DE3122657C2

DE3122657C2 -

Info

Publication number: DE3122657C2
Application number: DE19813122657
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. Dr. 8504 Stein De Kuehl; Hans 6271 Idstein De Sauer
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1981-06-06
Filing date: 1981-06-06
Publication date: 1990-05-17
Also published as: DE3122657A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Pulverelektrode mit ei ner Umhüllung aus Metallfolie für ein galvanisches Element, insbesondere eine Knopf- oder Rundzelle.The invention relates to a method for producing a powder electrode with egg ner covering made of metal foil for a galvanic element, in particular a Button or round cell.

Der Anwendungsbereich der Erfindung umfaßt somit beispielsweise alkalische Silberoxid/Zink-Zellen oder auch Lithium-Zellen mit organischem Elektrolyten.The scope of the invention thus includes, for example, alkaline Silver oxide / zinc cells or lithium cells with organic electrolytes.

Bei den herkömmlichen Knopfzellen insbesondere bei Nickel/Cadmium Zellen ist das aktive Material in tablettierter Form von einem Gewebekörbchen aus feinem Nickeldrahtgewebe eingefaßt. Die Massetabletten werden dabei in die vorgeformten Körbchen eingelegt, mit einem Gewebescheibchen etwa vom gleichen Durchmesser wie die Tablette abgedeckt und der hochstehende Rand des Körbchens über die Abdeckscheibe ringsum eingeschlagen. Diese Art der Elektrodenarmierung ist ar beitsaufwendig und auch wegen der an den Schnitträndern des Drahtgewebes frei stehenden Drahtspitzen problematisch, weil diese leicht Kurzschlußbrücken bilden können.This is the case with conventional button cells, especially with nickel / cadmium cells active material in tablet form from a tissue basket made of fine Nickel wire mesh edged. The bulk tablets are in the preformed Basket inlaid, with a tissue disc of approximately the same diameter like the tablet covered and the upstanding rim of the basket over the Cover plate hammered in all around. This type of electrode reinforcement is ar laborious and also free because of the cut edges of the wire mesh standing wire tips problematic because they easily form short-circuit bridges can.

Eine Alternative zu einer Drahtgewebearmierung stellt ein aus der AT-PS 61 086 bekanntes fein gelochtes Metallblech dar.An alternative to wire mesh reinforcement is from AT-PS 61 086 known fine perforated sheet metal.

In der Regel ist das Becherteil der Knopfzelle Behälter und zugleich Polableiter der positiven Elektrode, während das Deckelteil für die negative Elektrode diese Funktionen innehat.As a rule, the cup part of the button cell is the container and at the same time the pole conductor positive electrode, while the lid part for the negative electrode this Functions.

Die für den Zellenbetrieb gerade notwendige Elektrolytmenge wird in das mit der Elektrodentablette und einem Separator bereits beschickte Becherteil einpipettiert und durch die Saugkraft der porösen Innenbestandteile der Zelle gleichmäßig ver teilt.The amount of electrolyte required for cell operation is added to the Electrode tablet and a separator already loaded into the cup part and evenly ver by the suction force of the porous inner components of the cell Splits.

Die Elektrolytbefüllung während der Zellenmontage wird als ein kritischer Arbeits schritt angesehen, weil eine Benetzung des Zellengehäuses, welches zur Dichtung beiträgt, oft nicht verhindert werden kann. Verzichtet man auf eine Elektroden armierung, so ergibt sich eine andere Fehlerquelle wegen der leichten Zerbrech lichkeit der Preßtabletten. Diese kann eine gute Kontaktierung zu dem als Behälter dienenden Gehäuseteil infrage stellen. Auch nimmt der Innenwiderstand der Zelle durch Zerbröckeln der Tablette in unerwünschtem Maße zu. Electrolyte filling during cell assembly is considered a critical job viewed because a wetting of the cell housing, which is used for sealing contributes, often cannot be prevented. One dispenses with electrodes reinforcement, there is another source of error because of the easy breakage of the tablets. This can make good contact with that as a container question the serving housing part. The internal resistance of the cell also decreases by crumbling the tablet to an undesirable extent.

Gemäß FR-PS 14 00 194 ist die Aktivmasse einer Elektrode durch Aufnahme in ei nem Napf aus glattem Metallblech zwar völlig geschützt, jedoch macht die Schließung des Napfes mit einer elektrolytdurchlässigen Membran deren zusätzliche Verstärkung mit einem Drahtnetz erforderlich, wenn Verletzungen der Membran beim Umkrimpen des Napfrandes durch das Schließwerkzeug vermieden werden sollen.According to FR-PS 14 00 194, the active mass of an electrode is by inclusion in an egg a bowl made of smooth sheet metal is completely protected, but it does Closure of the bowl with an electrolyte-permeable membrane, its additional Reinforcement with a wire mesh is required if the membrane is damaged Crimping of the rim of the cup should be avoided by the closing tool.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Her stellung einer Pulverpreßelektrode mit einer Umhüllung aus Metallfolie für Knopf- oder Rundzellen anzugeben, mit dem die vorerwähnten Nachteile beseitigt sind.The invention is therefore based on the object of a simple method for producing position of a powder press electrode with a covering made of metal foil for button or to specify round cells with which the aforementioned disadvantages are eliminated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus einem metallischen Fo lienband eine Ronde fast freigeschnitten wird, daß aus der Ronde durch Eindrücken von pulverförmiger Aktivmasse ein Napf geprägt wird, den das Massepulver voll ständig ausfüllt, und daß die vom Freischnitt der Ronde ausgesparte restliche Ma terialverbindung zum Folienband abgeschnitten wird.The object is achieved in that from a metallic Fo lienband a blank is almost cut free that from the blank by pressing a bowl is shaped by powdered active material and the powder is full constantly fills in, and that the remaining Ma material connection to the film strip is cut off.

Die Herstellung eines solchen Bechers geschieht derart, daß die pulverförmige Ak tivmasse in eine Metallfolie eingedrückt wird, wobei die Masse selbst den dabei entstehenden Napf ausprägt. Eine gute Verformbarkeit und ein gutes elektrisches Leitverhalten sind für die Wahl des Folienmaterials entscheidend. Um dem Napf eine genügende Festigkeit zu verleihen, reicht eine Materialstärke von wenigen hundertsteln aus; die Metallfolie besitzt keine Perforation.The manufacture of such a cup is done in such a way that the powdered Ak Active mass is pressed into a metal foil, the mass itself emerging bowl expresses. Good ductility and good electrical Conductivity is crucial for the choice of film material. To the bowl To give sufficient strength, a material thickness of a few is sufficient hundredths out; the metal foil has no perforation.

Für beispielsweise Silberoxid/Zink-Zellen sind Folien aus Nickel oder Silber be sonders geeignet. Ihre Dicke sollte 0,02 bis 0,1 mm, vorzugsweise 0,025 bis 0,05 mm betragen.For example, silver oxide / zinc cells are foils made of nickel or silver particularly suitable. Its thickness should be 0.02 to 0.1 mm, preferably 0.025 to 0.05 mm.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert. The subject matter of the invention is explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt die Herstellung des mit der aktiven Masse gefüllten Bechers gemäß der Erfindung. Fig. 1 shows the production of the cup filled with the active mass according to the invention.

Fig. 2 zeigt ein Metallfolienband mit einer daraus freigeschnitte nen Ronde als Ausgangsmaterial für den zu formenden Becher. Fig. 2 shows a metal foil strip with a blank cut from it as a starting material for the cup to be formed.

Fig. 3 zeigt eine Knopfzelle gemäß der Erfindung. Fig. 3 shows a button cell according to the invention.

Nach Fig. 1 findet die Formgebung des Bechers bzw. Napfes mit Hilfe eines Prägewerkzeugs statt. Es besteht aus dem Gesenk 1 mit dem Unterstempel 2 sowie dem Niederhalter 3 und dem Oberstempel 4. Unter den Niederhalter 3 wird ein Folienband 5 aus beispielsweise Nickel, aus dem Ronden 6 bereits fast völlig freigeschnitten sind, soweit hindurchbewegt, bis jeweils eine Ronde 6 zentrisch über die Bohrungsöffnung 7 des Unterstempels 2 zu liegen kommt und mit ihrem überstehenden Rand vom Niederhalter 3 festgehalten wird. Über eine Schüttrinne 8 wird der Ronde durch die Niederhalter-Bohrung 9 mit trichterförmigem Einlauf eine abgemessene Menge Massepulver 10 zu geführt. Der Oberstempel 4 wird darauf abgesenkt, und während das Massepulver 10 unter seinem Preßdruck mit der Ronde 6 in die Boh rungsöffnung 7 eindringt, prägt es den Napf 11 (siehe Fig. 3) mit seiner Füllung vollständig aus. Der Unterstempel 2 dient dabei als Widerlager und ermöglicht zugleich eine Einstellung der Randhöhe des Napfes. Diese schließt zweckmäßig mit der Höhe der Bohrungs öffnung 7 ab, so daß der scharfkantige Oberstempel 4 am Ende seiner Abwärtsbewegung lediglich das vom Freischnitt der Ronde 6 ausgesparte, restliche Folienmaterial durchtrennt.According to Fig. 1, the shape of the cup or cup takes place with the aid of an embossing tool. It consists of the die 1 with the lower punch 2 and the hold-down 3 and the upper punch 4 . Under the hold-down device 3 is a foil strip 5 made of nickel, for example, from which the round blanks 6 are almost completely cut free, until a round plate 6 comes to rest centrally over the bore opening 7 of the lower punch 2 and is held in place by the hold-down device 3 with its protruding edge becomes. About a pouring channel 8 , the blank is fed through the hold-down hole 9 with a funnel-shaped inlet a measured amount of powder 10 . The upper punch 4 is lowered thereon, and while the powder 10 penetrates under its pressing pressure with the round blank 6 into the drilling opening 7 , it shapes the bowl 11 (see FIG. 3) with its filling completely. The lower stamp 2 serves as an abutment and at the same time enables the rim height of the bowl to be adjusted. This closes expediently with the height of the bore opening 7 , so that the sharp-edged upper punch 4 at the end of its downward movement only cuts through the cut-out of the blank 6 , the remaining film material.

In einem folgenden Arbeitsgang wird dem Becher noch ein Scheider 12 (siehe Fig. 3) aufgedrückt.In a subsequent operation, a separator 12 (see FIG. 3) is pressed onto the cup.

Fig. 2 läßt den Freischnitt einer Ronde 6 durch eine Draufsicht auf das Folienband 5 erkennen. Der Freischnitt setzt sich aus den beiden halbkreisförmigen, von einem (nicht gezeigten) Schneidewerk zeug ausgeführten Trennschnitten 13 zusammen. Die vom Schneide werkzeug ausgesparten schmalen Stege 14 stellen die einzige Ver bindung der Ronde zum Folienband 5 dar und werden später vom Ober stempel 4 des Prägerwerkzeugs durchschnitten. Fig. 2 shows the free cut of a circular blank 6 through a top view of the film strip 5 . The free cut is composed of the two semicircular cutting cuts 13 made by a cutting tool (not shown). The narrow webs 14 recessed by the cutting tool represent the only connection between the round blank and the film strip 5 and are later cut by the upper punch 4 of the embossing tool.

Die mit dem Becher bzw. Napf 11 und seinem aus positivem aktiven Material bestehenden Inhalt 10 erfindungsgemäß ausgestattete Knopf zelle 15 der Fig. 3 wird "über Kopf" montiert. Dies geschieht in der Weise, daß zunächst der Deckel 16, welcher bereits eine Randum spritzung 17 aus Kunststoff besitzt, mit negativer aktiver Masse 18, z. B. Zinkpulver, gefüllt wird und daß in die von der Füllung ausgesparte Vertiefung der Becher 11, mit der vom Scheider 12 ab gedeckten Seite zum Zink, eingepaßt wird. Der Masse-Inhalt 10 des Bechers wird kurz vor diesem Schritt mit der gesamten notwendigen Elektrolytmenge getränkt, was vorteilhafterweise abseits des Zel lengehäuses geschieht. Nunmehr wird der Gehäusebecher 19 über die vormontierte Zelle gestülpt und über der als Dichtung fungierenden Randumspritzung 17 verbördelt.The button cell 15 according to the invention equipped with the cup or bowl 11 and its content 10 consisting of positive active material 10 of FIG. 3 is mounted “overhead”. This is done in such a way that first the cover 16 , which already has a Randum injection 17 made of plastic, with a negative active mass 18 , for. B. zinc powder, is filled and that in the recessed from the filling of the cup 11 , with the covered by the separator 12 from the zinc side, is fitted. The mass content 10 of the cup is soaked shortly before this step with the entire amount of electrolyte required, which is advantageously done away from the cell housing. Now the housing cup 19 is placed over the preassembled cell and crimped over the edge encapsulation 17 which acts as a seal.

Bei einer Silberoxid/Zink-Knopfzelle mit den Originalabmessungen 6,8 × 1,5 mm würden die Maße der Nickelronde etwa 6,5 × 0,025 mm betragen. Der aus der Verformung hervorgehende Becher besitzt dann einen Außendurchmesser von 4,54 mm und eine Höhe von 0,35 mm.For a silver oxide / zinc button cell with the original dimensions 6.8 × 1.5 mm, the dimensions of the nickel blank would be about 6.5 × 0.025 mm be. The cup resulting from the deformation then has an outer diameter of 4.54 mm and a height of 0.35 mm.

Der durch das Bechervolumen bedingte Kapazitätsverlust ist äußerst gering. Er beträgt bei der ebenerwähnten Zelle nur ca. 2%. Dieser Verlust wird außerdem dadurch ausgeglichen, daß der aktiven Masse dank der Fixierung durch den Becher weniger Bindemittel beigemischt werden muß.The loss of capacity due to the cup volume is extreme low. It is only about 2% in the cell mentioned above. This Loss is also compensated for by the active mass thanks to the fixation by the cup, fewer binders are added must become.

Claims

1. A method for producing a powder press electrode with a covering made of metal foil for a galvanic element, in particular a button or round cell, characterized in that a circular blank ( 6 ) is almost cut out from a metallic foil strip ( 5 ) that from the blank by Pressing in powdered active material, a bowl ( 11 ) is embossed, which completely fills the powdered mass and that the material connection ( 14 ) cut out from the free cutting of the round blank is cut off from the film strip.

2. The method according to claim 1, characterized in that the metal foil Is nickel foil.

3. The method according to claim 1, characterized in that the metal foil Is silver foil.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the Thickness of the film is 0.02 to 0.1 mm, preferably 0.025 mm to 0.05 mm.