DE857219C

DE857219C - Galvanisches Primaerelement

Info

Publication number: DE857219C
Application number: DEB5327A
Authority: DE
Inventors: Richard Walter Lewis; Richard Percy Richardson
Original assignee: Burndept Ltd
Current assignee: Burndept Ltd
Priority date: 1946-09-10
Filing date: 1950-06-23
Publication date: 1952-11-27
Also published as: US2542094A; NL69996C; GB612086A; FR1006666A

Description

Die Erfindung betrifft den Aufbau galvanischer Primärzellen und insbesondere solcher mit der Gruppe HgO/KOH/Zn, bei denen «ine negative Elektrode großer Oberfläche erforderlich ist, wenn eine beachtliche Amperestundenarbeit aus einer Zelle mäßigen Ausmaßes erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß werden die negativen Elektroden solcher Zellen aus einem Stapel von Ringscheiben aus ele'ktropositivem Metall gebildet, die ίο für den Zutritt des Elektrolyten zu ihren Oberflächen mit Zwischenräumen angeordnet und elektrisch durch einen leitenden Mantel verbunden sind, der sie umschließt und einen guten Kontakt mit ihrem Außenrand bildet. Eine positive Elektrode, umgeben von einer Depolarisiermischung füllt die Mittelöffnung der vereinigten Ringscheiben aus.

Im Falle einer Trockenzelle liegen zwischen den Ringscheiben der negativen Elektrode Scheiben aus saugfähigem Stoff, der mit dem Elektrolyten ao getränkt ist.

Die Erfindung betrifft ferner Einrichtungen zum Vereinigen und Verbinden der Ringscheiben aus elektropositivem Metall zu einer Elektrode; den Aufbau einer positiven Elektrode mit großer Kon- «5 taktfläche gegenüber dem Depolarisator, die in gleicher Größenordnung liegt wie die große Oberfläche der negativen Elektrode, welche für den

oben Ixischriebenen Aufbau kennzeichnend ist, sowie andere äußere Eigenarten des Aufbaues galvanischer Trockenzelle», insbesondere solcher mit einem Quecksilberoxyddepolansator, einem KaIilaugeelektrolyten, einer positiven Elektrode aus Kohle oder Eisen und einer negativen Elektrode aus Zink, welche zu der Möglichkeit beitragen, vollen Vorteil aus dem Aufbau der negativen Elektroden und anderer oben angeführter Eigentümlichkeiten zu ziehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist durch die Zeichnung dargestellt, es zeigt

Abb. ι einen Längsschnitt des Aufbaues einer Trockenzelle nach der Erfindung, Abb. 2 und 3 Ausführungsbeispiele der Ringscheiben, aus denen die negativen Elektroden gebildet werden, und

Abb. 4 eine Ringscheibe aus saugfähigem Stoff, die zwischen 'die Metallscheiben der negativen ao Elektrode der Trockenzelle gelegt wird.

Wie schon angedeutet, muß das Ringscheibenpaket der negativen Elektrode zulassen, daß der Elektrolyt zu der ganzen Oberfläche der Scheiben Zutritt hat, und alle seine Teile müssen miteinander »5 verbunden sein.

Die Ausführung der Zinkscheiben nach Abb. 2 ergibt durch Einkerbungen 1 an ihrem Außenrand einen Durchtrittskanal für den Elektrolyten in der Zellenlängsrichtung. Damit diese Einkerbungen in einer Linie liegen, muß die Scheibe außerdem eine oder mehrere Bohrungen 2 zur Aufnahme von Verbindungsstiften- oder -drähten enthalten. Um den Durchtritt des Elektrolyten" in Querrichtung zwischen den Scheiben zu ermöglichen, enthalten diese kleine eingedrückte Sicken oder Warzen 3. Eine große Anzahl derartig ausgebildeter Scheiben wird auf einem ihre Mittelöffnung ausfüllenden Dorn und zwei parallel zum Dorn durch die Bohrungen 2 laufenden· Verbindungsstiften vereinigt. Da die gewölbte Oberfläche der Warzen 3 einen größeren Durchmesser hat als ihre Hohlflächen, schließen sie, obgleich sie übereinanderliegen, nicht ineinander, so daß die flachen Oberflächen der Ringscheiben nicht aufeinanderliegen. Zwischen allen Ringscheiben des so gebildeten Stapels kann dadurch eine elektrische Verbindung hergestellt werden, daß man den Stapel fest mit einem Zinkblech umgibt und die einander überläppenden oder aneinanderstoßenden Kanten des Zinkbleches zusammenlötet. Diese Ummantelung verbindet die Ringscheiben nicht nur elektrisch, sondern bildet die Zylinderwandung eines Zellenbehälters, der unten mit einer vom Boden des Stapels durch eine Scheibe aus gewachstem Karton getrennten Zinkplatte und durch Herüberdrücken des Zinkmantelrandes in ihrer Lage gehalten wird. Die Zelle kann hinsichtlich der positiven Elektrode und eines Depolarisator sowie hinsichtlich des Abschlusses, wie unten beschrieben, vervollständigt werden.

Im Fall einer Trockenzelle, für deren Einrichtung die Erfindung besonders geeignet ist, werden Ringscheiben aus saugfähigem Papier nach Abb. 4 zwischen die Zinkscheiben gelegt. Dann ist es nicht nötig, Sicken oder Warzen 3 zur Trennung der Zinkscheiberi vorzusehen.

Ein bevorzugtes Verfahren zur elektrischen Verbindung der Zinkscheiben liegt darin, sie innerhalb eines fertigen Zinkbehälters zu vereinigen, wie er üblicherweise bisher bei Trockenzellen nach Art der Leclancheelemente benutzt wird. Die in Abb. 1 gezeigte Zelle ist auf diese Weise gebildet; der Zinkbehälter ist bei 4 gezeigt. Zur Sicherung eines guten Kontaktes zwischen dem Ringscheiben und dem Behälter können jene mit scharf spitzigen Umfangsvorsprüngen ausgeführt werden, so daß sie nicht nur dicht an dem Behälter anliegen, son dern sich mit ihren spitzen Vorsprüngen etwas in das Metall des Behälters einbetten. Abb. 3 zeigt eine Ausführung einer Zinkscheibe 5 mit einem fein gezahnten Rand 6, die für diesen Zweck geeignet ist. Ein Stapel solcher Scheiben wird, wie oben be schrieben, zusammen mit den eingeschlossenen Saugpapierscheiben 7 von etwas kleinerem lichtem und äußerem Durchmesser auf einem Dorn ver- einigt. Eine dickere Zirikscheibe 8 wird oben auf gelegt, und dann wird der ganze zusammengesetzte Stapel in einen Behälter 4 gedrückt, der einen etwas kleineren lichten Durchmesser hat als der Durchmesser der gezahnten Scheiben und auf dessen Boden eine Scheibe 9 aus Preßspan gelegt ist. Beim Eintritt der Scheiben in den Behälter biegen oder wölben sich die Zähne der Verzahnung. Wenn dann aber der Stapel als Ganzes zusammeni- gepreßt wird, bekommen die Zähne ihre flache Lage wieder, und ihre Spitzen dringen in die Behälterwandung ein.

Während der Scheibenstapel in dieser Weise im Behälter gepreßt liegt, wird seine Wand, wie bei 10 gezeigt, unmittelbar oberhalb des Stapels in Form einer fortlaufenden Rille oder eines Ringes von Warzen eingedrückt, damit die Scheiben in ihrer Preßlage festgehalten werden. Der Stapel wird dann aus der Presse genommen und der Dorn, entfernt.

Ein Kern aus einer positiven Elektrode ix von Stabform, umgeben von einer Depolarisiermasse 12., wird dann in die Mittelöffnung im Scheibenstapel hineingedrückt und füllt sie aus. Die positive Elektrode kann aus Eisen oder Kohle hergestellt sein. Im letztgenannten Fall wird sie vorzugsweise mit einer Metallkappe 23 versehen. Der Kern kann in grundsätzlich gleicher Art hergestellt werden wie der Kern von Leclancheelementen. Der wirk same Stoff, der die positive Elektrode umgibt, kann eine Mischung von Quecksilberoxyd und Kohle mit einer Papierhülle sein, die gegen den Kalilaugeelektrolyten beständig ist. Die Zelle wird dann mit dem Elektrolyten, einer Lösung von Kalilauge, gefüllt, die ihren Weg zwischen den Zähnen 6 hin- durch oder durch die Einkerbungen 1 am Umfang der Scheiben S findet, in die Papierscheiben 7 einsickert und auch den ganzen Kern 12 durchdringt. Eine Preßspanscheibe 13 wird dann über das hervortretende Ende der positiven Elektrode gestreift und ruht auf der Wulst 10. Darüber wird

eine bitumenhaltige Abschlußmischung 14 gegossen.

Beim Gebrauch der Zelle bewirkt der Elektrolyt, daß das Zink Verbindungen eingeht und sich auflöst, so daß am Ende der Lebensdauer der Zelle der Behälter 4 korrodiert ist und den Elektrolyten auslaufen läßt. Da im allgemeinem die Zelle zusammen mit anderen in einer Batterie vereinigt ist oder einen Teil eines Gerätes bildet, das Metallteile enthält oder in ein Metallgehäuse eingeschlossen ist, kann der auslaufende Elektrolyt benachbarte Teile der Zelle schädigen.

Um dem vorzubeugen, umgibt man die Zelle mit einer Hülle 15 aus Polyvinylchlorid oder einem ähnlichen Kunststoff, die darübergestreift wird und sich, wie bei 16 gezeigt, um den Boden des Behälters legt und ebenso bei 17 über den Rand des Behälters.

Dieser Isoliermantel verhütet nicht nur das Aus-

ao laufen von Elektrolyt und die Schädigung der umgebenden Teile, sondern macht es auch möglich, die Mündung der Zelle durch eine kuppeiförmige Metallkappe 18 abzuschließen, über deren Rand der mit dem Isoliermantel versehene Rand des Be-

»5 hälters gedrückt wird, auf diese Weise die Kappe in ihrer Lage und in festem Kontakt mit der positiven Elektrode 11 hält, und außerdem den Rand der Polyvinylchloridhülse festklemmt, welche die Kappe von der negativen Elektrode isoliert.

Claims

Patentansprüche:

i. Galvanisches Primärelement, dessen negative Elektrode zum Teil aus Zinkringscheiben besteht, durch welche die positive Elektrode hindurchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Depolarisator in der Mittelöffnung der Scheiben (5) und nicht zwischen ihnen angeordnet ist und die Scheiben (5) zusammen mit den eingeschossenen saugfähigen, elektrolythaltigen Scheiben (7) einen dichtgepackten Stapel aus übereinanderliegenden Scheiben bilden, die für den Zutritt des Elektrolyten zu ihrer Oberfläche Abstände voneinander haben und elektrisch durch einen sie umschließenden *5 zylindrischen Mantel (4) verbunden sind, wobei die positive Elektrode (11) und der Depolarisator (12) die Mittelöffnung der Scheiben ausfüllen.
2. Verfahren zur Herstellung von Trockenbatterien, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einem Dorn einen Stapel von Ringscheiben (5) aus elektropositivem Metall mit scharfen Randzähnen (6) abwechselnd mit Scheiben (7) aus saugfähigem Papier vereinigt, diesen Stapel in einen fertigen Zylinder (4) aus elektropositWem Metall drückt, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser der Metallscheiben, gemessen durch die Spitzen ihrer scharfen Zähne, den Dorn entfernt und ihn durch eine positive, von einer Depolarisiermischung (12) umgebene Elektrode (11) ersetzt.
3. Verfahren zur Herstellung einer Trockenbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Scheiben zusammengesetzte Stapel durch Umbiegen des unteren Mantelrandes (16) und durch Eindrücken einer Rille oder eines Ringes (10) von Warzen unmittelbar oberhalb der obersten Scheibe (8) in dichtgepackter Lage gehalten wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

θ 5513 11.