DE1804567A1 - Verfahren zur Herstellung von grossoberflaechigen Zinkelektroden fuer galvanische Elemente mit alkalischem Elektrolyten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von grossoberflaechigen Zinkelektroden fuer galvanische Elemente mit alkalischem ElektrolytenInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung von großoberflächigen Zinkelektroden für galvanische Elemente mit alkalischem Elektrolyten.
- Bekanntlich finden in galvanischen Elementen mit alkalischem Elektrolyten aus Zinkpulver bestehende Elektroden Verwendung.
- Dabei ist bisher das Zinkpulver als 1.) lose geschüttetes Zinkpulver 2.) Zinkpulver-Paste 3.) gesinterte Zinkpulver-Tablette 4.) durch hohen Druck verfestigter Zirikpulverkörper in das Element eingebracht worden.
- Die besten elektrochemischen Eigenschaften, nämlich hohen Kurzschlußstrom und gute Kapazität bei Entladung in der Kälte, haben die beiden ersten Einsatzformen. Gesinterte Pulrzerelek-trod.en oder unter hohem Druck verfestigte Formkörper kommen kaum in Betracht, weil die elektrochemisch wirksame Oberfläche des Pulvers dabei ungünstig beeinflußt wird.
- Bei der automatischen Elektrodenfertigung ruft die Dosierung des Zinkpulvers große Schwierigkeiten hervor. Vor allem bei sogenannten Knopfzellen, bei denen das Verhältflis vom Durchmesser zur Höhe der Zinkpulver-Elektrode sehr ungünstig ist, bereitet es große Schwierigkeiten, geringe Mengen Zinkpulver oder Zinkpaste einwandfrei in den Anodenraum der Zelle zu dosieren und gleichmäßig sowie gleichförmig in dünner Schicht über die zur Verfügung stehende Fläche zu verteilen.
- Es stellt sich dabei die Aufgabe, das elektrochemisch g~nstige, ungesinterte und nicht zu stark gepreßte Zinkpulver so zu bemessen und zu formen, daß die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden.
- Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß man das Zinkpulver mit einem elektrolytlöslichen, beim Trocknen sich verfestigenden Quell- und Bindemittel zu einer Paste anmischt, die benötigten Elektrodenkörper unter niedrigem Druck ausformt und anschließend die Elektroden trocknet.
- Durch den Zusatz des Quell- und Bindemittels wird die Ausformung der Elektroden aus einer knetbaren plastischen Masse unter einem niedrigen Druck von etwa 15 bis 30 kg/cm2 ermöglicht.
- Unter Quell- und Bindemitteln werden vorzugsweise organische - im Wasser oder in organischen Solventien lösliche -Substanzen verstanden, die im Elektrolyten löslich, bzw.
- quellfähig sind. Durch diese Eigenschaften der Quell- und Bindemittel wird gewährleistet, daß die Elektrodenkörper nach dem Zusammensetzen in der galvanischen Zelle wieder in elektrochemisch hochaktives Zinkpulver zerfallen. Die Voraussetzung für die Verwendbarkeit der Quell- und Bindemittel ist die chemische Beständigkeit dieser Substanzen gegen Kalilauge, d.h., es darf keine Gasentwicklung in der Zelle auftreten.
- Für das erfindungsgemäße Verfahren sind Polyvinylalkohol, Pslyäthylenglykol und rolyvinyläther als Quell- und Bindemittel gut geeignet. Bei den genannten drei Verbindungen empfiehlt es sich, Aceton als Lösungsmittel zu verwenden, in welchem die genannten Stoffe gut löslich sind. Die aus der plastischen Zinkpulvermasse geformten Elektroden lassen sich besonders leicht trocknen, Man kann aber auch in einer bevorzugten Ausführungsform das Zinkpulver mit einer aus einem Quellmittel und einem Bindemittel hergestellten Mischung anmischen. Als Quellmittel haben sich für Zinkpulver unter Verwendung von Wasser als Lörsungsmittel Stärke, vor allem Maisstärke, Dextrin, Karaya-Gummi oder Gummi arabicum besonders bewährt. Als Bindemittel-Komponente empfiehlt sich vor allem Carboximethylcellulose (xylose2 Ausgezeichnet hat sich folgende Rezeptur: 1,5 g Maisstärke werden mit 5 ml kaltem Wasser zu einem klumpenfreien Brei angerührt. Dieser Brei wird unter Rühren in 15 ml kochendes Wasser eingegossen und zwei Minuten aufgekocht. Nach dem Erkalten des Kleisters werden 4,0 g Carboximethylcellulose C 300 (xylose) eingerührt. Mit diesem Gemisch (25,5 g) werden 200 g Zinkpulver - beispielsweise Type 1208 der Firma New Jersey Zinc Comp., das mit 7 % Quecksilber amalgamiert ist - innig vermengt.
- Auf die Einhaltung der Reihenfolge der Verfahrensschritte beim Ansetzen der Elektrodenmasse ist besonders zu achten. Die gut homogenisierte feuchte Masse ist in einem dicht geschlossenen Gefäß einige Tage lagerfähig.
- In der beschriebenen Rezeptur wurde von einer Stärkekonzentration von 7,5 ffi Maisstärke im Kleister ausgegangen. Diese Konzentration läßt sich im Bereich Von 3 - 12 %0 variieren.
- Tylose oder ein gleichartiges Bindemittel muß im Bereich von 15 - 25 ffi dem Stärkekleister zugesetzt werden.
- Der Feuchtigkeitsgehalt der Zinkpulvermasse liegt bei einer bevorzugten Form des erfindungsgemäßen Verfahrens unter 10%, da es sonst vorkommen kann, daß bei der Formung der Elektrodenkörper ein Teil der Quell- und Bindemittel-Lösung abgepreßt wird, so daß die Formkörper teilweise zerfallen.
- Durch das Hinzufügen von Carboximethylcellulose oder gleichartigen Verbindungen wird gewährleistet, daß die aus der beschriebenen Zinkpulverpaste erhaltenen Formkörper nach dem Trocknen ohne jede Schwierigkeit Lauge aufnehmen und dabei wieder zu elektrochemisch hochwirksamen Zinlcpulver zerfallen.
- Zur Ausformung kann die plastische Zinkpulvermasse beispielsweise mittels einer Kaschiervorrichtung auf ein entsprechend wärmebeständiges, mit erforderlich dimensionierten Aussparungen versehenes Kunststoffband eingestrichen werden, Im weiteren Verlauf durchläuft dieses Band eine Trockenzone, wo - beispielsweise durch Erhitzung mittels Hochfrequenz oder Infrarot strahlung unter gleichzeitigem Überleiten von Warmluft - die Zinkpulverkörper erhärten.
- Es ist auch möglich, aus der plastischen Masse ein Band herzustellen und hieraus Zinkpulver-Elektroden gewünschter Größe durch Schneiden oder Stanzen zu erhalten.
- Die plastische Zinkpulvermasse läßt sich weiterhin durch Extrudieren nach dem Strangpreßverfahren zu entsprechend geformten Elektrodenkörpern ausformen, indem der erzeugte Strang in geeigneter Weise in feuchtem Zustand in entsprechend dimensionierte Teile geschnitten wird, die ant'3chließend ebenfalls eine Trockrungszone zur Aushärtung durchlaufen.
- Die erfindungBgemaß hergestellten Zinkelektroden besitzen eine mehr als ausreichende Festigkeit für die Elementfertigung. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sie ohne jede schädliche Beeinflussung für praktisch unbegrenzte Zeit trocken gelagert werden können.
- - Patentansprüche -
Claims (12)
- Pat entansprüche 1. Verfahren zur Herstellung großoberflächiger Zinkelektroden für galvanische Elemente mit alkalischem Elektrolyten aus Zinkpulver, dadurch gekennzeichnet, daß das bevorzugt amalgamierte Zinkpulver mit einer Lösung bzw.Paste eines elektrolytlöslichen oder im Elektrolyten quellbaren, beim Trocknen sich verfestigenden Quell-und Bindemittel3 angemischt, aus der plastischen Masse unter niedrigem Druck Elektroden ausgeformt und diese anschließend getrocknet werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinkpulver mit vorzugsweise in Aceton gelöstem Polyvinylalkohol, Polyäthylenglykol oder Polyvinyläther als Quell- und Bindemittel angemacht wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinkpulver mit einer Mischung aus einem Quellmittel und einem Bindemittel angemischt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel Stärke, insbesondere Maisstärke, verwendet wird,
- 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Quellmittel Dextrin, Karaya-Gummi oder Gummi arabicum verwendet wird.
- 6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Carboximethylcellulose (Tylose) verwendet wird.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenkörper unter einem Druck von 15 bis 30 kg/cm2 ausgeformt werden.
- 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zinkpulver bis zu 10 Gew, Flüssigkeit zugemischt wird.
- 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkpulvermasse in Bänder eingestrichen wird, die den Elektrodenformen entsprechende Ausnehmungen aufweisen.
- 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltene Masse in Bandform der gewünschten Stärke kalandriert wird.
- 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geformten Elektrodenkörper vermittels Hochfrequenz getrocknet werden.
- 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gegenstrom zur Irocknungsrichtung getrocknete Warmluft über die Elektrodenkörper geleitet wird.
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|---|---|---|---|
| DE19681804567 DE1804567A1 (de) | 1968-10-23 | 1968-10-23 | Verfahren zur Herstellung von grossoberflaechigen Zinkelektroden fuer galvanische Elemente mit alkalischem Elektrolyten |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1804567A1 true DE1804567A1 (de) | 1970-07-16 |
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ID=5711225
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| DE19681804567 Pending DE1804567A1 (de) | 1968-10-23 | 1968-10-23 | Verfahren zur Herstellung von grossoberflaechigen Zinkelektroden fuer galvanische Elemente mit alkalischem Elektrolyten |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1804567A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2928708A1 (de) * | 1978-07-25 | 1980-02-07 | El Chem Corp | Elektrische speicherbatterie |
| DE3048123A1 (de) * | 1979-12-26 | 1981-09-10 | Duracell International Inc., 06801 Bethel, Conn. | Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle mit einer anode in situ |
-
1968
- 1968-10-23 DE DE19681804567 patent/DE1804567A1/de active Pending
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