DE2440245A1 - Silberoxydzelle - Google Patents
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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Description
Die Erfindung betrifft eine Silberoxydzelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine zweiwertiges
Silberoxyd verwendende Zelle, bei der die zu Beginn der Entladung auftretende hohe Spannung sofort auf ein konstantes Niveau
abfällt.
Es wurde bereits eine Silberoxydzelle benutzt, die als positives Aktivmaterial einwertiges Silberoxyd (AgO) verwendet.
Die Entladefähigkeit ist jedoch nicht so groß, daß das Ag3O bevorzugt
durch AgO ersetzt wird.
Da jedoch eine zweiwertiges Silberoxyd verwendende Zelle einen Erholungsvorgang von AgO-^Ag3O -* Ag hat, treten während
des Entladungsvorgangs zwei unterschiedliche Spannungsniveaus auf, vergleiche Kurve B in Flg. 3. Zu Beginn der Entladung tritt
das Spannungsniveau von AgO (1,8 V) auf, während anschließend daran nach einer kurzzeitigen Fortsetzung dieses Spannungsniveaus
das Spannungsniveau von Ag3O (1,5 V) auftritt und beibehalten
wird. Zum Schluß erreicht das Spannungsniveau der Zelle das
Nullniveau von Ag. Dies bewirkt-eine Begrenzung der Anwendung der Zelle.
Nullniveau von Ag. Dies bewirkt-eine Begrenzung der Anwendung der Zelle.
Es gab bereits einen Versuch zur Beseitigung dieses Nachteils, was in den US-PS 3 476 610 und 3 655 450 angegeben ist. Dort wird
beabsichtigt, das Anfangspotential auf das Niveau des Ag3O (1,5 V)
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abzusenken, durch Bedecken der Umgebung von AgO durch Ag O, und
dessen konstantes Niveau für eine lange Zeit beizubehalten. Diese Zellenart ist jedoch aufgrund der schwierigen Herstellung teuer
und hat je nach der Menge des eingesetzten Ag2O einen Verlust
an Entladefähigkeit.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer neuen zweiwertiges Silberoxyd verwendenden Zelle mit hoher Entladefähigkeit,
die keine zweistufige Spannungsänderung aufweist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer zweiwertiges Silberoxyd verwendenden Zelle, in der dem zweiwertigen
Silberoxyd amorpher Kohlenstoff als positives Aktivmaterial zur Erzielung einer im wesentlichen konstanten Entladespannung
hinzugefügt ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Silberoxydzelle mit hoher Lebensdauer.
' Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen die Schaffung einer zweiwertiges Silberoxyd verwendenden Zelle,
die eine im wesentlichen konstante Entladespannung aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung fällt das zu Beginn der Entladung auftretende Potential von 1,8 V unmittelbar (d.h.,
etwa eine Sekunde später) auf einen Bereich von 1,5 - 1,6 V und behält während einer langen Zeit ein konstantes Spannungsniveau
bei.
Nach Wegnahme der Belastung ist die Spannungserholung so langsam, daß die Zelle für verschiedene Zwecke verwendet werden
kann, insbesondere zur Energieversorgung eines Instruments, etwa einer Uhr, das Stromimpulse verwendet..
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Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 3 Entladekurven herkömmlicher Zellen und der Zelle nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 U-I-Kennlinien einer herkömmlichen Zelle und der Zelle
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 Kennlinien für den Spannungsabfall und die Spannungserholung
der Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist der Innenraum eines Kathodentopfs 1 und eines
Anodentopfs 2 von einer dazwischenliegenden Dichtung 3 abgedichtet. Im Anodentopf 2 ist ein amalgamiertes negatives Aktivmaterial
4 vorgesehen, in dem zehn Gewichtsprozent Quecksilber Zinkpulver zugesetzt ist. Eine einen Elektrolyt absolvierende
Schicht 5 und eine aus Zellophan hergestellte Trennschicht 6 bilden eine Trenneinrichtung.
Der Elektrolyt besteht aus einer wäßrigen Lösung von 30 - 40 Gewichtsprozent Natriumhydroxyd oder 30 - 40 Gewichtsprozent
Kaliumzydroxyd mit gesättigtem Zinkoxyd. In einem postiven Aktivmaterial 7 sind ein Pulver aus zweiwertigem
Silberoxyd und ein Pulver aus amorphem Kohlenstoff zur gleichmäßigen Verteilung körperlich gemischt.
Der bei der vorliegenden Erfindung verwendete amorphe Kohlenstoff ist nichtkristalliner Kohlenstoff, etwa Holzkohle,
Aktivkohle, Gasruß, Koks usw.
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Die dem zweiwertigen Silberoxyd hinzugefügte optimale Menge von amorphem Kohlenstoff beträgt weniger als 20 Gewichtsprozent,
jedoch über Null gegenüber der Menge des zweiwertigen Silberoxyds. Dieser geeignete Bereich des amorphen Kohlenstoffs wird
durch das Ergebnis eines Versuchs bestätigt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Halogenidverbindung,
z.B. NaBr, MgBr oder ein Halogensauerstoffsalz, etwa NaClO.,
LiClO-, dem Elektrolyt zugesetzt, da durch eine Wirkung dieser Halogenidverbindung oder dieses Halogensauerstoffsalzes der
innere Widerstand der Zelle vermindert und die chemische Reaktion der Zelle stabilisiert werden soll.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Anordnung des positiven Aktivmaterials geringfügig unterschiedlich. Das positive Aktivmaterial
ist in zwei Teile geteilt, und zwar in eine Schicht aus amorphem Kohlenstoff , die unter der Trennschicht 6 angeordnet
ist, und in ein Pulver 9 aus zweiwertigem Silberoxyd. Die optimale Menge von amorphem Kohlenstoff ist die gleiche
wie bei der Ausführungsform von Fig. 1.
Es werden nun die Versuche erklärt, die die Eigenschaften der Zellen nach der vorliegenden Erfindung untersuchen. Bei
diesen Versuchen wird Aktivkohle verwendet, die "Norit" (Warenbezeichnung)
oder "Shirasagi" (Warenbezeichnung) genannt wird und im Handel erhältlich ist, während die Größe der Zelle
11,6 mm (Durchmesser) χ 5,4 mm (Höhe) beträgt. Bei jedem Versuch wird die Eigenschaft der stetigen Entladung über einen
konstanten Widerstand von 1,5 k Sl mit derjenigen einer herkömmlichen Zelle verglichen.
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Versuch 1
Vergleich der Entladefähigkeit
herkömmliche Zellen:
(1) AgO + Graphit (5 Gew.-*) 222mAh
(2) Ag2O + Graphit (5 Gew.-%) . — 170 mAh
Zellen gemäß der vorliegenden Erfindung:
(3) AgO + Aktivkohle (Norit, O,5 Gew.-%) 238mAh-
(4) AgO + Aktivkohle (Shirasagi, 1,0 Gew.-%) 237mAh
Versuch 2
In diesem Fall wird dem Elektrolyt eine Halogenidverbindung
oder ein Halogensauerstoffsalz zugesetzt:
(1) AgO + Aktivkohle (Shirasagi, 1,0 Gew.-%)
+ NaBr (5 Gew.-%) 261 mAh
(2) AgO + Aktivkohle (Shirasagi, 1,0 Gew.-%)
+ NaClO4 (5 Gew.-%) 255 mAh
(3) AgO + Aktivkohle (Shirasagi, 1,0 Gew.-%)
+ MgBr (10 Gew.-%) 269 mAh
Die sich aus den Versuchen 1 und 2 ergebenden Entladekurven sind in Fig. 3 gezeigt. Die Kurve A zeigt den Versuch 1 (2),
die Kurve B zeigt den Versuch 1 (1) und die Kurve C zeigt den Versuch 2 (1).
Aus der Fig. 3 ergibt sich, daß die Entladedauer gemäß der vorliegenden Erfindung (Kurve C) beinahe 1,5 mal so groß ist wie
diejenige einer herkömmlichen Ag3O-ZeIIe (Kurve A). Darüber
hinaus tritt vom Beginn der Entladung (Kurve B) ein Potential (1,8 V) aufgrund des AgO einer herkömmlichen AgO-ZeIIe auf und
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bleibt während einer ziemlich langen Zeit (etwa 30 Stunden) erhalten.
Andererseits fällt gemäß der vorliegenden Erfindung das Potential des AgO innerhalb weniger Minuten nach Beginn der Entladung
auf das Potential von Ag3O (1,5 V) ab und bleibt als
konstantes Potential während einer langen Zeit erhalten.
Versuch 3
Fig. 4 zeigt die U-I-Kennlinien (Spannung - Stromstärke)
einer herkömmlichen Silberoxydzelle und einer Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Figur zeigt die Kurve A die
erstere, die Kurve B die letztere.
A AgO + Graphit (5 Gew.-%)
B AgO + Aktivkohle (Norit, 2 %)
Versuch 4
Fig. 5 zeigt die Kennlinien des Spannungsabfalls und der Spannungserholung der Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Spannung Eo der Zelle bei geöffnetem Kreis beträgt 1,85 V. Wenn eine Belastung von weniger als 10 k_Q an die Zelle angeschlossen
wird (die elektrische Stromstärke liegt über 0,2 mA), fällt die Spannung der Zelle etwa eine Sekunde später auf einen Bereich
von 1,5 - 1,6 V ab. Bei Wegnahme der Belastung erholt sich die Spannung langsam. Es besteht sogar auch dann kein Problem für
eine praktische Vewendung, wenn die Zelle unter Entnahme von Stromimpulsen etwa bei einer Uhr verwendet wird.
Die Zelle ist in der folgenden Weise aufgebaut: AgO + Aktivkohle (Shirasagi, 1 %) + NaClO4 (5 %)
Versuch 5
Wenn die Menge der dem AgO zugefügten Aktivkohle geändert wird, kann die Entladefähigkeit der Zelle geändert werden.
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AgO + Aktivkohle (Shirasagi G, 0,2 %) 242 mAh
AgO + Aktivkohle (Shirasagi G, 0,5 %) 239 mAh
AgO + Aktivkohle (Shirasagi G, 1,0 %) 237 mAh
AgO + Aktivkohle (Shirasagi G, 2,0 %) 176 mAh
AgO + Aktivkohle (Shirasagi G, 3,0 %) 154 mAh
Aus den obigen Ergebnissen ergibt sich, daß die bevorzugte Menge von Aktivkohle unter 2 %, insbesondere im Bereich von
0,5 - 1,0 %, liegt.
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Claims (8)
1. Silberoxydzelle, gekennzeichnet durch ein negatives Aktivmaterial
(4), durch ein positives Aktivmaterial (7) mit zweiwertigem Silberoxyd und amorphem Kohlenstoff, und durch eine
Trenneinrichtung (5, 6), die zwischen dem negativen Aktivmaterial (4) und dem positiven Aktivmaterial (7) angeordnet
ist.
2. Silberoxydzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das zweiwertige Silberoxyd und der amorphe Kohlenstoff gleichmäßig gemischt werden, und daß die Menge des amorphen Kohlenstoffs
gegenüber dem zweiwertigen Silberoxyd unter 20 Gewichtsprozent liegt.
3. Silberoxydzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweiwertige Silberoxyd und der amorphe Kohlenstoff in zwei
Schichten (9, 8) angeordnet sind, und daß die Menge des amorphen Kohlenstoffs gegenüber dem zweiwertigen Silberoxyd
unter 20 Gewichtsprozent liegt.
4. Silberoxydzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der amorphe Kohlenstoff ausgewählt wird aus einem oder mehreren
der folgenden Stoffe: Aktivkohle, Holzkohle, Gasruß oder Koks.
5. Silberoxydzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung (5, 6) aus einer einen Elektrolyt absorbierenden
Schicht (5) und einer Trennschicht (6) besteht, und daß der Elektrolyt ein Halogenidsalz oder ein Halogensauerstoffsalz
enthält.
6. Silberoxydzelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Aktivmaterial (4) aus amalgamiertem Zink, durch ein positives
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Aktivmaterial (7) mit zweiwertigem Silberoxyd und Aktivkohle, und durch eine Trenneinrichtung (5, 6), die zwischen dem
negativen Aktivmaterial (4) und dem positiven Aktivmaterial (7) angeordnet ist, wobei die Trenneinrichtung (5, 6) aus
einer einen Elektrolyt absorbierenden Schicht (5) und einer Trennschicht (6) besteht.
7. Silberoxydzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Aktivkohle gegenüber dem zweiwertigen Silberoxyd
im Bereich von 0,5 - 2,0 Gewichtsprozent liegt, daß der Elektrolyt eine wäßrige Lösung von 30 - 40 Gewichtsprozent
Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd mit gesättigtem Zinkoxyd
enthält, und daß das negative Aktivmaterial mit 10 Gewichtsprozent Quecksilber versetztes amalgamiertes
Zink ist.
8. Silberoxydzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
der Elektrolyt ferner ein Halogenidsalz oder ein Halogensauer
stoff sal ζ enthält, dessen Menge unter 10 % liegt.
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Applications Claiming Priority (2)
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JP360374A JPS5549388B2 (de) | 1973-12-26 | 1973-12-26 |
Publications (1)
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DE2440245A1 true DE2440245A1 (de) | 1975-03-13 |
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ID=26337231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2440245A Withdrawn DE2440245A1 (de) | 1973-09-11 | 1974-08-22 | Silberoxydzelle |
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DE (1) | DE2440245A1 (de) |
FR (1) | FR2243529B1 (de) |
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Families Citing this family (2)
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- 1974-08-22 DE DE2440245A patent/DE2440245A1/de not_active Withdrawn
- 1974-09-09 GB GB3921474A patent/GB1442937A/en not_active Expired
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- 1974-09-10 FR FR7430583A patent/FR2243529B1/fr not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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