DE3436415C2 - - Google Patents

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DE3436415C2
DE3436415C2 DE3436415A DE3436415A DE3436415C2 DE 3436415 C2 DE3436415 C2 DE 3436415C2 DE 3436415 A DE3436415 A DE 3436415A DE 3436415 A DE3436415 A DE 3436415A DE 3436415 C2 DE3436415 C2 DE 3436415C2
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

Die Erfindung betrifft eine zylindrische versiegelte galvanische Zelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2, wie primäre alka­ lische Zellen und andere. Insbesondere betrifft die Erfin­ dung ein Versiegelungs- und Isolierbauteil, im folgenden Versiegelung genannt, für derartige Zellen.
Der allgemeine Aufbau einer versiegelten zylindrischen Zelle besteht darin, daß die grundlegenden Bauteile in einem Zellen­ becher montiert werden und dann wird der Zellenbecher durch eine Versiegelung verschlossen, die auf dem offenen Ende des Zellenbechers angeordnet wird. Die Versiegelung soll ausschließen, daß der Elektrolyt aus der Zelle austritt und stellt eine elektrische Isolation der Elektrodenkontakte von­ einander dar.
Es ist wünschenswert, daß eine derartige Versiegelung durch­ lässig für Wasserstoffgas aus der Zelle ist, um Druckaufbau innerhalb der Zelle in Grenzen zu halten, wobei sie je­ doch Eintritt oder Verlust von Flüssigkeit und das Ein­ dringen von Sauerstoff oder Kohlendioxyd in die Zelle ver­ hindern soll. Weiterhin wird eine Versiegelung für gewöhn­ lich mit einer eingespritzten Membrane oder einem relativ dünnen Abschnitt hergestellt, um sicherzustellen, daß die Zelle unter gewissen Betriebsbedingungen, bei denen hoher Gasdruck innerhalb der Zelle aufgebaut werden kann, abbläst, um somit auszuschließen, daß die Zelle zerreißt.
Die vorliegende Erfindung betrifft Versiegelungen, die mittels Schnappsitz auf dem Zellbecher montiert werden, wobei sichergestellt sein muß, daß sie an Ort und Stelle verbleiben, auch dann, wenn dieses Einschnappen in einer schnellaufenden automatischen Fertigung vor sich geht. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung Versiegelun­ gen, die durch eine Metallscheibe verstärkt werden, um eine stärkere Struktur zu erhalten, und die leicht und kostengünstig herstellbar sind und Platz für größere Mengen von aktivem Material in der Zelle schaffen, so daß diese eine längere Lagerbeständigkeit und/oder Lebensdauer hat.
Aus der US-PS 30 68 312 vom 11. Dezember 1962 ist eine versiegelte Zelle bekannt, die eine leitfähige Behälter­ abdeckung aufweist, die aus Metall sein kann und in ein Versiegelungsbauteil eingesetzt ist, das eine Membran auf­ weist, durch welche ein Stromsammler tritt, und mit der Unterseite der leitfähigen Abdeckung in Kontakt tritt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Versiege­ lung für Zellen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 2 zu schaffen, insbesondere aus einem thermo­ plastischen Material wie Polypropylen, die es ermöglicht, daß Wasserstoffgas aus der Zelle austritt, selbst dann, wenn die Zelle mit dem Oberteil nach unten steht, das heißt, wenn die Versiegelung auf einer Unterlage aufliegt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Insbesondere ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß eine Versiegelung geschaffen wird, die eine gute Druck­ kraft des Versiegelungsbauteils gegen die Innenwand des Zellenbechers sicherstellt, so daß besser sichergestellt ist, daß die Zelle an der abschließenden Bördelnaht sicher versiegelt ist.
Auch Sicherheitsaspekte spielen eine Rolle bei der er­ findungsgemäßen Versiegelung, indem Sicherheit gegen eine nach außen gerichtete Explosion von aktivem Material im Falle eines abrupten Zellenbruches geschaffen ist und weiterhin Sicherheit gegen Eindringen von Fremdkörpern geschaffen ist, die für die Zelle schädlich sein können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegen­ den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung mehrerer Ausführungsformen anhand der Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von unten eine typische Versiegelung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf eine typische Versiegelung, die in größeren Zellen ver­ wendet wird, wobei weiterführende Merkmale in punktierten oder gestrichelten Linien dargestellt sind;
Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, des Aufbaues der Versiegelung gemäß Fig. 2;
Fig. 4 und 5 Ansichten ähnlich den Fig. 2 und 3, jedoch vom Aufbau einer Versiegelung, die in kleineren Zellen zur Anwendung kommt; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht des oberen Be­ reiches einer zusammengebauten Zelle ge­ mäß der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung betrifft zylindrische versiegel­ te Zellen, bei denen eine Anode, eine Kathode, Trennmittel, ein Elektrolyt, etc. in einem Zellenbecher eingebaut werden, wobei üblicherweise der Zellenbecher die Kathode bildet, wenn eine alkalische Zelle aufgebaut wird. Der Zellenbecher hat ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende, wobei das offene Ende entweder abgestuft sein kann oder einen Rand­ wulst aufweist.
Wenn der Zellenbecher an seinem offenen Ende abgestuft ist, ist der Durchmesser des Zellenbechers über der Abstufung größer als darunter. Wenn der Zellenbecher einen Randwulst aufweist, so erstreckt sich der Randwulst nach innen, so daß an dem Randwulst der Durchmesser des Zellenbechers ge­ ringer ist als unterhalb. Die Versiegelung kann mittels Schnappsitz in das offene Ende des Zellenbechers einge­ setzt werden, gleichgültig ob er abgestuft ist oder einen Randwulst aufweist.
Eine typische Ansicht einer erfindungsgemäßen Versiege­ lung ist in Fig. 1 dargestellt, wobei mit dem Bezugs­ zeichen 10 ein Bauteil bezeichnet ist, das einen oberen Abschnitt 12 und einen unteren Abschnitt 14 aufweist. Im allgemeinen hat der obere Abschnitt 12 einen Durch­ messer, der im wesentlichen dem des größeren Durchmessers des Zellenbechers entspricht. In dem Versiegelungsbauteil 10 ist eine Schulter an der äußeren Umfangsfläche des Bauteiles 10 ausgebildet und die Schulter ist nach innen gerichtet, so daß sie einen Durchmesser aufweist, der ge­ ringer ist als der des größeren Durchmessers des Zellen­ bechers, in den das Bauteil 10 eingesetzt werden soll.
Um einen sicheren Schnappsitz des Bauteiles 10 in dem Zellenbecher sicherzustellen, ist der untere Abschnitt 14 als eine sich nach unten und außen erstreckende Schürze ausgebildet, wobei der maximale Durchmesser, oder der maximal erreichbare Durchmesser der Schürze, bzw. des unteren Abschnittes 14 im wesentlichen an ihrem äußersten Ende vorliegt. Besagter Durchmesser ist im wesentlichen ge­ nauso groß wie der des großen Durchmessers des Zellen­ bechers, in den das Bauteil eingesetzt werden soll.
Wie später noch genauer beschrieben werden soll ist gemäß der vorliegenden Erfindung der untere Abschnitt oder die Schürze mit einer Mehrzahl von sich nach unten erstrecken­ den beinartigen Vorsprüngen versehen, die in Fig. 1 mit der Bezugsnummer 18 bezeichnet sind. Bei einer vorzugs­ weisen Ausführungsform ist die Anzahl der Vorsprünge 18 3, es können jedoch auch mehr sein. Das Einschnappen des Bauteils in den Zellenbecher, egal ob dieser abgestuft ist oder einen Randwulst aufweist, wird durch die nach unten und außen ragende Schürze in dem unteren Abschnitt 14 oder durch die Vorsprünge 18 unter der Schulter 16 er­ zwungen. Die Versiegelungen können jedoch auch ohne die nach unten ragende Schürze gebildet werden, ohne von den anderen, im folgenden erläuterten Einzelheiten Abstand nehmen zu müssen.
Das Versiegelungsbauteil 10 kann aus Materialien wie Polypropylen, Polyäthylen, Nylon und Co-Polymerisaten dieser Stoffe gebildet werden.
Wie insbesondere in den Fig. 2-6 dargestellt, weist die obere Oberfläche einer jeden Ausführungsform des Bauteiles 10 eine mittig angeordnete,sich nach oben er­ streckende Nagelverstärkung auf, sowie eine sich nach oben erstreckende Schürze, die an der äußeren Kante der äußeren Oberfläche ausgebildet ist. Eine Metallscheibe mit einer zentralen Öffnung wird über die mittig ange­ ordnete Nagelverstärkung gesetzt, sowie über die obere Oberfläche des Versiegelungsbauteiles 10, so daß eine mittig angeordnete Öffnung in der Metallscheibe im wesent­ lichen mit der Außenseite oder einem wesentlichen Bereich der äußeren Umfangsoberfläche der Nagelverstärkung Preß­ sitz hat. Die äußere Umfangsoberfläche der Scheibe ist nicht in Preßsitz mit der Innenseite der sich nach oben er­ streckenden Schürze nahe dem untersten Bereich dieser Schürze.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird nun eine Ausführungsform eines Versiegelungsbauteiles beschrieben, das insbesondere zur Verwendung in alkalischen Zellen der Größe D gedacht ist. Dieses Bauteil 20 weist 3 sich nach unten erstreckende Beine 22 unter einer Schulter 24 auf, sowie eine sich nach oben erstreckende Schürze 26 entlang der äußeren Umfangsfläche des Bauteiles über seiner oberen Oberfläche. Eine mittig angeordnete Nagelverstärkung 28 ist in der oberen Oberfläche ausgebildet und dient zur Auf­ nahme und zum Tragen des Anodennagels, wenn dieser in die Zelle eingeführt wird. Eine Metallscheibe 30 ist über der oberen Oberfläche eines im Spritzgußverfahren hergestellten Bereiches 32 des Bauteiles 20 angeordnet, so daß eine Öffnung 34 in der Scheibe 30 mit der Verstärkung 28 Preß­ sitz hat.
Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform des Versiegelungs­ bauteiles weist die mittige Öffnung 34 eine Mehrzahl von zahnartigen Vorsprüngen 37 auf, und zwar nicht nur um sicherzustellen, daß die Scheibe einen griffigen Halt an der Verstärkung 28 hat, sondern auch um einen größeren Abblasbereich für den Austritt von Wasserstoffgas aus der Zelle zu schaffen, wie im folgenden noch beschrieben wird. Die gezahnte Öffnung stellt weiterhin sicher, daß die Scheibe auf dem Kunststoffbauteil eine bessere Aufschnapp- Spannung hat.
In der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 ist eine Versiegelung 36 dargestellt, die einen im Spritzgußver­ fahren hergestellten Kunststoffabschnitt 38 und eine Metallscheibe 40 aufweist, die über einer Nagelverstärkung 42 angeordnet ist. Im unteren Abschnitt der Versiegelung 36 sind unter einer Schulter 46 Beine 44 ausgebildet. Eine sich nach oben erstreckende Schürze 48 ist auf der oberen Oberfläche des Kunststoffabschnittes 38 an der äußeren Umfangsoberfläche der Versiegelung 36 ausgebildet. Sowohl in der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 als auch in der Ausführungsform gemäß den Fig. 4 und 5 sind die nach oben gerichteten Schürzen 26 bzw. 48, wie dargestellt, leicht nach oben und außen geneigt. Eine Neigung der nach oben gerichteten Schürzen schafft einen Freiraum zum leichteren mechanischen Einsetzen der scheibenförmigen Ab­ deckung über die Nagelverstärkung zur Einschnapp-Befesti­ gung damit.
Weiterhin sind, wie dargestellt, die äußeren Umfangsober­ flächen der Metallscheiben 30 bzw. 40 so ausgebildet, daß sie einen nach unten gerichteten Rand 50 bzw. 52 aufweisen. Der nach unten gerichtete Rand an der äußeren Umfangskante der Metallscheiben stellt insbesondere sicher, daß, wenn die Versiegelung in einer gebördelten Zelle eingesetzt ist, die Kunststoffdichtung, die durch die nach oben gerichtete Schürze an der äußeren Umfangsoberfläche des Kunststoff­ abschnittes der Abdichtung nicht durch die äußere Umfangs­ kante der Metallscheibe eingeschnitten wird.
Falls gewünscht, kann die untere Oberfläche der Scheiben 30 oder 40 gegenüber der oberen Oberfläche der Kunststoff­ körper 32 und 38 durch wenigstens eine oder eine Vielzahl von unterbrochenen Verstärkungen oder Abstützungen ge­ tragen werden, wie zum Beispiel durch solche, die mit 54 oder 56 in den Fig. 2 und 3 bezeichnet sind. Die Ab­ stützungen sind auf der oberen Oberfläche der entsprechen­ den Kunststoffteile ausgebildet und von den mittigen Nagel­ verstärkungen und von den sich nach oben erstreckenden Schürzen im Abstand angeordnet.
Weiterhin sind die nach unten gerichteten Ränder 50 bzw. 52 im allgemeinen in Vertiefungen gehalten, die in der oberen Oberfläche der Kunststoffkörper 32 bzw. 38 ausgebildet sind, und zwar an der Basis der sich nach oben erstrecken­ den Schürze 26 bzw. 48.
Bei jeder der Versiegelungen ist für gewöhnlich an einer Stelle außerhalb des Zentrums bzw. der äußeren Umfangs­ fläche eine Membran ausgebildet, die dafür vorgesehen ist, bei einem fest bestimmten Wert des Gasdrucks innerhalb der versiegelten Zelle aufzubrechen. Die Membranen sind in dem Bauteil 10 mit 11, in dem Bauteil 20 mit 58 und in dem Bauteil 36 mit 60 bezeichnet.
In Fig. 6 ist ein typischer Aufbau einer alkalischen Zelle dargestellt, wo ein Kathodenmaterial 62 und ein Anoden­ material 64 in einem kathodischen Zellbecher 66 eingefüllt sind. Nahe dem oberen Endbereich des Zellbechers 66 ist ein sich nach innen erstreckender Wulst 68 ausgeformt. Der Becher kann auch einen gestuften Abschnitt nahe seinem oberen offenen Ende aufweisen. Ein Versiegeln des Bechers durch Bördeln gegen das Versiegelungsbauteil wird durch die dargestellte Art und Weise sichergestellt.
Ein Versiegelungsteil 70 weist einen Kunststoffkörper 72 und eine Metallscheibe 74 auf. Ein äußerer Bereich 76 der Scheibe 74 weist einen nach unten gerichteten Rand 78 auf, der in einer Vertiefung zu liegen kommt, die in dem Kunst­ stoffkörper 72 ausgeformt ist. Der Zusammenbau gemäß Fig. 6 zeigt einen Außenmantel 79, zu dem ein Isolierteil 80 gehört, einen Anodennagel 82, der durch eine Nagelverstär­ kung 84 getrieben ist, sowie eine Anodenkappe 86, die über dem gesamten Aufbau angeordnet ist.
In einem Bereich 88 oberhalb des Wulstes 68 ist eine Bördelnaht ausgeführt, und zwar im allgemeinen in der Art, daß die Bördelkräfte das Kunststoffmaterial über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus belasten, im wesentlichen in einem 1. Bereich, der für gewöhnlich direkt an der Bördelnaht anliegt, und so, daß wenigstens ein 2. Bereich, für gewöhnlich unterhalb der Bördelnaht, derart belastet wird, daß die Belastung unterhalb der Elastizitätsgrenze des Materials liegt.
Wie bereits erwähnt wurde, und wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich, bildet die Metallscheibe 74, insbesondere wenn sie im Bereich 76 den Rand 78 aufweist, eine stabile Stütze, gegen die der nach oben stehende Schürzenbereich des Versiegelungsbauteiles gedrückt werden kann, so daß während des Bördelvorganges der Zelle eine Versiegelung gebildet wird. Weiterhin wird insbesondere dann, wenn die Scheibe zahnartige Vorsprünge, wie in Fig. 2 dargestellt, aufweist, ein Formschluß oder eine griffige Anlage der Scheibe zu der Nagelspitze sichergestellt.
Wie aus Fig. 6 hervorgeht, sind im unteren Bereich des Versiegelungsbauteils 70 Beine 90 ausgebildet, die sicherstellen, daß das Versiegelungsbauteil in dem Zellen­ becher 66 leicht eingeschnappt werden kann.
Die Formgebung der Metallscheibe 74 ist derart, daß sie in ihrem Mittenbereich höher liegt als an ihrer Umfangs­ fläche, wie bei den Metallscheiben der Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 und 3 oder 4 und 5, so daß, wenn die Bördelkraft gegen die obere Kante des offenen Kathoden- Zellenbechers wirkt, sichergestellt ist, daß das Ver­ siegelungs- und Isolierbauteil nicht nach unten ausweicht. Weiterhin ist die Formgebung aller Metallscheiben derart, daß eine gewisse Federkraft in ihnen liegt, die es er­ möglicht, daß die Außenkante der Metallscheibe eine nach außen gerichtete Druckkraft gegen die Innenoberfläche der nach oben gerichteten Schürze ausübt, nachdem die nach innen gerichteten Bördelkräfte, die während des Bördel­ vorgangs erzeugt werden, zurückgenommen werden, nachdem die zugebördelte Zelle aus dem Bördelwerkzeug entfernt wird.
Aufgrund der metallischen Trägerscheibe ist es möglich, den Querschnitt des Kunststoffkörpers der Versiegelung mit einer minimalen praktischen Dicke zu fertigen, die gerade noch mit der Größe der Zelle vereinbar ist, in die das Versiegelungsbauteil eingesetzt werden soll. Wenn der Kunststoffkörper beispielsweise aus Polypropylen gefertigt ist, ist der Austritt von Wasserstoffgas nicht nur durch die zerbrechbare Membrane möglich, sondern durch den ge­ samten Körper, so daß Wasserstoffaustritt in jeder Lage, in der die Zelle während ihrer Anwendung oder Lagerung ge­ halten wird, auch bei fehlerhafter Verwendung, so groß wie möglich ist; insbesondere wenn das Bauteil mit einem re­ lativ dünnen radialen Vorsprung 92 um die Nagelverstärkung 84 versehen ist, wie in Fig. 6 dargestellt. Selbst dann, wenn die Zelle mit ihrer Oberseite nach unten gelagert wird und wenn der Elektrolyt in der Zelle aus dem Katho­ den- oder Anodenmaterial austritt, wird er in der Zelle ge­ halten, denn die Oberseite des Plastikkörpers ist so ausge­ bildet, daß ein Vorsprung oder wenigstens ein Teil des Plastikkörpers über den flüssigen Elektrolyten bleibt. Eine derartige Ausbildung erlaubt nebenbei eine uneinge­ schränkte Diffusion und Austreten von Wasserstoff aus der Zelle, ungeachtet der Lage, in der die Zelle angeordnet wird. Die Anwesenheit der metallischen Trägerscheibe in jeder Ausführungsform gemäß der Erfindung macht es möglich, sehr dünnes thermoplastisches Material, insbesondere Polypropylen zu verwenden, wodurch die mögliche Wasser­ stoffdiffusionscharakteristik der Zelle stark verbessert wird und ein größeres Innenvolumen zur Verfügung gestellt wird, ohne Kompromisse bezüglich der Stärke des Ver­ schlusses für die Zelle und die Stärke der Bördelnaht sowie der Widerstandsfähigkeit der Versiegelung, die durch die Bördelnaht gebildet wird, machen zu müssen.
(Dies spricht gegen die technische Lehre der US-PS 32 18 197 vom 16. November 1965, in der festgehalten wird, daß eine Kunststoffabdeckung für eine Zelle einen hohlen Vorsprung hat, bei der Wasserstoffgas nur durch eine eingegossene dünne Membrane in der Kunststoffabdeckung aus­ treten kann).
Wie aus Fig. 6 und auch aus den Fig. 3 und 5 zu erkennen ist, dient die Metallscheibe als Sicherheitsschild über der Ventilmembrane. Dies ist natürlich ein wichtiger Faktor wenn überlegt wird, daß gelegentlich ein fremdes Objekt von außen in den Bereich der Ventilmembrane ein­ dringen kann, wobei dann das Risiko besteht, daß aktives Material durch die Ventilmembrane explosionsartig austritt.
Außerdem erlaubt der Freiraum oder das Volumen zwischen der oberen Oberfläche des Kunststoffkörpers bei allen Ver­ siegelungen gemäß der vorliegenden Erfindung und der Metall­ scheibe, daß eine Gasexpansion im Falle des Öffnens der Zelle rasch stattfinden kann, so daß das Gas nicht mit hoher Geschwindigkeit aus dem oberen Bereich der Zelle aus­ tritt. In der Metallscheibe ist eine Durchtrittsmöglichkeit vorgesehen, um Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der Außenseite der Zelle zu ermöglichen; insbesondere wenn die zahnartigen Vorsprünge in der mittigen Öffnung der Scheibe um die Verstärkung des Kunststoffkörpers vorgesehen sind, ist eine Vielzahl von Austrittsmöglichkeiten ge­ schaffen.
Insbesondere dann, wenn der Kunststoffkörper ein Thermo­ plast ist, so beispielsweise Polypropylen, kann ein ge­ ringer Kopfraum über der Membrane geschaffen werden, so daß die Gesamtstärke des Versiegelungs-Isolierbauteiles reduziert ist. Dies erlaubt zusammen mit der Anordnung der beinartigen Vorsprünge an der Schürze des Kunststoff­ körpers bzw. dem Weglassen dieser Vorsprünge in gewissen Fällen, ein größeres inneres Volumen der Zelle, so daß eine größere Menge von aktivem Material in die Zelle einge­ bracht werden kann. Dies verschafft der Zelle eine längere Lager- und/oder Lebensdauer und/oder ermöglicht ein größeres Gasausdehnungsvolumen innerhalb der Zelle bei Entladevorgängen mit hohem Strom.
Die Versiegelungen der vorliegenden Erfindung können ge­ tempert sein. Bei kleinen Zellen, die für allgemeine Anwendungen gedacht sind, muß der Kunststoffkörper nicht getempert werden.

Claims (13)

1. Zylindrische, versiegelte galvanische Zelle mit einer Anode, einer Kathode und einem im wesentlichen zy­ lindrischen Zellbecher, in dem die prinzipiellen Komponenten der Zelle angeordnet sind, wobei der Zell­ becher ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende auf­ weist; mit einem Versiegelungs- und Isolierbauteil am offenen Ende des Zellbechers, wobei das Versiegelungs­ bauteil in einer versiegelnden Lage bezüglich des Zellenbechers durch eine Bördelnaht gehalten wird, die an der Oberkante des Zellenbechers ausgebildet ist, da­ durch gekennzeichnet,
daß das Versiegelungs- und Isolierbauteil einen ge­ gossenen thermoplastischen Körperteil und einen Teil aus einer metallischen Scheibe über dem thermoplasti­ schen Körperteil aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen der Scheibe und dem thermoplastischen Körper besteht;
daß der gegossene thermoplastische Körperteil eine nach innen gerichtete Schulter an seiner Umfangskante auf­ weist, der ein nach unten und außen gerichteter unter­ brochener Schürzenbereich gegenüberliegt, der als eine Mehrzahl voneinander getrennter, beinartiger Vor­ sprünge ausgebildet ist, und
daß die Metallscheibe eine mittige Öffnung aufweist und mit Preßsitz über eine mittig angeordnete,sich nach oben erstreckende Verstärkung in der oberen Ober­ fläche des thermoplastischen Körperteiles gesetzt ist, wobei die Metallscheibe wenigstens eine Öffnung auf­ weist, um einen Durchlaß für Druckausgleich zwischen der Außenseite der Zelle und dem Raum zwischen der Metallscheibe und dem gegossenen thermoplastischen Kör­ per zu schaffen.
2. Zylindrische versiegelte galvanische Zelle mit einer Anode, einer Kathode und einem im wesentlichen zy­ lindrischen Zellbecher, in dem die prinzipiellen Komponenten der Zelle angeordnet sind, wobei der Zell­ becher ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende auf­ weist; mit einem Versiegelungs- und Isolierbauteil am offenen Ende des Zellbechers, wobei das Versiegelungs­ bauteil in einer versiegelnden Lage bezüglich des Zellenbechers durch eine Bördelnaht gehalten wird, die an der Oberkante des Zellenbechers ausgebildet ist, da­ durch gekennzeichnet,
daß das Versiegelungs- und Isolierbauteil einen ge­ gossenen thermoplastischen Körperteil und einen Teil aus einer metallischen Scheibe über dem thermoplastischen Körperteil aufweist, wobei ein Zwischenraum zwischen der Scheibe umd dem thermoplastischen Körper besteht und
daß die Metallscheibe eine mittige Öffnung mit einer Mehrzahl von voneinander getrennten, sich radial nach innen erstreckenden Vorsprüngen aufweist, wobei sich die Metallscheibe mit der mittigen Öffnung der Vorsprünge in Preßsitz über einer mittig angeordneten, sich nach oben erstreckende Verstärkung auf der oberen Ober­ fläche des thermoplastischen Körperteiles befindet und die Öffnungen zwischen den Vorsprüngen einen Durchlaß für Druckausgleich zwischen der Außenseite der Zelle und dem Zwischenraum zwischen der Metallscheibe und dem gegossenen thermoplastischen Körper schaffen.
3. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellbecher nahe seines offenen Endes einen abgestuften Bereich aufweist, wobei der Durchmesser des Zellbechers über dem abgestuften Bereich größer als darunter ist.
4. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenbecher nahe seines offenen Endes einen nach innen vorragenden Wulst aufweist.
5. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenbereich der Scheibe relativ höher liegt als seine Umfangskante.
6. Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich nach oben erstreckende Schürze entlang der äußeren Kante der oberen Oberfläche des gegossenen thermoplastischen Körpers vorgesehen ist.
7. Zelle nach Anspruch 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet daß wenigstens ein Teilbereich des gegossenen thermo­ plastischen Körpers zwischen seiner Mitte und der äußeren Umfangskante eine Dicke aufweist, die geringer ist, als die des umgebenden Materials, um einen zer­ brechbaren Ventilbereich in dem gegossenen thermo­ plastischen Körper zu schaffen, für den Fall, daß der Druck innerhalb der versiegelten galvanischen Zelle einen vorgegebenen Wert übersteigt.
8. Zelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe eine Federkraft aufweist, so daß nach dem Wegnehmen der nach innen gerichteten Bördel­ kräfte, die die Bördelnaht bilden, sich eine nach außen gerichtete Druckkraft entlang der Umfangskante der Scheibe gegen die innere Oberfläche der sich nach oben erstreckenden Schürze ergibt.
9. Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangskante des gegossenen thermoplastischen Körpers sich an der Außenseite der nach oben erstrecken­ den Schürze leicht nach oben und außen neigt.
10. Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangskante der Metallscheibe einen nach unten gerichteten Rand aufweist.
11. Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der nach unten gerichtete Rand der Metallscheibe in einer Vertiefung aufgenommen wird, die in der oberen Oberfläche des gegossenen thermoplastischen Bauteiles an der Basis der sich nach oben erstreckenden Schürze ausgebildet ist.
12. Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem der gegossene thermoplastische Kör­ per gebildet wird, aus der Materialgruppe von Polypropylen, Polyäthylen, Nylon und Co-Polymerisaten dieser Kunst­ stoffe besteht.
13. Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Vorsprung an der Unterseite des ge­ gossenen thermoplastischem Bauteiles ausgebildet ist, der sich radial von einer sich nach unten erstrecken­ den Ausdehnung der mittigen Verstärkung aus erstreckt und eine Dicke aufweist, die größer ist als die des zerbrechbaren Ventilbereiches.
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Publications (2)

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DE3436415A1 DE3436415A1 (de) 1985-05-15
DE3436415C2 true DE3436415C2 (de) 1993-08-05

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SG (1) SG18290G (de)
ZA (1) ZA848040B (de)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4606983A (en) * 1985-02-25 1986-08-19 Duracell Inc. Anchored terminal conductor
DE3704536A1 (de) * 1987-02-13 1988-08-25 Varta Batterie Dicht verschlossenes galvanisches element
KR920004316B1 (ko) * 1987-08-28 1992-06-01 마쯔시다덴기산교 가부시가기아샤 알칼리건전지
GB2218564B (en) * 1988-05-05 1991-05-15 Duracell Int Injection molded top
US4999264A (en) * 1989-11-24 1991-03-12 Duracell Inc. Aqueous electrochemical cell
US5080985A (en) * 1989-12-07 1992-01-14 Duracell Inc. High pressure seal for alkaline cells
IL114881A (en) * 1994-08-24 1998-01-04 Duracell Inc Electrochemical cell gasket support disc
US5491038A (en) * 1994-08-24 1996-02-13 Duracell Inc. Contact ring for on-cell battery tester
IL114880A (en) * 1994-08-24 1998-09-24 Duracell Inc Electrochemical cell gasket
US5532081A (en) * 1994-08-24 1996-07-02 Duracell Inc. Upward deflecting support disk for electrochemical cell seal
US6010802A (en) 1996-01-22 2000-01-04 Rayovac Corporation Current collector assembly
US6001504A (en) * 1998-03-11 1999-12-14 Duracell Inc. Prismatic battery housing
US6127062A (en) * 1998-03-24 2000-10-03 Duracell Inc End cap seal assembly for an electrochemical cell
US6025090A (en) * 1998-05-15 2000-02-15 Duracell Inc. End cap assembly for an alkaline cell
US6042967A (en) * 1998-07-29 2000-03-28 Duracell Inc End cap seal assembly for an electrochemical cell
JP2001148240A (ja) * 1999-11-22 2001-05-29 Nec Corp 二次電池およびその製造方法
US6887614B2 (en) * 2001-07-30 2005-05-03 The Gillette Company End cap assembly for an electrochemical cell
US7491464B2 (en) * 2003-01-03 2009-02-17 The Gillette Company Alkaline cell with flat housing
US7579105B2 (en) * 2005-02-18 2009-08-25 The Gillette Company End cap assembly and vent for high power cells
ES2275419B1 (es) * 2005-07-27 2008-04-16 Celaya Emparanza Y Galdos, S.A. Cegasa "dispositivo de seguridad en cierres estancos de pilas electroquimicas".
US20080085450A1 (en) * 2006-10-05 2008-04-10 Depalma Christopher L End cap seal assembly for an electrochemical cell
US20080102366A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-01 Anglin David L End cap seal for an electrochemical cell
US20080166626A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Yoppolo Robert A End cap seal assembly for an electrochemical cell
US20080220316A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-11 Berkowitz Fred J End cap seal assembly for a lithium cell
US20090226805A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-10 Robert Yoppolo Battery
US11047508B2 (en) 2017-03-30 2021-06-29 Donaldson Company, Inc. Vent with relief valve
RU181896U1 (ru) * 2017-12-18 2018-07-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Противоударный пылевлагозащищенный корпус для системы диагностики
PL3537496T3 (pl) * 2018-03-05 2021-11-22 H & T Marsberg Gmbh & Co. Kg Pojemnik baterii dla baterii

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3069489A (en) * 1958-11-19 1962-12-18 Union Carbide Corp Container closure
CA688500A (en) * 1960-02-25 1964-06-09 Carmichael Robert Combined safety blow-out and gas permeable membrane for galvanic cells
US3318737A (en) * 1963-12-25 1967-05-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Alkali dry cells
US3314824A (en) * 1965-03-22 1967-04-18 Union Carbide Corp Puncture-type safety seal for galvanic cells
BE787331A (fr) * 1971-08-09 1973-02-08 Union Carbide Corp Bouchage a soupape pour pile seches
JPS5344232B2 (de) * 1973-06-04 1978-11-27
US3884722A (en) * 1974-03-18 1975-05-20 Union Carbide Corp Alkaline galvanic cells
JPS5629882Y2 (de) * 1976-09-20 1981-07-16
US4075398A (en) * 1976-10-26 1978-02-21 Esb Incorporated Means of providing pressure relief to sealed galvanic cell
US4227701A (en) * 1979-01-02 1980-10-14 Fuji Electrochemical Co., Ltd. Rupturable sealing structure of cell
US4251602A (en) * 1980-03-14 1981-02-17 Union Carbide Corporation High pressure safety vent for galvanic dry cells
JPS56138860A (en) * 1980-04-01 1981-10-29 Hitachi Maxell Ltd Cylindrical alkaline battery
JPS6323882Y2 (de) * 1981-05-27 1988-06-30
CA1164936A (en) * 1981-12-23 1984-04-03 Charles Markin Sealing and insulating member for galvanic cells

Also Published As

Publication number Publication date
MX162109A (es) 1991-03-27
FR2554640A1 (fr) 1985-05-10
CH665502A5 (de) 1988-05-13
ES537346A0 (es) 1986-05-16
IT8449091A1 (it) 1986-04-30
DE3436415A1 (de) 1985-05-15
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FR2554640B1 (fr) 1989-05-12
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GB8427498D0 (en) 1984-12-05
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GB2152272B (en) 1987-03-18
BE900928A (fr) 1985-02-15
GB2152272A (en) 1985-07-31
CA1236161A (en) 1988-05-03
IT8449091A0 (it) 1984-10-30
US4537841A (en) 1985-08-27
SG18290G (en) 1990-08-31
AU562895B2 (en) 1987-06-18
ES8607627A1 (es) 1986-05-16
JPS60117541A (ja) 1985-06-25
AU3482584A (en) 1985-05-09

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