres, von AgO erfülltes Nutzvolumen erhalten bleibt, dem ein Zuwachs von mehr als 25 % Nutzkapazität entspricht. Durch die Mikrokontaktierung ist, bei einer Strombelastung 0,2 bis 15 Mikroampare, insbesondere von 0,3 bis 10 Mikroampere, die Nennapannung 1,6 Volt innerhalb 2,5 h hergestellt. Dies gilt für die Zelle mit den Abmessungen 11,6 mm VI x 3,6 mm. Mittels Impuisaufgabe läßt sich die Absenkung der Zellenspannung von 1,85 auf 1,6 Volt auf eine Zeitspanne von Minuten reduzieren. Es kann auch eine nicht vorbehandelte Zelle in die Uhr eingelegt werden, da die mit der Zeiteinstellung verbundene Leistungsaufnahme einer Impuisbelastung gleichkommt, su daß die gewünschte Betriebsspannung 1,6 Volt alsbald zur Verfügung steht.The advantages of the invention over known cells are in particular in that the reduction required in the voltage stabilized cells of the AgO as a special operation is omitted and that with the discontinuation of the reduction a larger useful volume fulfilled by AgO is retained, which is an increase of corresponds to more than 25% usable capacity. Due to the microcontacting, one Current load 0.2 to 15 microamps, in particular from 0.3 to 10 microamps, the nominal voltage of 1.6 volts is established within 2.5 hours. This applies to the cell with the dimensions 11.6 mm VI x 3.6 mm. The lowering can be achieved by means of an impulse task reduce the cell voltage from 1.85 to 1.6 volts over a period of minutes. A cell that has not been pretreated can also be inserted into the watch as the the power consumption associated with the time setting equates to a pulse load, su that the desired operating voltage 1.6 volts will be available soon.

Bei LCD-Uhren reicht allein die im Mikroamperebereich liegende Strombelastung der Elektronik aus, daß die Zelle innerhalb weniger Stunden diese Spannung annimmt.In the case of LCD clocks, the current load in the microampere range is sufficient the electronics from the fact that the cell assumes this voltage within a few hours.

Die unbelsstete Spannung bzw. Ruhespannung der noch unbenutzten Zelle liegt bei 1,8 Volt bis 1,85 Volt und damit wird angezeigt, daß die Zelle noch ihre volle Kapazität besitzt bzw. daß noch keine Benutzung stattgefunden hat.The unsteady voltage or open circuit voltage of the cell that is not yet in use is 1.8 volts to 1.85 volts, indicating that the cell is still its has full capacity or that it has not yet been used.

- Patentansprüche - - patent claims -

Claims (6)

Patentansprüche 1. Galvanisches Element mit negativer Zink-Elektrode und mit durch eine olektroninch nichtleitende Kunststoffschicht vom positiven Ableiter isolierte positive Elektrode aus 2-wertigem Silberoxid (AgO), wobei die Zelle im Betrieb die Entladespannung des Ag2O/Zn-Systemo besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Elektrode rnit dem positiven Ableiter lediglich über einen elektronisch leitenden Kontakt in Verbindung steht, dessen BerührungsflSche mit dem Silberoxid so klein ist, daß bereits bei Stromentnahme von weniger als 15 µA die Bildung von 1-wertigem Silberoxid (Ag20) und metallischem Silber suf dem Kontakt rascher erfolgt als die Oxidation des auf dem Kontakt entßtondenen Silbers durch das mit diesem elektrolytleitend verbundene 2-wertige Silberoxid. Claims 1. Galvanic element with negative zinc electrode and with an olektroninch non-conductive plastic layer from the positive arrester insulated positive electrode made of bivalent silver oxide (AgO), the cell being im Operation has the discharge voltage of the Ag2O / Zn system, characterized that the positive electrode with the positive arrester only has an electronic conductive contact is in connection, whose contact surface with the silver oxide is so small that even with a current draw of less than 15 µA the formation of Monovalent silver oxide (Ag20) and metallic silver come into contact more quickly than the oxidation of the silver deposited on the contact by that with it Electrolyte-conductive connected 2-valent silver oxide. 2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsfläche zwischen dem Silberoxid und dem Kontakt weniger als 10 mm2 beträgt.2. Galvanic element according to claim 1, characterized in that the contact area between the silver oxide and the contact is less than 10 mm2 amounts to. 3. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Entladestrclmen zwischen 0,2 und 15 Mikroampere, vorzugsweise zwischen 0,3 und 10 uA, die Stromdichte an der Berührunsfläche von der GröBenordnung 10- 4 Milliampere/cm² ist.3. Galvanic element according to claims 1 and 2, characterized in that that with discharge currents between 0.2 and 15 microamps, preferably between 0.3 and 10 uA, the current density at the contact surface on the order of 10-4 milliamps / cm² is. 4. Galvanisches Element noch den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt durch einen die positive Elektrode (2) oberflächlich durchziehenden Metalldraht (9) gebildet ist.4. Galvanic element according to claims 1 to 3, characterized in that that the contact is made by a surface pulling through the positive electrode (2) Metal wire (9) is formed. 5. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt ein in die positive Elektrode (2) ragender mit dem Zellenbecher (1) verbundener Metalldrahtstift(10) ist.5. Galvanic element according to claims 1 to 3, characterized in that that the contact is a protruding into the positive electrode (2) with the cell cup (1) connected metal wire pin (10). 6. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt der Rand (13) eines in die Oberfläche der positiven Elektrode (2) eingesetzten, zumindest an seiner Unterseite isolierten Metallringes (11) ist.6. Galvanic element according to claims 1 to 3, characterized in that that the contact of the edge (13) of one in the surface of the positive electrode (2) used, at least on its underside insulated metal ring (11).
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