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Galvanisches Primärelement
Galvanische Primärelemente sind in der Regel so aufgebaut, dass die negative Elektrode Becherform hat und den Behälter der Zelle bildet. Der Becher umschliesst dabei die positive Elektrode mit der Depolarisationsmasse und den Elektrolyten. Die elektrische Energie wird durch Auflösung der negativen Elektrode erzeugt. Gleichzeitig entsteht bei der Entladung Wasser, das zu einer Verflüssigung des im neuen Zustand durch Quellstoff verfestigten Elektrolyten führt. Die Folge davon ist ein Auslaufen von Elektrolytflüssigkeit durch die während der Entladung allmählich zerstörte Becherwand. Dieses Auslaufen der Elektrolytflüssigkeit führt oft zu grossen Schäden in den Geräten, in denen die Batterien zu ihrem Betrieb eingebaut sind.
Es ist schon bekannt, zur Vermeidung dieses Nachteils die Zelle wenigstens teilweise mit einer dünnen und biegsamen Kunststoffhülle zu umgeben, wobei diese Kunststoffhülle in der Lage ist, einen gegebenenfalls auftretenden Überdruck sowie austretende Elektrolytflüssigkeit durch Ausbeulung aufzunehmen und so einen Austritt aus der Zelle zu verhindern.
Bei allen mit Kunststoff umhüllten Primärelementen ergeben sich jedoch grosse Schwierigkeiten hinsichtlich einer wirklich völligen Abdichtung am Boden und an der Kontaktkappe der Zelle. Es besteht immer die Gefahr, dass die Verbindung zwischen Metall und Kunststoff nicht dicht und widerstandsfähig ist und dass daher unter der Wirkung eines Überdruckes in der Zelle Elektrolyt zwischen dem Kunststoff und dem Metall ausgetrieben wird.
Bei einem gemäss der Erfindung ausgebildeten Primärelement, das in bekannter Weise dicht von einer Hülle aus Kunststoff umschlossen ist, welche nur die Elektrodenkontakte freilässt, werden diese Nachteile dadurch vermieden, dass zumindest einer dieser Kontakte in seiner von der Hülle überdeckten Randzone eine geschlossene Reihe von eng benachbarten Löchern oder radial nach aussen konvergierenden Randausnehmungen aufweist und dass diese Randzone des Kontaktes innen-und aussenseitig unter Durchdringung der Löcher bzw. Randausnehmungen einstückig von thermoplastischer Kunststoffmasse bedeckt ist, wobei die gegenseitigen Abstände der Löcher bzw. Randausnehmungen so klein gewählt sind, dass infolge der Schrumpfung des in die Löcher bzw. in die Randausnehmungen eingedrungenen thermoplastischen Kunststoffes beim Erstarren im Bereich zwischen den Löchern bzw.
Randausnehmungen ein hoher Abdichtungsdruck zwischen Kunststoff und Kontaktmaterial wirksam ist.
Durch die beidseitige Bedeckung der metallischen Elektrode mit thermoplastischem Kunststoff unter Durchdringung der Löcher bzw. Randausnehmungen des Elektrodenkontaktes durch den thermoplastischen Kunststoff ergibt sich beim Abkühlen und Erstarren des Kunststoffes eine Schrumpfung der die Löcher bzw.
Randausnehmungen nietenartig durchsetzenden Kunststoffteile, durch welche die beidseitigen Kunststoffabdeckungen des Elektrodenkontaktes im Umgebungsbereich der Löcher mit grosser Kraft gegen die Metallfläche der Kontaktelektrode gezogen werden, so dass eine absolute Abdichtung gewährleistet wird, wenn nur die Löcher bzw. Randausnehmungen hinreichend eng benachbart sind, um in der Mitte zwischen zwei benachbarten Löchern bzw. Randausnehmungen noch einen hinreichenden Abdichtungsdruck sicherzustellen.
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Wenn die Kunststoffhülle unter Freilassung einer zentralen Bodenkontaktfläche direkt mit dem Rand des Bodens einer Becherelektrode verbunden werden soll, so wird gemäss der Erfindung der Boden der Becherelektrode nahe seinem Umfang mit einer geschlossenen Lochreihe versehen und die Kunststoffhülle so aufgebracht, dass der Becherboden aussenseitig von einem Randstreifen der Kunststoffhülle überdeckt wird, wobei die Kunststoffmasse die Löcher durchsetzt und die Innenseite des Becherbodens mit einer geschlossenen Schicht abdeckt.
Durch die an der Innenseite des Becherbodens liegende Kunststoffabdeckung wird der Becherboden gegen den Elektrolytangriff geschützt, so dass nur die Becherwände, die aussenseitig von der Kunststoffhülle umschlossen sind, als Lösungselektrode wirken.
Die gesamte Kunststoffhülle wird zweckmässig aus zwei Teilen angefertigt, nämlich aus einem den Boden des Elementes mit einem Randstreifen übergreifenden Mantelteil, mit dem der Boden der Becherelektrode oder eine Bodenkontaktscheibe dicht verbunden ist, und aus einem Deckelteil, mit dem die Elektrodenkappe dicht verbunden ist, wobei beide Teile durch eine Schweissnaht miteinander verbunden werden.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden. Fig. 1 zeigt ein Primärelement gemäss der Erfindung zur Hälfte im Achsschnitt und zur andern Hälfte in Ansicht. Fig. 2 stellt in grösserem Massstab einen Schnitt durch den bodenseitigen Kantenbereich einer der Fig. 1 ähnlichen Ausführungsform der Erfindung dar. Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemässe Verbindung zwischen einer Kunststoffhülle und einer Bodenkontaktscheibe eines Primärelementes. Fig. 4 zeigt in Draufsicht die Bodenkontaktscheibe nach Fig. 3. Fig. 5 stellt im Achsschnitt eine erfindungsgemässe Verbindung zwischen der Kunststoffhülle und dem Kappenkontakt eines Primärelementes dar und Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den Kappenkontakt nach Fig. 5.
In Fig. 1 ist eine Becherelektrode 1 erkennbar, deren Boden la gegen die Mitte zu verdickt ist und als Bodenkontaktfläche für die Becherelektrode dient. Der Mantel der Becherelektrode 1 ist von einer Hülle 2 aus thermoplastischem Kunststoff umschlossen, welche die Unterkante der Becherelektrode mit einem Randstreifen 2a umgreift. Der Boden la der Becherelektrode weist nahe seinem Aussenrand auf einem Kreis eine enge Reihe kleiner Löcher 3 auf, die von nietenartigen Teilen 2b aus thermoplastischer Kunststoffmasse durchsetzt werden, wobei sich die Kunststoffmasse oberhalb des Bodens la in Form einer den Hauptboden überdeckenden Schicht 2c mit einem einen Teil der Becherwand abdeckenden Randstreifen 2d durchsetzt.
Die einzelnen Teile der Kunststoffhülle 2 sind deutlicher im Querschnitt nach Fig. 2 zu erkennen, wo statt eines gegen die Mitte zu verdickten Becherbodens ein bombierter Becherboden gezeigt ist. Die beschriebene Kunststoffumhüllung wird in einem Spritzvorgang einstückig hergestellt. Durch Schrumpfung der die Löcher 3 durchsetzenden Kunststoffmasse 2b werden die Hüllenteile 2a, 2c und 2d im Bereich nahe den Teilen 2b fest gegen die Becherelektrode gezogen, so dass der Hüllenteil 2a gleichsam durch eine grosse Anzahl von Nieten mit den Hüllenteilen 2c, 2d verbunden wird. Wegen der engen Anordnung der Löcher bzw. der Nieten ist eine haltbare und dichte Verbindung zwischen der Becherelektrode und der Kunststoffhülle gewährleistet, die erheblichen Überdrücken im Becher standhalten kann und ein Austreten des Elektrolyten wirksam verhindert.
Auf ähnliche Weise ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l, wie später in Verbindung mit Fig. 5 noch genauer erläutert wird, der Kappenkontakt 4 der positiven Elektrode dicht mit einem Kunststoffdeckel 5 verbunden, der seinerseits bei 6 mit einer durch Hochfrequenz und/oder UltraschallSchweissung hergestellten Schweissnaht mit der Hülle 2 verbunden ist, so dass das gesamte Primärelement dicht in eine Kunststoffhülle eingeschlossen ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Hülle 2 nicht direkt mit dem Becherboden, sondern mit einer Bodenkontaktscheibe 7 der Becherelektrode verbunden. Die Becherelektrode sitzt in bekannter Weise auf dieser in der Mitte eingebuchteten Kontaktscheibe auf und ihr Kappenkontakt ist in analoger Weise wie in Fig. l mit der Kunststoffhülle verbunden zu denken.
Die Bodenkontaktscheibe 7 hat an ihrem Umfang, wie Fig. 4 in Draufsicht zeigt, eine Reihe eng benachbarter Löcher, durch die das Kunststoffmaterial beim Spritzvorgang durchtritt, so dass die beidseitigen Überbrückungsstreifen 2a, 2c im Rand der Bodenkontaktscheibe wieder durch die die Löcher 3 durchdringende Kunststoffmasse 2b nietenartig verbunden werden.
Fig. 5 stellt im Querschnitt die dichte Verbindung des Deckelteiles 5 aus Kunststoff mit dem Kappenkontakt 4 dar, wobei als weitere Variante der Erfindung der Verbindungsrand des Kappenkontaktes 4 nicht mit Löchern 3, sondern gemäss Fig. 6 mit nach aussen konvergierenden Randausnehmungen 8 versehen ist. In diesen Randausnehmungen verankert sich der Kunststoff beim Spritz-
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giessen in ähnlicher Weise wie in den Löchern 3 gemäss Fig. 4, so dass nach Schrumpfen des Kunststoffes eine dichte Verbindung von Kunststoff und Metall im Umgebungsbereich dieser Randausnehmungen erhalten wird.
Sowohl für die Verbindung der Bodenkontaktscheibe 7 als auch für die Zwecke der Verbindung des Kappenkontaktes 4 mit dem Kunststoff können alternativ Löcher 3 gemäss Fig. 4 oder Randausnehmungen 8 gemäss Fig. 6 angewendet werden. Für die unmittelbare Verbindung des Becherbodens mit dem Kunststoff werden Lochreihen gemäss Fig. 3 angewendet.
Selbstverständlich können die Löcher auch in mehreren, gegebenenfalls gegeneinander versetzten Reihen angeordnet werden. In Sonderfällen kann es möglich sein, die erfindungsgemässe Verbindung zwischen Elektrodenkontakt und Kunststoffhülle nur für einen der beiden Kontakte anzuwenden, wenn nämlich für den andern Kontakt auf irgendeine andere Weise eine dichte Verbindung hergestellt ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Galvanisches Primärelement, das dicht von einer Hülle aus Kunststoff umschlossen ist, welche nur die Elektrodenkontakte freilässt, dadurch gekennzeichnet, dasszumindest einer dieser Kon- takte (Kontaktkappe 4 der positiven Elektrode bzw. Boden la oder Bodenkontaktscheibe 7 der negativen Becherelektrode) in seiner von der Hülle (2, 5) überdeckten Randzone eine geschlossene Reihe von eng benachbarten Löchern (3) oder radial nach aussen konvergierenden Randausnehmungen (8) aufweist und dass diese Randzone des Kontaktes innen-und aussenseitig unter Durchdringung der Löcher bzw. Randausnehmungen einstückig von thermoplastischer Kunststoffmasse (2a, 2c : 5) bedeckt ist, wobei die gegenseitigen Abstände der Löcher (3) bzw.
Randausnehmungen (8) so klein gewählt sind, dass infolge der Schrumpfung des in die Löcher bzw. in die Randausnehmungen eingedrungenen thermoplastischen Kunststoffes (2b) beim Erstarren im Bereich zwischen den Löchern bzw. Randausnehmungen ein hoher Abdichtungsdruck zwischen Kunststoff und Kontaktmaterial wirksam ist.