DE102007003519A1 - Galvanisches Element mit Foliendichtung - Google Patents

Galvanisches Element mit Foliendichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102007003519A1
DE102007003519A1 DE102007003519A DE102007003519A DE102007003519A1 DE 102007003519 A1 DE102007003519 A1 DE 102007003519A1 DE 102007003519 A DE102007003519 A DE 102007003519A DE 102007003519 A DE102007003519 A DE 102007003519A DE 102007003519 A1 DE102007003519 A1 DE 102007003519A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
segment
edge
cuff
tubular film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102007003519A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernd Kreidler
Hermann LÖFFELMANN
Konrad Dr. Holl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VARTA Microbattery GmbH
Original Assignee
VARTA Microbattery GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VARTA Microbattery GmbH filed Critical VARTA Microbattery GmbH
Priority to DE102007003519A priority Critical patent/DE102007003519A1/de
Priority to PCT/EP2008/000156 priority patent/WO2008086979A1/de
Publication of DE102007003519A1 publication Critical patent/DE102007003519A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/128—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1243—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the internal coating on the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/153—Lids or covers characterised by their shape for button or coin cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/157—Inorganic material
    • H01M50/159—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/164—Lids or covers characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/198—Sealing members characterised by the material characterised by physical properties, e.g. adhesiveness or hardness
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Closures For Containers (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements, insbesondere einer Knopfzelle, das ein Gehäuse mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel aufweist, wobei ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie geschnitten wird und als Dichtung auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird. Des weiteren wird ein galvanisches Element beschrieben, welches ein manschettenförmiges Schlauchfoliensegment zwischen Zellenbecher und Zellendeckel aufweist, sowie die Verwendung einer Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauchs, als Dichtung in einem galvanischen Element.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Element sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen galvanischen Elementes.
  • Galvanische Elemente, insbesondere solche in Knopfzellenform, weisen in der Regel einen Zellenbecher und einen Zellendeckel auf. Der Zellenbecher kann beispielsweise aus vernickeltem Tiefziehblech als Stanzziehteil hergestellt werden. Gewöhnlich ist der Zellenbecher positiv und der Zellendeckel negativ gepolt. Derartige Knopfzellen können die verschiedensten elektrochemischen Systeme enthalten, beispielsweise Nickel/Cadmium, Nickel/Metallhydrid, Zink/MnO2 oder auch primäre und sekundäre Lithium-Systeme.
  • Der flüssigkeitsdichte Verschluß solcher Zellen erfolgt in der Regel durch Umbördeln des Randes des Zellenbechers über den Zellendeckel. Ein zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordneter Kunststoffring dient dabei in der Regel gleichzeitig als Dichtung und isoliert den Zellenbecher vom Zellendeckel. Derartige Knopfzellen sind beispielsweise aus der DE 3113309 bekannt.
  • Die für diese Knopfzellen erforderlichen Dichtungselemente werden klassisch im Spritzgußverfahren, beispielsweise aus Polyamiden, hergestellt. Die dazu notwendigen Spritzwerkzeuge sind sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist es praktisch nicht möglich, Dichtungselemente mit Wandungen in einer Dicke von weniger als 0,3 mm im Spritzgußverfahren herzustellen, so daß die bekannten Dichtungen insbesondere bei sehr kleinen Knopfzellen ein verhältnismäßig großes Volumen beanspruchen und damit die Kapazitätsausnutzung der Zelle beeinträchtigen.
  • In der DE 196 47 593 wird der Einsatz eines Dichtungselementes beschrieben, das durch Tiefziehen aus einer Folie hergestellt wird. Aus einer beheizten Folie wird mittels einer Ziehmatrize und eines Formstempels unter Vakuum ein becherförmiges Formteil gezogen. Als bevorzugtes Folienmaterial werden Polyamide angegeben. Die Verformung erfolgt, abhängig vom gewünschten Durchmesser/Höhen-Verhältnis, in einem oder mehreren gestuften Arbeitsgängen. Im Bodenbereich des durch Tiefziehen hergestellten becherförmigen Formteils erfolgt anschließend eine Ausstanzung mittels eines Schnittstempels und einer Schnittbuchse. Das so hergestellte Dichtungselement wird auf einem Zellendeckel montiert, der dann in einem Zellenbecher eingesetzt werden kann.
  • In Abhängigkeit der gewählten Verfahrensparameter lassen sich mit dem in der DE 196 47 593 beschriebenen Verfahren bis zu 5 mm hohe Dichtungselemente mit sehr gleichmäßiger Wandstärke herstellen. Die Dicke des Ausgangsmaterials liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,3 mm. Wenn beispielsweise eine Folie mit einer Stärke von 0,15 mm als Ausgangsmaterial verwendet wird, ist eine Wandstärke von ca. 0,12 mm erzielbar. Eine Knopfzelle mit einem sol chen Dichtungselement aus einer Folie bietet entsprechend im Hinblick auf die erzielbare Kapazitätsausnutzung gegenüber Knopfzellen mit Dichtungen aus Spritzgußteilen deutliche Vorteile.
  • Dichtelemente mit einer Höhe von mehr als 5 mm sind allerdings gemäß der in der DE 196 47 593 beschriebenen Vorgehensweise in der Regel nicht erhältlich. Zudem gestaltet sich die Herstellung der tiefgezogenen Dichtelemente als recht aufwendig und schwierig. So sind Tiefzieh- und Stanzwerkzeuge erforderlich, deren Anschaffung und Betriebskosten die Herstellung von Knopfzellen mit Foliendichtung stark verteuern können.
  • Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung bereitzustellen, die wie das in der DE 196 47 593 beschriebene Verfahren zu galvanischen Elementen mit optimierter Kapazitätsausnutzung führt, wobei die beschriebenen Nachteile und Limitierungen allerdings vermieden werden sollen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 13 dargestellt. Die Ansprüche 14 bis 16 betreffen ein galvanisches Element, das insbesondere auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. Anspruch 17 betrifft eine erfindungsgemäße Verwendung, die ebenfalls zur Lösung der gestellten Aufgabe beiträgt. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung von galvanischen Elementen mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel. Diese bilden zusammen mit einer Dichtung ein vorzugsweise flüssigkeitsdicht verschlossenes Gehäuse. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Knopfzellen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß als Dichtung ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie ausgeschnitten wird, welches dann auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird.
  • Der Begriff Schlauchfolie ist selbsterklärend, es handelt sich hierbei um eine in Form eines Schlauches vorliegende Folie, die insbesondere durch Extrusion mittels eines ringspaltförmigen Werkzeugs herstellbar ist. Mit besonderem Vorteil kann die Schlauchfolie insbesondere auch in Form eines Endlosschlauches bereitgestellt werden. Von der Schlauchfolie können manschettenförmige Segmente in beliebiger Länge auf einfache Art und Weise abgetrennt werden, die anschließend unmittelbar verbaut werden können.
  • Das Ausschneiden bzw. Abtrennen des manschettenförmigen Segments ist in einem Arbeitsschritt einfach und schnell durchführbar. Im Vergleich zu dem in der DE 196 47 593 beschriebenen Verfahren ergeben sich daraus erhebliche Vorteile. Der Tiefziehvorgang sowie das anschließende Ausstanzen im Bodenbereich des tiefgezogenen Dichtungsformteils entfallen nämlich vollständig. Stattdessen wird ein verbaubares Dichtungsformteil in nur einem Arbeitsschritt hergestellt. Teure Tiefzieh- und Stanzwerkzeuge werden entsprechend nicht mehr benötigt.
  • In einem erfindungsgemäßen Verfahren sind grundsätzlich als Schlauchfolien alle Folien einsetzbar, die unter den in galvanischen Elementen vorherrschenden chemischen und elektrochemischen Bedingungen stabil sind. Bevorzugt werden Schlauchfolien aus alkalibeständigen Materialien eingesetzt. Besonders bevorzugt wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Schlauchfolie aus einer thermoplastischen Folie verwendet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Schlauchfolie ein sogenannter Schrumpfschlauch verwendet. Unter einem Schrumpfschlauch soll vorliegend eine Schlauchfolie verstanden werden, die sich unter geeigneten hohen Temperaturen vorzugsweise stark zusammenzieht.
  • Geeignete Materialien für erfindungsgemäß verwendbare Schlauchfolien sind beispielsweise Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyvinychlorid und Teflon. Auch Verbundfolien sind einsetzbar, so z. B. eine Verbundfolie aus PA/PE (Polyamid/Polyethylen).
  • Besonders bevorzugt werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch Schlauchfolien auf Basis von Polyamid oder Polyetheretherketon eingesetzt. Diese weisen auch die oben angegebenen Eigenschaften eines Schrumpfschlauches auf.
  • Es ist bevorzugt, daß das manschettenförmige Segment beim oder nach dem Aufbringen auf den Rand des Zellendeckels erwärmt wird. Der Grad der Erwärmung hängt insbesondere von der Materialbeschaffenheit des verwendeten Folienschlauchs ab. Bevorzugt sind Temperaturen im Bereich zwischen 80°C und 120°C, insbesondere bei Verwendung eines Schrumpfschlauchs auf Basis von Polyamid. In diesem Bereich sind Temperaturen zwischen 100°C und 120°C weiter bevorzugt.
  • Das Erwärmen des manschettenförmigen Segments kann insbesondere mittels Heißluft erfolgen. Alternativ kann das manschettenförmige Segment beispielsweise aber auch mittels eines Heizstrahlers erwärmt werden.
  • Besonders bevorzugt wird als manschettenförmiges Segment ein Schrumpfschlauch auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht und anschließend erwärmt. In der Folge zieht sich der Schrumpfschlauch unter der Wärmeeinwirkung zusammen und legt sich formschlüssig an die äu ßere Wand des Zellendeckels an. So kann ein Zellendeckel auf besonders einfache Art und Weise mit einer sehr dünnwandigen Dichtung mit perfekter Passform versehen werden.
  • Im Gegensatz zu Dichtungen aus einer tiefgezogenen Folie schrumpft ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie, insbesondere aus einem Schrumpfschlauch, beim Erwärmen insbesondere radial. Aus der DE 196 47 593 bekannte Dichtungselemente schrumpfen dagegen beim Erwärmen vorwiegend in Längsrichtung (also in Richtung des Tiefzugs).
  • Eine erfindungsgemäß einsetzbare Schlauchfolie weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich zwischen 0,01 und 0,3 mm auf. Besonders bevorzugt sind Schlauchfolien mit einer Dicke zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, insbesondere zwischen 0,10 mm und 0,15 mm.
  • Der Zellendeckel und/oder der Zellenbecher eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren galvanischen Elements besteht vorzugsweise aus mindestens einem Metall und/oder mindestens einer Metallegierung. Geeignete metallische Materialien sind dem Fachmann bekannt. Beispielhaft sei ein Zellendeckel bzw. ein Zellenbecher aus vernickeltem Tiefziehblech erwähnt.
  • Besonders bevorzugt werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren Zellenbecher und/oder Zellendeckel aus Trimetall verbaut. So sind Zellengehäuse aus Stahlblech mit einer außenliegenden Schicht aus Nickel und einer innenliegenden Schicht aus Kupfer gegen äußere Korrosion und die in einem galvanischen Element auftretenden elektrochemischen Belastungen besonders gut geschützt.
  • Der untere Rand eines Zellendeckels weist nicht selten eine scharfe Schnittkante auf. Vorliegend können als Zellendeckel jedoch auch Zel lendeckel mit nach außen umgeschlagenem Rand verbaut werden, wie sie beispielsweise in 2 und 3 der bereits erwähnten DE 196 475 93 schematisch dargestellt sind. Auch modifizierte Ausführungsformen von Zellendeckeln mit umgeschlagenem Rand, wie sie beispielsweise in 1 und 2 der EP 731515 oder in 3A und 3B der US-5,919,586 dargestellt sind, sind in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar.
  • Ein Zellendeckel mit nicht umgeschlagenem Rand ist in 4 der DE 196 475 93 schematisch skizziert. Hierbei handelt es sich derzeit um die wohl am häufigsten verbaute Ausführungsform von Zellendeckeln, die auch gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt einsetzbar ist.
  • Sowohl bei Verwendung von Zellendeckeln mit umgeschlagenem als auch bei Zellendeckeln mit nicht umgeschlagenem Rand ist es bevorzugt, daß das manschettenförmige Segment überlappend auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird, so daß ein Segmentabschnitt über den Rand des Zellendeckels hinausragt. Das manschettenförmige Segment wird dazu in ensprechender Länge bzw. Überlänge von der Schlauchfolie abgeschnitten.
  • Vorzugsweise wird der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt in einem Folgeschritt nach innen (also in den Zellendeckel hinein) umgelegt, insbesondere so weit, daß der verbleibende Winkel zwischen der Innenwand des Zellendeckelrandes und dem umgelegten Segmentabschnitt 45° oder weniger beträgt. Zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt bildet sich dabei ein vorzugsweise keilförmiger, umlaufender Spalt.
  • Das Umlegen des über den Rand des Zellendeckels hinausragenden Segmentabschnitts erfolgt vorzugsweise mittels eines beheizten Stempels, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Zellendeckels. Mit einem solchen Stempel kann der überstehende Segmentabschnitt ins Innere des Zellendeckels gedrückt werden. Der Segmentabschnitt wird dabei thermisch umgeformt und verbleibt nach Entfernen des Stempels in seiner neuen Position.
  • Besonders vorteilhaft lässt sich das Umlegen mittels eines beheizten Stempels mit der Verwendung eines manschettenförmigen Segments aus einem Schrumpfschlauch kombinieren. Beim oben beschriebenen Erwärmen eines solchen auf den Rand des Zellendeckels aufgebrachten Schrumpfschlauch-Segments zieht sich dieses nicht nur im Bereich des Zellendeckels unter der Wärmeeinwirkung zusammen. Auch der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt wird zusammengezogen. Sein Durchmesser verringert sich dabei und kann den Innendurchmesser des Zellendeckels deutlich unterschreiten. Der Segmentabschnitt ragt dann nicht nur über den Rand des Zellenbechers hinaus, sondern auch radial nach innen und kann so von dem beheizten Stempel gut erfasst werden.
  • In Folge des beschriebenen Umlegens des über den Rand des Zellendeckels hinausragenden Segmentabschnitts ist der Rand des Zellendeckels beidseitig von der Schlauchfolie, also der Dichtung des galvanischen Elements, umgeben. In den erwähnten keilförmigen Spalt zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt kann optional noch eine Dichtmasse, insbesondere eine Dichtmasse auf Polymerbasis, eingeführt werden.
  • All dies dient insbesondere auch dem Zweck, einen Kontakt zwischen dem Rand des Zellendeckels und einem Elektrolyten in einer fertig montierten Zelle so weit als möglich zu unterbinden. Kommt ein Elektrolyt beispielsweise mit der Stahlblechschicht eines Zellendeckels aus Trimetall, die an der Schnittkante eines solchen Zellendeckels in der Regel offen liegt, in unmittelbaren Kontakt, so kann es zu einer Gasung der Zelle kommen.
  • Zusammenfassend, in einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren zumindest die folgenden Schritte auf:
    • – Ausschneiden des manschettenförmigen Segments aus einer Schlauchfolie,
    • – Aufbringen des manschettenförmigen Segments auf den Rand des Zellendeckels und
    • – Erwärmen des manschettenförmigen Segments.
  • Danach erfolgt bevorzugt das Einsetzen des Zellendeckels in den Zellenbecher, selbstverständlich nachdem in Deckel und Becher die geeigneten Aktivmaterialien, Elektrolyt sowie weitere übliche Bauteile, wie z. B. Separatoren, eingebracht wurden. Dann kann der Zellenbecher, wie eingangs bereits erwähnt, mit dem Zellendeckel verbördelt werden. Letzteres stellt in der Regel immer den abschließenden Schritt bei der Herstellung einer Knopfzelle dar.
  • Manschettenförmige Segmente können grundsätzlich in beliebiger Länge aus einer Schlauchfolie geschnitten werden. Entsprechend sind beispielsweise auch Zellen mit Foliendichtungen herstellbar, welche eine Höhe von mehr als 5 mm aufweisen.
  • Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein galvanisches Element mit einem Gehäuse, welches einen Zellenbecher und einen Zellendeckel umfaßt und das sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß es ein manschettenförmiges Schlauchfoliensegment aufweist, das als Dichtung zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordnet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element handelt es sich insbesondere um eine Knopfzelle.
  • Ein galvanisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar. Entsprechend wird insbesondere im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen des Zellenbechers, des Zellendeckels und des manschettenförmigen Schlauchfoliensegments auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen und ausdrücklich Bezug genommen.
  • Das in einem erfindungsgemäßen galvanischen Element angeordnete manschettenförmige Schlauchfoliensegment ist im Gegensatz zu den aus der DE 196 47 593 bekannten Dichtungselementen nicht in einem separaten Arbeitsschritt durch Tiefziehen axial gestreckt worden. Stattdessen liegt es in bevorzugter Ausführungsform in aufgeschrumpfter Form auf dem Zellenrand auf.
  • Insbesondere weist es einen Segmentabschnitt auf, der über den Rand des Zellendeckels hinausragt und nach innen umgelegt wurde, wie es oben beschrieben wurde, wobei es optional in dem Spalt zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt noch eine Dichtmasse aufweisen kann.
  • Auch die Verwendung einer Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauches, als Dichtung in einem galvanischen Element, insbesondere in einem galvanischen Element wie es oben beschrieben wurde, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Wie bereits dargelegt, lassen sich aus einer Schlauchfolie Segmente in grundsätzlich beliebiger Länge ausschneiden und ohne weitere Bearbeitung unmittelbar als Dichtung in einem galvanischen Element verbauen.
  • Werden Segmente aus einem Schrumpfschlauch verwendet, so lassen sich diese mit besonderem Vorteil auf den Rand eines Zellendeckels aufschrumpfen.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung wurden bereits im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart. Auf die diesbezüglichen Ausführungen wird hiermit ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
  • Die genannten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei können die einzelnen Merkmale der Erfindung für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend zu verstehen.
  • Figurenbeschreibung
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1: Abschneiden eines manschettenförmigen Segments von einer Schlauchfolie und dessen Heranführung an einen Zellendeckel (schematische Darstellung, Querschnitt).
  • 2: Zellendeckel, auf den ein Segment einer Schlauchfolie aufgebracht ist (schematische Darstellung, Querschnitt).
  • 3: Zellendeckel, auf den ein Segment einer Schlauchfolie aufgeschrumpft ist (schematische Darstellung, Querschnitt).
  • 1 zeigt einen im Querschnitt dargestellten Abschnitt 101 einer Schlauchfolie. Das Ende der Schlauchfolie wurde durch ein Schneidwerkzeug 102 in passender Länge als manschettenförmiges Segment 103 abgetrennt. Das abgetrennte Segment 103 der Schlauchfolie wird anschließend dem Zellendeckel 104 zugeführt und über diesen gestülpt. Der Zellendeckel weist einen nach außen umgelegten Rand und entsprechend einen doppelwandigen Bereich 105 auf.
  • Ein aus dem in 1 dargestellten Vorgehen resultierender Zellendeckel ist in 2 dargestellt. Zu erkennen ist der Zellendeckel 201 sowie das manschettenförmige Segment 202 der Schlauchfolie. Ein Abschnitt 203 des manschettenförmigen Segments 202 ragt über den nach außen umgelegten Rand 204 des Zellendeckels 201 hinaus.
  • In 3 ist ein Zellendeckel 301 mit aufgeschrumpftem Segment 302 einer Schlauchfolie zu erkennen. Das Segment 302 liegt formschlüssig an der Außenseite des Zellendeckels 301 an. Der Abschnitt 303 des Segments 302 ist nach innen umgelegt. Der Winkel zwischen der Innenwand des Zellendeckels und dem umgelegten Abschnitt 303 beträgt ca. 45°. Zwischen dem Rand des Zellendeckels 301 und dem umgelegten Segmentabschnitt 303 befindet sich ein keilförmiger, umlaufender Spalt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3113309 [0003]
    • - DE 19647593 [0005, 0006, 0007, 0008, 0013, 0021, 0025, 0026, 0039]
    • - EP 731515 [0025]
    • - US 5919586 [0025]

Claims (17)

  1. Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements, insbesondere einer Knopfzelle, das ein Gehäuse mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel aufweist, wobei ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie geschnitten wird und als Dichtung auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie aus einer thermoplastischen Folie verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schlauchfolie ein sogenannter Schrumpfschlauch verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie auf Basis von Polyamid verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment zum Aufbringen erwärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 80°C und 120°C, insbesondere zwischen 100°C und 120°C.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment mittels Heißluft erwärmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment auf den Rand des Zellendeckels aufgeschrumpft wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie mit einer Dicke zwischen 0,01 und 0,3 mm verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Zellendeckel und/oder Zellenbecher verwendet wird, vorzugsweise aus Trimetall, insbesondere aus Stahlblech mit einer innenliegenden Beschichtung aus Kupfer und einer außenliegenden Beschichtung aus Nickel.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment überlappend auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird, so daß ein Segmentabschnitt über den Rand des Zellendeckels hinausragt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt nach innen umgelegt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt mit einem beheizten Stempel nach innen gedrückt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Ausschneiden des manschettenförmigen Segments aus einer Schlauchfolie, – Aufbringen des manschettenförmigen Segments auf den Rand des Zellendeckels, – Erwärmen des manschettenförmigen Segments, – Einsetzen des Zellendeckels in den Zellenbecher und – Verbördeln des Zellenbechers mit dem Zellendeckel.
  14. Galvanisches Element, insbesondere in Knopfzellenform, mit einem Gehäuse, welches einen Zellenbecher und einen Zellendeckel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein manschettenförmiges Schlauchfoliensegment zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordnet ist.
  15. Galvanisches Element nach Anspruch 14, hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
  16. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Schlauchfoliensegment auf den Zellendeckel aufgeschrumpft ist.
  17. Verwendung eines Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauches, als Dichtung in einem galvanischen Element, insbesondere in einem galvanischen Element nach einem der Ansprüche 14 bis 16.
DE102007003519A 2007-01-18 2007-01-18 Galvanisches Element mit Foliendichtung Withdrawn DE102007003519A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007003519A DE102007003519A1 (de) 2007-01-18 2007-01-18 Galvanisches Element mit Foliendichtung
PCT/EP2008/000156 WO2008086979A1 (de) 2007-01-18 2008-01-11 Galvanisches element mit foliendichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007003519A DE102007003519A1 (de) 2007-01-18 2007-01-18 Galvanisches Element mit Foliendichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102007003519A1 true DE102007003519A1 (de) 2008-07-24

Family

ID=39271484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007003519A Withdrawn DE102007003519A1 (de) 2007-01-18 2007-01-18 Galvanisches Element mit Foliendichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007003519A1 (de)
WO (1) WO2008086979A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012977A1 (de) 2010-03-22 2011-09-22 Varta Microbattery Gmbh Gegen Kurzschluss gesicherte Knopfzelle

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109713171B (zh) * 2017-10-25 2021-08-10 龙岩高格微扣科技有限公司 高容量小型纽扣式锂电池内壳与绝缘膜固定加工方法
CN108656576B (zh) * 2018-05-23 2020-11-10 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电池密封件成型方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3113309A1 (de) 1981-04-02 1982-10-21 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanisches element
EP0731515A1 (de) 1995-03-07 1996-09-11 Philips Patentverwaltung GmbH Elektrischer Rotationsmotor, dessen Läufer mittels Ultraschallschwingungen angetrieben wird
DE19647593A1 (de) 1996-11-18 1998-05-20 Varta Batterie Galvanisches Element
US5919586A (en) 1997-03-28 1999-07-06 Rayovac Corporation Toed-in anode can and electrochemical cell made therewith

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3223555A (en) * 1962-04-05 1965-12-14 Yardney International Corp Sealed battery stacked electrode assembly
DE3034600A1 (de) * 1980-09-13 1982-09-30 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanische rund- oder knopfzelle
US6033799A (en) * 1997-11-14 2000-03-07 Eveready Battery Company, Inc. Miniature galvanic cell having optimum internal volume for the active components
DE102005058132A1 (de) * 2005-11-30 2007-06-06 Varta Microbattery Gmbh Galvanisches Element mit neuartigem Gehäuse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3113309A1 (de) 1981-04-02 1982-10-21 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanisches element
EP0731515A1 (de) 1995-03-07 1996-09-11 Philips Patentverwaltung GmbH Elektrischer Rotationsmotor, dessen Läufer mittels Ultraschallschwingungen angetrieben wird
DE19647593A1 (de) 1996-11-18 1998-05-20 Varta Batterie Galvanisches Element
US5919586A (en) 1997-03-28 1999-07-06 Rayovac Corporation Toed-in anode can and electrochemical cell made therewith

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012977A1 (de) 2010-03-22 2011-09-22 Varta Microbattery Gmbh Gegen Kurzschluss gesicherte Knopfzelle
WO2011117132A1 (de) 2010-03-22 2011-09-29 Varta Microbattery Gmbh Gegen kurzschluss gesicherte knopfzelle
CN103038913A (zh) * 2010-03-22 2013-04-10 瓦尔达微电池有限责任公司 短路保护的钮扣电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008086979A1 (de) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2415101B1 (de) Knopfzelle ohne bördelung
DE19647593B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Knopfzelle
EP2110869B1 (de) Galvanisches Element mit neuartigem Gehäuse
EP2394324B1 (de) Knopfzellen und verfahren zu ihrer herstellung
EP2550695A1 (de) Gegen kurzschluss gesicherte knopfzelle
DE2454890A1 (de) Luftsauerstoffzelle in knopfform und verfahren zu deren herstellung
DE2941757C2 (de) Verschlußanordnung für galvanische Elemente und Verfahren zu deren Herstellung
DE102015111572A1 (de) Batteriezellengehäuse und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2690687A1 (de) Knopfzelle mit Anodenwickel und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102007003519A1 (de) Galvanisches Element mit Foliendichtung
WO2016193447A1 (de) Verfahren zum bördeln eines zumindest zweilagigen materials
DE102011078611B4 (de) Knopfzelle mit hohem Innenvolumen und Verfahren zur Herstellung dieser Knopfzelle
DE3034600A1 (de) Galvanische rund- oder knopfzelle
DE102015108840A1 (de) Verfahren zum Bördeln eines Multilagenmaterials, Verfahren zur Herstellung einer Tasche für eine Pouch-Zelle unter Verwendung des Verfahrens zum Bördeln eines Multilagenmaterials. Verfahren zur Herstellung einer Temperiereinheit unter Verwendung des Verfahrens zum Bördeln eines Multilagenmaterials, Pouch-Zelle mit einer Batterietasche aus einem Multilagenmaterial sowie Temperiereinheit aus einem formstabilen Multilagenmaterial
DE112006000346T5 (de) Zylindrische versiegelte Batterie
EP1882637B1 (de) Verpackungsbehälter
DE60009130T2 (de) Kathodenröhre
EP4031460B1 (de) Ventil für einen verpackungsbehälter
WO2021069559A1 (de) Vorrichtung zur aufnahme eines toilettenreinigungsmittels, sowie herstellungsverfahren dazu
DE3332174A1 (de) Elektrochemische zelle sowie herstellungsverfahren hierfuer
DE2611226A1 (de) Galvanische zelle
DE102009060788A1 (de) Knopfzelle mit Elektrodenwickel
DE3222486A1 (de) Elektrochemische zelle sowie verfahren zu ihrer herstellung
WO2007079905A1 (de) Elektrochemisches speicherelement
DE2430012C2 (de) Behälter für galvanische Elemente und Verfahren zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen dieses Behälters

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee