DE2109259C3 - Galvanisches Primärelement mit Kunststoff, an deren Boden ein schüsseiförmiges Bodenkontaktstück mit einer äußeren Kontaktscheibe angeordnet ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Primärele- Einbettung ment mit einer gegen Elektrolytaustritt abdichtenden 35 kes in den
Außenhülle aus thermoplastischem Kunststoff, an dnngung der ^^^^^^„ deren Boden ein schüsseiförmiges Bodenkontakt- Lochreihe ^du";J ^ermoplastg«^en ^⁸ «™* stück angeordnet ist, dessen Umfangsrand ein über folgt, eine mechan, sch seh feste und η ο ige

stück angeordnet ist, dess g ^

SS¹wo^Ubei'JeS^ Außensdte des Hül.enbodens dem Hüll.nboden.Ferne^ ergeben _s,_ch ^ den EM-

erstreckende Teil des schüsselformigen Bodenkon- trolyten im Inneren der Zelle nur senr Kleine, einem

takSücSs elektrisch leitend und mechanisch fest korrodierenden chemischen oder elektrochemischen

mÄSuff^^Ächeibe verbunden ist, de- Angriff ausgesetzt. ^"^,tTet^tio^tt

d kk d der metallische Korrosionsweg

d mechani

mÄSuff^^Ächeibe verbunden ist, de- Angriff ausgesetzt. ^^,tTet^tio^tt

ren Durchmesser erößer als der Durchmesser des 45 kontaktstuckes und der metallische Korrosionsweg

Bodens un!Tder Du^hmesser der freien öffnung des quer durch das Bode«Kontakt JjKk j J «la Uv lang

schüsselförmieen Bodenkontaktstückes ist und deren nämlich ein Vielfaches der Blechstarke, wodurch

UmfanesSSwä^s gebogen ist eine hohe Sicherheit gegen Lecken des Elektrolyts

E£TekannS^ pimSelement d_ieser Art wird in erzielt wird. Durch das Einbetten des aufwärts geboder Weise hergestellt, daß im Hüllenboden eine zen- 50 genen Umfangsrandes der äußeren Kontaktscheibe in trale öffnung mit geriffeltem Rand vorgesehen wird; den im Spritzgußverfahren hergestellten Boden wird auf den gelochten Hüllenboden wird das schüsselför- eine formschlüssige Verankerung der Hülle am außemige Bodenkontaktstück aufgelegt und sodann wird ren Kontaktstück erreicht, die nahe der Verb.nvon außen eine bombierte äußere Kontaktscheibe ge- dungssteile von Hüllenmantel und Hullenboden hegt gen den Boden desselben gedrückt und mit diesem 55 und dieser kritischen Stelle so hohe Festigkeit ververschweißt, wobei der geriffelte Rand der Öffnung leiht, daß der Mantel unter ausrechende Zugspanim Hüllenboden zwischen den Rändern der beiden nung gesetzt werden kann, um einen hohen Kontaktmiteinander verschweißten Metallteile festgeklemmt druck zwischen Zellenboden und Bodenkontaklstuck _wird zu sichern. Gleichzeitig wird durch die Einbettung

Die so hergestellte Metall-Kunststoff-Verbindung 60 des Randes der äußeren Kontaktscheibe ein unbeab-

hat verschiedene Mangel. So wird der Kunststoff un- sichtigtes oder durch Ermüdungserscheinungen ver-

ter Druck gesetzt, was zu Spannungen im Kunststoff ursachtes Aufbiegen dieser Scheibe verhindert,

und dadurch ausgelösten Korrosionen führen kann. Das schüsseiförmige Bodenkontaktstück, das m

Durch entstehende Spannungsrisse sowie zwischen der Seitenwandung eine Lochreihe aufweist erfor-

den Berührungsflächen von Metall und Kunststoff 65 dert für seine Massenfertigung relativ komplizierte

kann insbesondere bei Ermüdung der elastisch vorge- und leistungsfähige Stanz- und Ziehwerkzeuge. Im

spannten äußeren Kontaktscheibe, die nicht satt am Hinblick darauf, daß galvanische Primärelemente in

Kunststoff anliegt, Elektrolyt austreten. Der Elektro- Form von Rundzellen mit sehr verschiedener Größe,

d.h. verschiedenen Durchmessern, benötigt werden, und daß für die negativen Außenkontakte der verschieden großen Zellen abgestufte Mindestdurchmesser genormt sind, bietet die Erfindung noch einen weiteren wesentlichen Vorteil Es ist nämlich möglieh, die relativ schwer herzustellenden schüsselförinigen Bodenkontaktstiicke unabhängig von der Größe der Zellen, bei weichen sie Anwending finden sollen, so klein zu dimensionieren, daß sie auch für die kleinsten Zellen einer Typenreihe verwendbar sind; die untereinander einheitlichen Bodenkontaktstücke werden dann in der Weise für verschieden große Zellen adaptiert, daß sie z.B. durch Punktschweißen, Löten oder Nieten, je mit einer einfach herzustellenden äußeren Kontaktscheibe verbunden j werden, deren Durchmesser der Norm für jene Zellengröße entspricht, bei welcher der betreffende Bodenkontakt Anwendung finden soll. Die schüsseiförmigen und gelochten Bodenkontaktstücke können somit für alle Zellentypen einheitlich mittels vollautomatischer Stanz- und Ziehmaschinen in großen Men-.gen und daher wesentlich verbilligt produziert werden.

Darüber hinaus werden aber durch die Erfindung noch weitere erhebliche Vorteile erzielt. »5

Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß bei mit Kunststoffhüllen versehenen Rundzellen der bisher üblichen Bauweise, bei welchen der Boden- oder Minuskontakt nahe seinem Außenrand am ZeUenboden aufliegt, im Falle eines Sturzes einer Zelle, bei dem diese auf den Pluspol aufschlägt (beispielsweise wenn ein eine Reihe von Zellen enthaltender Verpackungsbehälter zu Boden fällt), durch Ausbeulung des Zellenbodens Kontaktschwierigkeiten auftreten. Bei einer erfindungsgemäßen Zelle wird der ZeUenboden durch das Bodenkontaktstück relativ kleinen Durchmessers im wesentlichen zentral abgestützt, so daß eine Stoßbelastung des Pluspoles an der Bodenseite der Zelle praktisch direkt vom Bodenkontaktstück aufgenommen wird und selbst bei einer Ausbeulung des Zellenbodens ein guter Kontakt zwischen diesem und dem Bodenkontaktstück erhalten bleibt.

Für die dichte Verbindung zwischen dem Kunststoff des Hüllenbodens und dem Metall des Bodenkontaktstückes ist bei der Erfindung im wesentlichen nur der zentrale Bereich des Hüllenbodens maßgeblich. Das ist insbesondere von Bedeutung, wenn ein vorgefertigter Hüllenboden mit einem dünnwandigen Mantel, z. B. einer stranggepreßten Schlauchhülle, thermisch verbunden werden soll, weil dabei der Kunststoff am Umfang des Bodenkontaktstückes erweicht werden muß, wodurch die Abdichtung zwischen Metall und Kunststoff gefährdet werden würde, wenn sie nicht gemäß der Erfindung im zentralen Bereich des Hüllenbodens, scndern, wie bisher, nahe dem Umfang desselben angeordnet wäre.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der Boden des schüsseiförmigen Bodenkontaktstückes an der Außenseite des Hüllenbodens, weil dieser leichter durch Lötung, Schweißung oder Nietung mit der Außenkontaktscheibe verbunden werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervor.

F i g. 1 zeigt im Querschnitt ein schüsseiförmiges Bodenkontaktstück und

F i g. 2 drei verschieden große Kontaktscheiben, mit denen dieses Kontaktstück alternativ verbunden werden kann;

Fig.3 zeigt fertige Bodenkontakte für drei verschieden große Zellen;

F i g. 4 stellt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bodenkontaktstückes dar.

In den F i g. 5, 6 und 7 sind schließlich in Ansicht bzw. im Schnitt die Ober- und Unterteile von drei verschieden großen galvanischen Primärzellen dargestellt, die Bodenkontakte gemäß Fig. 3 aufweisen.

Das in F i g. 1 vergrößert dargestellte Bodenkontaktstück 1 ist schüsseiförmig ausgebildet, wobei der Schüsseiboden mit 2 und die Seitenwandung der Schüssel mit 3 bezeichnet ist. In der Seitenwandung 3, die in Kunststoff eingebettet werden soll, ist eine ringsum verlaufende Reihe eng benachbarter Löcher 5 vorgesehen. Um trotz der Herstellung des schlüsseiförmigen Bodenkontaktstückes 1 durch einen Ziehvorgang, der meist zu einem unregelmäßigen Kantenverlauf führt, eine gute Kontaktgabe und überdies eine sichere Abstützung auch relativ großer Zellen zu gewährleisten, ist die Oberkante der Seitenwandung3 nach außen zu einem Ringflansch 4 abgewinkelt.

Fig. 2 zeigt drei verschieden große Kontaktscheiben 6 α, 6 b, 6 c, die alternativ mit dem Schüsselboden 2 zu verbinden sind. Der Außenrand 7 dieser Kontaktscheiben ist vorzugsweise auf- und umgebogen, um bei der Einbettung des Bodenkontaktes in den Hüllenboden auch eine Einbettung dieses Scheibenrandes sicherzustellen.

In Fig. 3 sind drei verschieden große Bodenkontakte dargestellt, die aus je einem einheitlichen Bodenkontaktstück 1 und je einer der Kontaktscheiben 6 a, 6 b, 6 γ gemäß F i g. 2 bestehen. Diese Teile sind an ihren Berührungsflächen 8 durch Punktschweißung, Lötung oder Nietung miteinander verbunden.

In F i g. 4 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Bodenkontaktes dargestellt, bei welchem das schüsseiförmige Bodenkontaktstück 1 in umgekehrter Relativlage mit einer äußeren Kontaktscheibe 6 b verbunden ist, so daß der Ringflansch 4 an der Kontaktscheibe 6 b anliegt.

In den Fig.5 bis 7 sind schließlich schematisch drei verschieden große galvanische Zellen 10 a, 10 b, 10 c dargestellt, die eine gegen Elektrolytaustritt abdichtende Außenhülle 11 aufweisen, in deren Dekkelteil ein Kopfkontakt 12 erkennbar ist und in deren Bodenteil 13 ein Bodenkontakt gemäß F i g. 3 eingebettet ist. und zwar so, daß der thermoplastische Kunststoff des Hüllenbodens nietartig die Löcher 5 im schüsseiförmigen Bodenkontaktstück 1 durchdringt und auch die Innenseite dieses Kontaktstückes abdeckt. Auch der Rand 7 der äußeren Kontaktscheibe 6 a, 6 b bzw. 6 c ist in Kunststoff eingebettet.

In den F i g. 5 bis 7 entsprechen die Durchmesser Da, Db, Dc den exponierten Kontaktflächen der äußeren Kontaktscheiben 6 a, 6 b, 6 c den für die verschiedenen Zellengrößen genannten Werten. In allen Fällen ist aber erfindungsgemäß sowohl der Durchmesser D1 des Bodens 2 als auch der Durchmesser D 2 der freien öffnung jedes schlüsseiförmigen Bodenkontaktstückes kleiner als der Durchmesser Da, Db bzw. Dc der äußeren Kontaktscheibe 6 a, 6 b bzw. 6 c des betreffenden Bodenkontaktes.

Außer den herpif« prläntprtpn Vnrtollon ..,.V^

durch die im wesentlichen zentrische Einbettung des Bodenkontaktes in den Hüllenboden noch erreicht, daß die Korrosionsweglänge, die z. B. in F i g. 7 vom Punkt A bis zum Punkt B zu messen ist, wesentlich, beispielsweise 15- bis 20fach, größer als die Blechstärke des Bodenkontaktstückes gemacht werden kann. Darüber hinaus ist auch die für die Abdichtung des Bodenkontaktes wirksame Weglänge, die in Fig.7 vom PunktA über den PunktB zum Punkte zu messen ist, sehr groß und kann etwa das 40- bis lOOfache der Blechstärke betragen.

Die Herstellung der Außenhülle kann auf verschiedene Arten erfolgen. Soll für den Hüllenboden und den Hüllmantel das gleiche Material verwendet werden, so wird vorzugsweise ein Spritzvorgang angewendet, bei dem die gesamte Hülle unter Einbettung eines Bodenkontaktes nach F i g. 3 oder 4 in einer Spritzform hergestellt wird.

Soll der Bodenkontakt besonders elektrolytdicht und anderseits der Mantel gasdurchlässig sein, so werden für den Boden und den Mantel vorzugsweise verschiedene Kunststoffe gewählt, wobei für den Mantel z. B. ein stranggepreßter Schlauch verwendet werden kann, an den dann durch einen Spritzvorgang

»o der Hüllenboden unter gleichzeitiger Einbettung des Bodenkontaktes angeformt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, den Hüllenboden durch Umspritzen des Bodenkontaktes gesondert herzustellen und mit dem Hüllmantel durch Schweißung oder Klebung zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ivt hat ferner insbesondere an der zentralen Berüh-Ϊ_η1ΐ unTverbindungsstelle der beiden Metallteile

   Patentanspruch: ""^- _{sehr kurze}n Korrosionsweg vom Zellenin-

   nur c.iicu ^ _der Bodenkontakt an dieser

   Galvanisches Primärelement mit einer gegen neren nacn *u, ^^ Kunststoff abgedeckt Elektrolytaustritt abdichtenden Außenhülle aus 5 Stelle nacn mn ^.^ Einschluß der Zelle in die thermoplastischem Kunststoff, an deren Boden SV^^^fenmantel unter Zugspannung gesetzt iföi Bdktktstuck an Hülle aer « ih V

   thermoplastischem Kunststoff, an SV^^^fenmantel unter Zugspannung gesetzt

   ein schüsseiförmiges Bodenkontaktstuck an- Hülle aer « ^ mechanische Vorspannung

   geordnet ist, dessen Umfangsrand ein über den werden, am« Kontakt zwischen dem Zellenbo-Hüllenboden ins Hülleninnere vorstehendes Auf- ein ^ein<"^an"" _Bodenkontakistück gesichert wird, lager für die negative Elektrode des Elementes „ den und dem, _{ZellenmanleIs bringt die Ge}.

   bildet, wobei der sich zur Außenseite des Hüllen- Diese f "«SP*¹ » _{e Klemmung} der Hülle im zubodens erstreckende Teil des schüsselformigen fahr mitJ^n- _Bodenkontakt nachgibt, wobei der Bodenkontaktstückes elektrisch leitend und me- ^Mm™^e"^ge£_n~,_taktdruck vermindert wird und die Gechanisch fest mit einer äußeren Kontaktscheibe erwähnte Kontaktam _{erhöht wjrd}

   verbunden ist, deren Durchmesser größer als der 15 ^fah«^m«* ^~" _befaßt sich nun mit der Aufgabe, Dh d Bd und der Durchmesser Die Ertmdung d _{id d i pi}

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   Durchmesser des Bodens und der Durchmesser Die Ertmdung d _{vermeiden und ein pri}

   der freien öffnung des schüsseiförmigen Boden- die geschildeJ^en JJg _angegebenen Art so aus-

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   der freien öffnung des schüsseiförmigen Bod gJ JJg _angegebenen Art so aus-

   kontaktstückes ist und deren Umfangsrand auf- ^m««kmem^r«ntatena _im Kunststoff vermieden ddh kech ^_n daß Sp-nn™»^

   kontaktstückes ist und deren Umfg ^ _im Kunststoff vermieden

   wärts gebogen ist, dadurch gekennzeich- ^_n daß Sp-nn™»^^^ _besser

   net, daß die Seitenwandung (3) des schüssel^- 20 werden uncι α«

   migen Bodenkontaktstückes (1) in an sich be- Korrosion geschützt ^r .^ ^ ^ ^.

   kannter Weise eine in sich geschlossene Reihe Diese Autgar*> ._gen ßodenkontaktstük-

   von eng benachbarten Löchern (5) aufweist und tenwanoung de^ ^«»J^J _{eine in sich hlos}.

   daß der Hüllenboden (13) ein Spntzgußte.l aus kes '" «JJj^J benachbarten Löcher aufweis,

   thermoplastischem Material ist, wobei dieses.Ma- >5 senc ^.he von eng _{Spntzgußteil aus thc},

   terial die Löcher in der Seitenwandung des schus- und daß der "^u"^e . _ob i _{dieses Materia},

   selförmigen Bodenkontaktstückes durchsetzt und mop ast.sc'«" JJ^ag™nwandun« des schüssclförmi-

   den Schüsselboden (2) an der Innenseite über- die ^^^JS _durchstiz, und den Schüs-

   deckt sowie den aufwärts gebogenen Lm angs- gen ^B.^od^e^^ontf/™_{ί1ε überdeckt SO}wie den auf-

   rand (7) der äußeren Kontaktscheibe (6) einbet- ₃o ζ^^^Ζί^ηά der äußeren Kon.ak,-

   ^tet scheibe einbettet. .

   Bei dieser Bauweise ergibt die an sich bekannte