DE2610414A1 - Anschlusstueck fuer eine elektrochemische vorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwalt

HELMUT GÖRTZ

Frankfurt am Main 70
Schneckenhofstr. 27 - Tel. 617079

11. März 1976 UNION CARBIDE CORPORATION Gzy/goe

Anschlußstück für eine elektrochemische Vorrichtung.

Die Erfindung betrifft abgedichtete alkalische elektrochemische Vorrichtungen, insbesondere ein verbessertes Anschlußstück in einer Wandung des abgedichteten metallischen Behälters solcher Vorrichtungen.

Der Ausdruck "elektrochemische Vorrichtungen" bezeichnet alle elektrochemischen Vorrichtungen mit Elektroden in physikalischer Berührung mit einem Elektrolyten, insbesondere mit einem alkalischen Elektrolyten. Zu diesen Vorrichtungen gehören elektrochemische, stromerzeugende Zellen, elektrolytische Kondensatoren, Coulometer, Elektrolysenzellen und dergleichen.

Alkalische Elektrolyte benetzen bekanntlich leicht die Oberflächen der meisten Metalle und Kunststoffe.Deshalb ist es schwierig, metallische Behälter für elektrochemische Vorrichtungen flüssigkeitsdicht durch Dichtungen aus Metallen oder Kunststoffen abzudichten. Beim Benetzen dieser Teile kriecht der alkalische Elek-

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trolyt entlang den Dichtungen und kann aus dem Inneren des metallischen Behälters aussickern. Besonders schwierig ist es, Anschlußstücke in der Wandung oder den Wandungen des metallischen Behälters anzubringen, die flüssigkeitsdicht gegen das Durchsickern des alkalischen Elektrolyten abgedichtet sind.

In der deutschen Patentanmeldung P 25 14 124.2-45 ist eine flache elektrochemische Strom erzeugende Zelle beschrieben, mit flachen Elektroden entgegengesetzter Polarität und mit einem porösen, einen alkalischen Elektrolyten enthaltenden Scheider zwischen den Elektroden, wobei das Ganze von einem abgedichteten Film eines Kunststoffes umhüllt ist. Das Anschlußstück bestähtaus einem Stromabnehmer, der an demjenigen Ende der Elektroden angeordnet ist, welche durch eine Öffnung in der Wandung der Umhüllung freigelegt ist. Dffr Stromabnehmer liegt der Wandung der Umhüllung dicht an und ist um die Öffnung herum gegen sie abgedichtet durch eine dünne Schicht eines klebenden Dichtungsmittels, das von dem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt wird. Vorzugsweise besteht dieses klebende Abdichtungsmittel aus einem Fett-Polyamid.

Die deutsche Anmeldung P 25 14 124.2-45 beschreibt ferner eine flache elektrochemische Strom erzeugende Zelle, bei welcher die Elektroden ebenfalls umschlossen sind von einer Umhüllung aus

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einem Film eines Kunststoffes. Die Anschlußstücke bestehen aus einem inneren und einem äußeren Stromabnehmer, die abgedichtet sind gegen die Wandung der Umhüllung durch dünne Schichten des gleichen nicht benetzbaren, klebenden Dichtungsmittels um die Öffnungen in der Wandung herum. Die Stromabnehmer sind miteinander elektrisch verbunden durch die Öffnung hindurch, z.B. mittels einer Punktschvreißung.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Entwicklung des Anmeldungsgegenstandes der erwähnten deutschen Patentanmeldung. Sie betrifft eine Verbesserung der Anschlußstücke für insbesondere metallische Behälter einer elektrochemischen Vorrichtung, die einen alkalischen Elektrolyten enthält.

Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Anschlußstück in einer Wandung des metallischen Behälters für eine elektrochemische Vorrichtung, das flüssigkeitsdicht gegen das Aussickern des Elektrolyten abgedichtet ist.

Die Erfindung betrifft ein Anschlußstück zur Verwendung in einer elektrochemischen Vorrichtung, insbesondere in einer solchen, die einen alkalischen Elektrolyten enthält. Hierbei ist ein elektrisch leitendes Teil anliegend zu der inneren Oberfläche einer · Wandurig des metallischen Behälters vorgesehen, wobei dieses Teil der Öffnung in der Wandung aufliegt, von dieser aber durch eine

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-dielektrische Isolierung getrennt ist. Diese elektrische Isolierung weist ebenfalls eine Öffnung auf, welche mit der Öffnung in der Wandung fluchtet. Die elektrische Isolierung ist mit der einen Seite des elektrisch leitenden Teiles anhaftend abgedichtet und ist an der anderen Seite mit der inneren Oberfläche der Wandung anhaftend abgedichtet durch dünne Schichten eines klebenden Dichtungsmittels. Dieses klebende Dichtungsmittel wird von dem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt und besteht vorzugsweise aus einem Pett-Polyamid. Die elektrische Isolierung kann ein flacher Dichtungsring aus einem organischen Kunststoff, wie beispielsweise Propylen, sein. Das elektrisch leitende Teil kann ein Stromsammler aus einer flachen Metallplatte oder einer Folie sein und steht in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren der Elektroden in der elektrochemischen Vorrichtung.

Die Zeichnungen erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen: '

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anschlußstückes;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfiridungsgemäßen Anschlußstückes.

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In der Fig. 1 bezeichnet 10 eine Wandung eines metallischen Behälters einer elektrochemischen Vorrichtung mit einem alkalischen Elektrolyten, z.B. eines mit Nickel plattierten Stahlbehälters einer üblichen Nickel-Cadmium-Zelle. Nach der dargestellten Ausführungsform ist die Wandung 10 polarisiert, d.h. die Wandung steht in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren nicht abgebildeten Elektroden einer Polarität, während das weiter unten beschriebene Anschlußstück in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren Elektroden der entgegengesetzten Polarität steht. Ein flacher dünner Stromsammler 12 liegt der inneren Oberfläche der Wandung 10 an und überliegt eine öffnung 14 in dieser Wandung. Er ist von der Wandung getrennt durch ehen Dichtnngsringl6 aus Polypropylen, dessen öffnung 18 mit der öffnung Ik in der Wandung 10 fluchtet. Der Dichtungsring 16 aus Polyprolylen isoliert den Stromabnehmer 12 gegen die Wandung 10. Der Stromabnehmer 12 kann eine Metallfolie sein, z.B. aus Nickel. Eine dünne Schicht 20 eines klebenden Dichtungsmittels, das von dem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt wird, z.B. aus einem .Fett-Polyamid, befindet sich zwischen dem Dichtungsring 16 aus Polypropylen und dem Stromabnehmer 12. Die Schicht 20 des kle-

dicht
benden Dichtungsmittels haftet/den beiden Teilen an und dichtet ihre Oberfläche gegen das Aussickern des Elektrolyten ab. Eine dünne Schicht 22 des gleichen nichtbenetzbaren klebenden Dichtungsmittels befindet sich zwischen dem Dichtungsring 16 aus

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Polypropylen und der inneren Oberfläche der Wandung 10. Diese Schicht 22 des klebenden Dichtungsmittels haftet dem Dichtungsring 16 aus Polypropylen und der Wandung 10-an und dichtet sie gegen das Durchsickern des Elektrolyten ab. Beide Schichten 20 und 22 des klebenden Dichtungsmittels werden vorzugsweise auf die gesamte Oberfläche des Dichtungsringes 16 aus Polypropylen auf beiden Seiten während des Zusammenbaues aufgebracht. Hierdurhh wird der mittige Teil des Stromabnehmers 12 gegen die fluchtenden öffnungen 1*1, 18 in der Wandung 10 und in dem Dichtungsring l6 freigelassen. Der Stromabnehmer 12 steht in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren, nicht abgebildeten Elektroden der elektrochemischem Vorrichtung. Eine Anschlußleitung 24 kann z.B. durch Anschweißen mit der freiligenden Mitte des Stromabnehmers 12 verbunden sein, um eine elektrische Verbindung nach außen zu erleichtern.

Die Fig. 2 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung. Das Anschlußstück enthält einen inneren Stromabnehmer 26 und einen äußeren Stromabnehmer 28, die ebenfalls Metallfolien sein können. Die.se Stromabnehmer sind mit der Wandung 10 im wesentlichen in der gleichen Weise verbunden wie es oben beschrieben ist. Der innere Stromabnehmer 26 liegt der inneren Oberfläche der Wandung 10 an und überliegt die öffnung 14, ist aber von dieser getrennt durch einen ersten Dichtungsring 30 aus Polypropylen, dessen

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Öffnung 32 mit der Öffnung 14 fluchtet. Der äußere Stromabnemer 28 liegt der äußeren Oberfläche der Wandung 10 an und überliegt die Öffnung 14, ist aber von dieser getrennt durch einen zweiten Dichtungsring 34 aus Polypropylen, dessen Öffnung 36 ebenfalls mit der Öffnung 14 fluchtet. Eine dünne Schicht 38 eines klebenden Dichtungsmittels, das von dem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt wird, z.B. aus einem Fett-Polyamid, befindet sich zwischen dem ersten Dichtungsring 30 aus Polypropylen und dem inneren Stromabnahmer 26, während eine andere dünne Schicht 40 des gleichen klebenden Dichtungsmittels sich befindet zwischen dem ersten Dichtungsringzaus Polypropylen und der innern Oberfläche der Wandung 10. In genau der gleichen Weise ist der äußere Stromabnehmer 28 gegen die äußere Oberfläche der Wandung 10 dicht abgedichtet durch eine dünne Schicht 42 eines klebenden Dichtungsmittels zwischen dem zweiten Dichtungsring 34 aus Polypropylen und dem äußeren Stromabnehmer 28, und durch eine dünne Schicht 44 des klebenden Dichtungsmittels zwischen dem zweiten Dichtungsring 34 aus Polypropylen und der äußeren Oberfläche der Wandung 10. Die Schichten des klebenden Dichtungsmittels sind vorzugsweise auf die gesamte Oberfläche der beiden Dichtungsringe 30 und aus Polypropylen aufgebracht. Die Stromabnehmer 26 und 28 sind in der Mitte eingebuchtet und elektrisch miteinander verbunden durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch die Punktschweißung 46.

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Die elektrische Isolierung des erfindungsgemäßen Anschlußstückes

kann aus einem Film oder einem Blatt aus Polypropylen bestehen. neben Polypropylen

Sie kann/auch bestehen aus Polymeren und Copolymeren von Vinylverbindungen, aus Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen, Nylon, Polysulfonen, Polystyrol, polymeren Fluorwasserstoff-Verbindungen. In Verbindung mit dem Dichtungsmittel aus Fett-Polyamiden sind Filme oder Platten aus Polyäthylen, Polypropylen und Polymeren und Copolymeren von Vinylverbindungen bevorzugt.

Es gibt wahrscheinlich zahlreiche organische Verbindungen, die von einem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt werden. Die vorzugsweise erfindungsgemäß verwendeten klebenden Dichtungsmittel sind aber die Fett-Polyamide. Solche Fett-PoIyamide sind in der US-Patentanmeldung Nr. 392, 222 beschrieben. Nach dieser Anmeldung werden die Fett-Polyamide hergestellt durch Umsetzen einer mehrbasischen Säure mit einem mehrfunktionellen Amin. Erfindungsgemäß brauchbare Fett-Polyamide sind solche mit einer Aminzahl über etwa 9. Die Aminzahl bezeichnet die Anzahl von Milligramm KOH, die äquivalent.sind einem Gramm des Fett-Polyamides. Die Aminzahl wird durch gut bekannte Verfahren bestimmt. Die Dichtungsmittel aus Fett-Polyamid können mit Verdünnungsmitteln und Modifikatoren gemischt sein, um die physikalischen Eigenschaften der Fett-Polyamide zu modifizieren. Die Dichtungsmittel aus den Fett-Polyamiden können aufgebracht werden als heiß*e Schmelze

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oder als Lösung in einem Lösungsmittel, wie z.B. in einem Gemisch aus einem Alkohol und einem aromatischen Kohlenwasserstoff. Erfindungsgemäß besonders gut geeignet sind die im flandel erhältlichen Fett-Polyamide, die unter den Handelsnamen VERSALON und GENBOND von der Firma General Mills, Inc. und unter dem Handelsnamen SWIFT's Z-610 von der Firma Swift & Co. hergestellt werden.

Es wurde festgestellt, daß die bevorzugten klebenden Dichtungsmittel, d.h. die Fett-Polyamide, einige Arten von organischen Kunststoffen nicht gut benetzen. Daher ist es mitunter schwierig, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Isolierung aus Kunststoff und den Metallteilen des Anschlußstückes herzustellen. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden und die Verbindung zwischen der Isolierung aus dem Kunststoff und den Metallteilen kann wesentlich verbessert werden, wenn der Film oder die Platte aus Kunststoff, aus welcher die Isolierung besteht, zunächst abwechselnd mit" Wärme und einer Korona-Entladung behandelt wird. Dieses Verfahren ist in der deutschen Patentanmeldung P 25 13 286.9-3^ beschrieben. Nach diesem Verfahren wird der Film oder die Platte aus dem Kunststoff erhitzt, auf etwa 120⁰C bei der Verwendung von Polypropylen, während etwa 1/2 Minute. Gewünschtenfalles kann dann der Film oder die Platte auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Anschließend wird der Film oder die Platte mit einer Korona-Entladung hoher Intensität behandelt,

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und zwar auf dem Gebiet, das mit den Metallteilen verbunden werden soll.

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Claims (2)

1. Patent an sp rue he

   '1. Anschlußstück für eine elektrochemische-Vorrichtung, die

   einen metallischen Behälter und in diesem einen alkalischen Elektrolyten enthält, gekennzeichnet durch ein elektrisch leitendes, der inneren Oberfläche einer Wandung des Behälters anliegendes Teil, das auf einer öffnung in • dieser Wandung aufliegt, durch eine elektrische Isolierung mit einer öffnung zwischen dem elektrisch leitenden Teil und der inneren Oberfläche der Behälterwandung, wobei diese öffnung mit der öffnung in der Wandung fluchtet, und durch eine dünne Schicht eines klebenden Dichtungsmittels, das von dem alkalischen Elektrolyten nicht benetzt wird, zwischen den Oberflächen einerseits des elektrisch isolierenden Teiles und andererseits des elektrisch leitenden Teiles bzw.der inneren Oberfläche der Wandung des Behälters.
2. 2. Anschlußstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das klebende Dichtungsmittel ein Fett-Polyamid ist.

   3% Anschlußstück nach Anspruch 1 öder 2,gekennzeichnet durch ein inneres elektrisch leitendes, der inneren Oberfläche einer Wandung des Behälters anliegendes,

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   der öffnung in diesem aufliegendes Teil, durch eine erste
   elektrische, mit einer mit der öffnung in der Wandung fluchtende öffnung versehene Isolierung, durch ein äußeres, elektrisch leitendes, die öffnung in der Wandung und diese überliegenden Teil und durch eine zweite elektrische Isolierung
   zwischen dem äußeren elektrisch leitenden Teil and der äußeren oberfläche der Wandung des Behälters, mit einer öffnung, die mit der Öffnung in der Wandung des Behälters fluchtet,
   wobei sich den Oberflächen der ersten und der zweiten elektrischen Isolierung einerseits und den Oberflächen des inneren bzw. äußeren elektrisch leitenden Teiles und der inneren bzw. äußere· Oberfläche der Wandung des Behälters eine Schicht eines klebenden Dichtungsmittels nach Anspruch 1 oder 2 befindet, und wobei eine elektrische Verbindung durch das Loch in der Wandung hindurch zwischen dem inneren und dem äußeren elektrisch leitenden Teil besteht.

   Anschlußstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das innere und das äußere elektrisch
   leitende Teil aus je einer Metallfolie besteht, wobei, die
   beiden Teile durch eine Punktschweißung miteinander elektrisch verb-unden sind.

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