DE2514124B2

DE2514124B2 - Flache alkalische ZeUe

Info

Publication number: DE2514124B2
Application number: DE2514124A
Authority: DE
Inventors: Theodore Robert Bay Village Beatty; Harry Lakewood Vourlis
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Edgewell Personal Care Brands LLC
Priority date: 1974-04-01
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1978-06-15
Also published as: DE2514124A1; GB1512211A; FR2275035B1; AU7962075A; JPS50140831A; DE2514124C3; FR2275035A1

Description

Die Erfindung betrifft eine flache alkalische Zelle mit wenigstens zwei flachen Elektroden entgegengesetzter Polarität, einem porösen Scheider mit alkalischein Elektrolyten zwischen und in Berührung mit den Elektroden, inneren Stromabnehmern jeweils anschließend an die Außenseite der Elektroden, einer Umhüllung der Zelle aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, bei Erwärmung schrumpfenden Kunst-

stoff-Folie, die Öffnungen für die nach außen führenden elektrischen Anschlüsse aufweist, und einem Dichtmaterial rund um die beiden Öffnungen jeweils an der Innenseite der Umhüllung.

Eine \ergleichbare flache alkalische Zelle ist aus der US-Patentschrift 3 525 647 bekannt. Bei der bekannten Zelle soll durch eine verbesserte Dichtung zwischen den aktiven Zellbestandteilen und der äußeren Zellr.mhüllung das Austreten des Elektrolyten verhindert werden. Hierzu stehen nietförmige, innere,

jo elektrisch leitende Stromabnehmer mit der Außenseite der Elektroden in Verbindung, erstrecken sich mit ihrem Schaft durch eine Öffnung in der Umhüllung und überdecken mit ihrem Kopf diese Öffnung; konzentrisch um den Schaft herum ist ein Ring aus

j5 Dichtmaterial wie etwa Asphalt angeordnet; um diesen Ring herum ist ein elektrolyt-aufsaugendes Material wie etwa Carboxymethylcellulose angeordnet; die elektrolyt-aufsaugende Schicht und der Dichtring sind von der Zfillumhüllung abgedeckt. Im Hinblick auf die möglichst rationelle Massenfertigung solcher alkalischer Zellen stellen diese bekannten Maßnahmen zur Abdichtung erheblichen Aufwand dar.

Zur Abdichtung ähnlich flacher alkalischer Zellen mit einer Umhüllung aus Kunststoff-Folien werden mit der US-Patentschrift 3708340 als Abdichtmaterialien mikrokristallines Wachs, Polyisobutylen oder Silikonfett vorgeschlagen. Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2243 311 zur Abdichtung von alkalischen Zellen in einem Metallbehälter die Verwendung von Fettsäurepolyamid bekannt. Das Fettsäurepolyamid kann in Form eines Überzugs auf denjenigen Oberflächen aufgebracht werden, die gegen eine Benetzung durch den alkalischen Elektrolyten geschützt werden sollen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einer flachen Zelle mit alkalischem Elektrolyten und mit einer Umhüllung aus Kunststoff-Folien die Dichtigkeit zu verbessern und das Austreten des Elektrolyten wirksam und dauerhaft zu

bo verhindern, ohne den leichten Zusammenbau und die wirtschaftliche Herstellung der Zelle zu beeinträchtigen.

Ausgehend von einer Zelle der obengenannten Art ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe mit

b5 den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs wiedergegeben.

Weitere Besonderheiten und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein wichtiges Merkmal der bevorzugten erfindungsgemäßen flachen Zellen besteht darin, daß der innere und der äußere Stromabnehmer über eine dünne Schicht aus Fettsäurepolyamid an d?r inneren und äußeren Seite der Hüllwand anliegt und damit ■> die Öffnung in der Hülle überdeckt wird. Insbesondere sind die dünnen Schichten des als klebendes Dichtungsmittel anzusehenden Fettsäurepalyamids vorzugsweise auf praktisch der gesamten Oberfläche des inneren und des äußeren Stromabnehmers aufge- κι bracht, wodurch diese Schichten die gesamte Zwischenfläche zwischen der Kunststoff-Folie und den Stromabnehmern dicht miteinander verbinden und damit einen Pfad für das Austreten des Elektrolyten bilden, dessen Länge etwa der Länge oder der Breite η jedes Stromabnehmers entspricht. Da der alkalische Elektrolyt aus der Zelle nur dadurch austreten kann, daß er die klebende Dichtung auf diesem ausgedehnten Pfade durchdringt, tritt ein Lecken der Zelle praktisch nicht auf.

Die erfindungsgemäßen flachen Zellen gewährleisten bei minimaler Raumbeanspruchung eine hohe Energiedichte und können zu Packungen aus mehreren Zellen kombiniert werden. Die Umhüllung aus der Kunststoff-Folie hält erheblichen Drücken stand, bricht aber ohne Explosion, wenn der innere Druck zu hoch wird. Die Zellen können beliebige Formen und Abmessungen haben und können auf verschiedene Arten miteinander kombiniert werden, so daß sie in verschiedene Hohlräume an tragbaren elektro- jo rüschen Vorrichtungen passen.

Die Erfindung ist allgemein auf flache alkalische Zellen der genannten Art gerichtet. Nachstehend wird die Anwendung der Erfindung bei einer wiederaufladbaren Nickel-Cadmium-Zelle beschrieben. Eine J'> derartige Zelle enthält eine positive Elektrode mit elektrochemisch oxidierbarem aktivem Material wie Nickelhydroxid, eine negative Elektrode mit elektrochemisch reduzierbarem aktivem Material wie Cadmiumoxid oder Cadmiumhydroxid, und einen porösen saugfähigen Scheider, der den alkalischen Elektrolyten enthält und zwischen und in Berührung mit den beiden Elektroden angeordnet ist. An einer Zelle mit diesen Bestandteilen werden nachfolgend die erfindungsgemäßen Besonderheiten mit Bezugnahme auf zwei Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis K) erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine bei der erfindungsgemäßen flachen alkalischen Zelle mögliche Art der Kunststoffumhüllung,

Fig. 1 A einen Schnitt durch eine Zelle nach Fig. 1 längs der Linie IA-IA,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine andere Art der Kunststoffumhüllung,

Fig. 2 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 2 längs der Linie 2/4-2/1,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine weitere Art der Kunststoffumhüllung,

Fig. 3 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 3 längs der Linie 3/1-3/1, bo

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine weitere Art der Kunststoffumhüllung,

Fig. 4 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 4 längs der Linie 4/1-4/1,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine weitere Art der Kunststoffumhüllung,

Fig. 5 A einen Schnitt durch eine Zelle nach Fig. 5 länes der Linie 5/1-5/1,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße flache alkalische Zelle, und

Fig. 7 bis 10 Einzelheiten der Zelle nach Fig. 6.

Die mit den Fig. 1 und 1 A dargestellte wiederaufladbare flache Nickel-Cadmium-Zelle enthält eine positive plattenförmige Elektrode 10, eine negative plattenförmige Elektrode 11 und einen porösen Scheider 12, der an alkalischen Elektrolyten enthält und schichtförmig in Berührung mit der positiven Elektrode 10 und der negativen Elektrode 11 steht, so daß ein üblicher Elektrodenstapel gebildet wird. Die Elektroden 10 und 11 sowie der Scheider 12 sind rechtwinklig und haben praktisch die gleichen Abmessungen und sind stapelbar. Die Elektroden 10 und

11 können aus gesinterten Metallplatten bestehen, die mit dem elektrochemisch aktiven Material nach üblichen Verfahren getränkt sind. Der poröse Scheider

12 kann aus üblichem Material bestehen, z. B. aus einer nichtgewebten organischen Fasermatte aus vorzugsweise Nylonfasern. Als alkalischer Elektrolyt kann beispielsweise eine 30%ige Kahliumhydroxid-Lösung dienen.

An jedem Ende des Elektrodenstapels ist einer von zwei Stromabnehmern 13 und 14 angeordnet. Der Stromabnehmer 13 steht in Berührung mit der positiven Elektrode 10, der Stromabnehmer 14 steht in Berührung mit der negativen Elektrode 11. Die Stromabnehmer 13 und 14 sind vorzugsweise in Form einer dünnen Metallfolie ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus Nickel oder mit Nickel plattiertem Stahl.

Alle Zellbestandteile einschließlich der Elektroden 10 und 11, des Scheiders 12 mit dem absorbierten Elektrolyten und der Stromabnehmer 13 und 14 sind dicht in einer Umhüllung 15 aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, elektrisch nichtleitenden Kunststoff-Folie eingeschlossen. Die Umhüllung 15 paßt dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels und um die gegenüberliegenden Enden, wobei zwei Endwandungen 16 und 17 gebildet werden. Diese Endwandungen 16 und 17 bedecken die Stromabnehmer 13 und 14 nicht vollständig, sondern überlappen nur die äußeren Kanten von ihnen, so daß zwei Offn jngen 18 und 19 gebildet werden, welche die Mitten jedes Stromabnehmers 13 und 14 freilassen. In der freiliegenden Mitte des Stromabnehmers 13 ist der metallische Leiter 20 angeschweißt und bildet die positive Ableitung für die Zelle. Entsprechend ist der metallische Leiter 21 mit der freigelegten Mitte des Stromabnehmers 14 verbunden und bildet die negative Ableitung.

Praktisch die gesamte äußere Oberfläche jedes Stromabnehmers 13 und 14 ist, mit Ausnahme der freiliegenden Mitten, mit einer Schicht 22 bzw. 23 aus klebendem Fettsäurepolyamid überzogen, das als Dichtungsmittel dient. Das Fettsäurepolyamid ist chemisch gegenüber dem alkalischen Elektrolyten beständig und wird von diesem nicht leicht benetzt. Die Fettsäurepolyamid-Schichten 22 und 23 dichten die Zwischenfläche zwischen den Wandungen 16 und 17 der Kunststoff-Folie und den Stromabnehmern 13 und 14 gegen Austreten des alkalischen Elektrolyten ab. De« Fettsäurepolyamid wird vor dem Zusammenbau in einer dünnen Schicht auf der äußeren Oberfläehe jedes Stromabnehmers 13 und 14 aufgebracht.

Die Umhüllung 15 besteht aus einer rohrförmigen, bei Erwärmung schrumpfenden Folie aus Kunststoff, Z.B. aus einer Vinvlverbindune. R(Mm Zusammenbau

der Zelle werden zunächst die positive und die negative Elektrode 10 und 11, der Scheider 12 und die Stromabnehmer 13 und 14 aufeinandergestapelt und anschließend in das Innere des Rohres gebracht, so daß die äußeren Enden des Rohres über die Stromabnehmer 13 und 14 hinausragen. Anschließend erhitzt man das Rohr, wodurch es dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels zusammenschrumpft und wobei gleichzeitig die abstehenden Enden des Rohres zusammenschrumpfen und die Endwandun- κι gen 16 und 17 bilden; zusätzlich kann Wärme und Druck angewendet werden.

Beider Ausführungsform nach den Fig. 2 und 2 A entfällt einer der Stromabnehmer 13 und 14. Er ist ersetzt durch eine Endleitung 24, vorzugsweise aus π einer Metallfolie, die beispielsweise an ein Ende der negativen Elektrode 11 angeschweißt ist. Die Bestandteile befinden sich abgedichtet in einer Zcllumhüllung 25, die aus einem Rohr aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie erhalten wurde. In diesem Falle ist das Rohr dicht über beiden Enden des Elektrodenstapels zusammengeschrumpft. Die offenen Enden des Rohres werden dann miteinander verschweißt, und auch um die abstehende Leitung 24 verschweißt, so daß flüssigkeitsdichte Nähte 2> 26 und 27 gebildet werden.

Die Umhüllung 25 hat eine Öffnung 28, welche die Mitte des Stromabnehmers 13 freiläßt. Ein metallischer Leiter 29 ist beispielsweise in der Mitte des Stromabnehmers 13 angeschweißt. Beim Zusammen- jo schrumpfen des Rohres aus Kunststoff wird abgesehen von der Mitte die Zwischenfläche zwischen den überlappenden Teilen der Kunststoff-Folien und dem Stromabnehmer 13 abgedichtet, so daß der alkalische Elektrolyt nicht hindurchtreten kann. Das klebende r> Fettsäurepolyamid ist auf der Oberfläche des Stromabnehmers und um die elektrische Leitung 24 herum, dort, wo sie durch die flüssigkeitsdichte Naht 27 hindurchgeführt ist, aufgebracht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 3 A to sind beide Stromabnehmer 13 und 14 an ihren äußeren Oberflächen mit dünnen Schichten 32 und 33 aus einem bei Erwärmung abdichtenden organischen Kunstharz wie Polyäthylen überzogen; frei bleibt lediglich ein kleines Gebiet in der Mitte jedes Stromab- 4j nehmers für den elektrischen Anschluß. Eine dünne schmale Schicht 34 und 35 aus klebendem Fettsäurepolyamid ist direkt auf den Schichten 32 und 33 um die Kanten jedes Stromabnehmers 13 und 14 herum aufgebracht. Die Zellbcstandteilc sind in einer Um- ->o hüllung 36 eingeschlossen, die aus einem Rohr aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie erhalten wurde, wobei in diesem Falle das Rohr ein offenes und ein geschlossenes Ende aufweist. Das Rohr läßt man durch Erwärmung dicht um die Seitenwandungen des Elektrodcnstapels zusammenschrumpfen, mit Ausnahme desjenigen Endes, das dem offenen Ende des Rohres entspricht. Nach dem Zusammenschrumpfen entstehen die Endwandungen 37 und 38, worauf das offene Ende des Rohres unter wi Bildung einer flüssigkeitsdichten Naht 39 heißverschweißt wird. Beide Endwandungen 37 und 38 haben öffnungen 40 und 41, welche die Mitten der Stromabnehmer 13 und 14 freilassen. Leitungsdrähte 42 und 43 sind in der Mitte jedes Stromabnehmers 13 und hi 14 angeschweißt. Nach dem Zusammenschrumpfen des Rohres werden die Findwandungen 37 und 38 direkt mit den verschweißbaren Schichten 32 und 33 auf jedem Stromabnehmer 13 und 14 unter Anwendung von Wärme und Druck verschweißt.

Die Fig. 4 und 4A zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung. Die Zellen sind von einer Umhüllungodereincm Gehäuse aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, elektrisch nichtleitenden Kunststoff-Folie dicht umschlossen. Die Stromabnehmer 13 und 14 sind an ihren äußeren Oberflächen mit einer dünnen Schicht 44 und 45 klebendem Fcttsäurepolyamid überzogen, wobei ein kleines Gebiet in der Mitte jedes Stromabnehmers freibleibt. Der Elektrodcnstapel befindet sich in einem rechtwinkligen Behälter 46 mit offenem Ende, den Seitenwänden 47 und der Bodenwand 48; der Behälter kann beispielsweise im Vakuum aus einer flachen Kunststoff-Platte hergestellt worden sein. Der Elektrodcnstapel paßt genau in den Behälter 46. Das offene Ende des Behälters 46 wird abgedichtet durch einen Deckel 49 aus gleichem Material. Die äußeren Kanten des Dckkels 49 werden mit den äußeren Kanten des Behälters 46 verschweißt, so daß eine zusammenhängende flüssigkeitsdichte Naht 50 entsteht. Der Deckel 49 und der Boden 48 des Behälters 46 haben Öffnungen 51 und 52, durch welche die Mitte jedes Stromabnehmers

13 und 14 freigelegt ist, wo elektrische Leiter 53 und 54 angeschweißt sind. Schließlich werden der Deckel 49 und die Bodenwand 48 erhitzt, um mittels der Schichten 44 und 45 aus dem klebenden Fettsäurepolyamid die Folie mit jedem Stromabnehmer 13 und

14 klebend zu verbinden.

Die Fig. 5 und 5 A zeigen eine andere Art der Umhüllung. Wie nach den Fig. 3 und 3 A sind die Stromabnehmer 13 und 14 an ihren äußeren Oberflächen, abgesehen von einem kleinen freibleibenden Gebiet in der Mitte jedes Stromabnehmers, mit dünnen Schichten 55 und 56 aus einem bei Erwärmung abdichtenden organischen Kunstharz wie Polyäthylen überzogen. Alle Zellbestandteilc sind in einer dichten zusammengesetzten Umhüllung 57 eingeschlossen, welche in diesem Falle aus zwei Rohren aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie besteht. Das erste Rohr wird über dem Elektrodcnstapel genauso zusammengeschrumpft, wie das in den Fig. 1 und 1 A gezeigt ist, wobei die Seitenwände 60 und die Eindwände 61 und 62 entstehen. Beide Endwändc 61 und 62 überlappen nur die Kanten der beiden Stromabnehmer 13 und 14 und lassen einen wesentlichen Teil jeder Schicht 55 und 56 aus dem Kunstharz auf jedem Stromabnehmer 13 und 14 frei. Nach dem Aufschrumpfen des ersten Rohres werden die Endwände 61 und 62 auf die Schichten 55 und 56 aus dem Kunstharz aufgeschweißt, wodurch die Kanten jedes Stromabnehmers 13 und 14 abgedichtet werden. Derjenige Teil der Schichten 55 und 56, der nach dem Aufschrumpfen des ersten Rohres frei bleibt, wird anschließend mit Schichten 63 und 64 aus klebendem Fettsäurepolyamid, wobei ein kleines Gebiet in der Mitte jedes der Stromabnehmer 13 und 14 freigelassen wird, überzogen. Ein zweites Rohr wird anschlicßcnd auf das erste Rohr aufgeschrumpft. Hierbei entstehen die Scitcnwändc 65 und 66, welche die tindwiinde 61 und 62 des ersten Rohres überlappen. Sie überlappen ebenfalls und sind dicht verbunden mit den Schichten 63 und 64 aus klebendem Fcttsaurc-Polyamid. In den Seitenwänden 65 und 66 sind die Öffnungen 67 und 68 in der Mitte jedes Stromabnehmers 13 und 14 ausgespart. Elektrische Leiter 69 und 70sind in der freiliegenden Mitte der Stromabnehmer

13 und 14 angeschweißt.

Mit Fig. 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Form einer wiederaufladbaren flachen Nickel-Cadmium-Zellc dargestellt. Die Zelle enthalt zwei flache dünne positive Elektrodenplatten 110 und

111 und zwei flache dünne negative Elektrodenplatten 112 und 113. Die Elektrodenplatten sind abwechselnd angeordnet, wobei sich die positive Elektrodenplatte 110 an einem Ende des Stapels befindet, die negative Elektrodenplatte 112 sich zwischen zwei positiven Elektrodenplatten 110 und 111 befindet und sich die negative Elektrodenplatte 113 am entgegengesetzten Ende des Stapels befindet. Ein poröser Scheider, welcher den alkalischen Elektrolyten enthält, ist schichtförmig zwischen und in Berührung mit Elektrodenplatten entgegengesetzter Polarität in dem Stapel angeordnet, d. h., zwischen der positiven Elektrodenplatte 110 und der negativen Elektrodenplatte

112 sowie zwischen der positiven Elektrodenplatte 111 und den negativen Elektrodenplatten 112 und 113. Vorzugsweise hat der poröse Scheider die Form eines zusammenhängenden Bandes 114 aus dem Scheidermaterial, das vollständig um die negative Elektrodenplatte 112 herumgewunden ist und sich dann zwischen der positiven Elektrodenplatte 111 und der negativen Elektrodenplatte 113 befindet. Alle Elektrodcnplatten 110, 111, 112 und 113 sind rechtwinklig und haben praktisch die gleichen Abmessungen, so daß sie sich gut aufeinanderstapeln lassen.

Für die Zelle ist ein flacher becherförmiger Behälter 115 vorgesehen, der vorzugsweise im Vakuum aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, elektrisch nicht-leitenden Kunststoff-Folie, beispielsweise aus Polypropylen, hergestellt worden ist. Der becherförmige Behälter 115 weist in seiner Bodenwand 117 eine Öffnung 116 auf. Innere und äußere Stromabnehmer 118 und 119 in der Form von flachen dünnen Metallplatten oder Folien, vorzugsweise aus Nickel, sind an den inneren und äußeren Seiten der Bodenwand 117 des Behälters bzw. über der Öffnung 116 angebracht. Diese folienförmigen Stromabnehmer 118 und 119 sind mittels dünner Schichten 120 und 121 aus klebendem Fettsäurepolyamid an der inneren und äußeren Seite der Bodenwand 117 fest haftend angebracht. Vorzugsweise überdecken die Schichten 120 und 121 praktisch die gesamte Oberfläche der folienförmigen Stromabnehmer 118 und 119 und dichten damit die Zwischenflächen zwischen den Stromabnehmern 118 und 119 und der Bodenwand 117ab. Beide Stromabnehmer 118 und 119 sind elektrisch miteinander verbunden, z.B. durch die Punktschweißung 122 oder eine Punktlötung. Die Stromabnehmer 118 und 119 können aber auch durch andere Mittel miteinander verbunden sein, z.B. durch Verwendung eines elektrisch leitenden Klebstoffes. Der Behälter 115 und beide folienförmigen Stromabnehmer 118 und 119 werden zunächst zu einem mit Fig. 7 dargestellten Verbund zusammengesetzt.

Für den becherförmigen Behälter 115 ist ein Deckel 123 mit einer mittigen Öffnung 124 vorgesehen, vory.ugswcisc aus dem gleichen Kunststoff. Der innere Stromabnehmer 125 und der äußere Stromabnehmer 126 in Form von flachen dünnen Mctallplattcn oder Folien werden anliegend an die inneren und äußeren Seiten des Deckels 123 angebracht, so daü sie über der öffnung 124 liegen. Diese Stromabnehmer 125 und 126 sind über dünne Schichten 127 und 128 aus klebendem Fettsäurepolyamid dicht mit der inneren und der äußeren Seite des Deckels 123 verbunden. Vorzugsweise bedecken die Schichten 127 und 128 praktisch die gesamte Oberfläche der Stromabnehmer 125 und 126 und dichten damit die Zwischcnflachen

j zwischen den Stromabnehmern und dem Deckel 123 ab. Beide Stromabnehmer 125 und 126 sind über die Punktschweißung 129 elektrisch miteinander verbunden. Der Deckel 123 und die Stromabnehmer 125 und 126 werden ebenfalls zunächst zu dem mit Fig. 8

ίο dargestellten Verbund zusammengebaut.

Die beiden negativen Elektrodenplatten 112 und 113 sind über einen schmalen Metallstreifen 130 elektrisch miteinander verbunden. An seinem freien Ende steht der Streifen 130 in Verbindung mit dem inneren Stromabnehmer 118 an einem Ende des Elektrodenstapels. Entsprechend sind die beiden positiven Elektrodenplatten 110 und 111 über einen dünnen Metallstreifen 131 elektrisch miteinander verbunden. Mit seinem freien Ende berührt der Streifen 131 den innc-

2(i ren Stromabnehmer 128 am anderen Ende des Elektrodenstapels. Die Streifen 130 und 131 sind beispielsweise durch Anschweißen mit den entsprechenden Stromabnehmern 118 und 128 verbunden.
Der becherförmige Behälter 115 und der Deckel

2) 126 weisen Kanten 132 und 133 auf, die durch Verschweißen miteinander verbunden werden, so daß eine dichte Naht 134 entsteht.

Das zusammenhängende Band 114 des Scheiders, das etwa die dreifache Länge einer Elektrodenplatte

in hat, wird vollständig um die negative Elektrodenplatte 112 herumgewickelt, wobei das eine Ende mit dem Teil des Bandes 114 verbunden ist, das die äußere Kante der negativen Elektrodenplatte 112 überlappt, vorzugsweise über eine Schweißnaht 135 (vgl.

j5 Fig. 10). Es wird der Durchlaß des Streifens 130 durch das Band 114 gewährleistet, z.B. mittels eines Schlitzes 136 (vgl. Fig. 6). Der freie Teil 114a des Bandes 114, der sich über die Schweißnaht 135 hinaus erstreckt, wird zwischen die beiden negativen Elek-

4Ii trodenplatten 112 und 113 gebracht. Dann wird der Streifen 130 durch Anschweißen mit dem inneren Stromabnehmer 118 am Boden des Behälters 115 verbunden. In gleicher Weise wird der Streifen 131 durch Anschweißen mit dem inneren Stromabnehmer 125 des Deckels 123 verbunden. Dann werden die beiden positiven Elektrodenplatten 110 und 111 mit den beiden negativen Elektrodenplattcn 112 und 113 so zusammengebracht, daß die vom Scheider 115 umhüllte negative Elektrodenplatte 112 zwischen den

-,ο beiden Elektrodenplattcn 110 und 111 angeordnet ist. Damit ist der Elektrodenstapel fertig. Nach dem Zusammenbau aller Zellbcstandtcile in der beschriebenen Art wird der Deckel 123 auf das offene Ende des Behälters 115 gelegt. Die Kanten 132 und 133

γ, werden beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden, womit die Zelle fertiggestellt ist.

Bei den erfindungsgemäßen flachen Zellen besieht die Umhüllung aus einer Kunststoff-Folie aus beispielsweise Polypropylen und ist biegsam und ziemlich

mi schwach. Die Zelle kann also ohne Gefahr brechen, wenn der innere Gasdruck einen bedeutenden Wert von z. B. 10kp/cm^: erreicht. Die Umhüllung kann aus handelsüblich zugänglichen Kunststoff-Folien bestehen, beispielsweise aus Homopolymcren oder Copo-

h-i lymcrcn von Vinylverbindungen, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Nylon, Polysulfon, Polystyrol und polymeren Fluorkohlenwassersloffen. Zusammen mil dem Klebstoff uns Fetlsüurcpolyamid

809 524/Mfl

werden Folien aus Polyäthylen, Polypropylen sowie Homopolymeren und Copolymere!! von Vinylverbindungen bevorzugt.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines klebenden Dichtungsmittels, das gegenüber dem alkalischen Elektrolyten chemisch beständig ist und von diesem nicht benetzt wird; erfindungsgemäß besteht dieses klebende Dichtungsmittel aus Fettsäurepolyamid. Geeignete Fettsäurepolyamide werden durch Umsetzen einer mehrbasischen Säure mit einem polyfunktionellen Amin erhalten und sollen eine Aminzahl von mehr als etwa 9 aufweisen. Die Aminzahl bezeichnet diejenige Menge KOH (in mg), die einem Gramm Fettsäurepolyamidäquivalentist. Die Fettsäurepolyamide können mit Verdünnern und Zusätzen vermischt werden, um ihre Eigenschaften zu ändern. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zellen kann das Fettsäurepolyamid in Form einer heißen Schmelze aufgebracht werden oder als Lösung in einem Lösungsmittel, wie etwa einem Gemisch von Alkohol mit einem aromati-

10

sehen Kohlenwasserstoff. Unter den handelsüblichen Fettsäurepolyamiden, die zur Herstellung erfindungsgemäßer flacher Zellen besonders brauchbar sind, seien die Stoffe »Versalon« und »Genbond« der ) Firma General Mills, Inc. und der Stoff »Swift's Z-610« der Firma Swift and Company erwähnt.

Gegebenenfalls benetzt das Fettsäurepolyamid einige Kunststoff-Folien nicht ausreichend, daß es mitunter schwierig ist, eine flüssigkeitsdichte Verbin-

K) dungzwischender Folie und dem metallischen Stromabnehmer zu erzielen. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden und die Verbindung zwischen der Folie und dem Stromabnehmer wesentlich verbessert werden, wenn die Folie zuerst erwärmt und anschlie-

i) ßend mit einer Koronaentladung behandelt wird. Beispielsweise wird eine Folie aus Polypropylen etwa 30 see lang auf etwa 1200° C erwärmt, anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt und danach in dem Gebiet, wo die Folie mit dem metallischen Stromabnehmer verbunden werden soll, mit einer Korona-Entladung hoher Intensität behandelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flache alkalische Zelle mit wenigstens zwei flachen Elektroden entgegengesetzter Polarität, einem porösen Scheider mit alkalischem Elektrolyten zwischen und in Berührung mit den Elektroden, inneren Stromabnehmern jeweils anschließend an die Außenseite der Elektroden, einer Umhüllung der Zelle aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie, die Öffnungen für die nach außen führenden elektrischen Anschlüsse aufweist, und einem Dichtmaterial rund um die beiden Öffnungen jeweils an der Innenseite der Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) äußere Stromabnehmer in Form von Metall-Foiien (119,126) an der Außenseite der Umhüllung vorgesehen sind, welche durch die Öffnungen (116,124) in der Umhüllung mit den inneren Stromabnehmern (118,126) in Verbindung stehen; und

b) praktisch sämtliche Berührungsflächen zwischen den inneren und äußeren Stromabnehmern und der Umhüllung mit Schichten (120, 121,127,128) aus Fettsäurepolyamid versehen sind.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Rohr aus einem bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff besteht, welche dicht um die beiden Enden des Elektrodenstapels zusammengeschrumpft ist; die offenen Enden des Kunststoffrohres zu einer flüssigkeitsdichten Naht zusammengeschweißt sind; und die Öffnungen (116, 124) in der Wandung der Umhüllung sich jeweils über einer Seite des Elektrodenstapels befinden.

3. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Rohr aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie besteht; ein Ende des Kunststoff-Rohres verschlossen und das andere Ende offen ist; dieses Kunststoffrohr dicht auf beide Endendes Elektrodenstapels aufgeschrumpft ist; das offene Ende des Kunststoffrohres zu einer flüssigkeitsdichten Naht verschweißt ist; und die Öffnungen, durch welche die Stromabnehmer miteinander in Verbindung stehen, sich in den Wandungen der Umhüllung befinden.

4. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus zwei Rohren aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie besteht; das erste Rohr dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels aufgeschrumpft ist und mit seinen Rändern die äußeren Kanten jedes inneren Stromabnehmers überlappt; das zweite Rohr dicht über die Ränder des ersten Rohres und die inneren Stromabnehmer mit der Fettsäurepolyamid-Schicht aufgeschrumpft ist; und das zweite Rohr in den überlappenden Wandungen Öffnungen aufweist für den Zugang zu den inneren Stromabnehmern.

5. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem becherförmigen Behälter aus Kunststoff besteht, in welchem der Elektrodenstapel untergebracht ist, sowie aus einem Deckel, dessen Kanten mit den Kanten des becherförmigen Behälters verschweißt sind; und die Öffnungen sich am Boden des Behälters und im Deckel befinden.

6. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den inneren und äußeren Stromabnehmern jeweils mittels Punktschweißung ausgebildet sind.