DE2104706A1

DE2104706A1 - Lecksichere Trockenbatteriezelle

Info

Publication number: DE2104706A1
Application number: DE19712104706
Authority: DE
Inventors: Erik Gustav NoI Odman Tor Axel Dipl Ing Stockholm Sundberg, (Schwe den) P HOIm 35 32
Original assignee: Tudor AB
Current assignee: Tudor AB
Priority date: 1970-02-12
Filing date: 1971-02-02
Publication date: 1971-09-02
Also published as: FR2078495A5; CH518626A; DE2104706C3; DE2104706B2; AT302434B

Description

DR. F. ETRETTIN

PATENTANWÄLTIN

6 FRANKFURT/M.

KRÖGERSTR. 5-TEL. 281507

AKTIEBOLAGET TUDOR 1. Februar 1971

S-105 28 Stockholm

Schweden Case 619

Lecksichere Trockenbatteriezelle

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lecksichere Trockenbatteriezelle mit einer die Zelle einschließenden flüssigkeitsdichten, gasdurchlässigen Plastikhülle. Die Zelle ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Deckel als auch Boden aus Plastik bestehen und flüssigkeitsdicht mit der Hülle zusammengeschweißt sind. Dabei enthält der Deckel eine mit Flansch versehene Metallschale, die ihrerseits auf den unteren Teil der Zinkbecherelektrode aufgesetzt ist.

Sogenannte Trockenbatterien und Trockenbatteriezellen sind ^j heute ein Gebrauchsartikel des täglichen Lebens. Sie werden nicht nur in Taschenlampen und für stationäre Signalanlagen aller Art verwendet, sondern in noch größerem Ausmaß in Kofferradios und -fernsehgeräten, lowie in Signal- und Navigationsausrüstungen, Die letztgenannten Typen von Geräten stellen besonders hohe Anforderungen an die Qualität der Batterien. Infolgedessen sind die an die Trockenelemente

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gestellten Anforderungen allmählich immer größer geworden. Größere Kapazität bei gleichzeitig erhöhter Lebensdauer und größere Leistungsabgabe sind angestrebt worden, und da die Elemente oftmals in immer kostspieligeren und immer empfindlicheren Geräten verwendet werden, ist Leckfreiheit eine der Hauptforderungen.

Es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, den vorgenannten, teilweise sich widersprechenden Anforderungen gerecht zu werden, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem zu lösen, das mit der Flüssigkeitsdichtheit vcn innerhalb und von außerhalb der Zelle zusammenhängt.

Eines der Prinzipien_s welchen zufolge man versucht, Leckage aus der Zelle zu verhindern, 1st die Einkapselung der Zelle in eine Metallhülle_s welche dem Druck in einer Zelle, der dort infolge von Gasentwicklung entstehen kann, widerstehen kann. Metall ist jedoch Korr slonsangriffen ausgesetzt, sowohl von außen aufgrabe klimatischer Bedingungen als auch von innen durch Elektrolytangriff, wenn der Elektrolyt durch Löcher in der Becherelektrode hinausdringt. Die Becherelektrode wird mit zunehmendem Verbrauch allmählich durchlöchert.

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Nichtkorrodierende Behälter dagegen besitzen nicht so hohe mechanische Festigkeit, daß sie dem entstehenden Druck standhalten können. Der Druck ist in vielen Fällen so groß, daß die Behälter reißen, wobei Elektrolyt nach außen dringt.

Um diese Nachteile, mit denen völlig verschlossene Zellen behaftet sind, zu vermeiden,· ist vorgeschlagen worden, ventilierte Batterien herzustellen, aus welchen das entstandene Gas rausventiliert wird, ohne daß die Flüssigkeltssichtheit verlorengeht. Es hat sieh indessen gezeigt, daß "

sich die Ventilationsöffnungen und damit verbundene Ventilationskanäle leicht verstopfen, so daß überdruck in der Zelle entsteht, was zur Zerstörung der Zelle führt.

Eines der Ziele der Erfindung ist eine während ihrer gesamten Lebensdauer leckdichte Zelle, durch deren Hülle oder Hüllenteile Gas nach außen diffundieren kann. Folglich braucht nur ein kleiner Teil der Außenhülle der Zelle aus gasdurchlässigem hydrophobem Material zu bestehen. i

Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf das, was man gemeinhin mit Trockenelement bezeichnet, ein Element bestehend aus einem Zinkbecher als negative Elektrode und einem darin angebrachten Kohlestab als positive Elektrode, welche ihrerseits von Depolarisatormasse umgeben ist cowle

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Elektrolyt, sondern sie besieht sich auch auf wiederaufladbare alkalische- und Bleisäure-Elemeiite.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche Indessen nur die zur Erklärung der Erfindungsidee notwendigen Zellenteile verdeutlichen, und nicht die übrigen Teile der Zelle, das sogenannte Eingeweide. Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine lecksichere Zelle gemäß der Erfindung. Abb. 2 ist ein gleicher Schnitt durch einen Teil der Bodenschale, ehe sie fertiggeformt worden 1st. Die Abbildung zeigt, auf welche Weise die Plastlkringscheibe, die an die Hülle geschweißt wird, in der Bodenschale angebracht wird.

Abb. 3 zeigt den Deckel der Zelle, bestehend aus einer geflanschten Netallhaube, welche permanent in eine Flastlkscheibe eingebettet 1st, welche Ihrerseits an die Hülle geschweißt wird. Die Plastikscheibe kann im übrigen, wie leicht einzusehen 1st, von Anfang an aus einem Stück mit der Hülle sein und somit mit dieser einen nach unten hin offenen Becher bilden. In Abb. H und 5 wird eine zweckmäßige Ausführungsform der Becherelektrode gezeigt und in Abb. 6 und 7 dieselbe Elektrode mit einer aufgepreßten Metallschale und umgeben von einer gaeverteilenden porösen Schicht, die ihrerseits In der Plastikhülle eingeschlossen 1st. Abb, 8 veranschaulicht den oberen nach innen umgebogenen Teil

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der Becherdektrode 1 in einer speziellen Ausführungsform sowie einen Querschnitt der Mittelelektrode. !

In Abb. 1 sieht man eine Becherelektrode 1 mit einer unten aufgepreßten Metallschale 2, die in gutem elektrischem Kontakt mit Elektrode 1 ist und einen zentral angeordneten Kohlestab 3 als zweiter Elektrode.

Eine Hülle 4 umgibt die BecheeLektrode 1 und ist ihrerseits rundherum mit Deckel 5 und Ringscheibe 6 flüssigkeitsdicht zusammengeschweißt. Der Deckel 5 enthält die umbördelte Metallkappe 7, wie auch aus Abb. 3 hervorgeht. Bei der Herstellung wird die Kappe 7 zweckmäßigerweise in eine Plastikinjektionsform plaziert und wird darin von Plastik umgeben, wie aus Abb. 3 hervorgeht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Kappe an der Oberseite, d.h. muf der Seite, die die obere Oberfläche der Zelle bildet, völlig mit Plastik überzogen ist. Wenn die Zelle in Gebrauch genommen wird, wird der Teil weggeschnitten, der entfernt werden muß, um eine Kontaktfläche zu erhalten, wie es die Pfeile in Abb. 3 zeigen oder wie ee aus Abb. 1 hervorgeht.

Die Bodenschale 2 hat zweckmäßigerweise eine Form, wie sie aus Abb. 2 hervorgeht, ehe sie auf die Beeherelektrode appliziert und rundum gegen die untere Zylinderfläche der Becherelektrode festgepreßt wird. In diesem Zustand ist es

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leicht, die Ringscheibe 6 anzubringen und eventuell auch eine Bodenscheibe 8 einzuführen, wie es mit Strichelchen in Abb· 2 angedeutet 1st und noch deutlicher in Abb. 6 hervortritt ·

Die Bodenscheibe kann in den Fällen von Vorteil sein, in denen die Bodenschale die Tendenz zeigt, beim Abplatten gemäß Abb. 1 und 6 zu zerspringen. Andererseits erhält man eine wirksame und zuverlässige Abdichtung durch Einspannen einer Ringscheibe 6 in die durch Pressen fertiggeformte Bodenschale 2.

In Abb. 4 und 5 1st die Becherelektrode mit Riffeln 9 versehen und einer rundumlaufenden Nut, um das Gas aufzunehmen_f das zwischen die Becherelektrode und die Hülle eindringt und durch welche das Gas nach außen diffundiert. Um eine gleichmäßigere Verteilung des betreffenden Oases zu erzielen, 1st gemäß Abb. 6 und 7 eine poröse gasverteilende Schicht zwischen der Becherelektrode 1 und der Hülle 4 angebracht.

In Abb. 6 wird die Hülle 4, die poröse Schicht 11 und die Bodenschale 2 im Längsschnitt gezeigt, während von der Becherelektrode 1 eine Ansicht gezeigt wird. Die Bodenschale ist in der Abbildung nicht ganz fertig gepreßt, um zu zeigen, wie die Plastikringscheibe im Boden der Schale in einer vertikalen Falte eingespannt ist und so einen für den Elek-

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trolyten und das Gas dichten Abschluß vom Zelleninneren und einen von außen zugänglichen Bodenkontakt bildet. Mit 12 werden in Abb. 1 die peripheren Schweißnähte zwischen Deckel 5 und Hülle 4 nach oben hin, und Ringscheibe 6 und Hülle 4 nach unten hin, gezeigt.

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Claims

2Ί0Α706 - 8 Patentansprüche

1. Trockenbatteriezelle mit einer die Zelle einschließenden flüssigkeitsdichten, zumindest teilweise gasdurchlässigen Hülle (4), gekennzeichnet dadurch, daß der Plansch einer mit Plansch versehenen Metallkappe (7) flüssigkeitsdicht in der Hülle oder einem Teil davon (5) eingebettet ist, während am anderen Ende der Zelle eine in einer Bodenschale (2) fest verankerte Ringscheibe (6) flüssigkeitsdicht mit der Hülle (4) zusammengefügt 1st.

2« Trockenbatteriezelle gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ringscheibe (6) in einer Ringfalte In der Bodenschale (2) während der Herstellung der Schale eingespannt 1st.

3. Trockenbatteriezelle gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine poröse Gasverteilungsschicht (11)

j zwischen Elektrode (1) und Hülle (4) angebracht ist.

4. Trockenbatteriezelle gemäß Patentanspruch 2, gekenn- \ zeichnet dadurch, daß die Ringscheibe (6) mit der Boden-' schale (2) durch Pressen (Oberfalzung) vereint ist.

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L e e f*s e i t e