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Die Erfindung betrifft allgemein
elektrochemische Zellen.
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Batterien werden gewöhnlich als
Quellen für Elektroenergie
verwendet. Eine Batterie enthält
eine negative Elektrode, die typischerweise als Anode bezeichnet
wird, und enthält
eine positive Elektrode, die typischerweise als Kathode bezeichnet
wird. Die Anode enthält
ein aktives Material, das oxidiert werden kann; die Kathode enthält oder
verbraucht ein aktives Material das reduziert werden kann. Das aktive
Anodenmaterial ist in der Lage, das aktive Kathodenmaterial zu reduzieren.
Um eine direkte Reaktion des Anodenmaterials und des Kathodenmaterials
zu verhindern, sind die Anode und die Kathode elektrisch voneinander
durch eine membranähnliche
Schicht getrennt, die typischerweise als Separator bezeichnet wird.
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Wenn eine Batterie in einer Vorrichtung
als Quelle für
Elektroenergie verwendet wird, wie beispielsweise bei einer Hörhilfe oder
einem Zellulartelefon, wird ein elektrischer Kontakt zur Anode und Kathode
hergestellt, wodurch Elektronen durch die Vorrichtung strömen können und
den Ablauf der entsprechenden Reaktionen der Oxidation und Reduktion
ermöglichen,
um elektrische Energie bereitzustellen. Ein Elektrolyt, der sich
im Kontakt mit der Anode und der Kathode befindet, enthält Ionen,
die durch den Separator zwischen den Elektroden hindurch strömen, um
das Ladungsgleichgewicht in der Batterie während der Entladung aufrecht
zu erhalten.
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In einer elektrochemischen Metall-Luft-Zelle enthält die Kathodenstruktur
ein Material, das die Reduktion von Sauerstoff katalysieren kann,
der in die Zelle als ein Bestandteil der atmosphärischen Luft durch Zutrittsöffnungen
im Behälter
in die Zelle eintritt. In der Anode werden Zinkoxid oder Zinkat
erzeugt. Damit führt
die elektrochemische Gesamtreaktion im Inneren der Zelle zu metallischem
Zink, das zu Zink-Ionen oxidiert wird, während Sauerstoff aus der Luft
zu Hydroxyl-Ionen reduziert wird. Während diese chemischen Reaktionen
ablaufen, werden Elektronen von der Anode zur Kathode übertragen und
liefern Energie für
die Vorrichtung.
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Materialien für die Zinkkathode sind traditionell
unter Anwendung von flachen Prozessen hergestellt worden, wie beispielsweise
dem Trockenbeschichten und Pastenbeschichten. Für die Verwendung in zylindrischen
Zink-Luft-Batterien
wurden die flachen Kathodenbleche zusammengeschweißt, um ein
Kathodenrohr zu erzeugen. Die Kathodenrohre, die mit Hilfe solcher
Prozesse hergestellt wurden, haben typischerweise eine Naht dort,
wo die Kanten des Blechs miteinander unter Erzeugung der zylindrischen
Struktur verschweißt
sind.
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Die GB-P-407 994 offenbart ein Verfahren zum
Anpasten einer Rohrelektrode, indem ein rohrförmiger Leiter in eine tragende
Form eingesetzt und der rohrförmige
Leiter mit dem Pastenmaterial beladen wird und das Material nach außen in Kontakt
mit den Wandungen des rohrförmigen
Leiters mit Hilfe eines Stößels zusammengedrückt wurde,
der axial in den Leiter eingedrückt
wird. Die Innenseite des Gehäuses
ist mit einer Schicht aus negativem aktiven Material bepastet, das
die Form eines durchgehenden Rohres hat. Es wurde eine Batterie
offenbart, in der eine Rohrelektrode verwendet wurde. Es gibt keine
Offenbarung oder Vorschlag zur Anwendung einer Kathodenbeschichtungsmasse,
die ein Bindemittel aufweist, so dass das Bindemittel fibrilliert
ist, oder die Beschichtungsmasse, die ein Bindemittel aufweist,
eingespritzt wird, so dass das Bindemittel fibrilliert ist.
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Allgemein betrifft die Erfindung
Kathodenrohre für
elektrochemische Metall-Luft-Zellen
sowie Verfahren zum Herstellen der Kathodenrohre. Die Kathodenrohre
sind nahtlos. Anders als die Kathodenrohre, die mit Hilfe von flach
verarbeiteten Materialien erzeugt werden und die an der Naht eine
verringerte ionische Umwandlung haben, erlauben es nahtlose Kathodenrohre,
dass die gesamte Oberfläche
des Rohrs für
die Umwandlung von Hydroxyl-Ionen genutzt werden kann. Darüber hinaus
wird bei der Erzeugung eines nahtlosen Kathodenrohrs die Möglichkeit
für ein
Austreten an der Naht des Rohres eliminiert.
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Als Ergebnis können daher elektrochemische
Zellen, einschließlich
diese nahtlosen Kathodenrohre zur Erzeugung von nahtlosen Kathodenrohren
für die
Verwendung in elektrochemischen Zellen verwendet werden, die über eine
gute Entladungscharakteristik und einen guten Ableitungswiderstand
verfügen.
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In einem Aspekt gewährt die
Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines nahtlosen Kathodenrohres.
Das Verfahren schließt
den Auftrag einer Kathodenbeschichtungsmasse auf ein Stromkollektorrohr
ein, wobei die Kathodenbeschichtungsmasse unter Erzeugung eines
nahtlosen Kathodenrohres steif wird.
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Vorzugsweise wird das Kathodenrohr
hergestellt, indem eine Beschichtungsmasse angewendet wird, in die
ein Bindemittel einbezogen ist, z. B. ein Polymer, das hydrophob
ist und/oder einen faserigen Endzustand hat. Beispiele für derartige
Bindemittel schließen
ein: Polytetrafluorethylen (PTFE), PTFE-Copolymere, Polyvinylidenfluorid
(PVDF), Hexafluorpropylen (HFP)/Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Copolymere, HFP/PVDF/PTFE-Tetrapolymere,
Polyethylen (PE) und ultrahydratisiertes PE. Die Beschichtungsmasse
kann auf das Stromkollektorrohr aufgetragen werden, z. B. ein Siebrohr,
so dass ein Bindemittel, wie beispielsweise PTFE, fibrilliert und
die Kathodenbeschichtungsmasse unter Bildung eines nahtlosen Kathodenrohrs
steif wird. Methoden zum Auftragen der Beschichtungsmasse in einer
solchen Art, dass das Bindemittel fibrilliert, schließen kontinuierliche
Extrusion, Schlagextrusion, Pressformen, Spritzpressen und Spritzgießen ein. Diese
Methoden drücken
Bindemittelpartikel hintereinander und führen zu einem Strecken und
zur Fasererzeugung, d. h. Fibrillierung. Darüber hinaus leiten diese Methoden
eine Fibrillierung in einen späteren
Verarbeitungszustand ein, z. B. wenn die Beschichtungsmasse auf
den Stromkollektor aufgetragen wird, wodurch ein Überstrecken
der Bindemittelfasern vermieden wird, was dann auftreten kann, wenn
die Fibrillierung in dem Prozess zu früh erfolgt.
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Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren zum
Herstellen eines nahtlosen Kathodenrohrs gewährt, das gekennzeichnet ist
durch das Auftragen einer ein Bindemittel aufweisenden Kathodenbeschichtungsmasse
auf ein Stromkollektorrohr, um so eine Fibrillierung des Bindemittels
zu erzeugen und Versteifung der Kathodenbeschichtungsmasse zu bewirken
und ein nahtloses Kathodenrohr zu formen.
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Bei der Verwendung eines Bindemittels,
wie beispielsweise PTFE gibt es zahlreiche Vorteile. PTFE ist hydrophob
und widersteht dem Benetzen, wodurch Wege für den Sauerstoff erzeugt werden,
in die Kathodenstruktur einzutreten. Darüber hinaus verfügt PTFE
in Folge seines sehr hohen Molekulargewichtes von sich aus über Fibrillierungseigenschaften.
Der Partikel-Partikel-Kontakt der Fibrillierung führt zu Hohlräumen. Damit
vermittelt ein Bindemittel wie PTFE dem fertigen Kathodenrohr Porosität. PTFE
gewährt
außerdem
dem fertigen Kathodenrohr strukturellen Zusammenhalt und Flexibilität.
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In die Kathodenbeschichtungsmasse
kann auch ein Lösemittel
einbezogen sein. Der Zusatz eines Lösemittels zu der Beschichtungsmasse
hat mehrere Vorteile. Beispielsweise erzeugt der Zusatz eines Lösemittels
zur Beschichtungsmasse ein fließfähiges Gemisch,
das auf das Stromkollektorrohr unter Anwendung der Extrusion aufgetragen
werden kann, z. B. kontinuierliche oder stoßweise Extrusion, oder durch
Formpressen, z. B. Kompression, Formgießen oder Spritzgießen. Zusätzlich kann
das Lösemittel
die Aufgabe eines Schmiermittels zur Kontrolle der Fibrillierung
des Bindemittels übernehmen,
wodurch der Umfang der Fibrillierung verringert wird, der vor der
Aufbringung der Masse auf das Stromkollektorrohr auftritt. Das Lösemittel
kann dann später aus
dem Kathodenrohr während
des Schrittes der Entfernung von Schmiermittel/Lösemittel entfernt werden.
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In einem andere Aspekt gewährt die
Verbindung ein Verfahren zum Herstellen eines nahtlosen Kathodenrohrs
durch Spritzgießen.
Das Verfahren schließt
das Einbringen des Stromkollektorrohres in eine Werkzeughöhlung ein
sowie das Einspritzen einer Kathodenbeschichtungsmasse. Die Kathodenbeschichtungsmasse
wird unter Erzeugung eines nahtlosen Kathodenrohres steif. In das
Verfahren kann auch das Spritzgießen der Kathodenmasse in ein Rohr
einbezogen werden.
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Die Herstellung nahtloser Kathodenrohre durch
Spritzgießen
hat einen wirksameren Montageprozess zur Folge, der zur Erzeugung
einzelner Fertigteile angewendet werden kann. Der Spritzgießprozess
hat im Vergleich zum Umfor men von flachem Folienmaterial weniger
Verfahrensschritte und Bauteile zur Folge, um die Kathoden-Baugruppe
und die Baugruppe der elektrochemischen Zelle selbst fertigzustellen.
Die Herstellung von nahtlosen Kathodenrohren durch Spritzgießen gewährt eine
homogenere Struktur, als Flachfolien, die zu Rohren umgeformt werden.
Die Verfahren zum Herstellen nahtloser Kathodenrohre unter Anwendung
des Spritzgießens lassen
sich daher zur Erzeugung nahtloser Kathodenrohre anwenden, die über eine
gute Leistungscharakteristik verfügen und in einem Montageprozess
mit hoher Durchsatzrate gefertigt werden.
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Andere Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden anhand der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
davon und anhand der Ansprüche offensichtlich.
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1 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung von Kathodenrohr;
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2 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung eines vorgeformten Stromkollektors;
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3 zeigt
ein Verfahren zum Spritzgießen einer
Kathode; und
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4A und 4B zeigen ein Spritzgießsystem.
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Die Verfahren können zur Erzeugung nahtloser
Kathodenrohre für
die Verwendung in elektrochemischen Zellen, wie beispielsweise Zink-Luft-Zellen, angewendet
werden.
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In die Kathodenstruktur einbezogen
ist ein Stromkollektor, wie beispielsweise ein Drahtsieb, auf dem
die Kathodenmasse abgeschieden wird. Das Stromkollektorrohr, wie
es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Rohr, das zum Schluss die
Aufgabe eines Stromkollektors übernimmt.
Das Drahtgewebe stellt den elektrischen Kontakt mit der Kathodenhülse her.
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Es wird ein Kathodensiebrohr erzeugt,
indem beispielsweise die Ränder
des Siebgewebes übereinander
gefaltet werden, kaltgewalzt werden oder die Ränder durch heften, schweißen oder
unter Verwendung eines Klebmittels miteinander befestigt werden. In
die Schweißverfahren
einbezogen sind Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Widerstandsschweißen, Kleben
unter Druck und Plasmaschweißen.
Alternativ kann ein nahtloses Siebrohr geformt werden. Methoden
zum Formen eines nahtlosen Siebrohrs schließen das spiralige Aufwickeln
eines Bandes ein, Drahtflechten und die Verwendung von spiralig
gewebtem Maschendraht. Die Außenseite dieses
Rohrs ist auf die Luftzutrittsöffnungen
gerichtet und kann durch eine mikroporöse Membran abgedeckt werden,
z. B. durch eine Polytetrafluorethylen(PTFE)-Membran, die dazu beitragen
kann, das Austrocknen des Anoden-Gels zu verhindern sowie das Austreten
von Elektrolyt aus der Zelle. Wahlweise kann das PTFE wiederum durch
einen Luftverteiler oder durch ein Fließmaterial abgedeckt. Bei dem Luftverteiler
handelt es sich um ein poröses oder
faseriges Material, das dazu beitragen kann, einen Luftverteilerraum
zwischen der PTFE-Membran und der Kathodenhülse aufrecht zu erhalten.
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Beim Spritzgießen wird das Kathodensiebrohr
dann in eine Spritzgieß-Werkzeughöhlung gegeben.
Vor dem Einbringen in die Werkzeughöhlung kann um das Sieb eine
mikroporöse
Membran, z. B. eine PTFE-Membran, umwickelt oder durch Wärmeschrumpfen
aufgebracht werden.
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Die aktive Kathodenbeschichtungsmasse wird
sodann in die Werkzeughöhlung
gespritzt. Die Katalysatormasse setzt sich zusammen aus einer Mischung
eines beliebigen Mittels, Kohlenstoffpartikel, einem Lösemittel
und einem Katalysator zum reduzieren von Sauerstoff, wie beispielsweise
einer Manganverbindung. Das Bindemittel ist ein Polymer, das ein
oder mehrere der folgenden Merkmale hat: 1) es ist hydrophob und
2) es hat einen faserigen Endzustand. Ein "faseriger Endzustand" bezeichnet sowohl Polymere, die vor
der Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren
faserig sind, sowie Polymere, die nach einem Verarbeitungsschritt
faserig werden, z. B. Extrusion oder Formpressen. Es wurden verschiedene
Methoden der Extrusion und des Formpressens in "The Plastics Engineering Handbook", S. 204–240, offenbart.
Beispiele für
Bindemittel schließen
ein: PTFE, PTFE-Copolymere, PVDF, HFP/PVDF-Copolymere, HFP/PVDF/PTFE-Tetrapolymere,
Polyethylen (PE) und ultrahydratisiertes PE. Lösemittel, die sich in der Beschichtungsmasse
verwenden lassen, schließen
Wasser ein, Paraffinöle,
wie beispielsweise die folgenden, ohne auf diese beschränkt zu sein: Isopar,
z. B. Isopar G oder Isopar M, Isopropanol und Diethylenglykolmonobutylether.
Vorzugsweise verfügt
das Paraffinöl über einen
Destillationsbereich von 160°C
bis 311°C
(320° bis
592°F).
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Die Katalysatormischung kann beispielsweise
durch erhitzen von Mangannitrat oder durch reduzieren von Kaliumpermanganat
unter Erzeugung von Manganoxiden hergestellt werden, wie beispielsweise
Mn2O3, Mn3O4 und MnO2.
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Die Beschichtungsmasse kann zwischen etwa
3% und 75 Gew.-%, etwa 15% und 45 Gew.-%, etwa 20% und 40 Gew.-%,
etwa 30% und 35 Gew.-% PTFE einschließen. Wenn die Mischung PTFE
enthält
und die Mischung in die Werkzeughöhlung eingedrückt wird,
fibrilliert das PTFE oder es wird verstreckt, was wiederum die Struktur
verfestigt. Dieses erlaubt der Mischung und dem Sieb ausreichend
fest zu sein, um ohne zusätzliche
Stützung
aufrecht zu stehen.
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In 4A und 4B sind die Grundelemente des
Spritzgießens
ausgeführt.
Bezugnehmend auf 4A kann
die Beschichtungsmasse in einen Einfülltrichter (10) gegeben
werden, der die Beschichtungsmasse auf einen Zylinder (12)
und eine Schneckenvorrichtung (14) fallen lässt. Ein
Schneckenantriebsmotor (16) ist mit einem Spritzzylinder
(18) verbunden, der die Schnecke (14) dreht und
die Schnecke (14) durch den Zylinder auf und ab bewegt.
Die Beschichtungsmasse wird durch die Schnecke (14) in
ein Angussverteilersystem (22) bewegt. Wie in 4B gezeigt ist, spritzt
das Angussverteilersystem (22) die Beschichtungsmasse in
die Werkzeughöhlung
(24) durch ein Ringanschnittsystem (26). Der Ringanschnitt
(26) kann verschiebbar sein, wodurch eine vorübergehende
Trennung zwischen dem Angussverteilersystem (22) und der
Werkzeughöhlung (24)
gewährt
wird. Das Angussverteilersystem (22) kann mit Mehrfach-Werkzeughöhlungen
verbunden sein, so dass mehrere Kathodenrohre gleichzeitig erzeugt
werden können.
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Es können zahlreiche Elemente des
Spritzgussprozesses modifiziert werden, um den Grad der Bindemittelfibrillierung
während
des Spritzgussprozesses zu kontrollieren. Beispielsweise lässt sich
die Fibrillierung verstärken
oder verzögern,
indem der Mischung Wärme
bzw. Kälte
zugeführt
wird. So können
verschiedene Elemente dem Spritzguss-System hinzugefügt oder
verändert
werden, um eine Kontrolle über
den Fibrillierungsgrad bei verschiedenen Verfahrensschritten zu
gewähren.
Die Modifikationen am System können
einen Kühlmantel
am Zylinder (12) zur Verringerung der Fibrillierung und/oder
ein beheiztes Angussverteilersystem (22) zur Erhöhung der Fibrillierung
umfassen. Darüber
hinaus können
Modifikationen vorgenommen werden, um den Raum zu verringern, den
das Gemisch durchlaufen muss, wodurch eine Fibrillierung eingeleitet
wird. Derartige Modifikationen können
an verschiedenen Elementen des Spritzgussprozesses vorgenommen werden, einschließlich an
dem Zylinder (12), dem Angussverteilersystem (22)
und dem Ringanschnittsystem (26). Beispielsweise lässt sich
das Angussverteilersystem (22) derart verringern, dass
die Fläche,
durch die die Beschichtungsmasse geschickt wird, eingeschränkt wird.
Ein eingeschränktes
Angussverteilersystem erhöht
den Partikel-Partikel-Kontakt, wodurch eine Fibrillierung des Bindemittels
vor oder zum Zeitpunkt der Passage durch den Ringanschnitt (26)
und in die Werkzeughöhlung
(24) eingeleitet wird.
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Sobald die Beschichtungsmasse in
die Werkzeughöhlung
eingespritzt ist, wird die Beschichtungsmasse steif. Die Kathodengruppe
wird sodann aus dem Werkzeug entnommen und danach etwaiges Lösemittel
aus der Kathodenstruktur abgetrieben. Dieses wird auch als Schritt
zur Gleitmittelentfernung bezeichnet. Das Lösemittel kann sodann unter
Anwendung beispielsweise einer Verdunstung, Verdampfung (z. B. Vakuum-
oder Temperaturverdampfung) oder durch Extraktion abgetrieben werden.
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Das nahtlose Kathodenrohr kann anschließend in
eine elektrochemische Zelle eingesetzt werden, wie beispielsweise
eine Zink-Luft-Zelle.
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Es kann eine vorgeformte Hülse erzeugt
werden. Auf den Boden der Hülse
wird ein Ring aus einer leitfähigen
heißen
Schmelze aufgebracht. Auf dem Boden der Hülse wird etwa zur gleichen
Zeit, zu der das Kathodenrohr in den Boden des Gehäuses gedrückt wird,
Wärme aufgebracht.
Die im Kathodengehäuse
erzeugten äußeren Schlitze
können
dazu beitragen, das Kathodenrohr im Inneren des Gehäuses zu
zentrieren. Auf dem Boden des Gehäuses kann Wärme aufgebracht werden, um
die leitfähige
heiße Schmelze
weich zu machen, wenn das Kathodenrohr durch die Schmelze gedrückt wird.
Alternativ braucht die heiße
Schmelze nicht leitfähig
zu sein, so dass das Kathodenrohr mit dem Boden der Hülse in einen elektrischen
Kontakt gelangen muss. Der elektrische Kontakt kann hergestellt
werden, indem die Kathode zu einem direkten physischen Kontakt mit
dem Boden des Gehäuses
gedrückt
wird oder beispielsweise indem das Kathodensieb des Kathodenrohrs
an dem Boden des Gehäuses
angeschweißt
wird.
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Anschließend wird das Separatormaterial
in das Gehäuse
eingesetzt. Der Separator kann ein poröses, elektrisch isolierendes
Polymer sein, wie beispielsweise Polypropylen, durch das es dem
Elektrolyten möglich
ist, mit der Luftkathode in Kontakt zu gelangen. In bevorzugten
Ausführungsformen
wird ein "Rohr-
und -Scheiben"-Separator
verwendet. Dieser durch den Separator erzeugte innere Hohlraum wird
sodann mit Anoden-Gel ausgefüllt.
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Das Anoden-Gel enthält eine
Mischung von Zink und einem Elektrolyten. In die Mischung von Zink
und Elektrolyt kann ein Gelbildner einbezogen sein, der dazu beiträgt, das
Austreten des Elektrolyten aus der Zelle zu verhindern und ein Suspendieren der
Zinkpartikel im Inneren der Anode unterstützt.
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Das Zinkmaterial kann ein Zinklegierungspulver
sein, in das weniger als 2% Quecksilber einbezogen sind, wobei bevorzugt
kein Quecksilber zugesetzt wird. Das Zinkmaterial kann mit Blei,
Indium oder Aluminium legiert sein. Beispielsweise kann das Zink
mit zwischen etwa 400 und 600 ppm (z. B. 500 ppm) Blei legiert sein,
mit zwischen 400 und 600 ppm (z. B. 500 ppm) Indium oder mit zwischen
etwa 50 und 90 ppm (z. B. 70 ppm) zu Aluminium, Blei und Indium
oder Blei und Bismut. Alternativ kann in das Zink Blei ohne andere
Metall-Additive einbezogen sein. Das Zinkmaterial kann luftgeblasenes
oder gesponnenes Zink sein. Geeignete Zinkpartikel wurden beispielsweise
in den US-P-6 521 378, 6 284 410 und 6 472 103 beschrieben. Das
Zink kann ein Pulver sein. Die Partikel des Zink können kugelförmig oder nicht
kugelförmig
sein. Beispielsweise können
die Zinkpartikel eine spitze winklige Form haben (mit einem Breite/Längenverhältnis von
mindestens 2).
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Das Zinkmaterial schließt eine
Mehrheit von Partikeln mit einer Größe zwischen 60 Mesh und 325 Mesh
ein. Beispielsweise kann das Zinkmaterial über die folgende Partikelgrößenverteilung
verfügen:
| 0%
bis 3 Gew.-% | auf
einem 60 Mesh-Sieb; |
| 40%
bis 60 Gew.-% | auf
einem 100 Mesh-Sieb; |
| 30%
bis 50 Gew.-% | auf
einem 200 Mesh-Sieb; |
| 0%
bis 3 Gew.-% | auf
einem 325 Mesh-Sieb; und |
| 0%
bis 0,5 Gew.-% | auf
dem Siebboden. |
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Geeignete Zinkmaterialien schließt das bei der
Union Miniere (Overpelt, Belgien), Duracell (USA), Noranda (USA),
Grillo (Deutschland) oder Toho Zinc (Japan) ein.
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Ein bevorzugter Gelbildner ist ein
saugfähiges
Polyacrylat. Das saugfähige
Polyacrylat hat eine Hülle
mit einem Saugvermögen
von weniger als etwa 30 Gramm Salzlösung pro Gramm Gelbildner,
gemessen entsprechend der Beschreibung der US-P-4 541 871. In das
Anoden-Gel einbezogen sind weniger als 1% des Gelbildners bezogen
auf Trockenmasse Zink in der Anodenmischung. Vorzugsweise beträgt der Gehalt
des Gelbildners zwischen etwa 0,2% und 0,8 Gew.-%, mehr bevorzugt
zwischen etwa 0,3% und 0,6 Gew.-% und am meisten bevorzugt etwa
0,33 Gew.-%. Das saugfähige
Polyacrylat kann ein Natriumpolyacrylat sein, das durch Suspensionspolymerisation
hergestellt wird. Geeignete Natriumpolyacrylate haben eine mittlere
Partikelgröße zwischen
etwa 105 und 180 Mikrometer und einen pH-Wert von etwa 7,5. Geeignete
Gelbildner wurden beispielsweise in den US-P-4 541 871, 4 590 227 oder
4 507 438 beschrieben.
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In bestimmten Ausführungsformen
kann in das Anoden-Gel ein nichtionisches Tensid einbezogen sein
sowie eine Indium- oder Bleiverbindung, wie beispielsweise Indiumhydroxid
oder Bleiacetat. In das Anoden-Gel können zwischen etwa 50 und 500 ppm
und vorzugsweise zwischen 50 und 200 ppm der Indium- oder Bleiverbindung
einbezogen sein. Das Tensid kann ein nichtionisches Phosphat-Tensid sein,
wie beispielsweise ein nichtionisches Alkylphosphat oder nichtionisches
Arylphosphat (z. B. RA600 oder RM510, verfügbar bei Rohm & Haas), die auf
einer Zinkoberfläche
aufgetragen sind. In das Anoden-Gel können zwischen etwa 20 und 100
ppm des auf der Oberfläche
des Zinkmaterials aufgetragenen Tensids einbezogen werden. Das Tensid
kann als Inhibitor für
die Gasbildung dienen.
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Der Elektrolyt kann eine wässrige Lösung von
Kaliumhydroxid sein. In den Elektrolyten können zwischen etwa 30 und 40%
und vorzugsweise zwischen 35 und 40% Kaliumhydroxid einbezogen sein. In
den Elektrolyten können
ebenfalls zwischen etwa 1 und 2% Zinkoxid einbezogen sein.
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Die vormontierte Oberteilgruppe wird
sodann in das Oberteil der Zelle eingesetzt. Der obere Außenumfang
(d. h. die Lippe) der Zelle wird sodann nach unten über die
vormontierte Oberteilgruppe zum Abdichten der Oberteilgruppe an
dem Oberteil der Zelle gedrückt.
Wie in 2 dargestellt,
wird im typischen Fall Hotmelt-Klebstoff oder Dichtungsmittel zwischen
der Dichtung und dem Kathodenrohr verwendet.
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Bei der Lagerung werden typischerweise
die Luftzutrittsöffnungen
mit einer entfernbaren Folie abgedeckt, die allgemein als Dichtungszunge
bekannt ist und am Boden der Kathodenhülse vorgesehen ist, um die
Luftzutrittsöffnungen
abzudecken und den Luftstrom zwischen dem inneren und dem äußeren der
Knopfzelle einzuschränken.
Der Benutzer zieht die Dichtungszunge von dem Kathodengehäuse vor Gebrauch
ab, um Sauerstoff aus der Luft in das Innere der Knopfzelle aus
der äußeren Umgebung
eintreten zu lassen.
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Weitere Ausführungsformen liegen im Schutzumfang
der Ansprüche.