DE2626975B2 - Positive Elektrode für Luft/Zink-Elemente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine positive Elektrode für Luft/Zink-Elemente, bei der die Depolarisatormasse unter Zwischenlage einer Leitfolie und einer Metallfolie als Ableiter, die beide perforiert sind, auf einem ebenfalls perforierten Kunststoffträger aufgebracht ist.

Luft/Zink-Elemente sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Bei ihnen steht der negativen Zinkelektrode ein poröser Kohlepreßkörper, der Depolarisator für den Luftsauerstoff, als positive Elektrode gegenüber. Als Elektrolyt sind sowohl die von den Braunsteinelementen her bekannten wäßrigen Ammoniumchloridlösungen mit Zinkchloridzusatz als auch Lösungen mit Mangan(II)-chlorid in Gebrauch.

Wegen der Korrosionsgefahr, der metallische Ableiter von positiven Elektroden in den üblichen Elektrolyten ausgesetzt sind, verwendet man an ihrer Stelle bei Rundzellen zentral angeordnete Kohlestifte. Bei Plattenzellen, die unter anderem im Hinblick auf großen Elektrodenquerschnitt und kurze Diffusionswege für den Luftsauerstoff gegenüber Rundzellen Vorteile besitzen, ist die Elektronenableitung über runde Kohlestifte jedoch aus geometrischen Gründen unzweckmäßig, weil sie die positive Eiektrodenplatte nur

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Für positive Elektroden in Plattenzellen werden daher flächenförmige Ableiter verwendet, wie sie z. B. aus DT-PS 11 87 696 bereits bekannt sind und welche aus einer Kombination von einer Metallfolie mit einer leitend gemachten Plastikfolie bestehen. Die Metallfolie übernimmt dabei den Elektronentransport zum äußeren Zellenkontakt, ist aber dabei vor einem direkten Korrosionsangriff seitens der positiven Elektrodenmasse durch die dazwischenliegende Plastikfolie, z. B. aus mit Graphit leitfähig gemachtem Polyisobutylen, geschützt.

Da die Metallfolie als Ableiter an der luftzugewandten Seite angeordnet ist, muß der Luftsauerstoff durch sie und die Leitfolie hindurch zu der eigentlichen Reaktionszone, nämlich dem Dreiphasengebiet innerhalb des Elektrodenpreßkörpers, hingeführt werden. Beide Folien sind daher mit sich deckenden Löchern versehen, die einen ausreichenden Lufteinlaß gewähren, wobei die Löcher in der Metallfolie einen größeren Durchmesser als diejenigen der Leitfolie besitzen. Auf diese Weise sind, vom Elektrodenpreßkörper aus gesehen, alle größeren Löcher überlappt, und die korrosionsgefährdete Metallfolie liegt nirgendwo frei.

Auch aus der deutschen Patentschrift 23 31 739 ist ein Luftsauerstoffelement bekannt, bei welchem Träger und Stromableiter der Elektrodenplatten aus Folien bestehen, die um kammförmig angeordnete Stege gefaltet und mit diesen verklebt sind. Die Stege sind somit von einer mit ihnen verklebten durchlochten Kunststoffolie bedeckt, auf die dann eine entsprechend gelochte Metallschicht und eine weitere durchlochte nichtmetallische Leitfolie aufgebracht wird.

Nachteilig bei einem solchen Folienverband ist jedoch, daß beide Folien wegen der verschiedenen Lochdurchmesser in getrennten Arbeitsgängen hergestellt und dann aufeinandergeklebt werden müssen. In der Fertigung ist ein Klebevorgang kein willkommener Arbeitsgang, nicht zuletzt, weil die in den Klebern verwendeten organischen Lösungsmittel gesundheitliche Schaden verursachen können.

In der älteren deutschen Patentanmeldung P 26 J 5 921 ist eine Lufi/Zink-Flachzelle beschrieben, bei welcher zwischen zwei positiven Luftelektroden eine plattenförmige negative Zinkelektrode vorgesehen ist, die sämtlich in einem Kunststoffgehäuse angeordnet sind. Das Gehäuse besteht aus zwei Halbschalen mit perforierten Außenwänden, in welche jeweils eine Leitfolie und ein Ableiter sowie der positive Elektrodenpreßkörper angeordnet sind, und die Halbschalen sind unter Zwist, henlegung von Separatoren sowie der negativen plattenförmigen Zinkelektrode, die an ihrem Rand mit einem Kunststoffrahmen versehen ist, miteinander verbunden. Die Halbschalen besitzen Elektrolytzuführungsöffnungen und Ableiterdurchführungen, und der obere Rand der Halbschale ist mit einer wannenartigen Vertiefung versehen, die öffnungen für den Elektrolytdurchtritt enthält und die sich unter Freilassung von Raum für die Ableiterdurchführung über einen Teil der Länge der Halbschalen erstrecken. Zwischen der Innenwand jeder Halbschale, die den positiven Elektrodenkörper enthält, und der Leitfolie ist eine perforierte Bleifolie angeordnet. Auch bei einer solchen Ausführungsform müssen der perforierte Kunststoffträger, die perforierte Bleifolie und die perforierte Leitfolie so übereinander angeordnet werden, daß die Perforationen übereinanderliegen, und durch eine Vergrößerung der Perforation der Bleifolie Wird eme Korrosion dieser Folie verhindert. Das Übereinanderlegen und die gegebenenfalls notwendige Verklebung dieser Bestandteile bringt in der Fertigung

einen erhöhten Aufwand mit sich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Zusammenbau der einzelnen Bestandteile der positiven Elektrode zu erleichtern und die Metallfolie sowie die Leitfolie auf dem Kunststoffträger so zu befestigen, daß die Metallfolie keinen Kontakt mit dem Luftsauerstoff, dem Elektrolyten und der Depolarisatormasse hat und dadurch korrosionsgeschützt ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Luftlöcher des Kunststoffträgers hohlnietartige Ausformungen mit nach außen überstehendem Kragen besitzen, durch welche die Folien mit zentrisch aufeinanderliegenden Löchern am Kunststoffträger fixiert sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus dem Kunststoffträger zusätzlich ausgeformte Stifte die beiden Folien an eigens dafür perforierten Stellen durchdringen und weiter bis in die Tiefe der aktiven Masse hineinragen, wodurch sie die Festigkeit des Preßkörpers

sowie seine Haftung an der Leitfolie wesentlich erhöhen. Auf diese Weise ist es möglich, die Preßdichte der Elektrode ohne Festigkeitseinbuße zu reduzieren, was einerseits Material einspart, andererseits bei größerem Porenvolumen der Elektrode die stromliefernde Reaktion begünstigt.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem perforierten Kunststoffträger 1 mit hohlnietartigen Ausformungen 2 und Stiften 3 gemäß der Erfindung im Querschnitt dargestellt Dieser Kunststoffträger wird beispielsweise in einem Kunststoffspritzwerkzeug hergestellt.

Die Metallfolie 4, insbesondere eine Bleifolie, und die Leitfolie 5 werden auf die Stifte 3 aufgesteckt und unter deren Führung gegen den Träger 1 gedrückt, wobei ihre Löcher die hohlnietartige Ausformungen 2 eng umschließen.

Durch anschließendes Nachbehandeln der hohlnietartigen Ausformungen 2 mittels Hitze, Druck oder Ultraschall, wobei diese, wie F i g. 2 zeigt, einen nach außen überstehenden Kragen 6 erhalten, werden die Folien am Träger sicher fixiert und insbesondere die Metallfolie 4 gegen jeden Luftzutritt hermetisch abgedeckt.

Gleichzeitig mit der Ausbildung des Kragens 6 können die Stifte 3, die aus spritztechnischen Gründen zunächst konisch geformt sind, durch einen ebenfalls Hitze, Druck oder Ultraschall anwendenden Arbeitsgang gemäß F i g. 3 eine keulenartige Verdickung 7 erhalten.

Wird nunmehr die positive Depolarisatormasse 8 auf den so vorbereiteten Träger aufgepreßt, wirkt die keulenartige Verdickung 7 wie ein Widerhaken, wobei sich die Haftung des Preßlings noch verstärkt.

Aus fertigungstechnischer Sicht bietet die erfindungsgemäße Befestigung von Metallfolie und Leitfolie am Träger noch den wesentlichen Vorteil, daß beide Folien in einem Arbeitsgang perforiert werden können, da die Perforationen den gleichen Lochdurchmesser haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Positive Elektrode für Luft/Zink-Elemente, bei der die Depolarisatormasse unter Zwischenlage einer Leitfolie und einer Metallfolie als Ableiter, die beide perforiert sind, auf einem ebenfalls perforierten Kunststoffträger aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlöcher des Kunststoffträgers hohlnietartige Ausformungen (2) mit nach außen überstehendem Kragen (6) besitzen, durch welche die Folien (4, 5) mit zentrisch aufeinanderliegender! Löchern am Kunststoffträger (1) fixiert sind.

2. Positive Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der perforierte Kunststoffträger mit angeformten Stiften (3) mit keulenartig verdickten Enden (7) versehen ist, welche sich durch die Folien (4, 5) hindurch bis in die Depolarisatormasse (8) erstrecken und diese verankern.