CH616780A5

CH616780A5 -

Info

Publication number: CH616780A5
Application number: CH839777A
Authority: CH
Inventors: Hiromichi Ogawa; Akira Fujiwara; Kenji Inoue
Original assignee: Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority date: 1976-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1980-04-15
Also published as: US4121021A; DE2730491C2; DE2730491A1; JPS536835A; JPS5520345B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine flache Silberoxid-Primärzelle mit aus einem Becher und einer vom Becher teilweise umfassten und von diesem isoliert angeordneten Kappe bestehenden Gehäuse, wobei im Gehäuse eine abgedichtete Kammer zwischen Becher und Kappe gebildet ist; einer positiven Elektrode, die als aktives Hauptmaterial Silber-óxid aufweist; einem Separator; einer mit Elektrolyt getränkten Absorberschicht; einer negativen Elektrode, die als aktives Hauptmaterial Zink enthält, wobei die positive Elektrode, der Separator, die Elektrolyt absorbierende Schicht und die negative Elektrode in der obgenannten Reihenfolge übereinander gestapelt sind und dieser Stapel innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die positive Elektrode in Kontakt mit dem Becher und die negative Elektrode in Kontakt mit der Kappe steht.

Mit der Entwicklung der elektronischen Technologie werden die meisten elektronischen Instrumente wie zum Beispiel elektronische Rechner und elektronische Armbanduhren immer kleiner und kleiner hergestellt. Dadurch ist der Bedarf nach kompakten und kleinen Batterien gestiegen, die als Stromquellen für diese elektronischen Instrumente gebraucht werden. Die Trocken-Knopf zelle ist eine der kleinsten Primärbatterien, die jetzt im Handel erhältlich ist. Eine solche Zelle ist zum Beispiel in der US-PS 3 615 858 vom 25. Oktober 1971 beschrieben. Im Handel sind ebenfalls flache scheibenförmige Trockenzellen erhältlich. Eine solche bekannte Zelle soll nun in Bezug auf Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert werden.

Die in der Fig. 1 im Querschnitt dargestellte vorbekannte Trockenzelle beispielsweise eine silberne Zink-Zelle weist ein zweiteiliges Gehäuse bestehend aus einer Kappe 1 und einem Becher 6 auf. Die Kappe 1 ist entweder aus verkupfertem rostfreien Stahl oder verzinntem Nickel hergestellt und dient als negative Elektrode. Der periphere Teil der Kappe 1 ist bei la rechtwinklig zum Teil lb nach unten abgebogen und bei lc nach aussen oben zurückgebogen, um einen U-förmigen Kranz zu bilden.

In der Kappe 1 ist eine negative Zinkelektrode 2 bestehend aus einer kompakten Mischung von amalgamiertem Zinkpulver mit Natriumsalz von Carboxymetyl-Zellulose angeordnet.

Der Becher 6 ist entweder aus vernickeltem Stahl oder rostfreiem Stahl gefertigt und dient als positive Elektrode. Der periphere Rand des Bechers 6 ist bei 6a ungefähr rechtwinklig zum Teil 6b nach oben abgebogen in Richtung der Kappe 1. Im Becher 6 ist eine positive Silberoxidelektrode 5 bestehend aus einer Mischung von Silberoxid, pulverisiertem Graphit angeordnet, die durch ein Bindemittel wie zum Beispiel Polyte-trafluoräthylen verfestigt ist.

Der Becher 6 ist elektrisch von der Kappe 1 durch einen Dichtungsring 7 isoliert. Der Dichtungsring wird zwischen dem Flansch lc der Kappe 1 und dem Flansch 6a des Bechers festgehalten. Der Flansch 6a wird während dem Zusammenbau der Zelle nach innen gebogen, um die Zelle hermetisch zu ver-schliessen. Der Dichtungsring 7 ist aus Polyamidharz oder einem anderen elastischen Material hergestellt, welches vom Elektrolyten nicht angegriffen werden kann.

Zwischen der negativen Zinkelektrode 2 und der positiven Silberoxidelektrode 5 ist eine den Elektrolyt absorbierende Schicht 3 aus Baumwollfasern in Kontakt mit der negativen Elektrode 2 angeordnet. Ein halbdurchlässiger Separator 4 aus einer regenerierter Zellulosemembran, die auf den Aussenflä-chen mit Polyvinylalkohol beschichtet ist, steht in Kontakt mit der positiven Silberoxidelektrode 5.

Bevor der zweiteilige Behälter mit den Elementen 2,3,4 und 5 hermetisch in der oben beschriebenen Weise geschlossen wird, wird ein alkalischer Elektrolyt in den Behälter injiziert und alsdann der Flansch 6a nach innen gebogen.

Der Separator 4 wird am Rand zwischen dem Dichtungsring 7 und dem äusseren ringförmigen Teil des Bodens 6b des Bechers gehalten.

Bei der bekannten flachen Trockenzelle wie sie oben beschrieben und in Fig. 1 dargestellt ist, besitzt die positive Elektrode 5 die Form einer Scheibe mit einer einheitlichen Dicke.

Einwertiges und zweiwertiges Silberoxid dissozieren teilweise und bilden Silberionen, die sich im Separator niederschlagen können und die Qualität, desselben verschlechtern. Die Verschlechterung des Separators wird stärker mit erhöhter Temperatur. Abhängig von der Anwendungsart der Silber-Zink-Zelle wird als Separator öfters eine Ionenaustauschmembrane, die nur schwer oxidiert werden kann verwendet.

Es hat sich gezeigt, dass wenn Silber-Zink-Zellen gemäss der oben beschriebenen bekannten Ausführungsform bei 45 °C während drei Monaten gelagert werden ungefähr 35% total intern selbstentladen sind und der Rest 20 bis 50% der ursprünglichen Kapazität aufweist. Wenn die so getesteten Zellen demontiert wurden, so zeigt es sich, dass ein mittlerer Teil 4b des Separators, der in Kontakt mit einer oberen Fläche der positiven Elektrode 5 steht keine bemerkenswerte Schäden

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aufweist, wobei ein ringförmiger peripherer Teil des Separa- gehalten, wobei der Flansch 16a während dem Zusammenbau tors 4, der mit einer etwa rechtwinkligen peripheren Kante 5b der Zelle nach innen gebogen wird. Durch den Dichtungsring der oberen Fläche der positiven Elektrode in Kontakt steht 17 wird auch gewährleistet, dass die Kappe 11 und "der Becher beträchtlich oxidiert war. Bei einigen Zellen zeigt es sich, dass 16 elektrisch voneinander isoliert sind.

der Separator 4 auf diesem peripheren ringförmigen Teil 5 Ein Stapel bestehend aus einer negativen Zinkelektrode 12, Bruchstellen entsprechend der Kontur der Kanten 5b der posi- einer den Elektrolyten absorbierenden Schicht 13 in der Form tiven Elektrode aufwies. Dieses Phänomen tritt infolge von eines nicht gewobenen Materials aus 0,1 Millimeter dickem internen Spannungen im Separator auf, wobei diese internen . Polypropylen, einem Separator 14, der aus einer halbdurchlässi-Spannungen durch den scharfkantigen Kontakt der im wesent- gen Membran mit einer Dicke von 0,05 bis 0,08 Millimeter liehen rechtwinkligen peripheren Kante 5b der positiven Elek- 10 gefertigt ist und einer positiven Elektrode 15 mit Silberoxid als trode 5 mit dem Separator 4 entstehen. Hauptkomponente ist innerhalb der abgedichteten Kammer

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Silberoxid- des zweiteiligen Gehäuses angeordnet, wobei die negative Primärzelle zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vor- Elektrode 12 in Kontakt mit der Kappe und die positive Elek-richtungen vermeidet und bei welcher der scharfkantige Kon- trode in Kontakt mit dem Becher steht. Im zusammengebauten takt der positiven Elektrode mit dem Separator vermieden 15 Zustand gemäss Fig. 2 sind die peripheren Teile 14a des Separa-wird und dadurch eine verbesserte Silberoxid-Primärzelle tors 14 zwischen dem Dichtungsring 17 und dem Rand des geschaffen wird, bei welcher die Möglichkeit einer internen Bodens des Bechers 16a eingeklemmt.

Selbstentladung auf ein Minimum beschränkt wird. Vorzugsweise wird als Silberoxid für die positive Elektrode

Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass minde- einwertiges oder zweiwertiges Silberoxid verwendet.

stens eine der einander gegenüberliegenden peripheren Kan- 20 Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Kante mindestens einer der ten der Oberflächen der positiven Elektrode abgeeckt ist, um gegenüberliegenden Flächen der positiven Elektrode 15 bei jeglichen scharfkantigen Kontakt der positvien Elektrode mit 15a abgeeckt, um eine schräge Fläche zu bilden. Die abgeeckte dem Separator zu vermeiden. Kante könnte aber auch wie aus Fig. 4 ersichtlich abgerundet

Die abgeeckte periphere Kante auf mindestens einer der werden.

Oberflächen der positiven Elektrode kann die Form einer abge- 25 Bei einer Elektrode 15 mit dem Durchmesser von acht Mil-schrägten Fläche mit einem Winkel zwischen 10 bis 300 und limetern und einer Dicke von 0,9 Millimetern beträgt im Fall mit einer Länge der abgeschrägten Fläche zwischen ein bis der abgeschrägten Kante der Neigungswinkel der schrägen drei Millimeter aufweisen. Sie kann aber auch in der Form einer Fläche 10 bis 300 und die Länge der schrägen Fläche ein bis abgerundeten Kante mit einem Radius im Bereich zwischen 0,2 drei Millimeter. Im Fall der abgerundeten Kante gemäss Fig. 4 bis 0,4 Millimeter vorliegen, wenn die Elektrode die Form einer 30 beträgt der Krümmungsradius etwa 0,2 bis 0,4 Millimeter. Scheibe mit einem Durchmesser von acht Millimeter und eine Die Silberoxid-Zink-Zelle gemäss Fig. 2 besitzt eine Kapazi-

Dicke von 0,9 Millimeter aufweist. tät von ungefähr 40 mAh, wobei die positive Elektrode mit

Wegen der abgeeckten peripheren Kante an mindestens einem Durchmesser von acht Millimetern eine Schrägfläche ' einer der Oberflächen der positiven Elektrode kann jede Bil- 15a aufweist, die unter einem Winkel von 15° zur Grundfläche dung von internen Spannungen im Separator mit Erfolg ver- 35 geneigt ist und eine Länge von 1,75 Millimetern besitzt.

mieden werden, was wiederum die Lebensdauer der Silberoxid- Versuche haben gezeigt, dass bei Silberoxidzellen mit der zelle erhöht. Konstruktion gemäss Fig. 2 und einer Gesamtdicke von zwei

Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnun- Millimetern und einem Gesamtdurchmesser von 11 Millime-gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es tern, die während drei Monaten bei 45 °C gelagert wurden,

zeigt: 40 keine wesentliche interne Selbstentladung stattfindet und min-

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine vorbekannte Silber- destens 80 % der anfänglichen Kapazität noch vorhanden ist oxid-Zink-Zelle. Die Demontage der so getesteten Silberoxidzellen zeigte, dass

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine verbesserte Silberoxid- bei keiner Zelle eine Verschlechterung der Separatorschicht 14 Zink-Zelle gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der aufgetreten ist, da die abgeschrägte oder abgerundete Kante vorliegenden Erfindung. 45 15a das Auftreten von internen Spannungen im Separator ver-

Fig. 3 einen Längsschnitt in vergrössertem Massstab einer hindert.

positiven Elektrode, welcher in der Zelle gemäss Fig. 2 verwen- Wenn nur die Kante einer der beiden Oberflächen der posi-detwird. tiven Elektrode 15 abgeschrägt oder abgerundet wird, wie das

Fig. 4 einen Längsschnitt wie in Fig. 3 einer anderen Ausfüh- in Fig. 3 oder 4 gezeigt ist, so kann es beim Zusammenbau der rungsform der positiven Elektrode. so Silberoxidzelle vorkommen, dass die positive Elektrode 15 in

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungs- der falschen Position eingebaut wird. Dieser Nachteil kann verform der Erfindung. mieden werden, indem die Kanten der beiden Oberflächen der Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsformen der positiven Elek- positiven Elektrode 15 bei 15a und 15b abgeeckt werden, wie . trode. das in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. Wenn die positive Elek-Die Silberoxidzelle gemäss Fig. 2 umfasst einen zweiteili- 55 trode 15 eine Form gemäss den Fig. 6 und 7 aufweist, so spielt gen Behälter von kreisförmiger Gestalt mit einer Kappe 11 und es beim Zusammenbau der Zelle keine Rolle, welche der beiden einem Becher 16. Die Kappe 11 dient als negatives Anschluss- Oberflächen der Elektrode 15 dem Boden des Bechers anliegt; stück. Der äussere Rand der Kappe ist bei 1 la etwas senkrecht die Gefahr ist ausgeschaltet, dass die positive Elektrode 15 in zum mittleren Teil 1 lb der Kappe nach unten und dann nach einer falschen Lage eingebaut wird.

aussen und rückwärts gebogen um, einen U-förmigen äusseren 60

Rand 11 c zu bilden. Der Becher 16 dient als positiver Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, kann der mittlere Teil 16a des

Anschlussteil. Ein äusserer Rand 16a ist senkrecht zum mittle- Bodens 16 gegen unten ausgestülpt sein, um einen Sitz für die ren Teil 16b nach oben umgebogen. Die Kappe 11 und der positive Elektrode 15 zu schaffen. Die Ausstülpung 16'a besitzt

Becher 16 bilden eine Kammer, welche von der umgebenden den Vorteil, dass beim Zusammenbau der Zelle die positive Atmosphäre durch einen ringförmigen Dichtungsring 17 abge- 65 Elektrode 15 nicht relativ zum Becher 16 verschoben werden dichtet ist. Dieser Dichtungsring wird in seiner Lage zwischen muss, sondern eine definierte Position einnimmt. Vorzugsweise dem Flansch 1 lc der Kappe 11 und dem Flansch 16a so wie weist der Sitz eine kleinere Tiefe auf als die Dicke der positiven dem peripheren ringförmigen Teil des Bodens des Bechers Elektrode 15.

G 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Flache Silberoxid-Primärzelle mit aus einem Becher und einer vom Becher teilweise umfassten und von diesem isoliert angeordneten Kappe bestehenden Gehäuse, wobei im Gehäuse eine abgedichtete Kammer zwischen Becher und Kappe gebildet ist; einer positiven Elektrode, die als aktives Hauptmaterial Silberoxid aufweist; einem Separator; einer mit Elektrolyt getränkten Absorberschicht; einer negativen Elektrode, die als aktives Hauptmaterial Zink enthält, wobei die positive Elektrode, der Separator, die Elektrolyt absorbierende Schicht und die negative Elektrode in der obgenannten Reihenfolge übereinander gestapelt sind und dieser Stapel innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die positive Elektrode in Kontakt mit dem Becher und die negative Elektrode in Kontakt mit der Kappe steht, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der einander gegenüberliegenden peripheren Kanten der Oberflächen der positiven Elektrode abgeeckt ist, um jeglichen scharfkantigen Kontakt der positiven Elektrode mit dem Separator zu vermeiden.
2. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeeckte Kante eine abgeschrägte Fläche ist.
3. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeeckte Kante eine abgerundete Kante ist.
4. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die andere der beiden gegenüberliegenden peripheren Kanten der Oberflächen der positiven Elektrode ebenfalls abgeeckt ist.
5. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten ersten und zweiten abgeeckten Kanten abgeschrägte Flächen sind.
6. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten ersten und zweiten abgeeGkten Kanten abgerundete Kanten sind.
7. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Bechers, der in Kontakt mit der positiven Elektrode steht, nach aussen vertieft ist, um einen Sitz für die positive Elektrode zu schaffen, wobei die Tiefe des Sitzes kleiner als die Dicke der positiven Elektrode ist.
8. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silberoxid einwertig ist.
9. Silberoxid-Primärzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Silberoxid zweiwertig ist.