[go: up one dir, main page]

DE2733690A1 - Separator fuer alkalische sekundaerbatterien - Google Patents

Separator fuer alkalische sekundaerbatterien

Info

Publication number
DE2733690A1
DE2733690A1 DE19772733690 DE2733690A DE2733690A1 DE 2733690 A1 DE2733690 A1 DE 2733690A1 DE 19772733690 DE19772733690 DE 19772733690 DE 2733690 A DE2733690 A DE 2733690A DE 2733690 A1 DE2733690 A1 DE 2733690A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
titanate
matrix
material forming
present
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19772733690
Other languages
English (en)
Other versions
DE2733690C2 (de
Inventor
Roland F Chireau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yardney Electric Corp
Original Assignee
Yardney Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yardney Electric Corp filed Critical Yardney Electric Corp
Publication of DE2733690A1 publication Critical patent/DE2733690A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2733690C2 publication Critical patent/DE2733690C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/431Inorganic material
    • H01M50/434Ceramics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0002Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0014Alkaline electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491Porosity
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

Patentanwälte Licht . Dr. Schmidt Hansmann · Herrmann
Postfach 7012 05*-· _ — _ _ Λ noon München tJ" 33690
R/S Ch
26. Juli 1977
YARDNEY ELECTRIC CORPORATION 82 Mechanic Street Pawcatuck, Connecticut 02891 USA
Separator für alkalische Sekundärbatterien
Die Erfindung betrifft alkalische Sekundärbatterien und insbesondere Separator sy steine für solche Batterien.
Aus FaIk und Salkind "Alkaline Storage Batteries", Seiten 168-170 (1969), ist es bekannt, daß es vorteilhaft ist, in wieder· aufladbaren alkalischen Batterien, wie Silber/Zink- und Nicke 1/-Zink-Batterien, ein Separatorsystem zwischen den Elektroden entgegengesetzter Polarität anzuordnen. Solche Separatorsysteme enthalten im allgemeinen Materialien, die durchlässig sind fUr den Elektrolyten, Jedoch die Wanderung von Ionen oder Molekülen von einer Elektrode zur anderen verringern und das Dendritwachstum von einer Elektrode gegen eine andere verzögern, wenn nicht sogar verhindern.
Das Separatorsystem kann aus einem einzelnen Separator aus einer oder mehreren Schichten einer semipermeableη Membran aus beispielsweise Zellophan, Polyäthylen oder Polypropylen bestehen.
709885/0910
üblicherweise enthält ein Separatorsystem aber (a) einen Hauptseparator, der eine semipermeable Membran, wie beschrieben, ist, zusammen mit (b) einem Abstandsseparator oder "positiven Interse par a tor", der eine makroporöse Sperrschicht zwischen der oxydierenden(+) Elektrode und dem Hauptseparator bildet, und (c) einem Abstands- oder "negativen Interseparator" zwischen der reduzierenden(-) Elektrode und dem Hauptseparator. Das Material des positiven Interseparators ist gewöhnlich ein inertes Polymer, wie Polyamid, Polypropylen oder Vinylchlorid/Acrylnitril-Copolymer (Dynel), während der negative Interseparator aus einem Zellulosematerial, Polyamid- oder Polypropylenfilz oder nicht-gewebtem Fasermaterial hergestellt sein kann.
Der negative Interseparator übt in einer Zelle verschiedene Funktionen aus oder soll sie wenigstens ausUben. Er verleiht einer Elektrode mechanische Festigkeit, insbesondere wenn diese Elektrode weltgehend aus einem Pulver, wie Zinkoxid, besteht. Außerdem hält er nicht-haftende unlösliche Oxide (die sich während der Lade/Entlade-Zyklen an der negativen Elektrode bilden können) während des Aufladens in direktem Kontakt mit der negativen Elektrode, so daß die erforderliche ElektronenUbertragung erfolgen kann. Eine weitere Funktion des negativen Interseparators ist es, den elektrolytischen Kontakt über die Oberfläche der Elektrode zu erhalten, wozu er befähigt ist, indem er als Docht wirkt. Schließlich soll der negative Interseparator auch das Dendritwachstum Von der negativen Elektrode unterbinden.
Bei Batterien, die beispielsweise Silber/Zink- oder Nickel/-Zink-Zellen mit den beschriebenen Separatorsystemen und Materlallen enthalten, wurde gefunden, daß nach einer Anzahl Lade/Entlade-Zyklen Dendrite aus metallischem Zink von der Zinkelektrode in
70Θ885/0910
und zu gegebener Zeit durch das Separatormaterial wachsen. Dieses Dendritwachstum verursacht Kurzschlüsse in den Zellen. Außerdem wurde gefunden, daß nach einer Anzahl Lade/Entlade-Zyklen der negative Interseparator mit Zinkmetall plattiert und von Zinkteilchen durchsetzt wird. In diesem Zustand vermag er die beabsichtigte Funktion nicht mehr auszuüben.
Wenn also auch mit den derzeit verfügbaren negativen Interseparatoren bei wiederaufladbaren alkalischen Zellen ein Vorteil erzielt wird, so bleiben doch das Dendritwachstum sowie die Ungleichmäßigkeit der Stromdichte beträchtliche Probleme.
Gegenstand der Erfindung ist ein negativer Interseparator für eine Verwendung in Separatorsystemen in alkalischen wiederaufladbaren Batterien, der etwa 50 bis etwa 95 Gew.-% an einem anorganischen Titanat, wie Kaliumtitanat, zusammen mit einem anderen anorganischen Fasermaterial und, vorzugsweise einem Eindickungsmittel, um die Herstellung des Interseparators zu erleichtern, enthält.
In denjenigen alkalischen elektrochemischen Zellen, In denen eine Wanderung von Ionen, die von dem aktiven Material der negativen Elektrode erzeugt werden, und/oder in denen ein Dendritwachstum von der negativen Elektrode in Richtung auf die positive Elektrode ein Problem darstellt, wird durch den negativen Interseparator gemäß der Erfindung eine solche Ionenwanderung und ein solches Dendritwachstum wirksam verringert. Außerdem kann dieser negative Interseparator mit Vorteil mit allen alkalischen wlederaufladbaren Zellen verwendet werden, weil er den Elektrolyten adsorbiert und so festhält, daß der Elektrolyttransport wirksam verringert wird, wobei eine Änderung der Stromdichte weitgehend
709885/0910
ι"
unterbunden wird, während die gesamte dem Elektrolyten zugewandte Elektrodenfläche benetzt wird, so daß die Elektronendichtenverteilung über den benetzten Bereich praktisch gleichförmig ist, so daß auch eine Änderung der Form der Elektrode weitgehend verhindert wird. Der negative Interseparator gemäß der Erfindung ist auch stabil gegenüber dem alkalischen Elektrolyten und dient einer mechanischen Verfestigung der negativen Elektrode.
Der negative Interseparator gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen aus anorganischem Fasermaterial oder einem Gemisch aus (a) einem anorganischen Titanat, (b) einem anorganischen Fasermaterial, das kein Titanat ist, und, vorzugsweise, (c) einem Eindickungsmittel. Der Interseparator wird aus einem Gemisch der obigen Komponenten, dispergiert in einem flüssigen Medium, hergestellt.
Die Komponente (a), d.h. das Titanat, ist das Hauptmaterial oder "aktive" Material in dem Interseparator gemäß der Erfindung insoweit, als die mit dem Interseparator gemäß der Erfindung erzielten Verbesserungen hauptsächlich auf diese Komponente zurückzuführen sind. Das Titanat kann beispielsweise Kaiiumtitanat, Natriumtitanat, Magneslumtitanat, Calciumtitänat, Ceriumtitanat, Bariumtitanat, ein komplexes Titanat, wie Magnesiumcalciumtitanat, oder ein Gemisch solcher Titanate sein. Diese Titanate sind gewöhnlich selbst faserförmig. Typischerweise haben die Fasern des derzeit erhältlichen Kaiiumtitanate einen Durchmesser von 0,2μ und eine Länge von 1Ομ.
Obwohl die Titanate selbst faserförmig sind, sind diese Fasern entweder zu kurz und/oder zu spröde, um zu einem gewebeartigen Gefüge verformt zu werden. Daher muß ein Fasermaterial aus beträchtlich längeren und flexibleren Fasern als die derzeit erhältlichen
709885/0910
Titanate in den Interseparator eingebracht werden, um die Titanatfasern mechanisch aneinander zu binden. Ein solches Fasermaterial muß natürlich gegenüber dem in den alkalischen wiederaufladbaren Batterien verwendeten alkalischen Medium so inert wie möglich sein, damit die Verwendbarkeitsdauer dieser Batterien nicht merklich gesenkt wird. Beispiele für verwendbare Fasermaterialien sind Chrysotilasbest, Zirkoniumoxidfasern, Aluminosilikatfasern und Aluminiumoxidfasern. Diese Fasern haben typischerweise Längen von 200 bis 500μ.
Das flüssige Medium kann irgendeine Flüssigkeit sein, in der die anderen Komponenten dispergiert werden können und die die elektrochemischen Eigenschaften des Interseparators nicht beeinträchtigt. Verwendbare Flüssigkeiten sind Wasser und organische Flüssigkeiten, wie niedrigmolekulare Alkohole, beispielsweise Isopropylalkohol, Butylalkohol und denaturierter Äthylalkohol.
Da die Viskosität des flüssigen Mediums, in dem die Komponenten (a) und (b) dispergiert werden, zu niedrig sein kann, um zu verhindern, daß diese Komponenten sich voneinander trennen und/oder in Teilen des flüssigen Mediums agglomerieren, muß in solchen Fällen die Viskosität des Mediums erhöht werden, damit eine praktisch gleichmäßige Dispersion in dem flüssigen Medium erhalten werden kann. Dies kann auf zwei verschiedenen Wegen erfolgen.
Erstens kann ein Eindickungsmittel für sich dem flüssigen Medium zugesetzt werden, um seine Viskosität zu erhöhen. Das Eindickungsmittel kann ein Material sein, das in dem flüssigen Medium löslich ist, Jedoch ist Löslichkeit nicht erforderlich. Vielmehr wurde gefunden, daß auch Eindickungsmittel, die unter Bildung kolloidaler Gele in dem flüssigen Medium quellbar sind, verwendet
709885/0910
werden können. Das Eindickungsmittel kann als chemisches Bindemittel ftingleren; diese Punktion 1st jedoch von untergeordneter Bedeutung verglichen mit der Hauptfunktion der Erhöhung der Viskosität des flüssigen Mediums. Das Eindickungsmittel soll aber nicht als Filmbildner wirken, da der erhaltene Interseparator dann nicht die erforderliche Mikroporosität besitzen würde. Die Bezeichnung "Eindickungsmittel" soll also filmbildende Verbindungen ausschließen.
Geeignete Eindickungsmittel sind bekannt. Zu Ihnen gehören beispielsweise organische Verbindungen, wie Hydroxyäthylzellulose, Äthylzellulose, Methylzellulose und Natriumcarboxymethylzellulose, sowie anorganische Verbindungen, beispielsweise Natriumsilikat. Eine verwendbare Kombination von organischem Eindickungsmittel und organischem flüssigem Medium ist eine Lösung von 2 Gew.-% Hydroxyäthylzellulosepulver in 95 Volum-# denaturiertem Äthylalkohol. Ein anorganisches Eindickungsmittel, wie Natriumsilikat, kann in Wasser gelöst werden. Unabhängig von der sonstigen Beschaffenheit des verwendeten Eindlckungsmittels soll es dem alkalischen Elektrolyten in alkalischen wiederaufladbaren Batterien gegenüber relativ inert sein, so daß der Betrieb solcher Batterien nicht wesentlich verschlechtert wird.
Ein zweites Verfahren zur Erhöhung der Viskosität des flüssigen Mediums besteht in der Verwendung eines Teils des Fasermaterials (oder ähnlichen Materials) in zerkleinerter Form, so daß mit dem flüssigen Medium Gele gebildet werden. Wenn ein Fasermaterial, wie der oben erwähnte Asbest, verwendet wird, kann ein Teil davon mechanisch, beispielsweise in einem Waring-Mischer, zu Subraikronteliehen mit kolloidalen Eigenschaften zerkleinert werden. Die Zerkleinerung des Materials kann während seiner Disperglerung in
709885/0910
-J-
dem flüssigen Medium erfolgen. Es wird so viel Fasermaterial zerkleinert, daß die erforderliche Erhöhung der Viskosität des flüssigen Mediums erzielt wird, daß Jedoch eine ausreichende Menge an dem Fasermaterial in der ursprünglichen Form bleibt, daß es die Titanatfasern zusammenzuhalten vermag.
Die Menge an Titanat kann zwischen etwa 50 und etwa 95# des Gewichtes der Komponenten des Interseparatorlaminats gemäß der Erfindung betragen. Wenn das Titanat in einer Menge unter 50 Gew.-# anwesend ist, werden die elektrochemischen Eigenschaften des Inter-Separators beeinträchtigt, weil er diejenigen Eigenschaften, die ihm von dem Titanat verliehen werden, zu verlieren beginnt und beginnt, diejenigen Eigenschaften (und die damit verbundenen Beschränkungen) anzunehmen, die ihm von dem Fasermaterial verliehen werden. Wenn beispielsweise ein Fasermaterial wie Asbest verwendet wird, unterliegt dieses Material einem Angriff durch das alkalische Medium, wodurch das zusammengesetzte Gefüge zusammenbricht. Andererseits sind Fasermaterialien, die von dem alkalischen Medium nicht leicht angegriffen werden, im allgemeinen hydrophob, so daß der Elektrolyt nicht ausreichend absorbiert wird. Bei Anwesenheit von mehr als 95 Gew.-^ Titanat wird dieses unzureichend aneinander gebunden. Vorzugswelse wird das Titanat in einer Menge zwischen etwa 75 und etwa 92 Gew.-^ verwendet. Innerhalb dieses Bereiches ist einerseits genügend Titanat anwesend, um das Dendritwachstum und die Ionenmigration von der negativen Elektrode zu unterbinden usw., während andererseits genügend Fasermaterial anwesend ist, um dem Interseparator mechanische Festigkeit zu verleihen.
Das Fasermaterial und das Eindickungsmittel (wenn dieses getrennt von dem Fasermaterial 1st) sind in solcher Menge anwesend« daß sie das Gesamtgewicht auf 1OO£ auffüllen. Im allgemeinen wird
709885/0910
das Eindickungsmittel in Mengen zwischen etwa 0,5 und etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und etwa 2,5 Gew.-$>, verwendet. Der bevorzugte Bereich für die Menge an Fasermaterial ist etwa 8 bis 25 Gew.-#, obwohl dieses Material in einer Menge zwischen etwa 5 und etwa 50 Gew.-% verwendet werden kann, wenn kein eigenes Eindickungsmittel anwesend ist, und in einer Menge von etwa 4,5 bis 45 Gew.-%, wenn ein eigenes Eindickungsmittel anwesend ist.
Der negative Interseparator gemäß der Erfindung kann bei Verwendung von Wasser als flüssiges Medium wie folgt hergestellt werden. Aus den Komponenten (a), (b) und (c) in den gewünschten Mengenanteilen innerhalb der oben angegebenen Bereiche wird eine wäßrige Aufschlämmung hergestellt. Das Gewichtsverhältnis der Komponenten (a), (b) und (c) zu dem Wasser in der Aufschlämmung liegt zwischen etwa C,02:1 und etwa 0.2:1, obwohl auch Verhältnisse außerhalb dieses Bereichs angewandt werden können, was von den speziell verwendeten Materialien und den Mengen an den Komponenten (a), (b) und (c) abhängt. Diese wäßrige Aufschlämmung wird auf •la Förderband aufgebracht und unter einer Rakel durchgeführt, wo die zerkleinerten Materialien zu einer relativ gleichmäßigen dicken Aufschlämmung ausgebreitet werden. Wegen der Anwesenheit des Eindickungsmittels, das der Aufschlämmung Zusammenhalt verleiht, werden die Bestandteile der Aufschlämmung relativ gleichmäßig in der Aufschlämmung verteilt gehalten, und diese vermag eine bestimmte Dicke beizubehalten. Die Aufschlämmung wird dann durch eine Heizzone geführt, wo sie vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 90 bis 1000C erwärmt wird, bis sie getrocknet ist. Die so gebildete Matte wird auf eine gewünschte Enddicke von beispielsweise 0,13 - 0,15 mm (5-6 mils) kalandert.
709885/0910
Die Herstellung eines negativen Interseparators unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels statt Wasser erfolgt in im wesentlichen der gleichen Weise wie diejenige einer Aufschlämmung auf Grundlage Wasser mit der Abweichung, daß für die Trocknung etwas andere Temperaturen angewandt werden können.
Der negative Interseparator gemäß der Erfindung hat ein mikroporöses Gefüge, das dem Fließen des Elektrolyten einen minimalen Widerstand entgegensetzt. Solche Interseparatoren haben, wenn sie aus Kaliumtitanat, Asbest und 2% Eindickungsmittel hergestellt sind, im allgemeinen Porendurchmesser in der Größenordnung von 800 bis 1200μ und typischerweise eine Volumporosität in der Größenordnung von 6o#.
Der Interseparator gemäß der Erfindung kann in bekannter Welse zusammen mit einem Hauptseparator oder mit einem Hauptseparator und einem positiven Interseparator verwendet werden. Typischerweise wird der negative Interseparator U-förmig um die negative Elektrode gewickelt. Eine oder mehrere Schichten des negativen Interseparators können zusammen verwendet werden.
Die alkalischen Zellen, in denen der Separator gemäß der Erfindung verwendet werden kann, sind Silber/Zink-, Silber/Cadmium-, Nickel/Cadmium-, Nickel/Zink-, Nickel/Eisen-, Quecksilber(II)oxid/-Zink- und Quecksilberilljoxid/Cadmium-Zellen. Solche Zellen können die bekannten alkalischen Elektrolyte, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Bariumhydroxid und Kombinationen davon enthalten.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Erfindung.
709885/0910
AS
Beispiel
Silber/Zink-Zellen wurden hergestellt, wobei jede Zelle zwei positive Silberelektroden (4,1 χ 3,8 χ 0,09 cm [1.62 χ 1.5 χ 0.03^ in.]) und drei negative Zinkelektroden (4,1 χ 3,8 χ 0,10 cm [1.62 χ 1.5 χ 0.042 in.]) enthielt, wobei die Zinkelektroden an jeder Seite der Silberelektroden angeordnet waren. Die negativen Elektroden bestanden aus 95 Gew.-% Zinkoxid und 5 Gew.-^ Quecksilber (II )oxid.
In Jeder Zelle wurde ein Separatorsystem in der wU"-Form verwendet, wobei jedes Separatorsystem aus: einem positiven Inters eparat or aus Polyamid (Pe Hon); einem Hauptseparator aus silberhaltigem Zellophan; und einem negativen Interseparator mit einem Gehalt an Kallumtltanat von 89 Gew.-^, einem Gehalt an Chrysotilasbestfasern von 9 Gew.-£ und einem Gehalt an Carboxymethylze1Iulose von 2 Gew.-% bestand.
Diese Zellanordnung wurde in ein Plastikgehäuse eingebracht und eine 4o£-ige wäßrige Kaliumhydroxidlösung wurde zugesetzt.
Jede Zelle war aufgebaut, wie oben beschrieben, und die Zellen unterschieden sich nur hinsichtlich der Dicke des negativen Inter-Separators, wie in der folgenden Tabelle gezeigt, und außerdem _ ,3 mm (5 mil)
Dicke statt des titanhaltigen negativen Interseparators.
Jede Zelle wurde wiederholt bis zu 100$ Tiefe entladen und wieder aufgeladen, wobei die Zellen in jedem Zyklus um 50$ Überladen wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt :
70*885/0910
Tabelle
Negativer Interseparator O, mm Zyklen bis zu Zyklen bis
0, 16 50# der ursprüng Kurzschluß
Art Dicke, mils 0, 32 lichen Kapazität
Titanat 6,5 0, 5 105 120
It 15 13 113 115
tt 20 98 105
Pellon 5 20 25
Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß durch die Anwesenheit eines Titanat enthaltenden negativen Interseparators ein beträchtlicher Vorteil gegenüber Zellen, die keinen solchen Interseparator enthalten, erzielt wird. Der Tabelle ist weiterhin zu entnehmen, daß die Dicke des Titanatinterseparators offensichtlich einen nur geringen Einfluß auf den Betrieb einer Zelle hat.
709885/0910

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Wiederaufladbare alkalische elektrochemische Zelle mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Hauptseparator zwischen der positiven und der negativen Elektrode und einem alkalischen Elektrolyten in Kontakt mit den Elektroden und dem Hauptseparator, gekennzeichnet durch:
    einen negativen Interseparator in dem Elektrolyten zwischen dem Hauptseparator und der negativen Elektrode, der
    (a) ein anorganisches fasriges Titanat und
    (b) ein anorganisches, eine Matrix bildendes Fasermaterial, dessen Fasern eine ausreichende Länge und Flexibilität besitzen, um eine Matrix für das Titanat zu bilden,
    wobei das Titanat in einer Menge zwischen etwa 50 und etwa 95$ des Gewichtes von (a) und (b) anwesend ist und das die Matrix bildende Material in solcher Menge anwesend ist, daß das Gesamtgewicht von (a) und (b) 100 Gew.-# beträgt.
    2. Zelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
    (c) ein Eindickungsmittel, das dem alkalischen Medium in der elektrochemischen Zelle gegenüber relativ inert 1st und die Viskosität einer Aufschlämmung von (a) und (b), aus der der negative Interseparator hergestellt werden kann, zu erhöhen vermag und in ausreichender Menge, um diese Viskositätserhöhung zu bewirken, anwesend 1st,
    709885/0910
    wobei das Titanat in einer Menge zwischen etwa 50 und etwa des Gewichtes von (a), (b) und (c) anwesend ist und das Eindickungsmittel und das die Matrix bildende Material zusammen in solcher Menge anwesend sind, daß das Gesamtgewicht von (a), (b) und (c) 100 Gew.-# beträgt.
    3. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Matrix bildende Material und das Eindickungsmittel in Mengen zwischen etwa 4,5 und etwa 45# bzw. etwa 0,5 und etwa 5# des Gewichtes von (a), (b) und (c) anwesend sind.
    4. Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindickungsmittel Carboxymethy1ze1Iulose, Hydroxyäthylzellulose, Äthylzellulose oder Methylzellulose ist.
    5. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanat Kaiiumtitanat, Natriumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Ceriumtitanat, Bariumtitanat, Magnesiumcalciumtitanat oder ein Gemisch dieser Titanate ist.
    6. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Matrix bildende Material Chrysotilasbest, Tasriges Zirkoniumoxid, fasriges Aluminosilikat oder fasriges Aluminiumoxid ist.
    7. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des die Matrix bildenden Materials in kolloidaler Größe vorliegt, während der Rest des die Matrix bildenden Materials in ausreichender Menge anwesend ist, um eine Matrix für das Titanat zu bilden.
    709885/0910
    8. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß das Tltanat In einer Menge zwischen etwa 75 und etwa 92Ji des Gewichtes von (a) und (b) anwesend 1st.
    9· Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß (a), (b) und (c) In Mengen zwischen etwa 75 und etwa 92# bzw. etwa 8 und etwa 25# und etwa 0,5 und etwa 2,5Ji des Gewichtes von (a), (b) und (c) anwesend sind.
    10. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Pasern des die Matrix bildenden Materials etwa 200 bis etwa 500μ beträgt.
    11. Folie für eine Verwendung als negativer Interseparator in einer wiederaufladbaren alkalischen elektrochemischen Zelle, bestehend aus:
    (a) einem anorganischen Titanat, und
    (b) einem anorganischen, eine Matrix bildenden Fasermaterial, dessen Fasern eine ausreichende Länge und Flexibilität besitzen, um eine Matrix für das Titanat zu bilden,
    wobei das Titanat in einer Menge zwischen etwa 50 und etwa 95$ des Gewichtes von (a) und (b) und das die Matrix bildende Material in ausreichender Menge, daß das Gesamtgewicht von (a) und (b) 100 Gew.-% beträgt, anwesend ist.
    12. Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch
    (c) ein Eindickungsmittel, das dem alkalischen Medium in einer alkalischen wiederaufladbaren elektrochemischen Zelle gegenüber relativ inert ist und die Viskosität einer Aufschlämmung von (a) und (b), aus denen die Folie gebildet wird, zu erhöhen vermag und in ausreichender Menge an-
    709885/0910
    Z733690 - i*-
    wesend ist, um diese Viskosität zu erhöhen, enthält, wobei das Titanat in einer Menge zwischen etwa 50 und etwa des Gewichtes von (a), (b) und (c) und das Eindickungsmittel und das die Matrix bildende Material zusammen in solcher Menge anwesend sind, daß das Gesamtgewicht von (a), (b) und (c) 100 Gew.-# beträgt.
    13· Folie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das die Matrix bildende Material und das Eindickungsmittel In Mengen zwischen etwa 4,5 und etwa 45# bzw. etwa 0,5 und etwa 5 Gew.-^ des Gesamtgewichtes von (a), (b) und (c) anwesend sind.
    14. Folie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindickungsmittel Carboxymethylzellulose, Hydroxyäthylaellulose, Äthylsellulose oder Methylzellulose ist.
    15. Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Titanat Kaiiumtitanat, Natriumtitanat, Magnesiumtitanat, Calciumtitanat, Ceriumtitanat, Barlumtitanat, Magneslumcalciumtitanat oder ein Gemisch solcher Titanate 1st.
    16. Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das die Matrix bildende Material Chrysotilasbest, fasriges Zirkoniumoxid, fasriges Aluminosllikat oder fasriges Aluminiumoxid ist.
    17· Folie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des die Matrix bildenden Materials in kolloidaler Größe vorliegt, so daß es als Eindickungsmittel bei
    709885/0910
    der Bildung der Folie aus einem flüssigen Medium dient, während der Rest des die Matrix bildenden Materials in ausreichender Menge, um eine Matrix für das Titanat zu bilden, anwesend 1st.
    709885/0910
DE19772733690 1976-07-27 1977-07-26 Separator fuer alkalische sekundaerbatterien Granted DE2733690A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/709,136 US4034144A (en) 1976-07-27 1976-07-27 Separator for secondary alkaline batteries

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2733690A1 true DE2733690A1 (de) 1978-02-02
DE2733690C2 DE2733690C2 (de) 1981-09-24

Family

ID=24848630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772733690 Granted DE2733690A1 (de) 1976-07-27 1977-07-26 Separator fuer alkalische sekundaerbatterien

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4034144A (de)
JP (1) JPS5836823B2 (de)
CA (1) CA1073044A (de)
DE (1) DE2733690A1 (de)
FR (1) FR2360179A1 (de)
GB (2) GB1555586A (de)
IL (1) IL52567A (de)
IT (1) IT1079376B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025930A3 (en) * 1979-09-20 1981-06-03 Siemens Aktiengesellschaft Berlin Und Munchen Diaphragms for electrochemical cells and their manufacture

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4277547A (en) * 1980-03-10 1981-07-07 Hughes Aircraft Company Alkaline battery spearator
US4363834A (en) * 1980-03-10 1982-12-14 Hughes Aircraft Company Process for preparing wettable composites from inert organic polymer fibers with inorganic particles
DE3337570C2 (de) * 1983-10-15 1986-03-13 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Bei hoher Temperatur entladbares galvanisches Primärelement
JPS61214357A (ja) * 1985-03-19 1986-09-24 Japan Vilene Co Ltd アルカリ電池用セパレ−タ
US4818735A (en) * 1986-02-14 1989-04-04 National Institute For Research In Inorganic Materials Tetragonal system tunnel-structured compound AX(GA8MYGA(8+X)-YTI16-X0 56), and cation conductor and heat insulating material composed thereof
US5208121A (en) * 1991-06-18 1993-05-04 Wisconsin Alumni Research Foundation Battery utilizing ceramic membranes
US6849702B2 (en) 1999-02-26 2005-02-01 Robert W. Callahan Polymer matrix material
US20020012848A1 (en) * 1999-02-26 2002-01-31 Callahan Robert W. Electrochemical cell incorporating polymer matrix material

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364077A (en) * 1964-06-29 1968-01-16 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator and battery
US3625771A (en) * 1969-03-27 1971-12-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator
US3647554A (en) * 1969-04-17 1972-03-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator and method of producing same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3861963A (en) * 1968-02-23 1975-01-21 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator construction
US3539396A (en) * 1968-11-05 1970-11-10 Us Army Rechargeable alkaline zinc system
US3711336A (en) * 1970-08-05 1973-01-16 Mc Donnell Douglas Corp Ceramic separator and filter and method of production

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3364077A (en) * 1964-06-29 1968-01-16 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator and battery
US3625771A (en) * 1969-03-27 1971-12-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator
US3647554A (en) * 1969-04-17 1972-03-07 Mc Donnell Douglas Corp Battery separator and method of producing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0025930A3 (en) * 1979-09-20 1981-06-03 Siemens Aktiengesellschaft Berlin Und Munchen Diaphragms for electrochemical cells and their manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
GB1555586A (en) 1979-11-14
JPS5836823B2 (ja) 1983-08-11
GB1557775A (en) 1979-12-12
DE2733690C2 (de) 1981-09-24
IL52567A (en) 1979-09-30
FR2360179A1 (fr) 1978-02-24
FR2360179B1 (de) 1980-04-18
IT1079376B (it) 1985-05-08
US4034144A (en) 1977-07-05
IL52567A0 (en) 1977-10-31
JPS5319538A (en) 1978-02-22
CA1073044A (en) 1980-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69637084T2 (de) Lithium-zelle und verfahren zu deren herstellung
DE602004012658T2 (de) Anodezusammensetzung für eine Litihumbatterie, und Anode und diese enthaltende Lithiumbatterie
DE60103407T2 (de) Elektrode aus teilchen und mit elektrolyt für eine wiederaufladbare lithium-ionen batterie
DE69318766T2 (de) Zinkelektrode für alkalische Speicherbatterie
DE2239922C3 (de) Elektrische Akkumulatorenbatterie
DE112014000685T5 (de) Elektrodenmaterialien mit einer synthetischen Festelektrolyt-Grenzfläche
DE1933214A1 (de) Aufladbare Elektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1496352A1 (de) Elektrode fuer sekundaere Speicherbatterien
DE3323333A1 (de) Glasfaserseparatoren fuer zellen mit fluessigen positiven elektroden
DE102013112385A1 (de) Wiederaufladbare elektrochemische Zelle
EP0673552B1 (de) Elektrochemische alkalimetall-zelle und verfahren zu ihrer herstellung
DE102020112612A1 (de) Anodenlose festkörperbatterie
DE2733691B2 (de) Wiederaufladbare galvanische Zelle
DE2854042A1 (de) Separator und verfahren zu seiner herstellung
DE102021111110A1 (de) Batterie, verfahren zu ihrer herstellung und gegenstände, die diese batterie enthalten
EP3311440B1 (de) Natrium-schwefel-batterie, verfahren zu deren betrieb und verwendung von phosphorpolysulfid als elektrolytzusatz in natrium-schwefel-batterien
DE2733690A1 (de) Separator fuer alkalische sekundaerbatterien
DE3026048A1 (de) Batterieseparator fuer alkali- batteriezellen
DE1237193C2 (de) Akkumulator mit positiver silberund negativer cadmiumelektrode
DE2262935A1 (de) Elektrode
DE102020210545A1 (de) Festelektrolyt mit migrierbaren Alkalimetallionen sowie Herstellungsverfahren und Anwendungen dafür
DE2752157A1 (de) Elektrochemisches heizelement
DE69827760T2 (de) Protonloser dünn-elektrolyefilm, immobilisierter flüssigfilmleiter und batterien
DE112021004583T5 (de) Negative elektrode und zink- sekundärbatterie
WO2018050560A1 (de) Strukturierte elektrode und verfahren zur herstellung derselben

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8339 Ceased/non-payment of the annual fee