DE2428114B2 - Elektrischer silber-zink-akkumulator - Google Patents
Elektrischer silber-zink-akkumulatorInfo
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/32—Silver accumulators
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
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Description
Die Erfindung betrifft einen Silber-Zink-Akkumulator
mit einer Silber- und einer Zinkelektrode, zwischen denen ein mehrschichtiger semipermeabler Separator
und ein Elektrolyt angeordnet sind.
Bei Akkumulatoren der oben angeführten Art ist der Separator ein wichtiger Faktor bei der Festlegung des
Lebenszyklus des Akkumulators, d. h. derjenigen Anzahl von Standzeiten zwischen Entladung und Wiederaufladung,
bevor der Separator verbraucht ist und Kurzschlüsse im Akkumulator entstehen. Die Ausfällung
des aktiven Materials AgO der Silberelektrode veranlaßt das Separatormaterial zu oxydieren, was zu
einem frühen Versagen des regenerierten Zellulosematerials beiträgt, aus dem der Separator schichtweise
aufgebaut ist. Es besteht weiter eine kolloidale Auflösung der Elektrode und ein Silberniederschlag in
den Poren des Separators, was zu einer unerwünschten Erhöhung des Zellenwiderstandes infolge Verstopfung
der Poren führt. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß derjenige Teil der Zinkelektrode, der in dem Elektrolyt
gelöst ist, in der Endphase der Wiederaufladung zur Selbstreduzierung neigt, und zwar in dendritischer Form
(als nadeiförmige Kristalle), die wiederum zum Durchstechen des Separators neigen, was Kurzschlüsse zur
Folge hat.
Der Lebenszyklus bzw. die Gesamtlebensdauer eines Akkumulators der fraglichen Art kann auch durch
Erhöhung der Anzahl der den Separator bildenden Laminatschichten verlängert werden, jedoch bringt dies
eine unerwünschte Vergrößerung des Zellenwiderstandes mit sich.
Weiterhin ergaben Versuche zur Lösung dieses Problems unter Verwendung von gepfropften Copolymeren
für die Separatorschichten wobei die Copolymere gegenüber dem konventionellen Zellophanmaterial
beträchtlich teurer sind, eine gewisse Verbesserung, jedoch erzeugen die Copolymere keine zyklische
Lebensdauer die annähernd derjenigen der Nickel-Kadmiur.i-Akkumulatoren
entspricht, die normalerweise eine Lebensdauer von weniger als 300 Zyklen aufweisen.
Schließlich ist der bekannte Separator aus Materialien .nit einer derart orientierten Struktur hergestellt,
daß die Zugfestigkeit der Materialien in Längsrichtung der Orientierung größer ist als in deren Querrichtung.
Ferner besteht die Methode zum Herstellen des Separators aus solchen Materialien darin, daß das
verwendete Lagenmaterial von einer Rolle abgewickelt wird und die einzelnen Lagen fortlaufend aufeinandergelegt
und mit Elektrolyt miteinander verbunden werden und daß das so entstandene Laminat nach seiner
Trocknung entsprechend der für den Separator gewünschten Größe zugeschnitten wird. Alle Lagen
derartiger Separatoren sind daher in derselben Richtung orientiert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Silber-Zink-Akkumulators der einleitend angeführten
Art, dessen Gesamtlebensdauer gegenüber derjenigen der bekannten Akkumulatoren verlängert
ist.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Separator laminierte Lagen aus semipermeablem
orientiertem FoUenmaterial umfaßt, wobei einige der Lagen hinsichtlich ihrer Orientierungsrichtung in bezug
auf eine andere Lage des Separators kreuzweise angeordnet sind.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 angegeben.
Gemäß dieser Lösung ist die zyklische Lebensdauer des Separators und damit die Gesamtlebensdauer des
Akkumulators wesentlich erhöht. Eine weitere Verlängerung der Lebensdauer wird dadurch erzielt, daß
zusätzlich zu der an sich bekannten Zwischenschicht aus Papier zwischen dem Separator und der Silberelektrode
eine weitere Schicht aus orientiertem semipermeablem Zellulosematerial angeordnet ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert, wobei die Zeichnung im Halbschnitt einen hermetisch abgedichteten Silber-Zink-Akkumulator in
einer in der Praxis als »Knopfzelle« bekannten Form zeigt.
Der gezeichnete Akkumulator umfaßt ein kreisförmiges Gehäuse aus zwei tassenförmigen Teilen 1 und 3.
Das Gehäuseteil 1 ist aus einem korrosionsfesten Blechmaterial gepreßt und auf seiner Innenseite mit
einer nichtporösen Silberschicht überzogen und enthält
ferner eine Silberelektrode 2. Die elektrische Verbindung
zur Elektrode 2 ist durch das Metallgehäuseteil 1 hergestellt. Eine Zink-Elektrode 4 ist i;·. das Gehäuseteil
3 eingepreßt, welches aus demselben korrosionsfesten Blechmaterial besteht wie das Gehäuseteil 1 und auf der
Innenseite mit einer Doppelschicht aus Ziukamal^am überzogen ist. Die Gehäuseteile 1 und 3 werden
miteinander befestigt, indem der Rand des Teiles 1 durch Drücken mittels einer Werkzeugmaschine über
den Flansch des Teiles 3 unter Zwischenfügung einer isolierenden Dichtung 5 aus Plastikmaterial gebogen
wird. Zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 ist ein als Hauptseparator wirkender Separator 6, eine Papierschicht
7 und eine zusätzliche Schicht 8 aus Zellophan eingeklemmt, wie es zeichnerisch dargestellt ist. Die '5
Anzahl der Lagen in dem Separator betragt vorzugsweise 3 bis 5. Bei Verwendung von drei oder vier Lagen
in dem Separator mit der einen zusätzlichen Folienschicht 8, die zwischen der Papierschicht 7 und der
Silberelektrode 2 angeordnet ist, ist der Gesamtbetrag der in dem Akkumulator verwendeten Materiallagen
nicht erhöht, während die zyklische Lebensdauer des Akkumulators bis auf eine Lebensdauer erhöht ist, die
mit derjenigen der Nickel-Kadmium-Akkumulaloren vergleichbar ist. Vor dem Zusammensetzen werden die
beiden Elektroden und alle Komponenten mit einer Lösung aus Kaliumhydroxid imprägniert.
Der Separator 6 besteht aus drei bis fünf Lagen aus Zellophan, wobei die Orientierungsrichtung in jeder
Lage in bezug auf die Orientierungsrichtung der angrenzenden Lage kreuzweise verläuft, vorzugsweise
im Winkel von 90°. Die Lagen werden mit Elektrolyt durchtränkt, ohne Bildung von Luftblasen oder snderer
Taschen- oder Hohlräumen dazwischen zusammenlaminiert, wodurch das Ganze getrocknet und für die
Montage in eine Knopfzelle in runde Scheiben geschnitten wird.
In einer weiteren Ausführungsform enthält der Akkumulator auch ein zweites Depolarisatormaierial 9,
z. B. Kadmiumoxid, um das Risiko einer umgekehrten Polarisation zu reduzieren, wenn der Akkumulator in
einer elektrischen Batterie verwendet wird.
Obwohl es aus wirtschaftlichen Gründen vorgezogen wird, den Separator 6 und die zusätzliche Folienschicht
8 aus Zellophan od. dgl. Zellulosematerial herzustellen, können diese Komponenten auch sius gepfropften
Copolymeren oder anderen mikroporösen Materialien hergestellt sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektrischer Silber-Zink-Akkumulator ι,.λ einer
Silber- und mit einer Zinkelektrode, zwischen denen ein mehrschichtiger semipermeabler Separator und
ein Elektrolyt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Separater laminierte
Lagen aus semipermeabler!! orientiertem Folienmaterial umfaßt, wobei einige der Lagen hinsichtlich
ihrer Orientierungsrichtung in bezug auf eine andere Lage des Separators kreuzweise angeordnet sind.
2. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Separator (6) und der Silberelektrode (2) eine Papierschicht (7) und
eine Schicht (8) aus orientiertem semipermeabler!! Folienmaterial angeordnet sind, wobei die Folienmaterialschicht
(8) auf der der Silberelektrode (2) zugekehrten Seite der Papierschicht (7) angeordnet
ist.
3. Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse aus zwei
metallenen, tassenförmigen, an ihren Umfangen unter Zwischenfügung einer Dichtung (5) aus
elektrisch isolierendem Material miteinander hermetisch abgeschlossen verbundenen Teilen (1, 3)
umfaßt, wobei das eine tassenförmige Teil (1) die Silberelektrode (2) und das andere tassenförmige
Teil (3) die Zinkelektrode (4) enthält, daß zwischen den beiden Elektroden ein Separator (6) eingeklemmt
ist, der ein Laminat aus Lagen aus orientiertem semipermeablem Folienmaterial umfaßt,
bei dem einige Lagen relativ zu einer anderen Lage kreuzweise orientier t sind, daß der Akkumulator
weiter eine Papierschicht (7) und eine Schicht (8) aus orientiertem semipermeablem Folienmaterial
zwischen dem Separator (6) und der Silberelektrode (2) umfaßt, wobei die Schicht (8) an die Silberelektrode
(2) angrenzt, und daß beide Elektroden und alle anderen Komponenten in dem Gehäuse mit einer
Lösung eines Elektrolytes imprägniert sind.
4. Akkumulator nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (6)
Lagen aus orientiertem regeneriertem Zellulosefolienmaterial umfaßt, die mit dem Elektrolyt aneinandergebunden
sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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