NL8006858A - Elektrochemische cel, alsmede werkwijze voor het verbeteren van de ontladingseigenschappen van een elektrochemische cel. - Google Patents

Description

— 1 — *·\^ Λ

Elektrochemische cel, alsmede werkwijze voor het verbeteren van de ontladingseigenschappen van een elektrochemische cel.

De uitvinding heeft betrekking op gegeleerde anode-elektrolietmengsels voor elektrochemische cellen en meer in het bijzonder op mengsels, gegeleerd door gebruik van middelen, die koolhydraathoofdketens bezitten 5 met daaraan geënte wateroplosbare zijketens.

Een verdikte of gegeleerde elektroliet vertoont minder de neiging om uit een elektrochemische cel te lekken.

Er worden veel materialen gebruikt als verdikkings- of · geleringsmiddelen. Dergelijke middelen omvatten oplosbare 10 verdikkers, onoplosbare absorptiemiddelen zoals zetmeel, verschillende cellulose-type materialen zoals methylcellulose, en sommige synthetische polymeren.

Een steeds optredend probleem bij middelen, die tot nog toe worden gebruikt, is, dat bij niet gebruiken 15 of gedurende celontlading vloeistof wordt afgescheiden van vele van de verdikte oplossingen of gels. De vloeistof verkeert dan in een positie om uit de cellen te kunnen lekken. Verder treedt gedurende de vervaardiging van de cellen en alvorens de toevoeging van de gels aan de cellen, 20 tenzij de gels constant worden geroerd, vaak afscheiding op. Dit op zijn beurt resulteert in een onnauwkeurige toevoeging van elektroliet als gevolg van de willekeurige verhoudingen van vloeistof en gel, die aan de cellen worden toegevoegd.

De onnauwkeurige toevoeging van het elektroliet aan de 25 cellen levert in veel gevallen slechte cellen.

Het verhogen van de hoeveelheid geleringsmiddel, toegevoegd aan het elektroliet, reduceert of voorkomt soms deze afscheiding, maar hierdoor wordt tevens het volume en het gewicht verminderd van het actieve materiaal 30 in de cellen. Een grotere hoeveelheid geleringsmiddel vermindert tevens algemeen het ionengeleidingsvermogen van de elektroliet, hetgeen op zijn beurt de inwendige weerstand van de cellen verhoogt.

Een ander nadeel van het gebruik van bepaalde 35 bekende middelen is, dat zij onderhevig zijn aan chemische 8 0 0 68 5 8 aantasting door de sterk basische elektrolietoplossingen, die worden gebruikt in alkalische cellen, of het zure elektroliet, dat wordt gebruikt in andere celtypen. Tevens tasten sommige middelen de verschillende celcomponenten 5 aan, of worden zij daardoor aangetast. De ontledingsprodukten, resulterende uit deze reacties, beïnvloeden de prestatie van vele cellen in nadelige zin.

In sommige cellen wordt tevens een verdikkingsmiddel toegevoegd aan de anode en/of kathode. Algemeen 10 is het verdikkingsmiddel overeenkomstig aan dat, dat wordt gebruikt voor de elektroliet. De elektrodes worden gegeleerd voor vele redenen, in afhankelijkheid van het type cel en de gewenste resultaten.

Volgens de uitvinding is nu gevonden, dat, wanneer 15 water-onoplosbare zouten van waterig alkali-verzeept materiaal, dat een gegelatineerde zetmeelhoofdketen heeft met een water-oplosbare zijketen daaraan geënt, en dat gegelatineerde zetmeel en een verzeepte zijketen bevat in molair verhoudingen van ongeveer 1:1 tot 1:19, worden 20 gebruikt als een middel in staat om een mengsel van gepoederd anodemetaal en elektrolietoplossing te geleren, er geen scheiding van vloeistof of metaal van het resulterende gel optreedt bij het staan of gedurende gebruik. Er is tevens gevonden,'dat het gebruik van dit type middel op 25 onverwachte wijze de praktische ontladingscapaciteit van de anode verhoogt, terwijl de hoeveelheid celgasvorming wordt gereduceerd beneden die, welke wordt verkregen door gebruik van tot dusverre bekende middelen. Verder wordt de inwendige weerstand van de cel niet in nadelige zin 30 verhoogd.

Andere overeenkomstige middelen, in staat om een innig vermengd mengsel van een gepoederd anodemetaal en een waterige elektrolietoplossing te geleren, dat verschillende materialen omvat in staat om water te absorberen, 35 vallen in wezen binnen het algemene kader van de uitvinding. Deze materialen omvatten een koolhydraathoofdketen met een water-oplosbare zijketen daaraan geënt. In dit verband beschreven middelen van mindere voorkeur bezitten ëën of meer van de gewenste eigenschappen van de voor-40 keursmiddelen, en al deze middelen zijn zodanig werkzaam, 8005858 - 3 - dat zij met succes het mengsel van anodemetaal en elektrolietoplossing geleren. De effektieve elektrische ontladingseigenschappen van de cel kunnen eveneens worden verhoogd door deze middelen. Van de vele koolhydraten, 5 die kunnen worden gebruikt als hoofdketen voor de verschillende middelen van de uitvinding, wordt de voorkeur gegeven aan gegelatineerde zetmeel.

De voorkeursmiddelen van de uitvinding zijn water-onoplosbare zouten van waterig alkali-verzeept materiaal, 10 dat een gegelatineerde zetmeelhoofdketen bevat met tenminste één water-oplosbare zijketen daaraan geënt, De gegelatineerde zetmeel en de verzeepte zijketens zijn bij voorkeur aanwezig in molair-verhoudingen van ongeveer 1:1 tot 1:19. Deze geënte gegelatineerde zetmeelmaterialen 15 bezitten het vermogen om een grote hoeveelheid, tot meer dan 1000 maal hun eigen gewicht aan water te absorberen-of te geleren. Een gedetailleerde beschrijving en verschillende methoden voor het vervaardigen van twee dergelijke voorkeursmiddelen, die een geënte acrylonitril-20 of methacrylonitril-zijketen hebben, wordt aangetroffen in de Amerikaanse octrooischriften 3.935.009, 3.981.100 en 3.997.484 (alle van Weaver e.a.), waarbij de hele beschrijvingen van deze octrooischriften hier door referentie zijn geïncorporeerd. Andere overeenkomstige gelerings-25 middelen worden beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.661.815 (Smith). Overeenkomstige ongegelatineerde koolwater stof -hoofdketenmiddelen worden beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.425.971 (Gugliemelli e.a.).

Deze verdere literatuurplaatsen zijn hierbij eveneens 30 door referentie geïncorporeerd.

Algemeen kunnen de voorkeursniddelen van de uitvinding worden bereikt door de methode beschreven door Weaver e.a. Volgens deze methode wordt eerst de zetmeel opgelost en vervolgens daaraan een water-oplosbare zijketen 35 geënt onder gebruikmaking van een polymerisatie-initiator zoals het ceri-ammoniumnitraat-salpeterzuursysteem.

Verzeping van de resulterende geënte zijketen met een hydroxyde van een alkalimetaal levert een oplosbaar produkt, dat kan worden omgezet in de absorberende vorm 40 van het polymeer door drogen.

8006858 - 4 -

Bij het proces, dat tot nog toe werd gebruikt voor het vormen van de voorkeursmiddelen, werden deze middelen verkregen in de vorm van een alkalisch materiaal dat vervolgens met zuur wordt behandeld teneinde het te 5 veranderen in een vorm, die minder irriterend is voor de menselijke huid. Een niet-irriterende vorm verdiende de voorkeur, aangezien de voorkeursmiddelen in veel van de vroegere toepassingen in contact kwamen met de menselijke huid.

10 Bij de uitvinding verdient de niet-behandelde vorm de voorkeur. De zure vorm van de middelen, wanneer /gebruikt met alkalische elektrolietoplossingen, produceert gels met een hoeveelheid kleine daarin ingevangen bellen, die moeilijk te scheiden zijn van de gels. Het gebruik van de onbehandelde 15 vorm, hoewel dit bellen veroorzaakt, is aanvaardbaar, aangezien gebleken is, dat deze bellen de cel niet in nadelige zin beïnvloeden. De bellen zijn in hoofdzaak ongewenst, omdat zij gasvormig ammoniak bevatten. Indien voortgebracht in grote hoeveelheden, moet deze ammoniak bij voortbrenging 20 ervan worden verwijderd teneinde te voorkomen, dat personeel en uitrusting schade ondervinden. Verder moet het op een zodanige wijze worden verwijderd, dat het geen schade zal geven aan de omgeving buiten de fabriek.

Er is nu gevonden, dat de ammoniak wordt voortge-25 bracht door de reactie van het alkalische elektroliet met ammoniumchlorideverontreinigingen, aangetroffen in de voorkeursgeleringsmiddelen. Het ammoniumchloride wordt kennelijk ingevoerd in de middelen door de reactie van een zuurmakend materiaal (gewoonlijk zoutzuur) en ammoniak, 30 dat is geassocieerd met de middelen, voortgebracht door de voorkeursmethode van Weaver e.a. De aanwezigheid van ammoniak is kennelijk het gevolg van de produktie ervan gedurende de verzeping van een tussenprodukt van de middelen.

35 De zuiveringsprocedure van Weaver e.a., toege past in de commerciële bereiding van de voorkeursmiddelen, schijnt niet in staat te zijn om het ammoniumchloride adequaat te verwijderen. Er is gebleken, dat, wanneer de middelen niet worden verzuurd, het ammoniak, geproduceerd 40 gedurende de verzeping, adequaat kan worden verwijderd 8 0 0 68 5 8 - 5 - - * door wassen.

Een ander voordeel van het niet aanzuren van de voorkeursgeleringsmiddelen is, dat er geen nieuwe ionen worden geïntroduceerd in de cel. Chloride-ionen 5 aanwezig in zoutzuur, hebben zoals bekend een schadelijke invloed op de prestatie, stabiliteit en opsiaglevensduur van de cel, indien aanwezig in voldoende concentratie. Chloride-ionen kunnen gasproduktie in de cel veroorzaken, dat op zijn beurt de cel doet ventileren en afbreuk doet 10 aan afdichtingen, waardoor elektrolietlekkage wordt voortgebracht.

De geleringsmiddelen volgens de uitvinding worden bij voorkeur gebruikt bij elektrochemische cellen met een waterige elektrolietoplossing, een anode en een kathode.

15 De anode bevat een innig vermengd gegeleerd mengsel van een gepoederd metaal, een waterig elektroliet en de middelen volgens de uitvinding. Bij menging met de elektrolietoplossing absorberen de voorkeursmiddelen de elektrolietoplossing en vormen een gel, dat niet alleen 20 in innig contact is met het anodemetaal, maar tevens het anodemetaal in suspensie houdt.

Wanneer het gel is gevormd buiten de cel, kunnen de voorkeursmiddelen en het anodemetaal worden toegevoegd aan het elektroliet, of kan de elektroliet worden toegevoegd 25 aan het anodemetaal en de voorkeursmiddelen. Elk van deze methodes produceert een aanvaardbare gel, die vervolgens aan de cel kan worden toegevoegd.

Alternatief kan de gel worden gevormd in situ, waarbij de kathode wordt geassembleerd in de cel, de 30 elektrolietoplossing wordt toegevoegd, en vervolgens een innig mengsel van het gepoederde metaal en de middelen volgens de uitvinding wordt toegevoegd. De middelen volgens de uitvinding absorberen de aanwezige elektrolietoplossing onder het vormen van het gewenste gel.

35 De eigenschappen van de voorkeursmiddelen zijn zodanig, dat de vloeibare elektroliet zich niet afscheidt van de gel, wanneer deze laatste is gevormd. Om deze reden behoeft de gel voorafgaand aan de toevoeging ervan aan de elektrochemische cel niet te worden onderworpen 40 aan het constante roeren, dat vereist is voor gels, gevormd 8 0 0 6 8 5 8 met tot nog toe gebruikte middelen. Verder heeft de gel een zodanige consistentie, dat het gepoederde metaal niet gemakkelijk uit de gel treedt, hetzij bij opslag, of na toevoeging aan de cel. Met de tot nog toe gebruikte gelerings-5 middelen hadden de gels de neiging om bij staan te scheiden in vloeistof en gelgedeelten, terwijl het metaal zonk.

Zoals hierboven opgemerkt, zijn gels, gemaakt volgens de uitvinding, stabiel.

Gels, gevormd door de voorkeursmiddelen bezitten 10 verder de eigenschap om vloeistof vast te houden;zelfs wanneer geplaatst onder druk, zoals gedurende het celkrimpen of celopslaan. De verdikte oplossingen en vele gels, voortgebracht door eerder gebruikte middelen, gaven vloeistof vrij, wanneer geplaatst onder druk in een verzegelde cel, 15 waardoor een gedeelte van het elektroliet in een positie werd gebracht, dat het uit de cel kon lekken. Het ontbreken van afscheiding van vloeistof uit de gel gedurende de vervaardiging, het opslaan, en het gebruik waarborgt, dat er geen vloeistof beschikbaar is om uit te lekken uit de 20 cel, waarvoor zowel de afdichtings- als lekkageproblemen zijn gereduceerd.

Op onverwachte wijze verhoogt het gebruik van de voorkeursmiddelen de praktische ontladingscapaciteit van de anode, welke in een voorkeursuitvoering volgens 25 de uitvinding bestaat uit geamalgeerd zink. In een voorkeurscel, waarbij gebruik gemaakt wordt van geamalgeerd zink als anodemetaal, is gebleken, dat er een toename van 15 % in de praktische anode-ontladingscapaciteit optreedt, wanneer de voorkeursmiddelen worden gesubstitueerd 30 voor de eerder gebruikte cellulose-type absorptiemiddelen, en het anodemetaalpoeder wordt gemengd en gegeleerd met de elektrolietoplossing.

Veel elektrochemische cellen met een waterige elektroliet zijn onderhevig aan inwendige corrosie, 35 resulterende in de voortbrenging van waterstofgas. Gas-voortbrenging binnen de cel is ongewenst, en kan het huis van de elektrochemische cel breken. Op onverwachte wijze is gevonden, dat het gebruik van de middelen volgens de uitvinding op significante wijze de voortbrenging van 40 gas vermindert, in het bijzonder bij opslag bij verhoogde 8 0 0 6 8 5 8 - 7 - ' temperatuur.

Het zinkmetaal van de voorkeursanode is ge-amalgeerd met kwik, teneinde de voortbrenging van gas te verminderen binnen de cel. Het gebruik van de middelen 5 volgens de uitvinding, die als non-toxisch bekend zijn, maakt een reduktie mogelijk is de hoeveelheid van kwik, gebruikt in de cel, zonder een ongewenste verhoging in het vergassingsniveau te veroorzaken.

De reductie in de hoeveelheid kwik, vereist in 10 de cellen, resulteert in een reductie in de kosten en inspanningen noodzakelijk om kwik, een bekend pollutie-middel, uit de omgeving te houden. Als gevolg van de hoge prijs van kwik heeft een reductie in het gebruik ervan tevens een reductie in de uiteindelijke kosten van 15 de elektrochemische cel tot gevolg.

Andere voordelen van de middelen volgens de uitvinding omvatten het feit, dat de middelen volgens de uitvinding stabiel zijn in de batterij--omgeving en inert ten opzichte van de componenten van de cel. Dienovereen-20 komstig zijn er geen ongewenste bijprodukten, die de capaciteit van de cel zouden kunnen reduceren of ongewenste effekten zoals vergassing zouden kunnen veroorzaken.

De middelen volgens de uitvinding hebben het vermogen om veel meer van de elektrolietoplossing op 25 te nemen dan tot nog toe gebruikte middelen. De hoeveelheid voorkeursmiddel, die wordt gebruikt, kan zeer klein zijn in vergelijking met andere middelen. Zelfs een hoeveelheid van één van de voorkeursmiddelen van minder dan 1 % van het uiteindelijk gegeleerde anodegewicht is effektief.

30 Met dergelijke middelen kan een effektieve hoeveelheid zelfs 0,3 % of minder bedragen. Een effektieve hoeveelheid tot ongeveer 2 % van het uiteindelijke gegeleerde anodegewicht aan voorkeursmiddelen is de voorkeurshoeveelheid, die wordt gebruikt bij de uitvinding. Andere middelen 35 volgens de uitvinding die minder de voorkeur hebben, kunnen een grotere hoeveelheid, bijv. tot ongeveer 5 gew. % van het uiteindelijk gegeleerde anodegewicht vereisen.

De kleine hoeveelheden geleringsmiddelen, vereist bij de uitvinding, hebben geen belangrijke toename in het totaal-40 gewicht tot gevolg of verlies aan capaciteit.

8006858

De middelen volgens de uitvinding hebben een koolhydraat-hoofdketen met water-oplosbare zijketens daaraan geënt. De koolhydraat-hoofdketen kan elk van de in de techniek bekende koolhydraten zijn. Voorbeelden van 5 klassen van bruikbare koolhydraten omvatten monosacchariden, disacchariden, trisacchariden en polysacchariden. Zetmeel, dat kan worden verkregen van rijst, aardappels, maïs, zoete aardappels, tarwe, sago of tapioca, vormt het voor-keurskoolhydraat. Zetmeel heeft de algemene chemische 10 formule (C6Hl0O5)n, waarin n varieert in afhankelijkheid van de zetmeelbron, en kan variëren van een paar honderd tot een paar duizend.

De gegelatineerde vorm van zetmeel, die resulteert van het verhitten van zetmeel in water, geeft de 15 hoofdketen met de meeste voorkeur. Gegelatineerde zetmeel is een colloïdale oplossing, die β-amylose en amylopectine (γ-amylose) bevat.

Water-oplosbare zijketens, die bekend zijn in de techniek en die de voorkeur bezitten, kunnen zijn 20 geënt aan koolhydraten zoals gegelatineerde of ongegelati-neerde zetmeel en vervolgens bij voorkeur verzeept of geïoniseerd. Dergelijke moleculen bezitten één of meer funktionele groepen, die het molecuul water-oplosbaar maken, en welke funktionaliteit bij voorkeur verzeept 25 of geïoniseerd is. Voorbeelden van dergelijke moleculen omvatten acrylonitril, acrylamide, acrylzuur, methyl-methacrylaat, acrylzuurester, vinylacetaat, N-vinyl-2-pyrrolideen, zouten van alginezuur, gluconzuur en mengsels van deze moleculen. Acrylonitril vormt momenteel de 30 voorkeurszijketen.

Zijketens die water-oplosbaar kunnen worden gemaakt, zijn eveneens bruikbaar bij de uitvinding. Deze zijketens bezitten funktionele groepen of een chemische struktuur, die het mogelijk maakt ze water-oplosbaar te 35 maken door middel van chemische reactie.

De zijketens van de voorkeursmiddelen zijn bij voorkeur geïoniseerd, met sterk geïoniseerde funktionele groepen als carbonzuur. Het ioniseren van de zijketens, bijv. door hydrolyse, verbetert algemeen de gelerings-40 eigenschappen van de middelen. Hydrolyse omvat de voor- 8006858 - 9 - keursmethode van verzeping onder gebruikmaking van alkalihydroxyden zoals beschreven door Weaver e.a.

Grotere hoeveelheden water kunnen worden gegeleerd door geïoniseerde middelen in vergelijking met niet-geïoniseerde middelen.

Bij de voorkeursmiddelen kunnen de molair-verhoudingen van gegelatineerde zetmeel en zijketen in ruime mate variëren in afhankelijkheid van de gebruikte zijketen. Wanneer de voorkeurszijketen, acrylonitril, en veel overeenkomstige zijketens worden gebruikt, kan de molair-verhouding variëren van ongeveer 1:1 tot ongeveer 1:19. De gekozen verhouding zal afhangen van de gewenste eigenschappen van het resulterende middel.

Bij de minder de voorkeur bezittende middelen kan de molair verhouding in ruimere mate variëren in afhankelijkheid van de hoofdketen, die wordt gebruikt, en de zijketens, die daaraan zijn geënt. Deze verhoudingen kunnen gemakkelijk worden bepaald door de vakman.

Bij de uitvinding is de anode een gegeleerd mengsel van de elektrolietoplossing en een metaal in een deeltjes- of poreuze vorm. Het metaal, dat bruikbaar is voor de anode volgens de uitvinding, kan elk metaal zijn dat algemeen wordt gebruikt in cellen met een waterige· elektroliet. Dergelijke metalen omvatten onder meer aluminium, cadmium, calcium, koper, ijzer, lood, magnesium, mangaan, kwik, nikkel, tin, zink, en andere in de techniek bekende metalen, hetzij alleen genomen, of in verschillende combinaties. Het voorkeursmetaal is geamalgeerd zink. Het anodemetaal kan worden gebruikt in de cel als poeder, korrels, een geëxpandeerd vel, of enige andere poreuze of deeltjesvorm.

De voordelen en doeltreffendheid van de uitvinding zullen thans worden toegelicht in de volgende voorbeelden. In deze voorbeelden alsook in de conclusies zijn alle percentages, tenzij anders aangegeven,gewichts-percentages.

VOORBEELD I

Een gegeleerd, anode-elektrolietmengsel werd gevormd door het combineren van 500 kg geamalgeerd zink-poeder, bestaande uit 93 % zink en 7 % kwik, met 10 kg 8005858 van een gepoederd middel, verkocht onder het handelsmerk SGP145* door Henkel Corp., Minneapolis, Minnesota. Aan dit mengsel voegde men 490 kg toe van een waterige elektroliet-oplossing onder constant roeren, totdat het mengsel zorg-5 vuldig was gemengd en geleerde. De elektrolietoplossing bevatte een waterige oplossing van 35 % kaliumhydroxyde en 2 % zinkoxyde met de rest water. Bij staan scheidde de vloeistof zich niet af van het gel, terwijl het ge-amalgeerde zink niet bezonk.

10 Een gebruikelijke celbus werd vervaardigd met een kathode daarin van ongeveer 40 mg mangaandioxyde, 5 g grafiet en 5 g van een 9N kaliumhydroxydeoplossing.

Een gebruikelijke cellulose-type separator wordt toegevoegd. Vervolgens voegde men 7 ml toe van een waterige elektroliet-15 oplossing, die ongeveer 35 gew. % kaliumhydroxyde bevatte en 2 gew. % zinkoxyde. De elektroliet bevochtigde de separator en de kathode. Ongeveer 30 g van het gegeleerde anode-elektrolietmengsel voegde men vervolgens toe op gebruikelijke wijze aan de celbus en de vervaardiging van 20 de cel werd voltooid op gebruikelijke wijze.

Bij ontlading vertoonde de cel elektrische eigenschappen overeenkomstig aan die cellen, vervaardigd met gebruikelijke verdikkers zoals natriumcarboxymethyl-cellulose. Op onverwachte wijze vertoonde de cel een hogere 25 ontladingscapaciteit van ongeveer 15 %.

Bij opslag van de cel voor een periode van 1 tot 3 maanden bij kamertemperatuur en bij temperaturen van 0°C,45°C, en 75°C, werd er veel minder waterstof ontwikkeld bij opslag, dan bij cellen, waarbij het SGP 30 145 middel niet werd toegepast. Het is duidelijk, dat de vermindering in vergassing met een faktor van de orde van 20 een vermindering mogelijk maakt in de hoeveelheid kwik, dat normaal wordt gebruikt in de cel voor het verminderen van het vergassen, aangezien met een systeem, 35 dat minder ontvankelijk is voor gasvorming, minder kwik nodig zal zijn om enige gewenste mate van gasvorming te bereiken._____________ x Handelsmerk van Henkel Corporation voor een gelerïn'gs- .middel, dat een water-onoplosbaar zout bevat van een wate-40 rige, alkali-verzeepte, gegelatineerde zetmeelpolyacryloni-trilentpolymeer.

8 0 0 6 8 5 8 - 11 -

VOORBEELD II

Men vervaardigde een cel op dezelfde wijze als in voorbeeld I, uitgezonderd, dat het gebruikte gelerings-middel niet was behandeld met zuur voorafgaand aan de 5 toevoeging aan het anodemetaal. Er waren geen kleine bellen aanwezig in de gel en er was geen ammoniakgeur waarneembaar. Bij ontlading vertoonde de cel elektrische eigenschappen waaronder ontladingscapaciteit, zeer overeenkomstig aan die van de cel uit voorbeeld I.

10 VOORBEELD' III

Men prepareerde een gegeleerd mengsel zoals in voorbeeld I door het combineren van 490 kg geamalgeerd zinkanodepoeder, bestaande uit 93 % zink en 7 % kwik, met 40 kg van een alkalimetaalcarboxylaatzout van een 15 verzeepte zetmeelpolyacrylontril-geënte copolymeer, vervaardigd volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.425.971. Aan het anodemengsel voegde men 470 g van de waterige elektrolietoplossing van voorbeeld I toe onder constant roeren, totdat het mengsel door en door was vermengd.

20 De resulterende gel is overeenkomstig aan en bezit eigenschappen overeenkomstig aan de gel, voortgebracht in voorbeeld I, maar vereist meer geleringsmiddel om hetzelfde volume aan elektrolietoplossing, gebruikt in voorbeeld I te geleren. Een gedeelte van de resulterende 25 gel werd gebruikt in een cel, die was vervaardigd zoals

in voorbeeld I. Bij ontlading vertoonde deze cel elektrische eigenschappen overeenkomstig aan de cel van voorbeeld I. VOORBEELD IV

Men maakte een droog mengsel door het combineren 30 van 500 kg geamalgeerd zinkpoeder, dat bestond uit 93 % zink en 7 % kwik, met 10 kg van het poedervormige middel, verkrijgbaar onder het handelsmerk SGP 145 en beschreven in voorbeeld I.

Men vervaardigde een conventionele cel met een 35 kathode van ongeveer 40 g mangaandioxyde, 5 g grafiet en 5 g van een 9N kaliumhydroxyde-oplossing. Een gebruikelijk cellulosetype separator werd toegevoegd. Vervolgens voegde men 20 ml toe van een waterige elektrolietoplossing, die ongeveer 35 gew. % kaliumhydroxyde bevatte en 2 % 40 zinkoyxde. De elektroliet bevochtigde de separator en 8006858 de kathode. Vervolgens voegde men ongeveer 17 g toe van het droog-geamalgeerde zinkmiddelmengsel aan de celbus, en werd de vervaardiging van de cel gecompleteerd op gebruikelijke wijze.

5 Het poedervormige middel absorbeerde de elektrolietoplossing onder het vormen van een gel. Bij staan scheidde zich geen vloeistof af van de gel, en bezonk het geamalgeerde zink niet. De dichtheid van het geleerde mengsel is lager dan die van een mengsel van 10 overeenkomstige samenstelling, waarbij gebruikelijke verdikkers zijn gebruikt.

Bij ontlading vertoonde de cel elektrische eigenschappen overeenkomstig aan die cellen, vervaardigd met gebruikelijke verdikkingsmiddelen zoals natriumcarboxy-15 methylcellulose. Op onverwachte wijze vertoonde de cel een ongeveer 15 % hogere ontladingscapaciteit.

Bij opslag van de cel voor een periode van 1 tot 3 maanden bij kamertemperatuur en bij temperaturen van 0°C, 45°C, en 75°C, werd veel minder waterstof 20 ontwikkeling waargenomen bij opslag dan bij bekende cellen, waarbij geen middel van het hier beschreven type werd gebruikt.

VOORBEELD V

Men bereidde een droog mengsel, zoals in voorbeeld 25 IV, door het combineren van 500 kg geamalgeerd zinkanode-poeder, bestaande uit 93 % zink en 7 % kwik, met 40 kg van een alkalimetaalcarboxylaatzout van een verzeepte zetmeelpolyacrylonitril-geënte copolymeer. Vervolgens construeerde men een cel zoals in voorbeeld IV.

30 De cel bevat een resulterend gel, dat overeen komstig is aan en eigenschappen heeft overeenkomstig aan de gel, voortgebracht in voorbeeld I, maar vereist meer geleringsmiddel om hetzelfde volume elektrolietoplossing, gebruikt in voorbeeld IV te geleren. Bij ont-35 lading had de cel elektrische eigenschappen overeenkomstig aan de cel van voorbeeld IV.

VOORBEELDEN VI-XVII

Men vervaardigde cellen volgens de procedures, beschreven in de voorbeelden I en IV, maar gebruikte 40 daarbij gelegeringsmiddelen met resp. methylmethacrylaat, 8006858 - 13- acrylamide , acrylzuur, N-vinyl-2-pyrrolidon, alginezuur, en gluconzuur als zijketen geënt aan een gegelatineerde zetmeelhoofdketen. Het enten geschiedde op een wijze overeenkomstig aan die, getoond in de beschrijvingen van 5 Weaver e.a. De zijketens werden geïoniseerd op een wijze bekend in de techniek. De cellen werden getest op overeenkomstige wijze als in voorbeeld I, en bleken een nagenoeg overeenkomstig rendement te geven.

VOORBEELDEN XVIII-XXIX

10 Men vervaardigde cellen volgens de procedures als beschreven in de voorbeelden I en IV, maar maakte gebruik van geleringsmiddelen met resp. methylmethacrylaat, acrylamide, acrylzuur, N-vinyl-2-pyrrolidon, alginezuur, en gluconzuur als zijketens, geënt aan een zetmeelhoofd-15 keten. Het enten werd uitgevoerd op een in de techniek bekende wijze. De geënte zetmeelmaterialen werden op gebruikelijke wijze geïoniseerd. De cellen werden getest op overeenkomstige wijze als in voorbeeld I en bleken significant verbeterde ontladingseigenschappen te bezitten 20 in vergelijking met bekende cellen.

VOORBEELDEN XXX-LXV

Men vervaardigde cellen volgens de procedures beschreven in de voorbeelden I en IV, maar gebruikte daarbij resp. aluminium, cadmium, calcium, koper, lood, indium, 25 ijzer, magnesium, mangaan, of amalgamen daarvan als poedervormige metaalanode. De cellen werden getest op overeenkomstige wijze en bleken gelijke of betere ontla-dingskarakteristieken te bezitten dan cellen, die werden vervaardigd onder gebruikmaking van dezelfde metaalanodes, 30 maar zonder het voorkeursgeleringsmiddel.

VOORBEELDEN LXVI-LXXVII

Men vervaardigde cellen volgens de procedures beschreven in de voorbeelden I, IV en XVIII-XXIX, maar waarbij ongeveer 91 g zilveroxyde werd gebruikt ter 35 vervanging van het mangaandioxyde in de kathode. De cellen werden getest op overeenkomstige wijze, en bleken gelijke of betere ontladingskarakteristieken te hebben dan overeenkomstige cellen, die waren vervaardigd onder gebruikmaking van deze metaalanodes zonder het voorkeurs-40 geleringsmiddel.

8 0 0 6 8 5 8

VOORBEELDEN LXXVIII-LXXXIX

Men vervaardigde cellen volgens de procedures beschreven in de voorbeelden I, IV en XVIII tot XXIX,maar waarin ongeveer 129 g mercuri-oxyde was gebruikt ter 5 vervanging van het mangaandioxyde in de kathode. De cellen werden getest op overeenkomstige wijze en bleken gelijke of betere ontladingskarakteristieken te bezitten dan cellen, die waren vervaardigd onder gebruikmaking van metaalanodes zonder de hier beschreven gelegeringsmiddelen. 10 De voorgaande voorbeelden zijn uitsluitend bedoeld ter illustratie. Het zal duidelijk zijn, dat variaties en veranderingen kunnen worden aangebracht zonder daardoor te treden buiten het kader van de uitvinding, zoals gedefinieerd in de volgende conclusies.

- conclusies - 8 0 0 68 5 8

Claims (10)

1. Elektrochemische cel met een anode, een waterige alkalische elektrolietoplossing, een separator en een kathode, met het kenmerk, dat de anode bestaat uit een innig vermengd gegeleerd mengsel van een poeder-5 vormig metaal, een waterige elektrolietoplossing en een middel in staat om dit mengsel te geleren, welk middel een materiaal bevat in staat om water te absorberen, en welk middel een koolhydraathoofdketen heeft met wateroplosbare zijketens daaraan geënt.

2. Cel volgens conclusie l,met het ken merk, dat de zijketen is gekozen uit de groep bestaande uit acrylonitril, acrylamide, acrylzuur, methylmethacrylaat, acrylzuurester, vinylacetaat, N-vinyl-2-pyrrolidon, zouten van alginezuur, gluconzuur, en mengsels daarvan.

3. Cel volgens conclusie l,met het ken merk, dat de genoemde zijketen bestaat uit acrylonitril.

4. Cel volgens ëën der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zijketens zijn geïoniseerd.

5. Cel volgens ëën der voorgaande conclusies, 20 met het kenmerk, dat het koolhydraat bestaat uit een zetmeel.

6. Cel volgens conclusie 1, m e t het ken merk, dat het genoemde middel verder een water-onoplos-baar bevat van een waterig alkali-verzeept materiaal, 25 dat bestaat uit een gegelatineerde zetmeelhoofdketen met water-oplosbare zijketens daaraan geënt, en dat gegelatineerde zetmeel en verzeepte zijketen bevat in molair-verhoudingen van ongeveer 1:1 tot 1:19.

7. Werkwijze voor het verbeteren van de ontladings-30 eigenschappen van een elektrochemische cel met een kathode, een poedervormige metaalanode en een waterige elektrolietoplossing, gekenmerkt door de stap van het 8 0 0 6 8 5 S geleren van een innig vermengd mengsel van de poedervormige metaalanode en de elektrolietoplossing met een middel, dat een materiaal bevat, in staat om water te absorberen en dat een koolhydraathoofdketen heeft met daaraan geënte 5 water-oplosbare zijketens.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat de zijketen is gekozen uit de groep bestaande uit acrylonitril, acrylamide, acrylzuur, methylmethacrylaat, acrylzuurester, vinylacetaat, N- 10 vinyl-2-pyrrolidon, zouten van alginezuur, gluconzuur, en mengsels daarvan.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat het middel verder een water-onoplosbaar zout bevat van een waterig alkalisch verzeept materiaal, 15 dat bestaat uit een gegelatineerde zetmeelhoofdketen met daaraan geënte water-oplosbare zijketens, en dat de gegelatineerde zetmeel en de verzeepte zijketens bevat in de molair-verhoudingen van ongeveer 1:1 tot 1:19.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, m e t het 20 kenmerk, dat de geënte zijketens bestaan uit acrylonitril. 8006858