DE3741520A1 - Knopfzelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrochemische Knopfzel­ len, und insbesondere auf verbesserte leckdichte Knopf­ zellen, sowie auf ein Verfahren für den Zusammenbau sol­ cher Zellen.

Elektrochemische Knopfzellen werden in vielen Geräten ver­ wendet, die mit elektrischer Energie betrieben werden. Knopfzellen, in denen nicht wässrige Elektrolyten und hochaktive Metallanoden eingesetzt werden, sind besonders vorteilhaft für bestimmte Einsatzzwecke, während Zellen mit wässrigen Elektrolyten für andere Verwendungen be­ vorzugt werden. In bestimmten nichtwässrigen Zellen wer­ den flüssige Kathoden verwendet, wie zum Beispiel Schwe­ feldioxid oder anorgansiche Oxyhalogene oder Thiohalogene, die gelöste Metallsalze enthalten, und diese dienen eben­ falls als Elektrolyt mit oder ohne einem weiteren Lösungs­ mittel. In anderen nicht wässrigen Zellen werden Elektrolyte auf der Grundlage eines organischen Lösungsmittels einge­ setzt. In wässrigen Zellen kann ein wässriger alkalischer Elektrolyt eingesetzt werden.

Obwohl solche Zellen bemerkenswert gut funktionieren, be­ stehen doch bestimmte Einschränkungen, einschliesslich einer Neigung des Elektrolyten zur Bildung von Lecks nach einer gewissen Zeit und geringer Ausgangsleistung bei starkem Senkenbetrieb. Lecks werden durch Kriechen des Elektrolyten entlang der Metalloberfläche und entlang der Dichtung verursacht, die eine solche Zelle abdichten soll. Typische Zellensysteme, bei denen Lecks ein po­ tentielles Problem darstellen, umfassen nicht nur Zellen mit Flüssigkathoden, sondern auch Silberoxyd-Zink-Zel­ len, Nickel-Cadmium-Zellen und alkalische Mangandioxid- Zellen.

Elektrolytlecks lassen nicht nur die elektrolytische Lösung aus der Zelle austreten, sondern verursachen auch korrosive Ablagerungen am Interface zwischen Deckel und Behälter. Dies verändert nicht nur das Aussehen der Zelle, sondern kann auch das Gerät beschädigen, in dem die Zelle einge­ setzt ist. Wenn das Leck auftritt, bevor die Zelle ver­ kauft ist, wird sie unverkäuflich.

Daher wurden verschiedene Zellenkonstruktionen vorgeschla­ gen, um das Entstehen von Lecks zu verhindern.

In früheren Konstruktionen von Knopfzellen, wie sie zum Beispiel im US-Patent 31 85 595 und in dem französischen Patent 22 54 888 gezeigt sind, ist die Dichtung mit einem Flansch oder einer Schürze versehen, die sich zum Boden des Zellenbehälters erstreckt und dazu dient, den Leck­ pfad des Elektrolyten aus der Zelle heraus zu vergrös­ sern. Bei Überprüfung der Leckleistung dieser Art von Zellenkonstruktionen hat der Erfinder jedoch festgestellt, dass, obwohl die Dichtung für einen Preßsitz auf dem Be­ hälter ausgelegt ist, sich der untere Teil der Dichtung beim Zusammenbau der Zelle, deren Deckel über die Dich­ tung gebördelt wird, leicht radial nach innen von der Behälterwand wegbewegt, wenn die Zelle geschlossen wird. Dies schwächt die Dichtung an den positiven und negativen inneren Interfacebereichen, wodurch der Leckpfad des Elektrolyten nach aussen verkürzt wird. Ausserdem neigt der Verschliessvorgang dazu, den korrosiven Elektrolyten momentan entlang den Flächen des Behälters und der Dich­ tung zu drücken und Leckpfade einzuleiten. Diese Faktoren führen nach relativ kurzer Zeit zu frühzeitigen Lecks. In den Fig. 9 und 10 ist der komplette Zusammenbau einer Zelle des Standes der Technik dargestellt (Fig. 9) und in Vergrösserung (Fig. 10), um die Bewegung der Dichtung weg von der Behälterwand zu zeigen. Verschiedene Techniken, die eingesetzt wurden, um Lecks einzuschränken, betreffen auch das US-Patent 43 74 909, das eine Zelle zeigt, die einen ersten Deckel und einen zweiten Deckel, erste und zweite Dichtungen und ein angestztes äusseres zylindrisches Teil aufweist, das alle anderen Elemente überdeckt, sowie die japanische Patentanmeldung 59-27 448 und das US-Patent 27 12 565, welche eine Zelle zeigen, bei der der Behälter um die Kanten eines doppelten Deckels und einer inneren Dichtung gebördelt ist.

Der hier beschriebene neuartige Zellenzusammenbau weist einen schalenartigen Behälter mit einem sich radial nach aussen erstreckenden Flansch auf, sowie eine Dichtung, die sich mit inneren und äusseren Schürzen über die Ober­ kante des Behälters erstreckt, um die inneren und äusse­ ren oberen Wandteile des Behälters zu überdecken. Diese Dichtung wird in der Zelle radial nach aussen zwischen der aufrechten Wand einer inneren Deckschale und der an­ grenzenden inneren Behälterwand zusammengepresst, und sie wird radial nach innen zwischen der Innenwand einer äusseren Deckschale und der äusseren Behälterwand zusam­ mengepresst. Diese Anordnung gewährleistet eine einheit­ liche Kompression der Dichtung und verlängert sowohl den positiven wie auch den negativen Leckpfad des Elektro­ lyten, um einem Leck vorzubeugen. Eine verbesserte Ab­ dichtung zwischen Dichtung und Behälter ergibt sich aus der Beibehaltung einer konstanten Konzentrizität der Dich­ tung und einem Preßsitz beim Verschließvorgang der Zelle, der durch Längen und Bördeln erreicht wird. Die Dichtung wird daran gehindert, sich beim Verschließvorgang radial nach innen zu bewegen.

Das Abdichtverfahren verursacht eine zeitweilige Abdichtung durch den inneren Deckel an der inneren Dichtschürze, so dass der äussere Deckel, der danach eingebaut wird, sauber ist und nicht durch Elektrolytstoffe, wie zum Beispiel flüssige oder dampfförmige Oxyhalogene verschmutzt wird, wie dies bei den üblichen Zusammenbauverfahren des Standes der Technik geschieht. Solche Flüssigkeiten oder Dämpfe verursachen Korrosion und Leckpfade. Die neuartige Kon­ struktion bewirkt eine einheitlichere Kompression der Dichtung, die dadurch erreicht wird, dass die Dichtung von dem inneren Deckel festgehalten wird, welcher vollkommen um den Behälter anschliesst und dann mit dem äusseren Deckel verpresst wird.

Durch Verwendung einer kompletten Schale für den inneren schalenförmigen Deckel wird der negative Leckpfad ent­ sprechend der Höhe der Schale vergrössert.

Die so konstruierten neuartigen Zellen zeigten im Versuch eine deutliche Verringerung der Leckmenge. Darüberhinaus zeigten sie eine deutliche Verbesserung im starken Sen­ kenbetrieb.

Fig. 1 zeigt einen seitlichen Querschnitt einer Ausfüh­ rungsart der neuartigen Zelle;

Fig. 2 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt eines Teils der Zelle aus Fig. 1;

Fig. 3 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt eines gleichen Teils der Zelle in Fig. 2, jedoch mit einem verän­ derten inneren Deckel;

Fig. 4 zeigt eine vergrösserte seitliche Teilansicht eines vergleichbaren Teils der in den Fig. 2 und 3 dar­ gestellten Zelle, jedoch mit einer weiteren Ver­ änderung der inneren Schale oder des inneren Deckels;

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht eines Verfahrensschrittes für den Zusammenbau der neuartigen Zelle, d.h. mit eingebautem inneren Deckel;

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht der Zelle aus Fig. 5, die einen weiteren Zusammenbauschritt darstellt, bei dem der innere Deckel eingebaut ist und der äussere Deckel positioniert wird;

Fig. 7 zeigt einen vergrösserten Seitenausschnitt der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Schale, in der der äussere Deckel eingebaut ist, jedoch vor dem Ver­ schließvorgang;

Fig. 8 zeigt eine vergrösserte Seitenansicht der in Fig. 7 gezeigten Zelle nach dem Verschließvorgang;

Fig. 9 zeigt eine Vorderansicht einer Zelle aus dem Stand der Technik;

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht des in Fig. 9 gezeigten Teils der Zelle, die die Zelle aus dem Stand der Technik nach dem Verschließvorgang darstellt.

Die in Fig. 1 gezeigte Form der neuartigen elektrochemi­ schen Zelle 10 enthält einen schalenförmigen äusseren Kathodenbehälter 20, einen Separator 22, eine geschichtete Anode 30, die aus der an der Sammelanode 30 a befestigten Anodenschicht 30 b besteht, eine periphere Dichtung 40, ein radiales inneres Preßteil vorzugsweise in der Form eines inneren Deckels 50, welches die Dichtung radial nach aussen presst, und einen äusseren Deckel 60, welcher die Dichtung radial nach innen drückt. Eine Art Zelle, für die diese Auslegung besonders günstig ist, ist eine flüssige Kathodenzelle, d.h. eine Zelle mit einem flüssigen Katho­ denelektrolyt auf der Basis von SOCl₂ zusammen mit einer Lithiumanode.

Der schalenförmige Behälter 12 ist zylinderförmig, normaler­ weise ein Zylinder mit einem kreisförmigen Querschnitt, aber auch andere zylindrische Konfigurationen, einschließ­ lich polygonaler Formen sind möglich. Der Behälter hat einen Boden 14, eine aufrechte periphere Wand 16 mit einer Innenfläche 16 a und einer Aussenfläche 16 b. Am oberen Ende der peripheren Wand 16 befindet sich ein radial nach aussen gerichteter peripherer Flansch 16′ mit einer Oberfläche 16 c, einem äusseren Rand 16 d und einer Bodenfläche 16 e. Der Behälter hat eine offene Oberseite, die durch den peri­ pheren Flansch 16′ gebildet wird. Der Behälter sollte aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, das nicht korrodiert oder beschädigt wird, wenn es mit den Zellen­ materialien in Berührung kommt. Er besteht am besten aus rostfreiem Stahl, Eisen, Nickel, nickelplattiertem Stahl oder anderen leitenden Werkstoffen. rostfreier Stahl und Nickel sind die bevorzugten Werkstoffe für den Einsatz in flüssigen Kathodensystemen, wie zum Bei­ spiel Oxyhalogenzellen.

Die Dichtung 40 besteht aus einem elastischen, elektrisch nicht leitenden polymeren Material, das mit dem Zellenin­ halt nicht reagiert. Werkstoffe wie Nylon, Polypropylen, Äthylen-Tetrafluoräthylen Copolymer (Tefzel), Polytetra­ fluoräthylen, fluoriertes Äthylen-Propylen Polymer, Poly­ chlortrifluoräthylen, Polystyrol und hochdichtes Polyäthy­ len usw. erwiesen sich für die meisten Zellen als geeignet. Tefzel und Polytetrafluoräthylen werden für Oxyhalogenzellen bevorzugt. Die ringförmige periphere Dichtung hat einen sich radial erstreckenden Körper 40 a, der in die Oberfläche 16 c des Behälterflansches eingreift. In diesen Körper ist eine innere Schürze 40 b integriert, deren äussere Fläche an der inneren Wandfläche des Behälters anliegt. Die Dichtungs­ schürze 40 b hat ebenfalls eine Innenfläche. Am unteren Ende der Schürze 40 b befindet sich vorzugsweise ein sich radial nach innen erstreckender Flanschteil 40 d. An dem Dichtungskörper ist ebenfalls eine äussere Schürze 40 c an­ gebracht, die vor dem Bördeln nach unten über den äusse­ ren Rand 16 d des Behälterflansches 16′ in der in Fig. 5 gezeigten Weise herabhängt und welche im Endzustand in der gebördelten Form unter der Bodenfläche 16 e des Flansches 16′ nach oben und gegen die äussere Wandfläche 16 b des Be­ hälters 16 gerollt wird.

Das radiale innere Pressteil 50 kann eine der drei in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Formen haben, vorzugsweise jedoch eine der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Formen, d.h. die Form eines inneren Deckels in der Form einer umgekehrten Schale mit oder ohne zurückgerollter Kante. Das innere Teil 50 in Fig. 1 entspricht dem in Fig. 2 gezeigten Teil, d.h. ein innerer Deckel mit der Konfiguration einer umge­ kehrten Schale mit einem Oberteil 50 a und einer sich nach unten erstreckenden Kante 50 b, die nach aussen und oben zurückgerollt ist, um eine äussere periphere Fläche 50 c zu bilden. In zusammengebautem Zustand der Zelle verläuft diese äussere Fläche 50 c grundsätzlich parallel zu der Behälterinnenfläche 16 a in einem Abstand von der Behäl­ terwand, der geringer ist, als die Ausgangsdicke der In­ nenschürze 40 b der Dichtung. Der Durchmesser der Aussenflä­ che 50 c ist geringer als der Innendurchmesser der Innen­ fläche der Behälterwand, jedoch grösser als der Ausgangs­ durchmesser der Innenfläche der Dichtung 40. Die Dichtung, und insbesondere ihre Innenschürze 40 b, ist radial nach aussen zwischen den Flächen 50 c und 16 a verpresst. Der innere Deckel besteht aus einem leitenden Werkstoff wie rostfreier Stahl, Monel, verkupferter rostfreier Stahl od.dgl. Für oxyhalogene Zellen ist rostfreier Stahl vor­ zuziehen.

Das alternative innere Teil 50′ in Fig. 3 hat nicht die zurückgerollte äussere Kante, so dass die Aussenfläche 50 c der integrierten Aussenkante 50 d parallel zur Behälter­ wand verläuft und mit der Innenfläche der Schürze 40 b der Dichtung 40 zusammenwirkt, um die Dichtung radial nach aussen gegen die Innenfläche 16 a des Behälters 16 zu pressen. Der Abstand zwischen der Fläche 50 c und der Fläche 16 a ist geringer als die Ausgangsdicke der inneren Schürze 40 b, d.h. die äussere Fläche 50 c hat einen Durch­ messer, der grösser ist, als der Ausgangsdurchmesser der Innenfläche der Dichtung, aber geringer als die Innen­ fläche des Behälters. Im zusammengebauten Zustand hält der radial nach aussen auf die Dichtung beaufschlagte Druck die Dichtung gegen eine Bewegung nach innen fest, wenn der äussere Deckel aufgesetzt und gebördelt wird, und dichtet ebenfalls die Zelle zeitweilig ab, um zu verhindern, dass Elektrolyt austritt und mit dem äusseren Deckel in Berührung kommt.

Beide Ausführungsarten des in den Fig. 1, 2 und 3 ge­ zeigten inneren Teils weisen eine axiale Feder 56 (Fig. 5 und 6) oder andere geeignete elastische Kontaktmittel an der Unterseite des Deckels auf. Dieses Federelement ent­ hält vorzugsweise ein Blechteil mit nach unten gebogenen Blattfedergabeln 56 a, so dass deren untere Enden federnd gegen die Anode 30 drücken, so dass die arbeitenden Kompo­ nenten der Zelle im Hinblick auf bestmögliche Wirksamkeit axial zusammengedrückt werden. Diese Feder wird in geeig­ neter Weise, zum Beispiel durch Verschweissen, an der Innenfläche der inneren Schale befestigt.

Die weniger bevorzugte Struktur dieses Pressteils 50′′ in Fig. 4 gewährleistet ebenfalls die radial nach aussen ge­ richtete Kompressionskraft auf die Dichtung, trägt aber nicht selbst zu der axialen Kompression der Zellenteile gegeneinander bei, wie dies die in den Fig. 2 und 3 ge­ zeigten bevorzugten Strukturen gewährleisten. Wahlweise kann die Feder zum Beispiel auch an der Innenseite des Deckels 60 befestigt sein, um eine axiale Kompressions­ kraft zu erzeugen.

In allen drei Ausführungsarten liegt die Unterkante des inneren Kompressionsteils an dem sich radial nach innen erstreckenden unteren Flansch der Dichtung.

Der äussere Deckel 60 (siehe Fig. 6 oder 8) ist ein lei­ tendes Metallteil, mit dem die Oberseite der Zelle ver­ schlossen wird. Er enthält einen Verschlusskörper 60 a und einen nach unten ragenden peripheren Rand 60 b. Die Innenfläche des Randes 60 b hat einen Durchmesser, der etwas grösser ist, als der äussere Durchmesser des Be­ hälters an der Aussenkante 16 d von Flansch 16, um so einen Raum zu bilden, der etwas kleiner ist, als die Ausgangsdicke der äusseren Dichtungsschürze 40 c. Der Rand 50 b erstreckt sich unterhalb des Flansches 16′, so dass dieser äussere periphere Rand 60 b durch Bördeln nach unten um den Flansch 16′ und auch rund um die äussere Schürze 40 c gebildet werden kann. Wie in Fig. 8 gezeigt, erstreckt sich die äussere Dichtungsschürze 40 c weiter nach unten als der Rand 60 b, um einen elektrischen Kon­ takt zwischen dem Rand 60 b und der Behälterwand 16 b zu vermeiden, wenn der Rand so geformt oder gebördelt wird. Durch diesen Verformungsvorgang wird der Dichtungskörper gegen die Flanschoberseite 16 c des Behälters gedrückt, während gleichzeitig die äussere Dichtungsschürze 40 c gegen die Aussenkante 16 d des Flansches gegen die Boden­ fläche 16 b der peripheren Behälterwand gedrückt wird. Der äussere Deckel 60 wird aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie Monel, rostfreien Stahl od.dgl. hergestellt.

Die poröse Sammelkathode 20 ist von klassischer Art und enthält einen flüssigen Kathodenelektrolyten. Bei Zellen, die mit festem statt mit flüssigem Kathodenmaterial be­ trieben werden, wird ein Kathodenkörper mit aktivem Ka­ thodenmaterial statt der Sammlerkathode 20 verwendet.

Der Separator 22 ist von klassischer Art und liegt über der gesamten Oberfläche der Sammlerkathode und der darin enthaltenen Kathodenflüssigkeit, so dass sich sein äusse­ rer peripherer Rand an der Behälterinnenwand befindet. Der Separator 22 kann ebenfalls einen flüssigen Kathoden­ elektrolyten enthalten. Die Dichtung 40, und insbesondere ihr unterer Flanschteil 40 d, liegt am äusseren periphe­ ren Oberteil des Separators 22 rund um die Peripherie der Anode an. Diese Anode in einer Lithium-Flüssigka­ thodenzelle wie zum Beispiel einer Lithium-Oxyhalogen Zelle ist von klassischer Art, wie zum Beispiel einer Lithium­ schicht 30 b, die auf die Oberfläche eines konventionellen leitenden Sammlermaterials 30 a gepresst wird, wie zum Beispiel expandiertes Metall Exmet (TM).

Die neuartige Konstruktion gewährleistet eine verbesserte Verpressung der Dichtung und damit wirksame Abdichtung. Die Dichtung wird so befestigt, dass sie sich während des Verschliessvorgangs, d.h. Strecken und Bördeln, nicht von der Innenwand des Behälters zurückziehen kann. Die Dichtung wird sicher zwischen dem internen Kompres­ sionsteil und dem Behälter und zwischen dem äusseren Deckel und dem Behälter gehalten. Die Anordnung des in­ neren Kompressionsteils im oberen Teil der Dichtung dient dazu, eine konstante Konzentrizität und festen Sitz der Dichtung während dem Recken und Bördeln aufrechtzuerhal­ ten. Dadurch werden potentielle Leckpfade auf ein Min­ destmass beschränkt. Die Länge des negativen Leckpfades wird entsprechend der Höhe des peripheren Ringes der in­ neren Schale vergrössert. Ausserdem ermöglicht eine wäh­ rend dem Zusammenbau eine durch die innere Schale erziel­ te zeitweilige Abdichtung den endgültigen Verschluss der Zelle mit einem sauberen äusseren Deckel, der nicht durch Oxyhalogenflüssigkeit oder Dampf verschmutzt ist, welche Korrosion und Leckpfade verursachen könnten. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik. In der Praxis gewährleistet dies eine Erhöhung der Länge sowohl der negativen als auch der positiven Leckpfade unter Verwendung der gleichen oder einer geringeren An­ zahl von Teilen als im Stand der Technik. Es wird eine einheitlichere Verpressung der Dichtung erzielt.

Zellen, die nach der neuartigen Konstruktion zusammenge­ baut sind, zeigen eine Verbesserung nicht nur bei der Vermeidung von Lecks sondern auch im Betrieb. Es wurden Versuchslose angefertigt, um eine Beurteilung im Hinblick auf Betrieb und Auftreten von Lecks durchzuführen. Diese Testspecimen hatten eine Aufnahmeleistung der Lithiumano­ den von 145 mAh und einen flüssigen SOCl₂-Kathodenelektro­ lyten (1,5 LiAlCl₄ in SOCl₂ mit 0,25 g pro Liter gelöstes Vinylpolymer). Die Aufnahmeleistung der Kathode betrug 160 mAh pro Zelle. Die poröse Sammelkathode bestand aus einer Mischung aus 90% Ruß und 10 Prozent Polytetra­ fluoräthylenbinder, welcher 16 Minuten bei 325°C gesin­ tert und dann zu einer Tablette mit 0,427 Zoll Durchmesser, 0,089 Zoll Höhe und 0,085 g Gewicht geformt wurde. Die Kathodenschale, d.h. der Zellenbehälter, der äussere Deckel und das innere Element sind aus rostfreiem Stahl 304. Die verwendete Feder wurde aus halbhartem rostfreiem Stahl 302 hergestellt. Die Dichtung besteht aus einem Co­ polymer von Äthylen und Tetrafluoräthylen, das unter der Bezeichnung "Tefzel 200" bekannt ist. Es wurden die weiter unten angegebenen Betriebs- und Leckdaten erzielt. Es wurde ein Anstieg von 18-21% im starken Senkenbetrieb festgestellt (1Kohm kontinuierliche Entladung bei 21°C), sowie eine deutliche Verbesserung bezüglich des Auftretens von Lecks (nach Lagerung bei 21°C und 90% relativer Feuch­ tigkeit) gegenüber Vergleichszellen. Die Vergleichszellen hatten die in den Fig. 9 und 10 dargestellte klassische Konstruktion. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst. Der Betrieb in Milliampere/Stun­ den (Abschalten bei 2,0 Volt) ist als Mittelwert von drei Zellen (Bereich in Klammern) für schweren Senkenbetrieb (1 Kohm) und ebenfalls für 3,4 Kohm kontinuierlichen Sen­ kenbetrieb angegeben. Die Anzahl von Zellen, die unter der gesamten Anzahl von Zellen, die bei 21°C und 90% relativer Feuchtigkeit gelagert wurden, Lecks zeigten, wurde visuell und unter zwanzigfacher Vergrösserung nach der angegebenen Anzahl von Tagen festgestellt:

Der Zusammenbau der Zelle besteht aus dem Behälter 12, der Dichtung 40, der Sammelkathode 20, dem flüssigen Kathoden­ elektrolyten, dem Separator 22, der Anode 30, der inneren Kompressionsschale 50 mit der Feder 56, der Dichtung 40 und dem äusseren Deckel 60. Die Sammelkathode 20 wird in den Behälter eingesetzt, darüber wird der Separator 22 gelegt und die periphere Dichtung 40 wird auf die Oberseite des Behälters 12 aufgesetzt. Die Zelle wird mit flüssigem Kathodenelektrolyt befüllt, die Anode 30 wird eingesetzt, dann wird die innere Kompressionsschale 50 eingepresst, um die innere Schürze 40 b der Dichtung 40 radial nach aussen gegen die innere periphere Wandfläche des Behäl­ ters 12 zu drücken, während die Feder 56 die Anode, den Separator und die Sammelkathode in axialer Richtung eng zusammenpresst (Fig. 5 und 6). Der äussere Deckel 60 wird dann über den Zusammenbau nach unten und in Berührung mit der inneren Schale 50 gedrückt (Fig. 7), um den äusse­ ren peripheren sich nach unten erstreckenden Flansch 60 b zu veranlassen, die äussere Schürze der Dichtung in Ein­ griff mit der Aussenkante 16 d des Behälterflansches 16′ zu drücken und sich unterhalb des Flansches zu erstrecken. Dann wird der Zusammenbau gereckt und gebördelt oder in anderer Weise verschlossen, während der äussere Deckel axial auf den Zusammenbau gepresst wird, um den Dichtungs­ körper 40 a gegen die Oberfläche 16 c des Flansches 16′ zu pressen und den peripheren Flansch unter den Flansch 16′ des Behälters zu bördeln, damit die äussere Schürze der Dichtung gegen die Bodenfläche 16 e dieses Flansches und radial nach innen gegen die Kante 16 d und die Aussenflä­ che 16 b der Behälterwand gepresst wird (Fig. 8). Während diesen letzten Verfahrensschritten hält das innere Scha­ lenelement die Dichtung nach aussen in undurchlässigem Eingriff mit der Innenwand des Behälters, im Gegensatz zu früheren Anordnungen des Standes der Technik, die zu­ liessen, dass sich die Dichtung nach innen weg von der Innenwand bewegt.

Im Vergleich zu der in Fig. 9 dargestellten früheren Kon­ struktion wurde durch Zerlegen und Analyse der fertigge­ stellten Zelle festgestellt, dass die periphere Dichtung während dem Recken und Bördeln dazu neigt; sich von der Innenfläche der Behälterwand W (Fig. 10) wegzubewegen und einen Raum S freizulassen, welcher einen direkten Leckpfad für den Elektrolyten einleitet. Darüberhinaus besteht beim Reckvorgang eine Neigung, den Elektrolyten entlang der In­ nenfläche des Deckels fliessen zu lassen und so die korro­ sive Wirkung zu beschleunigen, die später in relativ kur­ zer Zeit Lecks auftreten lässt.

Verschiedene Veränderungen der Erfindung können vom Fach­ mann vorgenommen werden, um sie einem bestimmten Verwen­ dungszweck anzupassen. Bei der Anwendung der Erfindung können sich noch weitere Vorteile und günstige Merkmale herausstellen. Es ist daher beabsichtigt, die Erfindung nicht auf die dargestellten bevorzugten Ausführungsarten zu beschränken, sondern nur auf den Umfang der beigefügten Ansprüche und entsprechende Äquivalente.

Claims (10)

1. Elektrochemische Zelle mit einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten, die folgendes enthält:

• - einen oben offenen Behälter mit einer peripheren Ober­ seite, einer inneren aufrechten peripheren Wandfläche und einer äusseren peripheren Wandfläche;
• - eine elastische periphere Dichtung über der periphe­ ren Oberseite mit einer innen daran befestigten Schürze, die in den inneren Wandteil eingreift, einem mit der peripheren Oberseite im Eingriff stehenden oberen Körperteil und eine äussere daran befestigte Schürze;
• - ein inneres Verpressungselement in dem Behälter mit einer äusseren Kompressionswand, die radial nach aussen mit der inneren Schürze der Dichtung in komprimieren­ der Verbindung steht, um sie gegen die innere peri­ phere Wand des Behälters zu drücken; und
• - einen äusseren Deckel über der Oberseite des Behälters, der in komprimierender Verbindung mit dem Oberteil der Dichtung gegen die periphere Oberseite des Behäl­ ters und radial nach innen in komprimierender Verbin­ dung mit der äusseren Schürze der Dichtung gegen die Aussenwand des Behälters steht.

2. Zelle nach Anspruch 1, in der das innere Kompressions­ element einen inneren Deckel aufweist.

3. Zelle nach Anspruch 2, in der der innere Deckel innere Federmittel aufweist, um die Bauteile der Zelle zusammen­ zudrücken.

4. Zelle nach Anspruch 3, in der das innere Kompressions­ element eine umgekehrte Schale ist.

5. Zelle nach Anspruch 4, in der die umgekehrte Schale eine zurückgerollte äussere periphere Kante aufweist.

6. Zelle nach Anspruch 1, in der das innere Kompressionsele­ ment ein Ring ist.

7. Zelle nach Anspruch 1, in der die periphere Oberseite des Behälters einen radial nach aussen verlaufenden peripheren Flansch aufweist, der senkrecht zu der inneren und äusse­ ren Wandfläche des Behälters verläuft.

8. Elektrochemische Zelle mit einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten, die folgendes aufweist:

• - einen oben offenen Behälter mit einem oberen peripheren Flansch, eine innere aufrechte periphere Wandfläche und eine äussere periphere Wandfläche;
• - eine elastische periphere Dichtung über dem oberen peri­ pheren Flansch mit einer integrierten peripheren Schürze, die mit dem inneren Wandteil im Eingriff steht, ein mit dem Flansch im Eingriff stehendes Oberteil und eine daran befestigte äussere periphere Schürze;
• - ein inneres Verpressungselement in dem Behälter und eine äussere Kompressionswand, die radial nach aussen in komprimierender Verbindung mit der inneren Schürze der Dichtung steht, um diese gegen die innere periphere Wandfläche des Behälters zu drücken; und
• - einen äusseren Deckel über der Oberseite des Behälters, der in komprimierender Verbindung mit dem Oberteil der Dichtung gegen den Behälterflansch und radial nach innen in komprimierender Verbindung mit der äusseren Schürze der Dichtung gegen die äussere Wandfläche des Behälters steht.

9. Verfahren für die Montage einer elektrochemischen Knopf­ zelle mit einer Anode, einer Kathode und einem Elektro­ lyten, das folgende Verfahrensschritte umfasst:

• - Bereitstellung eines oben offenen Behälters mit einer inneren aufrechten Wandfläche, einer äusseren aufrech­ ten Wandfläche und einer peripheren Oberseite;
• - Einsetzen der Anode, der Kathode und des Elektrolyten in den Behälter;
• - Bereitstellung einer ringförmigen Dichtung mit einem U-förmigen Querschnitt mit einer inneren integrier­ ten Schürze, einer äusseren integrierten Schürze und einem Körper dazwischen;
• - Aufsetzen der Dichtung an der peripheren Oberseite, wobei die innere Schürze der Dichtung gegen die Innen­ wand des Behälters anliegt und die äussere Schürze unter der peripheren Oberseite herabhängt;
• - Einpressen eines inneren Verpressungselementes in den Behälter gegen die innere Dichtungsschürze, um diese innere Schürze gegen die innere Wandfläche des Behäl­ ters zu drücken;
• - Bereitstellung eines äusseren Deckels mit einem Rand, dessen Durchmesser grösser ist als der Durchmesser der peripheren Oberseite und der Dichtung;
• - Aufsetzen des äusseren Deckels auf das innere Ele­ ment, wobei sich dessen Rand in einer Weise über die Dichtung und den peripheren Flansch erstreckt, dass der Dichtungskörper und die äussere Schürze gegen den Behälter gedrückt werden; und
• - Zusammenpressen des äusseren Deckelrandes um die pe­ riphere Oberseite, um die äussere Dichtungsschürze gegen die periphere Oberseite und die äussere Wand­ fläche des Behälters zu pressen.

10. Verfahren für die Montage einer elektrochemischen Knopfzelle mit einer Anode, einer Kathode und einem Elektrolyten, das folgende Verfahrensschritte um­ fasst:

• - Bereitstellung eines oben offenen Behälters mit einer inneren aufrechten Wandfläche, einer äusseren aufrechten Wandfläche und einem sich nach oben nach aussen erstreckenden peripheren Flansch;
• - Einsetzen der Anode, der Kathode und des Elktroly­ ten in den Behälter;
• - Bereitstellung einer ringförmigen Dichtung mit einem U-förmigen Querschnitt mit einer inneren in­ tegrierten Schürze, einer äusseren integrierten Schürze und einem Körper dazwischen;
• - Aufsetzen der Dichtung auf den oberen Flansch, wo­ bei die innere Schürze der Dichtung gegen die In­ nenwand des Behälters anliegt und die äussere Schür­ ze unter der peripheren Oberseite herabhängt;
• - Einpressen eines inneren Verpressungselementes in den Behälter gegen die innere Dichtungsschürze, um diese innere Schürze gegen die innere Wandfläche des Behälters zu pressen;
• - Bereitstellung eines äusseren Deckels mit einem Rand, dessen Durchmesser grösser ist als der Durch­ messer des Behälterflansches und der Dichtung;
• - Aufsetzen des äusseren Deckels auf das innere Ele­ ment, wobei sich dessen Rand in einer Weise über die Dichtung und den peripheren Behälterflansch erstreckt, dass der Dichtungskörper und die äussere Schürze gegen den Flansch gepresst werden; und
• - Zusammenpressen des äusseren Deckelrandes um und unter den peripheren Rand, um die äussere Dichtungs­ schürze gegen die Unterseite des Behälterflansches und gegen die äussere Wandfläche des Behälters zu pressen.