DE584003C - Zink-Kohle-Element - Google Patents

Description

In dem Patent 489 860 ist für lagerfähige Elemente ein Elektrolytstreifen vorgesehen, der bei Ingebrauchnahme des Elementes zwischen Zink und Depolarisationsmasse gezogen wird. '

Der Elektrolytstreifen wird während der Lagerung in einem besonderen Gefäß, das sich in einer Nut der Depolarisationsmasse befindet, aufbewahrt. Der Teil des Zinkgefäßes, der dieser Nut gegenüberliegt, geht als Zersetzungsfläche verloren. Um diesen Teil des Zinkgefäßes auf ein kleineres Maß zu beschränken, sind die im Patent 539 485 (Zusatzpatent zum Patent 489 860) beschriebenen Änderungen getroffen. Zur weiteren Verkleinerung des Zinkteiles, der als Zersetzungsfläche verlorengeht, muß die Nut der Depolarisationsmasse beseitigt werden. Das kann aber nur dadurch geschehen, daß der Elektrolytstreifen anders gelagert wird. Die neue Lagerung setzt eine Neukonstruktion der Ableitungselektrode voraus.

Es ist bekannt, daß zur wirtschaftlicheren Bauart galvanischer Elemente und Batterien in flacher Ausführung eine Graphitschicht unmittelbar auf die Lösungselektrode gepreßt wird.

Solche Platten werden zu Batterien zusammengestellt, und zwar derart, daß der Elektrolyt die Lösungselektrode, auf deren anderen Seite sich die Graphitschicht (Ableitungselektrode der Nachbarzelle) befindet, berührt. Bei dieser Anordnung tritt der Nachteil ein, daß bei der Zersetzung der Lösungselektrolyt durch die zersetzten Stellen der Lösungselektrode zur Graphitschicht vordringt und Kurzschluß herbeiführt.

Zur Verhütung dieses Kurzschlusses ist der Vorschlag gemacht worden, den Graphit nicht unmittelbar auf die Lösungselektrode aufzutragen, sondern ihn zunächst auf eine isolierende, wasserundurchlässige Schicht aufzupressen, und zwar so, daß der Graphit an bestimmten Kontaktstellen in die Isolierschicht hineinragt. Auf der Graphitschicht befindet sich die Depolarisationsmassenschicht. Die drei Schichten (Isolier-, Graphit-, Depolarisationsmassenschicht) sind zu einer Platte vereint. Diese Platte wird sodann auf die Lösungselektrode gepreßt, wobei die Graphitkontakte, die in die Isolierschicht hineinragen, sich an die Lösungselektrode fest anschmiegen. Da nunmehr nicht die ganze Fläche der Graphitschicht mit der Lösungselektrode in Berührung steht, sondern nur mit kleineren Kontaktflächen, ist naturgemäß auch die Gefahr des Kurzschlusses, hervorgerufen durch den durch die

zersetzten Stellen der Lösungselektrode dringenden Elektrolyt, verringert. Beseitigt jedoch ist die Gefahr des Kurzschlusses nicht, weil immer noch die Möglichkeit besteht, daß die Lösungselektrode gerade an den Stellen zersetzt wird, an der ein Graphitkontakt anliegt. In diesem Falle tritt der Elektrolyt mit dem Graphit in Verbindung und verursacht einen Kurzschluß.

ίο Wesentlicher ist aber, daß bei dieser Konstruktion außer acht gelassen ist, daß eine Störung der Wirkung des Elementes oder einer Batterie ja auch besonders dadurch eintritt, daß der Elektrolyt durch die Depolarisationsmasse in die Graphitschicht eindringt. Diese Gefahr ist bei solchen Ableitungselektroden, bei denen der Graphit nicht in einer solch festen Beschaffenheit (Graphitstab) wie bei den üblichen Puppen, sondern in einem, wenn auch fest gepreßten Gefüge, so doch immerhin in einer lockeren Beschaffenheit verwendet wird, besonders groß. Vorkehrungen, das Eindringen des Elektrolyts durch die Depolarisationsmasse zur Graphitschicht hin zu verhüten, sind bekannt. So ist beispielsweise die Mischung des Graphits mit Paraffin vorgesehen. Diese Anordnung darf wohl davon abgeleitet werden, daß die Kohlestäbchen der Puppen ebenfalls paraffiniert werden. Jedoch besteht zwischen der Paraffinierung eines Kohlestäbchens, wie sie bei der Ableitungselektrode der zylinderförmigen Elemente verwendet werden, und der Paraffinierung der auf eine Unterlage gepreßten Graphitschicht ein großer Unterschied. Während nämlich bei der Paraffinierung der Kohlestäbchen nur die Poren des Stäbchens mit Paraffin ausgefüllt werden, der Graphit also in seinen Partikeln noch untereinander verbunden bleibt, tritt bei einer Paraffinierung der nur im lockeren Verhältnis gepreßten Graphitschicht der Ubelstand ein, daß die einzelnen Graphitpartikel vom Paraffin gänzlich umhüllt werden und daher unsichere Kontakte bilden.

Um das Leitvermögen des Graphits zu erhalten, muß die Beimengung von isolierenden, wasserundurchlässigen Mitteln vermieden werden. Das setzt aber voraus, daß eine Vorkehrung getroffen wird, die verhütet, daß der Elektrolyt durch die Depolarisationsmasse in die Graphitschicht vordringt und sich mit dem Graphit vermengt.

Eine solche Vorkehrung würde einfach dadurch geschaffen werden können, daß die Depolarisationsmasse durch eine wasserundurchlässige Zwischenlage von der Graphitschicht getrennt wird. Das ist aber nicht möglich, weil dann ja die Überleitung des Stromes von der Depolarisationsmasse zum Graphit unterbunden würde. Daran würde auch eine Vorkehrung, die darin bestände, die Depolarisationsmasse schichtweise anzuordnen und die einzelnen Schichten durch Zwischenlagen zu trennen, nichts ändern. Voraussetzung für die Wirkung der Ableitungselektrode ist, daß der Strom zur Graphitschicht fließen kann, das Vordringen des Elektrolyts zur Graphitschicht aber vermieden wird.

Es wäre einfach, zwischen Depolarisationsmasse und Graphitschicht eine mit Löchern versehene Zwischenschicht einzufügen, ähnlich wie die Lösungselektrode bereits von der Ableitungselektrode getrennt wird. Dadurch wäre natürlich das Vordringen des Elektrolyts in die Graphitschicht .noch nicht verhindert, weil er noch durch die Löcher der Zwischenschicht vordringen kann. Selbst wenn . die Depolarisationsmasse mehrere solcher Zwischenschichten erhalten würde, würde der Elektrolyt, soweit die Löcher nicht in einer bestimmten Anordnung angebracht werden, immer noch in die Graphitschicht vordringen.

Verhütet wird dies durch folgende Einrichtung: Auf die Graphitschicht wird eine wasserundurchlässige Scheibe (paraffiniertes Papier, Pappe), die in bestimmten Abständen Löcher hat, aufgelegt. Auf diese Scheibe wird sodann eine dünne Schicht der Depolarisationsmasse aufgepreßt, so daß diese Schicht zur Leitung des Stromes durch die Löcher der wasserdichten Zwischenlage hindurch mit der Graphitschicht in Verbindung steht. Auf die dünne Depolarisationsschicht wird "sodann eine weitere wasserundurchlässige Zwischenlage gelegt, und zwar so, daß sich die Löcher dieser Zwischenlage nicht oberhalb der Löcher in der sich darunter befindlichen Zwischenlage befinden, sondern seitwärts davon, und zwar mit einem bestimmten Abstande. Auf die zweite Zwischenlage wird dann ebenfalls eine dünne Schicht der Depolarisationsmasse gepreßt und hierauf entsprechend der Anordnung der zweiten Zwischenlage eine weitere Zwischenlage angebracht, auf die die aktive Depolarisationsmasse gepreßt wird.

Tritt nun der Elektrolyt in die aktive De- no polarisationsmasse ein, so stößt er beim weiteren Eindringen auf die Zwischenlage. Nur ein geringer Teil des Elektrolyts tritt durch die Löcher der Zwischenlage in die darunter befindliche Depolarisationsmasse ein. In dieser Depolarisationsschicht, die, wie hervorgehoben, sehr dünn ist, muß sich der Elektrolyt nun zunächst seitwärts bewegen. Die dünne Depolarisationsschicht setzt aber dem Seitwärtsvordringen des Elektrolyts einen 120-erheblichen Widerstand entgegen, so daß er schon in den Regelfällen nicht mehr so weit

vordringt, daß er die Löcher der von oben gezählten zweiten Zwischenlage erreicht. Durch Wahl der Anzahl der Zwischenlagen und ihrer besonderen Anbringung, die den S Fluß des Stromes gewährleistet, den Elektrolyt aber zurückhält, ist eine Verwendung der flachen Ableitungselektroden in derselben Weise wie die Puppen der zylinderförmigen Elemente beschaffen.

ίο Dies ist die Voraussetzung für eine andere Lagerung des Elektrolytstreifens nach dem Patent 489 860 und für ein leichteres Einführen dieses Streifens bei Ingebrauchnahme des Elementes unter Verwendung flacher Ableitungselektroden, da der Elektrolytstreifen leichter an einer ebenen Fläche entlang gezogen werden kann.

Der Herstellung zylinderförmiger Ableitungselektroden zur besseren Lagerung des

ao Elektrolytstreifens diene folgendes Ausführungsbeispiel: Als Träger der Graphit- und Depolarisationsschichten dient - ein Zylinder aus wasserundurchlässigen Stoffen (paraffxnierte Pappe). Innerhalb dieses Zylinders wird die Elektrolytpatrone (für Elektrolytstreifen mit Hülle) gelagert. LTm den Elektrolytstreifen aus dem als Träger dienenden Zylinder hervorziehen zu können, erhält dieser einen seiner Höhe entsprechenden Einschnitt, der in seiner Breite der Dicke des Elektrolytstreifens angepaßt ist. Der Trägerzylinder erhält ganz oder zum Teil einen Metallbelag, der -vermittels des Metallspritzverfahrens angebracht werden kann. Auf den

mit der Metallschicht versehenen Trägerzylinder wird eine dünne Graphitschicht aufgepreßt. Hierauf werden sodann die einzelnen Depolarisationsschichten mit den Zwischenlagen angebracht.

Bei den flachen Ableitungselektroden, die ein besseres Einführen des Elektrolytstreifens gestatten, wird kein zylinderförmiger Träger, sondern ein flacher Träger für den Graphit und für die darauf angebrachten Depolarisationsschichten verwendet.

Sind die flachen Ableitungselektroden zum . Einsetzen in ein Zinkgefäß bestimmt, so werden sie doppelseitig ausgebildet.

Sollen die einzelnen Zellen' einer Batterie erst bei der Ingebrauchnahme (auswechsel- 5" bar) zusammengesetzt werden, so muß nach der bisherigen Ausbildung des Elektrolytstreifens für jede Zelle ein besonderer Streifen angeschafft werden. Um dies zu vermeiden, wird der Elektrolytstreifen so gestaltet, daß die einzelnen für die Zellen in Frage kommenden Teile durch Bänder miteinander verbunden sind.

Erklärung der Zeichen:

Fig. ι: α zylinderförmiger oder flacher Träger mit Metallbelag b, Graphitschicht c, Depolarisationsmassenschichten d, Zwischenlagen e mit Löchern /; "Weg des Stromes g.

Fig. 2: Elektrolytstreifen mit Verbindungsbändchen h.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zink-Kohle^Element nach Patent 489 860, dadurch gekennzeichnet, daß in die Depolarisationsmasse der Ableitungselektrode wasserdichte Zwischenlagen mit Löchern derart eingefügt sind, daß sich diese Löcher der übereinander befindlichen Zwischenlagen mit einem gewissen Abstande seitwärts voneinander befin- ⁷^ den, damit der Elektrolyt nicht bis zur Graphitschicht vordringt, der Strom aber hierhin abgeleitet wird.

2. Elektrolytstreifen nach Patent 489 860, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einzelnen Teilen besteht, die der Größe der verwendeten Zellen entsprechen .und die miteinander verbunden sind, damit der zusammenhängende Elektrolytstreifen auch für mehrere Zellen verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen