DE1035228B - Elektrisches Flachelement - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es sind bereits elektrische Elemente zylindrischer Ausbildung (Leclanche-Elemente) bekannt, bei denen der Elektrolyt in einem im Innern der Zelle befindlichen, verschlossenen Behälter aufbewahrt wird. Bei Ingebrauchnahme der Zelle wird dieser Behälter geöffnet bzw. zerstört, so daß die Elektrolytlösung ausfließen kann. Die Zerstörung des Behälters erfolgt hierbei durch die Bewegung einer kolbenartig verschiebbaren Elektrode. Um ein Austreten der Elektrolytflüssigkeit aus der Zelle zu vermeiden, ist an der Innenwand des Zinkbechers zur Abdichtung ein Wattering vorgesehen. Wenn auch ein solcher Wattering bei einem stets aufrecht und unbewegt bleibenden Element gemäß der vorstehend beschriebenen Bauart eine einigermaßen zufriedenstellende Abdichtung bringt, so genügt diese Abdichtung jedoch nicht denjenigen Anforderungen, welche an ein elektrisches Flachelement gestellt werden, bei welchem sich der Elektrolyt vor dem Gebrauch des Elementes in einem zerstörbaren, zwischen gegeneinander verschiebbaren Elektroden angeordneten Behälter befindet. Auf ein solches Flachelement bezieht sich die Erfindung. Die bei dem vorgenannten Leclanche-Element benutzte Abdichtung wäre vor allem dann ungenügend, wenn diese Elemente beispielsweise in Flugzeugen und Raketen Verwendung fänden, wo sie der Wirkung größerer Trägheitskraft ausgesetzt sind. Für diese Anwendungsgebiete sind aber insbesondere die erfindungsgemäßen Flachelemente geeignet, und zwar nicht nur deshalb, weil bei ihnen eine völlig sichere Abdichtung gegen ein Ausfließen der Elektrolytflüssigkeit gewährleistet ist, sondern auch deswegen, weil sie durch Aufeinanderschichten in sehr einfacher und zweckmäßiger Weise zu Batterien zusammengefaßt werden können.

Das elektrische Flachelement gemäß der Erfindung ist derart ausgebildet, daß der zwischen zwei gegeneinander verschiebbaren Deckeln des Elementes gebildete Spalt von einer Umhüllung überdeckt ist, die aus undurchlässigem, biegsamem und isolierendem Werkstoff besteht, der mit den beiden Deckeln dichtend verbunden ist. Hierbei sollen die beiden sich parallel gegenüberliegenden Elektroden, wie in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen ist, in dem Oberteil und dem Unterteil einer flachen Dose untergebracht sein.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Deckel ineinandergreifend verschiebbar sind.

Die vorerwähnten Deckel greifen geschachtelt ineinander und sind gegeneinander derart verschiebbar, daß der Abstand der Elektroden veränderlich ist. Zwischen den beiden Elektroden, die mit einer Fläche auf dem Deckelboden aufliegen, ist ein hermetisch abgeschlossener, die Elektrolytflüssigkeit aufnehmender Elektrisches Flachelement

Anmelder:

Societe »EREC«, Societe d'Etudes

de Realisations et d'Exploitations

Commerciales, Paris

Vertreter: Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,
Nürnberg, Hefnersplatz 3

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 21. August 1954

Hubert Marie Bernard Recope de Tilly Blaru, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Behälter untergebracht. Dieser Behälter kann ebenfalls aus einem isolierenden, elastischen und trotzdem zerspringbaren Werkstoff bestehen, so daß bei einer bestimmten Annäherung der Elektroden der Behälter unter der Wirkung des auf ihn ausgeübten Druckes zerplatzt und die Elektrolytflüssigkeit in Verbindung mit den Elektroden kommt, so daß die stromerzeugende chemische Reaktion eintreten kann.

Der Elektrolytbehälter weist gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung vorzugsweise eine flache, linsenförmige Gestalt auf.

Um nach dem Zerplatzen ein Zusammenschrumpfen des Behälters auf ein kleines Volumen zu fördern, weist der Elektrolytbehälter in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine umlaufende seitliche Rippe auf.

Um einen Kurzschluß zwischen den Elektroden zu verhindern, soll mindestens einer der beispielsweise aus Metall bestehenden Deckel im Bereich der gegenseitigen Berührung mit einem isolierenden Überzug versehen sein. Die Tiefe der beiden Deckel ist so gewählt, daß ihre Seitenflächen über die Elektrode hinausstehen. Zweckmäßigerweise befindet sich an dem Rand der Seitenflächen des in den unteren Deckel eingreifenden oberen Deckels ein Bund, der beim Niederdrücken des oberen Deckels auf die gegenüberliegende Elektrode aufstößt. Dieser Bund bzw. die Tiefe des oberen Deckels bestimmt demnach den geringsten Abstand zwischen den beiden Elektroden. Dieser Abstand ist so groß, daß die Möglichkeit eines Kurzschlusses völlig ausgeschaltet ist.

809 579/131

Um den Vorgang des Zerplatzens des Elektrolytbehälters zu erleichtern, kann nach der Erfindung mindestens eine der Elektroden auf der gegen den Elektrolytbehälter gerichteten Fläche Vorsprünge aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Batterie, die aus mehreren hintereinandergeschalteten erfindungsgemäßen Flachelementen zusammengesetzt ist, wobei die Elemente derart miteinander mechanisch verbunden sind, daß die Inbetriebnahme aller EIemente, also die Zerstörung der die Elektrolytflüssigkeit enthaltenden Behälter, gleichzeitig erfolgt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Element der Batterie und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Batterie mit mehreren hintereinandergeschalteten Elementen.

Das durch die Fig. 1 dargestellte Element besteht aus einem oberen Deckel 1, in dem die positive Elektrode 2 untergebracht ist und aus einem unteren Deckel 3, der die negative Elektrode 4 aufnimmt. Die Deckel 1 und 3 bestehen aus Metall und sind mit einem isolierenden Werkstoff, beispielsweise mit einem plastischen Kunststoff, überzogen, mit Ausnahme der Stellen, wo ein Kontakt mit den Elektroden sein muß. Die außenliegenden Ansätze 5 und 6 an den Deckeln, die die Kontakte für die Anschlußklemmen darstellen, sind ebenfalls nicht mit einem isolierenden Werkstoff überzogen.

Der obere Deckel 1 liegt mit seinen Seitenwänden teilweise innerhalb des unteren Deckels 3 und ist gegenüber dem unteren Deckel 3 verschiebbar, so daß der Abstand zwischen den Elektroden 2 und 4 verändert werden kann. Die Höhe der Seitenwände des oberen Deckels 1 bestimmt den geringsten Abstand zwischen den Elektroden 2 und 4. Damit die Flächenpressung beim Niederdrücken des oberen Deckels 1 auf die gegenüberliegende Elektrode nicht zu hoch wird, ist ein Bund 7 an den Seitenkanten des oberen Deckels 1 angeformt.

Zwischen den beiden Elektroden 2 und 4 befindet sich ein Behälter 8, der die Elektrolytflüssigkeit 9 aufnimmt. Dieser Behälter 8 besteht aus isolierendem, elastischem Material. Festigkeitsmäßig wird für den Elekrolytbehälter ein solches Material verwendet, daß er unter der Wirkung eines bestimmten, auf ihn ausgeübten Druckes zerplatzt. Um nach dem Zerplatzen ein Zusammenschrumpfen des Behälters auf ein kleines Volumen zu fördern, ist der Behälter mit seitliehen nasenartigen Ausbuchtungen 8 a versehen.

An der auf dem Behälter 8 aufliegenden Fläche der Elektrode 2 befinden sich Vorsprünge 10, die das Zerplatzen des Behälters 8 erleichtern, wenn die Deckel 1 und 3 gegeneinandergedrückt werden.

Die Deckel 1 und 2 sind im Bereich ihres Außenrandes mit einer Umhüllung 11 umgeben. Die Umhüllung 11 besteht aus isolierendem, elastischem Material, beispielsweise aus Gummi. Bei 11 α ist die Umhüllung 11 mit den Deckeln 1 und 3 verklebt. Bei der Verwendung eines anderen Werkstoffes für die Umhüllung ist auch eine Befestigung durch Löten oder Verschweißen möglich. Zur Erhöhung der Elastizität ist an der Umhüllung 11 ein Vorsprung 12 angeformt. Die Umhüllung 11 sichert eine einwandfreie Abdichtung des Elementes nach außen hin, so daß die aus dem Behälter 8 ausgetretene Elektrolytflüssigkeit 9 hermetisch abgeschlossen ist.

Zwischen dem Behälter 8 und den Elektroden 2 und 4 befindet sich eine aufsaugende, beispielsweise aus Baumwolle bestehende Schicht 13, die die Elektrolytflüssigkeit schnell aufsaugt und die Batterie dadurch in kürzester Zeit betriebsfertig macht.

Zwischen den Elektroden 2 und 4 sind mit einem isolierenden Überzug versehene Federn 14 angeordnet, die die Aufgabe haben, ein ungewünschtes Zerplatzen des Behälters 8 durch einen zufälligen Druck auf den Deckel 1 zu verhindern.

Die Inbetriebnahme des Elementes erfolgt also durch Ausüben eines Druckes auf die Deckel 1 und 3, die sich dadurch annähern und das Zerplatzen des Behälters 8 mit der Elektrolytflüssigkeit bewirken.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß bei einer aus mehreren Elementen bestehenden Batterie die Deckel 1 untereinander durch Streben verbunden und die Deckel 3 ebenfalls durch weitere Verbindungsmittel miteinander gekoppelt sind, so daß die Ausübung eines Druckes an einer einzigen Stelle alle Elektroden betriebsfertig macht. In der Fig. 2 ist schematisch eine solche Anordnung dargestellt. Die paarweise zueinander gehörenden Deckel sind entsprechend der Fig. 1 wieder mit 1 und 3 bezeichnet. Wie es der Fig. 2 zu entnehmen ist, handelt es sich um vier Elemente, die übereinanderliegend hintereinandergeschaltet sind.

Unterhalb eines jeden Deckels 3 verläuft eine Querstrebe 18, die an den Seiten durch eine senkrechte Strebe 17 miteinander verbunden sind. Oberhalb eines jeden Deckels 1 verläuft eine weitere Querstrebe 16, die mittels der senkrechten Strebe 15 miteinander in Verbindung stehen. Diese beiden Rahmensysteme 15, 16 und 17, 18 liegen, auf die Fig. 2 bezogen, hintereinander. Wird nun ein Druck in Richtung der Pfeile Fl bzw. F 2 auf das Rahmensystem ausgeübt, so erfolgt ein Zusammenschieben aller Deckel 1 und 3 und als Folge davon eine gleichzeitige Inbetriebnahme der zu einer Batterie gehörenden Elemente.

Die in der Fig. 2 nicht dargestellte abdichtende Umhüllung kann ebenfalls so angeordnet werden, wie es für das Element in der Fig. 1 dargestellt und beschrieben ist, so daß auch in diesem Falle Kurzschlüsse nicht auftreten können. An den beiden Rahmensystemen 15, 16 und 17, 18 können außerdem noch Markierungen bzw. Anschläge vorhanden sein, die anzeigen, in welcher Stellung die Batterie betriebsfertig ist.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Flachelement, bei welchem sich der Elektrolyt vor dem Gebrauch des Elementes in einem zerstörbaren, zwischen den gegeneinander verschiebbaren Elektroden angeordneten Behälter befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden gegeneinander verschiebbaren Deckeln (1, 3) des Elementes gebildete Spalt von einer Umhüllung (11) überdeckt ist, die aus undurchlässigem, biegsamem und isolierendem Werkstoff besteht, der mit den beiden Deckeln (1, 3) dichtend verbunden ist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zwei sich parallel gegenüberliegende Elektroden (2, 4) aufweist, die in dem Oberteil (1) und dem Unterteil (3) einer flachen Dose untergebracht sind.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (1, 3) ineinandergreifend verschiebbar sind.

4. Element nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytbehälter (8) eine flache, linsenförmige Gestalt aufweist.

5. Element nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytbehälter (8) eine umlaufende seitliche Rippe (8 σ) aufweist.

6. Element nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden (2, 4) auf der gegen den Elektrolytbehälter gerichteten Fläche Vorsprünge (10) aufweist.

7. Element nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung der Elektroden (2, 4) mittels eines isolierten Anschlages (7) be- ίο grenzt ist.

8. Element nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 4) durch isolierte Federn (14) auf Abstand gehalten werden.

9. Batterie aus hintereinandergeschalteten Elementen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente derart miteinander mechanisch verbunden sind, daß die Inbetriebnahme aller Elemente gleichzeitig erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 92 259.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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