DE608046C

DE608046C - Process for the production of primary cells

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Publication number: DE608046C
Application number: DER82967D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-10-06
Filing date: 1931-10-06
Publication date: 1935-01-14

Description

Verfahren zur Herstellung von Primärzellen Als elektrische Zellen sind einmal das Zink-Braunstein-Kohle-Element nach Leclanche, insbesondere in der Ausbildungsform als Trockenzelle, bekannt und der Bleiakkumulator. Der Vorteil der Leclanche-Zelle beruht auf der guten Gebrauchssicherheit, Lagerfähigkeit sowie in der billigen Herstellungsmöglichkeit, dem aber vor allem bei kleinen Zellen der Nachteil hohen inneren Widerstandes und die daraus sich ergebende Unfähigkeit zur Lieferung von Strömen mit gleichmäßiger Spannung gegenübersteht. Anderseits kann der Bleiakkumulator zwar wegen seines geringen inneren Widerstandes auch stärkere Ströme gleichmäßiger Spannung liefern, aber mit dem Nachteil schneller Selbstentladung, ungünstigen Verhältnisses von Leistung zu Gewicht und Größe, außerdem besteht die- Gefahr des Austretens von Säure und damit mangelhafte Gebrauchssicherheit.Process for the production of primary cells As electrical cells are once the zinc-manganese dioxide-carbon element according to Leclanche, especially in the Form of training as a dry cell, known and the lead accumulator. The advantage of Leclanche cell is based on good safety in use, shelf life and in the cheap production possibility, but especially with small cells of the Disadvantage of high internal resistance and the resulting inability to Opposite delivery of currents with uniform voltage. On the other hand, can the lead accumulator is also stronger because of its low internal resistance Supply currents of uniform voltage, but with the disadvantage of faster self-discharge, unfavorable ratio of performance to weight and size, there is also the Risk of acid leakage and thus inadequate operational safety.

Es gilt daher, die Aufgabe zu lösen, mit Hilfe des Systems Blei-Schwefelsäure eine neue Art von Zellen zu schaffen, welche die sich aus dem geringen inneren Widerstand ergebenden Vorteile mit guter Lagerfähigkeit, völliger Gebrauchssicherheit, hoher Leistung und billiger sowie sicherer Massenherstellungsmöglichkeit in sich vereinigen, wozu Zellen in Betracht kommen, die zu nur einmaliger Entladung bestimmt sind. Es wurde gefunden, daß grundsätzlich zum Handgebrauch bestimmte galvanische Zellen nach dem System Blei-Schwefelsäure nur dann allen an sie zu stellenden Anforderungen gerecht werden können, wenn besondere Bleimasseelektroden mit dem wirksamen Elektrolyten in einem völlig dicht verschlossenen Zellengehäuse eingeschlossen sind, so daß weder Säure entweichen noch ein Gasaustausch zwischen dem Zelleninneren und der Außenluft stattfinden kann. Damit wird bewußt auf die Wiederaufladbarkeit der Zelle verzichtet zugunsten von deren Gebrauchssicherheit und Lagerfähigkeit. Es ist zwar schon versucht worden, Bleisekundärelemente während der Entladung gasdicht verschlossen zu halten. Ein solcher gasdichter Abschluß konnte aber nicht dauernd sein, da die während der Wiederaufladung entstandenen Gase entweichen müssen. Mit dem Erfindungsgegenstand hat dieses bekannte Bleisekundärelement nichts zu tun. Bei der Erfindung kommt es vielmehr darauf an, Primärzellen mit langer Lagerfähigkeit und großer Kapazität zu schaffen, die nicht zur Wiederaufladung bestimmt sind.It is therefore important to solve the problem with the help of the lead-sulfuric acid system to create a new type of cell, which results from the low internal resistance resulting advantages with good shelf life, complete safety in use, high Combine performance and cheaper and safer mass production options, for which cells come into consideration that are only intended for a single discharge. It it has been found that galvanic cells are basically intended for hand use according to the lead-sulfuric acid system, only then all the requirements to be placed on it Can meet if special lead-ground electrodes with the effective electrolyte are enclosed in a completely sealed cell housing, so that neither Acid, a gas exchange between the cell interior and the outside air can escape can take place. This deliberately does not require the cell to be recharged in favor of their safety in use and shelf life. It has already been tried been to keep lead secondary elements sealed gas-tight during the discharge. Such a gas-tight seal could not be permanent, since the during the The gases produced by recharging must escape. With the subject of the invention this well-known lead secondary element has nothing to do with it. With the invention it happens rather, primary cells with a long shelf life and large capacity to create that are not intended to be recharged.

Um das zu erreichen, werden positive und negative Bleielektroden, die in der später erläuterten Weise hergestellt wurden, in geeigneten Gefäßen mit freier Säure aufgeladen, bis sie ihre höchste Kapazität besitzen, worauf sie so, wie sie aus der Ladesäure kommen, in ein Zellengefäß eingebaut werden, welches gasdicht verschlossen wird. Dieses Verfahren ermöglicht das Arbeiten mit Säureüberschuß beim Aufladen der Elektroden, bietet außerdem eine gute Kontrollmöglichkeit bezüglich des Zustandes der einzubauenden Elektroden und dient somit der Erzielung gleichmäßig guter Zellen.To achieve this, positive and negative lead electrodes, which were prepared in the manner explained later, in suitable vessels with Charged free acid until they have their highest capacity, whereupon she as they come from the loading acid, are built into a cell container, which is sealed gas-tight. This method enables working with excess acid when charging the electrodes, it also provides a good way of checking the condition of the electrodes to be installed and thus serves to achieve uniformity good cells.

Bei Zellen für nur einmalige Entladung wäre es verfehlt, Elektroden nach Art normaler Akkumulatorenplatten zu verwenden, da deren an dem chemischen Energieumsatz fast unbeteiligtes Trägergerüst das Gewicht und den Raumbedarf der Zelle nur unnötig vergrößern würde. Auch trägt bekanntlich das Blei bei positiven Masseplatten zur Selbstentladung bei. Für die erfindungsgemäßen elektrischen Zellen eignen sich daher am besten Elektroden, die überwiegend aus wirksamer Masse bestehen, auch ohne besonderes Trägergerüst ausreichende Festigkeit besitzen und lediglich einen schwachen metallenen Stromleiter aufweisen.In the case of cells for only one discharge, it would be a mistake to use electrodes to use in the manner of normal accumulator plates, because their chemical Energy expenditure almost uninvolved support structure the weight and space requirements of the Cell would only enlarge unnecessarily. It is also known that the lead contributes to positive effects Ground plates for self-discharge. For the electrical cells according to the invention Electrodes that mainly consist of effective material are therefore best suited, have sufficient strength even without a special support structure and only have a weak metal conductor.

Solche Elektroden erzeugt man, da es außerdem sehr auf Billigkeit ankommt, am besten durch trockenes Pressen, indem pulverförmige, für Bleiakkumulatoren geeigneteBleiverbindung in Stahlformen zu Elektroden der gewünschten Form gepreßt und die Preßlinge zwecks Härtung dann in verdünnte Akkumulatorensäure getaucht werden, um sie anschließend trocknen zu lassen. Der je nach der Form der Elektrode zwecks guter Stromverteilung mit entsprechenden Verzweigungen versehene schwache Stromleiter wird dabei zweckmäßig in das Innere der wirksamen Masse verlegt, so daß bis auf die herausragende Polfahne alle Teile des Stromleiters von der wirksamen Masse eingeschlossen sind.. Die innere Gefügegleichmäßigkeit von gepreßten Elektrodenkörpern ist dabei dann am besten gewährleistet, wenn man dem eingebetteten Teil des Stromleiters rhombischen Querschnitt gibt, derart, daß eine Achse des Rhombus in der Richtung des Preßdrucks liegt.Such electrodes are produced because it is also very cheap arrives, best by dry pressing, by powdery, for lead-acid batteries suitable lead compound pressed in steel molds to give electrodes of the desired shape and the compacts are then immersed in dilute accumulator acid for the purpose of hardening, to let them dry afterwards. Which depending on the shape of the electrode with the purpose of Weak electrical conductors provided with appropriate branches for good electrical distribution is expediently relocated to the inside of the effective mass, so that up to the protruding pole lug includes all parts of the conductor from the effective mass are .. The internal structural uniformity of pressed electrode bodies is included then best ensured if the embedded part of the conductor is rhombic Cross section gives such that an axis of the rhombus in the direction of the pressing pressure lies.

Besondere Vorteile wurden darin gefunden, beim Trockenpreßverfahren von einem pulverförmigen Preßgut auszugehen, das ganz oder zum Teil aus fein verteiltem, mit Bleisulfat durchsetztem Blei besteht. Einen solchen Stoff erhält man beispielsweise, wenn man Bleioxyd im Schwefelsäurebad elektrolytisch reduziert und dann mit der anhaftenden Schwefelsäure eintrocknet und zermahlt. Durch die Anwesenheit von Schwefelsäure beim Trocknen an der Luft wird die Oxydation des erzeugten Bleischwamms im wesentlichen durch die Bildung von Bleisulfat unterbunden, und es entsteht ein Preßgut von so vorzüglicher Preßbarkeit, daß der sonst übliche Zusatz von nicht am chemischen Energieumsatz in der Zelle teilnehmenden besonderen Bindemitteln in Fortfall kommen kann.Particular advantages have been found in the dry pressing process start from a powdery material to be pressed, which is wholly or partly made of finely divided, consists of lead interspersed with lead sulphate. Such a substance is obtained, for example, if you electrolytically reduce lead oxide in a sulfuric acid bath and then with the adhering sulfuric acid dries and grinds. Due to the presence of sulfuric acid on drying in air, the oxidation of the lead sponge produced becomes substantial prevented by the formation of lead sulfate, and there is a pressed material of this excellent compressibility that the otherwise usual addition of not in the chemical energy conversion special binders participating in the cell can come to an end.

Da die beschriebenen Elektroden sehr klein und dünn hergestellt werden können, kann in gemäß der Erfindung hergestellten elektrischen Zellen eine große Oberfläche geschaffen und infolgedessen auch eine räumlich kleine Zelle hbch belastet werden. Da die Elektroden fast ausschließlich aus wirksamer Masse bestehen, werden auch die Kapazitätsverluste durch Lokalaktion verringert.Since the electrodes described are made very small and thin can, in electrical cells manufactured according to the invention, a large Surface created and consequently also a spatially small cell is heavily burdened will. Since the electrodes consist almost exclusively of effective mass, will the capacity losses due to local action are also reduced.

Wegen der Bruchgefahr beim Zellengehäuse wären aber gemäß der Erfindung hergestellte elektrische Zellen bei Verwendung eines flüssigen Elektrolyten immer noch nicht genügend gebrauchssicher. Deswegen wird vorteilhaft ein eingedickter Elektrolyt verwendet, der beispielsweise durch Vermischen von verdünnter Schwefelsäure mit Wasserglas in bekannter Weise hergestellt wird. Dieser trägt außerdem noch dazu bei, daß die trägergerüstlosen Masseelektroden in der Zelle stoßsicherer gebettet sind. Das bei der Eindickung entstehende Gel hat die Eigenschaft, unter Schrumpfung und Absonderung von Flüssigkeit zu altern. Im Gegensatz zu dem üblichen Verfahren, bei dem man das Gel in der Zelle erstarren läßt, geht deshalb der Erfinder so vor, daß er ein bereits gealtertes Gel in die Zelle einfüllt. Dieses schrumpft nicht mehr, mit der Folge, daß dauernd alle Teile der Elektroden mit dem Elektrolyten in Verbindung bleiben. Der an sich langsam verlaufende Alterungsvorgang des Gels kann dadurch wesentlich beschleunigt werden, daß während des Erstarrens dauernd für Bewegung gesorgt wird, beispielsweise durch Umrühren. Ein bleibend salbenartiger Zustand des Elektrolyten wird erreicht, wenn man dem Gel Kieselgar oder einen ähnlich wirkenden Stoff beimengt. - Die Verwendung eines so eingedickten Elektrolyten bewirkt, daß auch bei Verletzung des Zellengefäßes keine Säure auslaufen kann, also die Gebrauchssicherheit der Zellen weiter erhöht wird.Because of the risk of breakage in the cell housing, however, according to the invention produced electrical cells when using a liquid electrolyte not yet sufficiently safe to use. Therefore, a thickened one is advantageous Electrolyte used, for example, by mixing dilute sulfuric acid is made with water glass in a known manner. This also contributes to it in that the frame-less ground electrodes embedded in the cell are more shock-proof are. The gel produced during thickening has the property of shrinking and fluid secretion to age. In contrast to the usual procedure, in which the gel is allowed to solidify in the cell, the inventor therefore proceeds as follows: that he fills an already aged gel into the cell. This does not shrink more, with the result that all parts of the electrodes are permanently exposed to the electrolyte stay in contact. The slow aging process of the gel can be significantly accelerated by the fact that it is permanent during the solidification movement is provided, for example by stirring. A lasting ointment-like one The state of the electrolyte is reached when you use the gel Kieselgar or a similar one active substance added. - The use of such a thickened electrolyte has the effect of that even if the cellular vessel is damaged, no acid can leak out, which means that it is safe to use of cells is further increased.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Method of making primary cells, thereby characterized in that electrodes made of lead compounds are dry-pressed, a hardening process subjected, charged in an electrolyte and after charging in a moist state be enclosed in a gas-tight vessel together with the active electrolyte.

2. Process for the production of storable electrical cells according to claim i, characterized in that finely divided, permeated with lead sulfate Lead alone or in a mixture with lead oxides dry-pressed and shaped into electrodes will.

3. A method for the production of cells according to claim i and 2, characterized in that that lead oxides are electrolytically reduced in the sulfuric acid bath, with the adhering Sulfuric acid is dried up and, after grinding into powder, pressed dry and closed Electrodes are deformed. .

4 .. According to claim r to 3 produced cell, characterized by lead-ground electrodes with weakness inside the effective mass Conductor.

5. Cell produced according to claim i to 4, characterized in that that the effective electrolyte has thickened.

6. Method of producing the effective Electrolyte according to Claim 5, characterized in that dilute sulfuric acid mixed with water glass and artificial aging before being introduced into the cell is expediently subjected with the addition of kieselguhr.