DE2755365A1 - Elektrische anschlussvorrichtung fuer batterien - Google Patents

Elektrische anschlussvorrichtung fuer batterien

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Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Anschlußvorrichtv.'ig ifiir Batterien gemäi? Gattungsbegriff dec Anspruchs 1. Bei der Entwicklung von Batterien immer höhere Energioausbeute sind eine Vielzahl von elektrochemischen Stoffen in Betracht, gezogen worden, die bei hohem elektrochemischen Potential neue Probleme hinsichtlich Nebenreakticnen, Korrosion oder Unverträglichkeit mit anderen Materialien aufwerfen. Insbesondere Schwefeldioxyd, welches als Depolarisierer Verwendung findet, ist stark korrosiv und greift die meisten Metalle und damit auch das Metall des Anschlußstiftes stark an. Am günstigsten hat sich in dieser Hinsicht Aluminium erwiesen. Es ist verträglich mit Lithium und Schwefeldioxyd, so daC ein Ajuminiumanschlußstift weder korrodiert noch anderweit von eier, verwendeten aktiven Stoffen angegriffen wird. Jedoch zeigt Aliiiv.ini. andere Schwierigkeiten, die. seiner Verwendung in Batterien entgegei stehen. Batterien mit Schwefeldioxyd stehen üblicherweise unter Druck und erfordern folglich eine wirksame und vollständige Abdichtung des aus der Batterie herausragenden Abschlußstiftes. Die wirksamste Dichtung bildet eine Glas/Metall-Dichtung, welche mitiSicherheit dicht ist und den Benutzer gegen den Austritt schädlichen Schwefeldioxyds schützt. Leider ist Aluminium nicht in der Lage, den für die Bildung einer Glasmetalldichtung erforderlichen Temperaturen standzuhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige Abdichtung eines aus Aluminium oder eine Aluminiumlegierung bestehenden elektrischen Anschlußstiftes zu finden, welche das Entweichen von Schwefeldioxyd ausschließt. Darüberhinaus soll für das Abdichten, insbesondere einer Lithium/Schwefeldioxydbatterie keine erhöhte Temperatur erforderlich sein. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen und ihre Anwendung sind Gagenstand der Unteransprüche. Das gegenüber dem äußeren zylindrischen Anschlußende verbreiterte innere Ende des Anschlußßtiftes kann beispielsweise durch Breitdrücken eines ursprünglich zylindrischen Aluminiumstabes geformt werden, so daß man ein Gitter einschneiden kann, welches als Haltematrix für das Lithiununetall der Anode dient.
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Die Lrf i.v.'iuny wij.-d nachfolgend anhr.nd oiiies in der Zeichnung rcbematiscb wiedergegebenen Auaführumjsbcispiels erläutert.
Das ßatLL -iogehäuco 10 ist mit einem Deckel 12 verschlossen. Im Inneren bolinden sich verschiedene Kathoden 14. Es kann sich beispielsweise um eine Lithium/Schwefeldioxydbatterie handein, in der Lithium als Anode und Schweieldioxyd als Depolarisierer dient. D,\:r Elektrolyt kann verschiedene Salze v;ie Lithiumhexaf luorarsenat und Lithiuiiibromid enthalten, clie in verschiedenen organischen Lösungsmitteln, vie Acetonitril oder einfach in verflüssigtem Schwefeldioxyd gelöst sind. Letzteres dient dann sowohl als Lösungsmittel als auch air. Depolarisieren Als Kathode kann Kohlenstoff oder anderes Material dienen. Der Deckel 12 weist ein Loch 16 auf, weJ ·- che;i' r.onzentrisch zur Achse 17 erstreckt und durch welches ein An£chluBr.tift 18 hindurchragt. Sein äußerer Teil 19 befindet sich außerhalb des Deckels 12, während sein innerer Teil 20 in das Innere des Gehäuses 10 hineinragt. Eineeinstückige Halterung 22 und 2 3 ist an der Innenseite des Deckels 12 befestigt und ragt in das Battcrieinnere hinein. Sie bildet einen zylindrischen Raum 7Λ , dessen Durchmesser größer ist als der des Loches 16. Eine Dichtung 26 von toroidföriniger Gestalt ist auf das äußere Ende 19 des Anschlußstiftes 18 aufgesetzt. Der Innendurchmesser der Dichtung 26 ist praktisch der gleiche wie der Durchmesser des zylindrischen äußeren Endes 19 des Anschlußstiftes 18. Der Außendurchinesser der Dichtung 26 entspricht etwa dem Innendurchmesser des von der Halterung 22 und 23 umschlossenen Raums 24. Zum Befestigen des Anschluß stifles 10 wei-den die Ränder der Halterung 22 und 23 in Richtung auf die Achse 17 uiugebördelt, um auf diese Weise die Dichtung 26 abgedichtet einzuspannen.
Bei Verwendung von Schwefeldioxyd als Depolarisierer in einer Lithiumbai-terie wird vorzugsweise Aluminium als Werkstoff für den Anschlußstift 18 verwendet. Verschiedene Elektrclytzusammensetzung.;n können Anwendung finden, beir.pielse Elektrolytsalze, wie Lithiumhexaf luorarsenat oder Lithiumbromid gelöst entweder in Schwefeldioxyd allein oder in einer Lösung von Schwefeldioxyd mit einem
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organischen Lösungsmittel, zürn Beispiel Acetonitril. Als Ksthcc-onsamiPelwerksLoff wird normalerweise Kohlenstoff verwendet, der ohne Verwendung von Aluminium an äußeren Anschlußüttften befestigt werden kann, so daß sich eine zuverlässige Abdichtung ergibt.
Zum Nachweis der günstigen Eigenschaften solcher Anschlußvorrichtungen vmrde eine Anzahl von Batterien hergestellt und untersucht. Als Dichtung diente ein Kunststoff aus Poiyphenylsulfid mit etwa 40 Gewichtsprozenten Füllstoff aus Fiberglas und etwa 20 Gewichtsprozenten Füllstoff aus Polytetrafluorethylen. Die Batterien enthiel ten als aktive Bestandteile Lithium und Schwefeldioxyd, die unter einem Elektrolytdruck von etwa 9 kg/cm2 standen. Verschiedene Batterien vurden bei Temperaturen zwischen -55°C bis +750C über beträchtliche Zeiträume gelagert. Selbst bei Verwendung äußerst empfindlicher Vorrichtungen war kein meßbarer Gewichtsverlust während der Speichertests festzustellen. Außerdem wurde die Dichtung einem Helium-Lecktest unterwerfen. Die Leckmenge war geringer als 2 χ 10 g cm3/see.
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Claims (9)

  1. Patentansprüche:
    1J Elektrische Anschlußvorrichtung für Battei-ien, insbesondere Lithiurnbatterien, mit einen isoliert durch einen Deckel hindurchragenden Anschlußstift, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (18) durch eine öffnung (16) im Deckel (12) hindurchragt, deren Durchmesser größer ist als der des äußeren Endes (19) des Anschlußstiftes; daß auf der Innenseite des Deckels eine nach innen ragende Halterung (22,23) angebracht ist, deren Durchmesser (24) größer ist. als derjenige der öffnung (16) im Deckel (12); daß auf dem Anschlußstift (18) eine Dichtung (26) sitst, deren Durchmesser etwa demjenigen der Halterung (22,23) entspricht; und
    daß die Halterung die Dichtung fest umschließt.
  2. 2. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende (20) des Anschlußstiftes(18i gegenüber-seinem äußeren zylindrischen Ende (19) vergrößerte Abmessungen quer zur Stiftlängsachse (17) aufweist.
  3. 3. Anschlußvorrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26) Toroidform hat und verschiebbar auf dem Anschlußstift (18) sitzt, wobei der Innendurchmesser des Toroids etwa gleich dem Durchmesser des äußeren Endes (19) des Anschlußstiftes ist, während der Außendurchniesser der* Toroids dem Durchmesser dor Halterung (22,23) entspricht.
    80982*/0950 0RialNAu
    ~ Δ —
  4. 4. Anschlußvorrichtunq nach einen, der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei c h η e t., daß die Dichtung aus einem Polyphonylsuifid-Polymer besteht.
  5. 5. Ancchlußvorrichlung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeic h η e t, daß das Polymer einen Füllstoff von 10 bis 60 vorzugsweise 3C bis 40, Gewichtsprozent Fiberglas enthält,
  6. 6. ■ Anschlußvorrichtung »ach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diis Polymer einen Füllstoff von 10 bis 40 Gewichtsprozenten Polytetrafluorethylen enthält.
  7. 7. Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußstift (18) aus Aluminium oder einer Aluminimlegierung besteht.
  8. 8. Vervjendung einer Anschlußvorrichtung nach einem der Ansprüche
    1 bis 7 in einer Batterie mit einer Lihiumanode und einem Depolarisierer aus Schwefeldioxyd ,dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolytsalz Lithiumhexafluorarsenat und/oder Lithiumbromid dient.
  9. 9. Verwendung nach Anspruch 8,dadurch gekennzeichnet, daii als Elektrolytlösungsmittel Schwefeldioxyd allein oder zusammen mit einem zweiten organischen Lösungsmittel dient.
    Verwendung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel Acetonitril dient.
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