DE3036295C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Pulverpreßelektroden für Knopfzellen gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind gasdichte Nickel/Cadmium- Zellen.

Der Ausdruck "Pulverpreßelektrode" ist die in der Fachsprache geläufige Be­ zeichnung für eine Elektrode, in welcher das aktive Material als eine Masse vorliegt und umgeben ist von einem flüssigkeitsdurchlässigen metallischen Flachmaterial wie Metallgewebe oder Metallnetz.

Gegenwärtig werden Pulverpreßelektroden für Knopfzellen in der Weise her­ gestellt, daß man eine durch Presse von aktivem Pulvermaterial geformte Tablette in einen Becher aus Nickelgewebe einlegt, die Tablette in dem Becher mit einer Abdeckscheibe aus Nickelgewebe versieht und sodann die obere Randpartie des Bechers um 90° nach innen gegen die Mitte des Bechers einschlägt, um die Abdeckscheibe mit ihrem Rand zwischen dem so gebildeten Schließungsteil des Bechers und der Tablette mit dem aktiven Material fest­ zuhalten. Diese Anordnung wird anschließend zwischen einem Stempel und einer Matrize gepreßt, um der Elektrode die endgültige Größe und Form zu geben.

Demgemäß besteht eine Pulverpreßelektrode für eine Knopfzelle üblicher­ weise aus einer Masse aktiven Materials mit einer ersten und einer zweiten planen Hauptoberfläche sowie einer Mantelfläche, einem Becher aus flüs­ sigkeitsdurchlässigem metallischem Flachmaterial mit einem Boden, welcher der ersten Hauptoberfläche der Masse zugekehrt ist, einer Seitenwand, welche der Mantelfläche der Masse anliegt, und einer Abdeckscheibe mit einem inneren Bereich, welcher der zweiten Hauptoberfläche der Masse auf­ liegt, sowie einem Schließungsrand, der vom Schließungsrand des Bechers überlappt wird.

Ein Nachteil dieser bekannten Elektrodenkonstruktion liegt darin, daß man wegen des notwendigen Einrichtens der Massetablette und der Abdeckscheibe im Innern des Bechers dieses Fertigungsverfahren nur schwierig automati­ sieren kann. Darüber hinaus ist es im Falle, daß Becher und Abdeckscheibe aus Metallgewebe oder Metallnetz bestehen, schwierig, beim Stanzen des Gewebes oder Netzes die Entstehung von Fäden oder Bärten zu verhindern. Diese dringen von den Stanzkanten her vor und können in einem späteren Stadium während der Knopfzellenfertigung Ursache von Kurzschlüssen mit anderen Elektroden sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bessere Konstruktion für eine Pulverpreßelektrode anzugeben, welche die bisherigen Mängel ausschließt.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Pulverpreßelek­ trode gelöst. Bezüglich der Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Pulver­ preßelektroden für Knopfzellen. Die entsprechenden Arbeitsschritte sind das Herstellen der Aktivmasse mit einer ersten und einer zweiten Haupt­ oberfläche sowie einer Mantelfläche, das Stanzen von flüssigkeitsdurch­ lässigem metallischen Flachmaterial zwecks Ausformung eines Bechers mit einem Bodenteil, einem Seitenwand-Abschnitt und einem Schließungsrand, das Formen einer Abdeckscheibe mit einem inneren Flächenbereich und einem Schließungsrand, das Unterbringen der Masse im Innern des Bechers, derart, daß die erste Hauptoberfläche der Masse dem Boden des Bechers anliegt und die Mantelfläche der Masse der Seitenwand des Bechers, das Festhalten der Masse innerhalb des Bechers durch Plazierung der Abdeckscheibe in der Weise, daß der innere Flächenbereich der Abdeckscheibe die zweite Haupt­ oberfläche der Masse bedeckt, das Verpressen der Schließungsränder von Becher und Abdeckscheibe bis zur gegenseitigen Berührungshaftung und schließlich das Abbiegen der benachbarten Schließungsränder, derart, daß sie die Seitenwand des Bechers umschließen.

Demgemäß können bei der Fertigung von Pulverpreßelektroden, bei denen die erste und zweite Hauptoberfläche planparallel Flächen sind und die Mantelfläche der Masse einem zylindrischen Streifen entspricht, der Becher und die Abdeckscheibe aus einem ebenen metallischen Flachmaterial so herausgestanzt werden, daß der Schließungsrand des Bechers sich von der Seitenwand aus radial nach auswärts erstreckt in Form eines ebenen Kragens, der parallel zur Ebene des Becherbodens liegt. Ähnlich ist der Schließungs­ rand der Abdeckscheibe als eine ringförmige Außenzone der Abdeckscheibe auf­ zufassen. Dies erleichtert die Einbringung der Masse in den Becher und um­ geht vollständig die Notwendigkeit, die Abdeckscheibe in den Becher einzu­ führen, wie es früherer Arbeitsweise entsprach. Die Abdeckscheibe braucht nur auf das Oberteil des Bechers aufgebracht zu werden, so daß die Schlie­ ßungsränder von Abdeckscheibe und Becher einander überlappen, und darauf können die sich überlappenden Bereiche bis zur Berührungshaftung verpreßt werden.

Sofern Becher und Abdeckscheibe aus Metallgewebe oder Metallnetz gestanzt sind, können die benachbarten Schließungsränder einer Präge- oder Walz­ behandlung unterzogen werden, wobei ein Radkranz mit einer Dicke ent­ steht, die geringer ist als die zusammengesetzte Dicke zweier Metallgewebe- oder Metallnetzlagen, so daß, wenn der Radkranz zur Umschließung der Seiten­ wand des Bechers abgebogen wird, sich der Durchmesser des Bechers nicht merklich erweitert. Tatsächlich ist es dort, wo Schließungsränder des Bechers und der Abdeckscheibe aus Metallgewebe oder Metallnetz gleicher Stärke ausgestanzt werden, möglich, die vereinigte Dicke der sich über­ lappenden Schließungsränder auf die wirkliche Hälfte zu reduzieren.

Nach abgeschlossener Präge- oder Walzbehandlung ist es möglich, die Profil­ kante des Radkranzes zu beschneiden, um dadurch unerwünschte, zugleich von den Stanzkanten des Bechers und der Abdeckscheibe stammende Fäden oder Bärte zu entfernen, bevor der Kranz um 90° in seine endgültige Position abgebogen wird.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Figuren näher er­ läutert. Die

Fig. 1 und 2 sind eine Draufsicht und eine Querschnittsdarstellung der Aktivmasse einer erfindungsgemäßen Elektrode. Die

Fig. 3 und 4 sind eine Draufsicht und ein Querschnittsdarstellung des Becherteils von einem Elektrodenbehälter sowie der Unterbringung der Masse in demselben.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Abdeckscheibe für einen Elektrodenbe­ hälter.Die

Fig. 6 und 7 sind eine Draufsicht und eine Querschnittsdarstellung der Elektrode in einem Fertigungsstadium nach Aufsetzen der in Fig. 5 ge­ zeigten Abdeckscheibe auf den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Unterbau.Die

Fig. 8 und 9 zeigen die fertige Elektrode in einer Draufsicht und im Querschnitt.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Elektrode läuft wie folgt ab:

Eine Masse aktiven Materials für eine Elektrode 1 besitzt die Form einer flachen zylindrischen Tablette oder Pastille 2 mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche 3, 4 von kreisförmigem Zuschnitt sowie einer zy­ lindrischen Mantelfläche 5. Die Tablette wird auf bekannte Weise durch Pressen von pulverigem Aktivmaterial erhalten.

Aus Nickelgewebe oder Nickelnetz wird ein Behälter 15 für die Elektrode 1 ausgeformt. Er umfaßt einen Becher 6 mit einem Seitenwand-Abschnitt 8 und einem ringsumlaufenden Schließungsrand 9 und eine kreisförmige Abdeck­ scheibe 10 mit einem Durchmesser, welcher dem Außendurchmesser des Schlie­ ßungsrandes 9 des Bechers 6 entspricht. Die Abdeckscheibe 10 hat einen kreisförmigen Innenbereich 12 von der gleichen Größe wie die Hauptober­ flächen 3 und 4 der Tablette 2 sowie einen ringförmigen Schließungsrand 11 von der gleichen Größe wie die des Schließungsrandes 9 des Bechers 6.

Eine Arbeitsmethode ist die, daß der Becher 6 und die Abdeckscheibe 10 ge­ meinsam als ein Stück aus einem Nickelgewebestreifen ausgestanzt werden, wobei sie durch eine schmale Gewebebrücke miteinander verbunden bleiben, um ein anschließendes Zusammenklappen von Abdeckscheibe 10 und Becher 6 zu ermöglichen. Vorzugsweise werden jedoch, wie gezeigt, Becher 6 und Abdeckscheibe 10 getrennt ausgestanzt und automatisch durch eine Maschine in Form gebracht, die mit Endlosbändern von Nickelgewebe beschickt wird.

Bei der Herstellung der Elektrode 1 wird die Tablette 2 in den Becher 6 eingelegt, wobei die Abmessungen der Tablette 2 und des Bechers 6 so auf­ einander abgestimmt sind, daß die Tablette 2 mit einem Schlupf im Becher 6 sitzt. Dieses Fertigungsstadium ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt.

Beim folgenden Schritt wird die Abdeckscheibe 10 auf den Becher 6 aufgelegt und die Montageanordnung so verpreßt, daß eine zumindest teilweise Ver­ ankerung des Nickelgewebes vom Bodenteil 7 des Bechers 6 sowie des Innen­ bereichs 11 der Abdeckscheibe 10 in der ersten und zweiten Hauptoberfläche 3, 4 der Tablette - oder umgekehrt - sichergestellt ist.

Im nächsten Stadium der Herstellung, wie es aus den Fig. 6 und 7 er­ sichtlich ist, werden die sich überlappenden Schließungsränder von Becher 6 und Abdeckscheibe 10 bis zur Berührungshaftung zusammengepreßt, wobei sie einen ringförmigen Kranz 13 mit einer Außenkante 14 bilden; dieser Kranz 13 wird einer Präge- oder Walzbehandlung unterworfen, um seine Dicke auf weniger als die vereinigte Dicke der beiden Schließungsränder 9 und 11 zu reduzieren. Im günstigen Fall verringert die Präge- oder Walzbehandlung diese vereinigte Dicke um den halben Betrag. Ebenso wird, wenn not­ wendig, die Außenkante 14 geschnitten, um die korrekte Größenabmessung zu erhalten und jegliche unerwünschten Fäden oder Bärte zu entfernen. Diese Arbeitsschritte können nacheinander ausgeführt werden, so daß die Aus­ führung der einen Arbeit die Vorstufe zur nächsten Maßnahme ist.

Beim letzten Fertigungsstadium der Elektrode 1 wird der Kranz 13, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, um 90° abgebogen oder umgeschlagen, um ein die Seitenwand 8 des Bechers 6 umschließendes Band zu bilden. Die Vor­ richtung zum Abbiegen oder Umschlagen des Kranzes 13 schließt vorzugsweise eine Matrize mit ein, durch welche die Elektrode 1 hindurchgepreßt wird, um den Kranz 13 umzuschlagen, wenn die Elektrode 1 aus der Vorrichtung ausgestoßen wird.

Claims (11)

1. Pulverpreßelektrode für Knopfzellen, welche aus aktivem Massepulver mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche sowie einer Mantelfläche besteht und in einem Becher aus einem flüssigkeitsdurchlässigen metalli­ sche Flachmaterial angeordnet ist, der mit seinem Boden der ersten Hauptoberfläche der Masse anliegt, mit der Seitenwand der Mantelfläche der Masse anliegt und einen Schließungsrand sowie eine Abdeckscheibe besitzt, wobei die Abdeckscheibe mit dem inneren Flächenbereich die zweite Hauptoberfläche der Masse abdeckt und ihr Rand sich mit dem Schließungsrand des Bechers überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließungsränder (9, 12) des Bechers (6) und der Abdeckscheibe (10) derart abgebogen sind, daß sie die Seitenwand des Bechers umschließen.

2. Pulverpreßelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (6) und die Abdeckscheibe (10) aus einem Metallgewebe oder Metallnetz bestehen.

3. Pulverpreßelektrode nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließungsränder (9, 12) zu einem Kranz (13) geprägt oder zusammengewalzt sind, dessen Dicke geringer ist als die vereinigte Dicke zweier Metallgewebe oder Metallnetzlagen.

4. Pulverpreßelektrode nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7) des Bechers (6) mindestens zu einem Teil in der ersten Hauptoberfläche (3) der Masse (2) verankert ist.

5. Pulverpreßelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenseite (11) der Abdeckscheibe (10) in der zweiten Hauptoberfläche (4) der Masse (2) verankert ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer Pulverpreßelektrode (1) für Knopfzellen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Masse mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche sowie einer Mantelfläche hergestellt wird, bei dem durch Stanzen aus flüssigkeitsdurchlässigem metallischem Flachmaterial ein Becher (6) mit einem Boden (7), einer Seitenwand (8) und einem Schließungsrand (9) sowie eine Abdeckscheibe (10) mit einem inneren Flächenbereich (11) und einem Schließungsrand (13) ausgeformt werden, die Masse so in den Becher eingebracht wird, daß die erste Hauptoberfläche der Masse dem Boden des Bechers und die Mantelfläche der Masse der Seitenwand des Bechers zugekehrt ist, bei dem die Masse innerhalb des Bechers durch Einlegen der Abdeckscheibe festgehalten wird, derart, daß der innere Flächenbereich (11) der Abdeckscheibe der zweiten Hauptoberfläche der Masse zugekehrt ist und bei dem die Schlie­ ßungsränder des Bechers und der Abdeckscheibe zusammengepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Schließungsränder (9, 12) des Bechers (6) und der Abdeckscheibe (10) so abgebogen werden, daß sie die Seitenwand (8) des Bechers (6) umschließen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (6) und die Abdeckscheibe (10) aus Metallgewebe oder Metallnetz ausgestanzt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Schließungsränder (9, 12) einer Präge- oder Walzenbehandlung unterworfen werden, bei der ein Kranz (13) mit einer Profilkante (14) und einer Dicke gebildet werden, welche geringer ist als die Dicke zweier Metallgewebe- oder Metallnetzlagen, bevor diese so abgebogen werden, daß sie die Seitenwand (8) des Bechers (6) umschließen.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkante (14) nach der Präge- oder Walzbehandlung beschnitten wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (7) des Bechers (6) so gepreßt wird, daß er mindestens zu einem Teil in der ersten Hauptoberfläche (3) der Masse (2) verankert ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (11) der Abdeckscheibe (10) so gepreßt wird, daß sie mindestens zu einem Teil in der zweiten Hauptoberfläche (4) der Masse (2) verankert ist.