DE69516222T2

DE69516222T2 - Gasdichte Zink-Sekundärbatterie und Zink-Elektrode

Info

Publication number: DE69516222T2
Application number: DE69516222T
Authority: DE
Inventors: Allen Charkey
Original assignee: Evercel Inc
Current assignee: Evercel Inc
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2015-08-19
Also published as: EP0697746B1; US5556720A; EP0697746A1; JPH0869793A; DE69516222D1; JP3056054B2

Description

Diese Erfindung betrifft wiederaufladbare oder Akkumulatorenbatterien und insbesondere wiederaufladbare oder Akkumulatorenbatterien, die negative Zink-Elektroden verwenden.
Verschiedene Arten von Zink-Akkumulatorenbatterien sind im Stand der Technik bekannt. Typische Batterien sind Ni-Zn, Ag-Zn, Zn-O&sub2; und MnO&sub2;-Zn.
Zink-Akkumulatorenbatterien verwenden negative Zink-Elektroden, die bei dem sich wiederholenden Aufladungs-Entladungs- Zyklus der Batterie eine Leistungsabnahme oder -verringerung erfahren. Da eine Zink-Akkumulatorenbatterie und folglich auch deren negative Zink-Elektroden einen Zyklus durchlaufen, wird das zinkaktive Material einer jeden Elektrode auf der Elektrodenoberfläche umverteilt. Diese Umverteilung von aktivem Material, die man auch als "Formveränderung" einer Zink-Elektrode bezeichnet, ist eine Folge der Löslichkeit des zinkaktiven Materials in dem alkalischen Elektrolyt der Batterie und führt zu einer Verringerung der Batterieleistung.
Die Löslichkeit des zinkaktiven Materials in dem Batterieelektrolyt hat auch eine Erhöhung des Batteriegasdrucks zur Folge, da weniger zinkaktives Material zur Rekombination mit dem während der Aufladung erzeugten Sauerstoff zur Verfügung steht. Gleichzeitig kommt es zu einer Erhöhung der Wasserstoff-Freisetzungsrate durch die Batterie. Dementsprechend findet ein rascher Gasdruckaufbau in der Batterie statt, welcher oftmals eine Entlüftung der Batterie erforderlich macht. Eine konstante Entlüftung der Batterie führt jedoch zu einem Wasserverlust durch Elektrolyse. Dies wiederum führt zum Austrocknen der Batterieelektroden und zu einer verringerten Batterielebensdauer.
In den vergangenen Jahren sind viele verschiedene negative Zink-Elektroden zur Verringerung der Elektrodenformveränderung vorgeschlagen worden. Eine solche negative Zink-Elektrode ist in dem US-Patent Nr. 3 516 862 offenbart, das an W. Van der Grinten erteilt wurde. In dem Patent 3 516 862 wird Ca(OH)2 zu dem zinkaktiven Material (ZnO) zugegeben, um die Löslichkeit des aktiven Materials durch Bildung von CaZn&sub2;(OH)&sub6; (Calciumzinkat) zu verringern. In dem US-Patent 3 816 178 offenbaren Maki est al. eine Zink- Elektrode, die Ca(OH)&sub2; enthält, zusammen mit der Zugabe von Bleioxiden. In dem US-Patent 4 418 130 offenbaren Soltis et al. die Verwendung von Ba(OH)&sub2;-Octahydrat. Bei diesen Elektroden weisen jedoch die gebildeten Calcium- oder Bariumzinkate aufgrund der Dissoziation in dem Batterieelektrolyt und der begrenzten Löslichkeit eine thermodynamische Instabilität auf, wie sich an der verbesserten, jedoch immer noch niedrigen Zykluslebensdauer zeigt.
Die FR 2 180 940 offenbart die Zugabe von Ca(OH)&sub2;, Ba(OH)&sub2; und/oder Sr(OH)&sub2; zu einer zinkhaltigen negativen Elektrode, um die Probleme, die bei der Formveränderung der Elektrode auftreten, zu vermeiden.
Die US 4 292 357 offenbart eine Zink- oder Zinkoxid-Anode mit einem Körper aus einem inerten adsorptiven Material in der Mitte der Anode, das ein Elektrolyt-Reservoir innerhalb der Elektrode selbst bildet, wobei das Reservoir sandwichartig zwischen einem dreischichtigen Laminat angeordnet ist, welches einen Stromabnehmer, eine Zink/Zinkoxid-aktive Schicht und ein Trennelement umfaßt. Angeblich weist die offenbarte Anode nur eine geringe Formveränderung auf. Durch den Einbau von Quecksilberchlorid oder -oxid in das aktive Material wird die Gasentwicklung im Inneren der Anode eingedämmt.
Andere geschlossene Zink-Batterien sind vorgeschlagen worden, um die Gasrekombination in der geschlossenen Batterie zu verbessern. Bei diesen Batterien ist die Formveränderung der Zink- Elektrode noch immer ein Problem.
Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte negative Zink-Elektrode und eine verbesserte Zink- Akkumulatorenbatterie zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine negative Zink-Elektrode und eine Zink-Akkumulatorenbatterie mit verringerter Formveränderung und Löslichkeit der Zink-Elektrode und erhöhter Zyklus-Lebensdauer der Batterie zur Verfügung zu stellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine negative Zink-Elektrode und eine Zink-Akkumulatorenbatterie zur Verfügung zu stellen, welche die obigen Ziele erreichen und eine verbesserte Gasrekombination ergeben, wodurch es möglich wird, die Batterie zu schließen und wartungsfrei zu machen.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung werden die obigen und anderen Ziele durch eine negative Zink-Elektrode verwirklicht, die aus einem zinkaktiven Material, einem der Materialien Ca(OH)&sub2;, Ba(OH)&sub2; und Sr(OH)&sub2; und einer leitenden Matrix, welche ein Metalloxidmaterial enthält, das elektropositiver ist als das zinkaktive Material, besteht. Um die Gasrekombination zu fördern, ist die negative Zink-Elektrode ferner als eine mehrteilige Elektrode mit benachbarten gleichen Elektrodengruppen, die durch ein poröses hydrophobes Element im Abstand gehalten werden, konfiguriert. Jede Elektrodengruppe umfaßt ein aktives Element, das aus zinkaktivem Material, einem der Materialien Sr(OH)&sub2;, Ba(OH)&sub2; und Ca(OH)&sub2; und einer aus einem Metalloxid gebildeten leitenden Matrix besteht. Eine Seite des aktiven Elements grenzt an ein metallisches Stromabnehmerelement an, das wiederum an ein katalytisches Gasrekombinationselement angrenzt, welches aus einem Material gebildet ist, das elektropositiver ist als Zink und eine chemische oder elektrochemische Affinität bezüglich der Reaktion mit Sauerstoff besitzt. Die katalytischen Gasrekombinationselemente der Elektrodengruppen grenzen an das hydrophobe Element an. Letzteres Element und die Elektrodengruppen werden von einem Trennmaterial umhüllt, um die Elektrode zu vervollständigen. Die Zink-Elektrode wird mit einem Elektrolyt mit einer niedrigen Konzentration an Elektrolytbestandteil verwendet, und die Elektrode, Elektrolyt und eine positive Elektrode sind in einem Behälter angeordnet, so daß eine Zink-Akkumulatorenbatterie entsteht.
Vorzugsweise macht das Ca(OH)&sub2;-, Ba(OH)&sub2;- oder Sr(OH)&sub2;-Material der negativen Zink-Elektrode 15-40 Prozent des Gewichts der Elektrode und das Metalloxidmaterial 5-20 Prozent des Gewichts der Elektrode aus. Auch enthält der Elektrolyt vorzugsweise einen Elektrolytbestandteil, der 5-20 Prozent des Elektrolyts ausmacht.
Durch die obige Konstruktion der negativen Zink-Elektrode und der Zink-Akkumulatorenbatterie wird die Formveränderung der negativen Zink-Elektrode aufgrund der Bildung von Calcium-, Barium- oder Strontiumzinkat, das als Folge der geringen Elektrolytkonzentration thermodynamisch stabil und im wesentlichen unlöslich bleibt, verringert. Darüber hinaus behält die negative Zink-Elektrode trotz der niedrigen Konzentration an Elektrolytbestandteil aufgrund ihrer leitenden Matrix ihre Leitfähigkeit bei.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die obigen und anderen Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich werden, wobei:
Fig. 1 eine Zink-Akkumulatorenbatterie zeigt, die eine negative Zink-Elektrode gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet,
Fig. 2 die negative Zink-Elektrode der Batterie von Fig. 1 detaillierter zeigt, und
Fig. 3 eine Kurve ist, in der die Leistung gegen die Zyklen für eine gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konstruierte Zink-Akkumulatorenbatterie aufgetragen ist.

Detaillierte Beschreibung

Fig. 1 zeigt eine geschlossene Zink-Akkumulatorenbatterie 1 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, umfaßt die Batterie 1 eine Vielzahl positiver Elektroden 2 und eine Vielzahl negativer Zink-Elektroden 3, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung konfiguriert sind. Die positiven Elektroden 2 und die negativen Elektroden 3 sind wechselschichtig angeordnet und die wechselschichtige Elektrodenanordnung befindet sich in einem geschlossenen Behälter 4 mit positiven und negativen Anschlußpolen 4A und 4B. Der Behälter 4 faßt auch einen Elektrolyt 5 mit einem Elektrolytbestandteil 6.
Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfaßt jede negative Zink-Elektrode 3 ein zinkaktives Material, ein Ba(OH)&sub2;- oder Sr(OH)&sub2;-Material und eine metallische Matrix, die aus einem Metalloxid gebildet ist, das elektropositiver ist als Zink. Ein geeignetes zinkaktives Material ist ZnO. Geeignete Metalloxidmaterialien sind PbO, Bi&sub2;O&sub3;, CdO, Ga&sub9;O&sub3; und Ti&sub2;O&sub3;, wobei die ersten drei bevorzugt sind. Die obigen Metalloxide sind elektropositiver als Zink und werden während der Aufladung leicht zum Metall reduziert, ohne die Wasserstoff-Überspannung der jeweiligen Elektrode 3 herabzusetzen.
Ebenso wird gemäß der Erfindung die Konzentration des Elektrolytbestandteils 6 in dem Elektrolyt 5 relativ niedrig und innerhalb eines Bereichs von 5-20 Prozent des Gewichts des Elektrolyts gehalten. Ein geeigneter Elektrolytbestandteil ist KOH mit dieser Gewichtskonzentration. Ferner beträgt gemäß der Erfindung der Prozentsatz des Ba(OH)&sub2;- oder Sr(OH)&sub2;-Materials in jeder negativen Elektrode 3 15-40 Prozent des Gewichts der Elektrode, und der Prozentsatz an Metalloxid in jeder Elektrode 3 liegt im Bereich von 5-20 Prozent des Gewichts der Elektrode. Letzterer Bereich des Metalloxids stellt sicher, daß eine gleichmäßig dispergierte leitende Matrix in der Elektrode vorhanden ist.
Bei dieser Konstruktion der negativen Zink-Elektroden 3 und der Batterie 1 ist gefunden worden, daß die Erzeugung von Zink- Dendriten während des Aufladens und demzufolge die resultierende Formveränderung der Elektroden 3 stark verringert werden. Gleichzeitig werden die, Leitfähigkeit und die elektrochemische Nutzbarmachung der Elektroden beibehalten und die Passivität der Elektroden inhibiert.
Speziell ist die verringerte Formveränderung einer jeden Elektrode 3 der niedrigen Konzentration an Elektrolytbestandteil 6 in dem Elektrolyt 5 zuzuschreiben. Diese verhindert die Auflösung und erhöht die thermodynamische Stabilität der in jeder negativen Elektrode während der Batterieentladung erzeugten Strontium- oder Bariumzinkatverbindung. Da die leitende Matrix einer jeden negativen Elektrode in innigem Kontakt mit dem aktiven Material der Elektrode steht, werden darüber hinaus die Leitfähigkeit und die elektrochemische Nutzbarmachung der Elektrode erhöht und die Passivierung der Elektrode verhindert, obwohl die Konzentration des Elektrolytbestandteils niedrig ist.
Demgemäß ergibt die Batterie 1 mit den Elektroden 3 eine verbesserte Zyklus-Lebensdauer, ohne bedeutende Leistungsverringerung. Speziell werden Batterien, die so konstruiert sind und 25% Sr(OH)&sub2; oder Ba(OH)&sub2; enthalten, mehr als 200 Zyklen unterworfen, wobei ein Leistungsverlust von weniger als 15% und praktisch keine Formveränderung auftrat.
Ferner sind gemäß der Erfindung die Zink-Elektroden 3 der Batterie 1 auch so konstruiert, daß die Batterie verbesserte Gasrekombinationseigenschaften aufweist. Insbesondere zeigt die Batterie 1 einen geringen Druckanstieg am Ende der Aufladung und einen raschen Druckabfall während der Entladung. Die Batterie 1 kann somit geschlossen werden, ohne sie dabei entlüften zu müssen, so daß ein Elektrolytverlust und das Austrocknen der Elektroden vermieden werden.
Insbesondere ist jede Zinkelektrode als mehrteilige Elektrode konfiguriert, so daß der Sauerstoff, der an den positiven Elek troden 2 während der Aufladung gebildet wird, leichteren Zugang zu den Elektroden 3 hat. Dies fördert die Sauerstoffrekombination durch Bildung von Barium- oder Strontiumzinkat an den Zink-Elektroden. Speziell umfaßt jede Zink-Elektrode 3 gleiche Elektrodengruppen 3A und 3B, die durch ein poröses hydrophobes Element 3C voneinander getrennt sind. Die gleichen Elektrodengruppen 3A und 3B und das Element 3C sind detaillierter in Fig. 2 gezeigt.
Wie man sieht, umfaßt jede Gruppe 3A und 3B ein aktives Element 21, das einen Teil (z. B. die Hälfte, bezogen auf das Gewicht) des zinkaktiven Materials (ZnO im veranschaulichten Fall), des Ba(OH)&sub2;- oder Sr(OH)&sub2;-Materials und des Metalloxidmaterials (im veranschaulichten Fall als PbO gezeigt) der Elektrode umfaßt. Das aktive Element 21 grenzt an ein Stromabnehmerelement 22 an, das aus einer Folie (im veranschaulichten Fall als eine Kupferfolie gezeigt) besteht, die mit einem Metall (im veranschaulichten Fall als Ag gezeigt) plattiert ist. An das Stromabnehmerelement 22 schließt sich ein weiteres katalytisches Gasrekombinationselement 23 an, das aus einem Material besteht (im veranschaulichten Fall als CdO gezeigt), das elektropositiver ist als Zink und eine chemische oder elektrochemische Affinität bezüglich der Reaktion mit Sauerstoff besitzt.
Das katalytische Gasrekombinationselement 23 einer jeden Elektrodengruppe 3A und 3B grenzt an das poröse hydrophobe Element 3C an. Ein Trennelement 3D der Elektrode 3 umgibt die Elektrodengruppen 3A und 3B und das hydrophobe Element 3C und vervollständigt die Elektrode 3.
Bei dieser Konstruktion aller Elektroden 3 der Batterie 1 wirken die katalytischen Gasrekombinationselemente 23 einer jeden Elektrode als Katalysatoren zur Steigerung der an der Elektrode stattfindenden Sauerstoffrekombination. Sauerstoff, der an den positiven Elektroden 2 erzeugt wird, wird nun zunächst an den Elementen 23 der Elektroden 3 reagieren, wodurch der Gasdruck der Batterie niedrig gehalten wird. Zusätzlich wird die rasche Diffu sion von Sauerstoff durch die Gruppen der mehrteiligen Elektrode durch die porösen hydrophoben Schichten 3C gefördert, die auch davor bewahren, daß sich das Innere der Elektrodengruppen mit Elektrolyt füllt.
Die negativen Zink-Elektroden 3 und die geschlossene Zink- Akkumulatorenbatterie 1 ergeben somit eine Batterie, die eine sehr geringe Formveränderung an ihren negativen Elektroden zeigt, wodurch die Zyklus-Lebensdauer der Batterie erhöht wird. Zusätzlich zeigt die Batterie eine gesteigerte Gasrekombination und kann somit ohne Entlüftung geschlossen werden, um einen Elektrolytverlust zu vermeiden, wodurch eine Wartung unnötig wird. Dadurch wird eine insgesamt verbesserte geschlossene Zink-Akkumulatorenbatterie verwirklicht.
Ferner kann gemäß dem oben genannten Gasrekombinations- Mehrteilelektroden-Aspekt der Erfindung die mehrteilige Zink- Elektrode 3, die in Fig. 2 gezeigt ist, auch durch Verwendung von Ca(OH)&sub2; anstelle des Ba(OH)&sub2; oder Sr(OH)&sub2; der Elektrodengruppen 3A und 3B konstruiert werden. Eine Batterie 1, die eine solche Zink- Elektrode mit Ca(OH)2 verwendet, zeigt ähnlich verbesserte Gasrekombinationseigenschaften wie wenn Ba(OH)&sub2; oder Sr(OH)&sub2; zur Konstruktion der Elektrode verwendet wird.

Beispiel 1

Eine geschlossene wiederaufladbare Nickel-Zink-Batterie mit einer berechneten Leistung von 15 Amperstunden wurde mit negativen Zink-Elektroden 3 und Elektrolyt 5 gemäß der Erfindung hergestellt. Jede Zink-Elektrode 3 wurde aus zwei gleichen Elekarodengruppen gebildet. Jede Elektrodengruppe umfaßte ein zinkakaives Element, das zu 64,5 Prozent aus ZnO, zu 25 Prozent aus Sr(OH)&sub2;, zu 8 Prozent aus PbO und zu 2,5 Prozent aus PTFE bestand. Das zinkaktive Element wurde durch ein Kunststoff-Walzplattierungsverfahren hergestellt, wie es in dem US-Patent Nr. 4 976 904 beschrieben ist, das von derselben Anmelderin stammt wie das vorliegende Patent. Das Gesamtgewicht aus den Massen eines jeden zinkaktiven Elements betrug etwa 7,85 g.
Jedes zinkaktive Element wurde auf eine Seite eines Stromabnehmerelements laminiert, welches aus einer silberplattierten perforierten Kupferfolie mit einer Dicke von 0,0762 mm (0,003 Inch) gebildet war. Ein katalytisches Gasrekombinationselement wurde anschließend auf die gegenüberliegende Seite des Stromabnehmerelements laminiert, um die Elektrodengruppe zu vervollständigen. Das Gasrekombinationselement umfaßte eine Folie aus CdO-plattiertem Kunststoff, die 5 Prozent PTFE enthielt und etwa 0,127 mm (0,005 Inch) dick war.
Eine poröse PTFE-Folie (mit einer Porosität von -65%, hergestellt von Norton), die 0,127 mm (0,005 Inch) dick war, wurde dann zwischen zwei Zink-Elektrodengruppen geschoben, und die Gruppen wurden mit zwei Schichten Nonwoven-Polyamid-Absorber Pellon FS2519 (hergestellt von Freudenberg) umwickelt. Die resultierende Elektrode 3 war etwa 1,651 mm (0,065 Inch) dick. Sieben solche negative Zink-Elektroden wurden hergestellt.
Jede positive Elektrode der Batterie umfaßte 66 Prozent Ni(OH)&sub2;, 30 Prozent Graphit und 4 Prozent PTFE. Die Graphitkomponente wurde mit 5 Prozent Co&sub3;C&sub4; (Cobaltoxidspinell) überzogen, wie es in dem US-Patent 4 546 058, das ebenfalls von derselben Anmelderin stammt wie das vorliegende Patent, beschrieben ist. Eine Elektrodenfolie wurde durch das gleiche Kunststoff-Walzplattierungsverfahren des US-Patents 4 976 904, wie es für die zinkaktiven Elemente der negativen Elektroden verwendet worden war, hergestellt. Die resultierende positive Elektrode hatte eine Masse mit einem Gewicht von etwa 14,16 g. Sechs positive Elektroden wurden hergestellt.
Die sechs positiven Elektroden wurden jeweils in drei Schichten mikroporöses Celgard-3400-Polypropylen-Trennelement gewickelt, das 0,0254 mm (0,001 Inch) dick war (hergestellt von Hoerscht Chemical), und dann mit den sieben negativen Elektroden wechsel schichtig in einem Behälter angeordnet. Der Behälter wurde anschließend mit 20prozentigem KOH-Elektrolyt, der etwa 1 Prozent LiOH enthielt, gefüllt und drei Aufladungs-Entladungs-Aufbauzyklen unterworfen. Der Behälter wurde dann geschlossen und ein Druckmesser installiert, um die Gasdruckänderungen beim Durchlaufen des Zyklus zu überwachen.
Anschließend wurde die Batterie einem zyklischen Aufladungs- Entladungs-Betrieb unterworfen, der aus einer 3,6stündigen Aufladung bei 3,83 Ampere und einer 2,4stündigen Entladung bei 5 Ampere bestand (Entladungstiefe = 80 Prozent der berechneten Leistung). Die Batterie wurde bei jedem 25. Zyklus bei 5 Ampere vollständig auf 1,20 Volt entladen, um ihren Leistungserhalt zu ermitteln; die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, behielt die Batterie während der Zyklen für mehr als 200 Zyklen ihre berechnete Leistung 100%ig bei. Im Vergleich zu einer herkömmlich aufgebauten Zink-Akkumulatorenbatterie, die typischerweise einen Verlust von mehr als 40 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung nach weniger als 200 Zyklen zeigt, ist dies sehr vorteilhaft.
Die Beobachtung der Druckschwankung beim Durchlaufen der Zyklen der hergestellten Batterie zeigte einen maximalen Druck von etwa 137,9 kPa Überdruck (20 psig) nach der Aufladung und einen Druck von weniger als 34,5 kPa Überdruck (5 psig) nach der Entladung, was auf eine rasche Sauerstoff-Rekombination während der Entladung zurückzuführen ist. Dies ist im Vergleich zur herkömmlichen Zink-Akkumulatorenbatterie, die am Ende der Aufladung einen Druckanstieg auf 206,85 kPa Überdruck (30 psig) zeigt und nach der Entladung nur auf etwa 103,43 kPa Überdruck (15 psig) abfällt, wiederum sehr vorteilhaft.
Keine Anzeichen einer Zink-Formveränderung konnten an den Rändern der negativen Zink-Elektrode in der hergestellten Batterie beobachtet werden. Wiederum war dies, verglichen mit der herkömmlichen Batterie, in der sich beträchtliche Ablagerungen von un gleichförmigen und schwammartigen Zinkmassen an den Rändern der negativen Zink-Elektroden ansammeln, sehr Vorteilhaft.
Das obige Beispiel zeigt, daß in der Batterie der Erfindung die Löslichkeit des zinkaktiven Materials in den Zink-Elektroden verringert wird, was zu einer verbesserten Zyklus-Lebensdauer führt. Es zeigt auch, daß die Gruppen der mehrteiligen Elektrode der Batterie der Erfindung zusätzlichen Zugang zu Gasen, die in der Batterie erzeugt werden, ergeben, was zu einer verbesserten Gasrekombination führt.

Beispiel 2

Eine ähnliche Batterie wie in Beispiel 1 wurde hergestellt, wobei die einzige Änderung darin bestand, daß das Sr(OH)&sub2; in der negativen Zink-Elektrode durch Ba(OH)&sub2; ersetzt wurde.

Beispiel 3

Eine ähnliche Batterie wie in Beispiel 1 wurde hergestellt, wobei die einzige Änderung darin bestand, daß das Sr(OH)&sub2; in der negativen Zink-Elektrode durch Ca(OH)&sub2; ersetzt wurde.
In allen Fällen sollen die oben beschriebenen. Vorrichtungen lediglich der Veranschaulichung der vielen möglichen speziellen Ausführungsformen dienen, welche Anwendungen der vorliegenden Erfindung darstellen. Zahlreiche und verschiedenartige andere Vorrichtungen können leicht gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung erdacht werden, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. So könnten z. B. die positiven Elektroden 2 der Batterie 1 auch ein MnO&sub2;-aktives Material anstelle eines Ni(OH)&sub2;-aktiven Materials enthalten haben.

Claims

1. Apparatur, umfassend:

wenigstens eine negative Zink-Elektrode, welche ein zinkaktives Material, eines der Materialien Ca(OH)&sub2;, Ba(OH)&sub2; und Sr(OH)&sub2; und eine leitende Matrix mit einem Metalloxid, das elektropositiver als Zink ist, umfaßt,

wobei die genannte negative Zink-Elektrode darüber hinaus ein poröses hydrophobes Element umfaßt und aus ersten und zweiten Elektrodenbaugruppen gebildet wird, zwischen denen sich das genannte poröse hydrophobe Element befindet, wobei jede der genannten ersten und zweiten Elektrodenbaugruppen umfaßt:

ein aktives Element, das einen Teil des genannten zinkaktiven Materials, des genannten einen des genannten Ca(OH)&sub2;-, Ba(OH)&sub2;- und Sr(OH)&sub2;-Materials und des genannten Metalloxidmaterials enthält,

ein Stromabnehmerelement mit einer ersten Seite, die an das genannte aktive Element angrenzt, und

ein katalytisches Gasrekombinationselement, das ein Metalloxid enthält, welches elektropositiver ist als Zink und eine chemische oder elektrochemische Affinität zu Sauerstoff hat, wobei das genannte katalytische Gasrekombinationselement an eine zweite Seite des genannten Stromabnehmerelements und an das genannte poröse hydrophobe Element angrenzt.

2. Apparatur gemäß Anspruch 1, worin: die genannte eine negative Zink-Elektrode darüber hinaus ein Trennelement umfaßt, welches die genannten ersten und zweiten Elektrodenbaugruppen und das genannte poröse hydrophobe Element umhüllt.

3. Apparatur gemäß Anspruch 2, worin:

das genannte Stromabnehmerelement eine mit Silber plattierte Kupferfolie umfaßt,

das genannte Metalloxid des genannten katalytischen Gasrekombinationselements CdO umfaßt und

das genannte aktive Element und das genannte katalytische Gasrekombinationselement darüber hinaus PTFE umfassen.

4. Apparatur gemäß Anspruch 1, worin: jede der genannten Elektrodenbaugruppen eine Hälfte des genannten zinkaktiven Materials, des genannten einen des genannten Ca(OH)&sub2;-, Ba(OH)&sub2;- und Sr(OH)&sub2;-Materials und des genannten Metalloxidmaterials in Gewichtsprozent der genannten negativen Zink- Elektrode enthält.

5. Apparatur gemäß Anspruch 1, worin: das genannte Metalloxidmaterial des genannten aktiven Elements einer jeden Elektrodenbaugruppe einer der Stoffe PbO, Bi&sub2;O&sub3;, CdO, Ga&sub2;O&sub3; und Ti&sub2;O&sub3; ist.

6. Apparatur gemäß Anspruch 1, worin:

das genannte eine des genannten Ca(OH)&sub2;-, Ba(OH)&sub2;- und Sr(OH)&sub2;-Materials 15-40 Prozent des Gewichts der genannten negativen Zink-Elektrode ausmacht

und das genannte Metalloxidmaterial des genannten aktiven Elements der genannten Elektrodenbaugruppen 5-20 Prozent des Gewichts der genannten negativen Zink-Elektrode ausmacht.

7. Apparatur gemäß Anspruch 6, worin: das genannte Metalloxidmaterial des genannten aktiven Elements einer jeden Elektrodenbaugruppe einer der Stoffe PbO, Bi&sub2;O&sub3;, CdO, Ga&sub2;O&sub3; und Ti&sub2;O&sub3; ist.

8. Apparatur gemäß Anspruch 7, die darüberhinaus umfaßt: einen Elektrolyt, der einen Elektrolytbestandteil enthält, welcher 5-20 Prozent des Gewichts des genannten Elektrolyts ausmacht.

9. Apparatur gemäß Anspruch 8, die ferner umfaßt:

wenigstens eine positive Elektrode und

einen Behälter, in dem sich jede genannte negative Zink- Elektrode, jede genannte positive Elektrode und der genannte Elektrolyt befinden.

10. Apparatur gemäß Anspruch 9, worin der genannte Elektrolyt KOH ist.

11. Apparatur gemäß Anspruch 1, die ferner umfaßt:

wenigstens eine positive Elektrode und

einen Behälter, in dem sich jede genannte negative Zink- Elektrode, jede genannte positive Elektrode und ein Elektrolyt befinden.

12. Apparatur gemäß Anspruch 11, die ferner einen in dem Behälter befindlichen Elektrolyt umfaßt.

13. Apparatur gemäß Anspruch 11, worin der Behälter geschlossen ist.

14. Apparatur gemäß Anspruch 11, worin die genannten positiven und negativen Elektroden in dem Behälter wechselschichtig angeordnet sind.