DE2007563A1

DE2007563A1 - Verfahren zur Herstellung einer dünnen flachen Primärzelle. Anm': Union Carbide Corp., New York, N.Y. (V.St.A.)

Info

Publication number: DE2007563A1
Application number: DE19702007563
Authority: DE
Inventors: Roland Leigh Yonkers N.Y. Glover (V.St.A.). M HOIm 27-16
Priority date: 1969-02-20
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1970-12-03
Also published as: BE746334A; GB1288488A; FR2032950A5; JPS492932B1; US3607430A; CA926927A

Description

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UNION CARBIDE CORPORATION

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Verfahren zur Herstellung einer dünnen flachen Primärzelle.

Elektrisch betriebene Geräte, wie Rundfunkgeräte, Band,; im η t e- und dergleichen, insbesondere solche von dünner kompakter Form, erfordern zum Betriebe zunehmend dünne flache Batterien. Obgleich es schon zahlreiche solche flache Zellen gibt, so entsprechen doch nur wenige den Anforderungen. Die in den US»Patenten Nr. 2,870,235 und Nr. 2,995» 6 lA beschriebenen Zellen haben zwar gute Eigenschaften, können aber nur in begrenztem Umfange verwendet werden, weil sie teilweise zu umfangreich , teilweise nur schwierig und kostspielig herstellbar sind.

Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren, zur Herstellung von dünnen flachen Primärzellen»

Die Zeichnung zeigt schematisch ein FließbilU der Herstellung einer solchen Zelle und erläutert auch teilweise die Bestandteile der Zelle bei jedem Verfahrensschritt

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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es zweckmäßig ist ι einen kathodischen Schichtkörper und einen anodischen Schichtkörper gesondert herzustellen und diese beiden Schichtkörper dann zu einer Zelle zu vereinigen· Das Verfahren besteht darin, daß man eine Oberfläche eines elektronisch leitenden Films aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem

kathodischen Gemisch versieht und darauf einen Scheider aufbringt· Man stellt ferner eine Schicht eines festgelegten Elektrolyten für die Zelle her. Diese kann auf den Scheider aufgebracht werden, um damit den kathodischen Schichtkörper zu vervollständigen. Die Schicht des Elektrolyten kann auch gleichzeitig mit dem anodischen Schichtkörper oder vorher aufgebracht werden. In jedem Falle wird der kathodische Schichtkörper auf einen Film eines elektronisch nicht leitenden, durch Hitze verschweißbaren Stoffes aufgebrachte Dieser Film

k hat wenigstens ein etwa in der Mitte befindliches Loch zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zu dem elektronisch leitenden Film, der als kathodischer Stromabnehmer der fertigen Zelle dient· Der kathodische Schichtkörper wird so auf den Film des durch Hitze verschweißbaren Kunststoffes aufgebracht, daß dessen Kanten allseitig über die Kanten der anderen Teile herüberragen.

Ein anodischer Schichtkörper wird hergestellt aus einen Metall· blatt, das als Anode für die fertige Zelle dient· Auf eine

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Oberfläche dieses Metallblattes wird ein zweiter Film eines elektronisch nicht leitenden thermoplastischen Stoffes aufgebracht, der wenigstens eine etwa in der Mitte befindliche Öffnung zur Herstellung eines Kontaktes mit dem Metall hat. Auch dieser zweite Film ist derart ausgebildet, daß seine Kanten allseitig über die Kanten der anderen Teile des anodischen Schichtkörpers herüberragen. Auf die entgegengesetzte Seite des Metallblattes bringt man eine Schicht eines viskosen pastenförmigen Elektrolyten auf, der mit einem Scheider aus mikroporösem Papier bedeckt ist. Vorzugsweise ist der anodische Schichtkörper größer als der kathodische Schichtkörper.

Der anodische Schichtkörper und der kathodische Schichtkörper werden so aufeinandergelegt, daß die beiden Scheider sich berühren, wobei die Kanten des anodischen Schichtkörpers über die Kanten des kathodischen Schichtkörpers herüberragen₀ Die Kanten der beiden Filme eines elektronisch nicht leitenden, durch Hitze verschweißbaren Kunststoffes überlappen sich hierbei. Nach Anwendung von Druck zum Entfernen von eingeschlossener Luft aus den Teilen der Zelle und zur Herstellung eines innigen Kontaktes zwischen ihnen werden die Kanten der beiden Kunststoffe miteinander verschweißt, vorzugsweise durch Hitze· Zur Vervollständigung der Zelle bringt man eine Metallfolie auf der Außenseite des kathodischen Schichtkörpers an. Diese

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Folie wird dann so deformiert, daß sie durch das Loch -n den Kunststorr einen physikalischen und elektronischen Kontakt mit dem etromabnehmenden Film der Kathode hat·

Die Zeichnungen zeigen schematisch dieses Verfahren. Auf einen Film 10 wird durch Extrudieren, Aufdrucken, Aufstempeln oder mittels eines Rakels die Kathode 12 aufgebracht· Die Kathode 12 kann ein übliches Gemisch nach Lechlanche aus feinverteiltem Mangandioxyd und Kohleteilchen sein. Die Abmessungen der Kathode 12 entsprechen denjenigen des Films 10· Ein Scheider l4 aus üblichem Material, z.B. aus mikroporösem Papier, wird oben auf die Kathode 12 aufgebracht. Bei der abgebildeten Ausführungeform bringt man den kathodischen Schichtkörper jetzt auf den Film l6 aus einem elektronisch nicht leitenden, durch Hitze verschweißbaren Material, dessen Kanten l8 allseitig über die Kanten des Films 10 herüberragen· Eine mittige Öffnung in dem Film l6 ist nicht sichtbar.

Zur Herstellung des anodischen Schichtkörpers verwendet man ein Metallblatt 20, z.B. aus Zink. Es ist größer als der kathodische Schichtkörper. Auf eine Seite des Metallblattes 20 bringt man eine Schicht 22 des Elektrolyten auf und darauf den Scheider l4a. In Zellen nach Lechlanche besteht der Elektrolyt aus einer wäßrigen Lösung von Anunoniumchlorid, die

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üblicherweise Zinkchlorid enthält. Diese Lösung ist zu einer

Paste verdickt· Die Schicht 22 kann durch Aufdrucken oder Aufstempeln aufgebracht werden· Dann bringt man das Metallblatt 20 auf einen Film 2k aus demselben Stoff wie der Film l6. Die Kanten des Films 2k ragen allseitig bei 26 über die Kanten des Blattes 20 herüber_o Damit ist der anodische Schichtkörper hergestellt ·

Dann richtet man den kathodischen Schichtkörper und den anodischen Schichtkörper aus, und bringt sie so aufeinander, daß der Scheider ΐΛ in Berührung mit dem Scheider l4a steht· Hierbei überlappen die Kanten l8 und 26 der Filme l6 und 24ο Ferner überragen die Kanten des anodischen Schichtkörpers die Kanten des kathodischen Schichtkörpers. Ein Loch oder eine Öffnung 28 in dem anodischen Film 2k gibt Zutritt zu der Anode 20· Die Kanten der Filme l6 und 2k werden dann miteinander verschweißt, vorzugsweise in üblicher Weise durch Hitze, wobei die Dichtung jO allseitig die Kanten der Zelle umgibt.

Zur Festigung der Zelle und zur Verbesserung des Kontaktes mit der Kathode wird eine Metallfolie 32, beispielsweise aus verzinktem Stahl, durch Kleben mit der Außenseite des Films l6 verbunden. Man deformiert sie durch die Öffnung ^k des Films

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hindurch derart, daß sie in Kontakt mit dem Film 10 der Kathode gelangt. Die Zelle ist jetzt fertig.

Es ist klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist zur kontinuierlichen Durchführung. Die Filme können von Vorratsrollen auf geeignete Platten abgezogen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht beschränkt auf die Herstellung von Zellen dieser oder jener elektrochemischen Systeme·

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Claims

- 7 Pat ent anspriiche

(l. Verfahren zur Herstellung einer dünnen flachen Primärzelle, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) zur Herstellung eines kathodischen Schichtkörpers auf

eine Oberfläche eines dünnen Films eines elektr isch

leitenden Kunststoffes eine dünne Schicht eines kathodischen depolarisierenden Gemisches aufbringt, hierauf einen dünnen, den Elektrolyten durchlassenden Scheider,

und dann das Ganze auf einen Film eines elektr isch

nicht leitenden, durch Hitze νerschweißbaren Kunststoffes, der wenigstens ein etwa in der Mitte befindliches Loch hat und dessen Kanten allseitig über die Kanten der anderen Teile herüberragen, aufbringt;

b) zur Herstellung eines anodischen Schichtkörpers auf eine Oberfläche eines dünnen Metallblattes einen Scheider und darauf einen viskosen pastenförmigen Elektrolyten aufbringt, und dann das Ganze auf einen zweiten Film eines elektr isch nicht leitenden, durch Hitze verschweißbaren Kunststoffes, der wenigstens ein etwa in der Mitte befindliches Loch hat und dessen Kanten allseitig über die Kanten der anderen Teile herüberragen, aufbringt;

c) den kathodischen Schichtkörper und den anodischen Schichtkörper mit deu Filmen der elektr isch nicht leitenden,

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durch Hitze verschweißbaren Kunststoffe nach außen aufeinanderlegt und die übereinander liegenden Kanten der Filme Miteinander verschweißt $

d) eine Metallfolie auf die Außenseite des kathodischen Schichtkörper aufbringt und sie so verformt, daß sie

durch das Loch hindurch einen elektr ischen Kontakt alt

des elektr__isch leitenden FiIa des kathodiachen Schicht· körpers hat·

2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aan vor dea Zusammenlegen der beiden Schichtkörper den Elektrolyten auf das depolarlsierende Gemisch aufbringt·

3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ·- kennzeichnet, daß man einen anodlsehen Schicht» körper verwendet, der länger und breiter ist als der kathodische Schichtkörper, so daß die Kanten des anodisehen Schichtkörpers allseitig Über die Kanten des kathodiachen Schichtkörpers harUberragen·

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