DE2815622A1

DE2815622A1 - CYLINDRICAL GALVANIC ELEMENT AND METHOD OF ITS MANUFACTURING

Info

Publication number: DE2815622A1
Application number: DE19782815622
Authority: DE
Inventors: Remy Touchard
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-04-11
Publication date: 1978-10-19
Also published as: IL54452A0; IT1093694B; IT7821832A0; LU79417A1; NL7804076A; SE7804243L; DK165978A; FR2388415A1; NO781329L; BE865539A; JPS53129820A

Description

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches galvanisches Element sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.The invention relates to a cylindrical galvanic element and a method for its production.

In galvanischen Elementen hat der Separator mehrere Aufgaben zu erfüllen s Er besorgt die Isolation der Elektroden entgegengesetzter Polung, wobei er jedoch ionendurchlässig sein muß. Er muß einen bestimmten Abstand zwischen den Elektroden aufrechterhalten, der sowohl räumlich als auch zeitlich konstant bleibt. Ferner, und dies steht im Zusammenhang mit seiner Funktion als Ionenleiter, muß er den Elektrolyten im gesamten Raum zwischen den Elektroden zurückhalten und gleichmäßig verteilen. Hierzu muß er eine Porosität aufweisen, die senkrecht zur Elektrodenoberfläche variieren kann, die jedoch parallel zu dieser Oberfläche gleichmäßig verteilt sein muß. Schließlich muß er die aktive Masse zurückhalten, und zu diesem Zweck müssen seine Poren ausreichend klein sein, damit keine Partikeln der aktiven Masse sich von einer Elektrode lösen können und durch den Separator zur anderen Elektrode wandern können.In galvanic elements, the separator has to fulfill several tasks s It takes care of the insulation of the opposite electrodes Polarity, but it must be ion-permeable. He must maintain a certain distance between the electrodes, which remains constant both spatially and temporally. Furthermore, and this is related to its function as Ion conductor, it must hold back the electrolyte in the entire space between the electrodes and distribute it evenly. For this must he have a porosity that is perpendicular to the electrode surface can vary, but must be evenly distributed parallel to this surface. After all, he must be the active one Hold back mass, and for this purpose its pores must be small enough so that no particles of the active mass become can detach from one electrode and migrate through the separator to the other electrode.

Gewebe mit oder ohne Schußfäden erfüllen mehr oder weniger gut alle diese Anforderungen. In einem zylindrischen galvanischen Element jedoch, in dem die Elektroden in Form von ineinandergesteckten Zyinderrohren und Zylindern vorliegen, hat man Schwierigkeiten, einen Separator mit über den gesamten Zwischenraum zwischen den Elektroden gleichmäßiger Stärke zu erhalten. Geht man von einer Separatorfolie aus, so muß man beim Einsetzen der zylinderförmig aufgewickelten Folie in den ZwischenraumFabrics with or without weft threads meet all these requirements more or less well. In a cylindrical galvanic Element, however, in which the electrodes are in the form of nested Cylinder tubes and cylinders are present, one has difficulties with a separator with over the entire space to maintain uniform strength between the electrodes. If you start from a separator film, you have to insert it the cylindrically wound film into the space

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ORiG^^AL ORiG ^ ^AL

2815ε::·2815ε :: ·

zwischen zwei Elektroden die beiden Enden der Folie sich überlappen lassen, um zu vermeiden, daß der Separator Elektrodenteile nicht bedeckt. Daraus ergibt sich an der Überlappungsstelle eine Verdickung, die für die gleichmäßige Verteilung des Elektrolyten und des vom galvanischen Element abgegebenen oder aufgenommenen Stroms nachteilig wirkt und zu ungleichmäßigen Reaktionen der Elektroden führen kann, so daß die Langlebigkeit des galvanischen Elements beeeinträchtigt wird.the two ends of the film overlap between two electrodes to avoid that the separator does not cover electrode parts. This results in an at the point of overlap Thickening, which is responsible for the even distribution of the electrolyte and that given off or absorbed by the galvanic element Current has a detrimental effect and can lead to uneven reactions of the electrodes, so that the longevity of the galvanic Elements is affected.

Es wurde beispielsweise in der FR-PS 913 963 bereits vorgeschlagen, das aktive Material der Elektroden in gewebten, gestrickten oder geflochtenen Beuteln unterzubringen. Vervollständigt wird diese Maßnahme, die vor allem für Bleiakkumulatoren mit Panzerplatten bestimmt war, durch eine Wärmebehandlung der im Beutel befindliche Elektrode, so daß der Beutel sich unter der Wärmeeinwirkung zusammenzieht und danach stramm auf der aktiven Masse sitzt.It has already been proposed, for example, in FR-PS 913 963, to accommodate the active material of the electrodes in woven, knitted or braided bags. Completed this measure, which was primarily intended for lead-acid batteries with armored plates, is achieved by heat treatment of the im Bag located electrode, so that the bag contracts under the action of heat and then tightly on the active Crowd sits.

Derartige Beutel und diese Technik lassen sich kaum bei galvanischen Elementen einsetzen, bei denen die Elektrode nicht aus einem pulverförmigen aktiven Material besteht, das in einen Beutel gepreßt werden kann, sondern wo diese Elektrode z.B. eine Form eines Hohlzylinders oder von Hohlzylxnderabschnitten aufweist. Außerdem ist es nicht immer möglich, die Elektrode und ihren zugehörigen Beutel ohne Zerstörung der aktiven Masse der Elektrode einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Schließlich kann es vorteilhaft sein, bei der Herstellung von Separatoren Fasern, die sich unter Wärmewirkung nicht zusammenziehen, einzusetzen, beispielsweise Glasfasern, so daß das bekannte Verfahren nicht genutzt werden kann.Such bags and this technology can hardly be used with galvanic elements in which the electrode is not consists of a powdery active material, which is in a Bag can be pressed, but where this electrode has e.g. the shape of a hollow cylinder or hollow cylinder sections. In addition, it is not always possible to remove the electrode and its associated pouch without destroying the active mass of the To subject the electrode to a heat treatment. Finally, in the manufacture of separators, it can be advantageous to use fibers, which do not contract under the action of heat to use, for example glass fibers, so that the known method does not can be used.

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Diese Nachteile sollen durch die Erfindung gemäß Hauptanspruch behoben werden.These disadvantages are to be eliminated by the invention according to the main claim.

Derartige Geflechte werden üblicherweise zur Umhüllung von elektrischen Kabeln benutzt. Bei gegebener Länge der Flechtfäden können die Wendeln, die diese Fäden bilden, zwischen zwei Kreuzungspunkten eine beliebige Steigung einnehmen. Dadurch ändert sich entsprechend der Durchmesser und die Länge des aus dem Geflecht bestehenden Schläuche. Dieser geht bei Änderung der Fadenlage von einem Zustand geringer Länge und großem Durchmesser in einen Zustand großer Länge und kleinen Durchmessers über.Such braids are usually used for sheathing electrical cables. For a given length of the braiding threads the spirals that form these threads can adopt any pitch between two crossing points. This changes according to the diameter and length of the hose consisting of the braid. This goes when the thread position changes from a state of short length and large diameter to a state of great length and small diameter.

Das Material für das Geflecht wird so gewählt, daß es von den im galvanischen Element eingesetzten Stoffen nicht angegriffen wird. Glasfaden können bexspxelsweise bei Batteriezellen mit nicht wässrigem Elektrolyten sehr gut geeignet sein.The material for the braid is chosen so that it is not attacked by the substances used in the galvanic element will. For example, with battery cells, glass threads cannot aqueous electrolyte be very suitable.

Die Verwendung eines derartigen Separators gewährleistetThe use of such a separator is guaranteed

einen konstanten Zwischenraum zwischen den Elektroden, da es keinea constant gap between the electrodes as there is none

mehr
Überlappung'gibt. Außerdem ist die Herstellung eines galvanischen Elements gemäß dar Erfindung besonders einfach. Das entsprechende Verfahren ist im Anspruch 3 definiert.more
Overlap 'gives. In addition, the production of a galvanic element according to the invention is particularly simple. The corresponding method is defined in claim 3.

Eine Wärmebehandlung ist nicht mehr notwendig, da das Strammsitzen des Separators auf der Elektrode durch Ziehen des Schlauchs in Längsrichtung erreicht wird.A heat treatment is no longer necessary because the separator fits tightly on the electrode by pulling the Hose is reached in the longitudinal direction.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die drei beiliegenden Figuren näher erläutert.The invention is explained below using an exemplary embodiment with reference to the three accompanying figures explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Schlauch in dem Zustand, in dem er einen kleinen Durchmesser und eine große Länge hat.Fig. 1 shows a hose in the state of having a small diameter and a large length.

Fig. 2 zeigt denselben Schlauch in den Zustand, in dem erFig. 2 shows the same hose in the state in which he

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einen großen Durchmesser und eine klexne Länge hat.has a large diameter and a pale length.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes galvanisches Element.Fig. 3 shows a partial section through an inventive galvanic element.

In den Figuren 1 und 2 wird ein zylindrischer geflochtener Schlauch 1 in seinen zwei extremen Zuständen gezeigt; dieser Schlauch besteht aus Schnüren, die aus sechs einfachen miteinander verflochtenen Fäden 2 bestehen, so daß jede Schnur (oder jeder Faden) eine Wendel beschreibt. Beim Übergang vom Zustand gemäß Fig. 1 in den Zustand gemäß Fig. 2 ändert sich der Durchmesser des Schläuche um 1OO% und seine Länge lediglich um 26%. Diese Zahlenwerte können sich je nach Flechtweise ändern, und man wählt den Schlauch unter Berücksichtigung der Durchmesseränderung, die man für das Geflecht erreichen will, um es stramm auf die Elektrode zu spannen.In Figures 1 and 2, a cylindrical braided hose 1 is shown in its two extreme states; this tube consists of cords which consist of six simple threads 2 intertwined with one another, so that each cord (or each thread) describes a helix. In the transition from the state according to FIG. 1 to the state according to FIG. 2, the diameter of the hose changes by 100% and its length changes by only 26%. These numerical values can change depending on the method of braiding, and the hose is selected taking into account the change in diameter that one wants to achieve for the braid in order to tension it tightly on the electrode.

In Fig. 3 wird ein erfindungsgemäßes galvanisches Element gezeigt. Es handelt sich um eine Lithiumbatteriezelle. Ein Metallgehäuse 3 wird durch einen Deckel 4 unter Zwischenlegung eines Isolierdichtrings 5 verschlossen. Eine positive Elektrode 6, die die Form eines Hohlzylinders besitzt, schließt sich an die Wandung des Gehäuses 3 an. Im hier beschriebenen Beispiel handelt es sich bei der aktiven Masse dieser Elektrode um Kupferoxyd, das durch einen Binder zusammengebacken ist, jedoch kann das Kupferoxyd durch anderes depolarisierendes Material ersetzt werden. Eine negative Lithiumelektrode 7 ist auf eine Feder 9 gewickelt, die gleichzeitig als Stromkollektor dient. Diese Feder entspricht der in der DE-OS 22 57 723 beschriebenen Feder. Sie ist elektrisch über einen Leiter 10 mit dem Deckel 4 verbunden, der als negative Klemme dient. Die Elektroden 6 und 7 sind durch einen Separatorschlauch 8 getrennt, der aus einem Geflecht be-In Fig. 3, a galvanic element according to the invention is shown. It is a lithium battery cell. A Metal housing 3 is closed by a cover 4 with an insulating sealing ring 5 in between. A positive electrode 6, which has the shape of a hollow cylinder, adjoins the wall of the housing 3. In the example described here The active substance of this electrode is copper oxide, which is but can be caked together by a binder the copper oxide can be replaced by another depolarizing material. A lithium negative electrode 7 is on a spring 9 wound, which also serves as a current collector. This spring corresponds to the spring described in DE-OS 22 57 723. she is electrically connected via a conductor 10 to the cover 4, which serves as a negative terminal. The electrodes 6 and 7 are through separated a separator hose 8, which is made of a braid

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steht, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Dieses Geflecht besteht hier aus Glasfasern.Die Elektrode 7 wird durch ein schalenförmiges Isolierteil 11 vom Gehäuse isoliert. Vervollständigt wird die Batteriezelle durch einen Elektrolyten,stands, as shown in Figures 1 and 2. This braid consists of glass fibers. The electrode 7 is through a bowl-shaped insulating part 11 isolated from the housing. Completed the battery cell is replaced by an electrolyte,

aus
der/einer molaren Lösung von Lithiumperchlorat entweder in Dioxolan oder in einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Dimethoxyäthan besteht.the end
the / a molar solution of lithium perchlorate either in dioxolane or in a mixture of tetrahydrofuran and dimethoxyethane.

Bei der Herstellung des Elements wird zuerst in das Gehäuse 3 die Elektrode 6 und dann das schalenförmige Isolierteil 11 eingesetzt. Das aus Kollektor 9 und der Lithiumelektrode 7 bestehende Gebilde wird mit dem Separator 8 versehen, der in seinem in Fig. 2 dargestellten Zustand auf dieses Gebilde geschoben wird. Anschließend wird der Separator in die Länge gezogen, so daß er stramm auf der Elektrode 7 aufsitzt, und danach wird die Elektrode mit ihrem Kollektor und dem Separator in das Gehäuse 3 eingesetzt. Man fügt den Elektrolyten hinzu und setzt den Deckel 4 mit seiner Dichtung 5 in eine am oberen Rand des Gehäuses 3 vorhandene Nut 12 ein; dann wird der Rand des Gehäuses auf die Dichtung 5 unter Quetschen der Nut gemäß einer bekannten Technik umgebogen.During the manufacture of the element, the electrode 6 is first placed in the housing 3 and then the bowl-shaped insulating part 11 used. The structure consisting of the collector 9 and the lithium electrode 7 is provided with the separator 8, which is shown in FIG its state shown in Fig. 2 is pushed onto this structure. Then the separator is stretched, so that it sits tightly on the electrode 7, and then the electrode with its collector and separator is in the Housing 3 inserted. The electrolyte is added and the cover 4 with its seal 5 is placed in a on the upper edge of the Housing 3 existing groove 12; then the edge of the housing is applied to the gasket 5 while squeezing the groove according to a known one Technology bent over.

Selbstverständlich kann im Rahmen der Erfindung auch ein anderes elektrochemisches Paar oder ein anderer Elektrolyt, beispielsweise ein wässriger, salziger oder alkalischer Elektrolyt verwendet werden.Of course, another electrochemical pair or another electrolyte, for example an aqueous, salty or alkaline electrolyte can be used.

Auch können die positive und negative Elektrode umgekehrt werden, so daß sich die negative Elektrode in Kontakt mit dem Gehäuse befindet und die positive Elektrode in die negative Elektrode eingesetzt wird. Die sich in der Mitte befindende ElektrodeAlso, the positive and negative electrodes can be reversed so that the negative electrode is in contact with the housing and the positive electrode is inserted into the negative electrode. The electrode in the middle

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kann ein massiver Zylinder sein. Auch können mehrere Elektroden der einen Polarität mit mehreren Elektroden der anderen Polarität abwechselnd angeordnet werden, indem jeweils eine Elektrode der einen Polarität in eine Elektrode der anderen Polarität
gesteckt wird.can be a massive cylinder. Several electrodes of one polarity can also be arranged alternately with several electrodes of the other polarity by inserting one electrode of one polarity into an electrode of the other polarity
is plugged.

809842/09809842/09

ORIGINAL INSPECTEQORIGINAL INSPECTEQ

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Claims

Fo 10 838 D.

dl April 11, 1978

JUICE-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ET

DE TRACTION S.A.

156, avenue de Metz, 93230 ROMÄINVILLE France

CYLINDRICAL GALVANIC ELEMENT AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING

PATENT CLAIMS

V ₁ I - Cylindrical galvanic element with a first electrode, which has the shape of a hollow cylinder, with a second electrode of opposite polarity, which is externally cylindrical and is housed inside the first electrode, and with a separator between the two electrodes, characterized in that the separator (8) consists of a braided hose (1) which is made of insulating, practically inextensible threads (2) which are interwoven in a helical manner.

2 - element according to claim 1, characterized in that that the braid threads (2) are made of glass.

3 - Method for producing a cylindrical galvanic element according to claim 1, in which the two electrodes are below Interposition of a separator into one another and inserted into a cup, characterized in that that the tube is in a state of having a large diameter and a small length on the inner electrode

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is inverted and then pulled so that it sits tightly on the electrode, and that then the electrode with their braid is inserted into the first electrode.

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