NO135615B

NO135615B -

Info

Publication number: NO135615B
Application number: NO621/70A
Authority: NO
Inventors: C A Grulke; T A Reilly
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1977-01-17
Also published as: DE2007562B2; DK130759C; CA928779A; NL7002454A; NO135615C; BE746333A; DE2007562A1; DK130759B; NL151219B; SE375650B; GB1296103A; FR2032949A5; AT303853B; US3617387A; JPS4912931B1

Abstract

Tørrcelle.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forbedret elektrisk tørrcellekonstruksjon, nærmere bestemt tørrceller i hvilke god fysisk og elektrisk kontakt mellom komponentene opprettholdes ved hjelp av egnede klebematerialer.

Det finnes et stadig behov for tørrceller som har en

høy effekt, lav innvendig motstand og et lite volum for å kunne brukes i elektronikken for anvendelser som er blitt gjort mulige av transistorer, integrerte kretser og andre innretninger som arbeider i fast tilstand. Por å levere en høy strømstyrke ved rimelig lav arbeidsspenning, må den innvendige motstand av tørr-

celler holdes meget lav. Eksisterende kommersielle tørrbatterier av alle typer baserer seg helt eller delvis på opprettholdelsen av et positivt kontakttrykk mellom forskjellige cellekomponenter for å sikre en lav innvendig elektrisk motstand.

I høyspenningsbatterier bestående av seriestablede

flate celler oppnås normalt dette trykk ved å binde sammen med papir eller tekstilbånd de individuelle celler for å danne en stabel, ved å vikle om en snor eller ved å krympe det ferdige celleaggregat til et metallisk batterikar. I konvensjonelle runde celler blir karbonstaven som virker som katodekollektor presspasset inne i spolen for å sikre god kontakt. Celler som er basert på alkalisystemet, såsom kvikksølvoksydsink, sølvoksydsink og mangan-dioksydsihk, bruker katoder som er støpt.ved meget høye trykk før

å oppnå lave verdier av innvendig motstand.

Ingen av disse løsninger var helt tilfredstillende da

visse batterikomponenter, f.eks. katodeblandingen, har en tendens til å flyte under stadig trykk, inntil den virkende kraft utlig-

nes, hvilket resulterer i ujevn, upålitelig kontakt eller en kontakt med høy elektrisk motstand. Por å overvinne de vanskelig-heter som tidligere forekom under fremstillingen av batterier,

var det nødvendig å begrense strengt valget av konstruksjonsmaterialer, størrelser og former av batterier. Dessuten minsker nødvendigheten av å bruke kraftutøvende hjelpemidler muligheten av å fremstille miniatyrbatterier, da man trenger et ekstra volum for bindingsmaterialer.

Volumforandringen av reaktanter når batteriet tas ut av drift, kan også betydelig forandre de innvendige kontakter. Når det f.eks. gjelder alkaliske mangandioksydbatterier, øker katodeblandingspastaen sitt volum under utladningen, slik at det trengs et godt bindemiddel i blandingspastaen for å hindre en overdrevet ekspansjon og for å opprettholde en lav kontaktmot-

i

stand i cellen under utladningen!.

Problemene forbundet med opprettholdelsen av god elektrisk kontakt mellom celleelementene er særlig merkbare i tynne, flate cellekonstruksjoner med stor overflate hvor utvendige understøttelser er upraktiske, da slike deler kan være mange ganger tykkere enn selve cellen. Da slike flate celler dessuten har et meget stert overflateareal, kan de vanlige midler som brukes for å holde cellen sammen' langs periferien av celler, være utilstrekkelige for å opprettholde god elektrisk kontakt mellom alle celleelementene i midten av! den flate celle.

Det har tidligere vært foreslått ved flate celler å bruke klebemidler for å binde sammen bestemte cellekomponenter, f ,-eks. mellom katoden og katodekollektoren, mellom kollektoren og den utvendige kappe, og mellom cellene i en stabel. De tidligere beskrevne klebemidler egnet seg bare til bruk i en meget begrenset del av cellen og kunne ikke brukes for å danne en enhetlig enhet av hele cellestrukturen. Intet av de tidligere foreslåtte klebemidler egnet seg f.eks. til å gjøre den korroderende overflate av celleanoden varig vedheftende. pet er i denne forbindelse vel-kjent at under utladningen av cellen forbrukes anodemetallet, og hulrom dannes på og i overflaten av anoden. Man må opprettholde en riktig fukting av anodeoverflaten med .klebemidlet for at klebemidlet kan virke. Skjønt m;an således tidligere har brukt klebemidler i en begrenset utstrekning, har man ikke foreslått å bruke klebemidler for å binde innvendig cellen fullstendig sammen, og derved å gjøre utvendige understøttelser overflødige.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å tilveiebringe en cellekonstruksjon som er fullstendig bundet innvendig, og hvor en god vedhefting av cellekomponenter opprettholdes under lagringen og utladningen av cellen. Bindingen skal oppnås ved hjelp av et klebemateriale som lett kan modifiseres for å oppnå

den nødvendige grad av ionisk og/eller elektronisk ledningsevne og derved kunne effektivt brukes ved hver berøringsflate innenfor cellen, hvilket - tillater at klebemidlet i tillegg kan virke som elektrolytt'i cellen.

Oppfinnelsen har også som formål å tilveiebringe en

celle som produserer elektrisk strøm og som er innvendig bundet på en slik måte at det ikke trengs noen utvendig sammenpressing for å opprettholde en god elektrisk kontakt mellom cellekomponen-

tene. En slik konstruksjon bruker et klébemiddel mellom kompo-

nentene i en bestemt celle, og om ønsket mellom cellene i et flercelle-batteri, f.eks. i en stabel av tynne, flate celler.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således til-veiebragt en tørrcelle inneholdende en metallanode, en fast,

lagformet katode-depolarisator-blanding., en elektrolytt og en katodekollektor samt et lagformet, ionisk permeabelt separator-materiale som eventuelt er utformet som en selvstendig komponent,

og denne tørrcelle er kjennetegnet ved at anoden er klebende festet til den ene overflate av den lagformede katodedepolari-sator-blanding over hele den felles grenseflate ved hjelp av elektrolytten som er et ionisk ledende polymert klébemiddel, samt at katodekollektoren er klebende festet til den andre, motsatte overflate av den faste, lagformede katode-depolarisator-blanding over hele den felles grenseflate ved hjelp av et elektronisk ledende polymert klébemiddel.

Typiske klebemidler som kan brukes ifølge oppfinnelsen er polymere materialer som er klebende, ledende og stabile og som kleber sammen.

Uttrykket "klebende" (adhesive) som brukes her

betegner den egenskap at materialet vil fukte og sterkt hefte til en overflate. Uttrykket "sammenklebende" (kohesive) beteg-

ner den egenskap at materialet vil sterkt klebe sammen og at.det_ beholder sin enhetlige struktur. Por å kunne brukes i cellekonstruksjoner ifølge oppfinnelsen må det polymere materiale oppvise begge egenskaper. Det må være klebende for å opprett-

holde god fysisk og elektrisk kontakt med den overflate med hvilken det kommer i berøring, og det må være sammenklebende for å holde de tilstøtende komponenter i cellen sammen i lengre

tidsrom, selv under innvirkningen av krefter som utvikles under bruken.

I tillegg dertil må det polymere materiale være ledende. Denne ledningsevne kan være ionisk eller elektronisk eller begge deler, avhengig av den særlige funksjon for hvilken klebemidlet brukes. Når f.eks. klebemidlet brukes mellom komponentene av en enkel elektrode, f. eks. katode 'og katodekollektor,

i første rekke for å holde dissie komponenter sammen, må klebemidlet være elektronisk ledende og kan være ionisk ledende. Det samme gjelder i det tilfelle hvor klebemidlet brukes mellom cellene i en stabel. Hvis imidlertid klebemidlet virker som elektrolytt i cellen og adskiller anoden og katoden, må det bare være ionisk ledende. Klebemidlet kan være ledende i seg selv, eller det kan modifiseres, som detaljert beskrevet senere, for å tilveiebringe en ledende bane gjennom klebemiddel-laget.

Det kreves ytterligére at klebemidlet er stabilt både med konstruksjonsmaterialer av cellen og med biprodukter av celle-reaksjonen. Denne stabilitet er nødvendig under cellens levetid og under utladningen.

Oppfinnelsen vil forklares detaljert under henvis-ning til vedføyede tegninger, hvor: Fig. 1 er et meget forstørret vertikalsnitt av en cellekonstruksjon hvor klebemidlet i tillegg virker som elektrolytt i cellen, og Fig. 2 er et forstørret skjematisk vertikalsnitt av . en batteristabel av tynne filmceller, hvor klebemidlet brukes for å forbinde såvel cellekomponentene som de individuelle celler i stabelen. Fig. 1 viser en.celleenhet 24 som omfatter en sinkanode 26, en katode-blandingspasta 28 og en katodekollektor 30, hver av dem holdt i fysisk og elektrisk kontakt med klebemidler 32a og 32b. Klebemidlet 32a er et ionisk ledende klébemiddel og virker i tillegg som elektrolytt i cellen 24.

Det brukes en separator 34, f.eks. av trekkpapirfor a'sikre fysisk adskillelse mellom anoden 26 og katoden 28. Klebemidlet 32b kan være det samme klébemiddel som klebemidlet 32a som er modifisert for å være elektrofisk ledende, eller det kan være et forskjellig klébemiddel,' da ionisk ledeevne ' ikke er nødvendig mellom katoden 28 og katodekollektoren 30. -

Fig. 2 viser måten på hvilken tre celleenheter 24

(i forstørret målestokk, 'men i mindre målestokk enn på fig. 1)

kan settes sammen til en innvendig bundet b^tteristabel. De individuelle komponenter av celler 24 er ikke vist på fig. 2

som er illustrert i mindre målestokk. Celleenheter 24 er anordnet i serie og holdes i fysisk og elektrisk kontakt ved hjelp av klebende lag 36a og 36b som er elektronisk ledende.

Da den ytterste del av en celleenhet vanligvis er en tynn, ikke-understøttet katodekollektor, foretrekkes det at man i en batteristabel forsterker denne delen med en kollektorplate for å øke den fysiske styrke av enden av batteriet, og for å lette oppnåelsen av elektrisk kontakt i batteriet. En lettvint metode for å oppnå dette består i å feste en metallisk kollektorplate 38 til katodekollektoren 30 ved hjelp av et elektronisk ledende klébemiddel 36c. Passende kollektorplater for denne bruk består av messing eller tinn.

Hvis ønsket kan celleenheten på fig. 1 og batteri-stabelen på fig. 2 innelukkes i en lettvekts væskeugjennom-trengelig utvendig omhylling (ikke- vist) for å hindre uttørking.

De på tegningene viste klebemiddel-lag kan dannes-

på forskjellige måter. Hvis f.eks. klebemidlet er en væske,

kan det males på eller silketrykkes, og i miniatyrceller kan det tilsettes dråpevis under monteringsprosesen. Hvis klebemidlet er.fast, f.eks. et dobbeltsidig bånd eller termoplas-tiske og varmeherdende harpiksplater, kan klebemiddel-laget skjæres ut til passende form og anbringes mekanisk. Deretter kan man gjennomføre det nødvendige herdningstrinn, f.eks. ved å bruke trykk og/eller varme.

Fra ovenstående vil det være klart for fagfolk at cellekonstruksjoner ifølge foreliggende oppfinnelse kan brukes med mange forskjellige anoder, katoder, depolarisatorer, separatorer og andre materialer av kjente cellekonstruksjoner. Oppgaven av klebemidlet er å holde cellen sammen, og i den foretrukne ut-førelsesform å virke i tillegg dertil som elektrolytt i cellen.

Bruken av klebemidler i de beskrevne batterikonstruksjoner er

ikke begrenset til spesielle materialer av batterikonstruksjonen. Det er selvsagt nødvendig at klebemidlet er forenelig med de celledeler med hvilke det kommer i berøring.

Generelt, kan hvert polymert materiale som er ionisk eller elektronisk ledende eller som kan gjøres ionisk eller elektronisk ledende ved å bruke en passende ledende tilsetning, brukes i henhold til oppfinnelsen. Uttrykket "ionisk ledende" eller liknende som brukes her betyr at klebemidlet har den egenskap at det tillater at ionene strømmer fra en elektrode til en annen.

I mange tilfelle vil ionestrømningen bestå av positive metalliske ioner fra anoden til katoden. I andre tilfelle, f.eks. i tilfellet av det vanlige nikkel-kadmium-system, er det hydrogen- og hydroksyl-ioner og ikke metallioner som transporterer ladningen gjennom elektrolytten. Oppfinnelsen kan brukes i like høy grad for begge disse typer av ionisk ledningsevne. I de tilfelle hvor klebemidlet ikke virker som celle-elektrolytt, men er tilstede i tillegg til en flytende elektrolytt, er det også nødvendig at klebemidlet er i det vesentlige uoppløselig i den flytende elektrolytt.

Egnede klebemidler kan fremstilles fra naturlige og syntetiske kondensasjonspolymerer, såsom voks, stivelse, metyl-cellulose, karboksymetylcelluloise, hydroksyetylcellulose, johannes-brødtre-gummi,gummi arabicum, karaya-gummi og tragantgummi. Disse polymerer er fortrinnsvis i det minste delvis gjort uoppløselige, f.eks. ved en kryssbindingsreaksjon med formaldehyd, for å regu-lere absorpsjonen av elektrolytten av klebemidlet.

Vinylpolymerer er særlig fordelaktige for å fremstille klebemidlene, da de kan gjøres stabile i nærvær av sterke elektrolytter og oksydasjonsmidler som brukes i katoden, og da de vanligvis kan gjøres tilstrekkelig permeable for elektrolytten. Disse polymerer er særlig godt egnet til bruk ved fremstilling av klebende elektrolytter da de kan være ionisk ledende i seg selv, eller kan brukes i kombinasjon med flytende elektrolytter som er tilsatt salter for å øke ledningsevnen. For eksempel kan den vanlige Leclanche-elektrolytt bestående av en vandig oppløsning av ammoniumklorid og sinkklorid diapergeres i den polymere blanding. De ved oppfinnelsen foretrukne vinylpolymerer omfatter polyakrylamid, polyakrylsyre, polyvinylpyridin, polyvinylmetyl-eter, metylmetakrylat og liknende akrylater, og polyvinylpyrro-lidon. Polyfosfater, epoksyaminoharpikser, melamin-formaldehyd-harpikser og fenol-formaldehyd-harpikser kan også brukes.

Vinylmaterialer' er foretrukkede klebemidler da de kan fremstilles med den ønskede klebrighet og med passende viskosi-tetsområder ved å polymerisere og/eller kryssbinde polymeren for å danne gelstrukturer. Kryssbindingen kan fordelaktig utføres etter at cellen er satt sammen, og den resulterende gelstruktur gir en utmerket fasthet og minsker tendensen til å trekke-seg bort fra overflaten ved innvirkning av trekk-kraft.

Varmesmeltende materialer, såsom polyetylen eller dens fluorerte analoger kan tjene som grunnlag for et bindemiddel-system som kan erstatte de ovenfor beskrevne vinylmaterialer.

Når man ønsker å bruke det polymere klébemiddel som elektrolytt i cellesystemet, er det nødvendig å fremstille en polymer som har de nødvendige elektrokjemiske egenskaper. I denne utførelsesform foretrekkes polymerer som har en polymer-hovedkjede med regelmessig fordelte radikaler anordnet langs polymerkjeden for å danne et ionisk ledende sjikt rundt polymer-hoVedkjedéh. Eksempler av foretrukkede klebemidler er reaksjonsproduktet av polyakrylsyre, urinstoff og acetamid, og reaksjonsproduktet av polyakrylamid, urinstoff og acetamid.

Blant kryssbundede polymerer, er polyakrylamid fordelaktig og kan kryssbindes med slike materialer som etylendiamin, diallylmelamin eller triallyl-cyanurat. Generelt kan kryssbundede reaksjonsprodukter som har -N=N-, tertiær amin- eller eter-bindinger brukes.ved oppfinnelsen.

I tillegg til disse harpikser som kan gjøres ledende gjennom en kjemisk reaksjon, brukes andre harpikser som kan gjøres ledende ved å mette harpiksen med en ledende væske. For eksempel kan polyakrylamid mettes méd en vandig oppløsning av sihkklorid og ammoniumklorid, eller kan det polymere klébemiddel som i seg selv er ikke-ledende feste de forskjellige cellekomponenter sammen på en slik måte at det dannes hulrom i klebemiddel-laget, hvilke hulrom kan fylles med et ledende materiale, hvorved det dannes en ionisk ledende bane gjennom det klebende lag.

Det her brukte uttrykk "danne en ionisk ledende bane" eller liknende omfatter begge disse mekanismer.

Som nevnt tidligere, kan de benyttede klebemidler modifiseres for å brukes ved hvilken som helst berøringsflate i batteriet. Det er imidlertid funnet at man oppnår de beste resultater hvis det polymere klébemiddel brukes ved hver berørings-flate i cellen. For eksempel brukes i sink/poly-elektrolytt/mangandioksyd-karbon-systemet et polymert klébemiddel for å binde katodekollektoren med depolarisatoren, depolarisatoren med separatoren og separatoren med anodemetallet. Et klébemiddel kan også brukes som bindemiddel for Idepolarisatoren. Fagfolk vil for-stå at når et klébemiddel brukes som bindemiddel for depolarisatoren, er det ikke nødvendig at klebemidlet er ledende i seg selv, da denjnære beliggenhet av de ledende partikler i depolarisator-laget vil sikre ledningsevnen selv i nærværet av et ikke-ledende bindemiddel. I den forbindelse, kan i tillegg til bindingen bare ved klebing også brukes chelateringsreaksjoner mellom bindemidlet og depolarisatoren. For eksempel vil acetonylaceton med en konsen-trasjon av 10 deler pr. million eller høyere, basert på vekten av depolarisatoren, binde mangandioksyd ved en chelateringsreaksjon for å danne en meget sterk binding selv i en fuktig katodeblanding.

Hvis anoden og katodekollektoren består av pulverformede materialer, kan en riktig binding av disse deler også oppnås ved å bruke det polymere klébemiddel.

I det ovenfor beskrevne sink-mangandioksyd-systemet har man fastsatt visse kriteria for å oppnå en optimal elektrisk motstand og fysisk styrke ved å bruke de polymere klebemidler. For å oppnå de beste resultater, bør Klebemiddel-hinnen ha en elektrisk motstand som er mindre enn 0,0015 ohm pr.cm 2, og en bruddfasthet på minst 84 kg pr. cm 2. Klebemidlet bør også være kjemisk forenelig med de aktive materialer i cellen. For eksempel bør det ikke vesentlig minske potensialet av mangandioksyd-depolarisatoren under bruken av cellen.

I tillegg til det ovenfor beskrevne Leclanche-system kan batterikonstruksjoner ifølge oppfinnelsen også brukes for andre velkjente batterisystemer. I slike andre systemer kan f.eks. anodematerialer, såsom sølv, magnesium, kadmium, kobber, bly, man-gan og aluminium brukes med passende katodematerialer.

I tillegg til de ovenfor beskrevne polyelektrolytter, kan alle elektrolytt-materialer som konvensjonelt anvendes i slike systemer brukes med de beskrevne'klebemidler. Egnede vandige elektrolytter omfatter, avhengig av foreneligheten av vedkommende materialer, vandige oppløsninger av ammoniumklorid, kaliumhydroksyd, natriumhydroksyd, svovelsyre, saltsyre, sulfaminsyre og sulfamater med passende geleringsmidler for immobilisering. Faste elektrolytter, såsom sølvsulfidjodid (Ag^Sl) kan også brukes.

Alle konvensjonelle ionisk permeable separatorer kan

brukes i disse systemer.

I tillegg til mangandioksyd-karbon katoden av Leclanche-systemet omfatter andre fordelaktige katodematerialer anorganiske oksyder, såsom sølvoksyd, cuprooksyd, cuprioksyd, nikkeloksyd, kvikksølvoksyd, ceroksyd,og blyoksyd, anorganiske halogenider,

såsom sølvklorid, sølvbromid og cupriklorid, anorganiske per-klorater, såsom litiumperklorat, polyhalogenider, organiske oksyderende forbindelser med en chinoid-struktur, såsom p-benzochindn, organiske oksyderende forbindelser som har nitrogrupper, såsom m-dinitrobenzen, nitrosogrupper, såsom m-nitrosobenzen, azo-

grupper, såsom azodikarbonamid, organiske peroksyder, såsom t-butyl-peroksyacetat, og chargeoverføringskomplekser, såsom pery-len-jod og fenotiazin-jod komplekser,

Foretrukkede katodekollektorer omfatter "Grafoil" og

alle de forskjellige harpiksaktige materialer som kan gjøres elektronisk ledende ved impregnering med ledende partikler, f.eks. karbonpartikler. "Grafoil" er et handelsnavn for et bøyelig gra-fittmateriale av ekspanderte grafittpartikler som er sammen-

nresset.

Måten på hvilken forskjellige spesifikke materialer av cellekonstruksjonen kan kombineres til komplette celleenheter er eksemplifisert i den følgende tabell:

De følgende eksempler skal illustrere foreliggende oppfinnelse, men de begrenser den ikke på noen måte.

Eksempel 1.

En 0,02 cm tykk sinkskive med en diameter på 1,27 cm ble belagt rundt sin omkrets med et vinyl-klebemiddel, og en sir-kel av vinylrør ble varmeforseglet til klebemidlet og strukket oppover fra sinkoverflaten for å danne en kurv. I kurven ble anbrakt en dråpe av elektrolytten av reaksjonsproduktet av polyakrylamid, urinstoff og acetamid. En 0,0013 cm tykk silkepapir-separator ble tilsatt og en annen dråpe av elektrolytten. Man lot det hele tørke i luft. En katode-depolariserende blandingspasta med en diameter på 1,27 cm og en tykkelse på 0,17 cm ble fremstilt fra findelt mangandioksyd, acetylen-sort og uoppløseliggjort hydroksyetylcellulose med et omtrentelig forhold av 50:6:1 mellom komponentene. Blandingspastaen ble anbrakt i kurven og noen få dråper av et ledende klébemiddel som ble dannet ved å tilsette karbonpartikler til en hydroksyetylcellulose-oppløsning, ble anbrakt på overflaten av blandingspastaen. Et tynt ark av Grafoil belagt med karbon-hydroksyetylcellulose-klebemidlet ble tilsatt, og hele enheten ble varmeherdet ved 135°C.

Spenningen av den resulterende celle var 1,68 volt, og oppviser ved et 22-30$ vanninnhold i elektrolyttlaget en flat ut-ladningskurve ved 1,20 volt for 2,3 milliamper pr. cm 2 av elektrode over f laten.

Eksempel 2.

En tynn sinkplate ble belagt på en side med et lag av karbonpartikler dispergert i vinylharpiks. Et 0,02 cm tykt kato-depolarisator-blandingslag av mangandioksyd, grafitt og vinyl-bindemiddel med et forhold på ca. 10:9:1 mellom komponentene ble tilsatt til den belagte side av sinken. Vinyl-bindemidlet var en blanding av diisobutylketon, vinylklorid-vinylacetat-sampolymer og akrylat med et forhold av ca, 20:4:1 mellom komponentene. Det hele ble tørket i luft og herdet ved 150°C, og ved et trykk av 281 kg/cm<2>.

Deretter ble separatoren, et ark av kondensatorpapir med en tykkelse på 0,01 cm, impregnert med 1,55 mg/cm 2 (basert på tørr-vekten av bindemidlet) av bindemiddeloppløsningen nevnt ovenfor som var fortynnet 1:2 med diisobutylketon.

Anoden, en 0,04 cm tykk sinkplate, ble avfettet og belagt på en side med den samme bindemiddeloppløsning som er angitt ovenfor for å danne et tynt lag (0,15 mg/cm av tørr harpiks, basert på sinkoverflaten). Belegget ble deretter tørket i luft. Den vinylbehandlede separator ble anbrakt på toppen av blandingen og anoden ble anbrakt på toppen av separatoren.

Det hele ble deretter opphetet til 65°C ved et trykk

av 1,05 kg/cm 2for å forsegle alle lag med hverandre.

Når cellen var kold, ble vandig elektrolytt innført i det indre av cellen gjennom to små sideåpninger som tidligere var boret i vinylkurven. Elektrolytten var en 10 vektprosentig vandig oppløsning av fluorborsyre. Etter fyllingsprosessen var avsluttet, ble åpningene tettet med het voks inneholdende et plastifiserings-middel.

Den resulterende celle hadde en diameter på 7,6 cm og ble utladet ved 8 ohm-motstand i serie, og den arbeidet som angitt i den følgende tabell:

Eksempel 3.

Det ble fremstilt et celleaggregat ved å bruke en sinkanode, en blydioksyd-katode og en papir-separator. En modifisert varmeherdnende epoksy-harpiks ble brukt for å binde sammen komponentene og å gi en celle som hadde en god klebeevne selv etter lagring ved høye temperaturer.

En karbonbelagt sinkelektrode, normalt betegnet som dupleks elektrode, ble valgt som katodekollektor. På elektroden ble anbrakt et tynt lag av et ledende klébemiddel bestående av ca. 30$ grafittpartikler, $ 0% av en epoksy-harpiks med en epoisy-ekvivalent av 180-195» en gjennomsnitlig molekylvekt av 350-400 og en viskositet av 11000 - 13500 centipoise ved 25°C, og 20$ av et polyamin-herdningsmiddel med en aminverdi,av 290-320 og en viskositet av 40000-60000 centipoise ved 25°C, i metylacetat.

En blanding av like deler blydioksyd og grafitt inneholdende 1 del epoksy-amin bindemiddel for hver 50 deler av blydioksyd-grafittblandingen ble spredt på den med klébemiddel belagte karbonoverflate, tørket i luft og utsatt for et trykk av 176 kg/cm for å danne en 0,02 cm tykk pasta.

En 0,01 cm tykk kondensatorpapir-separator ble impregnert med 10 vektprosent epoksy-amin bindemiddel og tørket i luft. Separatoren ble anbrakt på blandingspastaen og anodelaget av sink ble anbrakt på separatoren.

Det hele ble holdt under et trykk av 2 kg/cm<2> ved 75°C

i 15 minutter for å varmeherde epoksyamin-klebemidlet, Under for-søket ble det tilsatt en 10 vektprosents vandig oppløsning av fluorborsyre.

Den resulterende celle hadde en 6,45 cm <2>elektrodeover-flate og ble undersøkt ved en motstand på 8 ohm i serie, og den arbeidet som følger:

Eksempel 4.

En celle ble konstruert på liknende måte som i eks. 3* unntatt at bindemidlet var en metanol-dispersjon av melamin-formaldehyd med et forhold av 1 del bindemiddel til 4 deler bly-dioksydgrafitt-blanding, og at herdningen ble utført ved 150°C i 15 minutter for å herde melaminharpiksen.

Eksempel 5.

Celler liknende de som er beskrevet i eks. 1 ble fremstilt med sirkelen av vinylrør sløyfet. Formningstrykket av katoden og de utvendige kontakttrylck ble variert for å bestemme deres virkning på godt bundede konstruksjoner sammenliknet med dårlig bundede,

Impedans-målinger ble utført med forskjellige celler og

er angitt i den følgende tabell:

Forskjellen i bindingen i tabell IV ble erholdt ved å innføre en større vannmengde i katodeblandingen. Dette vannover-skudd forstyrret virkningen av klebemiddel-lagene og førte til økt innvendig motstand.

En analyse av dataer for de godt bundede områder av for-søket viser en liten minskning av impedansen som resultat av høye-re formningstrykk av katoden, men denne forskjell er uten betydning når man tar i betraktning den normale forandring av impedansen under forsøket. I de dårlig bundede områder av forsøket oppnådde man imidlertid en to ganger større forbedring av impedansen ved å øke utvendig trykk.

De benyttede klebemidler minsker betydelig den innvendige motstand i cellen og muliggjør derved en konstruksjon av celler med forholdsvis høye strømkapasiteter. Som nevnt tidligere, kunne kjente tynne cellebatterier bare levere meget lave strømstyrker og dette hadde sin årsak først og fremst i den høye innvendige motstand av cellene.

Forskjellige modifikasjoner av batterikonstruksjoner er mulige innenfor rammen for oppfinnelsen. Hvis f.eks. klebemiddel-laget har en tilstrekkelig tykkelse og sammenklebingsevne, vil det opprettholde en fysisk adskillelse"mellom anoden og katoden i en slik utstrekning at en ytterligere separator vil være over-flødig. Også når klebemidlet brukes som bindemiddel for katodeblandingspastaen eller en pulverformet elektrode, kan mengden av bindemidlet på overflaten av blandingspastaen eller elektroden være tilstrekkelig for å gi en god fysisk og elektrisk kontakt med det tilstøtende lag og vil gjøre bruken av et ytterligere klebemiddellag overflødig.

Skjønt oppfinnelsen er beskrevet angående flate, tynne celler, er det klart at prinsippet med innvendig binding kan anvendes til andre cellekonstruksjoner, f.eks. sylindriske celler.

Claims

1. Tørrcelle inneholdende en metallanode, en fast, lagformet katode-depolarisator-blanding, en elektrolytt og en katodekollektor samt et lagformet, ionisk permeabelt separator-materiale som eventuelt er utformet som en selvstendig komponent, karakterisert ved at anoden (26) er klebende festet til den ene overflate av den lagformede katode-depolarisator-blanding (28) over hele den felles grenseflate ved hjelp av elektrolytten (32a) som er et ionisk ledende polymert klébemiddel, samt at katodekollektoren (30) er klebende festet til den andre, motsatte overflate av den faste, lagformede katode-depolarisator-blanding (28) over hele den felles grenseflate ved hjelp av et elektronisk ledende polymert klébemiddel (32b).

2. Tørrcelle ifølge krav 1, hvor metallanoden er av sink og katodekollektoren består av en elektronisk ledende harpiks, karakterisert ved at elektrolytten er polyakrylamid eller polyakrylsyre inneholdende en vandig oppløs-ning av sinkklorid eamt eventuelt ammoniumklorid.

3- Tørrcelle ifølge krav 1, hvor metallanoden er av sink og katodekollektoren består av en elektronisk ledende harpiks, karakterisert ved at elektrolytten er et reaksjonsprodukt av polyakrylamid eller polyakrylsyre med urea og acetamid inneholdende en vandig oppløsning av sinkklorid samt eventuelt ammoniumklorid.

4. Tørrcelle ifølge krav 1, hvor metallanoden er av sink og katodekollektoren består av en elektronisk ledende harpiks, karakterisert ved at elektrolytten er et reaksjonsprodukt av polyakrylamid eller polyakrylsyre med urea og acetamid.