DE3338398A1 - Elektrochemische zelle - Google Patents

Elektrochemische zelle

Info

Publication number
DE3338398A1
DE3338398A1 DE19833338398 DE3338398A DE3338398A1 DE 3338398 A1 DE3338398 A1 DE 3338398A1 DE 19833338398 DE19833338398 DE 19833338398 DE 3338398 A DE3338398 A DE 3338398A DE 3338398 A1 DE3338398 A1 DE 3338398A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cell
container
beveled
film
walls
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833338398
Other languages
English (en)
Inventor
Arabinda Narayan 02194 Needham Mass. Dey
Noble Edmund 01949 Middleton Mass. Hamilton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Duracell Inc USA
Original Assignee
Duracell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duracell International Inc filed Critical Duracell International Inc
Publication of DE3338398A1 publication Critical patent/DE3338398A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/186Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/167Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by crimping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/184Sealing members characterised by their shape or structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191Inorganic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/195Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/198Sealing members characterised by the material characterised by physical properties, e.g. adhesiveness or hardness
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

Elektrochemische Zelle
Die vorliegende Erfindung betrifft Dichtungen bzw. Verschlüsse für elektrochemische Zellen und insbesondere
solche Verschlüsse bzw. Dichtungen zur Verwendung in
nichtwässrigen elektrochemischen Zellen.
Verschlüsse für elektrochemische Zellen sind im allgemeinen
ein Tradeoff zwischen hoher Zuverlässigkeit und Hermetizität, so wie bei Glas zu Metall- oder Keramikverschlüssen und den: Verschlüssen, die ökonomisch geringere Kosten
aufweisen, aber weniger zuverlässig und sicher sind, wie Kräuseldichtungen, die z.B. Kunststoff-oder Gummimaterialien als Verschlußmittel und/oder elektrisch isolierende Elemente verwenden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen in hohem
Maße zuverlässigen, geringe Kosten verursachenden Verschluß für eine elektrochemische Zelle, insbesondere für die Verwendung in Zellen mit nicht-wässrigen Komponenten bereitzustellen.
• "Biirn Ir.inklurl/I r<iiikliin «lflii c
Al IC1IhIlIfTiIlI(1C- 111 ICl III1I7I KMtI
I) f. !7I) ( ItM1UUSC-I Ic-Ic1N -1IfIKT(K
I 'HiIiIi Mime hm/Ml nut Ii Ollic c
■μ liiicV.HMI.issr t ". Id I)KIi1I iijti<i I
1) KIiVi I κι·.int; Ic-Ic \ Vn 117 | >. m.i 11
1< Ιιλ'μμηιι.»ι In ■·'·· r.iw.until 11 -IrI.iv ι IHHiI ii.'ii·) l. il .1 · '
Γιι',Ι'.ι III 1 I. MlIlIl I» M I Il il Γ,.' HIl.1 Il Ic-Ii Il ν HIIiIHl)Il |ι.ι\\.ιΜΙ I
Kin woitoros Ziel dor vorliegenden Erfindung ist es, einen solchen Verschluß bereitzustellen, der weiterhin als ein langsam kontrolliert oder abrupt ventilierender Mechanismus funktionieren kann.
Die einzige in der Zeichnung dargestellte Figur stellt einen übertrieben (zum Zwecke der Klarheit) sektionierten Aufriß des Siegelbereiches einer erfindungsgemäßen elektrochemischen Zelle dar.
Im allgemeinen umfaßt die vorliegende Erfindung einen Verschluß (seal) für eine elektrochemische Zelle, die abgeschrägte Wände, die dem offenen Ende eines Metallzellenbehälters, vorzugsweise eines zylindrischen Behälters, benachbart sind, mit einem im angepaßten Winkel abgeschrägten Metallzellenoberteil, das darauf durch einen (Interferenz)Formschluß (interference fit) aufsitzt, und einem isolierenden Dichtungsmittelfilm von minimaler Dicke, der kompressiv dazwischengehalten wird, umfaßt.
Gewünschtenfalls kann der gesamte Zellbehälter abgeschrägt oder verjüngt sein. Gemäß den bevorzugten Ausführungsforirien der vorliegenden Erfindung wird ein verstärkendes Haltemittel, wie eine Ringkrause (crimp), an der Basis des Verschlusses verwendet, um mögliche langsame Trennung des formschlüssig verbundenen Zelloberteils und Behälters, insbesondere in einer unter Druck gesetzten Zelle, zu vermeiden. Andere leichter auslösende Haltevorrichtungen oder -mittel, wie Vertiefungen von verschiedener Zahl, Tiefe und Größe, können anstelle der Ringkrause „Q verwendet werden, um selektive Ventilierungsfähigkeit bei gewünschten Ventilierungsdrucken bereitzustellen. Nach der Entwicklung von übermäßigen Drucken werden die auslösenden Haltemittel entweder temporär für langsame Druckentspannung entkuppelt oder können mit der schnellen Bildung einer großen Abzugsöffnung mit der Druckentfernung des gesamten Zelloberteiles, wenn die Druckentwicklung von größerem Ausmaß ist, vollkommen entkuppelt werden. Einige
BAD
3338338
Haltemittel, wie für Knopfzellen, können einen Zelloberteil umfassen, der sich nach dem (Interferenzr)Formschluß über den Boden des Zellbehälters erstreckt und wobei diese Ausdehnung rund um den Boden des Behälters herum gekräuseit ist und eine Isolierung dazwischen angeordnet ist.
Der angepaßte Konizitätswinkel (Winkelabweichung von der Senkrechten) der Ze.llbehälterwände und des Zelloberteils liegt im Bereich von etwa 0,5° bis 10°, Ein Konizitatswinkel-Bereich von zwischen 1° bis 4° wird bevorzugt, um einen wirksamen Kompromiß zwischen Kosten und Leistung bereitzustellen, wobei die Zellbehälter mit größeren Durch messern im allgemeinen für einen effektiven (Interferenz-) Formschluß innerhalb des Bereiches größere Winkel erfordem.
Der isolierende Film zwischen dem abgeschrägten Metallzellenoberteil und Zeil behälterwänden ist vorzugsweise ein Kunststoff, der im wesentlichen gegenüber Zellkomponenten inert ist, wie halogenierte Polymere, einschließlich Polytetrafluorethylen (PTFE), FEP-Copolymere, die Copolymere von fluoriertem Ethylen und Propylen sind, PVF-das ein Homopolymeres von Vinylidenfluorid ist, ETFE-Copolymere, die Copolymere von Ethylen und Tetrafluorethylen sind, CTFE-Polymere, die Chlortrifluorethylenharze sind und E-CTFE-Copol yrnere, die Copolymere von Poly(Ethylen-Chlortrifluorethylen) sind und Polymere mit einem Fluorkohlenstoffgerüst und Perfluor-alkoxy-(PFA) Seidenketten, wobei der Alkoxyrest von 1-6 Kohlenstoff-
OQ atome enthält.
Andere im allgemeinen inerte Materialien, die für den isolierenden Film nützlich sind, umfassen Neopren, Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, Nylon u.dgl.
Die Dimensionen (Dicke und Länge) des verschließenden isolierenden Films sind im allgemeinen für die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verschlusses bestimmend. Der
Film sollte so dünn als möglich sein, solange er adäquate Isolierungen zwischen dem Metallzellenoberteil und Zellbehälter, die im allgemeinen als die Pole (terminals) entgegengesetzter Polarität für die Zelle funktionieren, bereitstellt. Die Filmdicke sollte vor dem Interferenz-) Formschluß zwischen Zelloberteil und Zellbehälter von solcher Dimension sein, daß, nachdem er durch den (Interferenz-)Formschluß gespannt und zusammengepreßt wird, durch Unebenheiten der Metalloberfläche, die den Film durchdringen, kein elektrischer Kontakt zwischen dem . Zelloberteil und dem Zellbehälter hergestellt wird. Im allgemeinen sollte die Dicke nach dem (Interferenz-)Formschluß ein Mehrfaches der "rms"-0berflächenrauheit der den Formschluß bildenden Metallteile ausmachen, um eine adäquate Aufrechterhaltung der Isolierung während der Produktion sicherzustellen. Adäquate Filmdicken liegen im allgemeinen im Bereich von 0,008 - 0,125 mm und liefern durch ihre geringen Dimensionen einen verminderten Bereich, in denen er den ZeI!komponenten ausgesetzt ist, eine wesentliche Inhibierung der Durch-Siegelmittel-Dampfpermeation, eine Verminderung des Effektes von thermischer Fehlpassung (mismatch) und die wirtschaftliche Minimierung von teuren, aber Hochleistungskunststoffen.
Das Verhältnis von Dicke zu Länge des Dichtungs- bzw. Verschlußmittelmaterials ist ein anderes wichtiges dimensionales Kriterium für die Wirksamkeit des Verschlusses. Im allgemeinen sollte dieses Verhältnis mindestens 1 : und vorzugsweise mindestens 1 : 30 betragen, wobei die Länge des Verschlußmittelmaterials, betrachtet innerhalb des Verhältnisses, der Teil des Verschlußmittelmaterials ist, der durch den (InterferenzMFormschluß zwischen den Metallteilen des Verschlusses zusammengepreßt wird. Vorzugsweise sollte die Länge der? abgeschrägten Oberfläche
3g der Wände des oberen offenen Endes des Zellbehälters die des entsprechend abgeschrägten Zelloberteiles überschreiten, um ausreichend Raum für einen vollständigen Interferenz-Formschluß mit Kompression des isolierenden Ver-
3338393
schlußmittelfilms, aber ohne ebenfalls einen Kurzschluß durch direkten Verschlußkontakt zwischen dem Zelloberteil und dem Zellbehälter zu gestatten, bereitzustellen.
Mit dem (Interferenz-)Formschluß des erfindungsgemäßen Verschlusses wird im wesentlichen die gesamte Länge des Verschlußmittelnaterials einem komprimierenden Druck unterworfen. Dies steht im Gegensatz zu den Falz-Verschlüssen (crimp seals) des Standes der Technik, welche im allge-
^O meinen einen oder zwei ausgewählte Verschluß-Druckbereiche auf einem isolierenden Element aufwiesen. Der Extrusionswiderstand des erfindungsgemäßen Verschlusses ist daher viel größer als der der Falzverschlüsse des Standes der Technik, da das Verschlußmittelmaterial keinen kompressionsfreien Bereichen, zu denen es leicht unter resultierender Degradation fließen kann, gegenüberliegt. Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Verschlüsse nicht abhängig von Metallfalzen, die inherent Federrücken aufweisen, die ebenfalls dazu neigen, die bekannten Verschlüsse zu degradieren.
Der erfindungsgemäße Verschluß stützt sich auf einen(Inter f eren2r)Formschluß oder (Ober lagerungs-)Formschluß , der hohe Level an restlicher elastischer Spannung inkorporiert,
Tg wodurch der Verschluß konstant aufrechterhalten wird.
Zusätzlich sind die Teile zu einem nahezu perfekten Sitz gespannt. Folglich sind die Toleranzen bei der Herstellung solcher Verschlüsse maßvoll und sind dadurch die Kosten reduziert. Die hohen kompressiven Belastungen auf
„Q dem Verschlußmittel film sollten - für den am meisten bevorzugten Typ des Verschlusses - in isostatischer Kompression beträchtlich über der biaxialen Streckgrenze des Verschlußmittelmaterials liegen. Obgleich solche Belastung über den gesamten Verschlußbereich physikalisch unmöglich ist, erlaubt das große Verhältnis von Länge zu Dicke des Verschlusses, daß das Versohl ußmi t tolmat.ori al cinon isostatischen Druckgradienten aufrechterhält, der zum Zentrum
ORIGINAL
des Verschlusses zu sehr hohen Level kumuliert, während die Scherbeanspruchungslevel so niedrig gehalten werden, daß das Kriechen unwesentlich gemacht wird. Der hohe isostatische Druck am Zentrum des Verschlusses bewirkt, daß das Verschlußmittelmaterial in die Oberflächenunebenheiten der im (Interf erenz-)Formschluß befindlichen Metallteile fließt, wodurch die Leckbahnen der Oberflächenbeschaffenheit gefüllt werden und jegliches Lecken in hohem Maße vermindert wird. Der isostatische Druck hängt ab von der elastischen Reserve der Metallteile des Verschlusses, wobei ein größerer Grad an Interferenz oder Überlagerung einen höheren isostatischen Druck und einen sichereren Verschluß liefert.
Der Zellbehälter und der Zelloberteil funktionieren wechselseitig als die Gegenpole (opposing terminals) für die Zellelektroden. Beispiele für solche Elektroden umfassen Lithium und andere Alkali- oder Erdalkalimetall enthaltende Anoden und inaktive Kathoden, wie Kohlenstoff für die Verwendung mit fluiden Kathodendepolarisatoren, wie SO2 und SOC1„, und aktive Kathoden, wie MnO3, CuCl2, CF , TiS- sowie andere Methalloxide, Halogenide, Chalcogenide, usw. Flüchtige organische Elektrolytlösungsmittel sind ebenfalls in der Zelle, die erfindungsgemäß verschlossen ist, enthalten. Andere Zellen, für welche die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, umfassen wässrige Zellen einschließlich alkalische Zn/MnO_-, Zn/HgO-, Zn/Ag 0- und Nickel-Cadmium-Zellen.
3Q Um sicherzustellen, daß die Feinheit oder Dünnheit des Filmes nicht zufällig zu einem Kurzschluß zwischen den angepaßt abgeschrägten Metallteilen, die den (Interferenz-) Formschluß bilden sowie als die Pole (terminals) für die Zelle funktionieren (insbesondere da ein hoher Grad des
g,- CCnterferenz-JFormschlusses zur Erzielung eines hohen isostatischen Druckes wünschenswert ist), führt, kann der Verschlußmittelfilm mit einer starken Glas- oder Keramik-
3338393
faser gefüllt werden.Die eingeschlossenen Partikel sollten von solcher Größe sein, daß sie eine signifikante Fraktion der Filmdicke (10 - 90 %) darstellen und sie sollten in dem Film isoliert sein (3-30 VoIr%). Die eingeschlossenen Partikel funktionieren so, daß der Verschlußmittelfilm eine Brücke von der Oberfläche zur gegenüberliegenden Verschlußoberfläche bildet und Kontakt und Kurzschluß insbesondere in den Bereichen, wo das Verschlußmittel extrudieren kann, wie an der Kante des Ver-Schlußbereiches und unter den fakultativ vorhandenen, als zusätzliche Haltemittel verwendeten Falzen, verhindert
wird. Alternativ an eine separate Schicht eines Isolierungsmaterials, wie Tonerdekeramik (50 - 50 %) an das Metall in dem Falzbereich epoxy-gebunden werden, um weiter die elektrische Isolierung sicherzustellen.
Die Ventilierung kann, falls gewünscht, durch Verwendung von Falzen (crimps) verschiedenartiger Konfigurationen, Anzahl und Tiefen, reguliert werden. Falze, die größere Oberflächenbereiche oder Tiefen aufweisen, ebenso wie eine zunehmende Zahl von Falzen liefert höhere Ventilierungsdruckwirkung. Die Elastizität des Metalls ist ebenfalls partiell bestimmend für die Ventilierung, wobei größere Elastizität eine Öffnung bei geringerem Druck bereitstellt.
In der Zeichnung ist die Zelle 10 innerhalb des Metallzellenbehälters 12, der eine Wand 14 am oberen offenen Ende besitzt, die um den Winkel "a" von den senkrechten
OQ Wänden derselben abgeschrägt ist, enthalten. Das Metallzellenoberteil 11, das einen im wesentlichen angepaßten Konizitätswinkel "b" besitzt, ist auf die abgeschrägte Wand 14 des offenen Endes mit einem Druck-Festsitz (press interference fit) aufgesetzt. Der isolierende Verschluß-
„,- mittelfilm 15, der zwischen der abgeschrägten Wand 14 des offenen Endes des Zellbehälters 12 und dem Metallzellenoberteil 11 angeordnet ist, ist im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Festsitzes gedehnt und durch den
Interferenzfilm komprimiert. Der Zelloberteil 11, der den Konizitätswinkel "b" besitzt, der im wesentlichen dem Konizitätsinkel "a" angepaßt ist, sitzt kompressiv mit einem Druck-Festsitz auf der abgescnrägten Wand 14 des offenen Endes. Der isolierende Verschlußmittelfilm 15, der zwischen dem abgeschrägten offenen Ende 14 des Metallzellenbehälters 12 und dem Metallzellenoberteil 11 angeordnet ist, ist durch den Festsitz im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Festsitzes gespannt und komprimiert. Der Metallzcllenoberteil 11 und der Zellbehälter 12 sind in der Festsitz-Position durch Vertiefungen 17 festgeklemmt. In einer alternativen Struktur kann die Endwand des Behälters auswärts abgeschrägt sein und der Zelloberteil einwärts abgeschrägt sein, wobei der letztere keilförmig in das Zellbehälterende eingezwängt wird, um den Formschluß zu bewirken.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1
Zwei zylindrische Behälter mit offenen Enden, die jeweils die Abmessungen 0,77 cm 0 und 3,92 cm Höhe aufwiesen und aus einem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt mit leichter Vernickelung bestanden, wurden an ihren offenen Enden in einer Drehbank unter Verwendung einer Walze anstelle eines Schneidwerkzeuges (cutting tool) zu einem Konizitätswinkel von 3 1/4° zusammenpassend abgeschrägt, einer einwärts (maskulin) und einer auswärts (feminin) für eine 30
Konizitätsdistanz von 0,83 cm für den einwärts abgeschrägten Behälter und von 0,62 cm für den auswärts abgeschrägten Behälter. Die Außenseite der Verjüngung des einwärts abgeschrägten Behälters wurde mit einem 0,075 mm dicken Polytetrafluorethylen (PTFE)-FiIm beschichtet und der Behälter wurde zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Der einwärts abgeschrägte Behälter und der auswärts abgeschrägte Behälter wurden unter Druckanwendung zu einem Festsitz
333 8338
zusammengefaßt, in dem man sie in ein Stahlrohr brachte, das an den Enden Deckelschrauben enthielt, die zur Erzielung des Festsitzes oder Formschlusses angezogen wurden, so daß der Durchmesser des einwärts abgeschrägten Behälters um etwa 0,050 mm vermindert wurde. Die formschlüssig verbundenen Behälter (in dem Rohr, wobei eine Deckelschraube für einen Paßsitz jedoch nicht Festsitz etwas gelöst wurde, um mögliche Ventilierung und Separation zu verhindern) wurden anschließend in beliebiger Reihenfolge den folgenden strengen Betriebsbedingungen (abuse regimens) unterworfen:
a) 12 Zyklen bei 2000C (15,5 bar absolut) insges. 200 Std.
b) 23 Zyklen bei -1800C in flüssigem Stickstoff 50 Std.
c) 17 Zyklen bei 135°C (3,1 bar absolut) insges. 200 Std.
d) 43 Zyklen bei 200C insges. 300 Std.
Das Lecken wurde durch häufiges Wiegen überwacht und das Gewicht blieb innerhalb von 1 mg konstant. Nach Zerlegung wurde gefunden, daß das Wasser darin enthalten geblieben
. .
ist.
Die Anordnung der formschlüssig verbundenen Behälter in dem Stahlrohr mit Deckelschrauben, obgleich Ventilierung vermieden wurde, beeinträchtigte jedoch nicht das Testen der Verschlüßfahigkeit, die außergewöhnlich war und die Verschlußintegrität von Verschlüssen des Standes der Technik vergleichbarer Wirtschaftlichkeit um einen beträchtlichen Faktor überschritt.
Beispiel 2
23 Zellen wurden konstruiert, wobei jede Zelle eine 0,22 g schwere Lithiumfolie als Zellanode enthielt, die auf die innere Wand eines Behälters aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 0,77 cm und einer Höhe von 3,92 cm kalt aufgeschweißt wurde. Eine Kohlenstabkathode (0 0,5 cm, Höhe 3,6 cm) aus 90 % Shawinigan Ruß und 10 % Polytetrafluorethylen-Bindemittel wurde zentral in einer Spulen-
struktur (bobbin structure) im Zellbehälter angeordnet und die Zelle wurde mit 1,5 g 1,8 M LiAlCl. in SOCl2 als Elektrolyt/Flüssigkathode-Depolarisator gefüllt. Das
obere offene Ende des Zellbehälters wurde einwärts um
einen Konizitätswinkel von 3,25° für eine Distanz von
0,83 cm abgeschrägt. Ein becherförmiger Zelloberteil von 0,62 cm Länge, 0,79 cm 0 am oberen Ende und 0,72 cm 0
am geschlossenen Ende und einem auswärts gerichteten angepaßten Konizitätswinkel von 3,25° wurde unter Druck
mit dem Behälter formschlüssig zu einem Festsitz zusammengefaßt. Zwölf Zellen wiesen einen 0,05 mm dicken PoIytetrafluorethylen-Film, der in dem Bereich des Festsitzes zwischen dem Zelloberteil und dem Zellbehälter zusammengepreßt war, auf und elf Zellen hatten einen 0,05 mm
dicken FEP-FiIm, der dazwischengepreßt war. Neun Vertiefungen (dimple crimps) mit 0,38 mm Tiefe und einem Durchmesser von 1,5 nun wurden symmetrisch um das Zelloberteil an der Endperipherie des formschlüssigen Verschlusses angeordnet. Der Pol-Kathoden-Kontakt wurde durch einen
Kathodenstift (pin) an das Innere des Zelloberteils angeschweißt, welcher im allgemeinen die Kohlekathode durchstößt. Jede rter Zellen wurde über eine Zeitspanne von 23 Tagen unter außergewöhnlichen Betriebsbedingungen von 4 Std. bei 55°C, 4 Std. bei 200C, 16 Std. bei 72°C an jedem Tag, ausge-
nommen an den Tagen 5, 6, 12, 13, 19 und 20, wenn die
Zellen den gesamten Tag bei 72°C gehalten wurden, Zyklen (abuse cycled) unterworfen. Der Gewichtsverlust für jede Zelle überschritt nicht 0,1 mg, was innerhalb des Abweichungsbereiches der für die Bestimmung von solchem Gewichtsverlust verwendeten Waage liegt. Fünf Zellen wurden vor den zyklischen Untersuchungen entladen, ohne daß ein Effekt auf den Gewichtsverlust wahrnehmbar war. Der OCV-Wert der verbleibenden 18 Zellen wurde nach den außergewöhnlichen Betriebsbedingungen gemessen, wobei ein Durchschnitts-OCV-Wert
von 3,71 erhalten wurde, wodurch weiterhin kein signifikanter Verlust an Kapazität oder Zeil-Leistungsfähigkeit angezeigt wurde.
1 Beispiel 3
Eine Zelle, die wie in Beispiel 2 beschrieben, konstruiert war, ventiliert bei einem inneren Druck zwischen 5,17 und 5 6,9 bar mit einem erneuten Verschluß (resealing) nach solcher Druckentspannung,
Leerseite

Claims (11)

Patentansprüche
1./Elektrochemische Zelle, umfassend einen metallischen Zellbehälter, der darin angeordnet eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten enthält, wobei der metallische Zellbehälter ein offenes Ende aufweist und die dem offenen Ende anliegenden Wände verjüngt sind, -dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle mit einem metallischen Zelloberteil verschlossen ist, der eine komplementäre im wesentlichen zusammenpassende Konizität besitzt, und durch einen Formschluß auf der abgeschrägten Behälterwand aufsitzt, wobei der Behälter ein elektrischer Pol für entweder die Anode oder Kathode und der Zelloberteil der andere elektrische Pol für Anoder oder kathode ist, und ein isolierender Verschlußmittelfilm von minimaler Dicke kompressiv zwischen der abgeschrägten Behälterwand und dem zusammenpassend abgeschrägten Zelloberteil durch den Formschluß gehalten wird.
FTriiTikfiirf/t-r^«iikfnr) ollitc
I ·Muni Mum liCM/Miinii Il ΟΙΙιι r j
Adril.Hicmllrr Ki I) USTOOl«τι»sei
IcI OI>171/.«>(> I "IrIt-N 4ΙΠΚ7Ι. <>|>|ι·\ (I
Si hiHy.^
I) KO'.o I I
I ", IcI OHliil/dJii'i I
IcIi-N 'jir.-4 7 (I.IW.I il
2. Zelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dem offenen Ende des Behälters anliegenden Wände und der Zelloberteil um einen Winkel zwischen 0,5° bis 10° abgeschrägt sind.
3. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Verschlußmittelfilm, der kompressiv gehalten wird, mindestens
10 mal so lang wie dick ist.
10
4. Zelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmdicke zwischen 0,008 bis 0,125 mm liegt.
5. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil des isolierenden Films sich in isostatischer Kompression befindet, die seine biaxiale Streckgrenze überschreitet.
6. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den Film Neopren, Polyurethan, Polypropylen, Polyethylen, Nylon, Polytetrafluorethylen, Copolymere von fluoriertem Ethylen und Propylen, Homopolymere von Vinylidenfluorid, Copolymere von Ethylen und Tetrafluorethylen, Chlortrifluorethylen-Harze, Copolymere von Poly(Ethylen-Chlortrifluorethylen) oder Polymere mit einem Fluorkohlenstoff gerüst und Perfluoralkoxyseitenketten, wobei der Alkoxyrest von 1-6 Kohlenstoffatome ent-
3Q hält, umfaßt.
7. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der isolierende Verschlußmittelfilm mit einer Glas- oder Keramikfaser von 1-30 g5 VoIΐΐ gefüllt ist und die Partikel der Glas- und Keramikfaser eine Größe zwischen 10 - 90 % der Dicke des Filmes besitzen.
BAD
3338393
1-
8. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dem offenen Ende benachbarten Behälterwände einwärts abgeschrägt sind und das Metallzellenoberteil zusammenpassend auswärts abgeschrägt ist, um im Formschluß über und um die abgeschrägte Behälterwand zu sitzen.
9. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter und der Zelloberteil zusätzlich durch Haltemittel zusammengehalten werden.
10. Zelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltemittel unter vorbestimmten Bedingungen von übermäßigem Druck innerhalb der Zelle lösbar sind, wobei die Zelle dadurch ventiliert wird, und mit Druckentspannung erneut geschlossen wird und wobei unter größerem vorbestimmtem übermäßigem Druck die Haltemittel vollständig entkuppelt werden, wobei eine vollständige Öffnung mit dem Öffnen des verschlossenen Behälterendes gebildet wird.
11. Elektrochemische Zelle, umfassend eine Lithiumanode und ein aktives Kathodenmaterial, wie S0„, SOCl9, MnO0, CuCl9, CF oder TiS9, enthalten innerhalb eines zylindrischen metallischen Behälters mit einem offenen Ende, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Behälters, die dem offenen Ende benachbart sind, einwärts um einen Winkel zwischen 1° und 10° abgeschrägt sind, wobei das offene Ende durch einen metallischen becherförmigen Zelloberteil verschlossen ist, der eine auswärts gerichtete Konizität aufweist, die der der Wände entspricht, wobei der Zelloberteil auf den Wänden und urn die Wände mit einem Formschluß aufsitzt, ein isolierender Verschlußmittelfilm mit einer Dicke zwischen 0,008 bis 0,125 mm durch den Formschluß kompressiv zwischen dem Zelloberteil und den
BAD ORIGINAL
Wänden gehalten wird, wobei der kompressiv gehaltene Film eine Länge aufweist, die mindestens 10 mal so groß wie seine Dicke ist, und der Behälter und der Zelloberteil zusätzlich durch Haltemittel zusammengehalten werden.
DE19833338398 1982-10-21 1983-10-21 Elektrochemische zelle Withdrawn DE3338398A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/435,844 US4533609A (en) 1982-10-21 1982-10-21 Seal for electrochemical cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3338398A1 true DE3338398A1 (de) 1984-04-26

Family

ID=23730044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833338398 Withdrawn DE3338398A1 (de) 1982-10-21 1983-10-21 Elektrochemische zelle

Country Status (14)

Country Link
US (1) US4533609A (de)
JP (1) JPS5994363A (de)
AU (1) AU554530B2 (de)
BE (1) BE898013A (de)
BR (1) BR8305816A (de)
CA (1) CA1204152A (de)
DE (1) DE3338398A1 (de)
ES (1) ES526599A0 (de)
FR (1) FR2535115B1 (de)
GB (1) GB2129604B (de)
IL (1) IL69972A (de)
IN (1) IN160533B (de)
IT (1) IT1206326B (de)
ZA (1) ZA837607B (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3443453A1 (de) * 1984-11-29 1986-05-28 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Explosionsgeschuetztes, dicht verschlossenes galvanisches element
DE3443454A1 (de) * 1984-11-29 1986-05-28 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Hermetisch abgedichtetes galvanisches element mit einer lithiumelektrode
US4939050A (en) * 1987-11-12 1990-07-03 Bridgestone Corporation Electric cells
US4937153A (en) * 1988-08-29 1990-06-26 Eveready Battery Company Cell circuit interrupter
GB9605953D0 (en) * 1996-03-21 1996-05-22 Tamura Hinchley Ltd Improvements in electric cells
US6033799A (en) * 1997-11-14 2000-03-07 Eveready Battery Company, Inc. Miniature galvanic cell having optimum internal volume for the active components
US5935731A (en) * 1997-11-20 1999-08-10 Voltec Pte. Ltd. Cylindrical battery
US6265096B1 (en) * 1998-08-21 2001-07-24 Eveready Battery Company, Inc. Electrochemical cell having collector electrically insulated from cover
US20180076465A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Tubular form biomedical device batteries with electroless sealing
US10734668B2 (en) 2016-09-12 2020-08-04 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Tubular form biomedical device batteries

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL113773C (de) * 1956-03-12
AT225106B (de) * 1961-05-12 1962-12-27 Akg Akustische Kino Geraete Verpackung für Mikrophone od. dgl.
DE1259429C2 (de) * 1964-11-04 1973-02-22 United States Time Corp Kleines Primaer- oder Sekundaerelement und Verfahren zu seiner Herstellung
US3343996A (en) * 1965-04-12 1967-09-26 Ashtabula Rubber Co Storage battery cover
GB1203933A (en) * 1966-10-17 1970-09-03 Alkaline Batteries Ltd Improvements relating to adhesives
US3969146A (en) * 1972-07-19 1976-07-13 Varta Batterie Aktiengesellschaft Gas-tight sealed galvanic cell
DE2235299C3 (de) * 1972-07-19 1975-02-13 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Gasdicht verschlossenes galvanisches Element und Verfahren zu seiner Herstellung
US3897265A (en) * 1974-01-30 1975-07-29 Gte Laboratories Inc Electrochemical cells
DE2619177C2 (de) * 1976-04-30 1977-09-29 E. Schlüter Fachhandel für Schweißtechnik, 3014 Laatzen Schweiß-, Schneid-, Heiz- oder Flämmbrenner
US4041214A (en) * 1976-05-20 1977-08-09 Timex Corporation Button cell configuration
JPS5357436A (en) * 1976-11-02 1978-05-24 Tokyo Shibaura Electric Co Alkaline battery
US4307509A (en) * 1977-04-07 1981-12-29 Eleanor & Wilson Greatbatch Foundation Method for manufacturing a lithium-chlorine cell
JPS5590052A (en) * 1978-12-28 1980-07-08 Seiko Epson Corp Alkali button type battery
JPS55133754A (en) * 1979-04-04 1980-10-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of storage battery
US4382509A (en) * 1980-09-02 1983-05-10 L. Gordon & Sons, Inc. Method and apparatus for assembling, shipping and testing sensitive electronic components
DE3034600A1 (de) * 1980-09-13 1982-09-30 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Galvanische rund- oder knopfzelle
JPS5796456A (en) * 1980-12-08 1982-06-15 Hitachi Maxell Ltd Battery
US4333994A (en) * 1981-03-27 1982-06-08 Union Carbide Corporation Cell employing a coiled electrode assembly

Also Published As

Publication number Publication date
ZA837607B (en) 1984-06-27
GB2129604A (en) 1984-05-16
GB8328157D0 (en) 1983-11-23
IL69972A0 (en) 1984-01-31
IN160533B (de) 1987-07-18
US4533609A (en) 1985-08-06
AU2040183A (en) 1984-05-03
IL69972A (en) 1987-07-31
BR8305816A (pt) 1984-05-29
BE898013A (fr) 1984-02-15
IT8323330A0 (it) 1983-10-17
ES8406799A1 (es) 1984-07-16
CA1204152A (en) 1986-05-06
AU554530B2 (en) 1986-08-21
IT1206326B (it) 1989-04-14
FR2535115B1 (fr) 1988-08-26
FR2535115A1 (fr) 1984-04-27
GB2129604B (en) 1985-12-11
ES526599A0 (es) 1984-07-16
JPS5994363A (ja) 1984-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2448370C3 (de) Anordnung von Knopf zellen in einem mehrteiligen Gehäuse
DE69602122T2 (de) Flache Zelle
DE69612537T2 (de) Gas- und flüssigkeitsdichte Abdichtung des metallischen Poles einer dichten Sekundärzelle
EP0123201B1 (de) Luftsauerstoffzelle
DE69516222T2 (de) Gasdichte Zink-Sekundärbatterie und Zink-Elektrode
DE69501695T2 (de) Wasseraktivierte Batterie
DE2731973A1 (de) Flexible elektrische zelle und hiermit hergestellte batterie
DE2706461A1 (de) Elektrochemische zelle (ii)
DE69226439T2 (de) Batterie mit elektrochemischer prüfvorrichtung
DE2262256B2 (de) Galvanisches Element
DE2838857A1 (de) Metalloxid/lanthannickelhydrid- akkumulator
DE3338398A1 (de) Elektrochemische zelle
DE69613016T2 (de) Elektrochemische Zelle
DE2550542A1 (de) Lithium-jod-zelle
DE2809412A1 (de) Dichtung fuer elektrochemische langzeit-zelle
DE2849873A1 (de) Verfahren zur herstellung einer galvanischen feststoffzelle
DE69321780T2 (de) Gasdiffusionselektrode und diese verwendender elektrochemische Reaktor
DE69719160T2 (de) Elektrochemische Zelle mit spiralförmig gewickelten Elektrodenblock mit mechanischer Stossbeständigkeit
DE69702941T2 (de) Bipolares Element für Batterie mit Gas-Depolarisation
DE2755365C2 (de) Elektrische Anschlußvorrichtung für Batterien
DE3436115C2 (de) Gasdichte Blei-Akkumulatorzelle
DE3106203A1 (de) Mehrzelliger elektrischer akkumulator und verfahren zu dessen herstellung
DE2051480A1 (de) Aufladbare Batterie
DE2220263A1 (de) Luftdepolarisierbares galvanisches element
DE3718205C2 (de) Verbessertes Entlüftungsfutter und Abdeckkonstruktion für galvanische Zellen sowie Herstellungsverfahren

Legal Events

Date Code Title Description
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KUHNEN, R., DIPL.-ING. WACKER, P., DIPL.-ING. DIPL

8139 Disposal/non-payment of the annual fee