DE69425722T2

DE69425722T2 - Zylindrische Luftbatterie

Info

Publication number: DE69425722T2
Application number: DE69425722T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Eda; Takafumi Fujiwara; Isao Kubo; Akira Miura; Shigeto Noya; Hiroshi Yoshizawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2014-12-15
Also published as: CA2138115C; EP0662731B1; JP3475527B2; EP0920066B1; EP0662731A2; EP0920066A3; CA2138115A1; DE69433697T2; JPH08162173A; DE69425722D1; US5518834A; EP0920066A2; EP0662731A3; DE69433697D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zylindrische Luftsauerstoffzelle, bei der der obere Teil der positiven Elektrode, der Elektrolyt- und aktives Kathodenmaterial enthält, bzw. der Verschluß des Bodens der Luftzelle flüssigkeitsdicht ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Aufbau einer herkömmlichen zylindrischen Luftsauerstoffzelle wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben, die eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht der Luftsauerstoffzelle zeigt. In Fig. 7 ist 101 eine zylindrische negative Elektrode, die ein aktives Material aus sogenanntem "geliertem Zink" enthält, d. h. in geliertem Elektrolyt dispergiertes Zinkpulver, und 102 ist ein Kollektor, der in der Mitte der negativen Elektrode 101 vorhanden ist. 103 ist eine mehrschichtige zylindrische positive Elektrode, die aus einer Katalysatorschicht 104, die Manganoxid und Kohlenstoffmaterial enthält, Kollektorschicht 105, die in Katalysatorschicht 104 eingelassen ist, und einer wasserabweisenden porösen Schicht 106 besteht, die aus Fluorkunststoff besteht, der mit einer Oberfläche der Katalysatorschicht 104 in Kontakt ist.
Die andere Seite der Katalysatorschicht 104 ist der negativen Elektrode 102 über Trennelement 107 zugewandt und wird betrieben, indem der in Luft enthaltene Sauerstoff als aktives Material genutzt wird. 108 ist ein zylindrischer Becher für die positive Elektrode, der eine Luftdiffusionsschicht 108 enthält, die aus Vlies besteht, das die Oberfläche der positiven Elektrode 103 und die anderen stromerzeugenden Elemente einschließlich der negativen Elektrode 101 und der positiven Elektrode 103 abdeckt, und ist mit einem Lufteinlaßloch 120 versehen. 111 ist eine Isolierröhre, die die gesamte Oberfläche des zylindrischen Bechers 109 für die positive Elektrode abdeckt, die mit einem Lufteinlaßloch 110 und einem Lufteinlaßausschnitt 112 versehen ist, die mit dem Lufteinlaßloch 110 verbunden sind.
113 ist ein Verschluß, der den Lufteinlaßausschnitt 112 abschließt, und 114 ist ein Kunststoffverschluß, an dem der Boden des Bechers 109 für die positive Elektrode gebogen und angeklemmt ist. 115 ist eine untere Platte des Anschlusses der negativen Elektrode, der mit Kollektor 102 in Kontakt ist, 116 ist ein Anschluß der Kappe der positiven Elektrode, der mit der Oberseite der positiven Elektrode 103 in Kontakt ist, 117 ist eine Zellenabdeckung, 118 ist ein eingekerbter Teil, und 119 ist ein Dichtungsmaterial, das das Austreten von Elektrolyt verhindert.
Die Oberkante der positiven Elektrode 103, ist, um diesen Zellenaufbau weiter zu erläutern, am Rand des eingekerbten Teils 118 nach innen gebogen, und der gebogene Teil ist mit dem Rand des Anschlusses 116 der Kappe der positiven Elektrode in Kontakt, und diese sind in die Zellenabdeckung 117 eingeführt, und die Oberkante der Büchse 109 der positiven Elektrode ist am Rand der Zellenabdeckung 117 gebogen und festgeklemmt. Die Unterkante der positiven Elektrode 103 wird abgedichtet, indem die Unterseite der wasserabweisenden porösen Schicht 106 der positiven Elektrode 103 zwischen den Dichtungskörper 114 und die Büchse der positiven Elektrode 109 eingeführt und festgeklemmt wird.
Mit dem Einsatz der oben erläuterten Zellenstruktur kann das Austreten von geliertem Elektrolyt, das in die zylindrische positive Elektrode 103 eingefüllt ist, und das Austreten von Elektrolyt, das das Zinkpulver enthält und in die negative Elektrode vom oberen bis zum unteren Ende der Büchse 109 der positiven Elektrode eingefüllt ist, verhindert werden.
Wenn jedoch das obere Ende der zylindrischen positiven Elektrode 103, das aus Kollektor 105, Katalysatorschicht 104 und der wasserabweisenden porösen Schicht 106 besteht, an einem Rand der Einkerbung 118 gebogen wird, die der Abdichtung dient, können Risse der Katalysatorschicht 104 an der Biegung bzw. Falten der wasserabweisenden porösen Schicht 106 entstehen, und dadurch läßt sich die Zellenabdichtung 117 nur schwer vollständig abdichten.
Des weiteren können, da die Abdichtung der Unterkante der Büchse 109 der positiven Elektrode abgedichtet wird, indem nur die Kante der wasserabweisenden porösen Schicht 106 zwischen dem Dichtungskörper 114 und der Büchse 109 der positiven Elektrode umgeklemmt wird, Risse an der Kante der wasserabweisenden porösen Schicht 109 entstehen, so daß vollständige Abdichtung schwer zu erreichen ist.
Da das alkalische Elektrolyt eine starke Neigung zum Kriechen und zum Austreten durch winzige Falten oder Risse der Dichtung aufweist, wenn diese vorhanden sind, kann es leicht beim Aufbewahren oder bei Gebrauch zum Austreten von Elektrolyt kommen.
Des weiteren wird die Leitung von der positiven Elektrode 103 zu der Büchse 109 der positiven Elektrode durch den mechanischen Kontakt der positiven Elektrode 103 und des Anschlusses 116 der Kappe der positiven Elektrode bewirkt, der durch das Biegen des oberen Randes der Büchse 109 der positiven Elektrode hergestellt wird, wobei diese Kontakte durch Schwingung oder Stoß, die auf die Zelle wirken, instabil werden können, wodurch die Zufuhr von Strom instabil wird.
FR-A-2152973 offenbart allgemein gesagt eine zylindrische positive Elektrode für eine Zellenstruktur, bei der der obere Abschnitt der Elektrode zwischen einem inneren und einem äußeren becherförmigen Element angeordnet ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft eine zylindrische Luftsauerstoffzelle, die mit einer zylindrischen positiven Elektrode versehen ist, die eine Metall-Kollektorschicht, eine an der Seitenwand des Metall-Koliektors angeordnete Katalysatorschicht sowie eine poröse Schicht umfaßt, die an einer Außenfläche der Katalysatorschicht angeordnet ist, wobei
ein äußerer kappenförmiger Metallbecher auf die Außenwand einer Oberkante der porösen Schicht aufgepaßt ist und ein innerer kappenförmiger Metallbecher auf die Innenwand der Oberkante der Katalysatorschicht aufgepaßt ist;
die positive Elektrode in einer zylindrischen Büchse für die positive Elektrode aufgenommen ist, die an ihrer Oberseite mit einem Anschlußteil versehen ist;
wobei der Anschlußteil und der äußere Becher miteinander verschweißt sind; und
ein äußerer Rand des äußeren Bechers, der sich außerhalb eines Teils befindet, an dem der Anschlußteil und der äußere Becher miteinander verschweißt sind, und
die Innenrandfläche der Büchse der positiven Elektrode, die dem äußeren Rand des äußeren Bechers gegenüberliegt, voneinander isoliert sind.
Bei einer Ausführung ist die Metall-Kollektorschicht zylindrisch und weist einen gebogenen Teil auf, der an der Oberkante der Kollektorschicht hergestellt wird, indem die Oberkante der Kollektorschicht nach innen gebogen wird.
Des weiteren kann ein Vorsprung an der Oberseite des äußeren Metallbechers vorhanden sein, wobei der Vorsprung an der Innenfläche der Büchse für die positive Elektrode aufgeschweißt ist.
Des weiteren kann eine Gasdiffusionsschicht zwischen der porösen Schicht und der Elektrodenbüchse angeordnet sein. Bei dieser Anordnung kann die Gasdiffusionsschicht ein Vlies umfassen, das zwischen dem äußeren Rand des äußeren Bechers und der Außenfläche der porösen Schicht sowie der Innenfläche der Büchse für die positive Elektrode angeordnet ist. Als Alternative dazu kann die Gasdiffusionsschicht eine Wärmeschrumpfröhre aus porösem Kunststoff umfassen, die eine hohe Luftdurchlässigkeit aufweist und zwischen dem äußeren Rand des äußeren Bechers und der Außenfläche der porösen Schicht sowie der Innenfläche der Büchse für die positive Elektrode angeordnet ist. Bei dieser Anordnung kann die Luftsauerstoffzelle Öffnungen an der Seitenwand der Wärmeschrumpf-Kunststoffröhre umfassen.
Die vorliegende Erfindung schafft somit eine neuartige Luftsauerstoffzellenkonstruktion, bei der die Oberseite und die Unterseite der zylindrischen positiven Elektrode, die aus Kollektor- und Katalysatorschichten sowie einer wasserabweisenden porösen Schicht bestehen, flüssigkeitsdicht abgeschlossen sind, so daß das Austreten von in der positiven Elektrode enthaltenem Elektrolyt nach außen verhindert wird.
Gemäß den oben beschriebenen Erläuterungen funktioniert die Erfindung wie folgt:
Die Oberseite einer positiven Elektrode besteht aus einer Metall-Kollektorschicht, einer Katalysatorschicht, die an der Seite der Kollektorschicht angeordnet ist, sowie einer porösen Schicht, die zwischen zwei Metallbechern mit unterschiedlichem Innendurchmesser gehalten wird, und die Seiten der Metallbecher werden an die positive Elektrode gepreßt, wodurch die Oberseite der positiven Elektrode vollständig abgedichtet werden kann, ohne daß Risse oder Falten an der positiven Elektrode entstehen können, so daß das Austreten von Elektrolyt vom oberen Ende der positiven Elektrode vollständig vermieden werden kann.
Starke elektrische Leitfähigkeit zwischen der positiven Elektrode und den Metallbechern läßt sich erzielen, indem eine zylindrische Kollektorschicht eingesetzt wird, deren oberer Rand nach innen gebogen wird, und indem der umgebogene Rand an der Innenwand des äußeren Bechers angeschweißt wird, und indem der äußere Becher und der innere Becher an den gebogenen Rand des Kollektors gepreßt werden. Des weiteren läßt sich eine hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. ein niedriger Innenwiderstand der Zelle erreichen, indem die Oberseite des äußeren Bechers an der Innenwand der Büchse für die positive Elektrode angeschweißt wird, so daß Kontaktfehler zwischen dem Kollektor und dem Becher auch dann vermieden werden, wenn unerwartete Stöße bzw. Schwingungen auf die Zelle wirken.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der teilweise aufgeschnittenen zylindrischen Zink-Luft- Zelle, die eine erste Ausführung der Erfindung darstellt.
Fig. 2 zeigt den Teil A in Fig. 1 vergrößert.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Oberkante der abgewandelten positiven Elektrode der in Fig. 1 dargestellten zylindrischen Zink-Luft-Zelle.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf den äußeren Becher der in Fig. 1 dargestellten zylindrischen Zink-Luft-Zelle.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den äußeren Becher der zylindrischen Zink-Luft-Zelle, die in Fig. 4 dargestellt ist, entlang der Linie A-B.
Fig. 6 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch die Oberkante der positiven Elektrode der zylindrischen Zink-Luft-Zelle, die eine zweite Ausführung der Erfindung darstellt.
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht der teilweise aufgeschnittenen herkömmlichen zylindrischen Zink-Luft-Zelle.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN

Ausführung 1

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der teilweise aufgeschnittenen zylindrischen Zink-Luft- Zelle, die eine erste Ausführung der Erfindung darstellt. Fig. 2 zeigt vergrößert den Teil A in Fig. 1, und Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Schnitt durch das obere Ende der abgewandelten positiven Elektrode der in Fig. 1 dargestellten zylindrischen Zink-Luft-Zelle.
In Fig. 1 bis 3 ist 1 eine zylindrische negative Elektrode, in die ein aktives Material aus sogenanntem gelierten Zink und ein Kollektor 2 integriert sind, 3 ist eine mehrschichtige zylindrische positive Elektrode, die aus einer Katalysatorschicht 4 besteht, bei der Manganoxid und Kohlenstoffmaterialien als Hauptelemente eingesetzt werden, aus einer Kollektorschicht 5, die aus nickelplattiertem Edelstahlsieb besteht, das in der Katalysatorschicht 4 angeordnet ist, sowie aus einer wasserabweisenden porösen Schicht C, die aus Fluorkunststoff besteht, der mit einer Oberfläche von Katalysatorschicht 4 in Kontakt ist, 7 ist ein Trennelement, das in der Katalysatorschicht 4 der positiven Elektrode 3 angeordnet ist, wobei darin die negative Elektrode 1 angeordnet ist, 8 ist eine Luftdiffusionsschicht, die aus Polypropylen-Vlies besteht. 9 ist eine Büchse für die positive Elektrode, an der der Kappenanschluß 16 für die positive Elektrode integral an der Oberseite ausgeformt ist, 10 ist ein Lufteinlaßloch, das an der Büchse 9 für die positive Elektrode vorhanden ist, 11 ist eine Isolierröhre, 12 ist ein Lufteinlaßausschnitt, der an der Isolierröhre 11 vorhanden ist, 13 ist eine Dichtung, die den Luftteinlaßausschnitt bis zum Betrieb der Zelle abdichtet, 14 ist eine Dichtung aus Kunststoff, 15 ist eine Bodenplatte für den Anschluß der negativen Elektrode, 17 ist ein Dichtungsmaterial und 18 ist ein Trägerpapier (base paper).
Das Verfahren zum Herstellen der positiven Elektrode 3 beginnt mit einem Punktschweißvorgang, bei dem die beiden Enden der langen Kollektorschicht, die den Kollektor 5 bildet, zu zylindrischer Form überlappt werden und der überlappte Teil auf einer Fläche angeordnet wird, die mit der Seitenfläche des Kollektors 5 zusammenfällt, und anschließend eine vorgeformte Katalysatorschicht 4 auf beide Flächen des zylinderförmigen Kollektors 5 aufgepreßt wird.
Das Material der Katalysatorschicht 4 wird hergestellt, indem Aktivkohle, Manganoxid, Acetylenschwarz und Fluorkunststoffpulver in einem vorgegebenen Mischverhältnis gemischt werden, und indem das Gemisch geknetet wird, nachdem eine entsprechende Menge an Ethylalkohol zugesetzt wurde. Dann wird dieses geknetete Gemisch zu einer Wandfolie mit einer Dicke von ungefähr 0,6 mm extrudiert. Das Manganoxyd wird hergestellt, indem γ-MNOOH Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre bei ungefähr 400ºC unterzogen wird, und das Fluorkunststoffpulver wird aus Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Granulierte oder verkettete (chained) Aktivkohle mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 40 Mikrometer wird in diesem Fall eingesetzt.
Des weiteren wird ein Fluorkunststoff-Dispersant, der PTFE-Kunststoff enthält, auf eine Oberfläche der Katalysatorschicht 4 aufgetragen und bei einer Temperatur von 230ºC getrocknet. Dadurch kann das Elektrolyt leicht in die Elektrode permeieren, und die Behinderung der Sauerstoffgaszufuhr zu der Elektrode kann verhindert werden. Eine Trockentemperatur von 230ºC wird eingesetzt, um die oberflächenaktive Substanz, die in dem Dispersant enthalten ist, zu dispergieren.
Dann wird eine gasdurchlässige, wasserabweisende Fluorkunststoffschicht auf die mit dem Fluorkunststoff-Dispersant beschichtete Oberfläche aufgepreßt, um die poröse Schicht 6 der positiven Elektrode 3 herzustellen, die als Luftelektrode wirkt. Die so hergestellte positive Elektrode 3 wird in Form eines Zylinders gewickelt, so daß sie der Katalysatorschicht 4 nach innen zugewandt ist.
Anschließend werden der innere Becher 20 sowie der äußere Becher 19, die beide aus nickelplattiertem Stahlblech bestehen, an der Oberseite der zylindrischen positiven Elektrode 3 angeordnet, und zwar so, daß der äußere Becher 19 mit dem äußeren Rand in Kontakt ist, während der innere Becher 20 mit dem inneren Rand der Oberkante der porösen Schicht 5 in Kontakt ist. Dadurch kann die positive Elektrode 3 in einem Zustand abgedichtet werden, in dem die Oberkante der positiven Elektrode 3 zwischen dem äußeren Becher 19 und dem inneren Becher 20 gehalten wird. Da die Außenseite des Randes des äußeren Bechers mit einer Walze eingekerbt wird und an die Außenfläche der positiven Elektrode 3 gepreßt wird, während der innere Becher 20 in einem Raum der Katalysatorschicht 4 aufgeweitet und an die Innenwand der positiven Elektrode 3 gepreßt wird, wird die positive Elektrode 3 zwischen dem inneren Becher 20 und dem äußeren Becher 19 gehalten und festgeklemmt, so daß ein luftdichter und austrittsfreier Verschluß entsteht.
Des weiteren ist die gesamte Innenfläche des äußeren Bechers 19, wie in Fig. 3 dargestellt, mit einem Dichtungsmaterial aus Kunstkautschuk beschichtet, das beispielsweise hauptsächlich aus chlorsulfoniertem Polyethylen besteht, so daß eine Dichtungsschicht 22 entsteht, um die Luftdichtigkeit und die Austrittsdichtigkeit zu verbessern und die hohe Zuverlässigkeit der Dichtung zu gewährleisten.
So werden nach dem Abdichten der Oberseite der positiven Elektrode 3 die Außenfläche der porösen Schicht 6 sowie der Bereich vom äußeren Rand des äußeren Bechers 19 bis zum oberen abgerundeten Teil mit der Luftdiffusionsschicht 8 umhüllt.
Kleine Vorsprünge 23 sind, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, an der äußeren Oberseite des äußeren Bechers 19 an drei Punkten außerhalb einer geraden Linie angeordnet, und diese kleinen Vorsprünge 23 werden an der Innenfläche des Anschlusses 16 der Kappe der positiven Elektrode punktgeschweißt, die an der Oberseite der Büchse 9 für die positive Elektrode angeordnet ist.
Des weiteren ist die Oberseite der Luftdiffusionsschicht 8 zwischen dem äußeren Rand des äußeren Bechers 19, der sich außerhalb der kleinen Vorsprünge 23 befindet, und der Innenfläche der Büchse 9 für die positive Elektrode, die diesen Vorsprüngen gegen überliegt, angeordnet, um den Kontakt des äußeren Bechers 19 mit der Büchse 9 für die positive Elektrode zu vermeiden.
Wenn die oben beschriebene Zellenkonstruktion eingesetzt wird, kann, da der Wirbelstrom, der beim Aufschweißen kleinerer Vorsprünge auf die obere Innenseite der Büchse 9 für die positive Elektrode erzeugt wird, lediglich auf die kleinen Vorsprünge des äußeren Bechers 19 konzentriert wird, eine höhere Schweißfestigkeit und eine bessere äußere Erscheinung der Verschweißung zwischen der Büchse 9 für die positive Elektrode und den kleinen Vorsprüngen erzielt werden. Des weiteren kann, da eine Öffnung 21 am oberen Mittelpunkt des inneren Bechers 20 vorhanden ist, ein Schweißstab durch Öffnung 21 hindurch eingeführt werden, wenn die Büchse für die positive Elektrode an dem äußeren Becher angeschweißt wird, so daß der Schweißstab mit dem äußeren Becher 19 in Kontakt gebracht werden kann und das Verschweißen dieser Teile unter stabileren Bedingungen leicht ausgeführt werden kann.
Des weiteren kann die Luftdiffusionsschicht 8, die die Außenfläche der porösen Schicht 6 und den Bereich von der Außenfläche bis zum oberen Ende von Becher 19 abdeckt, statt aus Vlies aus einer Wärmeschrumpfröhre aus porösem Kunststoff hergestellt werden, die aus einem Kunststoffmaterial, wie beispielsweise luftdurchlässigem PET oder einer Wärmeschrumpfröhre, besteht, die im voraus mit kleinen Öffnungen versehen wurde.
Die Unterkante der positiven Elektrode 3 wird hergestellt, indem die Unterkante der positiven Elektrode 9 an den Rand des Dichtungskörpers 14 gebogen und geklemmt wird, und indem die Unterkante der porösen Schicht 6 zwischen dem Dichtungskörper 14 und der Büchse 9 für die positive Elektrode angeordnet wird und der Zwischenraum mit einem Dichtungsmaterial 17 ausgeführt wird.
Zehn der zylindrischen Zink-Luft-Zellen A werden entsprechend der Ausführung 1, die in Fig. 1 dargestellt ist, hergestellt, zehn herkömmliche zylindrische Zink-Luft-Zellen C werden hergestellt, indem die Oberkante der positiven Elektrode nach innen gebogen und mit dem gebogenen Teil in Kontakt gebracht wird, wie dies in Fig. 14 dargestellt ist. Zehn zylindrische Zink-Luft-Zellen B werden entsprechend der Ausführung 1 in Fig. 3 hergestellt, wobei jedoch die Dichtungsschicht 22 an der Innenfläche des äußeren Be chers 19 ausgebildet ist, und zehn herkömmliche zylindrische Zink-Luft-Zellen D mit Dichtungsschicht 22 an der Oberkante der positiven Elektrode werden hergestellt.
Die Lagerungseigenschaften dieser Zellen werden bei einer Lagertemperatur von 60ºC vergleichsweise getestet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 dargestellt, treten bei den herkömmlichen Zink-Luft-Zellen C und D starke Elektrolytundichtigkeiten innerhalb kurzer Zeiten auf, und zwar unabhängig von dem Auftrag des Dichtungsmaterials.
Hingegen trat bei keiner der Zink-Luft-Zellen B nach Ausführung 1 nach einer Lagerzeit von einem Monat bei 60ºC Undichtigkeit auf, während alle Zink-Luft-Zellen A nach einer Lagerzeit von drei Wochen Undichtigkeit aufwiesen.
Es lassen sich also erhebliche Verbesserungen der Austrittsverhinderungseigenschaften mit den erfindungsgemäßen Zink-Luft-Zellen gegenüber den herkömmlichen Znk-Luft- Zellen zusätzlich zu weiteren Verbesserungen nachweisen, die mit der Dichtungsschicht 22 erzielt werden, die an der Innenfläche des äußeren Bechers 19 ausgebildet ist.
Wenn jedoch die Breite des überlappenden Bereiches des zylindrisch geformten Kollektors nicht ausreicht, würde dies zu einer nicht ausreichenden Zugfestigkeit des überlappten Bereiches führen.
Daher kann es, wenn sich das Volumen der negativen Zinkelektrode 1 bei Entladung vergrößert, zum Bruch an Schweißpunkten an den Kanten des Kollektors kommen, so daß Elektrolyt austritt. So ist eine Überlappungsbreite von mindestens 1,3% des Umfangs von Kollektorschicht 5 erforderlich.
Wenn hingegen die Überlappungsbreite zu groß ist, wird der Kollektorbereich, der kleine Löcher aufweist, verstopft, so daß die Entladungskapazität etwas abnimmt. Die Abnahme der Entladungskapazität kann auf ein Minimum verringert werden, indem die Überlappungsbreite auf weniger als 9% des Gesamtumfangs der Kollektorschicht 5 festgelegt wird.
Obwohl hier der Fall dargestellt ist, daß die beiden Enden eines langen Edelstahl- Maschenstreifens überlappt werden, um einen zylindrischen Kollektor herzustellen, kann der Kollektor mit der gleichen Funktion auch hergestellt werden, indem ein langer horizontaler Metallfaden in eine Reihe separater vertikaler dünner Metalldrähte gewebt wird, die die Form eines Zylinders haben.
In diesem Fall könnten sowohl die horizontalen als auch die vertikalen Metalldrähte aus nickelplattiertem Edelstahldraht oder Nickeldraht bestehen, und in diesem Fall kann die Erosion des Kollektors durch das alkalische Elektrolyt auf ein Minimum verringert werden, so daß sich die Lagereigenschaften der Zelle verbessern lassen.

Ausführung 2

Ein gebogener Teil 24, der hergestellt wird, indem die Oberkante nach innen gebogen wird, ist, wie in Fig. 6 dargestellt, an dem zylindrischen Kollektor 5 vorhanden. Indem der äußere Becher 19 sowohl auf die Oberseite des gebogenen Teils 24 als auch den Oberkantenrand der porösen Schicht 6 gepreßt und aufgepaßt wird, und indem der innere Becher 20 sowohl auf die Unterseite des gebogenen Teils 24 als auch den inneren Rand der Oberkante von Katalysatorschicht 4 gepreßt und aufgepaßt wird, kann der gebogene Teil 24 zwischen dem inneren Becher 19 und dem äußeren Becher 20 gehalten und festgeklemmt werden. In diesem Zustand können der äußere Becher 19 und der gebogene Teil 24 miteinander verschweißt werden. Eine zylindrische Luftsauerstoffzelle gemäß der oben dargestellten Zellenkonstruktion, die jedoch, was den Rest der Zelle angeht, den gleichen Zellenaufbau hat wie in Fig. 1 dargestellt, wird hergestellt, und diese Zelle wird als Zelle E der Ausführung der Erfindung bezeichnet.
Zehn der Zellen E und A werden hergestellt, und die inneren Zellenwiderstände werden bestimmt, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 dargestellt sind. Tabelle 2
Erhebliche Verringerung des inneren Widerstandes resultierte, wie in Fig. 2 dargestellt, aus dem engeren Kontakt des gebogenen Teils 24 von Kollektorschicht 5 mit dem äußeren Becher 19 und dem inneren Becher 20, der durch die Zelle E gewährleistet wird, die eine Ausführung der Erfindung darstellt.
Dieses Ergebnis bewies, daß der innere Widerstand auch nach einer Lagerzeit von 20 Tagen bei 60ºC niedrig gehalten werden kann. Die Vorteile der Zelle E sind mit den zusammengesetzten Zellen bestätigt worden, bei denen der gebogene Teil 24 nicht an Kollektorschicht 5 angeschweißt wird, sondern lediglich zwischen diesen beiden Elementen gehalten wird.
Die zylindrische Luftsauerstoffzelle der Erfindung besteht, wie oben erläutert, aus einer Metall-Koflektorschicht, einer Katalysatorschicht, die an der Seite der Metall-Kollektorschicht angeordnet ist, sowie einer porösen Schicht, die als zylindrische Luftelektrode wirkt, die an der Außenseite der Katalysatorschicht angeordnet ist, und sie ist mit einem äußeren Metallbecher versehen, der auf die äußere Oberkante der positiven Elektrode aufgepreßt ist, sowie mit einem inneren Metallbecher, der auf die innere Oberkante der positiven Elektrode aufgepreßt ist. Da das obere Ende der positiven Elektrode von dem äußeren und von dem inneren Becher zusammengepreßt und eingeklemmt wird, kann die Abdichtung des Oberteils der positiven Elektrode erheblich verbessert werden, so daß Luftsauerstoffzellen mit ausgezeichneten Dichtungs- und Auslaufbeständigkeitseigenschaften entstehen.
Des weiteren können, indem ein gebogener Teil an der Oberkante der Metall-Kollektorschicht hergestellt wird, der gebogene Teil zwischen dem äußeren Metallbecher und dem inneren Metallbecher gehalten und an ihnen festgeklemmt wird, und indem die Kollektorschicht und der äußere Becher verschweißt werden, die Kontakte zwischen diesen Elementen im besten Zustand gehalten werden, so daß die Möglichkeit der Zunahme des inneren Widerstandes aufgrund schlechten Kontaktes zwischen der Kollektorschicht sowie dem äußeren und dem inneren Becher ausgeschlossen werden kann.
Des weiteren ist ein Kunststofformkörper mit einer ringförmigen Vertiefung, die auf die Unterkante der positiven Elektrode aufgepaßt ist, am unteren Ende der positiven Elektrode angeordnet, und nachdem der Kunststofformkörper in die Büchse der positiven Elektrode eingeführt worden ist, wird die Seite der Büchse der positiven Elektrode nach innen an die Seite des Kunststofformkörpers gepreßt, um die Abdichtung zwischen dem unteren Ende der positiven Elektrode und der ringförmigen Vertiefung des Kunststoffformkörpers zu verbessern, wodurch sich die Auslaufbeständigkeitseigenschaften des unteren Endes der positiven Elektrode verbessern.

Claims

1. Zylindrische Luftsauerstoffzelle, die mit einer zylindrischen positiven Elektrode (3) versehen ist, die eine Metall-Kollektorschicht (5), eine an der Seitenwand des Metall-Kollektors angeordnete Katalysatorschicht (4) sowie eine poröse Schicht (6) umfaßt, die an einer Außenfläche der Katalysatorschicht (4) angeordnet ist, wobei

ein äußerer kappenförmiger Metallbecher (19) auf die Außenwand einer Oberkante der porösen Schicht (6) aufgepaßt ist und ein innerer kappenförmiger Metallbecher (20) auf die Innenwand der Oberkante der Katalysatorschicht (4) aufgepaßt ist;

die positive Elektrode (3) in einer zylindrischen Büchse (9) für die positive Elektrode aufgenommen ist, die an ihrer Oberseite mit einem Anschlußteil (16) versehen ist

wobei der Anschlußteil (16) und der äußere Becher (19) miteinander verschweißt sind; und

ein äußerer Rand des äußeren Bechers (19), der sich außerhalb eines Teils befindet, an dem der Anschlußteil (16) und der äußere Becher (19) miteinander verschweißt sind, und

die Innenrandfläche der Büchse (9) der positiven Elektrode, die dem äußeren Rand des äußeren Bechers (19) gegenüberliegt, voneinander isoliert sind.

2. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Metall-Kollektorschicht (5) zylindrisch ist und einen gebogenen Teil (24) aufweist, der an der Oberkante der Kollektorschicht hergestellt wird, indem die Oberkante der Kollektorschicht nach innen gebogen wird.

3. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Vorsprung (23) an dem oberen Teil des äußeren Metallbechers (19) vorhanden ist und der Vorsprung an der Innenfläche der Büchse (9) für die positive Elektrode angeschweißt ist.

4. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei eine Gasdiffusionsschicht (8) zwischen der porösen Schicht (6) und der Elektrodenbüchse (9) angeordnet ist.

5. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 4, wobei die Gasdiffusionsschicht (8) ein Vlies umfaßt, das zwischen dem äußeren Rand des äußeren Bechers (19) und der Außenfläche der porösen Schicht (6) sowie der Innenfläche der Büchse (9) für die positive Elektrode angeordnet ist.

6. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 4, wobei die Gasdiffusionsschicht (8) eine Wärmeschrumpfröhre aus porösem Kunststoff umfaßt, die eine hohe Luftdurchlässigkeit aufweist und zwischen dem äußeren Rand des äußeren Bechers (19) und der Außenfläche der porösen Schicht (6) sowie der Innenfläche der Büchse (9) für die positive Elektrode angeordnet ist.

7. Zylindrische Luftsauerstoffzelle nach Anspruch 6, wobei Öffnungen an der Seitenwand der Wärmeschrumpfröhre aus Kunststoff vorhanden sind.