DE2812040C2 - Verfahren zur Herstellung einer Luftsauerstoffelektrode - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Luftsauerstoffelektrode

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Luftsauerstoffcleklrodc, die aus einer porösen Polytetrafluoräthylen-Folie und einer daran haftenden, im wesentlichen Aktivkohle enthaltenden Katalysalorschicht besteht.
Die für galvanische L.uftsauersioffelcmcnle hergestellten positiven Elektroden sind gewöhnlich aus zwei Schichten zusammengesetzt, von denen eine Kalalysatormaterial enthält und die eigentliche Luftelcktrodc bildet, während die andere, meist eine gasdurchlässige hydrophobe Kunststoffolie, als Träger für die Katalysalorschicht dient und zugleich das Zellinnere gegen die äußere Atmosphäre abtrennt.
Bei einer bekannten Luftsauersloffelektrode dieser Art ist der Träger eine poröse Polylelrafluoräthylen-Folie. Die Katalysalorschichl besteht aus einem Aklivkohle/Polyetetrafluoräthylenpulver-Gemiseh. das auf ein Ableitergewebe aus versilbertem Nickcldraht aufgewalzt ist.
Nach bisher geübter Praxis wurde die Polytclrafluoräthylen-Folie mittels eines Prägestempels auf die Katalysatorschicht aufgepreßt. Der Prägestempel war dabei so geformt, daß sich Zonen hohen Anpreßdrucks, guter Haftung und geringer Permeabilität mit Zonen niedrigen Anpreßdrucks ohne Haftung und hoher Permeabilität abwechselten.
Es mußte mithin für den festen Verbund beider Schichten ein inhomogenes Elektrodenmaterial in Kauf genommen werden.
Hinzu kam bei diesem Verfahren die nachteilige Eigenschaft des gewalzten Polyleirafluorälhylcns, daß es in Bereichen hoher Verdichtung schon bei geringster Verformung zur Rißbildung in der Walzrichtung neigt, was stets zur Undichtigkeit der Zellen führt.
In den Zonen mit geringer oder gar keiner Haftung kann sich /wischen der I'olytetrafluoräthylen-Fotie und der Katiilysatorsehicht ein Elektrolytfilm ausbilden, der die Luftzufuhr unierbricht. Unterschreitet die Elektrode dann noch ein bestimmtes Arbcitspolcnlial, kann es zu einer Gasentwicklung und zu einer Undichtigkeit durch Druckaufbau kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gewalzte Polytclrafluoräthylen-Foüe ohne Zerstörung
ihres Porensystems mit der Katalysalorschichl fesihaflend zu verbinden und die erwähnten Gefahren für eine zuverlässige Eicklrodcnfunktion auszuschalten.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Poiylclrafluorälhylen-Folie /wischen Walzen auf die Katalysalorschichl aufgebracht wird, wobei die Poren der Polytetrafluoräthylen-Folie zumindest während der Dauer der Walzbcanspruchung mit einer benetzenden, leicht flüchtigen Flüssigkeit gefüllt sind.
Nach diesem Walzverfahren werden die Polytetrafluorethylen-Folie und die Kalalysatorschicht in Bandform kontinuierlich je einer Vorratsrolle entnommen und zu einem Elektrodenband gleichmäßig und fest verbunden. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, daß das Porcnsysiem der Folie unter dem Walzcndruck keine Beschädigung erleidet, wenn man es. bevor die Folie in den Walzspalt einläuft, mit einer benetzenden, leicht flüchtigen Flüssigkeil füllt. Für diesen Zweck sind grundsätzlich alle niedrigsiedenden und reaklionslrägcn
2r> Flüssigkeiten, vorzugsweise Paraffinkohlenwassersloffc im Bereich Ci bis C«. geeignet. Insbesondere kommen l.eichlben/.in oder Pelrolälher in Frage, die sich schon wenige Sekunden nach dem Auslauf des fertigen lilck-Irodenbandcs aus dem Walzenstuhl wieder rückstandsfrei verflüchtigen. Zumindest dürfen in der Elektrode keine Adsorbale zurückbleiben, die zu einem merkli chcn Nachlassen der katalylischen Aktivität der Aktiv kohle in der Kaialysalormassc führen. Um /u verhindern, daß die Flüssigkeit während des
J5 Walzvorgangcs leilweise aus den Poren herausgepreßt wird, hai es sich als vorteilhaft erwiesen, die der PolytelniNuoräihylen-1 olic zugewandte Walze durch Sandstrahlen o. ä. aufzurauhen. Durch diese Maßnahme blei bon and. die Mikroporen in der Folien-Oberfläche weit gehend erhallen, und sie erhält ein mattes Aussehen.
Über c'en Walzdruck läßt sich die Permeabilität dci vorzugsweise angesinterten Polytetrafluorethylen-Folie in weilen Grenzen variieren, was wegen der Austauschvorgange mit der Atmosphäre und der für die Zelle vorgesehenen Belastungsart wichtig ist.
Durch den Walzprozcß gemäß der Erfindung wird auch die Einbettung des als Abteiler dienenden Drahtgcwebcs in der Kalalysatorschiehl gegenüber dem Zustand im bandförmigen Ausgangsmaterial sichtlich vcrbessert. Dieser überraschende Effekt ist offenbar auch der Porenfüllflüssigkeil zuzuschreiben, indem sie zusätzlich als Gleitmittel wirkt.
!n der Figur isl eine Aufwalzanlugc für das crfindungsgeniiißc Verfahren schematisch dargestellt.
Vi Die von der Vorratsrolle (I) ablaufende Polyleliafliioräthylen-l'olic (3) und das von der Vorratsrolle (2) ablaufende Kaialysaiorband (4) weiden durch die dicht übereinander angeordneten Fühningsblcchc (5,6) exaki zueinander positioniert und den Wal/cn (7,8) zugeleitet.
M) Mit ihren hochgebogenen Rändern besitzen die Füll rungsblechc (5, b) cm flaches U-Profil. Die Wal/.c (7) ist leicht aufgerauht. Bevor die I'olylelralluorälhylen-Folie (3) in den Walzspalt (9) einlauf!, wird ihr ein mil der Porenfüllflüssigkeil (10) getränkter Schwamm (I) leicht aufgedrückt. Durch einen regelbaren Zulauf (12) wird die Flüssigkeil ((0) aus einem Vorratsbehälter (13) ergänzt. Das Kalalysatorband (4) bleibt dagegen von dieser Flüssigkeilsbchandlung unberührt, da es bis unniit-
telbar vor dem Walzeneinlauf durch das Führungsblech (5) abgedeckt isL Das fertige Eleklrodenband (14) wird von der Vorratsrolle (15) aufgenommen.
Gegenüber dem Verfahren der Rastei prägung sind mit dem erfindungsgemäßen Walzverfahren einige we- r> •sentlichc Vorteile verbunden. Die Gcsamldicke der l.iiflsuucrstoffclcktrodc verringert sich um etwa 0.1 mm. die Anfälligkeit der Polytetrafluorethylen-Folie gegen Rißbildung isl erheblich reduziert und die Haftfestigkeit der Katalysalormas.se an der Polytetrafluorälhylen-FoIic isl wesentlich verbessert. Die Aufwalzanlage arbeitet ohne großen Aufwand und liefert das Fertigmatcrial über eine einzige Vorratsrolle an die Stelle des r.lektrodeneinbaus weiter.
15
I lierzu 1 Blatt Zeichnungen
15
Jo
SO
55
65

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer Luftsaucrsloffelcktrode, die aus einer porösen Polytetrafluoräthylcn-Folie und einer daran haftenden, im wesentlichen Aktivkohle enthallenden Katalysalorschichl besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Polytetrafluorälhylcn-Folie (3) zwischen Walzen (7, 8) auf die Kalalysatorschicht (4) aufgebracht wird, wobei die Poren der Polytelrafluoräthylen-Folie (3) zumindest während der Dauer der Walzbeanspruchung mit einer benetzenden, leicht flüchtigen Flüssigkeit (10) gefüllt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Walzvorgang als der Polytetrafluoräthylen-Folie (3) zugewandte Walze (7) eine Walze mit aufgerauhter Oberfläche verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeil (10) ein niedrig siedender Paraffinkohlenwassersloff, vorzugsweise im Bereich Cj bis C«, verwendet wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Polytelrafluoräthylen-Folie vor dem Walzencinlauf mil der Flüssigkeil (10) benctzl wird.
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