DE3425171A1

DE3425171A1 - Airborne oxygen cell

Info

Publication number: DE3425171A1
Application number: DE19843425171
Authority: DE
Inventors: Ullrich Dipl.-Ing. Costenoble (FH), 7095 Rainau; Werner 7090 Ellwangen Riedl
Original assignee: VARTA Batterie AG
Current assignee: VARTA Batterie AG
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1986-01-16

Abstract

In an airborne oxygen button cell, the multi-layer air cathode 3, 4, 5, 6 including the separator is held between a concentric bead 2 in the base of the cathode cup 1 and a seal 10 whose foot projects downwards at least at its periphery. The projection 11 engages between the bead and the cup edge and produces reliable, flat bracing of the air cathode over the entire cross-section of the cell. <IMAGE>

Description

Luftsauerstoffzelle Atmospheric oxygen cell

Die Erfindung betrifft eine Luftsauerstoffzelle in Knopfform, bestehend aus einem den Elektrolyten und das negative Elektrodenmaterial aufnehmenden inneren Metallbecher und einem eine mehrschichtige positive Luftsauerstoffelektrode enthaltenden äußeren Metallbecher, die unter Zwischenlage einer isolierenden Dichtung zusammengefügt sind.The invention relates to an oxygen cell in the form of a button, consisting of an inner one that receives the electrolyte and the negative electrode material Metal cup and one containing a multilayer positive air oxygen electrode outer metal cup joined together with an insulating seal in between are.

Bei Knopfzellen dieser Art ist die exakte und ihren vielfältigen Aufgaben optimal angepaßte Positionierung der Luftsauerstoffelektrode außerordentlich wichtig. Die Luftsauerstoffelektrode stellt durch ihren mehrschichtigen und trotzdem sehr dünnen Aufbau ein empfindliches Gebilde dar. Eine geringfügige, unbeabsichtigte Verschiebung gegen das Gehäuse bei der Zellenmontage kann ihre Funktionsfähigkeit infrage stellen, weshalb die Elektrode sicher gehaltert werden muß.With button cells of this type, the exact and their varied tasks optimally adapted positioning of the atmospheric oxygen electrode is extremely important. The atmospheric oxygen electrode is multi-layered and yet very thin structure represents a sensitive structure. A minor, unintentional Movement against the housing during cell assembly can reduce their functionality question why the electrode must be held securely.

Neben ihrer Hauptaufgabe, nämlich der Depolarisation des Luftsauerstoffs, obliegt der Luftelektrode noch die Begrenzung des Stoffaustausches überhaupt (CO2 -Aufnahme, Wasseraustausch) mit der umgebenden Atmosphäre, die Verhinderung von Elektrolytaustritt aus dem luftzugänglichen Teil des Gehäuses, die Abdichtung gegen den Gehäusebecher bei gleichzeitigem guten elektrischen Kontakt und die Aufnahme der Schließkräfte beim Bördelvorgang.In addition to their main task, namely the depolarization of atmospheric oxygen, the air electrode is still responsible for limiting the exchange of substances (CO2 -Absorption, water exchange) with the surrounding atmosphere, the prevention of Electrolyte leakage from the air-accessible part of the housing, the seal against the housing cup with good electrical contact and the receptacle at the same time the closing forces during the crimping process.

Gewöhnlich setzt sich die Luftsauerstoffelektrode, von der Luftseite zur Elektrolytseite vorgehend, zusammen aus einer hydrophoben Schicht, beispielsweise einer ungesinterten PTFE-Folie, einer mit einem Netzableiter versehenen Aktivkohleschicht (der eigentlichen Depolarisatorschicht, die zusätzlich mit einem Katalysator imprägniert sein kann) und einer Separatorschicht.Usually the atmospheric oxygen electrode sits on the air side proceeding to the electrolyte side, together from a hydrophobic layer, for example an unsintered PTFE film, an activated carbon layer provided with a network conductor (the actual depolarizer layer, which is also impregnated with a catalyst can be) and a separator layer.

Luftseitig ist der mehrschichtigen Elektrode im allgemeinen noch eine poröse Diffusionsschicht vorgelagert, welche die Verteilung der durch diskrete Bodenöffnungen des äußeren Metallbechers eintretenden Luft über den ganzen Elektrodenquerschnitt begünstigt.On the air side, the multilayer electrode is generally still one upstream porous diffusion layer, which allows the distribution of the through discrete floor openings air entering the outer metal cup over the entire electrode cross-section favored.

Hauptsächlich beim Verbördeln der mit allen Zellbestandteilen fertig bestückten Gehäusehälften besteht nun die Gefahr, daß die Luftkathode aus ihrer vorgesehenen ebenen Lage verrutscht oder sich unter plastischer Verformung aufwölbt. Die schädlichen Folgen sind dann ein zu großer Stoffaustausch mit der Atmosphäre, Rißbildung der hydrophoben PTFE-Schicht oder sogar Ablösung dieser Deckschicht infolge zu hohen Elektrolytdrucks während der Entladung, schwindende Haftung der Aktivkohle am Netzableiter und Kontaktverlust des Netzableiters am äußeren (kathodischen) Metallbecher.Mainly when flanging the finished with all cell components equipped housing halves there is now the risk that the air cathode from their provided flat position slips or bulges under plastic deformation. The harmful consequences are then an excessive exchange of substances with the atmosphere, Cracking of the hydrophobic PTFE layer or even detachment of this cover layer as a result too high electrolyte pressure during discharge, dwindling adhesion of the activated carbon on the network arrester and loss of contact of the network arrester on the outer (cathodic) metal cup.

Bei bekannten Luftsauerstoffzellen wird eine Fixierung der Luftelektrode in der Weise vorgenommen, daß der Boden des Kathodenbechers konvex ausgewölbt ist und eine absatzförmige Randzone besitzt, auf welcher die Kathode aufliegt und gegen die sie vom Dichtungsfuß elastisch angedrückt wird.In known atmospheric oxygen cells, the air electrode is fixed made in such a way that the bottom of the cathode can is convex and has a shoulder-shaped edge zone on which the cathode rests and against which it is pressed elastically by the sealing base.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftsauerstoffzelle in Knopfform, jedoch mit herkömmlichem flachen Boden- und Deckelumriß anzugeben, deren Konstruktion eine zuverlässige Positionierung der Luftkathode während der Zellenmontage gewährleistet und bei der mangelhafte Kontakte zwischen der Kathode und dem Kathodenbecher sowie Beschädigungen der Elektrodenstruktur weitgehend ausgeschlossen sind.The invention is based on the object of an atmospheric oxygen cell in the form of a button, but to be indicated with the conventional flat bottom and lid outline, whose construction ensures reliable positioning of the air cathode during the Cell assembly guaranteed and in the case of poor contacts between the cathode and the cathode cup and damage to the electrode structure are largely excluded are.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.The object is according to the invention with the in the characterizing part of the Claim 1 specified means solved.

Anhand einiger Figuren wird der Erfindungsgegenstand verdeutlicht.The subject matter of the invention is illustrated using a few figures.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Knopfzelle, in ihre Einzelbestandteile (unter Weglassung der negativen Elektrode) zerlegt.Figure 1 shows a button cell according to the invention, in its individual components (omitting the negative electrode) disassembled.

Figur 2 und 3 zeigen weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Dichtung.Figures 2 and 3 show further embodiments of the invention Poetry.

Figur 4 zeigt eine fertig montierte Zelle.Figure 4 shows a fully assembled cell.

Nach Figur 1 ist der äußere Metallbecher 1 mit einer konzentrisch ausgeformten, nach innen weisenden Sicke 2 versehen, auf welcher die montierte Luftsauerstoffelektrode, bestehend aus der PTFE-Deckschicht 3, der mit dem Netzableiter 4 versehenen Aktivkohleschicht 5 und der Separatorschicht 6, nach Einbringung in den Metallbecher 1 aufliegt. Eine poröse Diffusionsschicht 7 füllt den von der Sicke umgrenzten Raum zwischen dem Becherboden mit Luftlöchern 8 und der Luftsauerstoffelektrode weitgehend aus.According to Figure 1, the outer metal cup 1 is concentric with a formed, inward-facing bead 2, on which the mounted atmospheric oxygen electrode, consisting of the PTFE cover layer 3, the activated carbon layer provided with the network arrester 4 5 and the separator layer 6, after being introduced into the metal cup 1. One porous diffusion layer 7 fills the space delimited by the bead between the Cup bottom with air holes 8 and the atmospheric oxygen electrode to a large extent.

Auf den inneren Metallbecher 9 ist der Dichtungsring 10 aufgesteckt. Erfindungsgemäß ist an der Peripherie des Dichtungsfußes ein Vorsprung 11 vorhanden, welcher hier in besonders günstiger Ausführung die Form einer umlaufenden Wulst besitzt.The sealing ring 10 is pushed onto the inner metal cup 9. According to the invention, a projection 11 is provided on the periphery of the sealing base, which here in a particularly favorable design takes the form of a circumferential bead owns.

Beim Einsetzen des (mit Zinkpulver und Elektrolyt beschickten) inneren Metallbbechers 9 greift die Wulst 11 zwischen Sicke 2 und äußerem Becherrand 1 ein, wobei sie die Randpartie der Luftelektrode mit erfaßt und gegen den Boden des Metallbechers preßt. Nach dem Bördelvorgang bleibt die Luftelektrode einschließlich der Separatorschicht in dieser Position zwischen Sicke und Dichtungsfuß fest eingespannt. Ferner bleibt der metallische Kontakt des Netzableiters 4 am äußeren Becherrand zuverlässig erhalten.When inserting the inner (filled with zinc powder and electrolyte) Metal cup 9 engages the bead 11 between the bead 2 and the outer cup rim 1, whereby it grasps the edge part of the air electrode with and against the bottom of the metal cup presses. After the crimping process, the air electrode including the separator layer remains in this position firmly clamped between the bead and the sealing base. Furthermore remains the metallic contact of the network arrester 4 on the outer edge of the cup is reliably preserved.

In einer vereinfachten, aber ebenso günstigen Ausführungsform gemäß der Erfindung ist der periphere Vorsprung 11 am Dichtungsfuß, wie in Figur 2 gezeigt, durch eine in radialer Richtung von innen nach außen abfallende Abschrägung der Basis des Dichtungsfußes gegen die Horizontale erzeugt Dabei sollte der Neigungswinkel der Basisabschrägung etwa im Bereich 200 bis 400 liegen.In a simplified, but equally favorable embodiment according to of the invention is the peripheral projection 11 on the sealing foot, as shown in Figure 2, by a bevel of the sloping in the radial direction from the inside to the outside The base of the sealing foot is generated against the horizontal. The angle of inclination should be the base bevel are approximately in the range 200 to 400.

Eine weitere, im Rahmen der Erfindung liegende Ausführungsform des Dichtungsprofils gemäß Figur 3 besitzt einen Dichtungsfuß mit zwei Vorsprüngen 11 und 12. Diese können bei nicht zu großer Neigung mit besonderem Vorteil schwalbenschwanzförmig profiliert sein, im allgemeinen sollte der periphere Vorsprung jedoch eine größere Höhe besitzen.Another embodiment of the within the scope of the invention The sealing profile according to FIG. 3 has a sealing base with two projections 11 and 12. If the incline is not too great, these can be dovetail-shaped with particular advantage be profiled, but in general the peripheral protrusion should be a larger one Own height.

Wenn der Durchmesser der Sicke mit dem mittleren Durchmesser des Dichtungsfußes zusammenfällt - dies gilt auch für alle anderen Beispiele -, schmiegen sich beim Zusammenbau beide Vorsprünge des Dichtungsfußes unter elastischem Druck der Sicke an, so daß sich die Luftelektrode zwischen Sicke und Dichtungsfuß fest, jedoch ohne Gefahr des Einschneidens, verzahnt.If the diameter of the bead with the mean diameter of the sealing foot coincides - this also applies to all other examples - snuggle up to the Assemble both projections of the sealing foot under elastic pressure of the bead so that the air electrode is firmly between the bead and the sealing base, but without Risk of cutting, toothed.

An der fertigen Luftsauerstoffzelle gemäß Figur 4 zeigt sich die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahmen darin, daß die mehrschichtige Luftelektrode (3, 4,5,6) zwischen Sicke 2 und dem peripheren Vorsprung 11 am Fuß der Kunststoffdichtung 10 zuverlässig eingespannt ist. Die sichere Festlegung der Randpartie der Luftelektrode gewährleistet ihre vollkommen ebene Lage über dem Zellenquerschnitt und verhindert ein Aufwölben mit den bereits genannten schädlichen Folgen für die Elektrodenfunktion. Der elektrische Kontakt des Netzableiters 4 in der Depolarisatorschicht 5 bleibt erhalten.The effect can be seen on the finished atmospheric oxygen cell according to FIG the measures according to the invention in that the multilayer air electrode (3, 4,5,6) between bead 2 and the peripheral projection 11 at the foot of the plastic seal 10 is reliably clamped. The secure definition of the edge area of the air electrode ensures their perfectly level position over the cell cross-section and prevents them bulging with the already mentioned harmful consequences for the electrode function. The electrical contact of the network arrester 4 in the depolarizer layer 5 remains obtain.

Claims

Claims 1. Atmospheric oxygen cell in button form, consisting of an inner one receiving the electrolyte and the negative electrode material Metal cup and one containing a multilayer positive air oxygen electrode outer metal cup joined together with an insulating seal in between are, characterized in that the multilayer air oxygen electrode (3,4,5,6) between the base of the seal (10) and one from the bottom of the outer metal cup concentrically shaped, inward-facing bead (2) is firmly clamped, and that at the periphery of the sealing foot between a bead (2) and the edge of the outer metal cup (1) engaging projection (11) is arranged.

2. Air oxygen cell according to claim 1, characterized in that the projection (11) has the shape of a circumferential bead.

3. Air oxygen cell according to claim 1, characterized in that the projection (11) by a sloping in the radial direction from the inside to the outside Chamfering of the base of the sealing foot against the horizontal is formed.

4. Air oxygen cell according to claim 3, characterized in that the base bevel on the sealing base is about 20 to 400 against the horizontal.

5. Air oxygen cell according to one of claims 1 to 4, characterized in that that another projection (12) on the inner part of the sealing foot is present, and that the bead (2) between the two projections of the sealing foot intervenes.

6. Air oxygen cell according to claim 5, characterized in that Projections are dovetail-shaped in the sealing base.