DE1068777B

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Publication number: DE1068777B
Application number: DENDAT1068777D
Authority: DE
Priority date: 1954-11-16
Publication date: 1959-11-12
Also published as: GB820487A; FR1146578A

Description

Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für die Elektroden elektrischer Zellen bzw. Akkumulatoren, insbesondere alkalische Akkumulatoren (z. B. Silber-Zink-Akkumulatoren), in welchen die Elektroden in dichter Aufeinanderfolge in dem Batteriegehäuse unter Druck halbdurchlässigen Membranen anliegen.

Als Abstandshalter für die Elektroden alkalischer Sammler gelten bisher Folien aus Polyvinylalkohol allein oder in Kombination mit einer oder mehreren Lagen aus Papier oder Cellulosehydratfolie als besonders geeignet.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Abstandshalters, der bessere mechanische und elektrische Eigenschaften und längere Gebrauchsfähigkeit hat, ferner besser das Durchdringen von aktivem Elektrodenmaterial (ζ. Β. Zink) verhindert und widerstandsfähiger gegen stark oxydierende Substanzen ist, die bei den elektrochemischen Reaktionen entstehen (z. B. Silberperoxyd), dabei aber geringen Widerstand gegen den Durchtritt des Elektrolyten hat, was für Batterien hoher Kapazität wichtig ist.

Es sind nun schon Abstandshalter aus einer gegegebenenfalls auf einem durchlässigen Träger aufgebrachten, eine Polyvinylverbindung enthaltenden Membran bekannt. Diese Abstandshalter haben zwar eine hohe Durchlässigkeit, gleichzeitig aber nur geringe chemische Widerstandsfähigkeit und geringe mechanische Festigkeit. Schließlich sind als Abstandshalter auch Folien bekannt, die aus Polymerisäten aus Vinylchlorid, Styrol oder Acryl- bzw. Methacrylnitril oder aus Mischpolymerisaten dieser Monomeren untereinander oder mit anderen polymerisierbaren Verbindungen bestehen. Derartige Folien haben zwar höhere mechanische Festigkeit und Säurefestigkeit, aber einen ihre Anwendung als Abstandshalter nahezu ausschließenden viel zu hohen elektrolytischen Widerstand.

Die Erfindung betrifft einen Abstandshalter für die Elektroden elektrischer Zellen bzw. Akkumulatoren ebenfalls aus einer gegebenenfalls auf einem durchlässigen Träger aufgebrachten, eine Polyvinylverbindung enthaltenden Membran und besteht darin, daß der Polyvinylverbindung eine die Festigkeit der Membran erhöhende, ihre Durchlässigkeit jedoch nur wenig verringernde filmbildende, wasserunlösliche Substanz, nämlich ein Polyacrylate ein Polyamid oder Methylcelluloee beigemengt ist. Am vorteilhaftesten ist dabei die Beimengung von Methylcellulose. Gegenüber den bisher bekannten Abstandshaltern aus Polyvinylverbindungen wird hierdurch der Vorteil erzielt, daß sowohl die mechanische Festigkeit als auch die chemische Widerstandsfähigkeit des Abstandshalters wesentlich erhöht wird, ohne die elektrolytische Abstandshalter für die Elektroden
elektrischer Zellen bzw. Akkumulatoren

Anmelder:

Ions Exchange & Chemical Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. P. Haertel, Patentanwalt,
Duisburg, Zieglerstr. 32

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. November 1954

Meyer Mendelsohn, New York, N. Y.,

und Carl Horowitz, Brooklyn, N. Y. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Durchlässigkeit nennenswert zu verringern, und außerdem auch die Sicherheit des Abstandshalters gegen das Durchdringen aktiven Elektrodenmaterials und/oder gegen Oxydation verbessert wird.

Als Träger kann z. B. ein Gewebe synthetischer Fasern, vorzugsweise Polyamidfasern, verwendet werden, welches elektrochemisch neutral ist und gegen den Durchtritt des Elektrolyten praktisch keinen Widerstand bietet.

Wenn hohe Zugfestigkeit nicht besonders wesentlich ist, können die Polyvinylverbindungen mit der zusätzlichen Substanz auch als selbsttragende Filme verwendet werden, indem sie flüssig auf eine glatte Unterlage, z. B. eine Glasplatte, gegossen und getrocknet werden.

Es können auch besondere Weichmacher, z. B. GIyzeride oder Glykole, zugesetzt werden. Um die filmbildende zusätzliche Substanz besonders widerstandsfähig gegen Oxydation zu machen, kann eine geringe Menge eines Antioxydationsmittels zugesetzt werden, z. B. N-i(p-Hydroxydphenyl)-morpholin, das unter dem Warenzeichen »Solux« bekannt ist.

B e i s ρ i e 1 1

Eine zähe Flüssigkeit wird durch Mischen folgender Stoffe hergestellt:

100 g einer wässerigen Lösung von 5 bis 10 Gewichtsprozent Methylcellulose, 100 g einer wässerigen Lösung von 8 bis 12 Gewichtsprozent PVM/MA, 30 bis 50 g einer lOprozentigen wässerigen PVA-Lösung, bis zu 6 g Diäthylen-Glykol, 0,1g »Solux«.

909 648/82

Diese Mischung wird auf ein Kunstfasergewebe durch Tauchen, Walzen, Spritzen, Gießen oder sonstiger Weise aufgebracht und dann an der Luft oder in einem Ofen getrocknet oder auch zur Herstellung eines selbsttragenden Films auf eine Glasplatte od. dgl. gegossen und nach dem Trocknen abgezogen.

Das Verhältnis von fester Methylcellulose zu festen Polyvinylen (PVA + PVM/MA) kann etwa zwischen den Grenzen 1 : 3 und 1 :1 liegen, in manchen Fällen aber auch anders gewählt werden. Es hat sich herausgestellt, daß bei einem Verhältnis kleiner als 1 : 3 eine gewisse Durchdringung von Zink eintreten kann, während bei einem Verhältnis größer als 1:1 der Widerstand des Films gegen Durchdringen des Elektrolyten ziemlich schnell über einen Wert von etwa 0,3 Qhm/cm²/mm ansteigt. Auch die Menge des Antioxydationsmittels (»Solux«) soll die in dem Beispiel angegebene Menge nicht mehr als um das Doppelte übersteigen, da sonst die Kapazität der Zelle durch Reduktion des aktiven Materials (z. B. Silberoxyd) der positiven Elektroden leiden kann.

Beispiel 2

Folgende Stoffe werden gemischt:

2.0 g eines Akrylharzes, in 100 g Wasser als Emulsion suspendiert, 100 bis 200 g einer lOprozentigen Avässerigen PVA-Löeung.

Diese Mischung kann als Überzug oder als selbsttragender Film wie im Beispiel 1 verwendet werden.

Die angegebenen Gewichtsverhältnisse können in gewissen Fällen geändert werden, obwohl gewöhnlich beobachtet wird, daß über der oberen Grenze (2:1) des Akrylat-PVA-Verhältnisses der elektrolytische Widerstand schnell über den Wert von 0,25 Ohm/cm²/mm ansteigt, der in der Nähe des Verhältnisses 2 : 1 liegt, während bei Verhältnissen der im Beispiel angegebenen Grenze von 1 : 1 der Widerstand gegen Oxydation absinkt.

Beispiel 3

' Aus folgenden Stoffen wird eine Mischung hergestellt :

100 g einer lOprozentigen Äthyl- oder Isopropyl-Alkohol-Lösung von wasserunlöslichem Polyamid, 100 bis 150 g einer lOprozentigen PVM/MArLösung in Äthyl- oder Isopropylalkohol.

In diesem Beispiel liegt die untere Grenze des Mengenverhältnisses von Polyamiden-PVM/MA bei 2 : 3 und die obere Grenze bei 1 : 1 aus den gleichen Gründen wie im Beispiel 2. Die Verhältnisse können geändert werden. Es ist ferner zu beachten, daß brauchbare Mischungen für den angegebenen Verwendungszweck auch bei Austausch der in den drei Beispielen angegebenen Schutzmittel und Polyvinylverbindungen erzielt werden können und daß ein

ίο Wert von 1 : 1 für das Verhältnis Schutzmittel zu Polyvinylverbindung in den meisten Fällen für die so hergestellten Filme ausreicht und gute Ergebnisse liefert.

Die erfindungsgemäß hergestellten Schichten brau-

chen nur eine Dicke von etwa 0,01 mm zu haben und sind doch luftundurchlässig. Da Kunstfasergewebe ebenfalls sehr dünn, beispielsweise in einer Dicke von etwa 0,05 mm herstellbar sind, ist es durch die Erfindung möglich, Abstandshalter mit einer Dicke unterhalb 0,1 mm herzustellen, welche neben großer mechanischer Festigkeit porenfrei sind, großen Widerstand gegen Oxydation haben und für aktive Elektrodenmasse undurchdringlich sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Abstandshalter für die Elektroden elektrischer Zellen bzw. Akkumulatoren, der aus einer gegebenenfalls auf einem durchlässigen Träger aufgebrachten, eine Polyvinylverbindung enthaltenden Membran besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylverbindung eine die Festigkeit der Membran erhöhende, ihre Durchlässigkeit jedoch nur wenig verringernde filmbildende, wasserunlösliche Substanz, nämlich ein Polyacrylat, ein Polyamid oder Methylcellulose beigemengt ist.

2. Abstandshalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Polyvinylverbindung zur beigemengten Substanz etwa 1 : 1 ißt.

3. Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Träger gestützte Membran zusammen mit dem Träger eine Dicke von nicht mehr als 0,1 mm hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 902 398, 838 822;
französische Patentschrift Nr. 1 027 561.