DE1000886B

DE1000886B - Verfahren zur Herstellung flachzelliger galvanischer Batterien

Info

Publication number: DE1000886B
Application number: DEO4247A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Pentti Juuse Tamminen
Original assignee: Airam Oy AB
Current assignee: Airam Oy AB
Priority date: 1954-04-30
Filing date: 1955-04-23
Publication date: 1957-01-17
Also published as: CH379590A; DK95376C; GB868537A; NL245505A; GB779033A; DE1155831B; CH337887A; FR1240996A; US3076052A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf galvanische Batterien, die aus flachen Zellen bestehen. Diese Zellen liegen mit ihren Flächen unter Druck aneinander und bilden eine Stapelbatterie, wobei die verschiedenen Zellen so miteinander in Kontakt stehen, daß eine gute elektrische Verbindung gewährleistet ist. Früher hat es sich bei der Herstellung solcher Batterien nicht mit Sicherheit verhindern lassen, daß der Elektrolyt um die Kanten der Einzelzelle herum in die angrenzenden Zellen sickert und die Batterie durch Kurzschluß geschwächt wird. Um diesem Fehler vorzubeugen', wurde unter anderem vorgeschlagen, die Randzonen aller Zellen in eine gummiartige elastische Decke einzuhüllen, die leicht nach innen über die Ränder der Zellen gefaltet ist, um einen Raum für die Ausdehnung des Elektrolyts zwischen der elastischen Hülle und den Zellrändern zu schaffen. Anschließend kann eine gewünschte Anzahl der so isolierten Zellen zu einem Stapel aufgebaut, durch Binden aneinandergepreßt und mit einem äußeren isolierenden Mantel ausgestattet werden, den man durch Eintauchen oder durch Besprühen mit einer isolierenden Masse herstellt. Die erwähnte Methode hat den Nachteil, daß die Isolierung der Zellen durch die Spannung der elastischen Hülle an den Rändern bewirkt werden soll. Wenn nun die Zellen eine rechteckige Form besitzen, ist diese Spannung in oder in der Nähe der Mitte der längeren Seiten viel kleiner als in den kürzeren Seiten des Rechtecks, was zur Folge hat, daß der Elektrolyt an diesen Stellen leicht hinter den Rändern der Zellen durchsickern kann, wodurch örtliche Reaktionen hervorgerufen werden, die die Batterie schwächen.

Ein anderer Nachteil derartiger Batterien besteht darin, daß der innere Widerstand verhältnismäßig groß ist, weil der Teil der Querschnittsfläche der depolarisierenden Masse, der den Kontakt mit der benachbarten Zelle herstellt, nur einen Bruchteil der gesamten Querschnittsfläche der depolarisierenden Masse ausmacht. Außerdem nimmt die Hülle zwischen den Zellen ziemlich viel Platz in dieser Batterie ein.

Nach einem anderen bekannten Verfahren werden Zellen in Form eines Stapels angeordnet, zusammengebunden und anschließend die Batterie durch Eintauchen in ein Bad von geschmolzenem Isoliermaterial überzogen und in einem Behälter mit Isoliermasse vergossen. In einer derartigen Batterie ist jedoch die Querschnittsfläche der Elektroden größer als die der depolarisierenden Masse, um dem Isoliermaterial die Möglichkeit zu geben, sich an die überstehenden Ränder der Elektroden anzulegen und dadurch eine genügend gute Isolierung zu gewährleisten. Außerdem ist in Batterien dieser Art die elektrische Lei-Verfahren zur Herstellung flachzelliger
galvanischer Batterien

Anmelder: Oy. Airam Ab., Helsinki

Vertreter: Dipl.-Ing. K.-A, Brose, Patentanwalt,
ίο Pullach bei München, Wiener Str. 1/2

Beanspruchte Priorität:
Finnland vom 30. April 1964

Dipl.-Ing. Pentti Juuse Tamminen, Otaniemi, Otakallio,

Helsinki (Finnland),
ist als Erfinder genannt worden

stung im Verhältnis zum Gewicht und zur Größe der Batterie noch kleiner als bei der zuerst erwähnten Batteriebauart.

Unter den bekannten Batterien mit flachen Zellen gibt es auch solche, bei denen die Ränder der Elektroden herausragen und entlang den Seiten der Batterie gebogen werden, so daß eine napfartige Elektrode entsteht. Auf diese Weise war es möglich, in Hinsicht auf den zuerst beschriebenen Batteriesatz die elektrische Leistung im Verhältnis zur Größe der Batterie zu steigern, aber die elektrische Leistung im Vergleich zum Gewicht der Batterie ist kleiner, da nur annähernd 50% des erforderlichen Materials an der Reaktion teilnehmen. Daraus ergibt sich, daß die Herstellungskosten in diesem Fall größer sind als bei der zuerst beschriebenen Batterie. In den oben bezeichneten Batterien ist die Hülle undurchlässig, weshalb sich unter gewissen Entladebedingungen ein Gasdruck entwickeln kann.

Um Wasserstoff-Gasdruck in Batterien auszuschalten, wurde versucht, die Batterie mit einem Poren enthaltenden Filtermaterial auszustatten, das aus einem dichten plastischen Fasernetz besteht und einen leichten Durchgang des Wasserstoffes gestattet, aber Wasserdampf nur schwer durchläßt. Aus demselben Grund versuchte man, die äußere Batterieumhüllung aus dichtem plastischem Fasernetz herzustellen, um so den Raum, der von den Poren eingenommen wird, zu beschränken.

Die Erfindung bezieht sich auf eine wirksame Isolierung der einzelnen Zellen in der Weise, daß ein

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Claims

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Auslaufen des Elektrolyts von einer Zelle in eine und Kohleelektroden an. Auf diese Art werden die

andere mit Sicherheit verhindert wird, wobei die Kolloidteilchen des Elektrolyts daran gehindert, an

Batterie eine größere Leistung im Verhältnis zu Ge- den Rändern überzutreten. Diese Tatsache ver-

wicht und Größe besitzt. Ferner erreicht die Er- mindert in hohem Maße die Gefahr eines Kurzfindung die Isolierung der ganzen Batterie in einem 5 Schlusses und verbessert die Lagerfähigkeit. Benutzt

einzigen Arbeitsgang bei verminderten Herstellungs- man Hüllen, die größer sind als die Innenteile der

kosten. Die Erfindung ermöglicht auch eine Isolie- Zellen, so werden die Ränder der Hülle am besten

rung der Batterie in trockenem Zustand und ver- schon vorher gefaltet, wie in Abb. 5 gezeigt ist. Da-

bessert damit die Lagerfähigkeit, da die Batterien in durch erleichtert sich das Zusammensetzen der

trockenem Zustand fast unbegrenzte Zeit lagerbar io Batterie.

sind und nach Bedarf mit dem Elektrolyt gefüllt Wie schon erwähnt, können die Hüllen auch aus werden können. einem Material hergestellt werden, das in der ge-Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur schmolzenen isolierenden Masse löslich ist. Beim IsoHerstellung flachzelliger galvanischer Batterien, in- Heren der Batterie durch Eintauchen in eine geeigdem in einem Arbeitsgang entweder die einzelnen 15 nete Mischung lösen sich die Ränder der Hülle in Zellen oder der ganze Batteriesatz durch Eintauchen der Isoliermasse auf und bilden mit dieser eine feste oder Besprühen mit einer isolierenden Masse, die für und haltbare Isolierschicht. Natürlich muß in diesem Wasserstoff durchlässig, für Wasserdampf aber un- Fall die Hülle mit Öffnungen ausgestattet sein, die durchlässig ist, isoliert wird. Die Erfindung ist da- einen Durchgang des Elektrolyts ermöglichen, durch gekennzeichnet, daß eine Hülle aus porösem 20 Die Erfindung erstreckt sich auf die Zusammen-Material, die die isolierende Masse absorbieren kann, stellung und Isolierung der Batterie in trockenem aber daß eine Hülle aus einem in der isolierenden Zustand. Nach der Isolierung wird durch eine oder Masse löslichen Material während des Zusammen- mehrere kleine eingestanzte Lochungen, die durch die setzens der Batterie zwischen zwei benachbarten Hülle in jede depolarisierende Masse führen, der erZellen angebracht wird und daß anschließend die 25 forderliche Gehalt an Feuchtigkeit in die Batterie ganze Batterie, am besten durch Eintauchen in ein gebracht. Das Wasser wird durch diese öffnungen Bad aus der geschmolzenen isolierenden Masse, iso- von der Masse absorbiert. Anschließend können diese liert wird. Öffnungen durch Eintauchen der Batterie in ein Bad Die Erfindung sei anschließend in ihren Einzel- aus der geschmolzenen isolierenden Verbindung heiten in Verbindung mit den Zeichnungen be- 30 wieder verschlossen werden.

schrieben. Es zeigt Natürlich kann die Batterie auch in fertigem,

Abb. 1 einen Teil eines nicht isolierten Batterie- feuchtem Zustand isoliert werden. In diesem Fall

satzes der beschriebenen Art im Schnitt und wird die gesamte erforderliche Flüssigkeit vorher von

Abb. 2 einen Schnitt in der Ebene II-II der Abb. 1, den depolarisierenden Massen aufgesaugt, wobei die

Abb. 3 eine Batterie wie in Abb. 1 mit Isolierung 35 sonstigen Innenteile und die Hülle ganz trocken ge-

und halten werden. Unmittelbar nach dem Zusammen-

Abb. 4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV der setzen der Batterie wird diese in ein Bad mit der

Abb. 3, isolierenden Masse getaucht. Die Flüssigkeit kann

Abb. 5 eine Ansicht der gefalteten Hülle. erst nach dem Anbringen des isolierenden Überzugs

In den Zeichnungen bedeutet C eine Kohleelek- 40 durch die ganze Batterie diffundieren.

trode, Z eine Zinkelektrode, M ein depolarisierendes Wie schon erwähnt, muß die isolierende Masse

Material, 5 eine flache, den Elektrolyt enthaltende durchlässig für Wasserstoff, aber undurchlässig für

Scheibe und V eine Hülle. Wasserdampf sein. Außerdem muß sie wasser-

Die Hüllet' liegt zwischen der negativen Elek- abstoßend und genügend elastisch sein, damit sie

trode Z und der den Elektrolyt enthaltenden Scheibe S ^ nicht reißt, wenn das Volumen der Batterie während

und besteht gemäß der Erfindung am besten aus dün- der Entladung zunimmt. Ferner soll sie wirksam in

nem, porösem Material, wie z. B. Papier. Die Größe die Hülle eindringen können. Eine für die Erfindung

der Hülle kann so bemessen sein, daß sie auf allen geeignete isolierende Masse besteht aus einer

Seiten über die Ränder der Innenteile der Zelle her- Mischung von etwa 10% Polyäthylen mit 90%

ausragt, wie in der Zeichnung gezeigt ist, oder daß 5o Paraffin. Natürlich können auch andere isolierende

sie entweder ebenso groß oder kleiner als die Innen- Massen, die den dargelegten Erfordernissen ent-

teile ist. Der Teil der Hülle, der zwischen den Zellen sprechen, angewendet werden.

liegt, kann entweder geschlossen sein oder mit einer ^Zur weiteren Verbesserung.der Isolierung und der oder mehreren öffnungen versehen sein, die .den mechanischen Widerstandsfähigkeit der Batterie kann Durchgang des Elektrolyts erleichtern (vgl. Abb. 5). 55 man diese nach Anbringen des isolierenden Überzugs Wenn die Batterie in das Bad mit der geschmolzenen ^mit einem dünnen plastischen Film oder Band umisolierenden Masse getaucht wird, werden die Ränder wickeln und nochmals in das Bad mit der geschmolder Batterie getränkt, so daß sie vollständig von einer zenen isolierenden Masse tauchen, oberflächlichen Schicht der isolierenden Masse umgeben ist. Diese ist in den Abb. 3 und 4 durch den ^6o

schraffierten Teil B dargestellt. Aus den Abbildungen PatentanspeüchE: ist ersichtlich, daß die isolierende Masse am weitesten entlang der porösen Hülle V in die Batterie ein- 1. Verfahren zum Isolieren der einzelnen Zellen dringt. Weder in die den Elektrolyt enthaltende oder der ganzen Batterie bei der Herstellung Scheibe S, die mit Salzen und anderen für den ⁶5 flachzelliger galvanischer Batterien durch EinElektrolyt notwendigen Stoffen getränkt ist, noch in tauchen oder Besprühen mit einer isolierenden die depolarisierende Masse M kann die isolierende Masse, die durchlässig für Wasserstoff, aber un-Masse in einem merkbaren Ausmaß eindringen. Die durchlässig für Wasserdampf ist, dadurch geisolierende Masse legt sich infolge der Kapillar- kennzeichnet, daß während des Zusammensetzen attraktion der Hülle gut an die Ränder der Zink- 70 der Batterie eine poröse Hülle, die die isolierende

Masse absorbieren kann oder die in der isolierenden Masse löslich ist, zwischen benachbarten Zellen angebracht wird und daß dann die ganze Batterie, vorzugsweise durch Eintauchen in ein Bad mit der geschmolzenen Masse, isoliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle größer ist als die Innenteile der Zelle und ihre Ränder vorher entlang den Seiten der Batterie gefaltet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Hülle, der sich zwischen den Zellen befindet, mit einer oder mehreren öffnungen ausgestattet ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus porösem Papier besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie trocken zusammengestellt und isoliert wird und daß die erforderliche Menge Flüssigkeit nachträglich durch kleine öffnungen in der Hülle in das Innere der Zellen gebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie nach der Absorption der Flüssigkeit nochmals isoliert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Masse eine Mischung von Polyäthylen mit Paraffin verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Masse aus etwa 10°/o Polyäthylen und 90% Paraffin besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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