DE2824312C3 - Separator für ein galvanisches Element - Google Patents

Separator für ein galvanisches Element

Info

Publication number
DE2824312C3
DE2824312C3 DE2824312A DE2824312A DE2824312C3 DE 2824312 C3 DE2824312 C3 DE 2824312C3 DE 2824312 A DE2824312 A DE 2824312A DE 2824312 A DE2824312 A DE 2824312A DE 2824312 C3 DE2824312 C3 DE 2824312C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polyvinyl alcohol
separator
crystallinity
galvanic
galvanic element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2824312A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2824312B2 (de
DE2824312A1 (de
Inventor
Kazuya Yokohama Osawa
Toshiaki Yokohama Yabumoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP52065582A external-priority patent/JPS5836824B2/ja
Priority claimed from JP1974678A external-priority patent/JPS54113836A/ja
Priority claimed from JP2494578A external-priority patent/JPS54118540A/ja
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Publication of DE2824312A1 publication Critical patent/DE2824312A1/de
Publication of DE2824312B2 publication Critical patent/DE2824312B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2824312C3 publication Critical patent/DE2824312C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/26—Selection of materials as electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Separator zur Verwenduig in einem galvanischen Element mit einem alkalischen Elektrolyten, z. B. einem Nickel-Cadmium-, Nickel-Zink-, Nickel-Eisen- oder Silber-Zink-Element. Bisher bekannte Separatoren für galvanische Elemente bestehen beispielsweise aus Cellulose, mikroporösen Polyolefinen oder vernetzten Polyvinylalkoholen. Es gib: jedoch bislang noch keinen Separator für ein galvanisches Element ausreichend hoher chemischer Beständigkeit gegen die Einwirkung einer tine hohe Temperatur aufweisenden alkalischen Lösung, der dabei auci noch einen geringen elektrischen Widerstand aufweist. Der bekannte Celluloseseparator löst sich ohne Schwierigkeiten in heißen alkalischen Lösungen, und ?w?r insbesondere, wenn diese Lösungen irgendwelche Bestandteile enthalten, die die Cellulose leicht oxidieren. Separatoren aus mikroporösen Polyolefinen besi zen eine geringe thermische Beständigkeit und erfahren im Laufe der Zeit eine Erhöhung ihres elektrischen Widerstands. Die bekannten Separatoren aus Polyvinylalkoholen besitzen nur eine Kristallinität von etwa 0.3 bis 0.35 und eine für den praktischen Gebrauch zu gerinne chemische Beständigkeit.
Um nun die Nachteile der bekannten Polyvinylalkoholseparatoren ni vermeiden, wurden bereits Polyvinylalkoholseparatoren für galvanische Elemente entwikkelt. die durch Formaldehyd oder Borsäure vernetzt sind Letzlere Polyvmylalkoholseparatoren besitzen jedoch e'nen hohen elektrischen Widerstand und eine verminderte Zellenspannung.
t?er Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, einen nicht mit den geschilderten Nachteilen der bekannten Separatoren behafteten Separator (für ein galvanisches Element) niedrigen elektrischen Widerstands und hoher chemischer f laltbarkeit /u entwickeln.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein aus Polyvinylalkohol bestehender Separator für ein galvani gches Element, bei welchem der verwendete Polyvinylalkohol eine Kristallinität von 0,4 oder mehr aufweist,
Es hat sich gezeigt, daß die Beständigkeit eines Polyvinylalkohol gegenüber Alkalien und Oxidation Von der Krislallinität des betreffenden Poiyvinytalkohols abhängig ist. Die folgende Tabelle I enthält Versuchsergebnisse hinsichtlich der Alkali* und Oxidationsbeständigkeit vofi Polyvinylalkoholen unterschiedlicher Kristallinitätsgrade.
Kristallinitiit des PnvenUüiIer Gewichtsverlust beim Ovi-
jeweiligen Polyvinyl nach Alkalieinwirkung b/w. dations-
alkohol Oxidation beständig-
beim Test kei tstest
bezüglich der
AlkalibestSn- 6S,4
cligkeit 20,0
Erfindungsgemäß 14,2
0,43 1,2
0,52 0,0
0,55 0,0
Stand der Technik
0,33
6,7
löst sich
Ein Stück Polyvinylalkohol einer Stärke von 50 μΐπ wird auf seine Alkalibeständigkeit hin untersucht, indem es 1 h lang einer Temperatur von 100° C in eine wäßrige Lösung mit 475 g/l Kaüurnhydroxid und !3 g/1 Lithiumhydroxid eingetaucht wird. Der Gewichtsverlust des Prüflings ist .n der Tabelle I als prozentualer Gewichtsverlust angegeben. Ein weiteres Stück Polyvinylalkohol einer Starke von ebenfalls 50 μπι wird auf seine Oxidationsbeständigkeit hin untersucht, indem es 2 h lang bei einer Temperatur von 8O0C in eine wäßrige Lösung mit 475 g/l Kaliumhydroxid, 13 g/I Lithiumhydroxid und 50 g/l Kaliumpersulfat getaucht wird. Der Gewichtsverlust dieses zweiten Prüflings ist ebenfalls in der Tabelle I angegeben. Die beiden Tests belegen, daß ein Polyvinylalkohol einer Kristallinität von mindestens 0,4 eine zur Verwendung als Separator in einem galvanischen Element ausreichend hohe chemische Beständigkeit aufweist.
Entsprechend der Definition in »Kobunshi Kagaku« (Polymer Chemistry). Band '.2, Seite 506 (1955) bedeutet der Ausdruck »Kristallinität« ein aus folgender Gleichung ermittelter Wert:
I χ Ix
In der Gleichung bedeuten:
ρ die Dichte des jeweiligen Prüflings und
χ seine Kristallinität.
Die Dichte von Polyvinylalkohol in einem kristallinen Bereich beträgt 1,345. in einem amorphen Bereich 1,269. ü läßt sich ohne Schwierigkeit mittels eines Dichtigkeitsgradientenrohres messen. Eine Kristallinität von 0.5 oder darüber sorgt für eine größere chemische Haltbarkeit. Eine hohe Kristallinität über 0,6 macht jedoch den Polyvinylalkohol merklich spröde. Folglich sollte ein zjr Verwendung als Separator in einem galvanischen Element geeigneter Polyvinylalkohol vorzugsweise eine Kristallinität zwischen 0,5 und 0.6 aufweisen.
Das Vernetzen von Polyvinylalkohol zur Verbesserung seiner chemischen Beständigkeit führt zu einer Erhöhung seines elektrischen Widerstands- Eine Erhöhung der Kristallinität des betreffenden Polyvinylalkohole zu demselben Zweck führt jedoch nur zu einer geringen Zunahme des elektrischen Widerstands. Ein eine Kristallinität von 0,33 aufweisender Polyvinylalkohölfilm einer Stärke von 50 μπι, der weder vernetzt noch zur Kristallinitätserhöhung behandelt wurde, besitzt in einer 7,2 η wäßrigen Käliümhydföxidlösung bei einer
Temperatur von 35°C einen elektrischen Widerstand von 0,4 γπΩ dm-. Ein mittels einer Formaldehydlösung vernetzter Polyvinyialkoholfilm besitzt einen elektrischen Widerstand von 12 πιΩ dm2. Ein anderer Film aus hochkristallinem Polyvinylalkohol besitzt dagegen nur einen elektrischen Widerstand von l,6mfidro3. Ein so geringer elektrischer Widerstand ist Für einen Separator für ein galvanisches Element ausgesprochen guter chemischer Haltbarkeit, z. B. Alkali- und Oxidationsbeständigkeit, tolerierbar.
Einen hochkristallinen Polyvinylalkohol erhält man durch Erhitzen. So besitzt beispielsweise ein Polyvinylalkohol nach lOminütigem Erhitzen auf eine Temperatur von 2000C eine Kristallinität von 0,52 und nach 60minütigem Erhitzen auf eine Temperatur von 1400C eine Kristallinität von 0,43. Ein an Luft erhitzter Polyvinylalkohol besitzt jedoch nur eine geringe Biegsamkeit und sollte vorzugsweise vor dem praktischen Gebrauch einer Erweichungsbehandlung unterworfen werden. Ein derartiger schwach biegsamer Polyvinylalkohol läßt sich durch Eintauchen in eine Lösung eines hygroskopischen mehrwertigen Alkohols. z. B. eine Glycerin- oder Äthylenglykollösung, erweichen. Es hat sich ferner gezeigt, daß man einen biegsamen, hochkristallinen Polyvinylalkohol erhält, indem man einen niedrigkristallineD Polyvinylalkohol in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre erhitzt. Unter einer nicht-oxidierenden Atmosphäre ist eine sauerstofffreie oder von hochoxidierenden Verbindungen freie Atmosphäre, beispielsweise eine Stickstoff-. Argon-, Helium-, Wasserstoff- oder Kohlendioxidatmosphäre, die bei einer Temperatur unter 2400C nicht mit dem Polyvinylalkohol reagiert, zu verstehen. Ferner kann man eine Art nicht-oxidiererder Atmosphäre dadurch erzeugen, daß man im \akuum oder bei vermindertem Druck arbeitet. Wenn beispielsweise Luft aus einem hitzebeständigem Beutel mit einem Polyvinyialkoholfilm abgezogen wird und danach die Beutelöffnung zugeschweißt wird, erfolgt das Erhitzen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre. Vorzugsweise wird auf eine Temperatur im Bereich von 130° bis 240° C erhitzt. Ein kurzzeitiges Erhitzen auf eine Temperatur unter 130°C erhöht die Beständigkeit von Polyvinylalkohol gegenüber Alkalien und Oxidation nicht merklich. Die Anwendung von höheren Temperaturen als 240" C führt zu einer Zersetzung des Polyvinylalkohol. Die lolgende Tabelle II zeigt, daß man bei einer Hitzebehandlung in nicht-oxidierender Atmosphäre einen biegsamen Separator (für ein galvanisches Element) hoher Dehnung erhält. Ein in seinen mechanischen Eigenschaften verbesserter Separator für ein galvani iches Element ermöglicht es. daß sich ein galvanisches Element leicht zusammenbauen läßt und keine Fehler. z. B. Risse in den Faltstellen, erhält. Auf diese Weise ist ein zuverlässiger Gebrauch des galvanischen F.lements gewährleistet.
Tabelle II
Erhitzungsbedingungen
Prozentuale Dehnung
70 Min. auf eine Temperatur von 180
185 C in einer Stickslüfiatniosphäre
70 Min. auf eine Temperatur von 25
180 Can der Luft
Ein Separator (für ein galvanisches Element) gemäß der Erfindung dient zur gegenseitigen Trennung der positiven und negativen Elektroden oder Hilfselektroden von galvanischen Elementen. Zu diesem Zweck läßt sich der Separator (für ein galvanisches Element) vorzugsweise in Film- oder Folienform, insbesondere in Form eines Films einer Stärke von 10 bis 100 μπι, zum Einsatz bringen. Somit besteht ein erfindungsgemäßer Separator in bevorzugter Ausführungsform aus einem Polyvinyialkoholfilm der im wesentlichen eine Kristallinität von 0,4 oder mehr aufweist Ein weiterer bevorzugter erfindungsgemäßer Separator (für ein galvanisches Element) besteht aus einem Polyvinyialkoholfilm, der zur Verstärkung mit einem Faser- oder C iwebematerial gefüllt ist oder zusammen mit einem Faser-, Gewebe- oder Filmmateriai ein Verbundgebilde bildet Ferner ist es erfindungsgemäß auch möglich, einen Polyvinyialkoholfilm zu verwenden, in eiern ein Pulver, z. B. ein pulverförmiges Metalloxid, eingelagert ist.
Die erfindungsgemäßen Separatoren für galvanische Elemente werden vorzugsweise vor ihrer Verwendung einer chemischei Oberflächenbehandlung unterworfen. Der Grund dafür ist folgender: Ein Polyvinylalkohol einer Kristallinität von 0,4 oder mehr besitzt eine hydrophobe Oberfläche und zieht ohne v, eiteres in dem Elektrolyten eines galvanischen Elements verbliebene Luftblasen an. Die Zersetzung von Luftblasen an der Polyvinyialkoholoberfläche führt zu einer Erhöhung des inneren elektrischen Widerstands des galvanischen Elements und folglich zu einem Spannungsabfall. Es hat sich gezeigt, daß sich diesem Nachteil durch Oberfla chenbehandeln eines Polyvmylalkoholseparators mit einer wäßrigen Permanganatlösung begegnen läßt Bei dieser Behandlurg wird die Polyvinylalkoholoberfläche hydrophil, wodurch die Zersetzung der Luftblasen an der Oberfläche unterdrückt und eine Polarisation auf ein Mindestmaß gesenkt werden.
Zu dem genannten Zweck ve'wendi/Pie Permangana te sind wasserlösliche Permanganate, we Natrium-. Kalium-. Lithium-. Rubidium-, Barium-, Zink- und/oder Calciumpermangant. Man kann eine wäßrige Permanganatlösung einer Konzentration zwischen 0.001 Grammäquivalent/l und ihrer Sättigung verwenden. Vorzugsweise reicht jedoch die Permanganatkonzentration von 0.05 Grammäquivaleit/l bis zur Sättigung der Lösung. Man kann beliebige wäßrige Permanganatlösungen, und zwar neutrale, alkalische oder saure Permanganatlösungen verwenden. Trot/ dem ein Polyvinylalkohol teilweise in einer solchen Lösung in Lösung geht, kann man auch eine saure wäßrige Permanganatlösung verwenden. Optimal für eine Oberflächenbehandlung sind jedoch neutrale oder alkalische wäßrige Permanganatlösungen.
Die Temperatur bei der Oberflächenbehandlung ist hinsichtlich des dabei erzielbaren Effekts nicht von wesentlicher Bedeutung. In der Regel sollte die Oberflächenbehandlung des Polyvinylalkohole bei einer Temperatur von 10' bis 60" C durchgeführt werden. Ferner sollte die Oberflächenbehandlung ausreichend lange durchgeführt werden, um die Polyvinylalkoholöberfläche hydrophil zu machen. Eine hochkonzentrierte Wäßrige Permanganatlösung führt augenblicklich die gewünschte Oberflächenbehandlung herbei. Bei schwach konzentrierter wäßriger Permanganatlösung braucht die Oberflächenbehandlung relativ lange Zeit. In der Regel läßt sich die Oberflächenbehandlung in einigen Sekunden oder Minuten beenden. Der hydro-
phile Zustand der Polyvinylalkoholoberfläche läßt sich aus dem Ausmaß, in dem sich die in der wäßrigen Kaliumhydroxidlösung verbliebenen Luftblasen an der Polyvinylalkoholoberfläche festsetzen, bestimmen. Die Oberflächenbehandlung erfolgt beispielsweise dadurch, daß man die Polyvinylalkoholoberfläche mit der wäßrigen Permanganatlöcung in Berührung bringt, und zwar beispielsweise durch Auftragen der Lösung oder durch Eintauchen in die Lösung.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiel 1
Ein 50 μπι dicker Polyvinylalkoholfilm einer Kristallinität von 033 wird an der Luft 1 h lang aul eine Temperatur von 180" C erhitzt, wobei man einen Separator (für ein galvanisches Element) einer Kristallinität von 0,55 erhält. Danach wird der Film durch Eintauchen in eine 20gewichtsprozentige Glycerinlötung weichgemacht. Nach dem Trocknen läßt sich der Film als Separator für eine galvanische Zelle verwenden. Nun werden acht Nickcloxidelektrodenplaiteri jeweils einer Größe von 55 mm χ 95 mn: in spezieller Weise geformt. Acht poröse Zinkelektrodenplatten einer entsprechenden Größe von 55 mm χ 95 mm werden in die jeweiligen Zwischenräume zwischen die Nickeloxidelektrodenpiatten eingesetzt, wobei man abwechselnd positive und negative Elektroden anordnet. Danach werden die verschiedenen Elektrodenplatten in den in der geschilderten Weise hergestellten Separator eingehüllt. Schließlich werden die Elektrodenplatten derselben Art elektrisch parallel geschaltet, wobei man ein Nickel-Zink-Element einer Kapazität von 10 Ah erhält.
Zu Vergleichszwecken wird ähnliches Nickel-Zink-Element als Vergleichsprüfling hergestellt. Hierbei werden die positiven und negativen Elektrodenplatten in den bekannten Polyvinylaikoholfilm einer Stärke von 50 μπι und einer Kristallinität von 0,33 eingehüllt.
Es wird noch ein weiteres Nickel-Zink-Element als Vergleic' sprüfling hergestellt, wobei die positiven und negativen Elektrodenplatten in dem üblichen 50 μπι starken Polyvinylalkoholfilm, der vorher mittels einer Formaldehydlösung vernetzt worden war, eingehüllt werden.
Nun wird in die erhaltene Zelle ein Elektrolyt in Form einer wäßrigen Lösung mit 4)5 g/l Kaliumhydroxid, 13 g/l Lithiumhydroxid und 40 g/l Zinkoxid eingegossen. Mit Hilfe der verschiedenen Elemente werden Ladungs/ Entladungs-Versuche durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle III:
Tabelle III Durchschnitt Halt
Separator für das galvanische liche /cllen- barkeit
[lement sp.innunp
l\ oll) Im Zy
klen)
[•rrindungsgcmäU 1,52 über
Pulyvinylalkuhulhlm 160
einer Krislullinilül
von 0,55
Stand der Technik 1,52 43
Polyvinylalknhoinim
einer Krisliilliniliit
von 0.33
Separator liir d.is
l-lkniem
Stand der Technik
Poiyvinylulkohollllm, der
durch Formaldehyd
vernetzt ist
Durchschnittliche /"dknspannuny
1,37
I IaIthirkeil
(in Zyklen!
96
Beispiel 2
Ein Polyvinylalkoholfilm einer Stärke von 50 μιτι und einer Kristallinität von 0,33 wird 10 Min. lang in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 2000C erhitzt, wobei man einen Separator für ein galvanisches Element erhält Dessen Kristallinität beträgt 0,51. Zur Herstellung eines Nickel-Cadmium-Eiements werden Nickeloxidelektrodenpiatten und Cadmiumelektroderi platten in den in der geschildert*· : Weise hergestellten hochkristallinen Polyvinylalkohofrlm eingehüllt Der in der geschilderten Weise hergestellte Separator ist biegsam und besitzt eine Dehnung von 164%, so daß sich das Element ohne Schwierigkeiten zusammenbauen läßt In das erhaltene Nickel-Cadmium-Eleinent wird ein Elektrolyt in Form einer wäßrigen Lösung mit ! 5 g/l Lithiumhydroxid und Kaliumhydroxid einer Dichte von 1,22 gegossen. Mit Hilfe des erhaltenen Nickel-Cadmium-EIements werden Ladungs/Enii.-dungs-Versuche im 5 Stundenabstand durchgeführt. Selbst nach 300maliger Wiederholung der Ladung und Entladung zeigt das Element keine Besonderheiten.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Separator für ein galvanisches Element wird dadurch hergestellt, daß man einen 50 μπι starken Polyvinylalkoholfilm 10 Min. lang an der Luft auf eine Temperatur von 2000C erhitzt. Dieser Separator besitzt eine geringe Dehnung von 39%, obwohl seine Kristallinität 0.51 beträgt Dies belegt, daß ein aus einem Polyvinylalkoholfilm, der in einer nicht-oxidierenden Stickstoffatmosphäre erhitzt wurde, bestehender Separator für ein galvanisches Element hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaft deutlich besser ist.
Beispiel 3
Ein 25 μπι dicker Polyvinylaikoholfilm einer Kristallinität von 0.33 wird 60 Min. lang in einer Argonatmosphäre auf eine Temperatur von 190° C erhitzt. Hierdurch erhält er eine Kristallinität von 0,58. Mit Hilfe dieses Separators werden Zinkelektrodenplatten eingehüllt. Letztere werden zur Herstellung eines Nickel-Zink-Elements verwendet. Hierbei werden acht poröse Zinkelektrodenplatten jeweils dreimal mit dem Separator umhüllt. Die umhüllten Zinkelektrodenplatten werden im Abstand angeordnet. Ip den Abstand zwischen den Zinkelektrodenplatten werden acht Nickeloxidelektroden eingesetzt, so daß die positiven und negativen Elektroden abwechselnd angeordnet sind. Nun werben die Elektrodenplatten derselben Art elektrisch parallel geschaltet.
In das erhaltene Nickel-Zink-Element wird ein Elektrolyt in Form einer wäßrigen Lösung mit 475 g/l Kaliumhydroxid, 13 g/l Lithiumhydroxid und 40 g/1 Zinkoxid gegossen. Mit dem erhaltenen Element werden danach im Abstand von 2 h Ladungs/Entladungs-Versuche durchgeführt. Das Element widersteht 300 Ladunes/Entladunes-Zvklen.
Zu Vergleichszwecken werden mit einem Nickel-Zink-Vergleichselement, bei dem die Zinkelektroden in einen 35 μπι dicken Separator aus einem handelsüblichen Cellulosematerial eingehüllt sind, ähnliche Ladungs-Entladungsversuche durchgeführt. Hierbei kommt es beim 84. Ladungs/Entladungszyklus zu einem Kurzschluß, so daß sich das Element nicht mehr weiterladen und entladen läßt.
Beispiel 4
Ein 50 μηι dicker Polyvinylalkoholfilm einer Kristallinität von 0,33 wird 60 Min. lang an der Luft auf eine Temperatur von 180°C erhitzt, wobei man einen erfindungsgemäßen Separator für ein galvanisches Element einer Kristallinität von 0,55 erhält. Der erhaltene Film wird bei Raumtemperatur 5 Min. lang in eine wäßrige Lösung mit 0,05 Mol/l Kaliumpermangariat und 2 Moj/i Kaüumhydroxid getaucht, danach mit Wasser gewaschen und schließlich getrocknet. Auf diese Weise wird die Filmoberfläche hydrophil gemacht. Nun wird entsprechend Beispiel 1 unter Verwendung des erhaltenen Separators ein galvanisches Element hergestellt.
Ein weiteres galvanisches Element wird in entsprechender Weise hergestellt, wobei jedoch ein erfindungsgemäßer Separator verwendet wird, dessen Oberfläche keine Hydrophilisierungsbehandlung mit der wäßrigen Permanganatlösung erfahren hat.
Die beiden Elemente werden nun durch einen Strom von 10 Ampere so lange entladen, bis die Zellenspannuqg auf 1,2 Volt gefallen ist. Während der Entladung zeigt ersteres Element eine durchschnittliche Spannung von 1,50 Volt, letzteres Element eine durchschnittliche Spannung von 1,41 Volt. Dies bedeutet, daß man bei der Oberflächenbehandlung eines Polyvinylalkoholfilms mit einer wäßrigen Permanganatlösung ein galvanisches Element erhält, dessen innerer elektrischer Widerstand geringer ist.
Beispiel 5
Ein Polyvinylalkoholfilm einer Stärke Von 50 um und einer Kristallinität von 0,33 wird 60 Min, lang in einer Stickstoffatmosphäre auf eine Temperatur von 1800C erhitzt. Der erhitzte Polyvinylalkoholfilm, der eine
in Kristallinität von 043 besitzt, wird zur Oberflächenbehandlung 2 Min. lang in eine 25°C warme alkalische wäßrige Lösung mit 0,1 Mol/I Kaliumpermanganat und 0,1 Mol/l Kaliumhydroxidlösung getaucht, danach mit Wasser gewaschen und schließlich getrocknet. Hierbei erhält man einen Separator für ein galvanisches Element. Unter Verwendung dieses Separators wird ein Nickel-Cadmium-Element hergestellt
Ein anderes Nickel-Cadmium-Element erhält man unter Verwendung eines Separators aus einem 60 Min.
tang an der Luft auf eine Temperatur von 18O°C erhitzten, danach jedoch keiner chemischen Behandlung unterworfenen Polyvinylalkoholfilm.
Beide Elemente besitzen eine Kapazität von 10Ah. Beim Entladen mit Strom von 2 A zeigt ersteres Element eine durchschnittliche Spannung von 1,25 Volt, letztpres Element eine durchschnittliche Spannung von 1,17 Volt. Dies belegt, daß ein Separator für ein galvanisches Element, der mit Hilfe einer wäßrigen Permanganatlösung eine Oberflächenhydrophilisie-
3ö rungsbehandlung erfahren hat, ein galvanisches Element höherer Spannung· IieferL Beide Elemente besitzen eine Lebensdauer von über 300 Zyklen. Folglich beeinträchtigt ein Separator für ein galvanisches Element, dessen Oberfläche mit einer wäßrigen Permanganatlösung behandelt wurde, die Lebensdauer des galvanischen Elements nicht.

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    U Separator aus Polyvinylalkohol für ein galvanisches Element mit einem alkalischen Elektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Polyvinylalkohol einer Kristallinität von mindestens 0,4 besteht.
  2. 2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Polyvinylalkohol einer Kristallinität zwischen 0,5 und 0,6 besteht
DE2824312A 1977-06-03 1978-06-02 Separator für ein galvanisches Element Expired DE2824312C3 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP52065582A JPS5836824B2 (ja) 1977-06-03 1977-06-03 アルカリ電池用セパレ−タ−
JP1974678A JPS54113836A (en) 1978-02-24 1978-02-24 Separator for alkaline cell
JP2494578A JPS54118540A (en) 1978-03-07 1978-03-07 Separator for alkaline cell

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2824312A1 DE2824312A1 (de) 1978-12-14
DE2824312B2 DE2824312B2 (de) 1981-06-11
DE2824312C3 true DE2824312C3 (de) 1982-04-22

Family

ID=27282753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2824312A Expired DE2824312C3 (de) 1977-06-03 1978-06-02 Separator für ein galvanisches Element

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4277572A (de)
DE (1) DE2824312C3 (de)
GB (1) GB1602678A (de)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4505998A (en) * 1981-07-10 1985-03-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Alkaline battery containing a separator of a cross-linked copolymer of vinyl alcohol and unsaturated carboxylic acid
US4734344A (en) * 1986-05-19 1988-03-29 W. R. Grace & Co. Battery separator
JP3050916B2 (ja) * 1991-12-23 2000-06-12 モービル・オイル・コーポレーション 酸素透過性の低いフィルム
US5604042A (en) * 1991-12-23 1997-02-18 Mobil Oil Corporation Cellulose material containing barrier film structures
US5512338A (en) * 1991-12-23 1996-04-30 Mobil Oil Corp. Oxygen, flavor/odor, grease/oil and moisture barrier film structures
US5487940A (en) * 1991-12-23 1996-01-30 Mobil Oil Corp. Oxygen and moisture barrier metallized film structure
DE69303091T2 (de) * 1992-03-26 1997-01-23 Japan Vilene Co Ltd Batterieseparator und Batterie
US5298348A (en) * 1993-04-16 1994-03-29 W. R. Grace & Co.-Conn. Battery separator for nickel/metal hydride batteries
US5389471A (en) * 1993-04-16 1995-02-14 W. R. Grace & Co.-Conn. Wettable battery separator for alkaline batteries
US5496649A (en) * 1994-07-21 1996-03-05 Mobil Oil Corp. Cross-linked PVOH coatings having enhanced barrier characteristics
US5547764A (en) * 1994-12-22 1996-08-20 Mobil Oil Corporation Method of producing PVOH coatings with enhanced properties
US6444750B1 (en) 1995-03-06 2002-09-03 Exxonmobil Oil Corp. PVOH-based coating solutions
US5776618A (en) * 1996-07-25 1998-07-07 Mobil Oil Corporation Barrier film structures
US6033806A (en) * 1997-03-05 2000-03-07 Nippon Oil Co., Ltd. Method of producing a cross-linked polyvinyl alcohol separator for an alkali-zinc secondary battery
US7005213B2 (en) * 2001-05-24 2006-02-28 Rayovac Corporation Ionically conductive additive for zinc-based anode in alkaline electrochemical cells
US20040229116A1 (en) * 2002-05-24 2004-11-18 Malinski James Andrew Perforated separator for an electrochemical cell
US20060183020A1 (en) * 2005-02-15 2006-08-17 Rovcal, Inc. Sealing assembly for electrochemical cell
TW200520292A (en) * 2003-08-08 2005-06-16 Rovcal Inc High capacity alkaline cell
JP2005326493A (ja) * 2004-05-12 2005-11-24 Fuji Photo Film Co Ltd 光重合性平版印刷版の製造方法
AR047875A1 (es) 2004-06-04 2006-03-01 Rovcal Inc Celdas alcalinas que presentan alta capacidad
WO2006088959A2 (en) * 2005-02-15 2006-08-24 Rovcal, Inc. Separators for use in alkaline cells having high capacity

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3518242A (en) * 1966-03-30 1970-06-30 Du Pont Polyvinyl alcohol and derivatives crosslinked with titanium,permanganate,or vanadyl ions

Also Published As

Publication number Publication date
DE2824312B2 (de) 1981-06-11
GB1602678A (en) 1981-11-11
DE2824312A1 (de) 1978-12-14
US4277572A (en) 1981-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2824312C3 (de) Separator für ein galvanisches Element
DE19807192B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Stromabnehmers und dessen Verwendung
DE69400565T2 (de) Tantalfestelektrolytkondensator und Herstellungsverfahren
DE3000777C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Doppelschicht-Kondensators
DE69819111T2 (de) Zylindrischer alkalischer Akkumulator und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69303091T2 (de) Batterieseparator und Batterie
DE902398C (de) Scheider fuer die Elektroden elektrischer Sammler
DE2118541C3 (de) Alkalischer Sammler mit einer nega tiven Elektrode auf Zink Calziumhydroxid Basis
DE69908123T2 (de) Nickelelektrode für alkalispeicherbatterien, verfahren zu deren herstellung und alkalispeicherbatterie
DE2445096C3 (de) Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung
DE69122747T2 (de) Separator für alkali-zink-batterien
DE2104587C3 (de) Aufladbares alkalisches Element mit einer positiven Elektrode aus Mangandioxid und einer negativen Zinkelektrode
DE2354992C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Elektroden für galvanische Elemente
DE60011171T2 (de) Alkalische Speicherbatterie mit zwei Separatoren
DE112019002600T5 (de) Blei-Säure-Batterie
DE60025149T2 (de) Positive nickelelektrode für alkalische speicherbatterie und verfahren zu ihrer herstellung
DE69735285T2 (de) Nickelmetallhydrid-Speicherzelle
DE60128869T2 (de) Nickelelektrode für alkalische Speicherbatterien, Herstellungsverfahren dafür und alkalische Speicherbatterie
DE112016005952T5 (de) Bleispeicherbatterie
DE69734754T2 (de) Alkalische Akkumulator und Separator dafür
DE2731064C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer positiven Nickel-Elektrode für alkalische Akkumulatoren
DE3005725C2 (de) Elektrode für galvanische Elemente
EP1950822A1 (de) Lage mit abgeschirmten Fasern und elektrochemische Zelle
DE3222361C2 (de) Scheider für Blei-Bleidioxid-Akkumulatoren und Verfahren zu deren Herstellung
DE2546677A1 (de) Verfahren zur herstellung von cadmiumelektroden fuer nickel-cadmium-batterien

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee