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Galvanische Batterie
Galvanische Primärelemente sind in der Regel so aufgebaut, dass die negative Elektrode Beeherform 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 Primärelemente zu ihrem Betrieb eingebaut sind.
Es sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, die darauf abzielen, durch Anwendung einer dichten Umhüllung der Zellen mit Kunststoff das Ausfliessen des Elektrolyten aus den Zellen zu verhindern. Beim Zusammenbau mehrerer Zellen zu einer Batterie ist es bekannt, die Zellen nicht einzeln gegen Ausfliessen des Elektrolyten abzudichten, sondern durch ein allen Zellen gemeinsames dichtes Kunststoffgehäuse. Die einzelnen Zellen liegen dabei serien- oder parallelgeschaltet unter gegenseitiger Isolierung der Becherelektrode innerhalb des Batteriegehäuses, und der Stromkreis ist zu zwei Anschlusskontakten herausgeführt, welche den ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Gehäusedeckel durchsetzen. Die Oberseite der Zellen wird dabei meist durch eine Vergussmasse abgedichtet.
Diese Abdichtung ist aber für viele Fälle nicht befriedigend, weil die Gefahr besteht, dass die mechanische Verbindung der Kunststoff-Vergussmasse mit dem Metall der Anschlusskontakte sowie auch mit dem Kunststoff des Gehäuses nicht hinreichend widerstandsfähig ist und dass unter der Wirkung eines Überdruckes in den Zellen der Elektrolyt an den Fugen zwischen dem Deckel und dem Gehäuse bzw. den Anschlusskontakten ausgetrieben wird.
Bei einer gemäss der Erfindung ausgebildeten galvanischen Batterie, insbesondere Flachbatterie, mit mehreren in ein Kunststoffgehäuse eingeschlossenen Primärelementen und einen Kunststoffdeckel durchsetzenden streifenförmigen Anschlusskontakten werden die geschilderten Nachteile dadurch vermieden, dass jeder Kontaktstreifen im Bereich seiner Einbettung in die Kunststoffmasse des Deckels längs einer Abdichtungszone eine quer zum Streifen verlaufende Reihe von eng benachbarten Löchern aufweist und dass die diese Löcher enthaltende Abdichtungszone eines jeden Kontaktstreifens allseitig unter Durchdringung der Löcher einstückig von thermoplastischer Kunststoffmasse des Deckels bedeckt ist, wobei die gegenseitigen Abstände der Löcher so klein gewählt sind,
dass infolge der Schrumpfung des in die Löcher eingedrungenen thermoplastischen Kunststoffes beim Erstarren im Bereich zwischen den Löchern ein hoher Abdichtungsdruck zwischen dem Kunststoff und dem Kontaktstreifen wirksam ist.
Durch die beidseitige Bedeckung der Abdichtungszone jedes Kontaktstreifens mit thermoplastischem Kunststoff unter Durchdringung der Löcher durch den thermoplastischen Kunststoff ergibt sich beim Abkühlen und Erstarren des Kunststoffes eine Schrumpfung der die Löcher nietenartig durchsetzenden Kunststoffteile, durch welche der Kunststoff im Umgebungsbereich der Löcher mit grosser Kraft gegen die Metallfläche des Kontaktstreifens gezogen werden, so dass eine absolute Abdichtung gewährleistet wird, wenn nur die Löcher hinreichend eng benachbart sind, um in der Mitte zwischen zwei
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benachbarten Löchern noch einen hinreichenden Abdichtungsdruck sicherzustellen.
Die Erfmdung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Fig. la zeigt einen Schnitt durch eine gemäss der Erfindung ausgebildete Batterie bei abgehobenem Deckel und in Höhenrichtung verkürztem Gehäuse. Fig. lb stellt in Seitenansicht und in grösserem Massstab einen der Kontaktstifte dar und Fig. lc ist eine Draufsicht auf die Batterie bei abgenommenem Deckel.
Bei der Batterie nach den Fig. 1a bis 1c sind drei galvanische Primärelemente--l--nebeneinander gereiht, wobei das mittlere Element von einer Isolierhülle--2--umschlossen ist, um eine leitende Verbindung der Becherelektroden benachbarter Elemente zu verhindern. Die Elemente sind in üblicher Weise durch an die Kontaktkappe bzw. die Becherelektrode angelötete Drähte-3-in Serie geschaltet.
Die Becherelektrode des linken Elementes und die Kontaktkappe des rechten Elementes sind mit Lötfahnen--4a bzw. 4b--versehen.
Die drei Primärelemente--l--sind von einem nach oben offenen Kunststoffgehäuse--S-- umschlossen, auf das ein Kunststoffdeckel --6-- aufgesetzt werden kann. Vorzugsweise wird ein abgesetzter Randstreifen --6a-- dieses Deckels durch Wärme- und Druckeinwirkung mit dem freien Oberrand des Gehäuses verschweisst.
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innen vorstehenden Kontaktstreifenteile-7a, 8a- mit den Lötfahnen-4a, 4b- verlötet.
Wie aus der Ansicht nach Fig. 1a hervorgeht, sind die Kontaktstreifen-7, 8- in dem Bereich --B--, in dem sie den Deckel--6--durchsetzen, mit einer Reihe eng benachbarter Löcher--9-- versehen, die bei der Einbettung der Kontaktstreifen in den thermoplastischen Kunststoff des Deckels --6-- vom Kunststoff durchdrungen werden, so dass sich nach dem Schrumpfen des Kunststoffes nach dem Abkühlen desselben eine feste und dichte Verbindung zwischen Kunststoff und Metall ergibt.
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Galvanic battery
Galvanic primary elements are usually constructed in such a way that the negative electrode has a shape and forms the cell container. The cup encloses the positive electrode with the depolarization mass and the electrolyte. The electrical energy is generated by dissolving the negative electrode. At the same time, water is produced during the discharge, which leads to the liquefaction of the electrolyte, which is solidified by the swelling substance in its new state. The consequence of this is a leakage of electrolyte liquid through the cup wall, which is gradually destroyed during the discharge. This leakage of the electrolyte fluid often leads to major damage in the devices in which the primary elements are installed for their operation.
Various proposals have already been made which aim to prevent the electrolyte from flowing out of the cells by using a tight covering of the cells with plastic. When assembling several cells to form a battery, it is known not to seal the cells individually to prevent the electrolyte from flowing out, but rather to use a sealed plastic housing common to all cells. The individual cells are connected in series or in parallel with mutual isolation of the cup electrode inside the battery housing, and the circuit is led out to two connection contacts which penetrate the housing cover, which is also made of plastic. The top of the cells is usually sealed with a potting compound.
However, this seal is unsatisfactory in many cases because there is a risk that the mechanical connection of the plastic potting compound with the metal of the connection contacts and also with the plastic of the housing is not sufficiently resistant and that under the effect of overpressure in the cells of the Electrolyte is expelled at the joints between the cover and the housing or the connection contacts.
In a galvanic battery designed according to the invention, in particular a flat battery, with several primary elements enclosed in a plastic housing and strip-shaped connection contacts penetrating a plastic cover, the disadvantages described are avoided in that each contact strip in the area of its embedding in the plastic compound of the cover along a sealing zone transversely to Strip has a row of closely spaced holes and that the sealing zone of each contact strip containing these holes is covered on all sides by penetrating the holes in one piece by thermoplastic plastic compound of the cover, the mutual spacing of the holes being chosen so small,
that as a result of the shrinkage of the thermoplastic plastic that has penetrated into the holes during solidification in the area between the holes, a high sealing pressure is effective between the plastic and the contact strip.
As the sealing zone of each contact strip is covered on both sides with thermoplastic material and the holes are penetrated by the thermoplastic material, when the plastic cools and solidifies, the plastic parts penetrating the holes like rivets shrink, causing the plastic in the area around the holes to force against the metal surface of the contact strip, so that an absolute seal is ensured if only the holes are sufficiently close together to be in the middle between two
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Adequate sealing pressure must still be ensured in the neighboring holes.
The invention will now be described in more detail with reference to the drawings using an exemplary embodiment. La shows a section through a battery designed according to the invention with the cover lifted off and the housing shortened in the vertical direction. FIG. 1b shows one of the contact pins in a side view and on a larger scale and FIG. 1c is a plan view of the battery with the cover removed.
In the battery according to FIGS. 1a to 1c, three galvanic primary elements - 1 - are lined up next to one another, the middle element being enclosed by an insulating sleeve - 2 - in order to prevent a conductive connection between the can electrodes of adjacent elements. The elements are connected in series in the usual way by means of wires-3-soldered to the contact cap or the cup electrode.
The cup electrode of the left element and the contact cap of the right element are provided with soldering tails - 4a and 4b, respectively.
The three primary elements - l - are enclosed by a plastic housing - S-- open at the top, onto which a plastic cover --6-- can be placed. A stepped edge strip --6a-- of this cover is preferably welded to the free upper edge of the housing by the action of heat and pressure.
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inside protruding contact strip parts-7a, 8a- soldered to the soldering lugs-4a, 4b.
As can be seen from the view according to Fig. 1a, the contact strips -7, 8- are in the area --B--, in which they pass through the cover - 6 - with a row of closely spaced holes - 9-- which are penetrated by the plastic when the contact strips are embedded in the thermoplastic plastic of the cover --6--, so that after the plastic has shrunk after it has cooled down, a firm and tight connection between the plastic and the metal results.