DE2828816A1 - Elektrisch leitende massen - Google Patents

Elektrisch leitende massen

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Description

Die Erfindung betrifft elektrisch leitende Massen, insbesondere Masse, die ein radiales Teleblock-Copolymer aus Styrol und Butadien enthalten; ferner betrifft die Erfindung Überzugsmassen zur Erzeugung der leitenden Massen in Form von dünnen Flächengebilden oder Folien.
Leitende Massen werden für viele elektrische Bauteile verwendet; im vorliegenden Fall sind Schichtbatterien (laminar batteries) von besonderem Interesse, die aus dünnen, flachen, in Reihe geschalteten Zellen gebildet und durch dünne, flache leitende Kunststoff-Folien begrenzt sind. Diese Batterien haben üblicherweise auch Anoden und/oder Kathoden aus leitenden und elektrochemisch aktiven Teilchen in einer Bindemittel-Grundmasse.
Ein üblicher leitender Kunststoff-Film, der als Verbindungsteil zwischen zwei Zellen oder als Stromkollektor in Batterien des vorstehend angegebenen Typs verwendet wird, ist ein Vinylfilm, der mit Ruß gefüllt ist und von der Firma Pervel Industries Inc. unter der Bezeichnung Condulon vertrieben wird. Andere, für diesen Zweck vorgeschlagene Werkstoffe sind in den US-Patentschriften 3 734 780, 3 741 814 und 3 880 669 beschrieben. In der US-Patentschrift 3 880 669 ist ein Verfahren zur Herstellung eines leitenden, eine Elektrode tragenden Materials beschrieben, wobei ein ein Lösungsmittel enthaltender, elektrisch leitender Kunststoffstreifen mit einer ein Lösungsmittel enthaltenden Elektrodenmischung in Berührung gebracht wird, worauf der Verbundstreifen zur Entfernung des Lösungsmittels getrocknet wird. Es ist eine Reihe von Polymeren und Lösungsmitteln als geeignet angegeben, einschließlich Butadien-Styrol-Harzen in allgemeiner Form. In der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung P (US-Patentanmeldung 811 469;
unser Zeichen: 3920-1-10.360),die galvanische Zellen und
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Batterien sowie Verfahren zu deren Herstellung betrifft, wird eine Zellenkonstruktion vorgeschlagen, in welcher ein Dreifach-Laminat aus regenerierter Cellulose (Cellophan) mittels eines polymeren Bindemittels mit einer Zinkpulverschicht haftend verbunden und an die Zinkschicht ein leitender Kunststoff angebracht wird, so daß sich eine Bauteilgruppe ergibt. Die in der Patentanmeldung P (US-Patentanmeldung 811 469) als bevorzugt
für die Herstellung eines Dreifach-Laminats angegebenen Massen sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß ein radiales Teleblock-Copolymer aus Styrol und Butadien eine besonders brauchbare Grundmasse für die Herstellung von leitenden Massen darstellt. Erfindungsgemäß wird das Copolymer in einem organischen Lösungsmittel gelöst, und es werden in der Lösung leitende Teilchen dispergiert, um eine Überzugsmasse herzustellen. Diese Lösung wird dann auf eine geeignete Unterlage gegossen oder extrudiert, vorzugsweise mit Hilfe eines Streichmessers (äoctor blade), und zur Entfernung des Lösungsmittels getrocknet, wodurch eine leitende Masse erzeugt wird. Ist ein leitender Kunststoff das gewünschte Endprodukt, so wird ein größerer Anteil Copolymer und ein kleinerer Anteil an Kohle- oder Rußteilchen verwendet. Zu diesem Zweck sollen mindestens 20 Gew.-% Ruß- oder Kohleteilchen, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Copolymer und Kohle, verwendet werden. Gegenwärtig werden etwa 26 Gew.-% bzw. Kohle und etwa 74 Gew.-% Copolymer bevorzugt. Es können bis zu 40 Gew.-% Ruß bzw. Kohle verwendet werden. Das als bevorzugt angegebene Gewichtsverhältnis ergibt jedoch den besten Ausgleich zwischen den elektrischen und den mechanischen Eigenschaften der Masse. Soll das Endprodukt eine Elektrodenschicht sein, so wird ein größerer Anteil an elektrochemisch
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aktiven und mindestens etwas elektrisch leitenden Teilchen verwendet, z.B. Zink, Nickel, Cadmium, Silber, Mangandioxid od. dgl. in Pulverform. Vorzugsweise wird ein kleiner Anteil an Kohle bzw. Ruß, d.h. bis zu etwa 5 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Teilchen, zugesetzt. Sind die elektrochemisch aktiven Teilchen nur begrenzt leitfähig, wie Mangandioxid od. dgl., so soll mehr Ruß in geeigneten Mengen zugesetzt werden. Die Menge des den elektrodenbildenden Massen gemäß der Erfindung zugesetzten Copolymers ist die Mindestmenge, die erforderlich ist, um nach Entfernung des Lösungsmittels die Teilchen untereinander und mit der gewünschten Unterlage zu verbinden, so daß eine haftende, aber verhältnismäßig poröse Elektrodenschicht erhalten wird, in die ein wäßriger Elektrolyt eindringen kann. Der Teilchengehalt der Elektrodenschicht beträgt vorzugsweise 85 bis 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht.
Es gibt viele Arten von Styrol-Butadien-Copolymeren, die durch Emulsions- oder Lösungspolymerisation von unterschiedlichen Anteilen an Styrol und Butadien sowie mit unterschiedlichen Molekulargewichten, Molekularstrukturen und physikalischen Eigenschaften erhalten werden können. Viele dieser Substanzen sind in The Vanderbilt RUBBER HANDBOOK beschrieben, das 1968 von der Firma R.T. Vanderbilt Company, Inc., New York, veröffentlicht wurde. Das in den erfindungsgemäßen Massen enthaltene spezielle Copolymer ist ein thermoplastisches Elastomer, das durch Lösungspolymerisation als radiales TeleblockyCopolymer erhalten worden ist, worin diskrete Domänen oder Bereiche von elastomerem Polybutadien reversibel durch interpolymerisierte thermoplastische, aber nichtelastomere Domänen oder Bereiche von Polystyrol miteinander verbunden sind. Insbesondere gehen in
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den Polybutadienbereichen mehrere Polybutadienketten von einer zentralen "Nabe" oder einem Mittelpunkt aus, wobei jeder Polybutadien-Zweig durch einen Polystyrolblock begrenzt ist. Die Polybutadien- und Polystyrol-Bereiche sind miteinander unverträglich, so daß das Copolymer ein Zweiphasensystem bildet, das aus einem glasartigen Polystyrolanteil besteht, der durch biegsame Polybutadienketten verbunden ist. Die Polystyroldomänen dienen zur Vernetzung und Verstärkung der Struktur, so daß ein elastomeres Netz nach Art eines chemisch vernetzten Kautschuks entsteht, der sich von diesem aber dadurch wesentlich unterscheidet, daß der Vernetzungsmechanismus reversibel ist. Insbesondere sind die radialen Teleblock-Copolymeren thermoplastisch und in vielen organischen Lösungsmitteln löslich; beim Erhitzen oberhalb des Erweichungspunktes oder im gelösten Zustand gehen die Vernetzungen auf. Beim Abkühlen des geschmolzenen Materials bzw. beim Eindampfen des Lösungsmittels aus einer Lösung wird die vernetzte elastomere Struktur wieder hergestellt.
Radiale Teleblock-Copolymere mit 50 bis 80 Gewichtsteilen Butadien und 50 bis 20 Gew.-Teilen Styrol auf 100 Gew.-Teile Copolymer sind für die Zwecke der Erfindung geeignet. Gegenwärtig beträgt das bevorzugte Verhältnis 70 Gew.-Teile Butadien auf 30 Gew.-Teile Styrol. Ein geeignetes Material wird unter der Bezeichnung Solprene 411-C von der Firma Philips Petroleum Co., Chemicals Group, Rubber Chemicals Division, Ohio, vertrieben. Andere geeignete Block-Copolymere aus Styrol und Butadien fallen unter die nThermoplastic"-Serie der Synthetic Rubber Technical Center Division der Shell Oil Co., Torrance, Kalif, und sind beispielsweise in Modern Plastics Encyclopedia 1967, Seiten 297-300 (veröffentlicht im Sept. 1966 von McGraw-Hill, Inc., New York) beschrieben. Andere geeignete Werkstoffe sind Gemische
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aus einem größeren Anteil eines radialen Teleblock-Copolymers aus Styrol und Butadien mit einem kleineren Anteil an Polystyrol oder anderen modifizierenden Harzen, die mit dem radialen Teleblock-Copolymer verträglich sind, wobei das Copolymer 70 bis 100 Gew.-% des gesamten polymeren Materials ausmacht.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht der ersten Stufen eines Verfahrens zur Herstellung eines Dreifach-Laminats aus den erfindungsgemäßen Massen;
Fig. 2 eine schematische Ansicht der letzten Stufen des Verfahrens zur Herstellung eines Dreifach-Laminats aus den erfindungsgemäßen Massen; und
Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie 3-3 von Fig. 2, mit den einzelnen Schichten des Laminats von Fig. 2, wobei die Proportionen etwa den bevorzugten Proportionen entsprechen.
Die nachstehend beschriebenen speziellen Massen und Herstellungsweisen sind besonders geeignet zur Herstellung eines Dreifach-Laminats zum Aufbau von Schichtbatterien, wie sie in der Patentanmeldung P
(US-Patentanmeldung 811 469) vorgeschlagen werden.
Nach Fig. 1 beginnt die Herstellung eines Dreifach-Laminats gemäß der Erfindung mit dem Aufbringen einer leitenden Elektrodendispersion auf eine Bahn eines Separatormaterials. Als Separatorwerkstoffe können die bei der Batterieherstellung üblichen Werkstoffe verwendet werden, z.B. Papier und verschiedene gewebte und nichtgewebte natürlicheund
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synthetische flüssigkeitsdurchlässige Werkstoffe. Besondere Vorteile erzielt man mit regenerierter Cellulose als Separatormaterial in Leclanche-Elementen, und die erfindungsgemäßen Überzugsmassen haben sich besonders geeignet zur Beschichtung von regenerierter Cellulose erwiesen. Obgleich die Erfindung im weiteren Sinn mit anderen geeigneten Werkstoffen ausgeführt werden kann, ist nachstehend die bevorzugte Ausführungsform beschrieben, bei der regenerierte Cellulose, insbesondere eine Cellophanfolie, die frei von Befeuchtungsmitteln und Weichmachern ist, als zu beschichtende Bahn verwendet wird. Eine für diesen Zweck besonders geeignete Cellophan-Form ist PUD-O-Cellophan mit einer Stärke von etwa 34/um, die von der Firma E.I.DuPont de Nemours & Co., Wilmington, Delaware, vertrieben wird.
Nach Fig. 1 kann der Separator zweckmäßig in Form einer Bahn 1 von einer Zugaberolle 2 abgenommen werden, worauf die Bahn nach dem Beschichten von einer Aufnahmerolle aufgenommen wird, die auf übliche Weise angetrieben ist. Zwischen der Zugaberolle 2 und der Aufnahmerolle 3 können natürlich auch Zwischen-Antriebs- und Spannwalzen, Leerlaufwalzen, Umkehrwalzen u.dgl. vorgesehen sein. Da diese Elemente aber in der Beschichtungstechnik üblich und nicht erfindungswesentlich sind, werden sie nicht besonders beschrieben.
Die Bahn 1 geht von der Zugaberolle 2 über eine Führungswalze 4, so daß sie sich aufwärts an einer Überzugsstation vorbeibewegt, die ein übliches Streichmesser 5 enthält, das in Abhängigkeit von der gewünschten Überzugsstärke auf eine bestimmte Höhe einstellbar ist. Die auf die Cellophanfolie 1 aufzutragende Elektrodendispersion wird von einem geeigneten Behälter 6 durch ein Zugaberohr 7
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gepumpt und als Überzugsmasse 8 aufgebracht.
Die beschichtete Bahn bewegt sich von der Führungswalze 4 durch einen üblichen Trockner, der schematisch mit 10 bezeichnet ist, wobei die aufgebrachte Dispersion 8 in erhitzter Luft getrocknet wird, um das Lösungsmittel zu entfernen und eine trockene Schicht 9 zu bilden. Im industriellen Betrieb wird das Lösungsmittel vorzugsweise in an sich bekannter Weise zurückgewonnen. Das getrocknete beschichtete Produkt, das eine Schicht 9 aus Elektrodenteilchen darstellt, die an der Cellophanfolie 1 haften, wird von der Aufnahmerolle 3 aufgenommen, auf der es für eine zweite Beschichtung in der noch zu beschreibenden Weise aufbewahrt werden kann. Das getrocknete und beschichtete Bahnmaterial kann aber auch direkt zur nächsten Beschichtung geleitet werden.
Die Elektrodendispersion 8 enthält im allgemeinen eine Dispersion von Metallteilchen, z.B. von Zink-, Magnesium-, Silber-, Cadmium- oder Aluminiumteilchen od. dgl., was von dem in den Batterien verwendeten elektrochemischen System abhängt. Erfindungsgemäß werden jedoch bevorzugt gepulvertes Zink oder gepulvertes Zink zusammen mit etwas Ruß in einem organischen Lösungsmittel dispergiert. Im Lösungsmittel ist ein Polymer gelöst, um die Zinkteilchen miteinander zu verbinden, wenn das Lösungsmittel entfernt wird.
Es wurde als notwendig erachtet, zur Herstellung der Elektrodendispersion ein organisches Lösungsmittel zu verwenden, wenn die Dispersion, auf Cellophan aufgebracht werden soll, da eine wäßrige Dispersion zwar leicht aufgebracht werden kann, aber beim Trocknen eine solche Verformung des Cellophane verursacht, daß das Produkt für den gewünschten Zweck unbrauchbar sein kann. Typische
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organische Lösungsmittel, die mit Erfolg verwendet wurden, sind Aromaten, Alkohole, Ketone und Ester. Z. Zt. ist Toluol das bevorzugte Lösungsmittel.
Eine Masse, die sich als Elektrodendispersion 8 besonders geeignet erwiesen hat, ist nachstehend angegeben (in Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Überzugsmasse):
Zinkpulver 56,9
Ruß 1,7
polymeres Bindemittel 4,6
Toluol 36,8
insgesamt 100,0
Das polymere Bindemittel in der vorstehend angegebenen Zusammensetzung war ein radiales Teleblock-Copolymer aus 70 Gew.-Teilen Butadien und 30 Gew.-% Styrol, bezogen auf das Gesamtgewicht an Polymer (Handelsprodukt Solprene 411-C der Firma Philips Petroleum Company).
Die Masse enthält nach dem Trocknen 90,0 Gew.-% Zinkpulver, 2,7 Gew.-96 Ruß und 7,3 Gew.-% Copolymer.
Die Trocknungsbedingungen in der Trockenvorrichtung 10 hängen natürlich zum Teil von der Jeweiligen Zusammensetzung der Elektrodendispersion 8 und von dem Dampfdruck des verwendeten Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches ab. Für die vorstehend als bevorzugtes Beispiel beschriebene Elektrodendispersion wurde eine zweistufige Trockenvorrichtung 10 verwendet, deren Temperatur in der ersten Stufe etwa 43°C (1100F) und in der zweiten Stufe etwa 490C (1200F) betrug. Das Auftragsgewicht wird so eingestellt, daß die endgültige Stärke der Schicht 9 etwa 12,7 bis 63,5/um (1/2 bis 2 1/2 mils) beträgt, wobei die Gesamtdicke vorzugsweise etwa 50/um (2 mil) beträgt.
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Der getrocknete Überzug soll glatt und gleichmäßig sein und am Cellophan relativ gut haften. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß derartige Überzüge auf Cellophan erhalten wurden und daß das beschichtete Material ohne Beschädigung oder Verlust des Zinküberzugs verarbeitet werden kann, wenn das Cellophan trocken ist.
Fig. 2 zeigt die Aufbringung einer leitenden Kunststoffschicht auf das mit einer getrockneten Zinkschicht 9 überzogene Cellophan. Dieses Material kann von der Rolle 3 der Beschichtungsvorrichtung zugeführt werden, in welcher es hinter der Auftragsstation, die mit dem Streichmesser 14 versehen ist, über eine Führungswalze geleitet wird.
Mit Ausnahme der noch angegebenen Einzelheiten kann die Auftragsvorrichtung die gleiche wie die von Fig. 1 sein. Es kann sogar dieselbe Vorrichtung verwendet werden, wenn das Streichmesser 14 und die Temperatur in der Trockenvorrichtung zweckmäßig variiert werden.
Eine leitende Kunststoffdispersion 12 wird aus einem geeigneten Vorratsbehälter 16 durch übliche Mittel (nicht dargestellt) zu dem Zugaberohr 17 gepumpt, aus welchem sie auf dem Überzug 9 auf der Cellophanfolie 1 abgeschieden wird.
Der von der Überzugsstation kommende feuchte Überzug wird durch eine Trockenvorrichtung 20 gefördert, in welcher er, wie vorstehend beschrieben, mit erwärmter Luft getrocknet wird, wodurch eine trockene Schicht 15 erhalten wird. Es wurde gefunden, daß Temperaturen von etwa 93 bis 1000C (200 bis 2100F) zur Trocknung der Schicht 12 geeignet sind. Die leitende Kunststoffdispersion 12 wird vorzugsweise mit einer größeren Stärke aufgebracht als der Zinküberzug, so daß wegen der höheren Trocknungsbelastung etwas höhere Temperaturen erwünscht sind. Aus
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der Trockenvorrichtung 20 wird das Dreifach-Laminat, das nun einen trockenen Überzug 15 aus leitendem Kunststoff trägt, durch eine geeignete Aufnahmerolle 21 aufgenommen, wie sie ähnlich beim Zweifachüberzug nach Fig. 1 beschrieben wurde.
Die leitende Kunststoffdispersion 12 ist vorzugsweise eine Dispersion von Kohle- oder Rußteilchen in einer organischen Lösung eines geeigneten thermoplastischen Materials, das mindestens einen größeren Gewichtsanteil eines radialen Teleblock-Copolymers aus Styrol und Butadien enthält. Der Kohlenstoff ist vorzugsweise Ruß, insbesondere Shawinigan-Ruß, der von der Firma Shawinigan Products Corp., New York, vertrieben wird. Zur Herstellung der leitenden Kunststoffdispersion wird vorzugsweise ein organisches Lösungsmittel verwendet, da ein wäßriges System das Cellophan durch das Zink hindurch befeuchten und beim Trocknen eine unerwünschte Verformung hervorrufen kann. Eine bevorzugte Überzugsmasse für die Dispersion ist nachstehend angegeben (in Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion):
Ruß 6,5
Elastomer 18,6
Toluol 74,9
insgesamt 100,0
Als Elastomer wurde das vorstehend genannte Solprene 411-C verwendet. Die Masse enthielt nach dem Trocknen 25,9 Gew.-96 Ruß und 74,1 % Elastomer, bezogen auf das Gesamtgewicht des getrockneten leitenden Kunststoffs 15.
Die getrocknete Schicht 15 wurde mit Erfolg in einem Stärkebereich von etwa 12,7 bis etwa 127 bzw. 178/um (1/2 mil bis etwa 5 bis 7 mil) hergestellt und verwendet. Sehr befriedigende Batterien wurden mit einem etwa 12,7/um (1/2 mil) starken überzug 15 erhalten; der bevorzugte Bereich
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liegt jedoch zwischen etwa 76 und 102/um (3 bis 4 mils).
Messungen an etwa 25,4 /um (1 mil) und 102/um (4 mil) starken leitenden Kunststoff-Folien aus der vorstehend angegebenen Masse zeigen, daß das Material trotz seines verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalts eine überraschend hohe Leitfähigkeit hat, verglichen mit den üblichen leitenden Filmen, wie Condulon.
Diese Werkstoffe sind im allgemeinen anisotrop; ihr Durchgangswiderstand (durch die Folie) ist höher als der Längswiderstand (entlang der Folie). Für eine etwa 102/um (4 mil) starke erfindungsgemäße Folie betrug der mittlere Durchgangswiderstand von zehn Proben des gleichen Ansatzes 2,64 J2 · cm, mit Extremwerten von 2,96 und 2,4ΐΛ. cm. Der mittlere Längswiderstand der gleichen zehn Proben betrug 1,22J^ · cm, mit Extremwerten von 1,29 und 1,115·^· cm. Ähnliche Messungen wurden mit zehn Proben eines Überzuges mit einer Stärke von etwa 51/um (2 mil) und zehn Proben eines Überzuges mit etwa 102/um (4 mil) durchgeführt, die beide aus einem zweiten Ansatz der gleichen Überzugsmasse hergestellt wurden. Die Mittelwerte für den Durchgangswiderstand (transverse resistivity) betrugen 2,50«ß . cm für die 102/Um-Probe und 2,88 SZ «cm für die 51 /um-Probe; die Mittelwerte für den Längswiderstand (lateral resistivity) betrugen 1,04 ^B »cm für die 102/um-Probe und 1,18«ß* cm für die 51/um-Probe. Die Messungen, die mit der gleichen Vorrichtung mit Condulon-Film mit einer Stärke von etwa 51/um (2 mil) durchgeführt wurden, ergaben Durchgangswiderstände von 3,1 bis 3,5^ · cm und Längswiderstände von 1,7 bis 1,85 Λ «cm.
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Die Elektroden haben üblicherweise die Abmessungen 47,6 χ 63,5 mm (1 7/8 χ 2 1/2 inch).Aus den angegebenen spezifischen Widerstandswerten und der Beziehung
worin ρ der spezifische Widerstand eines Leiters, L die Länge des Leiters, A die Fläche des Leiters und R den Widerstand des Leiters bedeuten, läßt sich leicht berechnen, daß die fünf Folien oder Schichten aus dem etwa 102/um (4 mil) starken leitenden Kunststoff gemäß der Erfindung, die für eine Batterie aus vier Zellen notwendig sind, zum Innenwiderstand der Batterie wie folgt beitragen würden:
5 Folien χ 2,64-iui-cm χ 102/um ,
i__ = 4,43 χ 10"·5 47,6 χ 63,5 mm
Wenn man den niedrigsten Wert für Condulon-Film zugrundelegt, würden fünf Folien eines Films mit einer Stärke von etwa 51/um zum Innenwiderstand einen Beitrag von 2,6 χ 10~^J2 leisten. Eine sehr gute Batterie mit vier Zellen hat einen Innenwiderstand von etwa 0,2Ä bei einem konstanten Lastwiderstand von 3,3 S^ über einen Zeitraum von 0,1 see. Wenn man also die 102/um-starken Folien gemäß der Erfindung statt der üblichen 51/um starken Folien verwendet, so ist der Innenwiderstand einer niederohmigen Batterie nur um etwa 0,9 % schlechter, wogegen die Festigkeit, Elastizität, Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigung und Leckfreiheit aufgrund der doppelten Stärke beträchtliche Vorteile darstellen.
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Zusätzliches Auftragsgewicht ist erwünscht, da der erhaltene leitende Kunststoff ausreichend leitfähig ist, so daß seine Stärke nicht kritisch ist, während der zusätzliche Vorteil, daß kleine Löcher vermieden werden, die Herstellung eines Produktes mit gleichmäßig hoher Qualität erleichtert. Falls gewünscht, können die leitenden Kunststoffüberzüge in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Schichten mit Zwischentrocknung aufgebracht werden, wodurch das Auftreten kleiner Löcher (pinholes) ebenfalls vermieden wird.
Fig. 3 zeigt die Elemente der fertigen Bahn ungefähr in den bevorzugten Stärkeverhältnissen.
Das Dreifach-Laminat kann nach seiner Herstellung in passende Stücke zur Herstellung von Batterien geschnitten werden, z.B. wie es in der Patentanmeldung P (US-Patentanmeldung 811 469) beschrieben ist. Die leitende Kunststoff-Überzugsmasse und die Elektroden-Überzugsmasse können aber auch unabhängig voneinander verwendet und zur Herstellung von leitenden Komponenten nach an sich bekannten Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die leitende Kunststoffmasse auf eine Ablösefolie, z.B. einen Polyesterfilm (Mylar) aufgebracht und nach dem Trocknen abgezogen werden, um Schichtzellen und Schichtbatterien nach an sich bekannten Verfahren herzustellen. Die Elektroden-Überzugsmasse kann auch auf den leitenden Kunststoff aufgebracht werden, nachdem dieser aufgetragen und getrocknet wurde. Man kann auch die leitende Kunststoffmasse auf ein in geeigneter Weise vorbehandeltes Metallblech, z.B. ein verzinntes Stahlblech oder ein Aluminiumblech mit einer Stärke von etwa 51/um (2 mil) auftragen, um das Anschlußende für Schicht-
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zellen und Batterien zu erzeugen. Ein geeignetes Grundierungsmittel für Aluminium ist in der US-Patentanmeldung 801 beschrieben. Dieses Material kann mit der Elektroden-Überzugsmasse in Form eines Pflasters bedruckt werden, wie es beispielsweise in der US-Patentschrift 4 019 beschrieben ist.
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Claims (23)

PATENTANWÄLTE R. SPLANEMANN dr. B. REITZNER J.RICHTER F. WERDERMANN DIPL.-ING. DIPL.-CHEM. DIPL.-ING. DIPL.-ΙΝΘ. ZUSEU. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRES L1OEB MDNCHEN HAMBURS Polaroid Corporation 549 Technology Square Cambridge, Mass. Patentanmeldung München 2 30. Juni 1978 Tal 13 Telefon (089) 22 62 07 / 22 «2 09 Telegramme: Inventius Mönchen Telex: 528418 intus d Unsere Akte: Ihr Zeichen: : 3920-1-10.366 Elektrisch leitende Massen Patentansprüche
1. Leitende Kunststoffmasse, gekennzeichnet durch eine Dispersion von RuB in einem thermoplastischen radialen Teleblock-Copolymer aus Butadien und Styrol, wobei die Dispersion mindestens 20 Gew.-96 RuB, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, enthält, und der Rest
das Copolymer darstellt.
2. Überzugsmasse zur Herstellung von leitenden Kunststoff-Filmen, gekennzeichnet durch eine Dispersion von Kohleteilchen in einer Lösung eines radialen Teleblock-Copolymers aus Styrol und Butadien in einem organischen Lösungsmittel, wobei die Masse etwa 26 Gew.-96 Kohlenstoff und 7k Gew.-# Copolymer, bezogen auf das Gesamtgewicht aus Kohlenstoff und Copolymer, enthält.
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3. Überzugsmasse zur Herstellung einer leitenden Masse, gekennzeichnet durch eine Dispersion von leitenden Teilchen in einer Lösung eines thermoplastischen Harzes in einem organischen Lösungsmittel, wobei das Harz 70 bis 100 Gew.-% eines Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol und 0 bis 30 Gew.-% Polystyrol enthält.
4. Leitende Masse, gekennzeichnet durch eine Dispersion von leitenden Teilchen in einer thermoplastischen Grundmasse, die, bezogen auf das Gewicht der Grundmasse, 70 bis 100 Gew.-?6 eines Teleblock-Copolymers aus Styrol und Butadien und 0 bis 30 Gew.-96, bezogen auf das Gewicht der Grundmasse, Polystyrol enthält.
5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen in Mengen zwischen 85 und 99 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile leitender Masse vorhanden sind.
6. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen Kohleteilchen sind und/ainer Menge von 20 bis 40 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile leitende Masse vorhanden sind.
7. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen 95 bis 100 Gewichtsteile Zink und 0 bis 5 Gewichtsteile Kohle darstellen.
8. Masse zur Beschichtung von regenerierter Cellulose (Cellophan) mit einer glatten haftenden Schicht von Elektrodenteilchen in einer thermoplastischen Bindemittel-Grundmasse, wobei sich das Cellophan nicht kräuselt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Dispersion von Elektrodenteilchen in einer Lösung eines thermoplastischen
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Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel darstellt, wobei das thermoplastische Bindemittel 70 bis 100 Gewichtsteile eines Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol und 0 bis 30 Gewichtsteile Polystyrol auf 100 Gewichtsteile Bindemittel enthält, und wobei die Elektrodenteilchen in Mengen von 85 bis 99 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Teilchen und Bindemittel vorhanden sind.
9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus 50 bis 80 Gewichtsteilen Butadien und 50 bis 20 Gewichtsteilen Styrol, bezogen auf 100 Gewichtsteile Copolymer, zusammengesetzt ist.
10. Masse nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus 70 Gewichtsteilen Butadien und 30 Gewichtsteilen Styrol zusammengesetzt ist.
11. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Toluol ist.
12. Leitende Kunststoffmasse in Form einer Dispersion von Ruß in einer thermoplastischen Grundmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmasse mindestens 70 Gewichtsteile eines radialen Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol auf 100 Gewichtsteile der Grundmasse enthält, wobei die Dispersion mindestens 20 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, enthält und das Copolymer den Rest darstellt.
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13. Masse zur Beschichtung von Cellophan mit einer glatten, haftenden Schicht aus Elektrodenteilchen in einer thermoplastischen Bindemittel-Grundmasse, wobei das Cellophan nicht kräuselt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Dispersion von Elektrodenteilchen in einer Lösung eines thermoplastischen Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel darstellt und das thermoplastische Bindemittel 70 bis 100 Gewichtsteile eines radialen Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol auf 100 Gewichtsteile Bindemittel enthält, wobei die Elektrodenteilchen in Mengen von 85 bis 99 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Teilchen und Bindemittel vorhanden sind.
14. Überzugsmasse zur Herstellung einer leitenden Masse, in Form einer Dispersion von leitenden Teilchen in einer Lösung eines thermoplastischen Harzes in einem organischen Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen (a) Metallteilchen (b) Kohleteilchen (c) Mangandioxid- und Kohlenteilchen und (d) Metall- und Kohleteilchen darstellen, und daß das Harz im wesentlichen aus 70 bis 100 Gewichtsteilen eines Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol und 0 bis 30 Gewichtsteilen Polystyrol besteht.
15. Masse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen im wesentlichen aus 0 bis 5 Gewichtsteilen Kohleteilchen und aus 95 bis 100 Gewichtsteilen Metallteilchen auf 100 Gewichtsteile der Teilchen insgesamt bestehen, und daß die Teilchen in Mengen von 85 bis 99 Gewichtsteileri auf 100 Gewichtsteile leitende Masse vorhanden sind.
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16. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Teilchen im wesentlichen aus Kohle bestehen und in Mengen von etwa 20 bis 40 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile der leitenden Masse vorhanden sind.
17. Masse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallteilchen im wesentlichen aus Zink bestehen.
18. Masse zum Beschichten von Cellophan mit einer glatten haftenden Schicht aus Elektrodenteilchen in einer thermoplastischen Bindemittel-Grundmasse, die eine Kräuselung des Cellophans verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse im wesentlichen aus einer Dispersion von Elektrodenteilchen in einer Lösung eines thermoplastischen Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel bestehen, wobei die Elektrodenteilchen im wesentlichen aus Zink- und Kohlenteilchen bestehen und das thermoplastische Bindemittel im wesentlichen aus 7 bis 100 Gewichtsteilen eines Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol und aus 0 bis 30 Gewichtsteilen Polystyrol je 100 Gewichtsteile bestehen, und daß die Elektrodenteilchen in Mengen von 85 bis Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile Teilchen und Bindemittel vorhanden sind.
19. Masse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus 50 bis 80 Gewichtsteilen Butadien und 50 bis 20 Gewichtsteilen Styrol auf 100 Gewichtsteile Copolymer aufgebaut ist.
20. Masse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer aus 70 Gewichtsteilen Butadien und 30 Gewichtsteilen Styrol aufgebaut ist.
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21. Masse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel Toluol darstellt.
22. Leitende Kunststoffmasse, bestehend aus einer Dispersion von Ruß in einer thermoplastischen Grundmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundmasse mindestens 70 Gewichtsteile eines radialen Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol auf 100 Gewichtsteile der Grundmasse enthält, wobei der Rest der Grundmasse Polystyrol darstellt, wobei die Dispersion 20 bis 40 Gew.-% Ruß, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, enthält und der Rest aus dem Copolymer besteht.
23. Masse zur Beschichtung von Cellophan mit einer glatten haftenden Schicht aus Elektrodenteilchen in einer thermoplastischen Bindemittel-Grundmasse, ohne daß eine Kräuselung des Cellophane auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse eine Dispersion von Elektrodenteilchen in einer Lösung eines thermoplastischen Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel darstellt, wobei die Elektrodenteilchen im wesentlichen aus 95 bis 100 Gewichtsteilen Teilchen aus der Gruppe Zink, Nickel, Cadmium bzw. Silber sowie aus 0 bis 5 Gewichtsteilen Kohlenstoff auf 100 Gewichtsteile der Teilchen bestehen, wobei das thermoplastische Bindemittel im wesentlichen aus 70 bis 100 Gewichtsteilen eines radialen Teleblock-Copolymers aus Butadien und Styrol auf 100 Gewichtsteile Bindemittel besteht, wobei der Rest der Grundmasse im wesentlichen aus Polystyrol besteht und wobei die Elektrodenteilchen in Mengen von 85 bis 99 Gewichtsteilen Je 100 Gewichtsteile Teilchen und Bindemittel vorliegen.
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