DE1671850B2 - Verfahren zur herstellung einer poroesen negativen zinkamalgamelektrode fuer galvanische elemente - Google Patents

Description

und Magnesiumsulfat herstellt z.B. aus . _{325 einer Mischung} aus Ammoniumchlorid

300g Ammomumchlond und 25g Magne- > und Magnesiumsulfat herstellt, z.B. aus 300g

siumsulfat, i₅ Ammoniumchlorid und 25 g Magnesiumsulfat,

b) der Mischung etwa 916 g Zink zusetzt und _{b) d Mischung etwa 916 g} zink zusetzt und dann dann alle Stoffe miteinander vermischt, > ^ _{Stoffe m}f_teinander vermischt,

c) etwa 0,080g einer aliphatischen Flüssigkeit, _{} QQ8Q m aliphatischen} Flüssigkeit,z.B. z.B. desodoriertes Kerosin, der Mischung ^ > _desoäö_n&rtk Kerosin, der Mischung zugibt,

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d) 236 g QuecksilberfHchlond zumischt, ( . , ■ -r, ι

\ JΓ /- · u \ ■ -^ * e) das Gemisch unter einem Druck von etwa

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900kg/cm² verdichtet, _v ^b „, . . ^₁. „ ,-,,, ..

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f) in bekannter Weise auslaugt, bis alle _{25 Ma}g_nesium-, Ammonium- und Sulfatanionen-Chlorid-, Magnesium- Ammonium- und ^n entfernt sind, und
Sulfatanionenspuren entfernt sind, und ^ , „ . . ,.

. ,. ,. _Ut . ,. r> · · g) die verdichtete Masse, z.B. in einem vorerhitz-

g) die verdichtete Masse, ζ B. in einem vor- « Verwendung von Methanol, erhitzten Ofen unter Verwendung von :^B , ⁶

Methanol, trocknet. 30 trocKnet.

Der in dem Verfahren der Erfindung angewendete Druck ermöglicht einen innigen Kontakt zwischen den

Teilchen vor und während der chemischen Reaktion,

so daß die zusammengedrückte Masse so lange fest 35 zusammengehalten wird, bis eine ausreichende Amal-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- gambildung erfolgt ist. Wenn dann anschließend die lung einer porösen negativen Zinkamalgamelektrode überschüssigen Stoffe (z. B. Anionen) ausgelaugt werfür galvanische Elemente mit einer Porosität von etwa den, bleibt eine stark poröse Zinkamalgamelektrode 77 °/o, bei welchem die Porosität der Elektrode durch mit einer ausreichend hohen mechanischen Festigkeit Beimischung und spätere Entfernung von Porenbild- 4° und einer gleichmäßig dichten und porösen Struktur nern sowie durch Anwendung von Druck gesteuert zurück. Da die Brüchigkeit der porösen Elektrode in wird. direkter Beziehung zu ihrem Quecksilbergehalt steht,

Zinkamalgamelektroden werden in großem Um- ist es zweckmäßig, die Elektrode einer Wärmebehandfang für die Herstellung von galvanischen Elementen lung bei etwa 55° C zu unterziehen. Da andererseits verwendet. Sie haben einen großen Einfluß auf deren 45 die Stabilität gegenüber Gasen mit dem Gehalt an Leistungsfähigkeit und Wirkungsgrad. Aus den USA.- Zinkoxid ansteigt, ist auch der Zinkoxidgehalt kri-Patentschriften 2 526 692, 2 499 239, 2 463 316 und tisch. Andererseits ändert sich die Arbeitsleistung bei 2 458 878 sind bereits galvanische Elemente mit einer tiefer Temperatur umgekehrt zu dem Zinkoxidgehalt, porösen Zinkelektrode bekannt, die durch über eine d. h. die Stabilität und Arbeitsleistung der nach dem chemische Reaktion ablaufende Verkittung hergestellt 50 erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen porösen worden sind. In diesen Patentschriften sind auch Zinkamalgamelektrode hängen von den obengenann-Elektroden aus amalgamierten Zinkpartikeln bzw. ten Parametern ab.
aus Zinkpulver und Quecksilber beschrieben. Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, ein

Aus der britischen Patentschrift 1 022 994 ist es galvanisches Element herzustellen, dessen Arbeitsferner bekannt, daß man die Porosität der Zinkelek- 55 leistung erheblich besser ist als die der bisher betrode durch Beimischung und spätere Entfernung von kannten galvanischen Elemente, insbesondere bei Porenbildnern sowie durch Anwendung von Druck tiefen Temperaturen. Diese Erhöhung der Arbeitssteuern kann. leistung ist eine direkte Folge der Anwesenheit einer

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine verbesserte Zinkamalgamelektrode der Erfindung in dem galvaporöse Zinkamalgamelektrode für galvanische EIe- 60 nischen Element. Durch die hohe Porosität wird die mente anzugeben, die eine gleichmäßig dichte und Oberfläche der Elektrode und damit auch ihre Wirkporöse Struktur aufweist, beständiger und leistungs- samkeit stark vergrößert. Da die erfindungsgemäß fähiger ist als die bisher bekannten Zinkamalgam- hergestellte poröse Zinkamalgamelektrode eine große elektroden. Porosität und eine große Oberfläche aufweist, besitzt

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe da- 65 sie eine verbesserte elektrolytische Leitfähigkeit und durch gelöst werden kann, daß man zur Herstellung einen geringeren Scheinwiderstand sowie ein größeres einer porösen Zinkamalgamelektrode bestimmte. Men- Aufnahmevermögen für den Elektrolyten als die bisgen an Zink, Ammoniumchlorid, Magnesiumsulfat her verwendeten Elektroden.

Eine zur Herstellung der porösen Zlnkamalgameiektrode der Erfindung bevorzugt verwendete pelletisierte Mischung besteht aus etwa 55,5 °/o Zink, 37,7 % Ammoniumchlorid und 6,9 ',o Quecksilber(I)-chlorid, der Rest besteht aus einem aliphatischen Lösungsmittel, Die dabei erhaltene Elektrode weist eine Porosität von etwa 77°/o auf und besteht im wesentlichen aus etwa 90 o/o Zink und 10 Vo Quecksilber.

Nach der Erfindung ist es möglich, Zinkamalgamelektroden für alkalische Zellen herzustellen, die bei tiefen Temperaturen (—3O⁰C) betrieben werden können, wobei sie bis zu 85 °/o ihres Wirkungsgrades bei Normaltemperatur beibehalten. Dies stellt eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bisher bekannten Zinkamalgamelektroden dar, die bei—3O⁰C höchstens 20 °/o ihrer Arbeitsleistung bei Raumtemperatur abgeben.

In der Figur der Zeichnung ist ein Querschnitt durch eine alkalische Trockenzelle dargestellt, die eine nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte poröse Zinkamalgamelektrode aufweist.

Darin wird eine zylindrische oder flache alkalische Zelle 10 gezeigt, die aus einer äußeren Hülle oder Hüllen 11 und 11', einem Depolarisator-Preßling 12 aus einem Metalloxid, wie HgO, MnO₂ oder Ag₂O, das 5 bis 25 % Graphit enthält, einem Separatormaterial 13, einem alkalischen Elektrolyten, der einen Absorptionsraum 14 ausfüllt, und einer erfindungsgemäß hergestellten Zinkamalgamelektrode 15 besteht.

Die ausgelaugte amalgamierte Elektrode 15 der Zelle 10, die eine große Porosität besitzt, wird wie folgt hergestellt:

1. Herstellung und Verkittung durch chemische Umsetzung:

35

a) 300 g Ammoniumchlorid und 25 g Magnesiumsulfat werden in einen Mischer gegeben.

b) 916 g Zink werden zugesetzt, worauf vermischt wird.

c) 0,080 g (ungefähr 50 Tropfen) einer nichtpolaren Substanz mit geringer Flüchtigkeit, z. B. desodoriertes Kerosin, werden zugegeben. Es wird so lange vermischt, bis die Mischung einheitlich ist. Das Kerosin dient als Überzug, welcher eine vorzeitige Reaktion der Materialien verhindert, sowie als Vermischungsmittel, um die Pellets zu überziehen und sie zusammenheftend zu machen und damit eine Schichtung und Abscheidung zu verhindern. Diese Stufe gewährleistet eine gleichmäßige Vermischung, so daß die Mischung homogen wird.

d) 236 g Quecksilber(I)chlorid werden zugesetzt, worauf gleichmäßig vermischt wird.

Es ist wichtig, daß das Mischen bei einer Temperatur von maximal 18⁰C und bei einer relativen Feuchtigkeit von maximal 40 °/o durchgeführt wird.

e) Die Mischung wird anschließend unter einem Druck von ungefähr 900 kg/cm⁸ pelletisiert.

2. Auslaugen:

a) Die Pellets werden in Waschschüsseln gegeben und in eine gesättigte Ammoniumchloridlösung eingetaucht. Die Pelleis müssen mindestens ¹Ii Stunde lang in der gesättigten Ammoniumchloridlösung eingeweicht werden.

b) Die Pellets werden anschließend so lange ausgelaugt, bis sie frei von Chloridionen sind. Durch Verwendung von Silbernitrat, das dem von den gewaschenen Pellets abtropfenden Wasser zugesetzt wird, wird die Abwesenheit von Chloridionen bestimmt.

3. Trocknen:

a) Mit dem Auslaugen wird dann aufgehört, wenn kein Chlorid mehr in dem Auslaugungswasser enthalten ist. Die Elektroden werden ungefähr 10 Minuten in eine Methanollösung gegeben. Das Methanol wird zum Trocknen der Elektroden verwendet

b) Die Elektroden werden aus dem Methanol entfernt und in einen auf 38° C vorerhitzten Vakuumofen gegeben, bis die Pellets vollständig getrocknet sind.

c) Die Pellets werden anschließend in einer trockenen Atmosphäre in einem Behälter gelagert, der luftdicht verschlossen ist, wobei in dem Behälter ein Trocknungsmittel enthalten sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. und Quecksilberchlorid miteinander vormischt, anPatentanspruch: schließend unter Druck verdichtet, alle überflüssigen

   Anionenspuren durch Auslaugen daraus entfernt und

   Verfahren zur Herstellung einer porösen nega- die verdichtete Masse anschließend trocknet,
   tiven Zinkamalgamelektrode für galvanische EIe- 5 Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren mente mit einer Porosität von etwa 77 Vo, bei zur Herstellung einer porösen negativen Zinkamalwelchem die Porosität der Elektrode durch Bei- gamelektrode für galvanische Elemente mit einer mischung und spätere Entfernung von Porenbild- Porosität von etwa 77 °/o, bei welchem die Porosität nern sowie durch Anwendung von Druck gesteuert der Elektrode durch Beimischung und spätere Entwird, d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß man ίο fernung von Porenbildnern sowie durch Anwendung

   von Druck gesteuert wird, das dadurch gekennzeich-

   a) 325 g einer Mischung aus Ammoniumchlorid net ist, daß man