DE2945996A1

DE2945996A1 - Alkalische batterie

Info

Publication number: DE2945996A1
Application number: DE19792945996
Authority: DE
Inventors: Per Jan Thorbjorn Jensen
Original assignee: Hellesens AS
Current assignee: Hellesens AS
Priority date: 1978-11-28
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1980-06-04
Also published as: GB2038077B; GB2038077A; FR2443142A1; HK53484A; FR2443142B1; DK531878A; DE2945996C2; DK144449B; DK144449C; BE880312A

Description

A/S Heilesens, Telefonvej 6, 2860 S0borg, Dänemark

Alkalische_Batterie

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer einzelnen Flachzelle oder mehreren aufeinander gestapelten Zellen, die längs des Umkreises integrierend verbunden sind, und die je eine Zinkanode, einen alkalischen Elektrolyt, eine Kathode aus Quecksilberoxyd, Silberoxyd oder Braunstein oder Mischungen davon, und eine Zelleneinkapselung in Form einer Kunststoffschale,aufweist.

Alkalische Batterien dieser Art mit aufeinander gestapelten Zellen sind nicht früher hergestellt worden, da es nicht möglich gewesen ist, einen ausreichend dichten Zusammenbau der Zellen zu einer integrierten Einheit, zu schaffen. Dieses Problem ist jetzt dadurch gelöst worden, daß zum Zusammenbau der Schalen längs ihrer

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Peripherie ein besonderes Verfahren angewendet wird, bei dem die Schalen längs des ganzen Umkreises durch einen schnellen Prozeß gleichzeitig miteinander verbunden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Verhindern von Elektrolytleckage durch den Abschlußdurchgang in jedem Schalenboden eine weitere Sicherheit gegen Elektrolytleckage aus einer Batterie der beschriebenen Art, zu schaffen.

Gewöhnlicherweise ist Elektrolytleckage aus einer alkalischen Batterie auf einen oder mehrere der folgenden Faktoren zurückzuführen :

1. Kapillarwirkung in Oberflächenunebenheiten bei schlechter Dichtung u.a.m. '

2. Elektrokapillarwirkung.

3. 0--Reduktion.

4. H₂0-Reduktion.

5. Elektroosmose.

6. Den Marangoni Effekt.

Es ist aber anzunehmen, daß außer den obigen Verhältnissen die Abschlußamalgamierung gewöhnlicherweise eine wesentliche Rolle spielt, da die Zinkelektroden Quecksilber enthalten, das sich zwischen Zink und Abschlußmetall verteilt. Dies ist beim negativen Abschluß von Bedeutung, bei dem nur die oben unter den Punkten 3 bis 6 erwähnten Faktoren eintreten, und bei dem erfahrungsgemäß auch die größten Dichtungsschwierigkeiten auftreten.

Diese Dichtungsprobleme sind durch die Batterie gemäß der Erfindung gelost worden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kunststoffschalen aus einem Elastomere sind oder dieses Elastomere einschließen, und daß sowohl auf der inneren als auch auf der

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äußeren Seite jedes Schalenbodens eine Abschlußplatte vorgesehen ist, wobei die eine dieser Abschlußplatten einen sich durch ein Loch in der Mitte des Schalenbodens erstreckenden Knopf aufweist, der an die andere Abschlußplatte derart punktgeschweißt, genietet, gelötet o.dgl. ist, daß die Platten um das Material im Schalenboden klemmen und unter Druck daran anliegen.

Eine solche Verbindung mit einem großen spezifischen Druck zwischen dem Abschlußmetall und dem Elastomere gewährleistet eine beständige Dichtung, da Kaltfließen, das allmählich einen fallenden Druck zwischen Polymer und Metall mit sich führt, vermieden wird. Ferner wird eine Doppeldichtung zwischen Metall und Polymer mit dazwischenliegenden Hohlräumen, die den Kapillareffekt unterbrechen, und einen langen Kriechweg zwischen Abschlußmetall und Polymer, sichergestellt.

Der Zusammenbau entsteht durch einen einfachen Prozeß und mit relativ großer Materialdeformation, wobei im Kunststoffschalenloch und dem Metallknopf sowie in einem Dichtungsring ziemlich große Meßtoleranzen möglich sind. Dieser Dichtungsring ist in einem Ausführungsbeispiel der Batterie zwischen dem Metallknopf und dem Rand vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel gewährleistet zwei getrennte Dichtungsabschnitte zwischen Metall und Elastomere mit dazwischenliegender Luft, wobei der Kapillareffekt unterbrochen wird.

Um die Gefahr für Elektrolytleckage weiter zu reduzieren, kann die Abschlußplatte, die nicht mit der Anode in Kontakt ist, aus einem Metall, das für die 0₂-Reduktion und die H₂0-Reduktion besonders hemmend ist, und/oder besonders glatt hergestellt, im übrigen aber bei Anodenkontakt unstabil sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Batterie gemäß der Erfindung sind die Schalen aus einem harten thermoplastischen Elastomere gegossen, und das Loch in jedem Schalenboden wird durch einen mit ringförmigen, vorspringenden Dichtungsabschnitten versehenen Rand begrenzt. Bei dieser Konstruktion kann der Dichtungsring ausgelassen werden, wobei der Zusammenbauprozeß schneller vor sich geht.

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Durch Anwenden von Kunststoffschalen aus Elastomere sind Zellen mit besonders guten Temperatureigenschaften gewährleistet, da diese Materialien sehr niedrige Glasumwandlungstemperaturen aufweisen, und die Schalen können kräftigen mechanischen Einflüssen im weiteren Batterieherstellungsprozeß widerstehen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Zusammenbau von zwei Zellen und einen Durchgang zur Atmosphäre in einem Ausführungsbeispiel der Batterie gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Abschlußdurchganges zwischen zwei Zellen oder zu den Umgebungen.

In Fig. 1 sind zwei Kunststoffschalen 1 dargestellt, die Zelleneinkapselungen bilden, die bei den Zusammenbauflächen 2 in einem augenblicklichen Prozeß miteinander verbunden sind. Dieser Prozeß beeinflußt die ganze Peripherie gleichzeitig. Eine solche augenblickliche Wirkung läßt sich beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Leimen durch Eintauchen, Heißschweißen, Hochfrequenzschweißen oder einen anderen ähnlichen Zusammenbauprozeß herstellen.

Die unterste Zelle in Fig. 1 ist mit einer gepreßten Kathode 3 aus Quecksilber, Silberoxyd oder Braunstein oder Mischungen davon, zwei porösen Scheidern 4 und einer Anode 5 aus pulverisiertem Zink in alkalischem Elektrolyt fertigmontiert dargestellt. Ober der Kathode 3 ist eine negative Abschlußplatte 6 mit gebogenen Rändern angeordnet und unter der Anode 5 im Schalenboden eine Abschlußplatte 7.

Die Abschlußplatten 6 und 7 aufeinander gestapelter Kunststoffschalen 1 sind durch ein Loch in der Mitte des Bodens 8 in der obersten Schale miteinander verbunden, wobei die eine Abschlußplatte 7 einen geprägten, vorspringenden, sich durch das Loch im Schalenboden erstreckenden Knopf 9, aufweist, der an die Mitte der

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anderen Abschlußplatte 6 punktgeschweißt ist. Das Punktschweißen ist derart ausgeführt, daß die Abschlußplatten 6 und 7 um das Material im Boden 8 klemmen, wobei zwischen den Abschlußmetallen und dem Elastomere im Boden eine Druckdichtung entsteht. Hierdurch wird Kaltfließen und dadurch folgenden fallenden Anlagedruck vermie¹-den. Da die Abschlußplatten gegen beide Seiten des Bodens klemmen, wird eine Doppeldichtung zwischen Metall- und Kunststoffpolymerflächen unter einem spezifischen Dichtungsdruck erreicht, der über deip relativ kleinen Dichtungsareal sehr groß sein kann. Ferner kann die Abschlußplatte 6 gegebenenfalls aus einem Metall sein, das für Oj-Reduktion und H„0-Reduktion u.a.m. besonders hemmend ist, wobei eine weitere Sicherheit gegen Leckage erreicht wird. Dieses Ausführungsbeispiel gewährleistet ferner einen langen Elektrolyt-Kriechweg.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Knopf 9 auf der Abschlußplatte 7 von einem Dichtungsring 10 wie z.B. einem O-Ring aus Gummi umgeben, der unter Druckeinwirkung deformiert wird, wenn die Abschlußplatten zusammengebaut werden. Hierdurch entstehen zwischen dem Metall und dem Gummi zwei getrennte Dichtungsabschnitte mit dazwischenliegender Luft, die die Kapillarwirkung unterbricht.

In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kunststoff schale aus einem harten thermoplastischen Elastomere gegossen, und der Rand um das Loch im Schalenboden 8 ist mit drei vorspringenden Dichtungsabschnitten 11 gebildet, die drei getrennte Kunststoff-Metalldichtungsabschnitte mit dazwischenliegender Luft bilden.

Es ist zu verstehen, daß das gleiche Abschlußdurchgangsprinzip sich auch im Deckel und Boden einer einzelnen Flachzelle anwenden läßt.

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L e e r s e 11 e

Claims

Patentansprüche:

1. Batterie mit einer einzelnen Flachzelle oder mehreren aufeinander gestapelten Zellen, die längs des Umkreises integrierend verbunden sind, und die je eine Zinkanode, einen alkalischen Elektrolyt, eine Kathode aus Quecksilberoxyd, Silberoxyd oder Braunstein oder Mischungen davon, und eine Zelleneinkapselung in Form einer Kunststoffschale aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschalen aus einem Elastomere sind oder dieses Elastomere einschließen, und daß sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Seite jedes Schalenbodens eine Abschlußplatte vorgesehen ist, wobei die eine dieser Abschlußplatten einen sich durch ein Loch in der Mitte des Schalenbodens erstreckenden Knopf aufweist, der an die andere Abschlußplatte derart punktgeschweißt, genietet, gelötet o.dgl. ist, daß die Platten um das Material im Schalenboden klemmen und unter Druck daran anliegen.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

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ORIGINAL INSPECTED

net, daß die Abschlußplatte, die nicht mit der Anode in Kontakt ist, aus einem Metall ist, das für die 0₂~Reduktion und die H₂0-Reduktion besonders hemmend ist.

3. Batterie nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsring im Loch in jedem Schalenboden um den von der einen Abschlußplatte vorspringenden Knopf angeordnet ist.

4. Batterie nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen aus hartem thermoplastischem Elastomere gegossen sind, und daß das Loch in jedem Schalenboden durch einen Rand mit ringförmigen, vorspringenden Dichtungsabschnitten begrenzt wird.

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