DE1421629A1 - Leckbestaendige Trockenzelle - Google Patents

Leckbestaendige Trockenzelle

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DE1421629A1
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Urry Lewis Frederick
Bishop Harry Kenneth
Beckman Johnson Richard
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Description

30.'4. 1962
*v v *+*. PASchw/iB
Abschrift-
dtr ursprünglichen Unterlagen
Onion Carbide Corporation, New York
"lieckbea bändige !Trockenzelle*
■ Die vorliegende Erfindung betrifft leckbeständige Trockenzellen mit einem den Zellkörper umgebenden geschlossenen Behälter.
J)Ie für Blltalichtgeräte, Kofferradio-Geräte und andere Tori'ichtujigsn benutzte sogenannte LeClanehe-Trockenzeil· )Mtt in dan letzten Jabi-en Yerbeaaerungen erfahren, in dem BenUhen, ein Lcciceii 4f.er Seils während und nach ihrer Verwendung zu verhindern. Irota aalili'öioiier Vorschläge iet der Bedarf an einer besse~ ren leckbeständigen Trockenzelle geblieben· ·
Ea wurde bereits ν or ge schlagen, eine herkömmliche Trocfcejuselle mit eineis geschlossenen Behälter au umgeben, der eineja korrodierenden Mantel, einen Zwieoh»nijCHien und einen i schlui3 aufweist. Dor Boden des Zellbehälters wurde : elektrischen Kontakt mit der Metallelektrode der ZeJIe Ijferssustellen und zwar für diesen Zweck aus Metall, beispielsweise StaM., gefertigt worden. Diese Bauweise hat Jedooh den Saohteil, daß der Metallboden von flüssigen Aussciiöidungen aus der Zelle korr.O'liort inid gegöbenenfalls durchlöchert wird. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß die flüssigkeit häufig aas entwickelt, da beim fandern der flüssigkeit zwiachen der Behält er elektrode mid dem Boden des Zellbehält.ere unter fierbeiführuni elektrinoben Kontalrtes zwiachen beiden ein elektrolytisches Paar gebildet wird, weil Elektrode und Boden aus Metallen bestehen, daß Gas entwickelt wird. Ein bekannt gewordener Vorschlag besteht' darin, aen Behälterboden aua einem niehtkorrodierenden Metall tm fertigen, dies it ,Jedoch praktisch nicht durchführbar, da ea di· Herstellungskosteri dor ^oilen atark erhUat. Ke wurde auseerdem Tor»
de» Boden des Eeirbehälters gegen Kontakt Bit den flüssigen Ausscheidungen zu schützen, d-och erwiesen sich diese Vorschläge /bislang für ungeeignet, da aie dem Zweck dee Behälterbodensj elektrischen Kontakt mit der Metallelektrode der Zelle herzustellen j entgegenstehen. .
Ein Hauptziel der Erfindung ist äaher ein wirkaaaer Schutz dee Behältex'bodens einer·' leekfceßtändigen Trockenzelle geg4fcffl»er Korrosion, ohne daß jedoch der Behälterboden daran gehÜaftdert wird, elektrischen kontakt mit der Metallelektrode der. 3*11.6 bu bilden·
Mit der /orl legend en Erfindung wird eine Ie okbe ständige Trocken-* zel.l-Θ iBit einer ο in Depolarlsationsgemiseh enthaltenden Beb&lterelektrode, einem Elektrolyten* einer zweiten innerhalb des Depolarisatlonsgeaiisches eingebetteten.Elektrode, einem Hantel für die B&hältereleKtrode und einer an dem Mantel befestigten Bodenplatte geschaffen, die im wesentlichen dadurch, ist, üaß zwischen der Bodenplatte und der Behälterelektrpde eine Schicht aus «inem plastischen Material (Kunststoff) angeoMüeli ist und die Bodenplatte nit der ^ehälterelektrode Ub»r elÄ elektrisches ffontakteleiaent oder einem deformierten Teil der Boden* platte in Kontakt steht? der sich durch die Schicht au» Slaterial hindurch erstreckt. .
Weltei*e Merkmale, Torteile und Anweiidungsmöglichkeitezi der £ißdung ergeben sich aus ,der folgenden Beschreibung YOU fUhrun'gnbeiepielen im Zusammenhang mit den beiliegenden
Es aeigt:
Figur 1 einen vertikalen Aufriß, teilweise im Schnitt» einer leofc· beständigen !Crockenaelle,entsprechend einei* «raten Aue-.. füjirungsforia der Erfindung;
.- ■ 3 -
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-Z JfygLß. 6 Ausicht^a nur des Bo&snteiles einer TroQken- ^ ^eIIe ent sprechend Abwandlungen der ersten Auaf iihcuiigöf orm der Erf induing j .
Figur ? eine Ansicht dea Bodenteiles einer Trockenzelle ent-* opjL"2ciie;id einer zweiten Ausgangsform der Erfindung;
Ti£ur -8 einen Teilschnitt des Bodenteilea einer entsprechend einer.dritten KvtatUhrungBform ioÄttli der Erfindung.
Die in Figur 1 öargaatelite !Prockenselle hei'köiainlicher Bauweise weist eine becherförmige Behälteranodö 10 aua einem verbrauchbaren Metall, foeisjöieißweise Zink und eine Kohlenotoffelektrode 12 auf, die in. .«ia Depolarieatieiisgeiaisc-h 14 und einen festgelegten Eleitrolydaii 16, !äweekßiä3sig in Form einer üblichen Paste, eingebettet ist. Die Zelle ist forner mit einen Mantel 18 versahenf aa de.m -3 ine -metallische Bodenplatte 20 befestigt i»t. Am Bodeji der Zelle ist eine Abochirmuhg, bestehend aus einer, geformten plaati^elien Scheibe 22 eines Durohmeeaers der ausreicht» um.eng la. die toteren Randteils dee Mantela 18 au passen, vorgesehen und bildet eine Sperre, die verhindert, dass, flüssige Aus Scheidungen alt der Bodenplatte 20 in Kontakt kommen, Ein· Kohlenstoff- oder Graphitteil 24-ist innerhalb der Scheibe 22 angeordnet und steht in Kontakt alt dem Boden der Behälteranode 10. Die Bodenplatte 20 1st nur her*» kömmlioherweieo ausgebildet und weist In ihrem Mittelteil eine Einbuchtung auf, die im Kontakt mit dem Teil 24 gehalten iet. Die. 3cheibe 22 besteht zweckin&s3igerweise aus einem plastischen., lert:- stoff, beispielsweise Polyäthylen» und Ihrer Randteile sind gegenüber den Innenflächen des Mantels 18 beispielsweise alt Iacha abgedichtet, wie dies bei 26 angedeutet ist. Bei der Herstellung kann ausserdeja eine dünne Wachsschicht über die Scheibe 22 gegossen werden, bsvor «dia Platte 20 mit dem Mantel 18 verbunden wird, um den Schubs der Bortenplatte 20 geg^n Korrosion au untere tilt sea.· ".
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Der DeckelverechluÖ der Zelle ist in üblicherweise ausgeführt und mit dem Mantel 18 verbunden. Der Mantel 18 iat nlohtkorrodie rand, besteht jaus einem IPaserstaterial, z. B. Papier· Br paa et verhSltnismäößig; lose um die Behälteranode 10, wodurch eine Hilfe·» kammer 28 zur Aufnahme flüssiger Ausscheidungen aue der Zelle gebildet wird. >1 ■ ■ - .' · ;
Wie in den Figuren 2-7 veranschaulicht, können dl* Örundgodanken der· ereton Auaführungsfora der Erfindung auf, **jp<K>Wedene Welse praktisch ausgebildet und a*uf eine Vielaahl; von TroQkenzellen angewendet werden. Beispieleweise kann entsprechend Figur 2 eine Metallkugel 30 innerhalb der Soheibe 22 angeordnet ßein, um Kontakt zwischen der Behäiteranode* °ond der Bodenplatt« 20 herzustellen, und zwar in ähnlicher Welse wi# dies in figur 1 wiedergegeben ist. Stattdessen !kann entsprechend Figur 3 auch eine setalliache Blattfeder 32 vorgesehen werden, Die Blattfeder 52. sorgt bei dieser Ausbildung für einen etwas nachgiebigen Kontakt im Gegenaats ευ dem yerhiltniBiaileeig βtarren Aufbau naoh Tigur 1« Figur 4 se igt eine Ausbildung, bei dn*. eiÄ» Hetallö«· 34 1st. Die öse 34 kann bei ,der Beret'dprtin^dftr 2ellett"in herköms> licherweioe diiroh die Sohtibe 22 getrieben werden. Wie Tigur 5 zeigt, kann auch ein Metallniet 36 benütat warden. Bei dieser Aue« bildung dient das HIet 36 ausserdem der starren Befestigung der Scheibe 22 am Boden der Behölteranodo 10·' öm das Hiet 36 innerhalb des JBodens der Behälteranode 10 zu isolieren, wird auf dleaeii beispielsweise eine düroi^ Wachsschicht 37 aufgebracht» «Te nach deaherzustellenden Kontakt kann die bei diesen AuefÜhrungsforaen be^ nutzte Bodenplatte 20 etwas von der Ausbildung gemäß Figur 1 ab«· weiohen. Baispieläweleo wird entsprechend Figur 3 Aur fieretellvngeines Kontaktes mit der Blattfeder 32 eine flache Bodenplatte 20 eingesetzt. In Verbindung mit. der öee 34 wird entsprechend Figur 4 eine Bodenplatte 20 irdt einer flachen Einbuchtung verwendet· Bei der AusMlaung entsprechend Figur-, C ist eine Bodenplatte 58 alt einer otter Mehreren ausgestanzten Nasen 40 mit dem Mantel i;6.rer-»
BAD.
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bundan« Die Hasen 4-0 »ind durch die Scheibe.22 hinduröhgeführt und auf der Oberseite derselbe» umgebörteltr um Kontakt ait & Behält er anode 10 horzue t eilen. Bie sä Konstruktion »acht die wendung eine$ gesonderten Teile» zur Kontakthereteilung alt dar - ' Behält er aaode 10 ilberf lüasig und ergibt einen einfachen und kosten,-sparenden Bodenverfluß für den 2ellbehSlter· ,.
Eine Trockenzelle entsprechend der ersten Ausfiüirtiagefor» der Er-. findung kann auf verschiedene Weise gefertigt »erden· Be$p9lelaweise lasern sich die Scheiben 22 mittels herköaiÄlieher. Ärbettar verfahren formen uaä kann daa Klontaktelement während des ioraYOraar.gs in aie «.Ir^efügt werden. Sas Kontaktelement kann auölt durch »lrten Pres35e.»si5iig»vorgang in die.Scheibe eingebracht wenden, oder nachdem diese im Boden der gelle angeordnet wird;
!figur 7 aeigt eine awsite Ausführungeform der Erfindung? 1^i der eine Ti-ockenaolle alt einem Aufbau ähnlieh figur 1 <metöj.l& d·· Üantöle 18 und der Scheibe 22 «us plftetischea Werkstoif ff igur. t.} mit einem Hantel 18 aus plastischem Werkstoff, beispiel9«f«iea Polyäthylen rersehen ist, an dem einteilig ein Boäe ist. An der äueseren Bodeawand des. Hftatel» iet eine Bodenplatte 20 befestigt. Innerhalb 4ee Bodens dee JÖmtel^ -18 plastischem Werkstoff befindet sioh ein nichtkorrodiertisä»* eioh nicht verbrauchendes elektrieohea Kontaj£t*le»ent In einer Hetallkugal 30 ähnlich der in Figur 2 gezeigten« Jfe 3J.cli jedoch., daQ auch die anderen, in den figuren. 1 uai, %:** zeigten elektrischen Koatekttl9J»»ste in gleicher WeIe* «erden können, um einen tontakt fiitieoheö der Bodeaplntt« Behälterelektrode 10 durch den Bodenteil dee Iteatel· ti hereuetollen. - "
Sine TroQkeniselle gemäß dieser zweiten AuafUhrungefss* i$f liegenden Erfindung kann ebeafalle auf vereohieden* tfti»«' stellt «erden« Beiepieisweise kann der Zellsactel »it sisteili^··
* 6 r - . . n ■
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Boden u.ad Seitenwändexi in einem herkömmlichen Formverfahren .gefertigt vftiv&zn. «hg Können das Kontaktelament und die Bodenplatte während des Forravorgengea eingesetzt werden. Dae Kontakt elenent kann aber auch mit Pfe^spaaaung in den Boden des Mantel· einge· braoht werden. Im allgemeinen ist das letztgenannte Vorgehen vorzuziehen, da der auf den Mantelboden aufgebrachte Srjuok is -allgemeinen ausreicht, um das Kon takt element gegen Lecken abeudlohten. .
Figur 8 voranoüiiauliciit eine dritte AusfUhrungsform der den Erfindung, bei der der äuesere Boden und die Seiteaffljide der BehälteröJ.eictrade 10 Mit einem Blatt oder· einer Fllmed&Leht ausfest anhaftendem plastischem Material 42 versehen eind. DS,· JiIs* «nicht 4-2 wird vor2ugswei3e auch auf die innere OberfX$9Sii der Bodenwand der Bahältorelektrode 10 aitfgebracht und kann au»B»r&tm auf dex* Innenweite der Saitenwandungen der B&h&ltorelektrode 10* an ihren oberen Bändern oberhalb dea Depolarisationege»iadhes H vorgeQoh'm gein» Die Siloht 4-2 aua plaetisohem Material beataht vor3iigsweit»o- aus einem Vinylhara» eintB Polyäthylen niüdxlgin Mol«· kulargarrLoht, Acrylharsön, Batjtx und Cellulueedtrifaten wie bei« 3piel3welse Celluloaeacetat* iuch eis Lack aus Cai;j.ulge*d#riTat»sii beiopielQweiae Celluloeefttiier kann «imgeettit »»rdtn. Dma Material sollte voreugawei·» gut· «laatisoh· ligesicliaf t·» auf * weisenj Viaylhari βigstt »ich bierfür In besonderer
Die 2elle amh ?i«ur 8 kaüß au/ Ytr»obi#<leis· fois« BQi»pi«l«*ti*« kaan di« B«J«Xl*r*l»ktro4· 10 auf ie Ixtnid· aus ein*r 3In3c-CeJ.ot<· 'g»fortigt werd«]*» «ia f^i-fahrtß, das »loh ftfr di* AufbrinsuB^ d«r Schloßt 42 eifis·*. So kann dl· Bahälttreltktrpd« IO zvmmmin alt aiii·» Blatt oder Jil» au» pieeti »che» itattriAl gtiofitn wtrdtn, da· duroh Aa»»odunf τοη fira» anhaftet. Sin eelcnae Ttrfnterta signet eich 4*dooh nttr|Ur "di· Aufbringung der JSoiiioht 42 auf die äueaeren Bodtn- w&. ior BenJa-fctiiiltiktrode 10, lntepreotetnd «loer ander«»
BAD QRSQlNAL
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kann die Sohioht 42 nach Herstellung der Behälterelektrode 10 auf diese aufgesprüht oder aufgestrichen werden.
Die Erfindung aorgt fUr eine wirksame Abschirmung dee Jßehälterbondena einer leckbeatändigen Trockenzelle und ergibt zugleich guten elektrischen Kontakt zwischen dem Behälterboden und der . Metallelektrode der Zelle.
Ein wiöhtigoe Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines elektrischen Kontaktelementa in den verschiedenen beschriebenen Ausbildungen, das beatändig ist gegen Korrosion und elektrolytisehen Angriff durch Zellausscheidungen, die sich zwischen de» Schirm und dem Boden ö.ar Behälteranode ansammeln können. Wie schon erwähnt· und Iiι Figur 1 gezeigt, können für dös Kontaktelement Schlüiistoff oder Graphit verwendet werden. Auch zahlreiche andere sich nicht verbrauchende und nicht korrodierende Werkstoffe lassen sich bei den Ausbildungen nach den Figuren 2-7 ein-/ setzen; die beschriebenen metallischen Kontakt element» Jcün&en beispielsweise aus Titan und Chrom gefertigt sein. Es eigenen sich auch Metalle wie Silber» Blei und deren Legierungen* die die Neigung haben, auf ihrer Oberfläche einen schützenden, Sjwrflift zu bilden. Beispielsweise kann die in der Ausbildung gesKjt den "Figuren 2 und 7 vorgesehene Metallkugel aus Blei oder BJaA-grundlegierungen bestehen. Eine geeignete Legierung ist eine Blei-Antlraon-Legierung, die ungefähr 6 - 12 £ Antiaon enthalt *
Ein weiterer, mit der Erfindung erzielter Vorteil b«et»ht darin, daß vermieden wird, daß Zellausscheidungen am Boden des Zellbe- hälters auftreten, ein Faktor:) der die Gasentwicklung und. den Aufbau von Gasdruck innerhalb des Zellbehälters unterstütat hat. ' Bei bekannten Troekenzellausbildungen konnten flüssige Auesoheidungen aus der Zelle sowohl mit der Metallelektrode als aueh da« Behälterboden der Zelle in Berührung kommen» die, aus verschiedene Metallen hergestellt, ein elektrolytisches; Paar bilden» w&e ear
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Gasentwicklung führte. Mit der vorliegenden Ausbildung wird diese Schwierigkeit vermieden, indem ein Sehim swiachen die Elektrode und den Behälterboden eingefügt wird.
Ein» Anzahl erfindungagemäß ausgebildeter irockeaeellen wurden praktisch hergestellt und unter schwierigen Bedingungen geprüft * Diese Versuche bewiesen die Wirksamkeit der Erfindung« dft ein guter elektrischer Kontakt mit dem Boden des ZellbehlXtera aufrecht erhalten wurde und kein Anzeichen einer Korrosion oder Durchlöcherung des Behälterbodens, im Laufe der Yersuche »beobach tet wurde. " ·
£3 versteht sich, daß jaahlreichö Abwandlungen und Änderungen der im einzelnen beschriebenen Trockenzellausbildungen vorgenommen werden können, ohne von den wesentlichen Gedanken und dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen·
' BAD ORIQfNAL
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Claims (13)

Patentansprüche ■
1) Lecfcbestandige Trockenzelle mit einer ein Depolariaationa«- gemisch enthaltenden Behälterelektrode, einem Elektrolyten» einer zweiten in das Depolarisationsgemisch. eingebetteten Elektrode, einem Mantel für die Behälterelektrode und einer an dem Mantel befestigten metallischen Bodenplatte, dadurch gekennzeichnet daß ziriechtn der Bodenplatt· und ü«f B·- hälterelektrod· eine Schicht aus plastischem Material.aageordn· ist und die Bodenplatte über ein elektrisches Kontoktele&ent oder einen sich durch die Schicht aus plastische« Material.
. hindurciheratreckenden verformten Teil der Bodenplatte in Kontakt mit. der Behälterelektrode steht·
2) 2 alle nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet.,, daß die aus plastisol»» Material bestelmttd· Schicht tine geformt· Sohsib· 1st. ■ ' " ■. ..'"". . · ■ ' ' ·
3) Zelle nach Ansprüchen 1 und 2, daduroh g«3ctnnseioftn©t9 IsJ
die Ränder der geformten Scheibe an dir Innenfläche des Mantels dicht «ngobraoht sind« -
4) Zeil· nsoh Ansprüchen 1 · 3, dadurch gekenneeiohnit, dad di· Oberfläche dsr geformten Scheibe alt einer Wachsschicht Über* βogβη ist·
5) Zeil· BAOB Anspruch 1, dadurch gekennselöhriet, dafi die BHiaonen 4ir lodeaplatt· und der Behälterelektrode engeordnsts Schicht au· plastisch·* Werkstoff einen Teil dos Mantsls bildet und dtr Kant·! aus plastisches Material gefertigt 1st.
6) Zdlls «a«il AMpruoA 1, dadurch g«kennBSlohnet> daß di· Sohioht aus plastieoi^Ä Material die Form eine« Blattes oder filme hat* ait dts tu··*?·» Boden- und Seitenwänden der Behälterel·*-
10 -
BAD
- IO -
trode anhaftet. .
7) Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bodenwand der Behälterelektrode jnit einem anhaftenden Film oder einem Blatt aus plastischem Material versehen ist'·
8) Zelle naoh Ansprüchen 1- 7, dadurch, gekennzeichnet, daß das elektrische Kontaktelement aus einem nichtkorrodierenden, sich nicht abschmelzenden Material gefertigt ist.
9) Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dad das elektrische Eontakte lenient ein Kohlenstoff- oder Graphitteil ist.
10) Zelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das-elektrische Kontakte lenient aus Zitan, Ghroa, Silber» Blei oder, Legierungen dieser Metalle gefertigt ist.
11) Zelle naoh Aneprüoi£% oder 10« dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch· Kontakteleaent eine Metallkogel iet.
12) Zelle nach Ansprüct£% oder 10, dadurch gekennseichnet, dad daa elektrische Kontaktelestent eine metallische Blattfeder ist. .
13) Zelle nach Ansprüchen 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kontaktelesent eine Motallöae ist·
U) Zelle nach Aneprüoh«n θ oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß . daa elektrieont Kontakteleaent ein Matallniet ist*
■ bad cn:c;riAL. '* 809812/0294
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