DE1057185B - Trockenzelle mit Magnesiumelektrode - Google Patents

Description

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

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INTERNAT. KL. H Ol ΙΪ1

AUSLEGESCHRIFT 1057185

D 25141 IVa/21b

ANMELDETAG: 12. MÄRZ 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 1 4. M A I 1 9 5 9

Die bekannten Trockenzcllen mit Magnesiumelektroden blähen sich gelegentlich während des Gebrauchs auf, weil sich bei der Belastung der Zelle Magnesiumhydroxyd bildet Solche aufgeblähten Zellen lassen sich oft schwierig aus dem Behälter (gewöhnlich bei Blitzlicht), in dem sie verwendet werden, entfernen.

Auch ist die Verwendung von Magnesium als Becher oder Batteriegefäß nicht wirtschaftlich, da ein schwererer Magnesiumbehälter verwendet werden muß, als zur Stromerzeugung während der Lebenszeit der Zelle erforderlich ist.

Die Verwendung von Magnesium als Batteriebehälter wird ferner dadurch erschwert, daß solche Behälter gewöhnlich durch Stoßpressen hergestellt werden, was bei der Verarbeitung von Magnesium ein verhältnismäßig teures Verfahren darstellt.

Um für eine bessere Materialausnutzung in der Primärzelle zu sorgen, ist vorgeschlagen worden, einen Stahlbehälter und eine getrennte Magnesiumelektrode, die gewöhnlich aus Blech hergestellt und zu einer Röhre gewalzt ist, zu verwenden. Eine solche Anode ist wirtschaftlicher als eine becherförmige Behälteranode, da sie in der geeigneten Form und dem geeigneten Gewicht hergestellt werden kann, um dem Pepolarisatorgemisch und dem Elektrolyten, die in der Zelle enthalten sind, elektrochemisch zu entsprechen.

Bei Trockenzellen dieser Art wird jedoch manchmal der Stahlbehälter wegen des Volumens des Magnesiumhydroxyds, das sich beim Betrieb bildet, aufgerissen. Wenn Batteriebehälter aus Metall verwendet werden, muß auch eine elektrische Isolierung zwischen den Seiten der Zellen und der Blitzlichtvorrichtung, in der sie verwendet werden, vorhanden sein.

Außerdem sind die bei der Herstellung der oben beschriebenen Zellen verwendeten Stahlbehälter teurer, als es tragbar ist, besonders wenn berücksichtigt wird, (laß der Metallbehälter noch mit einem Isolierüberzug und einem Etikett versehen werden muß.

Ein Hauptziel der Erfindung ist deshalb eine verbesserte, wirtschaftlichere Primärzelle, die in einen Behälter eingelassen ist, der nichtmetallische Seitenwände hat, die sich nicht aufblähen, wenn die Zelle verbraucht ist.

Gemäß dieser Erfindung wird eine Primärzelle vorgeschlagen, die aus einer rohrförmigen Magnesiumelektrode besteht, in welche die Puppe eingeschoben ist.

Die Magnesiumelektrode und die Puppe sind in einem ,Behälter angeordnet, der einen elektrisch leitenden Boden hat, mit dem die Magnesiumelektrode elektrisch, Z.T3. durch eine Punktschweißung, verbunden ist. Die Seitenwände des Behälters sind aus einem elektrisch nichtleitenden Material hergestellt, das für den Elektrolyten und Gase oder Dämpfe nicht durch-Trockenzelle mit Magnesiumelektrode

Anmelder:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,

München 27, Pienzenauerstr. 2,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. März 1956

Percy F. George, Midland, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

lässig ist. Die Magnesiumelektrode ist von der Wand "HeTTTehälters durch einen Zwischenraum getrennt, der eine Volumenzunahme beim Verbrauch der Zelle erlaubt. Der obere Teil der Zelle enthält einen Verschluß aus hochschmelzendem Asphaltteer, einen Wasserstoff-

auslaß und eine Deckplatte von geeigneter Form, die mit dem oberen Rand des Behälters verbunden ist.

Die Erfindung wie auch weitere Ziele und Vorteile derselben werden durch die folgende eingehende Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen er-

läutert, in denen

Fig. 1 ein Schnitt einer Primärzelle gemäß dieser Erfindung ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Magnesiumelektrode ist und

Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt des unteren Teils der Zelle zeigt.

In den Zeichnungen ist eine Primärzelle dargestellt, die allgemein mit 10 bezeichnet ist und aus einer positiven Elektrode VZ, einem Depolarisatorgemisch 14

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— einschließlich Elektrolyten — und einer Magnesiumelektrode 16 aus Magnesiumblech, das zu einem Rohr mit einer längsseitigen Naht 50 gerollt worden ist, besteht. Die an der Naht 50 angrenzenden Kanten des Bleches sind durch einen Metallstreifen 18 verbunden, der gewöhnlich aus Stahl besteht und, wie bei 20 (Fig. 2) gezeigt, durch Punktschweißung aufgebracht ist. Nach einem anderen Verfahren kann gegebenenfalls die Magnesiumelektrode aus einem Rohr hergestellt worden sein, auf welches ein Metallstreifen 18 in der oben beschriebenen Weise aufgeschweißt ist. Die genannten Teile sind in einem Behälter angeordnet, der mit 22 bezeichnet ist und (fer_eine_n_dampfdichten Seitenwandüberzug 24 aus einem geeigneten Isoliermaterial trägt und eine Bodenplatte 26 aus Metall aufweist. Die Seitenwand 24 und die Bodenplatte 26 sind durch einen eingewalzten, gasdichten \^erschluß 28 verbunden. ~" __—

Die innere Fläche der Bodenplatte 26 ist mit einem Isoliermateria] 30, z. B. Schmierfett, Teer, Öl oder Lack, überzogen, um sie von dej> Puppe besser zu isolieren und um die Dichtigkeit des Abschlusses 28 zu verbessern. Die Puppe ist in einem Trennbehälter 32, z. B. aus Papier, enthalten, der auf einer Unterlegscheibe 33 (Fig. 3) aus Isoliermaterial, z. B. aus Papier, und dem Isoliermantel 30 am Boden des Behälters ruht. Die positive Elektrode 12, die aus einem Kohlenstoff- oder Graphitstab besteht, ist in dem Behälter axial angeordnet. Das untere Ende des Elektrodenstabes ruht auf dem Boden des Trennbehälters 32 und ist von der Bodenplatte 26 durch diesen Trennbehälter, die Unterlegscheibe 33 und den Überzug 30 aus Schmierfett, Teer, Lack oder öl isoliert.

Der obere Teil der positiven Elektrode wird durch eine hutförmige Deckplatte 34 in seiner Lage gehalten, deren Außenseiten mit dem oberen Ende des Behälters 22 z. B. durch einen eingewalzten Verschluß 36 verbunden sind.

Die Magnesiumelektrode erstreckt sich etwa über zwei Drittel der Länge des Behälters und ist lose innerhalb des Behälters angebracht.

Die Puppe reicht bis zum oder fast bis zum oberen Teil 37 der Magnesiumelektrode, und der obere Rand 38 des Trennbehälters 32 aus Papier ist zu dem Kohlestab umgebördelt, um eine Berührung des Depolarisatorgemisches mit der Magnesiumelektrode zu verhindern.

Zwischen dem Kohlestab und dem Behälter ist ein Teerverschluß 40 angebracht. Eine geschlitzte Papierdichtungsscheibe 42 ist zwischen dem Kohlestab 12 und dem Behälter 22 angebracht, um die Unterlage zu bilden, auf die der Teerverschluß 40 gegossen werden kann. Eine zweite geschlitzte Unterlegscheibe 43 ist auf der Unterlegscheibe 42 angebracht. Eine Papierlasche 44, die von der Unterlegscheibe 43 durch den Teerverschluß 40 reicht, dient dazu, daß Gas, das innerhalb der Zelle während der Stromentnahme gebildet wird, in den oberen Teil der Zelle strömen kann, der nicht gasdicht verschlossen worden ist. Nach einem anderen Verfahren kann ein poröser Kohlestab 12 verwendet werden, um Gase aus der Zelle abzulassen. In solchen Fällen enthält die Deckplatte 34 gewöhnlich einen kleinen Schlitz 35.

Ein Zwischenraum zwischen dem oberen Teil der Magnesiumelektrode und dem Verschluß 40 ist, wie gezeigt, erforderlich, weil Gase (vor allem Wasserstoff) innerhalb der Zelle mit schnellerer Geschwindigkeit entwickelt werden können, als sie durch die Lasche 44 entfernt werden können. Der zusätzliche Zwischenraum zwischen dem Teerverschluß 40 und der Deckplatte 34 ist vorgesehen, um eine jeweilige Zellenabmessung einhalten zu können, z. B. eine Standardlänge für eine Blitzlichtzelle, wenn das Gerät für Zinkzellen eingerichtet ist.

Zusammensetzungen von geeigneten Elektrolyten und Depolarisatorgemischen für Trockenzellen mit Magnesiumelektroden sind in den USA. - Patentschriften 2 547 907, 2 547 908 und 2 606 940 beschrieben.

ίο Bei einer bestimmten Zelle, die nach dieser Erfindung hergestellt worden ist, besteht die Magnesiumelektrode aus Blech einer Magnesiumlegierung, das eine Stärke von 0,762 mm hat und zu einem Zylinder mit einem äußeren Durchmesser von 31,75 mm und einer Höhe von 38,1 mm verformt worden ist. Außer Magnesium enthält die Legierung 3% Aluminium, 1% Zink und etwa 0,15% Calcium.

Die Seitenwände 24 des Behälters können aus verschiederiartigen"'Stoffen hergestellt werden, die gas- und elektrolytundurchlässig und elektrische Nichtleiter sind. Mit Wachs imprägniertes Papier, Polyäthylen, PolystyroToder geschichtete Materialien, wie Papier, das mit einem Sperrfilm beschich^r™tST,""™sTnd Beispiele von geeigneten Stoffen für die Seitenwände.

Die Sperrschicht kann ein Film aus Polystyrol, Polyäthylen, Polymerisaten und Mischpolymerisaten aus Vinylidenchlorid oder anderen geeigneten Kunststoffen sein. Die Magnesiume'lektrode ist lose innerhalb des Behälters 22 mit ihren Bodenkanten 46 an oder in der Nähe des Bodens 26 angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist die Magnesiumelektrode mit dem Boden 26, wie bei 48 gezeigt, durch Punktschweißung verbunden. Die Kanten des Anodenbleches, die einander gegenüberstehen und mit dem Metallstreifen 18 verschweißt sind, werden dicht miteinander verbunden, so daß der Abstand, wenn überhaupt vorhanden, 0,127 mm oder weniger beträgt, um zu verhindern, daß überschüssiger Elektrolyt zwischen den gegenüberliegenden Kanten (als Linie 50 in Fig. 2 gezeigt) hindurchdringt und zwisehen der Magnesiumelektrode und den Behälter gelangt.

Wie bereits erwähnt, ist der gewöhnlich aus Stahl bestehende Boden 26, der als Anodenendelektrodc dient, durch einen Isolierüberzug 30 aus Öl, Teer, Schmierfett oder Lack gegen Korrosion geschützt.

Da die Magnesiumelektrode lose (z. B. im Abstand λ on 0,8 mm) in dem Behälter angeordnet ist, ist zwischen ihr und dem Behälter ein Ausdehnungsraum gelassen, um eine Vergrößerung des Durchmessers der Elektrode wegen der Bildung von Magnesiumh>droxyd beim Verbrauch zuzulassen. Diese Anordnung verhindert das Zerspringen des Behälters, λνεηη die Zelle verbraucht ist, und liefert eine dichte, sich nicht aufblähende Zelle trotz des gelegentlichen Reißens der Magnesiumelektrode.

Obwohl die Magnesiumelektrode innerhalb des Behälters »schwimmt«, beschränkt die Schweißstelle 48 ihre Bewegung innerhalb der Zelle.

Claims (3)

Patentansprüche

1. Trockenzelle mit Magnesiumelektrode, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Magnesiumelektrode (16), die über einen Metallstreifen (18) mit dem Metallboden (26) verschweißt ist, der mit der äußeren Behälterwandung (24) aus Isoliermaterial dicht verbunden ist, und einen Ausdehnungsraum zwischen den zylindrischen Wänden der Magnesiumelektrode und des Behälters.

2. Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (26) aus Stahl besteht.

3. Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (24) des Behälters aus gas- und elektrolytdichtem Papier oder aus Papier, das mit einem Film aus harzartigem

plastischem Material beschichtet ist, Polyäthylen oder Polystyrol besteht.

oder

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften "Nr. 920 131, 973 083; britische Patentschrift Nr. 538 831; USA.-Patentschrift Nr. 2 445 005.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 510/102 5. 59