DE1956933A1

DE1956933A1 - Zylindrische Trockenelemente

Info

Publication number: DE1956933A1
Application number: DE19691956933
Authority: DE
Inventors: Jammet Jean F
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1969-11-12
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1269790A; ES373448A1; NL6917052A; US3575724A; LU59764A1; DK126407B; JPS5018180B1; BE741173A; FR1586581A; SU488433A3

Description

DR. MÜLLER-BORE DlPL.-ΙΝβ. GRALFS 1956933

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL

PATENTANWÄLTE

12. November 1969 Mak/Sv - S 2092

Societe des Aocumulateurs !Fixes et de Traction 156 Avenue de Metz, Romainville (Seine St.Denis), irankreich

Zylindrische Trockenelemente

Die Erfindung "betrifft zylindrische Trockenelemente, und insbesondere Elemente von der Art mit einer negativen zylindrischen Elektrode, die mit einer depolarisierenden Kasse zusammenarbeitet und mit einem als positive Elektrode dienenden leitenden Stift versehen ist, dessen über das Element vorstehendes Ende von einer Metallkappe bedeckt sein kann, welche die positive Klemme des Elements bildet.

Aus der amerikanischen Patentschrift 2 346 640 ist es bekannt, dichte Trockenelemente der erwähnten Art dadurch herzustellen, daß sie mit Ausnahme der Ausgangsklemmen mit einer Umhüllung überzogen werden, welche durch Übergießen mit einem thermoplastischen Material gebildet wird, wobei dieses Material direkt auf den die negative Elektrode bildenden Zinkbecher zur Ausbildung der tTiohüilung gelangt und den Boden des Elements und die Kappe freiläßt.

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Aus der amerikanischen Patentschrift 2 710 307 ist es ferner bekannt, dichte Trockenelemente der vorstehend besehriebenen Art dadurch herzustellen, daß in eine Form, die mit einer Zinkeinlageund einem zur Bildung der negativen Ausgangsklemme bestimmten, in Querrichtung verlaufenden Zinkbandende versehen ist, ein thermoplastisches Material in der Weise eingespritzt wird, daß die erwähnten Zinkelemente in dem Kunststoffmaterial, das eine Umhüllung bilden muß, eingeschlossen werden.

Das beschriebene Verfahren kann auch in dem Falle verwendet werden, daß die negative Elektrode aus einer gewickelten Metallfolie mit nicht aneinanderstoßenden Rändern besteht, wie sie beispielsweise in der französischen Patentschrift 973 083 beschrieben ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders vorteilhafte Lösung der bei der Herstellung und der Erzielung einer Dichtheit der zylindrischen Trockenelemente auftretenden Probleme zu finden, und zwar bei Elementen, welche eine auf die negative Elektrode gegossene Kunststoffumhüllung aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist ein zylindrisches Trockenelement mit einer zylindrischen negativen Elektrode, die mit einer depolarisierenden Masse zusammenarbeitet, welche mit einem als positive Elektrode dienenden leitenden Stift versehen ist, wobei das Ende des Stiftes über das Element vorsteht und mit einer die positive Klemme bildenden Metallkappe abgedeckt sein kann, und dieses Element zeichnet sich dadurch aus, daß die aus einer gewickelten Metallfolie bestehende negative Elektrode mit Ausnahme eines ringförmigen Endbereichs außen mit einer einen Mantel um die Elektrode „bildenden zylindrischen Umhüllung aus Kunststoffmaterial überzögen.

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ist und einen Boden aufweist, der gleichermaßen als Boden für den durch die negative Elektrode gebildeten Zylinder dient. ■

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der nicht durch die Umhüllung bedeckte Teil der negativen Elektrode mittels eines im Schnitt L-förmigen Metallringes gegen einen Kunststoffstopfen verspannt, welcher die Dichtheit zwischen dem Stift und der negativen Elektrode gewährleistet. Die Stromabnahme erfolgt dann an diesem Metallring.

■Vorteilhafterweise wird der Metallring aufgeschrumpft, wobei der Teil der Elektrode, an dem der Ring anliegt, dann einen etwas geringeren Außendurchmesser als die übrige Elektrode aufweist.

Bei bestimmten Anwendungsfällen, insbesondere wenn eine Reihenschaltung von Elementen durch Stapelung vorgenommen werden soll oder wenn diese Elemente in mehr oder weniger standardisierten Vorrichtungen angebracht werden sollen, ist es vorteilhaft, die negative. Klemme der Elemente am Boden der Elemente vorzusehen.

In diesem Falle wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein becherförmiger Metallmantel mit seinem oberen Teil an dem nicht von der Umhüllung aus Kunststoffmaterial umgebenen Teil der negativen Elektrode angebracht, wobei der Metallmantel die Umhüllung aus Kunststoffmaterial in der Weise vollständig umgibt, daß der Boden des Metallmantels als negative Klemme des Elements verwendet werden kann.

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' Vorteilhafterweise ist der obere Teil des Metallmantels, auf diesen nicht von der Umhüllung aus Kunst stoff material umgebenen Elektrodenteil aufgeschrumpft, und zwar in der Weise, daß ein guter elektrischer Kontakt erhalten wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die die negative Elektrode bildende Metallfolie mit" nicht aneinanderstoßenden Kanten, bzw. Rändern gewickelt, bzw. zusammengerollt.

Eine derartige Aus führung s form ist besonders vorteilhaft in dem Falle der Verwendung einer negativen Elektrode aus Magnesium. Die Herstellung von Magnesiumbechern stellt schwierig zu" lösende Probleme, da die Formung des Magnesiums einen schwierigen Torgang darstellt. Dabei muß insbesondere Graphitpulver verwendet-werden, das anschließend beispielsweise mit Hilfe von Essigsäure wieder entfernt werden muß. Gemäß der " Erfindung kann die negative Elektrode aus einer mit nicht . aneinanderstoßenden Rändern zusammengerollten Folie bestehen, wobei jeglicher Formungs- oder Siasngpressvorgang vermieden wird.

j| Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert| in. dieser zeigts ■

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer gemäß der Er- · findung verwendbaren negativen Elektrode,

Figur 2 .eine schematische Schnitfeänsicht der verwendeten " ■ Vorrichtung zum Anbringen des Mantels aus Kunststoff-, material an der negativen Elektrode,

Figur 3: -eine.schematische Vertikal-Schnittansicht entsprechend der Linie B-B der Figur 4-, wobei die,· negative Elektrode mit der aufgebrachten Umhüllung versehen ist,

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Figur 4 eine Schnitt ansicht der Figur 3 entsprechend der Linie

A-A,
Figur 5 eine schematische Vertikal-Schnittansicht des Elements nach Auffüllung mit den aktiven Elementen und vor dem

Schließen des oberen Teils,
Figur 6 eine Schnittansicht der Figur 5 entsprechend der Linie

• 0-0,
Figur 7 eine schematisch dargestellte Vertikal-Schnittansicht

des fertiggestellten Elements, und Figur 8 eine zur Hälfte geschnitten dargestellte Vorderansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elements*

In Fig* 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 eine mit nicht aneinanderstoßenden Rändern zusammengerollte Metallfolie bezeichnet, welche dazu bestimmt ist, die negative Elektrode des Elements zu bilden. Diese Folie kann aus einem beliebigen geeigneten Metall, wie z.B. Zink, Magnesium oder deren Legierungen bestehen.

Nach geeigneter Reinigungsbehandlung wird diese Folie 1 - wie dies in Fig» S dargestellt ist - auf dem Mittelkern 2 einer zu diesem Zweck vorgesehenen Einspritzform angebracht.

Hach Schließen der Form durch das !Teil 3 wird durch die Einspritznase 4 das Kunststoffmaterial eingespritzt, das dazu bestimmt 1st, die die negative Elektrode teilweise umgebende Hüll· au bilden.

Di* auf dies« Weiße gebildete Umhüllung ist ait dem Besugss&eiohta 5

Hg* S ζ «igt den Vorgang des Umgieß ens im Verlauf des Einsprltztns d*a Kunststoffmaterials.

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Gemäß der Erfindung bildet die Umhüllung 5 gleichermaßen einen Boden für die negative Elektrode 1, und sie umgibt diese Elektrode mit Ausnahme eines ringförmigen Endbereichs. Wie den Fig. 3 und 4- zu entnehmen ist, füllt das Kunststoffmaterial gleichermaßen den Raum zwischen den Rändern der Folie 1 über die gesamte Höhe dieser Folie aus, wodurch eine elastische Dichtung geschaffen wird, welche es dem Element ermöglicht, gewissen Dehnungen standzuhalten.

W Fig. 3 zeigt einen Vertikal schnitt in Höhe des zwischen den Rändern der Folie 1 gelegenen Raumes.

Wie den Fig. 5 und 6 zu entnehmen ist, wird die von der Umhüllung 5 umgebene Elektrode 1 anschließend mit einem Separator 6 und einer Zentrierungswanne 7 versehen. Der Separator 6 kann aus einer gewickelten Folie "bestehen, die bereits mit Elektrolyt imprägniert ist oder auf die Elektrolyt aufgetragen ist. Die Zentrierungswanne 7, die beispielsweise aus Papier oder dergleichen besteht, hat insbesondere die Aufgabe, den Separator 6 an Ort und Stelle zu halten. Anschließend wird in den auf diese Weise abgegrenzten Raum die depolarisierende Masse 8 in Form eines Wulstes oder Ringes eingebracht. Auf der depolarisierenden Masse wird dann eine in der Mitte mit einer Öffnung versehene Scheibe 10, die beispielsweise aus Karton oder Kunststoff besteht* angebracht, und dann wird der Kohlestift 9 eingepreßt, was eine Terdrängfung der depolarisierenden Hasse 8 zur Folge hat, die es ermöglicht, einen intimen Kontakt zwischen der depolarisierenden Masse 8 und dem Separator 6 und zwischen dem Separator 6 und der negativen Elektrode 1 zu erhalten. Ist der Kohlestift Ibis «um Boden eingedrückt, so wird dann auf die Scheibe 10 ein bestimmter Drück ausgeübt, der eine erneute Kompression der depolarisierenden' gewährleistet. . ^v \

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Die Dichtheit zwischen- dem Stift 9 und der negativen Elektrode 1 wird anschließend mittels eines Kunststoffstopfens 11 (siehe ELg. V) sichergestellt» welcher einen Innendurchlaß 12 aufweist, der am Kohlestift 9 anliegt, dessen'Ende mit einer Metallkappe 13 abgedeckt ist, welche dazu "bestimmt ist, die,positive,Ausgangsklemme der®., Elements zu bilden. Der nicht von der KunststQffummant.elung5 umgebene Teil der negativen Elektrode ist gegen· den, Kunststoff stopf en 11 :mittels eines im Querschnitt L-förmigen Metallringes 14· gepreßt, wie dies in jfö-g. 7 dargestellt ist. : ,..-.- ^;

Gemäß einer Besonderheit der Erfindung wird der Met allring 14 durch einen Torgang des. Zusammenpressens oder der Schrumpfung angebracht. Die !folge, davon ist,.daß derjenige,Teil der Elektrode, an dem dieser Ring dann anliegt, einen Durchmesser.besitzt, der etwas geringer als der der übrigen Elektrode ist. Der Kunststoffstopfen 11 besitzt wenigstens eine Perforation 15 oder dergleichen, welche das Entweichen von Gasen ermöglicht, die in dem Element im-Verlauf der Entladung frei werden, und zwar dann, wenn ein bestimmter Überdruck erreicht wird. Diese Perforation 15 bildet ein Ventil, und zwar in der Weise, daß die Außenluft nicht in das Innere des Elements eindringen kann. Das Schließen der- Perforation oder öffnung wird insbesondere durch die von dem Ring auf den oberen Teil des Stopfens 11 ausgeübte Kompression gewährleistet, wodurch die öffnung die Aufgabe eines Ventils ausüben kann. ■ .,

Um eine gewisse Diffusion der in dem Element gebildeten Gase _: nach außen zu ermöglichen, könnte der obere Teil des Stopfens ganz oder teilweise mit geringerer Stärke ausgebildet sein.

Der Ring 14-, welcher die negative Ausgangsklemme des Elements bildet, kann beispielsweise aus verzinntem Blech bestehen.

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Für den Fall, daß mehrere Elemente in Reihe oder parallel geschaltet werden sollen, können die geeigneten Verbindungen in einfacher Weise an diesen Ring 14 gelötet oder geschweißt werden. Dies ist besonders vorteilhaft -in dem Falle, in dem die negative Elektrode aus Magnesium "besteht, da ein Löten oder Schweißen an Magnesium stets schwierig durchzuführen ist.

Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungs-P gemäßen Elements. Bei dieser Ausführungsform dient der Boden des Elements als negative Klemme.

Die Umhüllung 5 aus Kunststoffmaterial ist von einem Metallmantel 16 umgeben, dessen oberer Teil 17 gegen den ringförmigen Endbereich der negativen Elektrode drückt und diesen gegen den Kunststoffstopfen 11 preßt.

Der Metallmantel 16, der becherförmig ausgebildet ist, kann aus verzinntem oder vernickeltem Blech bestehen und durch Tiefziehen hergestellt werden.

k Das Anbringen dieses Mantels 16 wird vorteilhafterweise ' folgendermaßen vorgenommen:

Nach dem Einbringen der von den anderen Bestandteilen des Elements gebildeten Anordnung in den becherförmigen Mantel wird der obere Teil 17 des Mantels unter Verringerung des Durchmessers gegen den ringförmigen Endbereich der negativen Elektrode gepreßt, der nicht von der Umhüllung aus Kunststoff material umgeben ist.

Auf diese Weise wird ein guter elektrischer Kontakt zwischen diesen zwei Metallteilen erhalten.

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Dann wird das obere Ende des Mantels 16 beispielsweise durch einen Einfaß- oder Quetschvorgang auf die Oberseite des Stopfens 11 umgebogen, wodurch dieser Stopfen unter Sicher- stellung, bzw." Verbesserung der Dichtheit des Elements fixiert wird.

Aufgrund des Einzwäng- oder Schrumpfungsvorgangs weist der Teil der Elektrode 1, der an dem Teil 17 des Mantels 16 anliegt , einen Durchmesser auf, der etwas geringer als der der übrigen Elektrode ist.

Der Boden 18 des Metallmantels, der wie dargestellt mit Rillen versehen sein kann, kann dann die negative Ausgangsklemme bilden.

Aufgrund des Vorhandenseins des äußeren Metallmantels wird als besonderer Vorteil ein eventuelles BHien des Elements vermieden, das insbesondere in dem Falle hätte auftreten können, wenn die negative Elektrode aus Magnesium besteht.

- Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Zylindrisches Trockenelement mit einer zylindrischen negativen Elektrode, die mit einer depolarisierenden Masse zusammenwirkt und mit einem als positive Elektrode dienenden leitenden Stift versehen ist, wobei das Ende des Stiftes über das Element vorsteht und mit einer Metallkappe abgedeckt sein kann, weHchedie positive Klemme bildet, dadurch gekennzeichnet , daß die aus einer zusammengerollten Metallfolie bestehende negative Elektrode mit Ausnahme eines ringförmigen Endbereiches außen mit einer zylindrischen Umhüllung aus Kunststoffmaterial versehen ist, die über die Elektrode gegossen ist und sich in einem Boden fortsetzt, der gleichermaßen als Boden für den von der negativen Elektrode gebildeten Zylinder dient.

2. Trockenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die negative Elektrode bildende Metallfolie mit nicht aneinanderstoßenden Rändern zusammengerollt ist.

J. Trockenelement nach Anspruch i, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß der nicht von der Umhüllung bedeckte Teil der negativen Elektrode gegen einen Kunststoffstopfen gepreßt ist, der die Dichtheit zwischen dem Stift und der negativen Elektrode gewährleistet.

4. TiD ckenelement nach Anspruch 3 ■> dadurch gekennz eichn e t, daß dieses Zusammenpressen oder Verklemmen mittels eines im Querschnitt L-förmigen Metallringes vorgenommen ist.

5. Trockenelement nach Anspruch 4, dadurch gekennz eichnet, daß der im Querschnitt L-förmige Ring auf die Elektrode gezwängt ist und daß dabei der Teil der Elektrode, an dem der Ring anliegt, einen Außendurchmesser aufweist, der etwas geringer als der der übrigen Elektrode ist.

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6. Trockenelement nach. .Anspruch 3, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß ein "becherförmiger Metallmantel mit seinem oberen Teil gegen den nicht von der Ummantelung aus Kunststoffmaterial umgebenen Teil der negativen Elektrode drückt und daß der Metallmantel vollständig die Umhüllung aus Kunststoffmaterial umgibt.

· Trockenelement nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i c Ii η et, daß der obere Teil des Metallmantels auf den nicht von der Umhüllung aus Kunststoffmaterial umgebenen Teil der negativen Elektrode gezwängt ist, und daß diese Elektrode dann einen Außendurchmesser aufweist, der etwas geringer als der der übrigen Elektrode ist.

S. Trockenelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Metallbechers beispielsweise durch Einfassung oder Quetschung zur Oberseite des Elements hin umgebogen ist.

9. Trockenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine ein Ventil bildende Öffnung in dem Kunststoffstopfen vorgesehen ist, um ein !Entweichen von in dem Element gebildeten Gasen zu ermöglichen.

10. Trockenelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen der depolarisierenden Masse und der negativen Elektrode Trennmittel vorgesehen sind, daß eine Zentrierwanne am Boden des von der negativen Elektrode und der Kunststoff ummantelung gebildeten Behälters angeordnet ist, und daß der untere Teil der Trenneinrichtung durch diese Wanne gegen die negative Elektrode gepreßt ist.

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"11. Verfahren zur Herstellung eines Elements mit einer zylindrischen negatxven Elektrode, die mit einer depolarisierenden Masse zusammenwirkt und einem als positive Elektrode dienenden leitenden Stift, wobei das Ende des Stiftes über das Element vorsteht und durch eine Metallkappe, welche die positive Klemme bildet, abgedeckt sein kann, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et, daß eine Metallfolie, welche zur Bildung der negatxven Elektrode bestimmt ist, in der Weise um sich selbst gewickelt wird, daß im wesentlichen ein Zylinder erhalten wird, Jedoch derart, daß die sich gegenüberliegenden Ränder der Folie nicht aneinanderstoßen, daß dann der erhaltene Zylinder mit Ausnahme eines ringförmigen Endbereichs mit einer Hülle aus thermoplastischem Material umgössen wird, das gleichermaßen einen Boden für den Zylinder bildet, daß darauf im Innern des so gebildeten Behälters die depolarisierende Masse angebracht wird und in diese entsprechend der Achse des Behälters der Kohlestift eingeführt wird, . und daß schließlich auf die Oberseite der depolarisierenden Masse ein Druck ausgeübt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichne t, daß die Dichtheit des oberen Teils des Elements gewährleistet wird mittels eines Stopfens, der gegen den Kohlestift durch die negative Elektrode mittels eines im Querschnitt I-förmigen Metallringes gepreßt wird, der auf die negative Elektrode gezwängt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennz eich-

n e t, daß die Dichtheit des oberen Teils des Elements

und

mittels eines Stopfens gewährleistet wird ,/daß die so gebildete Anordnung in einen becherförmigen Metallmantel eingebracht wird, dessen oberer Teil gegen den nicht von der Umhüllung aus Kunststoffmaterial umgebenen Teil der negatxven Elektrode gepreßt wird.

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Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verklemmung mittels eines Einzwängvorgangs vorgenommen wird.

Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennz eichn e t, daß das Ende des Metallmantels beispielsweise durch Einfassen oder Quetschen zur Oberseite des Elements umgebogen wird.

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