DE2309961C3 - Verschluß einer Einfüllöffnung für eine Batterie oder ein elektrochemisches Element mit nicht wäßrigen Elektrolyten - Google Patents

Description

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Elektrochemische Energieerzeuger mit negativen Elektroden aus Aktivmaterial und einem organischen, nicht wäßrigen Elektrolyten haben sich in jüngerer Zeit mehr und mehr durchgesetzt, da sie verschiedene bemerkenswerte Vorzüge aufweisen, insbesondere eine auf Volumen und Gewicht bezogen hohe Energiedichte und Klemmspannung. Die hohe Klemmspannung ist möglich, seit Elektrolyten verwendet werden, die auf organischen Flüssigkeiten beruhen, die im Hinblick auf die elektrochemische Spannungsreihe nicht unterhalb der aktiven Metalle der negativen Elektrode liegen, so daß kein Wasserstoff mehr aus dem Elektrolyt freigesetzt werden kann. Somit liegt ein wesentlicher Vorteil der Elemente mit nicht wäßrigen organischen Elektrolyten darin, daß bei der Lagerung und beim Betrieb keine irgendwie gearteten Gase gebildet werden.

Im Gegensatz dazu tritt bei primären und sekundären, trockenen und nassen Elementen mil Alkalien und wäßriger Säure Gasbildung während der Lagerzeit und bei Lade- und Entladevorgängen auf. Die Gehäuse dieser Elemente müssen so ausgebildet sein, daß keine Gasansammlung in ihnen stattfinden kann. Dazu sieht man Entlüftungsöffnungen, insbesondere Dichtungen, katalytische Rückbildner zur chemischen oder elektrochemischen Beseitigung der gebildeten Gase vor. Dies bedeutet jedoch einen zusätzlichen Kostenaufwand und/oder setzt die Betriebssicherheit herab und kann schließlich auch zum Austritt des Elektrolyten führen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für Elemente oder Batterien ohne Gasbildungseigenschaften einen gasdichten Verschluß anzugeben, der sich durch besondere Zuverlässigkeit, einfache und billige Herstellung und Unempfindlichkeit gegen äußere Einflüße in Form von Stoßen, Vibrationen usw. auszeichnet

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Merkmalskombination. Es liegt dabei im Rahmen der Erfindung, das Innengewinde nicht in einer separaten Mutter, sondern im Blockdeckel selbst vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß man praktisch keine das Gewicht der Einheit erhöhenden Teile benötigt, so daß sich eine hohe volumetrische und gewichtsmäßige Energiedichte ergibt

Zweckmäßig,?rweise ist die Mutter auf der Außenseite des Blockdeckels angeordnet; es kommen aber auch Anwendungsfälle vor, bei denen man die Mutter besser auf der Deckel-Innenseite anordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 eine Schnittdarstellung des Verschlusses bei inn^n liegender Mutter und

Fig.2 eine Schnittdarstellung des Verschlusses bei außen liegender Mutter.

Am Blockdeckel 1 ist eine mit einem Innengewinde versehene Messingmutter 2 mit Silberlot 3 angelötet. Gemäß F i g. 1 befindet sich die Mutter 2 auf der oberen, äußeren Seite des Deckels. Das Gewinde der Mutter ist mit einer Schicht Silberlot 4 versehen, damit man einen elastisch dichtenden Gewindeeingriff über das Innengewinde der Mutter 2 erhält. Um das Dichtlot besser einbringen zu können, ist das untere Ende der Gewindebohrung der Mutter 2 durch Aufbohren erweitert.

Der Verschluß erfolgt mittels einer Schraube 5, deren Gewinde mit dem Dichtlot 4 in Eingriff gelangt und /u einer Vorabdichtung führt. Außerdem ist der Kopf der Schraube 5 durch einen weichen Ring 6 aus Lot gegenüber dem Deckel 1 abgedichtet.

F i g. 2 zeigt eine alternative Anordnung, bei der eine Messingmutter 7 gegen die Oberseite des Deckels 1 gelötet ist und die Schraube 5 mit der Oberseite der Mutter 7 durch den Lotring 6 verlötet ist.

Bei der Herstellung der Batterie wird der nicht wäßrige, organische Elektrolyt mit Hilfe einer Injektionsspritze durch die öffnung für den Elektrolyten, d. h. durch die Mutter 2 oder 7, eingefüllt. Darauf wird die Batterie in geöffnetem Zustand für mindestens eine halbe Stunde in der Trockenkammer gelassen, damit irgendwelche abgeschiedenen Gas- oder Luftblasen entweichen können. Dies kann man dadurch unterstützen, indem man den Luftdruck in der Trockenkammer erniedrigt, so daß die Blasen schneller von ihren Sitzstellen freikommen und über die Einfüllöffnung entweichen können. Darauf wird noch einmal Elektrolyt nachgefüllt und die Einfüllöffnung durch Einschrauben der Messingschraube 5 zusammen mit dem weichen Lotring 6 in die Messingmutter 2 oder 7 geschlossen. Hierbei schneidet das Außengewinde der Messingschraube 5 in die Lotbeschichtung 4 des Innengewindes der Mutter 2 bzw. 7 ein, was zu einer ersten Abdichtung führt. Diese erste Abdichtung ist von großer Bedeutung, da die unmittelbare Verlötung der Schraube 5 mit der Mutter 2 oder 7 mit Hilfe des Lotringes 6 dazu führt, daß der Elektrolyt warm wird oder aufgekocht und dadurch

ein Überdruck entsteht Dieser Druck würde einiges Material des geschmolzenen Lotringes 6 entfernen, bevor das Lot wieder hart wird, so daß leicht Leckstellen entstehen können. Sieht man jedoch eine erste Dichtung vor, bei der das Schraubengewinde m Eingriff mit einem elastischen Material mit hohem Schmelzpunkt, wie beispielweise Silberlot, gerät, dann können derartige Leckstein verhindert werden Diese erste Abdichtung kann selbstverständlich auch auf andere Weise durch elastisch dichtenden Gewindeein-_Eriff erfolgen, beispielsweise durch Verwendung einer temperaturbeständigen Dichtung od. dgl. im unteren Teil des Innengewindes der Messingmutter 2 oder 7.

Die endgültige Abdichtung der Batterie wird durch schnelle Erhitzung der Verbindung zwischen der,5 Schraube 5 und dem weichen Lotring 6 hergestellt. Dabei schmilzt das Lotmaterial und verlötet die Schraube mit dem Messingdeckel 1 (Fig. 1) oder der Mutter 7 (F i g. 2).

Auf diese Weise ist schließlich ein Metallgehäuse hermetisch abgeschlossen, um Batterien und Elemente zu schützen, die auf der Grundlage Aktivmetall/organischer Elektrolyt aufgebaut sind. Die Vorteile einer derartigen hermetischen Abdichtung liegen auf der Hand, wenn man sich vergegenwärtigt, daß die negativen Elektroden aus einem Aktivmaterial bestehen, das bei Anwesenheit von Feuchtigkeit leicht beeinträchtigt bzw. aufgelöst wird und daß einige der gebräuchlicheren und gern genommenen organischen Elektrolyten giftig sind. Für den Deckel eignen sich die bisher verwendeten Werkstoffe, insbesondere Messing, Aluminium, nickelbeschichtetes Aluminium oder polymere Substanzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verschluß einer Einfüllöffnung für eine Batterie oder ein elektrochemisches Element mit nicht wäßrigem Elektrolyten, bestehend aus einer mit einer Dichtung versehenen, in den Blockdeckel einschraubbaren Schraube, dadurch gekennzeichnet, daß am Blockdeckel (1) eine Mutter (2,

7) befestigt ist, in die wenigstens auf der dem Elektrolyten zugewandten Seite eine mit der Schraube (5) in Eingriff stehende, erste Dichtung (4) eingearbeitet ist und zwischen Schraubenkopf und Blockdeckel oder Mutter eine zweite Dichtung (6) angeordnet ist, die durch Erhitzen in tine Schmelzverbindung überführbar ist

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (7) auf der Außenseite des Deckels (1) angeordnet ist.

3. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mutter und Schraube aus Metall bestehen und die erste Dichtung (4) ein Silberlot ist.

4. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung ein elastisches, temperaturbeständiges Band ist.

5. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung als temperaturbeständiger Ring ausgebildet ist.

6. Verschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abdichtung (6) ein Lot enthält.