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Leistungssteigerung galvanischer Trockenelemente mit Oberflächendepolarisation
Nach der Patentschrift 709 216 läßt sich die Leistung .galvanischer Trockenelemente
mit Luftdepolaxisation dadurch erheblich steigern, daß die an der Lösungselektrode
haftende Elektrolytpaste während der Entladung des Elementes durch Druckeinwirkung
mit den noch wirksam gebliebenen, tiefer liegenden Schichten der Depolarisationsmasse
in,ausreichende Berührung gebracht wird. Bei diesen Elementen ergibt sich die Druckeinwirkung
durch die Elektrolytp,aste als Folge einer Volumenzunahme des Elektrolyten während
der Entladung, wobei eine Verflüssigung des Elektrolyten durch Chlorzinkbildung
an den Grenzschichten Elektrolyt/Zink eintritt. Um den Expansionsdruck des Elektrolyten
in Richtung der Depolarisationsmasse wirksam werden zu lassen, wird eine flüssigkeitsdichte,
druckfeste und gegen die Chemikalien des Elektrolyten hinreichend widerstandsfähige
Abdichtung des Elektrolyten dortselbst vorgesehen.
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Eine derartige Druckeinwirkung des Elektrolyten zwecks Leistungssteigerung
des Elementes wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch erreicht, daß die Elektrolytpaste
in einen besonderen, vorzugsweise flachschaligen Behälter bis etwa zum Rand eingefüllt
und dieser mit Elektrolytpaste gefüllte Behälter auf die Depolarisationsmasse fest
aufgelegt, gegebenenfalls auch mit seinem Rande in die Depolarisationsmasse eingedrückt
und in dieser Lage gehalten wird. Erfindungsgemäß wird mit der gleichen Maßnahme
die Leistung auch bei anderen Elementen mit Oberflächendepolarisation erhöht, z.
B. solchen, deren
Depolarisationsmassen ausschließlich aus trokkenen,
in flüssigen Elektrolyten löslichen, stark oxydierend wirkenden Stoffen, wie Persulfate,
Perborate o. dgl., bestehen. Unter Oberflächendepolarisation versteht man die Depolarisation
nur an den - äußeren Begrenzungsflächen der Depolarisationselektrode.
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Der Behälter kann aus einem beliebigen isolierenden Stoff, z. B. Kunststoff,
bestehen, der von dem Elektrolyten bzw. den aus ihm bei der Entladung des Elementes
entstehenden Reaktionsprodukten chemisch nicht oder nicht erheblich angegriffen
wird. In diesem Falle ist die Zinkelektrode in den Behälter eingelegt. Wenn der
Behälter nicht aus isolierendem Material besteht und z. B. aus der Zinkelektrode
selbst gebildet wird, schützt man den Rand des Behälters durch eine nichtleitende
Zwischenschicht vor einer kurzschlußbewirkenden Berührung mit der depolarisierenden
Schicht. Es genügt hierfür z. B. die Anordnung eines schmalen Streifens aus elektrolytabweisendem
Papier zwischen Zinkrand und depolarisierender Schicht. Zweckmäßiger ist es, den
Rand des Behälters über die Kante hinweg innen und außen mit einem isolierenden
Belag, z. B. Isolierlack, paraffiniertes Papier, Kollodium, Vergußmasse o. dgl.
m., zu versehen. Der Behälter kann andererseits sowohl aus der Zinkelektrode als
auch aus leitendem oder nichtleitendem Material bestehen. Um bei Ausbildung der
Randpartien des Behälters aus Zink oder anderem leitenden Material eine Berührung
mit der depolarisierenden Schicht zu verhindern, wird in der angegebenen Weise isoliert.
Z. B. kann der Behälter aus der Zinkelektrode und einem Kunstharzring in der Weise
zusammengesetzt sein, daß die Zinkelektrode über den oberen oder unteren Rand des
Kunstharzringes als Flansch fest umgelegt wird.
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Es sind galvanische Trockenelemente bekannt, bei denen sich die Elektrolytpaste
in einem besonderen Behälter befindet. Zur Aufnahme des sich ausdehnenden Elektrolyten
sind dort entweder besondere freie Räume oder als Aufnahmeräume wirkende isolierende
Einlagen vorgesehen.
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Außerdem ist bei diesen Elementen nicht die Maßnahme getroffen, daß
der Elektrolytbehälter auf- der Depolarisationsmasse fest aufliegt bzw. mit seinem
Rand in diese Masse eingedrückt und in dieser Lage gehalten wird. Der Elektrolytbehälter
ist vielmehr an seinem Rand umgebördelt, um die einzelnen Zellenbestandteile zusammenzuhalten.
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Weiterhin ist für die Depolarisationselektrode braunsteinhaltigerElernente
die Schalenform vorgeschlagen worden. Hierbei dient die Depolarisationselektrode
zur Aufnahme des Elektrolyten. Als Ausdehnungsräume wirken dort gleichfalls isolierende
Schichten zwischen der Depolarisations- und der Lösungselektrode.
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Nach der Ausführungsform eines anderen Verfahrens befindet sich der
Elektrolyt in einer Vertiefung der Lösungselektrode, die von der Depolarisationselektrode
durch eine isolierende, elektrolytabstoßende Zwischenlage getrennt ist. Hierbei
ist der Rand der Lösungselektrode als Auflagefläche ausgebildet. In die Auflagefläche
ist die längs dem Rand verlaufende Hohlkehle eingepreßt, in die der sich ausdehnende
Elektrolyt gelangt.
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Die Erfindung sei an Hand von zwei Abbildungen, die eine Flachbatterie
bzw. eine Stabbatterie im senkrechten Schnitt zeigen, erläutert.
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In einer Außenschale aus Isoliermaterial B (Abb. i ) mit der
Kohleelektrode I( befindet sich die eingepreßte Depolarisationsmasse D. Am Boden
einer die Elektrolytpaste enthaltenden Innenschale S aus Isoliermaterial liegt ein
Zinkblech Z auf, von dem ein Ableitungsdraht A durch eine Öffnung im Deckel der
Innenschale nach außen geführt ist. Der Raum der Innenschale ist mit Elektrolytpaste
gefüllt. Die Innenschale ist fest auf die Depolarisationsmasse aufgedrückt, so daß
ihr Rand an den Berührungsstellen in die Masse eingedrückt ist. In dieser Lage wird
die Schale S durch Klammern H gehalten. An Stelle der Klammern können andere Mittel,
wie Verschnürung, Einkitten o. dgl. m., treten.
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Bei der Entladung des Elementes verflüssigt sich die Elektrolytpaste
lediglich im Innern der Schale S an der Grenzschicht Elektrolyt/Zink, während die
unverdünnte Paste P durch den zufolge Volumenzunahme bestehenden Expansionsdruck
gezwungen wird, in die Depolarisationsmasse hineinzuwandern. Diesem Vorgang kommt
zugute, daß sich gleichzeitig an den der Zinkelektrode gegenüberliegenden Stellen
in der Masse D durch Auflösung von in dieser enthaltenen Ammoniumchl.oridkristallen
oder anderen Verbindungen Poren gebildet haben, die von der sich ausdehnenden Elektrolytpaste
ausgefüllt werden können. Die Paste P hat somit keine Möglichkeit, zwischen den
Schalen S und B ins Freie zu gelangen, zumal unter den Kanten der Schale S die depolarisierende
Masse stärker zusammengepreßt worden ist. Ein weiterer Vorteil ist darin gelegen,
daß der von der Innenschale nicht abgedeckte Teil des äußeren Behälters der Luftzuführung
zur Depolarisationsmasse dienen kann.
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Für die einzelnen in Abb.2 dargestellten Teile sind die gleichen Bezugszeichen
verwendet.
Auf der Depolarisationsmasse, die nicht eingefaßt zu
sein braucht, liegen zwei oder mehr den Elektrolyten enthaltende Schalen durch Einschnüren,
Einkitten o. dgl. m. fest auf, die im Innern die Zinkelektrode .enthalten.
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Wenn mehrere Flachelemente in Reihenschaltung aufeinandergefügt werden,
kann man davon absehen, die Innenschale eines jeden Elementes durch Klammern oder
ähnliche Mittel zu fixieren. Es genügt dann, die aufeinandergefügten Elemente im
Block z. B. durch Bindedraht oder Verschnürung zu vereinigen und damit die Innenschalen
festzulegen.
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Die Anwendung einer besonderen Schale für den Elektrolyten hat den
Vorteil, daß die Elektrolytpaste in die Schaleeingegossen werden kann und somit
nicht in noch weichem Zustand, * wie es bisher der Fall war, mit der Depolarisationsmasse
in Berührung kommt. Bisher wurde der Elektrolyt in unverdicktem Zustand in das Element
eingebracht. Dies hatte zur Folge, daß die Depolarisationsschicht schon nach kurzer
Zeit weitgehend durchtränkt wurde. Erfindungsg a
emäß kann die mit Verdickungsmitteln
versetzte Elektrolytflüssigkeit in den hierfür bestimmten Behälter gegossen und
dann in den Gelzustand übergeführt werden.