DE1918571A1 - Galvanic cell - Google Patents
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Description
G al vanische Zelle.Galvanic cell.
Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle, insbesondere eine alkalische Zelle, die von einem äusseren Metallbecher, dessen geschlossener Endboden die äussere Kontaktfläche der Zelle bildet, und von einem entgegengesetzt gekehrten inneren.Metallbecher, der von dem äusseren Becher isolierend getrennt ist und dessen Endboden die andere kontaktfläche der Zelle bildet, eingekapselt ist, soewie mit isolierenden Dichtungen aus zusammendrückbarem Material zwischen dem Rand jedes Bechers und einer gegenüberliegenden Stützfläche des anderen Bechers.The invention relates to a galvanic cell, in particular an alkaline cell, which is made of an outer metal cup, the closed one The end base forms the outer contact surface of the cell, and an oppositely facing inner metal cup, the is isolated from the outer cup and whose end base forms the other contact surface of the cell, is encapsulated, as well as with insulating seals made of compressible material between the edge of each cup and an opposing support surface of the other cup.
Es ist allgemein bekannt, dass in galvanischen Zellen, die zur Verhütung eines Heraussickerns des Elektrolyten dicht verschlossen sind, sich ein Gas, in der Regel Hydrogen, entwickeln kann, das einen gefährlichen Überdruck in der Zelle verursachen kann. Dieser Umstand ist besonders ausgesprochen, wenn die chemische Abstimmung der Materialien der Zellen sich sehr schwer durchführen lässt, was bedeuten kann, dass die Hydrogenentwicklung nicht gelichzeitig mit der Entladung der Zelle aufhöKrt, sondern dass eine lange andauernde Entladung eine recht kräftige Gasentwicklung bewirken kann,und hinzu kommt, dass diese Zellen besonders dicht verschlossen sein müssen,da der alkalische Elektrolyt eine grosse Neigung hat, an die Aussenseite der Zelle zu kriechen. Bei gewissen Zellen,ζ. B. Zellen mit einer einzelnen Dichtung zwischen einem Metalldeckel"und einem Metallbecher, hat man die Zelle durch Anwendung verschiedener Ausbildungen der isolierenden Dichtung belüftet,ζ. B. in der Weise, d%ss dieselbe bei einem inneren Druck in der Zelle von einer gewissen Grosse nachgibt oder durchgebrochen wird. Wo jedoch,wie es bei der Zelle gemäss der Erfindung der Fall ist, ein innerer Becher oder eine innere Schüssel von einer gewissen Tiefe und sich in den äusseren Becher erstreckend benutzt wird, lässt sich eine solche einfache Lösung des Problems vonIt is common knowledge that in galvanic cells that are used for prevention leakage of the electrolyte are tightly sealed, a gas, usually hydrogen, can develop that can cause dangerous overpressure in the cell. This The fact is particularly pronounced when the chemical coordination of the materials of the cells is very difficult to do, what can mean that the hydrogen development does not stop at the same time as the cell is discharged, but that it lasts for a long time Discharge can cause quite a strong gas development, and add comes that these cells have to be particularly tightly sealed because the alkaline electrolyte has a great tendency to creep to the outside of the cell. With certain cells, ζ. B. cells with a single Seal between a metal lid "and a metal cup, the cell has been ventilated by using different designs of the insulating seal, ζ. B. in such a way that the same at yields to an internal pressure in the cell of a certain magnitude or is broken through. Where, however, as is the case with the cell according to the Invention is the case, an inner cup or bowl of a certain depth and extending into the outer cup such a simple solution to the problem can be found in
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der Belüftung der Zelle jedoch nicht anwenden, und dies bewirkt, dass in den dicht geschlossenen Zellen ein so kräftiger überdruck entstehen kann, dass die Becher derart axial zueinander verschoben werden, dass; eine kräftige Verformung (Verlängerung) der Zelle und eine Zerstörung ;·■ der Dichtung zwischen dem freien Rand des äusseren Bechers und dema.' Boden des die andere Kontaktfläche bildenden Bechers bzw. Schüssel -entstehen, so dass sich ein'Kurzschluss in der Zelle ergibt. . "*":.,"However, do not apply ventilation to the cell, and this causes such a strong overpressure is created in the tightly closed cells can that the cups are moved axially to one another in such a way that; a strong deformation (elongation) of the cell and destruction; · ■ the seal between the free edge of the outer cup and the dema. ' The bottom of the cup or bowl forming the other contact surface, so that there is a short circuit in the cell. . "*":., "
Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine galvanische Zelle der erwähnten Art herzustellen mit einer so effektiven Belüftung, dass die Gefahr eine Verformung der Zells beseitigt wird.The purpose of the invention is to avoid this disadvantage and to produce a galvanic cell of the type mentioned with such an effective ventilation that the risk of deformation of the cell is eliminated.
Dies ist erfindungsgemäss dadurch erreicht worden, dass die Dichtung ' zwischen dem Rand des inneren Bechers und der Stützfläche aus dünnem, hartem Material besteht, das zwischen der'Stützfläche und einer umgebogenen Partie des Randes komprimiert ist, und dass die Dichtung an dem Endboden des inneren Bechers dicker und/oder weicher als die erwähnte Dichtung am Rande dieses Bechers ist, sowie dass ein Belüftungsvon dem Raum zwischen den Bechern zu der Umgebung vorhanden ist.This has been achieved according to the invention in that the seal ' between the edge of the inner cup and the support surface consists of thin, hard material which is compressed between the support surface and a bent part of the edge, and that the seal on the end base of the inner cup Cup is thicker and / or softer than the mentioned seal on the edge of this cup, as well as that there is ventilation from the space between the cups to the environment.
Da die Dichtung zwischen der Stützfläche im äusseren Becher und dem Rand des inneren Bechers aus härterem und/oder dünnerem Material (hartem Kautschuk oder Kunststoff) als die Dichtung am Rande des äusseren Bechers ist, kann sie bei der Montierung der Zelle nur in geringem Grade zusammengepresst werden. z.B. in der Grössenordnung von 1/10 mm, und wenn bei der Aufbewahrung und dem Gebrauch der Zelle ein innerer Überdruck entsteht, der die Becher auseinander zu pressen sucht, wird schon nach einer axialen Wanderung des inneren Bechers im Verhältnis zum äusseren Becher von derselben Grosse infolge der geringen Dehnbarkeit der Dichtung bei dem Aufhöhren der Kompression eine Entlastung des Druckes in dem inneren Becher an den Raum zwischen den Bechern erfolgen. Da die Dichtung am Rand des äusseren Bechers aus . einem verhältnismässig dicken und weichen Material ist, wird eine gute Sicherheit für vollkommene Dichtheit um den Boden des inneren Bechers herum erreicht.Since the seal between the support surface in the outer cup and the Edge of the inner cup made of harder and / or thinner material (hard rubber or plastic) than the seal on the edge of the outer cup, it can only be compressed to a small degree when the cell is mounted. e.g. in the order of magnitude of 1/10 mm, and when in storage and use of the cell an internal overpressure is created, which presses the cups apart is already looking for an axial migration of the inner cup in the Relation to the outer cup of the same size due to the small size Extensibility of the seal when compression ceases to relieve the pressure in the inner cup to the space between the Cups are made. Because the seal on the edge of the outer cup. a relatively thick and soft material will be a good one Security for perfect tightness around the bottom of the inner cup reached around.
In einer Ausführungsform der Zelle gemäss der Erfindung, bei der derIn one embodiment of the cell according to the invention, in which the
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innere Becher sich hauptsächlich auf die ganze Länge des äusseren Bechers erstreckt, kann erfindungsgemäss ein durchgehendes BeIUftungsloch in der Wand des äusseren Bechers angeordnet sein, vorzugsweise in der-Nähe der Dichtung am Endboden des inneren Bechers. Der Druck von dem inneren Becher wird erst an den umgebenden zylindrischen Raum entlastet, der mit einem porösen isolierenden Material, in der Regel einem Papprohr, ausgefüllt ist, und pflanzt sich von hier durch da? Loch fort, welches ein einfaches Belüftungsgleid in einem so grossen Abstand von dem Elektrolyten bildet, dass keine Gefahr besteht, dass dieser an die Aussenseite der Zelle kriechen soll, und das Loch kann erfindungsgemäss mit einer nachgiebigen plastischen Masse, wie z. B. Bitumen, gedichtet sein, so dass es nur bei einem kleinen überdruck öffnet.inner cup extends mainly over the entire length of the outer cup, according to the invention can have a continuous ventilation hole be arranged in the wall of the outer cup, preferably in the vicinity of the seal on the end bottom of the inner cup. The pressure from the inner cup is first applied to the surrounding cylindrical Relieves space that is filled with a porous insulating material, usually a cardboard tube, and plants from here through there? Hole, which is a simple vent at such a great distance from the electrolyte that there is no risk of it on the outside of the cell should creep, and the hole can according to the invention with a flexible plastic mass, such as. B. bitumen, be sealed so that it only opens with a small excess pressure.
Eine zweite Ausführungsform der galvanischen Zelle gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der innere Becher auf an sich bekannte Weise als ein schüsselförmiger Deckel ausgebildet ist, der sich nur auf einen geringen Teil der Länge des äusseren Metallbechers erstreckt, und dass die Dichtung am Rande dieses Deckels auf einem an der Innenseite des äusseren Metallbechers nahe an dessen offenem Ende befestigten Stützglied ruht und zwischen diesem Stützglied und dem Rand des schusseiförmigen Deckels komprimiert ist. Die Dichtungen wirken nach demselben Prinzip, wie vorhin erklärt, und es wird für aktives Material in der Zelle Volumen gewonnen und gleichzeitig an Material für den inneren Becher gespart.A second off guide die of the galvanic cell according to the invention is characterized in that the inner cup in a known manner is designed as a bowl-shaped cover, which extends only to a small part of the length of the outer metal cup, and that the seal on the edge this lid rests on a support member attached to the inside of the outer metal cup close to its open end and is compressed between this support member and the edge of the bowl-shaped lid. The seals work on the same principle as explained above, and volume is gained for active material in the cell and at the same time material for the inner cup is saved.
Erfindungsgemäss kann die Dichtung am Endboden des inneren Bechers verdünnte, in axialer Richtung nachgiebige Partien zur Belüftung der Zelle haben. Solche Partien können leicht derart elastisch ausgebildet sein, dass die, wenn der überdruck entlastet worden ist, wieder um den Boden des inneren Bechers dicht schliessen.According to the invention, the seal on the end base of the inner cup thinned, axially flexible parts for ventilation of the Have cell. Such parts can easily be made elastic in this way that when the overpressure has been relieved, they close again tightly around the bottom of the inner cup.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine Ausführungsform einer galvanischen Zelle gemäss der Er-1 shows an embodiment of a galvanic cell according to the invention
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findung mit einem inneren Becher, der sich hauptsächlich auf die ganze Lange des äusseren Bechers erstreckt, undfinding with an inner cup that mainly focuses on the whole Length of the outer cup extends, and
Fig. 2 eiiB galvanische Zelle mit einem flachen schusseiförmigen inneren Becher. ' ~ "Fig. 2 eiiB galvanic cell with a flat bowl-shaped inner cup. '~ "
Das in Fig. 1 gezeigte galvanische Zelle^ist eine alkalische Zelle mit einem äusseren Stahlbecher 1-, dessen gezogener Endboden 2 mit einer stabförmigen Zinkanode 3 in elektrisch leitender Verbindung ist und diese führt. Die Anode ist in üblicher Weise von einem absorbierenden Rohr h umgeben, das mit einem passenden alkalischen Elektrolyten gesättigt ist, der mit Hilfe einer Trennschicht 6 von einer oxidierenden Kathode 5 getrennt ist-. Die Kathodes die aus Silberoxid, Quecksilberoxid, Mangandioxid oder einem ähnlichen geeigneten festen Oxidationsmittel mit oder ohne Zusätze zur Verbesserung der Leitfähigkeit bestehen kann, ist von einem' inneren Behälter 7 umgeben, dessen gezogener Endboden 8 den positiven Pol der Zelle bildet, der durch ein isolierendes Abstandstück 9 von der Zinkelektrode getrennt ist. Der zylindische Zwischenraum zwischen dem äusseren Becher 1 und dem inneren Becher 7 is.t auf üblicher Weise mit einem Papprohr 10 ausgefüllt.The galvanic cell shown in Fig. 1 ^ is an alkaline cell with an outer steel cup 1-, whose drawn end base 2 is in an electrically conductive connection with a rod-shaped zinc anode 3 and this leads. The anode is surrounded in the usual way by an absorbent tube h which is saturated with a suitable alkaline electrolyte which is separated from an oxidizing cathode 5 by means of a separating layer 6. The cathode s, which can consist of silver oxide, mercury oxide, manganese dioxide or a similar suitable solid oxidizing agent with or without additives to improve conductivity, is surrounded by an 'inner container 7, the drawn end bottom 8 of which forms the positive pole of the cell, which is passed through a insulating spacer 9 is separated from the zinc electrode. The cylindrical space between the outer cup 1 and the inner cup 7 is filled in the usual way with a cardboard tube 10.
Zwischen dem Endboden 2 des äusseren Behälters und einem nach innen umgebogenen Rand an demmoffenen Ende d©s inneren Bechers 7 ist eine dünne isolierende Dichtung 11 angebracht, die z. B. aus hartem Kautschuk oder hartem Kunststoff bestehen kann, welcher bei der Montage der Zelle um z. B. ca. 0,1 mm in axialer Richtung zusammengedrückt worden ist.- An dem entgegengesetzten Ende der Zelle ist eine Dichtung 12 aus dickerem und weicherem Isolier- und Dichtungsmaterial zwischen dem Endboden 8 des inneren Bechers und einem nach innen gebogenen Rand des äusseren Bechers 1 angebracht. Diese Dichtung bildet eine wirksame Abdichtung an diesem Ende der Zelle und ist so nachgiebig, dass die Dichtheit nicht von einer kleineren gegenseitigen Verschiebung der Becher in axialer Richtung beeinflusst wird. -Between the end bottom 2 of the outer container and one inward bent edge at the open end of the inner cup 7 is a thin insulating seal 11 attached, the z. B. can consist of hard rubber or hard plastic, which in the Assembly of the cell to z. B. compressed approx. 0.1 mm in the axial direction At the opposite end of the cell is a gasket 12 of thicker and softer insulating and sealing material attached between the end base 8 of the inner cup and an inwardly curved edge of the outer cup 1. These Gasket forms an effective seal at this end of the cell and is so resilient that the tightness is not compromised by a minor one mutual displacement of the cup is influenced in the axial direction. -
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Wenn während des Gebrauches oder der Lagerung der Zelle in dem an die Dichtung 11 grenzenden Raum 13 wegen kräftiger Hydrogenentwicklung ein Überdruck von einer gewissen Grosse entsteht, so wird dieser Druck bewirken, dass die Becher 1 und 7 etwas voneinander weg in axialer Richtung verschoben werden. Während des ersten Teils dieser Verschiebung wird die in dem gezeigten Beispiel ringförmige Dichtung 11 nachfolgen, da aber die Dichtung von den umgebogenen Kantenpartien an dem Becher 7 nur ganz wenig zusammengepresst ist, wird äle sich nur wenig ausdehnen können, wonach zwischen den umgebogenen Kantenteilen des Bechers 7 und der Dichtung eine solche Undichtheit entstehen wird, dass der Druck von dem entwickelten Gas sich in den zylindrischen Zwischenraum zwischen den Bechern und duch das Papprohr 10 wird fortpflanzen können. Das Gas kann durch ein Loch lh entweichen, das in dem Becher 1 in einem so grossen Abstand von dem offenen Ende des Bechers 7 ausgebildet ist, dass ein Herauskriechen von Elektrolyt ausgeschlossen ist, und das von weichem Asphalt 15 gedeckt sein kann. Wenn erwünscht, kann das Belüftungsglied zwischen dem zylindrischen Raum unter dem inneren Becher und der Atmosphäre auch von dünnen elastischen Partien der Dichtung 12 gebildet sein, die einem gewissen Überdruck nachgeben werden und wieder dicht schliessen werden, wenn der Überdruck entlastet worden ist.If during use or storage of the cell in the space 13 adjacent to the seal 11 an overpressure of a certain magnitude arises due to strong hydrogen development, this pressure will cause the cups 1 and 7 to be displaced slightly away from each other in the axial direction. During the first part of this shift, the ring-shaped seal 11 in the example shown will follow, but since the seal is only slightly compressed by the bent edge parts on the cup 7, it will only be able to expand slightly, after which between the bent edge parts of the cup 7 and the seal will have such a leak that the pressure from the evolved gas will be able to propagate into the cylindrical space between the cups and through the cardboard tube 10. The gas can escape through a hole 1h which is formed in the cup 1 at such a large distance from the open end of the cup 7 that electrolyte cannot creep out and which can be covered by soft asphalt 15. If desired, the ventilation member between the cylindrical space below the inner cup and the atmosphere can also be formed by thin elastic parts of the seal 12, which will yield to a certain excess pressure and will close again tightly when the excess pressure has been relieved.
Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Zelle gemäss der Erfindung hat ebenfalls einen äusseren Metallbecher 1 mit einem gezogenen Endboden 2 und einer mittig angeordneten Anode 3 a, die hier rohrförmig ist und von einer ebenfalls rohrförmigen Trennschicht *+a und einer um diese angebrachten Kathode 5 a umgeben ist. Ein Metallbecher von geringer Höhe bildet einen schusseiförmigen Deckel 7a mit gezogenem Endboden 8a5 der durch eine Feder 9a mit der Anode in elektrisch leitender Verbindung ist und die eine Kontaktfläche der Zelle bildet. Am entgegengesetzten Ende der Zelle ist die Anode mit Hilfe von Isolierscheiben 10a von dem gezogenen Endboden 2 des äusseren Metallbechers getrennt.The embodiment of the cell according to the invention shown in Fig. 2 also has an outer metal cup 1 with a drawn end base 2 and a centrally arranged anode 3 a, which is tubular here and also has a tubular separating layer * + a and a cathode attached around it 5 a is surrounded. A metal cup of low height forms a bowl-shaped cover 7a with a drawn end base 8a 5 which is in electrically conductive connection with the anode by means of a spring 9a and which forms a contact surface of the cell. At the opposite end of the cell, the anode is separated from the drawn end base 2 of the outer metal cup with the aid of insulating washers 10a.
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Eine Dichtung 11a in der Form eines verhältnismässig dünnen Dichtungsringes ist zwischen dem freien nach innen umgebogenen Hand des Deckels 7a und einer Stützfläche komprimiert 5 welche von einem an der Innenwand des Metallbechers 1 in der Nähe des offenen Endes desselben befestigen Stützring 13a gebildet wird. Eine zweite" weichere und/oder dickere Dichtung 12 a in der-Form eines elastisch nachgiebigen Dichtungsringes ist zwischen dem gezogenen Endboden 8a des als ein niedriger innerer Metallbecher ausgebildeten Deckels 7a und dem nach innen ungebogenen Rand des äusseren Metallbechers 1 angebracht.A seal 11a in the form of a relatively thin sealing ring is compressed between the free inwardly bent hand of the lid 7a and a support surface 5 which is formed by a support ring 13a attached to the inner wall of the metal cup 1 near the open end thereof. A second "softer and / or thicker seal 12 a" in the form of an elastically flexible sealing ring is attached between the drawn end base 8 a of the cover 7 a, which is designed as a lower inner metal cup, and the inwardly unbent edge of the outer metal cup 1.
Wenn im Innern der Zelle ein Überdruck entsteht, wird dieser bewirken, dass der Deckel 7a etwas in axialer Richtung im Verhältnis zu dem äusseren Metallbecher 1 verschoben wird, so dass der Druck' sich zwischen die Dichtung lla und den Deckel 7a und in den zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Deckel und dem äusseren Becher wird fortpflanzen können, von wo aus der Druck durch die elastish nachgiebige Dichtung 12a oder eventuell durch ein nicht gezeigtes Loch in der Kind des Bechers 1 wird entlastet werden können.If there is overpressure inside the cell, this will cause that the cover 7a is shifted somewhat in the axial direction in relation to the outer metal cup 1, so that the pressure ' between the seal 11a and the lid 7a and in the cylindrical space between the lid and the outer cup can propagate, from where the pressure through the resilient seal 12a or possibly through a hole, not shown in the child of the cup 1 will be able to be relieved.
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