DE2134687A1 - Alkalisches primaerelement - Google Patents
Alkalisches primaerelementInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
Ree.-Nr. PP -165-DT 6233 Kelkheim, den 7.7.1971
3P-Fr:L-Ma
VARTA Gesellschaft mit beschränkter Haftung 709 Ellwangen / Jagst
Alkalisches Primärelement
Die Erfindung betrifft ein alkalisches Primärelement mit einem Depolarisator, einer überwiegend aus Zink bestehenden negativen
Elektrode und dazwischenliegendem Separator. '
Einzellige Batterien werden oft zu mehreren in Serie geschaltet eingesetzt. Hierbei kann es vorkommen, daß eine Zelle versehentlich
verkehrt gepolt wird, so daß beim Schließen des Stromkreises die negative Elektrode zur Kathode und die positive
zur Anode v/ird. An der negativen Elektrode scheidet sich aus einem alkalischen zinkoxidhaltigen Elektrolyten zunächst
Zink ab, später bei sinkendem Potential V/asserstoff. Die Positive,
die z.B. Braunstein als Depolarisator enthält, kann evtl. zunächst noch weiter oxidiert werden. Später wird an ihr bei
weiter steigendem Potential Sauerstoff entwickelt. Der Stromfluß durch die umgepolte Zelle wird im folgenden als "Laden11 {
der Zelle bezeichnet.
Nun sind alkalische Rundzellen zwar in der Regel mit Ventilen oder Sollbruchstellen ausgestattet, um einer Explosion bei
übermäßiger Gasentwicklung vorzubeugen, doch besteht speziell
bei nicht-entladenen Zellen die Gefahr, daß das ausströmende
Gas Elektrolyt bzw. Elektrolytpaste mitnimmt, abgesehen davon, daß Zollen nach dem Zerstören der Sollbruchstelle unbrauchbar
sind. In jedem Falle ist es zweckmäßig, eine Gasentwicklung soweit v/ie möglich zu unterdrücken.
209835/0369
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das alkalische
Primärelement einen Separator enthält, der ein- oder beidseitig eine Zinkoxid enthaltende Kaschierung besitzt.
Es zeigt sich, daß die beim Laden einer Zelle der genannten Art einsetzende Gasentwicklung nach einiger Zeit von selbst
wieder aufhören kann, wobei gleichzeitig die Klemmenspannung
sinkt» Eine Untersuchung hat ergeben, daß diese Erscheinung auf der Abscheidung von Zinkpartikeln im Separator zurückzuführen
ist, welche die Zelle kurzschließen. Erfindungsgemäß v/ird dieser Effekt durch Beschichtung des Separators mit Zinkoxid
begünstigt. Als vorteilhaft hatpsich ein Flächengewicht
| der Kaschierung von 0,5 bis 0,9 g/dnr gezeigt.
Es ist hervorzuheben, daß, wie in den unten angeführten Beispielen gezeigt wird* durch diese Kaschierung die Lagerfähigkeit
der Zelle nicht beeinträchtigt wird, daß ferner die Zelle sich nach dem Laden nicht von selbst entlädt, d.h. daß die
gebildeten Zinkkontaktbrücken unterbrochen werden.
Es wurden alkalische Rundzellen der Größe IEC LR 14' (Baby) in
folgendem Aufbau gefertigt:
Positive Elektrode ist ein Hohlzylinder aus Braunsteinmasse. Sie ist einem als positives Gehäuseteil dienenden Stahlbecher
ψ eingefügt. Das innere des Hohlzylinders füllt die negative
Elektrode aus, die aus Zinkpulver besteht, das in mit Carboxymethylcellulose-pastierter
ZnO-haltiger Kalilauge suspendiert ist. Als negativer Ableiter dient ein Streifen Bronzeblech,
der mit dem Deckel als negativem Gehäuseteil verbunden ist. Zwischen den Elektroden befindet sich der aus einer doppelten
Wicklung eines Faservlieses bestehende Separator, zwischen Deckel und Becherrand der Isolierring. Dieser Zellenaufbau ist
bekannt. Die Zellen waren dicht verschlossen, ein Ventil oder eine Sollbruchstelle war nicht vorhanden.
209885/0369
Bei einer Variante dieser Zellen war der Separator mit einer ZnO-KaGchierung versehen, die als eine Paste, bestehend aus
100 g ZnO und 280 g 2 96iger wässriger Carboxymethylcellulose-Lösung,
aufgetragen und anschließend "bei Raumtemperatur luftgetrocknet worden war. Das Flächengewicht der Kaschierung betrug
0,8 g/dTi . Die Kaschierung befand sich auf der Anodenseite
des Separators. Bei der 2. Variante war der Separator unkaschiert. Die Zellen beider Varianten unterschieden sich
frisch und nach 1-monatiger Lagerung bei 45° nicht wesentlich in den Zustandswerten und der Entladekapazität. Ausfälle traten
nicht auf. Nach der Lagerung geöffnete Zellen zeigten keine Hinweise auf Selbstentladung.
Je 2 Zellen dieser Varianten wurden (nach der 4'5° C-Lagerung) kont. mit 0,5 A geladen, dabei die Klemmenspannung und die
Änderung der Zellenhöhe gemessen. Im Diagramm 1 und 2 stellen •die beiden oberen Kurven jeweils die Klemmenspannung als Funktion
der Zeit dar, während die unteren Kurven die Änderung der Zellenhöhe angeben. Die Zellen mit ZnO-Kaschierung (Diagramm
1) zeigten einen Spannungssprung auf etwa 2,5 V und rasch folgendes Zurückgehen der Spannung. Die Höhenzunahme
der Zellen als Folge der Gasentwicklung blieb in 2 1/2 Std. unter 0,2 mm. Die Spannung der Zellen ohne Kaschierung hielt
sich dagegen viel langer bei hohen Werten, die Höhenzunahme betrug .1,0 bzw. 1,7 mm (Diagramm 2). Einige Tage nach diesem
Versuch hatten die Zellen beider Varianten.normale Zustandswerte.
Zellen der gleichen Bauart wie in Beispiel 1; jedoch ohne Deckel, aber ebenfalls in 2 Varianten mit und ohne*ZnO-Kaschierung
des Separators, ähnlich der in Beispiel 1 beschriebenen, wurden mit einer konstanten Spannung von 7,5 V über einen Widerstand
von 75 Ohm geladen (Diagramm 3) und die Spannung gemessen.
Da die Zellen offen waren, konnte die Gasentwicklung beobachtet
209885/0369
werden. Die Zellen mit ZnO-Kaschierung des Separators zeigten
nur kurzzeitig, solange die Zellenspannung größer als 2,05 V war, schwache Gasung, die Zellen ohne diese Kaschierung dagegen
nach Anstieg der Zellenspannung über 2,05 V während der gesamten Versuchszeit, etwa 7 Std., kräftige Gasentwicklung
(Diagramm 3).
Beim Umpolen eines alkalischen Primärelementes gemäß der Erfindung
wird die Gasentwicklung vermieden, wobei hervorzuheben ist, daß nach dem Laden keine Selbstentladung auftritt.
- Patentansprüche -
209885/0 3.6
Claims (4)
- Reg.-Hr. PP 165--DT 6233 Kelkheim, den 7.7.19713P-FrI-MaPatentansprücheAlkalisches Primärelement mit einem Depolarisator, einer überwiegend aus Zink bestehenden negativen Elektrode und dazwischenliegendem Separator, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator ein- oder beidseitig eine Zinkoxid enthaltende Kaschierung besitzt.
- 2. Alkalisches Primärelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Elektrode Zinkpulver enthält, das in mit Carboxymsthylcellulose-pastierter Zinkoxidhaltiger Kalilauge suspendiert ist.
- 3. Alkalisches Primärelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Paste, bestehend aus einer Suspension von Zinkoxid in der Carboxymethylcellulose-Lösung, aufgetragene Kaschierung des Separators ein Flächengewicht von 0,5 bis 0,9 g/dm2 besitzt.
- 4. Alkalisches Primärelemept nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator ein Faservlies ist.209885/0369Leerseite
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