DE1146933B - Mit einem Entgasungsweg versehene fluessigkeitsdichte Trockenbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine dichte Trockenbatterie mit einem starren, oberen Verschluß und einem verschiebbaren inneren Verschluß, die zusammen einen freien oberen Raum und mit der Depolarisatormischung einen unteren freien Raum bilden, sowie einer Ventildichtung in diesem oberen freien Raum, durch die Gase aus der Batterie, unabhängig von der Stellung des verschiebbaren Innenverschlusses, entweichen können.

Trockenbatterien für Taschenlampen, Kofferradios, Bltzlichte und andere Vorrichtungen werden in großer Zahl in Industrie und Haushalt gebraucht. Bei dem Versuch, ihre Lebensdauer zu verlängern und die Stromentnahme und die Leistung zu erhöhen, ergab sich jedoch das Problem, Leckagen bei solchen ¹S Batterien zu verhindern.

Dieses Problem ist zwar seit vielen Jahren bekannt, und es sind schon zahlreiche Versuche zu seiner Lösung unternommen worden, dennoch sind Verbesserungen erwünscht. Es wurde hauptsächlich ver- ^ao sucht, Leckagen dadurch zu verhindern, daß die Batterie in einem geschlossenen Behälter angeordnet wurde. Gewöhnlich werden dafür Metallbehälter verwendet, die aber den Nachteil haben, daß das Metall durch die Zellenausscheidungen korrodiert und be- «5 schädigt und so der Zweck des Metallbehälters nicht erreicht wird. Behälter aus nichtkorrodierendem Material haben wiederum nicht die mechanische Festigkeit von Metallbehältern und werden durch den oft im Behälter entstehenden Druck ausgebeult und können sogar bei hoher Beanspruchung platzen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 649 491 ist eine Trockenbatterie bekannt, deren Zinkbecherelektrode durch Dichtungen und Deckel gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Der Zinkbecher ist so ausgebildet, daß er von den sich im Betrieb bildenden Gasen ausgebeult werden kann. Durch einen Boden aus Kupfer oder Silber soll eine weitere Ausbeulung des Zinkbechers und damit ein Undichtwerden des-Mit einem Entgasungsweg versehene flüssigkeitsdichte Trockenbatterie

Anmelder:

Union Carbide Corporation, New York, RY. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. A. v. Kreisler,

Dr.-Ing. K. Schönwald und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte, Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 1. September 1955 (Nr. 531 922)

Lewis Frederick Urry, Lakewood, Ohio

(V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

brauch verstopft werden, so daß an Stelle des geplanten Druckausgleichs ein Überdrucksystem entsteht, daß zu Ausbeulungen oder zum Reißen des Behälters und zum Auslaufen der Flüssigkeit führt.

Gegenstand der Erfindung ist eine dichte Batterie mit einem dauernd betriebsfähigen Entlüftungsweg für das Gas, bei der insbesondere nichtkorrodierende Behälter verwendet werden.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Trockenbatterie gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht des oberen Teils einer anderen Zellenausführung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 zeigt, ähnlich Fig. 2, eine weitere Ausfühselben mit elektrochemischen Mitteln verhindert 40 rungsform der Erfindung, desgleichen Fig. 4 und 5; werden. Fig. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch den oberen

Um die Nachteile eines Systems mit hohem Druck Teil einer erfindungsgemäßen Zelle nach Gebrauch, zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, Systeme mit Die Batterie gemäß der Erfindung ist allgemein

niedrigem Druck zu verwenden, um einerseits das gekennzeichnet durch die kombinierte Anordnung Auslaufen von Flüssigkeit zu unterbinden sowie 45 einer Ventildichtung unter dem oberen Verschluß der andererseits das Gas ständig aus der Batterie zu dichten Trockenbatterie und einem beweglichen entlüften. Diese Entlüftung kann durch die mittlere Innenverschlußglied, die zusammen einen freien Kohlenelektrode und Löcher in ihrem Verschluß- Raum über der Depolarisationsmischung bilden. hütchen erfolgen, oder durch zufällige Lücken, bei- Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer dichten

spielsweise zwischen Verschluß und Mantel. Die 50 Batterie gemäß der Erfindung. Die Zelle C enthält Hauptschwierigkeit besteht hierbei darin, daß die eine Becherelektrode 10 aus Zink mit einem ver-Entlüftungswege bei der Herstellung oder im Ge- festigten Elektrolyten 12, einer Depolarisations-

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mischung 14 und eine Kohleelektrode 16, die in der Depolarisationsmischung 14 eingebettet ist. Dicht unter dem oberen Rand des Bechers 10, und zwar derart angeordnet, daß ein unterer freier Raum 18 über der Depolarisationsmischung 14 und ein oberer freier Raum 24 gebildet wird, befindet sich ein Innenverschluß aus einer oberen Manschette 20 und einer weichen Dichtung 22, der durch das obere, nach innen eingebogene Ende 23 des Elektrodenbechers in

Batterie verwendet und mit dieser auf bekannte Weise verbunden werden. Nach Fig. 5 kann ein Rohr 50 aus Pappe oder anderem gasdurchlässigem Material um die Kohleelektrode 16 im freien Raum 18 vor-5 gesehen sein, damit die Elektrode nicht mit den Ausscheidungen der Zelle in Berührung kommt und so der Gasdurchlaß blockiert wird. Ein solches Rohr kann bei allen dargestellten Ausführungsformen verwendet werden. Im Gebrauch wird, vor allem bei

Stellung gehalten wird. Die obere Manschette 20 be- ίο hoher Beanspruchung, in der Trockenzelle Gas entsteht vorzugsweise aus Papier oder einem anderen wickelt. Dieses Gas kann durch oder um die Kohlefaserartigen Material, das durch einen Überzug 21 elektrode 16 in den oberen freien Raum 24 und aus plastischem Material, wie Polyäthylen, gegen das anschließend durch den Verschluß oder die gas-Eindringen des Elektrolyten geschützt ist. In der durchlässige Seitenwand des Mantels entlüftet werden, Becherelektrode 10 kann eine Sicke 25 vorgesehen 15 ohne einen Einfluß auf die innere Dichtung auszusein, um die obere Manschette 20 während der Her- üben. Gleichzeitig kann aus der Depolarisationsstellung der Batterie festzuhalten. Die Dichtung 22 mischung Flüssigkeit ausschwitzen und sich in dem besteht vorzugsweise aus einem weichen Wachs, z. B. freien Raum 18 ansammeln. Durch den Druck von einem mikrokristallinen Wachs mit einem Schmelz- Flüssigkeit und eingeschlossenen Gasen wird, wie punkt von etwa 160° C. Gegebenenfalls kann diese ao Fig. 6 zeigt, der verschiebbare, aus der oberen Man-Schicht aus einer Mischung von Asphalt und Vase- schette 20 und der Dichtung 22 bestehende, innere line bestehen. Etwas über dieser weichen Dichtung 22 Verschluß in Richtung zum oberen Verschluß bewegt, im oberen freien Raum 24 ist eine Ventildichtung 26 Durch diese Verschiebung kommt das Volumen des angebracht, die in der Mitte eine öffnung zum Durch- oberen freien Raumes 24 mit dem des unteren Raulassen der Kohleelektrode 16 enthält. Die Ventil- 25 mes 18 in Verbindung, in dem der Druck sinkt. Falls dichtung 26 paßt auf die Elektrode, um diese während bei einer Durchlöcherung der Zinkelektrode 10 die der Fertigung in der richtigen Stellung zu halten. Die Flüssigkeit in die Kammer 36 zwischen Mantel 34 Ventildichtung soll zusammen mit dem Verschluß der und Elektrode 10 fließt, kann diese Flüssigkeit nicht Zelle das Entweichen des Gases ermöglichen. Sie durch den Verschluß auslaufen, da die Abdichtschicht besteht vorzugsweise aus Papier oder einem anderen 30 22 die Verbindungsstelle zwischen Verschlußglied 32 faserigen Material. und Mantel 34 wirksam absperrt. In den Ausführungs-

Ein bevorzugter Verschluß besteht aus einem formen nach den Fig. 2 und 3 wird diese Funktion Metallhütchen mit Flansch 28 über der Kohleelek- von der Ventildichtung 40 ausgeübt, trode 16, das eine Isolierdichtung 30 trägt, auf der die Auch beim Verschieben des inneren Verschlusses

inneren Kanten einer Metalldichtung 32 ruhen, deren 35 bleibt ein Entlüftungsweg für das Gas bestehen. äußere Kanten mit dem flüssigkeitsdichten, aber gas- Dieser führt aus dem freien Raum 18 durch die Elekdurchlässigen Mantel 34 verbunden sind. In der in trode 16 oder zwischen ihr und den verschobenen Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verhindert der aus Kanten des inneren Verschlusses zu der Ventildichnichtkorrodierendem, insbesondere faserigen Mate- tung26 und der Isoherdichtung 30 und früher oder rial, wie Pappe oder Papier, bestehende Mantel 34 40 später aus der Batterie und dem Behälter hinaus. Da den Durchgang von Flüssigkeit und sitzt nur lose auf auf diese Weise das Gas kontinuierlich entlüftet wird, der Elektrode 10, so daß eine zusätzliche Kammer 36 kann sich nie ein wesentlicher Gasdruck in der Zelle entsteht, die sich zwischen der Außenwand der oder dem Behälter entwickeln. Bei Zellen mit einem Becherelektrode und der Innenwand des Mantels einstückigen Metallhütchen, gemäß Fig. 3, verläuft erstreckt und die im Falle der Durchlöcherung der 45 der Entlüftungsweg durch Ventil 44 oder durch die Zinkelektrode 10 die Zellenausscheidungen aufneh- Verbindungsstelle zwischen Hütchen 42 und Mantel 34

men kann. Der Mantel 34 liegt auf einem »falschen Boden« 38 aus einem leitenden Metall, wie Stahl oder Zink, auf, so daß Kontakt mit der Zinkelektrode 10 besteht.

Wie die Fig. 2 bis 5 zeigen, läßt sich die Erfindung auch bei anderen Konstruktionen anwenden. Nach Fig. 2 kann beispielsweise die Ventildichtung 40 einen etwas größeren Durchmesser als die Becherelektrode

oder der Seitenwand des Mantels 34 entlang. Die Ventildichtung 40 liegt über den oberen Kanten der Elektrode 10 und erstreckt sich praktisch bis zu den 50 inneren Wänden des Mantels 34.

Es wurde eine Anzahl Versuchsbatterien gemäß der Erfindung hergestellt und unter gewöhnlichen und extremen Bedingungen geprüft. Diese Versuche haben die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anordnung

10 aus Zink haben, auf deren oberen Kanten sie 55 bewiesen, da von sonst völlig gleichen Zellen solche aufliegt. Wie Fig. 3 zeigt, kann auch ein einteiliger, ohne Ventildichtung infolge des in ihnen auftretenden mit einem Ventil 44 versehener Verschluß 42 an
Stelle des dreiteiligen Verschlusses der Fig. 1 und 2
vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform hat die
Ventildichtung 40 einen größeren Durchmesser wie in ^6o
Fig. 2. Dadurch wird der Verschluß 42 gegen die
Becherelektrode 10 isoliert und seine Ventilfunktion
verbessert. Gemäß Fig. 4 ist die äußere periphere
Kante der Metalldichtung 46 eines dreiteiligen Verschlusses an den oberen Kanten des Zinkbechers 10 65 entwich, wurde die Kontaktoberfläche beschädigt. Bei befestigt, während die Innenausführung die gleiche der erfindungsgemäßen Konstruktion hat das Hütchen wie in Fig. 1 ist. Bei dieser Ausführungsform kann kein Loch, vielmehr wird ein gewundenerer EntKifjeder beliebige (nicht dargestellte) Mantel für die tungsweg vorgesehen. Etwaige vom Gas mitgerissene

Drucks platzten, während die erfindungsgemäß konstruierten Zellen keinerlei Ausbildung von Druck zeigten und auch bei Kurzschluß nicht leckten.

Ein Vorteil der Erfindung liegt in der Vermeidung des üblichen Entlüftungsloches im Hütchen der mittleren Elektrode. Bei früheren Konstruktionen wurden solche Löcher zum Entlüften des Gases verwendet. Da jedoch häufig auch Flüssigkeit durch dieses Loch

Flüssigkeit wird unter dem Verschluß eingeschlossen oder in der Ventil- oder Isolierdichtung absorbiert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Mit einem Entgasungsweg versehene, flüssigkeitsdichte Trockenbatterie mit festem, oberem Verschluß, gekennzeichnet durch einen beweglichen, inneren Verschluß (22, 20), der mit dem festen, oberen Verschluß (28) einen oberen freien Raum (24) und mit der Depolarisatormischung (14) einen unteren freien Raum (18) bildet, und eine oberhalb des inneren Verschlusses (22, 20) angeordnete Ventildichtung (26).

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 819 860; USA.-Patentschrift Nr. 2 649491.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen