DE3211331A1

DE3211331A1 - Mit einem hitzeschrumpfbaren klebestreifen umhuellte und versiegelte galvanische trockenzelle

Info

Publication number: DE3211331A1
Application number: DE19823211331
Authority: DE
Inventors: Brooke Bay Village Ohio Schumm jr.
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Edgewell Personal Care Brands LLC
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1982-03-27
Publication date: 1982-10-14
Also published as: GB2103008A; DE3211331C2; GB2103008B; FR2502849A1; JPS57210563A; FR2502849B1

Description

Die Erfindung betrifft eine versiegelte galvanische Trockenzelle und insbesondere einen zylindrischen sich verbrauchenden Anodenbehälter, der darin angeordnet eine Depolarisator= mischung enthält, die durch einen Separator vom Behälter getrennt ist, einen Stromkollektor, bestehend aus einem Kohlenstoffstab, der in der Mitte der Depolarisatormischung eingebettet ist, einen Verschluß mit einer Mittelöffnung_s durch die der Stromkollektor hindurchreicht und mit einem Randteil, der auf der Oberseite des oberen Randes des Behälters angeordnet ist, und worin ein hitzeschrumpfbares Band fest haftend befestigt ist, und die ein Ganzes bildende aufrechte Behälterwand einhüllt und zumindest auf dem Randteil des Verschlusses geschrumpft ist, wodurch der Verschluß fest am Behälter befestigt wird, wodurch eine versiegelte Rohzelle erhalten wird.

Die üblichen galvanischen T_rockenzellen zur Verwendung in Lampen, Spielzeugen oder anderen verschiedenen Einrichtungen umfassen im allgemeinen einen zylindrischen Behälter, wie z, Bsp. einen Zinkanodenbehälter, mit einer Depolarisatormischung, die den größten Teil des Behälters ausfüllt und die in der Mitte einen Kohlenstoffstab aufweist, der als Stromkollektor für die Depolarisatormischung wirkt_β Die Zellen werden im allgemeinen dadurch verschlossen daß eine Stützscheibe über der Kathoden-Depolarisatormischung eingelegt wird und dann heißer, geschmolzener Asphalt über der Scheibe verteilt wird, wodurch ein Asphaltverschluß für die Zelle gebildet wird, der auch einen Luftraum oberhalb der Depolarisatormischung und unterhalb des Asphaltverschlusses bewirkt, um die Entladungs-

gase und andere von der Zelle abgegebenen Stoffe aufzunehmen.

Obwohl Asphaltverschlüsse mit einigem Erfolg zum Verschließen von galvanischen Trockenzellen verwendet worden sind, haben sie eine Reihe von Nachteilen. Beispielsweise werden einige Arbeitsschritte benötigt, wie z.Bsp. das Einsetzen einer Stützscheibe in die Zelle, das Ausgießen des asphaltischen Pechs auf die Stützscheibe, Aufsetzen einer Beluftungsscheibe oben auf das asphaltische Pech und dann schließlich das Aufsetzen einer Endverschlußkappe oben auf die Zelle und das Befestigen an Ort und Stelle. Die Belüftungsscheibe wird normalerweise benötigt, um zu verhindern, daß die Endverschlußkappe vom Pech umhüllt wird, was möglicherweise die Ausbildung einer gasdichten Versiegelung ergeben könnte, die eine Belüftung verhindern könnte. Außerdem ist es möglich, daß die innere Oberfläche des Behälters infolge chemischer Kontaminationen vor dem Anbringen des asphaltischen Pechs verschmutzen könnte. Dies könnte eine PseudoVersiegelung ergeben, die über einen gewissen Zeitraum zu einem Feuchtigkeitsverlust aus der Zelle und/oder zu einer Sauerstoffeinwirkung auf die Zelle infolge der ungenügenden Adhäsion des Pechs an den Behältern führen könnte. Es ist auch möglich, daß während des Erhitzens des asphaltischen Pechs sich an der Behälter-Asphalt-Zwischenfläche ein Meniskus ausbildet, und daß infolge der Expansion der Luft in dem Leervolumen unterhalb der Stützscheibe kleine Löcher auftreten, wodurch in der Zelle ein Feuchtigkeitsverlust und/oder eine Sauerstoffeinwirkung stattfinden kann. Ein weiterer Machteil bei der Verwendung von Asphaltverschlüssen ist, daß sie einen relativ großen Raum in der Zelle beanspruchen, wodurch sie die Größe des Luftraums begrenzen, in die

sich die Reaktionsprodukte der Zelle entladen können» Außerdem sind Asphaltverschlüsse insbesondere nicht für hohe Temperaturen geeignet, da der Verschluß an der Asphalt-Behälter-Zwischenflache "bei hohen Temperaturen einem Abbau unterworfen ist, wodurch möglicherweise Wege gebildet v/erden, durch die Feuchtigkeit (,Verlust) und/oder Sauerstoff ^Eindringen) hindurchtreten können.

In den oben beschriebenen Zellen kann eine Belüftung der in der Zelle gebildeten Gase durch einen porösen Stromkollektor, wie z.Bsp. einem Kohlenstoffstab oder dergleichen stattfinden. Obgleich ein in geeigneter Weise hergestellter Asphaltverschluß den Elektrolyt- oder Feuchtigkeitsverlust durch Verdampfung und die Luft- oder Sauerstoffeinwirkung auf die Zellen wirksam vermindert, sind die Einrichtungsund Qualitätskontrolltechniken, die für die Sicherstellung guter Verschlüsse benötigt werden, ziemlich teuer und zeitaufwendig. Die fertigen Zellen, die den Minimum-Qualitätsansprüchen aus den einen oder anderen Gründen nicht genügen, werden gewöhnlich unbeachtet gelassen oder demontiert, so daß die rohen Zellkomponenten wieder verwendet werden können. Jedoch ist- bei Konstruktionen, in denen der Behälter durch Asphalt oder dergleichen an der Außenseite verunreinigt ist, die Wiedergewinnung der rohen Zellkomponenten durch den Schmutz beeinträchtigt und teuer. Außerdem kann, wenn eine oben befindliche mittelzentrierte Verschlußscheibe als Teil der fertigen Zelle verwendet wird, die Demontageoperation, d.h. die Entfernung der äußeren Hülse, die mittelzentrierte Scheibe zerstören, wodurch andererseits der Kontakt der DepAarisatormischung sich etwas lösen kann.

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Die US-PS 3 967 977 offenbart einen Verschluß für versiegelte galvanische Trockenzellen, in denen der Verschluß einen zentral angeordneten röhrenförmigen Ansatz aufweist, der gut passend über dem Stromkollektor, der in der JDepolarisatormischung in dem zylindrischen Behälter eingebettet ist, gleiten kann und fest an ihm befestigt ist, und der einen am Rand angeordneten röhrenförmigen Rand oder Schürze aufweist, die gut passend auf dem oberen Rand des Behälters gleiten kann und an ihm fest befestigt werden kann, wodurch ein Verschluß für den Behälter hergestellt wird.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer versiegelten galvanischen Trockenzelle, in der ein hitzegeüchrumpftes Band fest an den gänzlich aufrechten Wänden des Zellbehälters befestigt ist und sie einhüllt, und sich so erstreckt, daß er einen Verschluß am offenen Ende des Behälters fest befestigt, wodurch eine versiegelte rohe Zelle geschaffen wird.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung von Mitteln zum Einschließen und Verhindern des Ausflusses bei Zellen, die einen sich verbrauchenden Anodenbehälter verwenden, infolge Herausleckens durch den Behälter.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer versiegelten galvanischen Trockenzelle mit einem vergrößerten inneren Volumen, in der die aktiven •Zellkomponenten und Entladungsprodukte besser untergebracht werden können.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Versiegeln von Rohzellen durch

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Verwendung von hitzeschrumpfbaren Klebebändern₉ wodurch auch Mittel zum Verhindern des Ausleckens durch die Öffnungen des sich verbrauchenden Zellbehälters^ die während der Lagerung oder der Zellenentladung gebildet v/erden , geschaffen werden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer versiegelten galvanischen Zelle, die leicht und ohne großen Kostenaufwand zusammengebaut v/erden kann.«

Die E_rfindung betrifft eine galvanische Trockenzelle, bestehend aus einem zylindrischen sich verbrauchenden Anodenbehälter mit einem offenen Ende, einer Elektrode, bestehend aus einer Depolarisatormischung, die in dem Container angeordnet ist, und von ihm durch einen Separator getrennt ist, einem Stromkollektor, der teilweise in die Depolarisatormischung eingebettet ist, vorzugsweise zentral, und einem Verschluß, der das offene Ende des Behälters bedeckt, wobei der Verschluß eine Öffnung, vorzugsweise in seinem Zentrum, aufweist, und so angeordnet ist, daß der obere Teil des Stromkollektors durch ihn hindurchreicht und fest mit den Wänden, die die Öffnung im Verschluß begrenzen, befestigt ist, und wobei der Randteil des Verschlusses auf dem oberen Rand des offenen Endes des Behälters sitzt, wobei die Verbesserung darin besteht, daß ein hitzeschrumpfbares Band fest haftend an der aufrechten zylindrischen Wand des Behälters befestigt ist und darauf aufgeschrumpft ist und fest an zumindest dem Umfangsteil des Verschlusses befestigt und aufgeschrumpft ist, wodurch der Verschluß an dem Behälter versiegelt wird.

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Der Stromkollektor kann an der Öffnung des Verschlusses dadurch befestigt werden, daß er zumindest einen Paßsitz darin aufweist, vorzugsweise einen unter Kraft stehenden Paßsitz, und/oder daß er darin unter Verwendung eines separaten Mediums, wie z.Bsp. eines Klebstoffes oder Versiegelungsmittels gefestigt ist.

Vorzugsweise sollte das Band sich zumindest über einen Teil des Bodens des Zellbehälters erstrecken, um zu verhindern, daß irgendein Ausfluß durch Perforationen hindurchtritt, die sich während der Entladung an der Ecke des Behälters bilden können. Palis gewünscht, kann eine Scheibe oder dergleichen am Boden des Behälters angeordnet werden und am Behälter unter Verwendung des Schrumpfbandes befestigt werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Versiegeln von galvanischen l'rockenzellen, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Einsetzen einer Elektrode, enthaltend eine Depolarisatormischung, eines zwischen der Depolarisatormischung und der Innenwand angeordneten Separators,einen Stromkollektor, der teilweise in die Depolarisatormischung eingebettet ist und sich durch das offene Ende des Behälters nach außen erstreckt, und eines Elektrolyten in einen zylindrischen sich verbrauchenden Anodenbehälter mit einem offenen Ende;

b) Einsetzen eines Verschlusses mit einer Öffnung auf der Oberseite des offenen Endes des Behälters derart, daß das obere Ende des Stromkollektors durch die Wand hin-

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durch reicht und an ihr befestigt ist₅ wodurch, die Öffnung in dem Verschluß begrenzt wird, und der Randteil des Verschlusses auf dem oberen Rand des offenen Endes des Behälters sitzt;

c) Einhüllen der nach oben sich erstreckenden Behälterwand und mindestens eines Teiles des Randteils des Verschlusses mit einem Klebemittel und hitzeschrumpfbaren Band derart, daß das Klebemittel zwischen dem Band und dem Behälter und mindeütena einem 'l'eil des Hundteiloß deä Verschlusses angeordnet ist; und

d) Erhitzen des vom Band umhüllten Behälterverschlusses auf eine Temperatur, bei der das Band um den Behälter und auf den Verschluß schrumpft, wodurch ein hitzegeschrumpftes Band gebildet wird, das haftend an der Behälterwand' befestigt und darum herum geschrumpft ist und das auf dem Verschluß haftend befestigt und um ihn herum geschrumpft ist,, wodurch der Verschluß an dem Behälter versiegelt wird.

Vorzugsweise sollte das hitzeschrumpfbare Band eine Klebeseite aufweisen, wodurch es nicht nötig ist, in einem separaten Schritt ein Klebemittel auf die entsprechenden Zellkomponenten aufzubringen. Ein geeignetes hitzeschrumpfbares Klebeband, ist das elektrische Klebeband 1320, erhältlich von Industrial Electrical Products Division der 3M Company, St. Paul Minn. Dieses Band besteht aus einem hitzeschrumpfbaren Polyester-Filmband mit einem druckempfindlichen Acryl-Klebstoff, der eine gute Erschlaffungsbeständigkeit und Lösungsmittelbeständigkext aufweist. Zusätzlich zur Sicherstellung eines guten Verschlusses am Behälter deckt das hitzeschrumpfbare Band, das fest an den aufrechten Wänden des sich verbrauchenden Anodenbehälters befestigt ist, alle

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Öffnungen, die im Behälter während der Entladung gebildet werden und verhindert dadurch, daß irgendwelche Ausflüsse zwischen dem Schrumpfband und dem Behälter austreten. Durch das fest um die gänzlich aufrechtstehende Wand des Behälters befestigte Band wird eine selbstklebende Barriere gebildet, die den Austritt von Ausflüssen aus Öffnungen im Behälter zwischen dem Band und dem Behälter verhindert. Demzufolge verhindert das klebend "befestigte Band, daß Ausfluß aus der Zelle herausleckt, wobei er in der Vorrichtung, in der die Zelle verwendet wird, Schaden verursachen könnte. Außerdem erstreckt sich das klebend befestigte Schrumpfband über zumindest einen Teil des äußeren Randes des Verschlusses und befestigt durch die Bindung des klebenden Materials und durch die durch das hitzegeschrumpfte Band ausgeübte fortwährende Kraft den Verschluß. Durch diese letztere Kraft wird eine fortgesetzte kompressive Kraft auf den Verschluß ausgeübt, wodurch der Verschluß am Behälter befestigt und versiegelt wird.

Wenn das klebende Material nicht als integraler Teil des Bandes vorgesehen ist, kann jedes geeignete Haftmaterial verwendet werden, das den für die Schrumpfung des Bandes erforderlichen Temperaturen widerstehen kann. Beispielsweise können Temperaturen zwischen etwa 7O⁰C und etwa 300⁰C über einen Zeitraum von etwa 2 Sekunden bis etwa 30 Minuten im allgemeinen für die meisten Anwendungen der hitzeschrumpfbaren Bänder geeignet sein. Geeignete Haftmittel sind in dem Nachschlagewerk "Handbook of Adhesives" der Irving Skeist-Reinhold Publishing Corporation, New York (1962) beschrieben. Beispiele von geeigneten Haftmitteln sind Polyamidharze, die entweder vom thermoplastischen hitzeversiegelten oder hitzeaktivierten Haftmitteltyp sind.

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Eine weitere Klasse geeigneter Haftmittel sind die Fett-Säurepolyamide, die aus zwei basischen Fettsäuren hergestellt werden. Wie in der "Encyclopedia of Polymer Science and Technology", Bd. 10, Interscience Publishers, eine Division of John Wiley and Sons, Inc., definiert ist, sind die Fettsäurepolyamide KondensationsproduJkte von di- und polyfunktionellen Aminen und di- und polybasischen Säuren, die bei der Polymerisation von ungesättigten Pflanzenölsäuren oder deren Estern erhalten werden. Pettoäurepolyamid-Klebstoffe sind, außer daß sie hervorragende Klebstoffe sind, auch beständig gegenüber dem Befeuchten durch Electrolyte und können deshalb das "Kriechen" solcher Elektrolyte in oder aus den Zellen über einen langen Zeitraum verzögern. Die Verwendung von !Fettsäurepolyamiden in galvanischen Zellen ist in der US-PS 5 922 178 von Jerrold Winger offenbart.

Der Verschluß für die erfindungsgemäß vorgesehene Verwendung kann aus einem Isoliermaterial, wie z.Bsp. Plastik, beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, harte Vinylharze, Polykarbonat, höchstoßfeates Polystyrol, Copolymere aus Acrylnitril,Butadien und Styrol oder Nylon hergestellt werden. Von den obengenannten sind Polypropylen und Polystyrol bevorzugte Materialien. Die in der Mitte des Verschlusses angeordnete Öffnung sollte vorzugsweise von einer Größe sein, daß sie hinreichend klein ist, um eine Klemmkraft auf den Stromkollektor auszuüben. Die Öffnung in dem Verschluß kann auch durch einen rohrförmigen Ansatz begrenzt werden, der durch ein Haftmittel am Stromkollektor befestigt ist, falls dies für gewisse Anwendungen erwünscht ist. Der Verschluß hat einen hinreichenden Durch-

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messer, so daß sein Randteil auf dem oberen Rand des Behälters aufsitzen kann, und sollte vorzugsweise einen größeren Durchmesser haben als der obere Rand des Behälters, so daß er leicht über den Rand hinausragt. Palis gewünscht, kann der Randteil des Verschlusses in einen röhrenförmigen Rand oder Schürze ragen, der auf oder über den Rand des Behälters paßt und ihn leontaktiert. Der Verschluß kann auch eine flache Scheibe sein. Unabhängig von der Gestalt des Verschlusses sollte er so gestaltet sein, daß er auf dem Rand des Behälters sitzt, so daß die hitzeschrumpfbare Folie zumindest durch ein Haftmittel auf dem Randteil des Verschlusses befestigt ist und darauf geschrumpft ist, wodurch der Verschluß am Behälter befestigt und versiegelt wird. Geeignete Arten von Verschlüssen sind in den US-PS«en 3 967 977 und 3 802 923 offenbart. Die Offenbarungen dieser beiden Patente werden durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung aufgenommen.

In den beigefügten Zeichnungen ist folgendes dargestellt:

Pig. 1 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts einer primären galvanischen Trockenzelle entsprechend einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung.

Pig. 2 ist eine Seitenansicht eines Querschnitts einer primären galvanischen Trockenzelle nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Pig. 3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines Verschlusses, der zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet ist.

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Pig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, eines für die erfindungsgemäße Verwendung geeigneten Verschlusses.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer vollständig zusammengesetzten erfindungsgemäßen Zelle.

In Pig. 1 ist eine galvanische Trockenzelle dargestellt, die einen zylindrischen Behälter 2 umfaßt, der aus einem elektrochemisch sich verbrauchenden Material hergestellt ist, wie z.Bsp. Zink, und der als Anode der Zelle dient. Enthalten im Behälter 2 ist eine Isolatorscheibe und/oder -schale 4, die am Boden des Behälters 2 angeordnet ist, ein Separator 6, der die vertikale Wand des Behälters auskleidet, eine Kathodenelektrode, die eine Depolarisatormischung 8 enthält, die innerhalb des Behälters angeordnet ist, von ihm jedoch durch eine Isolatorscheibe und/oder -schale 4 getrennt ist und ein Separator 6 sowie ein Stromkollektor 10, der zentral in der Depolarisatormischung 8 eingebettet ist. Die Isolatorscheibe oder -schale kann aus Plastik, Papier oder irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein. Der Separator 6 kann eine dünne Elektrolytpastenschicht enthalten oder kann ein dünner Pilmseparator sein, der Elektrolyt enthält, beispielsweise ein dünnes saugfähiges Papier, das mit einer Elektrolyt-Gelpaste überzogen ist. Die Kathoden-Depolarisatormischung 8 ist eine elektrochemisch aktive Zellkomponente und kann beispielsweise Mangandioxid, ein leitfähiges, kohlenstoffartiges Material, wie z.Bsp. Kohlenstoffruß oder Graphit und einen Elektrolyten enthalten. Die Depolarisatormischung 8 kann um einen zen-

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tralen Kohlenstoff-Kathodenkollektorstab 10 herum geformt sein, bevor sie in den Behälter 2 eingesetzt wird oder vorzugsweise kann die Depolarisatormischung 8 zuerst in den Behälter 2 eingesetzt werden, worauf der Stromkollektor 10 dann in die Mischung eingedrückt wird. Ein konventioneller Zentriorring (nicht gezeigt) kann verwendet werden, um den Stromkollektor 10 in einer aufrechten axialen Position zu halten.

Das obere Ende der Kathoden-Depolarisatormischung 8 ist in einer festgelegten Entfernung unterhalb des offenen Endes des Behälters 2 angeordnet, um einen Luftraum 12 zu bilden, der jeden flüssigen Ausfluß aufnimmt, der während der Lagerung oder der Entladung, der Zelle gebildet werden kann.

Ein elektrisch isolierender Verschluß 14 ist zum Verschluß des offenen Endes des Behälters 2 vorgesehen. Der Verschluß 14 hat eine zentral angeordnete Öffnung 16, die einen etwas kleineren Durchmesser aufweist als der Durchmesser des Stabes 10, ßo daß sich ein Reibungspaßsitz ergibt, wenn er auf dem Stab 10 niedergedrückt wird. Das Randteil 18 des Verschlusses 14 sitzt auf dem oberen eingebogenen Rand 20 des Behälters 2. Ein hitzeschrumpfbares Band 22 mit einem Haftmittel, das zwischen dem Band 22 und dem Behälter 2 angeordnet ist, wird um den Behälter 2 herumgewikkelt und erstreckt sich bis auf den Randteil 18 des Verschlusses 14 und bis auf den Boden des Behälters 2. Der Aufbau wird dann in geeigneter Weise erhitzt, worauf das Band um die aufrechtstehende Wand des Behälters 2 und auf den Randteil 18 des Verschlusses 14 schrumpft, wodurch der Verschluß 14 auf dem Container befestigt und versiegelt wird. Dadurch ist der Verschluß 14 versiegelt und auf dem

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Behälter 2 durch die !compressive Kraft des geschrumpften Bandes und auch der haftenden Bindung zwischen dem Band und dem Verschluß versiegelt und befestigt. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ergibt die Verwendung des hitzeschrumpfbaren Bandes und des Haftmittels ein vergrößertes inneres Volumen für die aktiven Komponenten des Zellsystems, für die Aufnahme der während der Entladung gebildeten Flüssigkeit und die Ausdehnung der Kathodenmischung während des Entladungsvorganges. Es ist also der Fig. 1 zu entnehmen, daß bei einem Versagen des sich verbrauchenden Zinkbehälters, beispielsweise durch Bildung von Perforationen in den aufrecht stehenden Wänden, das durch Kraftmittel befestigte geschrumpfte Band alle Ausflüsse aufnimmt, die durch solche Perforationen hindurchtreten. Somit erreicht die vorliegende Erfindung eine Verbesserung des Gehalts und der Verhinderung der Ausflüsse, die aus galvanischen Trockenzellen austreten.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche galvanische Trockenzelle wie in Fig. 1, außer daß in ihr ein unterschiedlicher Verschluß 30 gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Verschluß 14 verwendet wird. Die übrigen Bestandteile der Zelle in Fig. 2 sind identisch mit denen der in Fig. 1 gezeigten und sind deshalb mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Verschluß 30 ist von einem Typ, wie er in der US-PS 3 802 923 beschrieben ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsformen von Verschlüssen 32 und 34, die jeweils zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

Die Fig. 5 zeigt die Rohzelle der Fig. 1, die in einem äuße-

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ren Aufbau enthalten ist, der eine äußere röhrenförmige nicht korrosive Hülle 36 umfaßt. Das obere Ende der röhrenförmigen Hülle 36 erstreckt sich über den Verschluß 14 hinaus und ist in üblicher Weise in sperrendem Eingriff mit der äußeren Handkante eines einstückigen oberen Deckels Der äußere Zellaufbau umfaßt Mittel zur Belüftung irgendwelcher Gase, die von der Innenseite des Behälters 2 an die äußere Atmosphäre abgegeben werden. Solche Mittel können beispielsweise durch Herstellen eines sperrenden Eingriffes zwischen der oberen Deckplatte 38 und der Hülle 36 hergestellt werden, die für Gas durchlässig ist.

Somit schafft die vorliegende Erfindung eine bandartige Verschlußvorrichtung für das offene Ende eines zylindrischen Behälters, wie er in versiegelten galvanischen Trockenzellen verwendet wird, das ein Minimum an Bestandteilen benötigt und deshalb relativ kostengünstig zu montieren ist. Der Bandverschluß kann während der Herstellung von Trockenzellen leicht und genau angebracht werden und ergibt sehr zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse hinsichtlich des Gehalts und der Absperrung von Gasen und Zellexsudaten während der Lagerung und Entladung der Zellen.

Der erfindungsgemäße Bandverschluß bietet eine Anzahl von Vorteilen wie z.Bsp.:

1. Die Rohzellen können unabhängig von der Hülle gealtert werden.

2. Der Bandverschluß begrenzt den Feuchtigkeitsverlust und den Eintritt von Sauerstoff in die Zelle.

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3. Das Haftmittel befindet sich an der Außenseite des Behälters (Zink) und nicht an der Innenseite, somit wird ein potentiell besser versiegelter Verschluß gebildet, da die Außenseite des Behälters sauber und frei von Kontamination durch die Depolarisatormischung oder dergleichen gehalten werden kann.

4. Das haftende Schrumpfband bewirkt einen Flächenkontakt anstelle eines Linienkontaktes, wodurch ein größerer gegen Lecken beständiger Weg entsteht.

5. Der Bandverschluß erlaubt ein Aussortieren nach der äußeren Erscheinung, um ohne Zerstören des rohen Zellenaufbaues wiedergewonnen werden zu können.

6. Der Verschluß kann dünn sein, um minimale Materialkosten zu erfordern, und kann mit einer hohen Herstellgeschwindigkeit gebildet werden.

7. Der Bandverschluß kann einen Zuwachs an Leervolumen der Rohzelle schaffen zur Aufnahme von Ausflüssen oder eine Zunahme an gemischter Höhe und Dienstleistungskapazität, verglichen mit einer durch Asphalt versiegelten Zelle.

.Beispiel

Einige hundert Rohzellen der "D"-Größe (ohne die röhrenförmige Hülle und die obere Endverschlußkappe) wurden im wesentlichen, wie in den Pig. 1 und 2 gezeigt, hergestellt, außer daß der in Pig.1 gezeigte Verschluß eine leicht halbkreisförmige Ausnehmung hatte, die etwa in der Mitte zwischen dem Zentrum des Kollektorstapels und der Kante des

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Deckels angeordnet war.

Insbesondere wurden die Zellen unter Verwendung eines Zinkbehälters, einer Kraftpapierbodenschale und einer Plastikisolatorscheibe, die am Boden des Behälters angeordnet war, eines Separators, der die vertikale Wand des Zinkbehälters auskleidete, einer positiven Elektrode aus einer Depolarisatormischung, zusammengesetzt aus Mangandioxid, Kohlenstoffruß und Zinkchlorid enthaltenden Elektrolyten, der in einem Zinkbehälter angeordnet ist und von diesem durch die Bodenseparatoren und die Vertikalbeschichtungen getrennt ist, sowie einem porösen Kohlenstoffstab, der zentral in der Depolarisatormischung eingebettet ist, hergestellt. Ein Polypropylenverschluß wurde über dem offenen Ende des Zinkbehälters angebracht und eine klebende Schrumpffolie (Tape 1320) wurde um den Behälter und Deckel herumgewickelt. Der Aufbau wurde 3 bis 5 Sekunden auf 200⁰C erhitzt, worauf das Band, wie in Fig. 1 gezeigt, schrumpfte. Die Zellen wurden dann bei 21⁰C gelagert und einige wurden 21 Tage lang kurzgeschlossen. Diese Zellen wurden nach 21 Tagen Kurzschluß visuell untersucht, wobei keine Undichtigkeit gegenüber Austritt von Flüssigkeit aus der Zelle gefunden wurde.

Galvanische Trockenzelle, enthaltend einen sich verbrauchenden Anodenbehälter, der die übrigen aktiven Komponenten enthält und der einen Verschluß aufweist, der oberhalb des offenen Endes des Behälters angebracht ist und worin ein hitzeschrumpfbares Band haftend befestigt ist, das an der aufrechten Wand des Behälters und zumindest der Umfangskante des Behälters schrumpft, wodurch der.Verschluß fest haftend am Behälter befestigt wird und diesen versiegelt. Außerdem wird ein Verfahren zum Versiegeln des Verschlusses einer galvanischen Trockenzelle unter Verwendung eines hitzeschrumpfbaren Bandes und Haftmittels beschrieben.

Claims

2113

GOlz_t ü :-,"·:: ^ -. ^r. H »ntera

Sch'jKCt^V.tii^e 27 26. März 1982

D-SDOO Rsiik^ii am Kain 70 Ha/G

Teieion{öö; 1)617079

Union Carbide Corporation, Old Ridgebury Road_P Danbury, Connecticut/USA

Mit einem hit ze schrumpf bar en Klebestreifen umhüllte und versiegelte galvanische Trockenzelle.

Patentansprüche

\Λ.' Galvanische Trockenzelle, enthaltend einen zylindrischen sich verbrauchenden anodischen Behälter mit einem offenen Ende, eine Elektrode, bestehend aus einer Depolarisatormischung, die in dem Behälter angeordnet ist und von ihm durch einen Separator getrennt ist, einen Stromkollektor, der teilweise in der Depolarieatormisehung eingebettet ist, und einen Verschluß, der das offene Ende des Behälters bedeckt, wobei der Verschluß eine Öffnung aufweist und so angeordnet ist, daß der obere Teil des Stromkollektors hindurchgeht und an den Wänden befestigt ist, wodurch er die Öffnung begrenzt, und wobei der Randteil des Verschlusses auf dem oberen Rand des offenen Endes des Behälters sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein hitzeschrumpfbares Band haftend an der aufrechten zylindrischen Wand des Behälters befestigt und darauf geschrumpft ist, und zumindest auf dem Randteil des Verschlusses geschrumpft und haftend befestigt ist, wodurch der Verschluß am Behälter versiegelt ist.
2. Galvanische Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkollektor in der Öffnung des Verschlusses durch Kraftschluß gehalten wird.
3. Galvanische Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkollektor an der Öffnung des Verschlusses unter Verwendung eines Klebstoffes oder Versiegelungsmittels befestigt ist.
4. Galvanische Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß am Umfang einen Rand aufweist, der auf dem oberen Rand des Behälters aufsitzt.
5. Galvanische Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band zumindest an einem Teil des Bodens des Behälters aufgeschrumpft und haftend befestigt ist.
6. Galvanische Trockenzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Band ein Schrumpfband ist, das eine Klebeseite aufweist.
7. Galvanische Trockenzelle nach den Ansprüchen 1, 2, 3,4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verbrauchende Anodenbehälter aus Zink und die Depolarisatormischung aus Mangandioxid und einem kohlenstoffartigen Material besteht.
8. Verfahren zum Versiegeln einer galvanischen Trockenzelle, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Einsetzen einer Elektrode, enthaltend eine Depolarisatormischung,eines zwischen der Depolarisatormischung und der Innenwand angeordneten Separators, eines Stromkollektors,der teilweise in die Depolari— satormischung eingebettet ist und sich durch das offene Ende des Behälters nach außen erstreckt;, und eines Elektrolyten in einen zylindrischen sich verbrauchenden Anodenbehälter mit einem offenen Ende?

b) Einsetzen eines Verschlusses mit einer Öffnung auf der Oberseite des offenen Endes des Behälters derart, daß das obere Ende des Stromkollektors durch die Wand hindurch reicht und an ihr befestigt ist, wodurch die Öffnung in dem Verschluß begrenzt wird und der Randteil des Verschlusses auf dem oberen Rand des offenen Endes des Behälters sitzt;

c) Einhüllen der nach oben sich erstreckenden Behälterwand und mindestens eines Teils des Randteils des Verschlusses mit einem Klebemittel und hitzesohrumpfbaren Band derart, daß das Klebemittel zwischen dem Band und dem Behälter und mindestens einem Teil des Randteils des Verschlusses angeordnet ist; und

d) Erhitzen des vom Band umhüllten Behälterverschlusses auf eine Temperatur, bei der das Band um den Behälter und auf den Verschluß schrumpft, wodurch ein hitzegeschrumpftes Band gebildet wird, das haftend an der Behälterwand befestigt und darum herum geschrumpft ist und das auf dem Verschluß haftend befestigt und um ihn herum geschrumpft ist, wodurch der Verschluß an dem Behälter versiegelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (c) das Band ein hitzeschrumpfbares Klebeband ist,
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (d) das Erhitzen über einen Zeitraum von etwa 2 Sekunden bis etwa 30 Minuten auf eine Temperatur von etwa 70⁰C bis etwa 300⁰C durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß im Schritt (b) der Stromkollektor durch eine Klemmkraft in der Öffnung des Verschlusses an den Wänden, die die Öffnung im Verschluß begrenzen, befestigt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (b) der Stromkollektor an den Wänden, die die Öffnung des Verschlusses begrenzen, durch ein Klebemittel oder Versiegelungsmittel befestigt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt (c) das Band und Klebemittel sich mindestens bis auf den Boden des Behälters erstreckt.