DE2527576A1

DE2527576A1 - Dichter elektrochemischer generator

Info

Publication number: DE2527576A1
Application number: DE19752527576
Authority: DE
Inventors: Daniel Coueille
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1976-01-15
Also published as: SE7507420L; SE407643B; CH591766A5; LU72716A1; JPS5619954B2; US3971673A; IE41174L; FR2276761B1; FR2276761A1; GB1498888A; BE829997A; IT1039115B; CA1038446A; DK138140B; IE41174B1; DK138140C; JPS5199227A; DK292875A; NL7507721A

Description

pc 948! β 2577576

^r^ 2 0. Juni 1975

BSPi GmbH

8OOU München 80
Zeppelinstr. 63

SAFT - SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ET DE TRACTION 156, avenue de Metz, 93230 ROMAINVILLE (Frankreich)

DICHTER ELEKTROCHEMISCHER GENERATOR

Die Erfindung betrifft elektrochemische Generatoren, die ein hermetisch abdichtendes Gehäuse in Form eines Metallbehälters mit einem Boden und einer Seitenwandung besitzen. Diese elektrochemischen Generatoren sind mit mindestens einem elektrisch vom Gehäuse isolierten Stromausgang versehen.

Zur gleichzeitigen Erzielung von Dichtheit und elektrischer Isolierung wird normalerweise zwischen den Stromausgang und die Wandungen des Metallbehälters eine Kunststoffdichtung gelegt. Diese Lösung ist besonders bei klein bemessenen elektro-chemischen Generatoren (beispielsweise in der Größenordnung von einigen Millimetern) nachteilig, bei denen notwen-

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digerweise die Dichtung sehr fein sein muß. Aus der Tatsache nämlich, daß die Dichtung sehr fein ist, folgt, daß die Isolierung nicht mehr ausreicht und zwischen dem Gehäuse und dem Stromausgang ein Leckstrom fließt.

Beispielsweise nimmt bei einem elektrochemischen Generator, der während langer Zeit gelagert werden soll oder während einer langen Zeitdauer schwache Ströme liefern soll, der oben erwähnte Leckstrom einen im Verhältnis zum Nutzstrom nicht vernachlässigbaren Wert an, woraus sich eine beträchtliche Minderung der Lebensdauer des Generators ergibt.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu mindern.

Die Erfindung betrifft also einen elektrochemischen Generator mit einem hermetisch dicht schließenden Metallgehäuse, das einen Boden und eine Seitenwandung und mindestens einen elektrisch isolierten Stromausgang aus diesem Gehäuse besitzt. Der elektrochemische Generator ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandung des Gehäuses

erstes

von einer Metallhülle umgeben ist, deren^Ende durch das Gehäuse hermetisch dicht und deren zweites Ende durch eine unverformbare elektrisch isolierende Dichtung verschlossen wird, durch die ebenfalls hermetisch dicht abschließend der Stromausgang geführt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsweise besteht diese Dichtung aus Glas. Aus der Unverformbarkeit dieser Dichtung ergibt sich, daß man ihr die mit den Abmessungen des Generators größte noch vereinbare Dicke verleihen kann.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verschluß der ersten Seite der Hülle durch das Gehäuse dadurch hermetisch dicht gemacht, daß das erste Ende auf den Gehäuseboden unter Einfügung eines Kunststoffplättchens umgeschlagen wird.

In diesem Fall wird in der Hülle eine Schulter vorgesehen, auf der sich der Rand des Gehäuses abstützt. In einer Variante wird das zweite Ende der Hülle so zurückgebogen, daß dadurch der Rand des Gehäuses umfaßt und festgehalten wird.

Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Verschluß des ersten Endes der Hülle durch das Gehäuse durch Verschweißen dieses ersten Endes mit den Wandungen des Gehäuses erreicht.

Ein erfindungsgemäßer elektrochemischer Generator kann eine erste Elektrode umfassen, die mit dem Gehäuse in Berührung steht, ferner eine zweite Elektrode, die mit dem Stromausgang in Verbindung steht, sowie ein zwischen diesen Elektroden vorhandenes ionenleitendes Milieu.

In einem erfindungsgemäßen elektrochemischen Generator wird die elektrische Isolierung zwischen den Generatorpolen durch die unverformbare Dichtung erreicht, während das Kunststoff plättchen am ersten Ende der Hülle nicht mehr für die elektrische Isolierung zu sorgen braucht.

Die Erfindung wird im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.

Die Fig. 1, 2 und 3 stellen im Schnitt drei verschie-

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dene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen elektrochemischen Generatoren dar.

Die Fig. 4a, 4b, 4c, 4d und 4e stellen jeweils einzelne Zusammenbauphasen eines elektrochemischen Generators gemäß Fig. 1 dar.

Gleichartige Bauteile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

In den Figuren werden elektrochemische Generatoren dargestellt, deren positive aktive Masse Kupfersulfid und deren negative aktive Masse Lithium ist. Die Zelle in Fig. besitzt ein Metallgehäuse 10 mit 3 mm Durchmesser und 6 mm Länge sowie zwei Stromanschlüsse 1 und 2 entgegengesetzter Polung, die aus in der Achse des Gehäuses liegenden Drähten gebildet werden.

Das Gehäuse ist aus vernickelten Stahl oder Nickel und hat die Form eines Bechers, der am positiven Anschluß verschweißt ist und eine positive Elektrode 11 auf Kupfersulfidbasis enthält, auf die ein Separator 25 aus mit dem Elektrolyten imprägniertem porösem Kunststoff sitzt; bei dem Elektrolyten kann es sich um eine Lithium-Perchloratlösung in Propylenkarbonat handeln. Über den Separator 25 ist eine negative Elektrode 21 aus Lithium gelegt, in die ein Ende des negativen Anschlusses 2 hineinreicht; die Anode 21 wird seitlich und in ihrem oberen Randbereich von einem Kunststoffbecher 22 umgeben.

10
Das Gehäuse umgibt eine Metallhülle 30, deren unteres

Ende 31 auf ein Kunststoffplättchen 12 umgeschlagen ist, das auf dem Boden des Gehäuses 10 um den positiven Ausgang 1 herumgelegt ist. Das obere Ende 32 der Hülle .30 wird durch eine

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Glasdichtung 23 verschlossen, in die der negative Anschluß 2 eingeschmolzen ist. Das Material für die Hülle 30 wird so gewählt, daß sein Dilatationskoeffizient praktisch gleich dem für Glas ist; es kann sich beispielsweise hierbei um Perronickel handeln.

In den Fig. 4a bis 4e sieht man, wie der Generator ausgehend von zwei Unterbaugruppen zusammengebaut wird : zur Herstellung der ersten Unterbaugruppe geht man aus von einem Gehäuse 10, das durch Verschweißen mit dem positiven Anschluß verbunden wird (Fig. 4a). In dieses Gehäuse 10 wird die positive Masse 11 eingebracht und auf ihr der Separator 25 angeordnet; der positive Anschluß 1 wird mit der Dichtung 12 umgeben, die auf den Boden des Gehäuses 10 gelegt wird (Fig. 4b). Die zweite Untergruppe wird ausgehend von der Metallhülle 30 hergestellt, die mit dem negativen Anschluß 2 durch Einschmelzen dieses Anschlusses in die Dichtung 23 fest verbunden wird (Fig. 4c). Die Herstellung der Dichtung, durch die der Ausgang 2 geführt wird, erfolgt bei hoher Temperatur und kann nicht an einem fertigen Generator oder während des allgemeinen Zusammenbaus vorgenommen werden, da dabei die inneren Bestandteile beschädigt wurden. Anschließend wird in die Hülle 30 der Kunststoffbecher 22 eingeführt, der mit dem die Anode 21 bildenden Lithium gefüllt ist (Fig. 4d).

Darauf werden die beiden Unterbaugruppen ineinander gesteckt (Fig. 4e), so daß der obere Rand des Gehäuses 10 an eine in der Hülle 30 vorgesehene Schulter anstößt. Dann wird das untere Ende 31 der Hülle 30 auf das Dichtplättchen 12 um-

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geschlagen, um die Zelle hermetisch dicht zu schließen. Es sei bemerkt, daß die Dichtheit zwischen dem Gehäuse 10, das positive Polung aufweist, und der Hülle 30 hergestellt wird, die vom negativen Pol durch die eine hohe Isolierfähigkeit aufweisende Glasdichtung 23 isoliert wird. Die Dichtung 12 hat also keinerlei elektrisch isolierende Funktion zu erfüllen.

Der in Fig. 2 gezeigte Generator unterscheidet sich von der soeben beschriebenen darin, daß das Dichtplättchen entfällt und dafür das Ende 42 der Hülle 40 mit dem Rand des Gehäusebodens 10 verschweißt ist; diese Schweißnaht kann mit Hilfe einer niedrigschmelzenden Legierung, beispielsweise einer Zinn-Indium-Legierung, erhalten werden.

Bei dem Generator gemäß Fig. 3 liegt der Unterschied zu den beiden anderen in der Form des oberen Endes 51 der Hülle 50 in Höhe ihrer Verbindung mit der Glasdichtung 53. Wie ersichtlich ist dieses Ende 51 so umgeschlagen, daß sich ein ringförmiger Raum ergibt. Der Rand des Gehäuses 10 wird in diesen ringförmigen Raum eingeführt,und beim Umschlagen des anderen Endes der Hülle 50 auf die Dichtung 12 stützt sich das Gehäuse 10 auf diese Faltung ab.

In allen beschriebenen Varianten wurde die innere Anordnung der Bauteile lediglich beispielhaft angegeben. Die Lage der Elektroden könnte umgekehrt sein, wobei dann das Gehäuse des Generators negativ gepolt wäre. Die Elektroden könnten auch koaxial angelegt werden. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Generators kann für verschiedene elektrochemische Systeme verwendet werden, insbesondere für solche mit wässrigem

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Elektrolyten oder mit Feststoffelektrolyten, die praktisch keine Selbstentladung aufweisen und keine Gase freisetzen. Die stoffliche Zusammensetzung der verschiedenen Bauteile des Generators kann ebenfalls anders gewählt werden, jedoch muß dabei stets die Kompatibilität mit den Bauteilen des elektrochemischen Systems gewahrt bleiben.

EatSQtansgrüche

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

1 - Elektrochemxscher Generator mit einem hermetisch dichten Metallgehäuse und mindestens einem elektrisch vom Gehäuse isolierten Stromanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandung des Gehäuses (10) von einer Metallhülle (30) umgeben ist, die an ihrem ersten Ende (31) durch den Boden des Gehäuses und an ihrem zweiten Ende (32) durch eine unverformbare elektrisch isolierende Dichtung (23) verschlossen wird, durch die, ebenfalls hermetisch dicht, der Stromanschluß (2) geführt ist.

2 - Elektrochemischer Generator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unverformbare Dichtung (23) aus Glas besteht.

3 - Elektrochemischer Generator gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Material, aus dem die Hülle (30) besteht, um Ferronickel handelt, das einen Dilatationskoeffizienten aufweist, der praktisch gleich dem von Glas ist.

4 - Elektrochemischer Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (31) der Hülle (30) dadurch hermetisch ver-

es

schlossen wird, daß auf den Boden des Gehäuses (10) umgeschlagen wird, wobei zwischen Boden und Rand ein Dichtplättchen (12) gelegt ist.

5 - Elektrochemischer Generator gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (32) der Metallhülle (3O) eine Schulter aufweist, auf die sich der Rand des Gehäuses (10) abstützt.

6 - Elektrochemischer Generator gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (32) der Metallhülle (30) so umgefaltet ist, daß es den Rand des Gehäuses (10) einschließt.

7 - Elektrochemischer Generator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (31) der Hülle (30) dadurch verschlossen wird, daß es an den Rand des Bodens des Gehäuses (10) geschweißt ist.

8 - Elektrochemischer Generator gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine erste Elektrode (11), die mit dem Gehäuse (10) in Kontakt steht, eine zweite Elektrode (21), die mit dem Stromanschluß (2) in Verbindung steht, sowie ein zwischen diesen Elektroden vorhandenes ionenleitendes Milieu (25) aufweist.

9 - Elektrochemischer Generator gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (11) auf der Basis von Kupfersulfid und die zweite Elektrode (21) aus Lithium hergestellt ist.

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