DE2331218C3 - Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente - Google Patents

Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente

Info

Publication number
DE2331218C3
DE2331218C3 DE2331218A DE2331218A DE2331218C3 DE 2331218 C3 DE2331218 C3 DE 2331218C3 DE 2331218 A DE2331218 A DE 2331218A DE 2331218 A DE2331218 A DE 2331218A DE 2331218 C3 DE2331218 C3 DE 2331218C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resin
weight
butyl rubber
parts
styrene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2331218A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2331218A1 (de
DE2331218B2 (de
Inventor
Mitsuru Daito Ieki
Kenji Hirakata Inoue
Toshio Daito Shimizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of DE2331218A1 publication Critical patent/DE2331218A1/de
Publication of DE2331218B2 publication Critical patent/DE2331218B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2331218C3 publication Critical patent/DE2331218C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C08L23/28Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with halogens or compounds containing halogen
    • C08L23/283Halogenated homo- or copolymers of iso-olefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/184Sealing members characterised by their shape or structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193Organic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft alkalische galvanische EIetnente, im folgenden als alkalische Elemente bezeichnet, wie Quecksilberelemente oder alkalische Mangandioxid-Zink-Elemente, und stellt alkalische Elemente zur Verfugung, die eine verbesserte isolierende Dichtung fur die Abdichtung der Elemente enthalten. Wodurch das Auslaufen der Elektrolytlösung verhindert und die Lagereigenschaften der Elemente verbessert werden.
Alkalische Elemente besitzen im allgemeinen ein Gehäuse, das stromerzeugende Einzelelemente enthält und gleichzeitig als ein Elektrodenanschluß dient. eine Dichtungsplatte, die ein offenes Ende des Elements abdichtet und gleichzeitig als der andere Elektrodenanschluß dient, sowie eine isolierende Dichtung, die sich zwischen dem offenen Ende des Elements und der Dichtungsplatte zur elektrischen Isolierung des Gehäuses von der Dichtungsplatte befindet.
Die meisten der bei dieser Art von alkalischen Elementen auftretenden Probleme bestehen in elektrischen Kurzschlüssen, der Korrosion von äußeren Ausrüstungsgegenständen und in der Erniedrigung der Elementkapazität, die durch das Austreten der Elektrolytlösung während der Lagerung des Elements hervorgerufen werden. Das Auslaufen der Elektrolytlösung wird hauptsächlich durch das Material der isolierenden Dichtung sowie das Versiegelungsverfahrcn bedingt.
Für die isolierenden Dichtungen dieses Elemenlentyps sind bereits Chloroprenkautschuk, Styrol-Butadienkautschuk. Butylkautschuk, Isoprenkautschuk, Fluor enthaltender Kautschuk. Polyäthylen und Polyamide verwendet worden.
Chloroprenkautschuk besitzt sehr gute Eigenschaften hinsichtlich der Festigkeit und der Elastizität, besitzt jedoch schlechte Dichtungseigenschaften und somit den Nachteil, daß das Austreten der Elektrolytlösung ermöglicht wird, wodurch eine wesentliche Verkürzung der Lagerungszeit des Elements bedingt wird.
Styrol-Butadienkautschuk ist hinsichtlich der Alkaiibeständigkeit nicht zufriedenstellend und verursacht elektrische Kurzschlüsse oder das Austreten der Elektrolytlösung während des Gebrauchs des Elements Auch Isoprenkautschuk führt infolge seiner hohen Permeabilität für Wasserdampf zu einem Auslaufen der Elektrolytlösung und verursacht somit eine wesentliche Verkürzung der Lagerungszeit des Elements.
Butylkautschuk ist in alleiniger Verwendung ungeeignet, da hierdurch der Austritt einer großen Menge an Elektrolytlösung an den Berührungsstellen zwischen Gehäuse und Dichtungsplatte infolge der hohen Stoßelestizität und des großen, bleibenden Verformungsfaktors des Butylkautschuks bedingt ist, obwohl Butylkautschuk eine niedrige Permeabilität für Wasserdampf besitzt, und der Durchgang von Elektrolytlösung gering gehalten wird. Fluor enthaltender Kautschuk besitzt ebenfalls eine große Stoßelastizität und ist hinsichtlich seiner Verbindung mit Metallen nicht zufriedenstellend.
Polyamide und Polyäthylen besitzen hohe Steifigkeiten und keine Stoßelastizität sowie außerordentlich schlechte Eigenschaften hinsichtlich ihrer Verbindung und Verträglichkeit mit Metallen.
Der Erfindung liegt somit als Aufgabe die Schaffung eines Dichtungsmaterials für alkalische Elemente der eingangs genannten Art zugrunde, das frei von den vorstehend erwähnten Nachteilen der bekannten Dichtungsmaterialien ist und eine lange Lagerzeit der Elemente ohne Leckgefahr gewährleistet. Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß bei einem Element der eingangs genannten Art die Dichtung aus einer Harzmasse besteht, die einen halogenierten Butylkautschuk als Hauptbestandteil sowie ein hiermit vermischtes Styrolharz und ein Phenolharz enthält.
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen isolierenden Dichtungen lassen sich infolge der hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich der Verhinderung des Elektrolytaustritts alkalische Elemente herstellen, die ausgedehnte Lagerzeiten unbeschadet überstehen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Höhenansicht, teilweise im Schnitt, einer Form eines alkalischen Elements.
Bei F i g. 2 handelt es sich um eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Styrolharzmenge in einer eine isolierende Dichtung bildenden Harzmasse und der prozentualen Zahl der Elemente wiedergibt, bei denen ein Austritt von Elektrolytlösung stattfindet.
3 7 4
Bei Fig. 3 handelt es sich in ähnlicher Weise um tung verhindert werden soll. Trotzdem tritt die alka-
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwi- lische Elektrolytlösung aus dem Element aus, und
sehen der Phenolharzmenge in der Harzmasse und zwar nicht nur durch die Dichtung, sondern auch in
der prozentualen Zahl der Elemente wiedergibt, bei großem Umfang durch den Anschluß der Dichtung
denen ein Austritt von Elektrolytlösung stattfindet. 5 und des Elementgehäuses oder der Dichtungsplatte.
Fig. I zeigt den Aufbau eines typischen alka- Deshalb kann der Elektrolytaustritt mit einer Dichlischen Elements. Das Gehäuse II) des Elements tung aus Butylkautschuk, der große Stoßelastizität besteht aus einem nickelplattierten Stahlblech und und einen großen, bleibenden Verformungsfaktor dient gleichzeitig als positiver Elektrodenanschluß. besitzt, nicht vollständig verhindert werden.
Das positive Elektrode-Gemisch Ci) ist in das Ge- io Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß häuse(l) eingepreßt und besteht z. B., wenn es sich Harzmassen, die einen halogenierten Butylkautschuk um ein Quecksiiberelement handelt, aus Quecksilber- als Hauptbestandteil und Styrolharze sowie Phenoloxid mit etwa 10 Gewichtsprozent Graphit als lei- harze hierin eingemischt enthalten, in hohem Maß tendes Material. Die Zinkelektrode (3} ist durch Preß- als Werkstoffe zur Herstellung von isolierenden Dichverformung eines Zinkpulvers von etwa 90 bis 300 μ i5 tungen in alkalischen Elementen geeignet sind. Bei (50 bis 150 mesh) entstanden, das vorher mit etwa Verwendung von aus diesen Massen hergestellten 10 Gewichtsprozent Quecksilber amalgamiert wor- isolierenden"Dichtungen kann der Austritt einer alkaden ist. um die Korrosion durch Elektrolytlösung zu lischen Elektrolytlösung infolge des Kriechphänomens verhindern. Der ionendurchlässige Separator (4) ver- im wesentlichen verhindert werden, und es lassen hindert den Selbstverbrauch der feinen Teilchen des 20 sich alkalische Elemente herstellen, die selbst ausgepositiven Elektrode-Gemisches, das sich durch Be- dehnte Lagerungszeiten bei hoher Feuchte unberührung mit der negativen Zinkeleklrode (3) >n der schadet überstehen.
Elektrolytlösung suspendiert. Zur Aufnahme einer Die Beispiele erläutern die Erfindung. Bei den
alkalischen Elektrolytlösung dient ein poröses, faser- Vergleichsbeispielen 1 und 2 handelt es sich um
artiges Material (5). Die Bezugszahlen (6) und (7) 25 bekannte Dichtungen,
bezeichnen eine innere Dichtungsplatte bzw. eine . , . .
äußere Dichtungsplatte. Diese Dichtungsplatten sind Vergleicnsbeispiel I
an ihren zentralen Stellen durch Elektroschweißung Gewichistcile
miteinander verbunden. Dieinnere Dichtungsplalte(6) Butylkautschuk 100
ist mit einer Zinnschicht überzogen, um die elektrische 30 η „π 50
Verbindung mit der negativen Zinkelektrode (3) zu
verbessern, und die äußere Dichtungsplatte (7) ist Stearinsäure 1
mit einer Nickelschicht überzogen, um die Korrosion Zinkoxid 5
durch äußere Lufteinwirkung zu verhindern, und dient
gleichzeitig als negativer Elektrodenanschluß an sich. 35 Tetramethylthiuramdisulfid 1
Die isolierende Dichtung (8) befindet sich zwischen
den Dichtungsplatten (6) und (7) sowie dem Ge- Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt,
häuse(l), um diese elektrisch zu isolieren und um indem die vorgenannten Bestandteile in einem Ban-
eine gasdichte Abdichtung zu gewährleisten. bury-Mischer vermischt werden. Das Gemisch wird
Für die isolierende Dichtung (8) des oben be- 40 auf einem Walzenstuhl geknetet und in einer Metall-
schriebenen alkalischen Elements wird vorzugsweise form 20 Minuten bei einer Temperatur von 160 C
ein Werkstoff verwendet, der solche Bedingungen vulkanisiert.
erfüllt, daß der Isolationswiderstand hoch und vor- ,, , ■ , , . . . _
zugsweise über 1012 Ohm ■ cm He4-I. daß der Werk- Vergleichsbeisp.el 2
stoff hoch elastisch ist und ein hohes Rückstellver- 45 Gewichtsteile
mögen sowie einen niedrigen bleibenden Verfor- Chlorierter Butylkautschuk 100
mungsfaktor besitzt, und daß der Werkstoff eine ^n 50
niedrige Wasserdampfpermeabilität besitzt und alkali-
beständig ist. Stearinsäure 1
Keiner der herkömmlichen, obengenannten Werk- 50 Tetramethylthiuramdisulfid 1
stoffe erfüllt diese Bedingungen in zu.nedenstellender
Weise. So besitzt z. B. Butylkautschuk ausgezeich- Zinkoxyd 4
nete elektrische und physikalische Eigenschaften und
insbesondere eine geringe Wasserdampfpermeabilität, Aus den vorgenannten Bestandteilen wird eim
was von großem Vorteil ist, wenn der Durchtritt einer 55 isolierende Dichtung in gleicher Weise wie in Ver
Elektrolytlösung durch eine hieraus gefertigte Dich- gleichsbeispiel 1 hergestellt.
B e i s ρ i e !
Aus den in Tabelle I aufgeführten Müssen, die chlorierten Butylkautschuk und unterschiedliche Mengen Styrolharz und Phenol-Formaldehydharz enthalten, werden isolierende Dichtungen hergestellt. 65 indem man die Bestandteile jeder Masse in einem Banbury-Mischer zu einer homogenen Masse vermischt, die Masse auf einem offenen Walzenstuhl
knetet, die geknetete Masse etwa 30 Minuten alten die gealterte Masse nach dem Schneiden auf vor bestimmte Größe in eine Metallform gibt, die in de Form befindliche Masse 5 Minuten bei einer Tem peratur von 160 C hält, die geformte Dichtung nacl der Abkühlung der Mctallform aus der Form nimm und schließlich den Grat von der Dichtung entfernt
Tabelle I
Mischungsverhältnis (Gewichtsteile)
(D (2) (3) (4) (5) (61 ""robe Nr
(7)
(8) (9) (10) (11) (12)
Chlorierter
Butylkautschuk
Slyrolharz...
100
5
15
30
4
100
10
15
30
4
100
15
15
30
4
100
20
15
30
4
100
25
15
30
4
100
30
15
30
4
100
35
15
30
4
100
40
15
30
4
100
20
0
30
4
100
20
5
30
4
100
20
10
30
4
100
20
20
30
4
Phenol-Form
aldehydharz ....
Ruß
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Zinkoxid
Magnesiumoxid...
Unter Verwendung der aus jeder Masse hergestellten isolierenden Dichtungen werden 100 Quecksilberelemente der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion mit einem Durchmesser von 15,6 mm und einer Höhe von 6,0 mm hergestellt. Die Elemente werden 70 Tage in einer Umgebung mit 90% relativer Feuchte oder höher gehalten, um das Ausmaß des Auslaufens von alkalischer Elektrolytlösung zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 zeigt den Einfluß des in der Masse enthaltenen Styrolharzes auf das Elektrolytlösung-Austrittsverhältnis der Elemente, wenn die Mengen an chloriertem Butylkautschuk und Phenolhar;· konstant bleiben und 100 Gewichtsteile bzw. 15 Gewichtsteile betragen. Fig. 3 zeigt den Einfluß des in die Masse eingemischten Phenolhari.es auf das Elektrolytlösung-Austrittsverhältnis der Elemente, wenn die Mengen an chloriertem Butylkautschuk und Styrolharz konstant sind und 100 Gewichtsteile bzw. 20 Gewichtsteile betragen. Das Auslaufen der Elektrolytlösung wird durch die alkalische Reaktion mit einem Lackmuspapier bestimmt, das mit der Oberfläche jedes Elements in Berührung steht. Das Auslaufverhältnis gibt die prozentuale Anzahl der Elemente wieder, bei denen ein Auslaufen der Elektrolytlösung stattfindet.
Beispiel 2
Der gleiche Effekt kann erhalten werden, wenn an Stelle von chloriertem Butylkautschuk bromierler Butylkautschuk verwendet wird. Hierzu wird eine isolierende Dichtung aus einer Masse der folgenden Zusammensetzung nach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 hergestellt:
Gewichtsteile
Bromierter Butylkautschuk 100
Styrolharz 25
Phenol-Formaldehydharz 13
Ruß 30
Zinkoxid 5
Tetramethylthiuramdisulfid 1
Beispiel 3
Die gleiche Wirkung wird erreicht, indem man Styrol-Butadien-Copolymerisate an Stelle des in den Beispielen 1 und 2 benutzten Styrolharzes verwendet. In diesem Fall werden vorzugsweise Copolymerisate mit mehr als 80% Styrol verwendet, da übermäßig hohe Anteile an Butadien in der Masse nachteilige Einflüsse auf die Eigenschaften des Elements haben.
Eine bevorzugte Rezeptur, die ein Styrol-Butadien-Copolymerisat enthält, ist nachfolgend angegeben.
Gewichtsteile
Chlorierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisal (90 Gewichtsprozent Styrol und
10 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Phenol-Formaldehydharz 15
Ruß 30
Stearinsäure 2
Zinkoxid 3
Magnesiumoxid 2
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt, indem die obengenannte Masse in gleicher Weise wie im Beispiel 1 verarbeitet wird. Wie bereits dargelegt, wird Phenolharz wirkungsvoll als Zusatz zu dem halogenierten Butylkautschuk verwendet; es hat sich jedoch gezeigt, daß eine ähnliche Wirkung auch bei Verwendung modifizierter Phenolharze erzielt werden kann. Namentlich Xylol modifiziertes Phenol-Formaldehydharz und Melamin modifiziertes Phenol-Formaldehydharz werden mit Erfolg verwendet. Beispiele von Massen, die solche Harze enthalten, sind nachfolgend angegeben.
Beispiel 6
Gewichtsleile
Chlorierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisat (80 Gewichtsprozent Styrol und
20 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Alkylphenolharz 15
Ruß 30
Stearinsäure 2
Zinkoxid 6
Magnesiumoxid 1
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt, indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, verarbeitet.
Beispiel 7
Gewich tsteile
Bromierter Butylkautschuk 100
Styrol-Butadien-Copolymerisal (80 Gewichtsprozent Styrol und 20 Gewichtsprozent Butadien).... 23
Xylol modifiziertes Phenol-Formaldehydharz 15
Stearinsäure 2
7 V 8
Uewichtsteile Gewichtsteile Zinkoxid 6 Melamin modifiziertes Phenol-Magnesiumoxid I Formaldehydharz 15
Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt. Stearinsaure 2
indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Bei- £ΐηκοχια ο
spiel 1 beschrieben, verarbeitet. 5 Magnesiumoxid 1
Beispiels Es wird eine isolierende Dichtung hergestellt, Gcwichtsicilc . indem man die Masse in gleicher Weise, wie im Bei-
Chlorierter Butylkautschuk H)O spiel 1 beschrieben, verarbeitet.
Styrol-Butadien-Copolymerisat io Die Eigenschaften der in den Beispielen beschrie-
(80 Gewichtsprozent Styrol und benen isolierenden Dichtungsmaterialien sind in
20 Gewichtsprozent BiMadien).... 23 Tabelle Il zusammengestellt.
Volumen- Sloltelastizitats- Tabelle Il Wasserdampf-
pcrmeabililäts-
Gewichlsvcr-
minderungs-
Zugfesligk
Widerstand faktor Bleibender
Druckvcr-
faktor verhiiltnis in
Alkali
Beispiel (Ohm-cm) (%) formungsfaktor χ IO12gcm/cm3
κ see χ cm Hg
/MKaI!
<%)
(kg/cm2
ASTM ASTM (%) ASTM CUP- ASTM
Meßmethode D-257 D-1054 ASTM Methode D-412
1,02- H)17 63,5 D-412 14.4 0,52 85,0
1*) 6,80 · 1015 58,8 13,5 15,5 0,47 79,3
2*) 7,95 · 10lh 76,6 17,5 12.3 0,40 180.5
1 8,75 ■ 1016 75,8 7,3 11,6 0,37 195.0
2 7,50 · 10"' 81,2 6,5 12,0 0,35 205,5
3 8,86 ■ 10lh 85.5 4,9 10.5 0,41 220,5
4 9,05 · 10u 79,8 3,8 9,8 0,30 205,0
5 9,02 · 1015 76,5 4,6 7,6 0,31 203,0
6 5,5
*) Vcrglcichsbeispiele.
Die für die Messung dieser Eigenschaften verwendeten Prüfmuster werden jeweils aus den obengenannten Beispielen nach den in ASTM definierten Methoden hergestellt. Die Messungen erfolgen nach den in ASTM definierten Methoden. Die Gewichtsverminderungsverhältnisse in Alkali werden so bestimmt, daß man jedes Prüfmuster der Abmessungen 5 χ 5 χ 0,1 cm 24 Stunden in 20gewichtsprozentiges, wäßriges Kaliumhydroxid eintaucht und danach die Gewichtsverminderung bestimmt.
Die Dichtungsmaterialien der Erfindung gemäß den Beispielen 1 bis 6 besitzen im Vergleich zu den herkömmlichen Dichtungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 große Stoßelastizitätsfaktoren und kleine Druckverformungsfaktoren. Sie besitzen somit ausgezeichnete Dichtungseigenschaften und darüber hinaus kleine Wasserdampfpermeabilitätsfaktoren. Mit den Dichtungsmaterialien der Erfindung ist somit eine wirksame Verhinderung des Auslaufens von
ASTM D-412
Eleklrolytlösungen auf Grund des Kriechphänomens möglich.
Zur weiteren Verdeutlichung der Auswirkung der Erfindung wurde mit jeder Dichtung ein Auslauf-Beschleunigungstest durchgerührt. Bei diesem Test
^o werden Quecksilberelemente der Konstruktion gemäß Fig. 1, jeweils mit einem Durchmesser von 15,6 mm und einer Höhe von 6,0 mm, die jede der isolierenden Dichtungen der vorgenannten Beispiele enthalten, in einer Umgebung mit einer relativen Feuchte von 90% oder höher gelagert, und der Austritt von Elektrolytlösung sowie die Kapazität jedes Elements werden von Zeit zu Zeit nach einem festgelegten Intervall überprüft. Der Elektrolytaustritt wird durch die Alkalireaktion bestimmt, die mit Lackmuspapier eintritt, das in Berührung mit dei äußeren Oberfläche des Elements steht. Für jede Dichtung werden 100 Probeelemente dem Test unter worfen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt.
Tabelle III Beispiel
1 (Vergleichsbeispiel)
2 (Vergleichsbeispiel)
1
Anzahl der Elemente in 6 8 Lagerzeit 12 Wochen 16 18 20 22
4 28 53 %. bei denen ein 100
2 11 21 39 10 95
0 5 0 0 98 2 10 31 68 82
0 0 0 0 70 3 18 41 74 88
0 0 0 0 0 0 Austritt von Elektrolytlösung stattfindet 5 27 51 71
0 0 0 14
0 '>
100
3
5
3
97 100 85 509 626/;
hortsetzung
Beispiel
4
5
6
Wie aus Tabelle III hervorgeht, zeigen die EIemente, die die isolierenden Dichtungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 enthalten, bereits nach 4wöchiger Lagerung ein Auslaufen der Elektrolytlösung, und nach 12 bis 14 Wochen tritt bei sämtlichen Elementen, d. h. 100%, ein Auslaufen der Elektrolytlösung auf. Im Gegensalz hierzu zeigen die die Dichtungen der Erfindung enthaltenden Elemente erst nach Ablauf von 8 bis 12 Wochen ein Auslaufen von Elektrolytlösung. Dies bedeutet, daß die die Dichtungen der Erfindung enthaltenden Elemente eine 2- bis 3mal längere Haltbarkeit besitzen als herkömmliche Elemente. Steigende Mengen von Elektrolytlösung, die aus dem Element austreten, verursachen elektrischen Kurzschluß des Elements oder eine Kapazitätserniedrigung des Elements infolge eines Kurzschlusses der Elektrolytlösung und somit auch eine Korrosion der Geräte, in denen das Element verwendet wird. Aus diesem Grund ist die Verhinderung des Auslaufens der Elektrolytlösung das wichtigste Problem bei alkalischen Elementen. Wie aus den vorgenannten Beispielen hervorgeht, können erfindungsgemäß alkalische Elemente mit guter Haltbarkeit bzw. langer Lebensdauer erhalten werden.
Die isolierenden Dichtungen der Erfindung werden aus Harzmassen hergestellt, die einen halogenieren Butylkautschuk, wie chlorierten Butylkautschuk oder bromierten Butylkautschuk, als Hauptbestandteil und geeignete Mengen von in die Masse eingemischtem Styrolharz und Phenolharz enthalten. Die in den halogenierten Butylkautschuk einverleibten Styrol- und Phenolharze besitzen die Wirkung, die optimale Stoßelastizität und Härte der aus der Masse hergestellten Dichtungen zu erreichen, den bleibenden Druckverformungsfaktor der Dichtung zu erniedrigen und eine gute Verbindung zwischen der Dichtung und dem Metall zu gewährleisten, aus dem das Elementgehäuse oder die Dichtungsplatte bestehen. Die Dichtungen der Erfindung vermögen das Auslaufen von Elektrolytlösung zu verhindern, vermutlich deshalb, weil das Styrolharz ein ausreichend wirksames Hindernis hinsichtlich des Kriechphänomens der Elektrolytlösung darstellt und das Phenolharz gleichzeitig eine Versiegelung des schmalen Spalts bewirkt, indem es von der alkalischen Elektrolytlösung entsprechend
Anzahl der l-leniente in 6 X Lagerzeit 12 1 Wochen von lilektrolytlösung stattfindet 18 52 22
4 0 ' 0 "1Ii. bei denen ein 2 Austritt 16 31 73 87
0 0 0 II) 5 14 4 41 88 91
0 0 0 0 0 2 7 56 100
0 0 1 4 23
0 3 12
gequollen wird. Deshalb wird die Wirkung der Dichtungen der Erfindung, das Auslaufen von Elektrolytlösung zu verhindern, in Abwesenheit eines der beiden Harze, nämlich Phenol- und Styrolharz, erniedrigt.
Deshalb ist es wichtig, die Anteile der Bestandteile der Harzmasse aufrechtzuerhalten. Die F i g. 2 und 3 zeigen den Einfluß der in verschiedenen Mengen in die Harzmasse einverleibten Styrol- und Phenolharze, wie im Beispiel 1 beschrieben. Aus den graphischen
ίο Darstellungen der Fig. 2 und 3 ergibt sich, daß ein gutes Ergebnis dann erhalten werden kann, wenn das Styrolharz in einer Menge von 10 bis 30 Gewichtsteilen und das Phenolharz in einer Menge von 5 bis 20 Gewichtsteilen, pro 100 Teile des halogenierten Butylkauischuks, einverleibt werden.
Wie aus den Beispielen 3 bis 6 hervorgeht, muß es sich bei dem Styrolharz nicht notwendigerweise um Styrol handeln; vielmehr kann es sich um Styrolharze handeln, die einen großen Anteil Styrol enthalten,
z. B. um Styrol-Butadien-Copolymerisate, die die Verformbarkeit der Dichtungen erleichtern.
Andere Zusatzstoffe neben dem in den Beispielen verwendeten Ruß sind z. B. Siliziumdioxid oder Ton. die als Verstärkungsmittel verwendet werden können.
Diese Zusatzstoffe werden im Bereich von 20 bis 50 Gewichtsteilen, pro 100 Teile des halogenierten Butylkautschuks, verwendet. Vulkanisiermittel bzw. -beschleuniger, wie Tetramethylthiuramdisulfid, Zinkoxid oder Magnesiumoxid, werden im Bereich von nicht über 10 Gewichtsteilen verwendet, und Gleitmittel, wie Stearinsäure, im Bereich von nicht über 5 Gewichtsteilen.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf Quecksilberelemente erläutert und beschrieben worden ist, versteht es sich, daß sie in ähnlicher Weise auch auf andere Elemente anwendbar ist, die alkalische Elektrolytlösungen enthalten, wie alkalische Mangandioxid-Zink-Elemente und geschlossene alkalische Nickel-Cadmium-Lagerbatterien. Die Erfindung ist
so auch nicht auf eine besondere Konstruktion des Elements, z. B. die in F i g. 1 dargestellte Konstruktion, beschränkt; es sind vielmehr zahlreiche Modifikationen möglich. Beispiele hierfür sind doppelwandige Elemente oder Elemente mit einer einzigen Dichtungsplatte.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Dichtungsmaterial fur alkalische galvanische Elemente mit einem Metallgehäuse und hierin enthaltenen stromerzeugenden Einzelelementen, einer Dichtungsplatte aus Metall zum Verschluß des offenen Endes des Gehäuses sowie einer isolierenden Dichtung zwischen dem offenen Ende des Gehäuses und der Dichtungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einer Harzmasse besteht, die einen halogenierten Butylkautschuk als Hauptbestandteil sowie ein hiermit vermischtes Styrolharz und ein Phenolharz enthält.
2. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse 10 bis 30 Gewich tsteile des Styrolharzes und 5 bis 20 Gewichtsteile des Phenolharzes pro 100 Teile des halogenierten Butylkautschuks enthält.
3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der halogenierte Butylkautschuk chlorierter Butylkautschuk oder bromierter Butylkautschuk ist.
4. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz aus der Gruppe Alkylphenolharz, Melamin modifiziertes Phenolharz und Xylol modifiziertes Phenolharz ausgewählt ist.
5. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Styrolharz Polystyrol oder ein zum großen Teil aus Styroleinheiten bestehendes Copolymerisat ist.
6. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse weiterhin 20 bis 50 Gewichtsteile eines Verstärkungsmittels, nicht mehr als 10 Gewichtsteile eines Vulkanisiermittels und nicht mehr als 5 Gewichtsteile eines Gleitmittels enthält.
40
DE2331218A 1972-06-20 1973-06-19 Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente Expired DE2331218C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP47062224A JPS5231058B2 (de) 1972-06-20 1972-06-20

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2331218A1 DE2331218A1 (de) 1974-01-17
DE2331218B2 DE2331218B2 (de) 1974-11-07
DE2331218C3 true DE2331218C3 (de) 1975-06-26

Family

ID=13193952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2331218A Expired DE2331218C3 (de) 1972-06-20 1973-06-19 Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3892593A (de)
JP (1) JPS5231058B2 (de)
BE (1) BE801104A (de)
CA (1) CA988156A (de)
DE (1) DE2331218C3 (de)
FR (1) FR2189878B1 (de)
GB (1) GB1387777A (de)
NL (1) NL158969B (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49133185A (de) * 1973-04-20 1974-12-20
JPS5796456A (en) * 1980-12-08 1982-06-15 Hitachi Maxell Ltd Battery
US5629108A (en) * 1995-09-28 1997-05-13 Micron Communications, Inc. Method of forming a battery and battery
US6878486B2 (en) * 2001-12-20 2005-04-12 Eveready Battery Company, Inc. Seal for electrochemical cell
KR102562335B1 (ko) 2015-11-23 2023-07-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2087337A (en) * 1934-08-15 1937-07-20 Dodge Chemical And Mfg Company Adhesive
US2072069A (en) * 1935-03-11 1937-02-23 Ellis Foster Co Composition of matter for coating industry
US2145412A (en) * 1936-12-30 1939-01-31 Marbon Corp Phenol-aldehyde rubber hydrochloride compositions
US2290132A (en) * 1940-10-26 1942-07-14 American Cyanamid Co Chlorinated rubber coating composition
US2287388A (en) * 1942-01-08 1942-06-23 Crown Cork & Seal Co Container closure
US2891595A (en) * 1956-07-31 1959-06-23 Exxon Research Engineering Co Chlorinated rubbery copolymers
US2941975A (en) * 1957-02-14 1960-06-21 Exxon Research Engineering Co Composition comprising rubbery halogenated copolymer and a comminuted metal and process of vulcanizing same
US2962480A (en) * 1957-10-09 1960-11-29 Polymer Corp Chlorosulfonation of diolefin polymers
US2965621A (en) * 1959-01-02 1960-12-20 Exxon Research Engineering Co Process for halogenating rubbery copolymers
US3320333A (en) * 1964-04-07 1967-05-16 Grace W R & Co Curable joint sealing compositions comprising halogenated butyl rubber, phenol-aldehyde resin, and petroleum hydrocarbon resin
GB1064186A (en) * 1964-09-21 1967-04-05 Mitsubishi Petrochemical Co Coating compositions for propylene polymer
US3437611A (en) * 1966-05-26 1969-04-08 Tk Products Inc Material and method for treating concrete
FR2041384A5 (de) * 1969-04-22 1971-01-29 Accumulateurs Fixes
US3661650A (en) * 1969-11-06 1972-05-09 High Energy Processing Corp Storage battery with closure seal and vent means
US3723184A (en) * 1970-12-11 1973-03-27 Gates Rubber Co Compression cell closure
US3779979A (en) * 1971-12-21 1973-12-18 Nippon Oil Co Ltd Process for the preparation of novel high chlorinated butyl rubber and vulcanizable compositions containing the same

Also Published As

Publication number Publication date
FR2189878A1 (de) 1974-01-25
CA988156A (en) 1976-04-27
BE801104A (fr) 1973-10-15
FR2189878B1 (de) 1977-07-29
DE2331218A1 (de) 1974-01-17
GB1387777A (en) 1975-03-19
NL7308475A (de) 1973-12-27
JPS5231058B2 (de) 1977-08-12
NL158969B (nl) 1978-12-15
US3892593A (en) 1975-07-01
JPS4921631A (de) 1974-02-26
DE2331218B2 (de) 1974-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DD160205A5 (de) Elektrochemische zellen mit zinkanoden
DE69910056T2 (de) Alkalische batterie
EP0802574B1 (de) Zusätze für Mangandioxidkathoden von alkalischen Primärzellen
DE102015225719A1 (de) Kathode einer Festkörper- (all-solid-state) -Lithiumionenbatterie und Festkörper-Lithiumionenbatterie, die diese enthält
DE2413954A1 (de) Batterie-trennwand und batterie
DE3725629A1 (de) Galvanisches element
DE2929303A1 (de) Zinkelektrode und verfahren zu ihrer herstellung
DE2331218C3 (de) Dichtungsmaterial für alkalische galvanische Elemente
DE3200757C1 (de) Flexible elektrolytische Zelle
DE3048123A1 (de) Verfahren zur herstellung einer elektrochemischen zelle mit einer anode in situ
DE2246753B2 (de) Galvanisches Element mit sich verbrauchender Zinkelektrode
DE2837468A1 (de) Quecksilberfreie zinkelektrode
DE2911013A1 (de) Geformte metalloxidelektroden mit zusatz eines aethylen-acrylsaeurepolymeren
DE3923751A1 (de) Elektrochemischer generator mit einem alkalischen elektrolyten und einer negativen zinkelektrode
EP2687622B1 (de) Zink-zellen mit verbesserter anodenzusammensetzung
DE2530039C3 (de) Verfahren zum Verbinden von Butadien-Acrylnitril-Kautschuk mit Metallen
EP0425784A2 (de) Separator für Blei/Schwefelsäure-Akkumulatoren und Verfahren zur Verringerung der Bildung von gefärbten Ablagerungen in einem Blei/Schwefelsäure-Akkumulator
DE3022977A1 (de) Nichtwaessriges galvanisches element
DE2451964C3 (de) Mischung zur Herstellung von aktiver Masse für Bleiakkumulatoren
DE60112915T2 (de) Kleines tragbaren instrument
AT403860B (de) Verfahren zur herstellung eines mikroporösen batteriescheiders und damit hergestellte elektrische zellen und akkumulatoren
EP2720304B1 (de) Elektrochemische Zelle mit Zink-Indium-Elektrode
DE112016000936T5 (de) Dampfdruckbarrieren für Blei-Säure-Batterien für verbesserte Wasserverlustleistung, Separatoren, Systeme und Herstellungsverfahren und Anwendung davon
DE1671816A1 (de) Speicherbatterie und Herstellungsverfahren
DE3309833A1 (de) Kathode fuer eine elektrochemische zelle, verfahren zu ihrer herstellung sowie verwendung

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EF Willingness to grant licences