DE2031714C - Gasdicht verschlossenes galvani sches Element - Google Patents

Description

4. Gasdicht verschlossenes galvanisches EIe- etwa 0,2 bis 0,5 atü. Praktisch werden diese Werte ment nach einem oder mehreren der An- jedoch meistens überschritten, beispielsweise wenn sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in 35 die Gasentwicklung in der Zelle so hoch wird, daß den Kontaktniet (3) ein Überdruckventil einge- nicht sämtliche sich entwickelnden Gase verzehrt lassen ist. werden können. Um derartige unzulässige Über-

5. Gasdicht verschlossenes galvanisches Pri- drücke frühzeitig nach außen abzuleiten bzw. um märelement nach Ansprach 1, dadurch gekenn- die Gefahr einer explosionsartigen Zerstörung des zeichnet, daß bei ihm der Kontaktniet (8) 30 galvanischen Elementes auszuschalten, werden zugleichzeitig als Kontaktkappe ausgebildet ist, die sätzliche Sicherungsvorrichtungen vorgesehen, die auf den Graphitstab aufgesetzt ist. nach Überschreiten eines vorher festgelegten zuläs-

6. Verfahren zur Herstellung der Elemente sigen Innendrucks ansprechen. Diese Sicherungsvornach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn- richtungen arbeiten entweder als Ventil oder sie zeichnet, daß in den Rohrabschnitt (1) als ZeI- 35 sind als Sprengmembran, die mittels einer Sprenglenbehälter zusammen mit dem Elektrodensatz nadel zerstört werden kann, ausgebildet. Derartige (2) ein den Elektrodensatz überragender Dorn Sicherungsvorrichtungen sollen möglichst wenig Vo-(5) oder Graphitstab (7) eingesetzt und auf die- lumen aufweisen und sich funktionsgerecht der gesen der Kontaktniet (8) mit aufgestülptem samten Zellenkonstruktion anpassen. Bei einem Dichtring (4) aufgesetzt wird, wonach der über- 40 Zellenbehälter mit Deckel ist die Sicherungsvorrichstehende Rand des Rohrabschnittes (1) durch tung im letzteren untergebracht. Dazu muß der plastische Verformung zum Deckel (11) geformt Deckel eine besondere Ausführungsform aufweisen, und daen der Kontaktniet (8) umgebördelt und es ergibt sich ein erhöhter Herstellungsaufwird, wobei der Dorn (5) bzw. der Graphitstab wand.

(7) als Auflage dient. 45 Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die

7. Verfahren zur Herstellung der Elemente Nachteile dieser bekannten Ausführungen zu vernach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß meiden und ein gasdichtes galvanisches Element zu vor dem Formen des Deckels im Übergangsbe- entwickeln, bei dem die möglichen Leckstellen verreich zwischen Mantel und Deckel (11) eine ringen und der Herstellungsaufwand verkleinert Sicke (12) angebracht wird. 50 sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der umgebogene Rand des ZeI-

lenbehälters als Deckel ausgebildet ist und in diesem Deckel ein Kontaktniet gas- und flüssigkeits-55 dicht eingelassen ist.

Die Erfindung betrifft ein gasdicht verschlossenes Der Aufbau und das Herstellungsverfahren eines

galvanisches Element, insbesondere gasdichter Ak- erfindungsgemäßen gasdicht verschlossenen galvani-

kumulalor, mit einem zylindrischen Behälter und sehen Elementes ist im folgenden an Hand der

einem umgebogenen Rand. F i g. 1 bis 12 näher erläutert.

Es sind bereits gasdicht verschlossene galvanische 60 F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen becherförmigen Elemente bekannt, deren tiefgezogene, zylindrische Rohrabschnitt 1. Der überstehende Rand des be-Zellengefäße mit einem gesondert hergestellten cherförmigen Rohrabschnittes ist durch Anrollen, Deckel verschlossen werden. Diese Zellengefäße Andrücken und/oder Anstauchen zu einem Deckel und deren Deckel bestehen meistens aus einem 11 umgeformt. In Fig. 3 ist ein Querschnitt eines elektrisch leitendem Material und werden deshalb 65 nach diesem Vorgang hergestellten Zellenbehälters fast immer zur Stromab- und Stromzuleitung heran- dargestellt. Zur leichteren Durchführung des Umgezogen. Da sich Zellengefäß und Deckel auf un- formens ist der becherförmige Rohrabschnitt 1, entlersehicdlichem Potential befinden, müssen beide sprechend F i g. 2, im Übergangsbereich zwischen

3 ' 4

Mantel und zu formendem Deckel 11 mit einer ausgebildet, daß ihr unterer Rand eine ausreichende

Sicke 12 versehen. Auflagefläche bildet, damit die darunter befindliche

F i g. 4 zeigt ein erfüidungsgemäßes Anwendungs- Sprengmembran 91 beim Zusammensetzen des beispiel für einen ventillosen, gasdichten Ni-Cd-Ak- Überdruckventils 9 nicht s'.erstört wird. Das Überkumulator in zylindrischer Fonn. Die linke Bild- 5 druckventil 9 ist so ausgelegt, daß es auf einem fläche stellt eine vormontierte Zelle dar, die rechte Block, d.h. auf einem vorberechneten Anschlag zueine geschlossene. Der Elektrodensatz 2 kann den sammengedrückt wird. Die Abschlußkappe 92 ist Raum bis zum Sickenrand des Zellenbehälters aus- durch drei oder mehr K.ömermarken 93 in dem füllen. Ein Kontaktniet 3 mit außen umlaufenden Kontaktniet 3 arretiert. Diese Arretierung kann aber Dichtungsrillen ist vor dem Umformen des Deckels 10 auch durch entsprechend ausgebildete Zacken in auf einen, in der Achse des Elektrodensatzes lie- dem Kontaktniet 3 erreicht werden. Der zum Nieten genden und diesen etwas überragenden Dom 5 auf- des Kontaktnietes 3 erforderliche Dorn 5 dient gelegt. Um den Kontaktniet 3 ist ein Isolier- und praktisch als Amboß und ist in diesem Beispiel aus Dichtungsring 4 gestülpt. Während des Umformens Kunststoff hergestellt. Der Dorn 5 hat Gaszutrittsdes Deckels stützt der Dom 5 den Kontaktniet 3, i₅ öffnungen 51, die radial, aber auch axial angeord- und nach dem Umformen des Deckels dient dieser net sein können.

Dorn5 als Amboß für das Umbördeln des Kon- Fig. 10 stellt ebenfalls ein Anwendungsbeispiel

taktniets3. Zwischen Elektrodensatz 2 und Boden einer erfindungsgemäßen Anordnung dar, jedoch in

des becherförmigen Rohrabschnitts 1 ist ein Isola- vereinfachter Ausführung. Der untere Teil eines ab-

lor 6 eingelegt. 20 gewandelten Kontaktniets 3, der im Gegensatz zu

In Fig. 5 wird im Querschnitt ein weiteres erfin- den Beispielen der vorherigen Figuren langer aus-

dungsgemäßes Anwendungsbeispiel für Primärele- gezogen ist, dient zur Aufnahme eines elastischen

mente dargestellt. Dabei ist der Kontaktniet 8 gleich Abschlußstopfens 94, der sich nach Eindrücken in

so geformt, daß er einmal die Graphit-Elektrode 7 den Kontaktniet 3 spreizt und sich in der unteren

arretiert und das andere Mal als Kontaktkappe den 25 Falzung des Kontaktniets 3 verklammert. Der

positiven Anschluß darstellt. Dorn 5 ist in diesem Beispiel als Rohr ausgebildet,

F i g. 6 gibt im Querschnitt eine weitere Variation das GasdurclUnttsöffnungen 52 besitzt,

gemäß der Erfindung wieder. Ein allseitig offener Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 kann da-

Rohrabschnitt 1 ist im Ubergangsbereich zwischen hingehend ergänzt werden, daß der Kontaktniet 3

Mantel und zu formendem Deckel bzw. Boden mit 30 zur besseren Arretierung des Abschlußstopfens 94

je einer Sicke 12 verschen. Nach dem Anrollen noch zusätzlich eine Abschlußkappe ähnlich der

oder Anstauchen des Deckels bzw. des Bodens sind Abschlußkappe 92 in Fi g. 9, jedoch ohne Zacke,

deren öffnungen als Poldurchführungen zu verwen- aufweisen kann. Der elastische Abschlußstopfen 94

den. Je nach Anwendungsfall können gleichnamige dichtet den tiefer gezogenen Teil des Kontaktniets 3

Pole isoliert durchgeführt werden, wobei dann das 35 bis zu einem vorbestimmten Innendruck ab. Nach

Zellengefäß die Gegcnpolarität aufweist. Bei poten- Überschreiten dieses Innendrucks wird der Stopfen

tialfreiem Gehäuse, z.B. in Kunststoffausführung, so komprimiert, daß Gas aus dem Innern der Zelle

können positive und negative Anschlüsse durch entweichen kann. Nach dem Druckausgleich ver-

diese öffnungen geführt werden. schließt der Abschlußstopfen 94 wieder den Kon-

F i g. 7 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes 40 laktniet 3, so daß die Zelle wieder gasdicht arbeiten

Anwendungsbeispiel eines zylindrischen gasdichten kann.

Ni-Cd-Akkumulators mit gewickelten Sinterfolien- Ein weiteres erfindungsgemäßes Anwendungsbci-

elektroden. Der Gegenstand entsprechend Fig. 7 spiel ist in Fig. Il wiedergegeben. Hier handelt es

entspricht demjenigen der F i g. 4, allerdings ist der sich ebenfalls um eine Überdrucksicherung in Ver-

Zellenbehälter nur teilweise aufgeschnitten. Als 45 bindung mit dem Kontaktniet 3. Im Prinzip ent-

Dorn5 ist ein Kunststoff-Amboß vorgesehen; zu- spricht die Anordnung dieser isolierten Poldurch-

sätzlich ist eine mit dem Kontaktniet 3 galvanisch führung der der vorher genannten Beispiele, jedoch

verbundene positive Stromfahne 21 sowie eine mit sind einige Bauelemente neu hinzugekommen, wie

dem Rohrabschnitt 1 galvanisch verbundene posi- die Stromfahne 21, die zwischen Isolier- und Dich-

tive Stromfahne 22 vorhanden. 50 tungsring 4 und dem unteren Flansch des Kontakt-

Fig.8 zeigt einen Querschnitt durch ein gasdich- niets3 eingenietet wird. Die Stromfahne kann z.B. tes galvanisches Element gemäß der Erfindung, bei einem zylindrischen gasdichten Akkumulator dessen Zellenbehälter einen angerollten, angedrück- den positiven Anschluß herstellen. Ein Krallenring ten oder angestauchten Deckel Il besitzt, in dessen 33 umklammert nach endgültiger Nietung des Konöffnung eine als Kontaktniet 3 ausgebildete Pol- 55 taktnietes3 eine elastische Sprengmembran 91. durchführung mit eingebautem Überdruckventil 9 Gleichzeitig kann dieser Krallenring 33 zur Stromangeordnet ist. führung dienen. Der Dorn 5 mit Gasdurchtrittsöff-

In Fig.9 ist ein solches Überdruckventil9 im nungen 52 ist in diesem Anwendungsbeispiel ein

Schnitt dargestellt. Hier dient es gleichzeitig als aus Kunststoff gespritzter Körper mit einer entspre-

Abschluß des Kontaktnietes 3, über den Strom 60 chenden Flanschausbildung zur besseren Abstüt-

fließt. Der Kontaktniet 3 hat unten am Boden eine zung des Kontaktniets 3 während des Bördelvorgan-

Gasdurchtrittsöffnung 32, um die ein Dichtring 41 ges. Wird ein zylindrischer gasdichter Akkumulator

aus Kunststoff oder Gummi gelegt ist. Darüber be- ähnlich Fig. 11 gewünscht, der jedoch noch nach

findet sich eine Sprengmembran 91 und eine als nationaler oder internationaler Norm einen soge-

Niederhalter ausgebildete Abschlußkappe 92, die 65 nannten Kontaktknopf aufweisen muß, so besteht

zusätzlich eine Zacke aufweist, um die bei einem die Möglichkeit, dieses zusätzliche Bauelement

bestimmten Innendruck durchgewölkte Sprengmem- ebenfalls mit dem Krallenring 33 an der Poldurch-

bran 91 zu zerstören. Die Abschlußkappe 92 ist so führung zu befestigen.

Fig. 12 zeigt einen Schnitt durch einen gasdicht verschlossenen Akkumulator mit nach oben auftragendem Überdruckventil 9. Gleichzeitig wird eine Anschlußmöglichkeit der positiven und negativen Stromfahnen 21, 22 dargestellt; so kann z.B. die negative Slromfahne 22 am Zellenboden und die positive Slromfahne 2! innen an dem Kontakiniet 3 durch Punktschweißen befestigt sein. Die Bezifferung entspricht der der F i g. 8 bis 11.

Als Vorteile eines gasdicht verschlossenen galvanischen Elements gemäß der Erfindung sind der geringe Aufwand bei der Herstellung des Zellenbehälters, die einfache Unterbringung eines Überdruckventils im Kontakiniet des umgeformten Deckels und die gute Abdichtung gegen Gase und Elektrolyt infolge der geringen abzudichtenden Fläche zwischen Kontakiniet und umgeformten Deckel zu erwähnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 voneinander isoliert werden. Die Herstellung sol- Patentansprüche: eher Zellenbehälter ist sehr aufwendig, da Deckel und Zellengefäß getrennt hergestellt werden. Auch

1. Gasdicht verschlossenes galvanisches EIe- werden an die Deckelkonstruktion aus isolationsment, insbesondere gasdichter Akkumulator mit 5 und dichtungstechnischen Gründen erhöhte Anforeinem zylindrischen Behälter und einem umge- derungen gestellt Das gilt besonders bei gas- und bogenen Rand, dadurch gekennzeich- elektrolytdichten Elementen wie beispielsweise bei net, daß der umgebogene Rand des Zellenbe- gasdichten alkalischen Akkumulatoren.

hälters als Deckel (11) ausgebildet ist und in " Aus der USA.-Patentschrift 3 230112 ist ein gas-

diesem Deckel ein Kontaktniet (3, 8) gas- und io dichter alkalischer Akkumulator bekannt, der einen

flüssigkeitsdicht eingelassen ist zylindrischen Behälter mit einem umgebogenen

2. Gasdicht verschlossenes galvanisches EIe- Rand besitzt. Durch diesen umgebogenen Rand ment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, wird ein als Isolierscheibe ausgebildeter Deckel, daß in der Achse des Elektrodensatzes (2) ein durch den der mit den Elektroden einer Polarität den Elektrodensatz (2) überragender Dorn (5) 15 verbundene Ableiter geführt ist, festgeklemmt,
eingelassen ist, auf den der Kontaktniet (3) auf- Eine solche Konstruktion erfordert an den beigesetzt ist. den möglichen Leckstellen, d.h. in der Umgebung

3. Gasdicht verschlossenes galvanisches EIe- der Durchführung des Ableiters durch den Deckel ment nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch und in der Nähe des umgebogenen Behälterrandes gekennzeichnet, daß der Zellenbehälter im 20 eine sorgfältige Abdichtung.

Übergangsbereich zwischen Mantel und Deckel Gasdicht betriebene galvanische Elemente arbei-

mit einer Sicke (12) versehen ist. ten theoretisch mit niedrigen Innendriicken von