DE2235299B2

DE2235299B2 - Gasdicht verschlossenes galvanisches Element und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2235299B2
Application number: DE2235299A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5800 Hagen Tietze
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1972-07-19
Filing date: 1972-07-19
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE2235299C3; JPS4951542A; FR2193263B1; AR197726A1; DE2235299A1; IT989431B; FR2193263A1; CA985736A; GB1423203A

Description

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Die Erfindung betrifft ein gasdicht verschlossenes galvanisches Element, insbesondere einen gasdichten Akkumulator in zylindrischer Form, dessen Deckel durch Umbiegen des Zellenbehälters gebildet ist, sowie tin Verfahren zur Herstellung dieses Elements.

Es sind bereits gasdicht verschlossene galvanische Elemente bekannt, deren tiefgezogene, zylindrische Zellengefäße mit einem gesondert hergestellten Deckel Verschlossen werden. Diese Zellengefäße und deren Deckel bestehen meistens aus einem elektrisch leitenden Material und werden deshalb fast immer zur Stromab und Stromzuleitung herangezogen. Da sich Zellengefäß und Deckel auf unterschiedlichem Potenlial befinden, müssen beide voneinander isoliert werden. Die Herstellung solcher Zellenbehälter ist sehr iitifwendig, da Deckel und Zellengefäß getrennt hergestellt werden. Auch werden an die Deckelkonstruktion Bus isolations- und dichtungstechnischen Gründen erhöhte Anforderungen gestellt. D.is gilt besonders bei gas- und clektrolytdichten Elementen, wie beispielsweise bei gasdichten alkalischen Akkumulatoren.

Aus der USA.-Patentschrift 3 230 112 ist ein gasdichter alkalischer Akkumulator bekannt, der einen zylindrischen Behälter mit einem umgebogenen Rand besitzt. Durch diesen umgebogenen Rand wird ein als Isolierscheibe ausgebildeter Deckel, durch den der mit den Elektroden einer Polarität verbundene Ableiter geführt ist, festgeklemmt.

Eine solche Konstruktion erfordert an den beiden möglichen Leckstellen, d. h. in der Umgebung der Durchführung des Ableiters durch den Deckel und in der Nöhc des umgebogenen Behaltet randes eine sorgfältige Abdichtung. .

Gasdicht betriebene galvanische Elemente arbeiten theoretisch mit niedrigen Innendrücken von etwa 0,2 bis 0,5 atü. Praktisch werden diese Werte jedoch meistens überschritten, beispielsweise wenn die Gasentwicklung in der Zelle so hoch wird, daß nicht sämtliche sich entwickelnden Gase verzehrt werden können. Um derartige unzulässige Überdrücke frühzeitig nach außen abzuleiten bzw. um die Gefahr einer explosionsartigen Zerstörung des galvanischen Elen entes auszuschalten, werden zusätzliche Sicherungsvorrichtungen vorgesehen, die nach Überschreiten eines vorher festgelegten zulässigen Innendrucks ansprechen. Diese Sicherungsvorrichtungen arbeiten entweder als Ventil. oder sie sind als Sprengmembran, die mittels einer Sprengnadel zerstört werden kann, ausgebildet. Derartige Sicherungsvorrichtungen sollen möglichst wenig Volumen aufweisen und sich funktionsgerecht der gesamten Zellenkonstruktion anpassen. Sc: linem Zellen behälter mit Deckel ist die Sicherungsvorrichtung im letzteren untergebracht. Dazu muß der Deckel eine bc sondere Ausführungsform aufweisen, und es ergibt sich ein erhöhter Herstellungsaufwand.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 031 71 s ist ein gasdicht verschlossenes galvanisches Element bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist. daß der umgebogene Rand dts Zellenbehälters als Deckel ausgebildet ist und in diesem Deckel ein Kontaktniet gas- und flüssigkeitsdicht eingelassen ist. Dieses galvanische Element besitzt den Nachieil, daß in den Kontaktniet ein zusätzliches Überdruckventil eingebaut werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein gasdicht verschlos senes galvanisches Element der zuletzt angeführten Ausführungsform zu entwickeln, bei dem die obenerwähnten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Deckel einen innenliegenden, nach außen gestellten Kragen besitzt und daß über diesen Kragen unter Zwischenlage eines Isolierringes eine Kontaktkappe gas- und flüssigkeitsdicht geschoben ist.

Ein erfindungsgemäßes galvanisches Element ist in F i g. 1 im Querschnitt dargestellt, F i g. 2 zeigt den Behälter. Im Behälter 1 ist der Elektrodenwickel 2 untergebracht, welcher mit einer Isolierscheibe 3 abgedeckt sein kann.

Gemäß der Erfindung wird der plastisch verformte Becherrand des Behälters 1 nicht nur zu einem Deckel umgeformt, sondern erhält während des Anrollens auch gleichzeitig einen wieder hochgestellten kleinen Innenkragen 7. Durch das angewendete Roüierverfahren kann dieser kleine, mittig angebrachte Kragen auch eine Hinterschneidung (F i g. 2) aufweisen, damit später eine Kontaktkappe 6 verankert werden kann. Durch dieses neue Verfahren ist es erstmalig möglich, gasdicht verschlossene galvanische Elemente in zylindrischer Form mit einem Minimum an Bauteilen zu fertigen.

Neben dem Vorteil der geringen Anzahl von Bauteilen kommt noch der Vorteil hinzu, daß die verwendete Kontaktkappe 6 nicht nur den Zellenabschluß darstellen wird, sondern auch gleichzeitig ein Sicherheitsventil. Diese Mehrfach-Funktion wird wie folgt erreicht.

Die Rollier-Vorrichtung wird so ausgebildet, daß sie den Becherrand plastisch verformt und im letzten Arbeitsgang über einen mitlaufenden Dorn den innenliegenden bereits oben beschriebenen kleinen Kragen erzeugt; wie in Fig.2 dargestellt, kann dieser Kragen leicht nach außen gestellt sein.

Nachdem der Becherrand in der beschriebenen Weise verformt ist, wird ein passender, entsprechend ausgebildeter Isolierring 4 auf den Deckelkragen geschoben. Der Isolierring kann vorher mit einer elektrolythemmenden Schicht, wie z, B. mit Bitumen, lackiert sein. Der positive Ableiter 5 kann nun mit der dazugehörigen Kontaktkappe 6 elektrisch verpunktet werden. Die Kontakt- bzw. Verschlußkappe kann über den isolierten Kragen 7 des angerollten Deckels gedrückt werden. In einem anschließenden Preßvorgang wird diese Kappe so nachverformt, daß sie si-h mit dem Gegenstück des Deckels verkrallt. Aus Sicherheitsgründen kann der Ableiter 5 noch mit einer zusätzlichen Isolierumhüllung versehen sein.

Durch den Anstellwinkel des angerollten kleinen Kragens ist es möglich, die Abzugskraft der Kontaktkappe in bestimmten Grenzen zu wählen. Das ist besonders wichtig, wenn diese Kontaktkappe gleichzeitig die Funktion eines Sicherheitsventils übernehmen soll. Die Abzugskraft wird auch durch die Materialdicke der ao Kontaktkappe beeinflußt. Bei richtiger Dimensionierung dieser beiden Größen ist ei ζ. B. möglich, daß man gasdicht verschlossene galvanische Elmente baut, die erst nach Überschreiten eines Innendruckes von 18 bis 20 nt ansprechen. Man wird jedoch in der Praxis die Abzugskraft dieser Kontaktkappe individuell auf die Größe der jeweiligen Elemente einstellen, damit ein ausreichender Sicherheitsfaktor erzielt wird zwischen dem gewünschten Abblasdruck und der mechanischen Festigkeit des Zellengehäuses.

Sollte sich im Inneren des Zellengehäuses ein unzulässiger Gasdruck entwickeln, so lüftet die Kontaktkappe ab. Durch den angepunkteten Ableiter kamt sie jedoch nicht abfliegen.

Als Vorteil des erfindungsgemäßen gasdichten verschlossenen galvanischen Elements sind der geringe Aufwand bei der Herstellung des Zellenbehälters und -deckeis, die gute Abdichtung gegen Gase und Elektrolyt infolge der geringen abzudichtenden Fläche zwischen Kragen und Kontaktkappe zu erwähnen. Als besonderer Vorteil gegenüber den herkömmlichen galvanischen Elementen ist jedoch hervorzuheben, daß durch Einstellung des Ausstellwinkels für einen vorgegebenen Abblasdurck die Kontaktkappe gleichzeitig die Funktion des Sicherheit ventils übernehmen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element, insbesondere gasdichter Akkumulator in zylindrischer Form, dessen Deckel durch Umbiegen des Zellenbehälters gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel einen innenliegenden, nach außen gestellten Kragen (7) besitzt und daß über diesen Kragen (7) unter Zwischenlage eines Isolierringes (4) eine Kontaktkappe (6) gas- und flüssigkeitsdicht geschoben ist.

2. Gasdicht verschlossenes galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ableiter (5) elektrisch und mechanisch fest mit der Kontaktkappe (6) verbunden ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines gasdicht verschlossenen galvanischen Elements nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der plastischen Verformung des Becher- ao randes über einen mit dem Becher (1) mitlaufenden Dorn der innenliegende, nach außen gestellte Kragen (7) angerollt wird, daß anschließend über den Kragen (7) der Isolierring (4) gestülpt wird, daß der Ableiter (5) mit der Kontaktkappe (6) elektrisch und mechanisch fest verbunden wird und daß anschließend die Kontaktkappe (6) über den isolierten Kragen (7) gedrückt und die Kontaktkappe durch Nachverformung mit dem Kragen (7) verkrallt wird.

4. Verfahren nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichne.', daß der Anstellwinkel des angerollten Kragens (7) entsprechend dem vorgegebenen Abblasdruck eingesteht wird