DE2819685A1 - Galvanische primaerzelle mit wenigstens einer negativen elektrode aus aluminium oder einer aluminiumlegierung - Google Patents

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24

27ο April 1978 (22.1409/Hu)

Silberkraft Leichtakkumulatoren GmbH, Meidericher Straße 6-8, 41 HJISBURG 1

Galvanische Primärzelle mit wenigstens einer negativen Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung

Die Erfindung betrifft eine galvanische Primärzelle mit wenigstens einer negativen Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einem Elektrolyten.

Galvanische Primärzellen mit einer negativen Elektrode aus Aluminium ergeben eine erheblich geringere Zellspannung, als theoretisch zu erwarten wäre. Dies wird in einem neutralen Medium unter anderem durch Bildung einer passivierenden Oxidschicht auf der Aluminiumelektrode verursacht, welche die Auflösung des Aluminiums behindert. In nichtoxidierenden Säuren oder alkalischen Lösungen wird eine solche Oxidschicht zwar nicht gebildet, doch wird infolge der starken Korrosion unter Wass erst off entwicklung an der Elektrode ein weit weniger negatives Potential eingenommen als der Aluminium auflösung allein entsprechen würde.

Um die Zellspannung auch bei höheren Stromdiehten zu verbessern, ist es bekannt, Aluminium-Primärzellen vorzugsweise bei erhöhter Temperatur (50° C - 8o° C) zu betreiben und/oder einen umlaufenden Elektrolyten vorzusehen, wodurch die Konzentrationspolarisation durch die Reaktionsprodukte mögliehst klein gehalten wird. Weiterhin ist bekannt, daß durch geeignete Wahl des Elektrodenmaterials Verbesserungen der Zellspannung erzielt werden können. Wird als Ausgangsmaterial

909845/0523

- 2-

besonders reines Aluminium oder werden Legierungen des Aluminiums mit Gallium oder Indium gewählt, so wird eine Verschiebung des Ruhepo-tentials der Aluminiumelektrode zu negativeren Werten hin beobachtet. Bei höheren Stromdichten zeigen sich ebenfalls bessere Werte, wenn die Aluminiumelektroden derartige Legierungszusätze enthalten. Die genannten Legierungen sind jedoch in nachteiliger Weise nicht handelsüblich und in der Herstellung teuer«

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zellspannung einer galvanischen Primärzelle der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß bei Verwendung von Aluminiumelektroden ohne Legierungszusatz aus Gallium oder Indium die Zelleneigenschaft verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Elektrolyten vor Ingebrauchnahme Gallium-, Indium- und/oder Thallium-Ionen erzeugt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß entweder dem Elektrolyten Gallium-, Indium- und/oder Thalliumverbindungen zugesetzt werden, welche dissoziieren, oder es ist möglich, daß in dem Elektrolyten Gallium-, Indium- und/oder Thalliumionen auf elektrolytischem Wege mit anodisch geschalteten und aus metallischem Gallium, Indium oder Thallium bestehenden Elektroden erzeugt werden.

Durch die im Elektrolyten vorhandenen Gallium-, Indiumoder Thallium-Ionen ergibt sich der Vorteil, daß das Buhepotential wesentlich negativere Werte einnimmt und die Zellspannung auch bei Belastung mit höheren Stromdichten weniger abfällt.

Die Zusätze von Gallium-, Indium- oder Thalliumverbindungen können mengenmäßig in vorteilhafter Weise dem Zelltyp angepaßt werden. Besonders gute Ergebnisse lassen sich durch Zusätze von 0,001 bis 0,1 Mol Ionen pro Liter Elektrolyt erzielen.

- 3 909845/0523

Es wurde beispielsweise festgestellt, daß bei einer handelsüblichen Aluminiumlegierung (99,9 Al; ca. 0,5 $ Mg) in einer 7 η-Kalilauge und bei einer Temperatur von oO° C das Ruhepotential von ca. -1,5 V gegenüber einer Normalwasserstoffelektrode durch Zusatz von 0,003 Mol Ga^⁺pro Liter Elektrolyt auf ca. -1,75 V gegenüber einer Normalwasserstoffelektrode gesteigert wird. Bei Belastung mit einer Stromdichte von 600 mA/cm und einer positiven Silbersinterelektrode als Gegenelektrode erhöhte sich die Zellspannung bei den genannten Bedingungen durch den Zusatz von 0,003 Mol Ga-^pro Liter Elektrolyt von ca. 1,35 V auf ca. 1,85 V. Der Elektrolyt wurde während der Messung umgewälzt.

Es besteht die Möglichkeit, die Verbindungen aus Gallium, Indium oder Thallium allein oder gemischt zuzugeben. Ebenso können die vorgenannten Ionenkonzentrationen in Abhängigkeit von den Umständen höher oder niedriger gewählt werden. Weiterhin sind auch etwaige andere Verfahren zur Überführung von Gallium, Indium und/oder Thallium in Ionenform anwendbar.

90S845/Q523

Claims (3)

1. Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24

   if

   Patentanspruch ß,

   27. April 1978 (22.1409/Hu)

   /i J Galvanische Primärzelle mit wenigstens einer ne-

   gativen Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung und einem Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyten Gallium-, Indium- und/oder Thalliumverbindungen zugesetzt werden.
2. 2. Galvanische Primärzelle mit wenigstens einer negativen Elektrode aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und einem Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß

   in dem Elektrolyten Gallium-, Indium- und/oder Thalliumionen auf elektroly/tischem Wege mit anodisch geschalteten und aus metallischem Gallium, Indium oder Thallium bestehenden Elektroden erzeugt werden.
3. 3. Galvanische Primärzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt die Gallium-, Indium- oder Thalliumionen in einer Menge von 0,001 bis 0,1 Mol pro Liter enthält.

   GFHGJNAL INSPECTED