DE2636230A1 - Galvanisches element, insbesondere alkalischer akkumulator - Google Patents
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Description
Reg.-Nr. 6FP 27it-DT 6233 Kelkheim, 6. Aug. 1976
UARTA Batterie Aktiengesellschaft 3000 Hannover 21, Am Leineufer 51
Galvanisches Element, insbesondere alkalischer Akkumulator
Gegenstand der Erfindung ist ein galvanisches Element, insbesondere
alkalischer Akkumulator, dessen aktive Bestandteile in einem Gehäuse angeordnet sind, welches unter Zuischenlage einer Dichtung mittels eines Deckels flüssigkeitsdicht verschlossen ist.
Galvanische Elemente bestehen im wesentlichen aus den positiven und
negativen Elektroden, welche unter Zwischenlage eines Separators in einem Gehäuse angeordnet sind, welches den Elektrolyten enthält und
welches unter Zwischenlage einer Dichtung durch einen Deckel flüssigkeitsdicht und gegebenenfalls auch gasdicht verschlossen ist.
Die Elektroden besitzen Plattenform oder bei Knopfzellen Tablettenform oder sie sind in Form eines ülickels aufgerollt und In einen zylindrischen Becher als Gehäuse eingesetzt. Da der Elektrolyt der Zelle im allgemeinen eine hohe Kriechfreudigkeit hat und da im Betrieb
der Zellen, insbesondere wenn es sich um Akkumulatoren handelt, schwankende Drücke auftreten, wird der Dichtungsbereich stark beansprucht
und Undichtigkeiten lassen sich bisher nicht mit absoluter Sicherheit verhindern. Insbesondere spielt das Dichtungsproblem bei gasdicht verschlossenen alkalischen Akkumulatoren eine besondere Rolle, da dort im
Betrieb sowohl überdruck als auch Unterdruck im Behälter auftreten
kann und der alkalische Elektrolyt dieser beispielsweise iMickel/Cadmium-Akkumulatoren eine hohe Kriechfreudigkeit besitzt.
Um eine ausreichende Abdichtung zu schaffen, werden daher die verschiedensten Dichtungsformen benutzt, durch welche insbesondere der Kriech-
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weg verlängert werden soll und beim Verschließen werden die verschiedensten !/erfahren angewendet, durch die beispielsweise gewährleistet
sein soll, daß die Dichtung unter einem radialen Druck steht. Daneben ist es auch schon bekannt, daß besonders starke Undichtigkeiten beim
Nickel/Cadmium-Akkumulator dann auftreten, wenn das Gehäuse mit den
negativen Elektroden verbunden ist. Es wurde daher bereits versucht, das Gehäuse mit den positiven Elektroden zu verbinden und die negativen Elektroden durch einen Kunststaffdeckel hindurchzuführen.
Alle diese Maßnahmen haben bisher aber nicht zu einer vollkommenen Sicherheit der Abdichtung geführt, so daß insbesondere bei alkalischen
Nickel/Cadmium-Akkumulatoren in Knopfzellenbauueise immer noch Undichtigkeiten auftreten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sichere Abdichtung von galvanischen Elementen, insbesondere von alkalischen Akkumulatoren, zu schaffen, die auch in der Massenfertigung angewendet werden kann und die keinen erhöhten Montageaufwand und keine wesentlich
komplizierteren Fertigungaverfahren mit sich bringt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Metalloberfläche des mit der negativen Elektrode verbundenen Gehäuseteils
zumindest in dem Bereich, in dem die Dichtung anliegt, von.einer passiven Oxidschicht bedeckt ist,welche am Potential der negativen Elektrode
nicht reduzierbar ist.
Zur Erzeugung der erfindungagemäßen Oxidschicht dienen insbesondere Temperaturverfahren in Gegenwart von Luftaauerstoff.
Die erfindungsgemäße Maßnahme ist im folgenden anhand der Figuren 1 und
1a am Beispiel einer Knopfzelle näher erläutert.
Im Zellenbehälter 1 ist unter Zwischenlage einer Bodeneinlage 2 die positive Elektrode 3, beispielsweise eine Nickelhydroxidelektrode, darüber ein poröser Separator k und anschließend eine negative Elektrode 5,
insbesondere eine Cadmiumelektrode, angeordnet. Der Behälter 1 ist mit
dem Deckel 7 verschlossen; zwischen dem Deckel 7 und der negativen Elek-
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trade 5 ist eine Kontaktfeder 6 vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist der Deckel zumindest in dem Bereich, in dem die
Dichtung β anliegt, mit einer Oxidbedeckung 9 versehen. In Figur 1a ist die Oxidbedeckung, die sich beispielsuieise lediglich über den
Rand des Deckels erstreckt, besonders herausgehoben.
Die erfindungsgemäße Oxidschicht kann dabei unmittelbar aus dem Metall,
welches die Innenfläche des Gehäuses bildet, aufgebaut sein. Sie kann
aber auch von einem Metall gebildet werden, bleiches z.B. durch Plattieren
oder KaltverschweiBen auf das Gehäusemetall festhaftend aufgebracht
ist. So können dünne Auflagen von Titan Dder eines Chromnickelstahls durch Wärmebehandlung erfindungagemäße Deckschichten liefern. Insbesondere
von Titan ist bekannt, daß es ein nichtleitendes, schüler lösliches
und damit außerordentlich resistentes Oxid bildet.
Gegebenenfalls sind auch die Oxide des Chroms und Tantals geeignet souiie
alle Metalloxide, die im alkalischen Medium beständig sind und unter
den Betriebsbedingungen der Zelle nicht reduziert werden.
Die Ausbildung porenfreier Deckschichten wird noch erleichtert, uienn
die Gitterparamster von Metall und Metalloxid nicht zu unterschiedlich
sind und ein orientiertes Aufwachsen der Oxidschicht (Epitaxie) stattfinden kann. Nichtig ist nur, daß das Gehäuseteil in dem Bereich, in
dem die Dichtung anliegt, in einer geschlossenen Linie mit der Oxidschicht 'versehen ist.
In einer bevorzugten Ausführungsfarm der Erfindung kann, wenn das Gehäuseteil
vollständig aus Nickel oder wie üblich aus vernickeltem Stahl besteht, eine NiO-Schutzschicht erzeugt werden durch Temperung an Luft
oder in reinem Sauerstoff bei Temperaturen zwischen 160° C und UGOD C,
vorzugsweise bei 320° C bis 370° C. Es ist auch möglich, die Schutzschicht
dadurch herzustellen, daß zuerst eine anodische Oxidation erfolgt, durch welche auf der Nickeloberfläche eine Ni(OH) -Schicht erzeugt
wird; diese Schicht wird dann nach dem Trocknen des Gehäuseteil, welches beispielsweise der Deckel ist, durch beispielsweise einstündiges
Tempern bei ca. 300° C zu NiO zersetzt. Unter den Bedingungen des
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Akkumulators kann sich dann aus dieser Schicht nicht wieder Nl(QH)
bilden.
Um eine gleichmäßige Oxidation der Nickeloberfläche zu erreichen, sollte
die Temperung mindestens 1/2 Stunde dauern, die Temperzeit kann aber
auch erheblich verlängert werden. Eine auf chemische oder elektrochemische üJeiae erzeugte dünne Nl(0H)2-Schicht sollte beispielsweise nur etwa
5 bis 3D Moleküllagen dick sein, und diese Schicht kann dann durch Tempern zu NiQ zersetzt werden, wobei die Temperatur bei mindestens ca.
160° C liegen sollte.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße
Maßnahme eine wesentliche Verbesserung der Abdichtung erzielt wird. Es
steht dies im Einklang mit der Erfahrung, da3 die Benetzbarkeit eines Metalls potentialabhängig ist und daß insbesondere die Oberfläche eines
unedlen Metalls nach seiner vollständigen Reduktion Bich in Kontakt mit blasser ungehemmt benetzt, was zum Kriechen des Elektrolyten Anlaß gibt.
So ist besonders in der Nähe des Uasserstoffpotentials die Gefahr von
Undichtigkeiten vorhanden. In dem Benetzungsbestreben kommt eine entsprechend
große Oberflächenarbeit zur Geltung. Zwar besitzen auch übliche Gehäuseteile, die vernickelt sind, beim Einbau eine oxidierte Oberfläche,
dabei handelt es sich jedoch um nicht getemperte Oxide, so daß diese insbesondere bei erhöhter Temperatur am Potential der negativen
Elektrode reduziert werden und damit sich eine erhöhte Benetzungsbereitschaft
ergibt.
- Patentansprüche -
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Leerseite
Claims (3)
1. Galvanisches Element, insbesondere alkalischer Akkumulator, dessen
aktive Bestandteile in einem Gehäuse angeordnet sind, uielches
unter Zwischenlage einer Dichtung mittels eines Deckels flüssigkeitsdicht
verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Metalloberfläche des mit der negativen Elektrode verbundenen Gehäuseteils zumindest in dem Bereich, in dem die Dichtung anliegt,
von einer passiven Oxidschicht bedeckt ist, welche am Potential der negativen Elektrode nicht reduzierbar ist.
2. Galvanisches Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das passive Oxid NiO ist.
3. Galvanisches Element nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das passive Oxid TiG„ ist.
i*. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das passive Oxid durch Tempern in Gegenwart von Luftsauerstoff erzeugt ist.
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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