DE69818306T2

DE69818306T2 - ELECTROCHEMICAL CELL WITH MOISTURE BARRIER

Info

Publication number: DE69818306T2
Application number: DE69818306T
Authority: DE
Inventors: J. Thomas O'HARA; Xi-Xian Wu
Original assignee: Eveready Battery Co Inc
Current assignee: Edgewell Personal Care Brands LLC
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: DE69818306D1; CA2318076A1; JP4225696B2; JP2002530811A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine elektrochemische Zelle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die mechanische Konstruktion einer Batterie.The present invention relates to generally an electrochemical cell. In particular, the present invention the mechanical construction of a battery.

Wegen Umweltschutzerwägungen beim Wiederaufbereiten von Batterien werden herkömmliche alkalische Batterien nun ohne die Verwendung von Quecksilber hergestellt. Obwohl die Beseitigung von Quecksilber von einer alkalischen Batterie derartige Umweltschutzerwägungen beseitigt, weisen Null-Quecksilber-Batterien eine Tendenz auf größere Volumen von Gas, welches hauptsächlich Wasserstoff ist, während der Lebensdauer der Batterie zu erzeugen. Dieser mögliche Anstieg einer Vergasung kann mehrere Probleme verursachen. Erstens muss innerhalb der elektrochemischen Zelle ein ausreichender Platz für die Ansammlung von derartigen Gasen bereitgestellt werden. Weil mehr Platz benötigt wird, um das potenzielle erhöhte Volumen von erzeugten Gasen in einer Null-Quecksilber-Batterie aufzunehmen, müssen die Mengen von aktiven Bestandteilen, die die Anode und die Kathode bilden, verringert werden. Eine derartige Verringerung in den aktiven Bestandteilen verringert in unerwünschter Weise die Lebensdauer der Batterie.Because of environmental considerations at Battery reprocessing becomes conventional alkaline batteries now manufactured without the use of mercury. Although the Eliminate mercury from an alkaline battery such Environmental considerations eliminated, show zero mercury batteries a tendency towards larger volumes of gas, which is mainly Is hydrogen while the battery life. This possible increase gasification can cause several problems. First, must sufficient space within the electrochemical cell for the accumulation of such gases are provided. Because more space is needed by the potential increased Absorb volume of gases produced in a zero mercury battery, have to the amounts of active ingredients that make up the anode and the cathode form, be reduced. Such a reduction in the active Components undesirably reduce the lifespan the battery.

Ein anderes Problem im Zusammenhang mit der erhöhten Vergasung in einer Null-Quecksilber-Batterie besteht darin, dass die zusätzlichen Gase, die während einer Entladung erzeugt werden, den Druck innerhalb der Zelle stark erhöhen. Um zu verhindern, dass Zellen als Folge dieses erhöhten Drucks platzen, werden Druckentlastungspunkte in den Aufbau der Zelle als eine Schutzmaßnahme eingebaut. Ein Beispiel einer herkömmlichen Zellenkonstruktion mit derartigen Schutzmaßnahmen wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.Another problem associated with the increased gasification in a zero mercury battery is that the additional gases generated during a discharge greatly increase the pressure within the cell. To prevent cells from bursting as a result of this increased pressure, pressure relief points are built into the structure of the cell as a protective measure. An example of a conventional cell construction with such protective measures is described below with reference to FIG 1 described.

Wie in 1 gezeigt, umfasst eine herkömmliche Batterie 10 einen Stahlbehälter 15 mit einem offenen Ende 16 und einem geschlossenen Ende, das durch eine Bodenfläche 18 definiert wird. Die Batterie 10 umfasst ferner ein erstes Elektrodenmaterial 20, welches in einem elektrischen Kontakt mit den inneren Seitenflächen und der Bodenfläche 18 des Behälters 15 bereitgestellt wird. Eine zweite Elektrode 25 ist in dem inneren Abschnitt der Batterie 10 vorgesehen und ist von der ersten Elektrode 20 durch eine Trennschicht (Separatorschicht, nicht gezeigt) getrennt. Nachdem die Elektrodenmaterialien in den Behälter 15 eingesetzt sind, wird eine Abdichtung 30 in das offene Ende 16 des Behälters 15 eingesetzt. Eine innere Abdeckung 40, die allgemein als eine Platte (Disk) mit einem zentralen Loch ausgeformt ist, wird dann derart eingefügt, dass ihre Umfangsoberfläche in Kontakt mit einem äußeren Abschnitt 31 der Abdichtung 30 ist und ihre Oberfläche, die das zentrale Loch definiert, um einen inneren Nabenabschnitt 32 der Abdichtung 30 herum angebracht ist.As in 1 shown includes a conventional battery 10 a steel container 15 with an open end 16 and a closed end through a bottom surface 18 is defined. The battery 10 further comprises a first electrode material 20 which is in electrical contact with the inner side surfaces and the bottom surface 18 of the container 15 provided. A second electrode 25 is in the inner section of the battery 10 is provided and is from the first electrode 20 separated by a separating layer (separator layer, not shown). After the electrode materials in the container 15 a seal is used 30 in the open end 16 of the container 15 used. An inner cover 40 , which is generally shaped as a plate (disk) with a central hole, is then inserted so that its peripheral surface is in contact with an outer portion 31 the seal 30 and its surface, which defines the central hole, around an inner hub portion 32 the seal 30 is attached around.

Wie in 1 gezeigt, umfasst der innere Nabenabschnitt 32 der Abdichtung 30 ein zentrales Loch 33 zur Aufnahme eines Stromkollektornagels 45, der durch ein Loch 33 geführt ist, wodurch die Abschnitte der Abdichtung 30, die in Kontakt mit der inneren Abdeckung 40 sind, zusammengedrückt werden. Nachdem der Kollektornagel 45 vollständig an eine Stelle geführt ist, wird eine negative äußere Abdeckung 50 in eine offene Fläche eingesetzt, die durch die äußeren Abschnitte 31 der Abdichtung 30 definiert sind. Die negative Abdeckung 50 wird in einem elektrischen Kontakt mit dem Kopf 46 des Kollektornagels 45 bereitgestellt, während sie von dem Behälter 15 durch eine Abdichtung 30 elektrisch isoliert ist. Sobald die negative Abdeckung 50 an der Stelle ist, werden die Seitenwände des Behälters 15 in der Nähe der Öffnung 16 nach innen gecrimpt, um die negative Abdeckung 50 an der Stelle zu sichern. Eine positive Abdeckung 60 wird dann an der Bodenfläche 18 des Behälters 15 angeschweißt. Danach wird ein Etikett bzw. ein Label 65, welches aus einem schrumpfbaren PVC-Material gebildet sein kann, um den Umfang des Behälters 15 herum befestigt.As in 1 shown, includes the inner hub portion 32 the seal 30 a central hole 33 to hold a current collector nail 45 going through a hole 33 is performed, causing the sections of the seal 30 that are in contact with the inner cover 40 are squeezed together. After the collector nail 45 is completely in one place, a negative outer cover 50 inserted into an open area through the outer sections 31 the seal 30 are defined. The negative coverage 50 will be in electrical contact with your head 46 of the collector nail 45 provided while moving from the container 15 through a seal 30 is electrically insulated. Once the negative coverage 50 is in place, the side walls of the container 15 near the opening 16 crimped inside to cover the negative 50 secure in place. A positive coverage 60 is then on the floor surface 18 of the container 15 welded. Then a label or label 65 which can be formed from a shrinkable PVC material around the circumference of the container 15 attached around.

Als eine Sicherheitsmaßnahme gegenüber einem übermäßigen internen Druck, der die Folge der Gasbildung ist, ist ein Druckentlastungspunkt 35 in dem inneren Abschnitt der Abdichtung 30 vorgesehen, indem die Abdichtung mit einem relativ dünnen Abschnitt gebildet wird, der in einen offenen Zustand aufgerissen wird, wenn der interne Zellendruck übermäßig wird. Um dem Gas zu erlauben, zu der Außenseite der Batterie dann entlüftet zu werden, sind ein oder mehrere Belüftungslöcher 42 durch die innere Abdeckung 40 vorgesehen und eine Vielzahl von Belüftungslöchern 52 sind in einer negativen Abdeckung 50 vorgesehen.As a safety measure against excessive internal pressure that is the result of gas formation, there is a pressure relief point 35 in the inner section of the seal 30 provided by forming the seal with a relatively thin portion that tears open to open when the internal cell pressure becomes excessive. To allow the gas to then be vented to the outside of the battery, there are one or more vent holes 42 through the inner cover 40 provided and a variety of ventilation holes 52 are in negative coverage 50 intended.

Die Hauptfunktionen einer Abdichtung bestehen darin, die Materialien innerhalb der Zelle davon abzuhalten, herauszulecken, während ermöglicht wird, dass Wasserstoffgas durch die Abdichtung geht und durch die Belüftungen entweicht. Indem dem Wasserstoffgas erlaubt wird, zu entweichen, ist es weniger wahrscheinlich, dass der Druckpegel innerhalb der Zelle übermäßig wird. Weil die Abdichtungen, die typischerweise in derartigen alkalischen Batterien verwendet werden, aus Nylon oder anderen harzförmigen Materialien gebildet sind, wird typischerweise eine Asphaltbeschichtung 38 auf Flächen mit hoher mechanischer Spannung der unteren Oberfläche der Abdichtung 30 vorgesehen, um eine Verschlechterung davon als Folge von einem Kontakt mit den aktiven Bestandteilen innerhalb der Zelle zu vermeiden. Obwohl Wasserstoff durch die Asphaltbeschichtung dringen kann, ist die gesamte untere Oberfläche der Abdichtung 30 typischerweise nicht beschichtet, um zu ermöglichen, dass eine optimale Menge des Wasserstoffs entweicht.The main functions of a seal are to prevent the materials inside the cell from leaking out while allowing hydrogen gas to pass through the seal and escape through the vents. By allowing the hydrogen gas to escape, the pressure level within the cell is less likely to become excessive. Because the seals that are typically used in such alkaline batteries are formed from nylon or other resinous materials, an asphalt coating typically becomes 38 on surfaces with high mechanical stress on the lower surface of the waterproofing 30 provided to avoid deterioration thereof as a result of contact with the active ingredients within the cell. Although hydrogen can permeate through the asphalt coating, the entire bottom surface is the waterproofing 30 typically not coated to allow an optimal amount of hydrogen to escape.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Dementsprechend ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, das obige Vergasungsproblem zu lösen oder wenigstens zu lindern, indem eine elektrochemische Zelle mit einem mechanischen Aufbau bereitgestellt wird, der nicht nur Schutzmaßnahmen für den Fall einer übermäßigen Vergasung bereitstellt, sondern auch die Menge der Gasbildung innerhalb der Zelle verringert. Es ist ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Abdeckungsanordnung für eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, die verhindert, dass eine externe Feuchtigkeit das Innere der Zelle erreicht. Noch ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Abdeckungsanordnung bereitzustellen, die nicht nur verhindert, dass Feuchtigkeit das Innere der Zelle erreicht, sondern auch erlaubt, dass interne Wasserstoffgase kontinuierlich entlüftet werden, und erlaubt, dass sämtliche internen Gase entlüftet werden, wenn die Druckpegel in der Zelle übermäßig werden.Accordingly, it is an aspect of the present invention to solve the above gasification problem or alleviate at least by using an electrochemical cell with a mechanical structure is provided, which is not just protective measures for the Case of excessive gasification provides, but also the amount of gas formation within the Cell decreased. It is another aspect of the present invention a cover arrangement for to provide an electrochemical cell that prevents external moisture reaches the inside of the cell. Another Another aspect of the present invention is a cover assembly that not only prevents moisture from Inside the cell, it also allows internal hydrogen gases continuously vented and allows everyone internal gases are vented when the pressure levels in the cell become excessive.

Um diese und andere Aspekte und Vorteile zu erzielen, stellt die vorliegende Erfindung eine elektrochemische Zelle bereit, die umfasst:
einen Behälter, der ein offenes Ende aufweist;
elektrochemische Materialien mit zwei Elektroden, die innerhalb des Behälters vorgesehen sind;
eine Abdichtung, die in dem offenen Ende des Behälters vorgesehen ist, um ein Leck der elektrochemischen Materialien von dem Behälter zu verhindern; und
eine Feuchtigkeitsbarriere, die in dem offenen Ende des Behälters vorgesehen ist, um zu verhindern, dass externe Feuchtigkeit die Abdichtung erreicht, wobei die Feuchtigkeitsbarriere eine innere oder äußere Abdeckung mit wenigstens einer Öffnung und einem Feuchtigkeits-undurchdringbaren Material aufweist, das die wenigstens eine Öffnung in der inneren oder äußeren Abdeckung abdichtet. Vorzugsweise umfasst die Feuchtigkeitsbarriere eine innere Abdeckung mit wenigstens einer Öffnung, um übermäßig verdichtetem Gas zu erlauben, von dem Inneren des Behälters zu entweichen. Die Feuchtigkeitsbarriere umfasst ferner vorzugsweise ein Feuchtigkeits-undurchdringbares Material, das mit der inneren Abdeckung zusammenarbeitet, um die Öffnungen der inneren Abdeckung abzudichten und dadurch eine Barriere gegenüber irgendeiner externen Feuchtigkeit bereitzustellen, die durch die Öffnungen in der äußeren Abdeckung eintritt.To achieve these and other aspects and advantages, the present invention provides an electrochemical cell comprising:
a container having an open end;
electrochemical materials with two electrodes provided inside the container;
a seal provided in the open end of the container to prevent leakage of the electrochemical materials from the container; and
a moisture barrier provided in the open end of the container to prevent external moisture from reaching the seal, the moisture barrier having an inner or outer cover with at least one opening and a moisture-impenetrable material that the at least one opening in seals the inner or outer cover. Preferably, the moisture barrier includes an inner cover with at least one opening to allow over-compressed gas to escape from the interior of the container. The moisture barrier preferably further comprises a moisture-impenetrable material that cooperates with the inner cover to seal the openings of the inner cover and thereby provide a barrier to any external moisture entering through the openings in the outer cover.

Diese und andere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung lassen sich weiter verstehen und werden durch Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet gewürdigt durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen.These and other features, advantages and objects of the present invention can be further understood and are made by ordinary people in the technical field appreciated by reference to the following description, claims and attached Drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSUMMARY THE DRAWINGS

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

1 einen Teilquerschnitt einer herkömmlichen alkalischen elektrochemischen Zelle; 1 a partial cross section of a conventional alkaline electrochemical cell;

2 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer elektrochemischen Zelle, die in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist; und 2 3 is an enlarged, partial cross-sectional view of an electrochemical cell constructed in accordance with a first embodiment of the present invention; and

3 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer elektrochemischen Zelle, die in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. 3 4 is an enlarged partial cross-sectional view of an electrochemical cell constructed in accordance with a second embodiment of the present invention.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMDETAILED DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT

2 zeigt einen Teilquerschnitt einer elektrochemischen Zelle 200, die in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Konstruktion der Zelle 200 ist allgemein die gleiche wie die herkömmliche elektrochemische Zelle mit Ausnahme einer verbesserten Abdeckungsanordnung 217. Diesbezüglich ist nur der Abschnitt der elektrochemischen Zelle, die sich auf die verbesserte Abdeckungsanordnung 217 bezieht, in den Zeichnungen gezeigt. 2 shows a partial cross section of an electrochemical cell 200 constructed in accordance with a first embodiment of the present invention. The construction of the cell 200 is generally the same as the conventional electrochemical cell except for an improved cover arrangement 217 , In this regard, only the section of the electrochemical cell that relates to the improved cover assembly 217 relates, shown in the drawings.

Wie in 2 gezeigt, umfasst die Zelle 200 einen Behälter 115 mit einem offenen Ende 116, der durch die Abdeckungsanordnung 217 der vorliegenden Erfindung verschlossen und abgedichtet wird. Vor der Abdichtung werden elektrochemische Materialien mit einer ersten Elektrode 120 und einer zweiten Elektrode 125 in dem Behälter 115 vorgesehen. Ein Separator (nicht gezeigt) ist vorzugsweise zwischen den Elektroden in der herkömmlichen Weise vorgesehen. Für eine alkalische Zelle wird die erste Elektrode typischerweise aus Mangandioxid gebildet und die zweite Elektrode wird aus Zink gebildet.As in 2 shown includes the cell 200 a container 115 with an open end 116 by the cover assembly 217 of the present invention is sealed and sealed. Before sealing, electrochemical materials with a first electrode 120 and a second electrode 125 in the container 115 intended. A separator (not shown) is preferably provided between the electrodes in the conventional manner. For an alkaline cell, the first electrode is typically formed from manganese dioxide and the second electrode is formed from zinc.

Eine Abdichtung 130, die aus einem harzförmigen bzw. harzhaltigen Material gebildet ist, beispielsweise Nylon, wird in ein offenes Ende 116 des Behälters 115 hinein eingesetzt. Die Abdichtung 130 weist eine einzigartige ringförmige Konfiguration mit einem zentralen Loch 133, das zur Aufnahme eines Kollektornagels 145 während eines Zusammenbaus vorgesehen ist, auf. Die Abdichtung 130 weist vorzugsweise wenigstens ein Druckentlastungssegment 135 auf, welches viel dünner als die anderen Abschnitte der Abdichtung 130 ist, so dass ein übermäßiger interner Zellendruck bewirken wird, dass das Druckentlastungssegment 135 reißt, d. h. offen gerissen wird, und somit ermöglicht, dass interne Gase die Zelle durch die Öffnungen und Belüftungen, die nachstehend beschrieben werden, verlassen. Ein zentraler Nabenabschnitt 132 der Abdichtung 130, in dem ein Loch 133 gebildet ist, ist vorzugsweise viel dicker als das dünne Druckentlastungssegment 135, um so eine ausreichende Abdichtung um den Kollektornagel 145 herum bereitzustellen, um ein Leck der elektrochemischen Materialien dazwischen zu verhindern. In ähnlicher Weise ist auch der äußere Umfangsabschnitt 131 der Abdichtung 130 viel dicker, um sich um einen Abstand entlang der Kante des Behälters 115 zu erstrecken und dadurch eine ausreichende Abdichtung bereitzustellen, um zu verhindern, dass elektrochemische Materialien zwischen der Abdichtung 130 und der inneren Oberfläche des Behälters 115 lecken.A seal 130 , which is formed from a resinous or resinous material, such as nylon, is inserted into an open end 116 of the container 115 inserted into it. The seal 130 has a unique annular configuration with a central hole 133 that used to hold a collector nail 145 is provided during assembly. The seal 130 preferably has at least one pressure relief segment 135 on which is much thinner than the other sections of the seal 130 is, so excessive internal cell pressure will cause the pressure relief segment 135 tears, ie, is torn open, and thus allows internal gases to exit the cell through the openings and vents described below. A central hub section 132 the seal 130 , in the one hole 133 is preferably much thicker than the thin pressure relief segment 135 to ensure adequate sealing around the collector nail 145 to provide around to prevent leakage of the electrochemical materials in between. The outer peripheral portion is similar 131 the seal 130 much thicker to stand a distance along the edge of the container 115 to extend and thereby provide a sufficient seal to prevent electrochemical materials between the seal 130 and the inner surface of the container 115 lick.

Um eine zusätzliche mechanische Festigkeit, Integrität und eine Kompressionskraft auf den Abdichtungsaufbau bereitzustellen, wird eine innere Abdeckung 140, die vorzugsweise aus Metall gebildet ist, zwischen dem dickeren umfangsmäßigen und dem zentralen Nabenabschnitt 131 bzw. 132 der Abdichtung 130 eingefügt. Während eines Zusammenbaus wird eine innere Abdeckung 140 innerhalb eines offenen nach außen gerichteten Abschnitts der Abdichtung 130 gut passend eingesetzt. Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist die innere Abdeckung 140 allgemein wie eine Platte bzw. Disk ausgebildet, so dass ihre Umfangskante an einer inneren Oberfläche der Umfangsabschnitte 131 der Abdichtung 130 anliegt. Ferner erstreckt sich der dickere zentrale Nabenabschnitt 132 der Abdichtung 130 durch das zentral angeordnete Loch, das in der inneren Abdeckung 140 vorgesehen ist. Wenn der Kollektornagel 145 in das Loch 133 der Abdichtung 130 eingesetzt wird, werden demzufolge die Abschnitte der Abdichtung 130, die an der inneren Abdeckung 140 anliegen, stark zusammengedrückt bzw. komprimiert.To provide additional mechanical strength, integrity, and compressive force to the seal assembly, an inner cover is used 140 , which is preferably formed of metal, between the thicker circumferential and the central hub portion 131 respectively. 132 the seal 130 inserted. During assembly, there is an inner cover 140 within an open outward section of the seal 130 used well. As shown in the drawings, the inner cover is 140 generally shaped like a disk so that its peripheral edge is on an inner surface of the peripheral portions 131 the seal 130 is applied. The thicker central hub portion also extends 132 the seal 130 through the centrally located hole in the inner cover 140 is provided. If the collector nail 145 in the hole 133 the seal 130 is used, the sections of the seal are accordingly 130 attached to the inner cover 140 tightly compressed or compressed.

Die innere Abdeckung 140 umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Öffnungen 142 in der Nähe zu dem Druckentlastungssegment 135 der Abdichtung 130, so dass Gas in dem Innenraum der Zelle 100 entweichen kann, wenn das Entlastungssegment 135 als Folge von übermäßigen Drücken in der Zelle wegreißt. Die Konfiguration in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform stellt eine Lösung für Abdeckungsanordnungen bereit, die eine Abdichtung und eine innere Abdeckung aufweisen, die durch einen wesentlichen Spalt getrennt sind, der unter der innersten Oberfläche der inneren Abdeckung liegt. In dieser ersten Ausführungsform ist ein Stöpsel 270, der aus einem Material gebildet ist, das für Feuchtigkeit undurchdringbar ist, beispielsweise Asphalt oder Lack, innerhalb der Öffnung 142 der inneren Abdeckung 140 vorgesehen. In dieser Weise arbeiten die komprimierten Bereiche der Abdichtung 130, der inneren Abdeckung 140, des Kollektornagels 145, und des Stöpsels bzw. Pfropfens 270 zusammen, um eine Feuchtigkeitsbarriere zwischen der Abdeckung 130 und der äußeren Abdeckung 150 bereitzustellen. Obwohl der Pfropfen 270 eine Barriere für Feuchtigkeit bereitstellt, die ansonsten in die Öffnung 142 eindringen würde, verhindert er nicht, dass hoch verdichtetes Gas von innerhalb der Zelle den Pfropfen 270 von der Öffnung 142 wegbläst, um dadurch und durch das Belüftungsloch 152 in der äußeren Abdeckung 150 zu entweichen. Ferner verhindert der Pfropfen 270 nicht, dass kleine Wasserstoffatome innerhalb der Zelle ansonsten kontinuierlich entweichen. Vorzugsweise ist der Pfropfen 270 aus einem Feuchtigkeitsundurchdringbaren Material aus Asphalt gebildet, welches im Allgemeinen eine höchst viskose Mischung aus paraffinhaltigen, naphthalinhaltigen und aromatischen Hydrocarbonaten zusammen mit heterocyclischen Verbindungen, die Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff enthalten, ist Ein anderes geeignetes Material ist ein Lack, der im Allgemeinen eine organische Schutzbeschichtung ist, die aus einem vegetarischen Öl oder Lösungsmittel oder einem synthetischen oder natürlichen Harz oder Lösungsmittel besteht.The inner cover 140 preferably comprises one or more openings 142 close to the pressure relief segment 135 the seal 130 so that gas in the interior of the cell 100 can escape if the relief segment 135 tears away as a result of excessive pressures in the cell. The configuration in accordance with the first embodiment provides a solution for cover assemblies that have a seal and an inner cover that are separated by a substantial gap that lies below the innermost surface of the inner cover. In this first embodiment is a plug 270 formed of a material that is impervious to moisture, such as asphalt or paint, within the opening 142 the inner cover 140 intended. This is how the compressed areas of the seal work 130 , the inner cover 140 , the collector nail 145 , and the stopper or plug 270 together to create a moisture barrier between the cover 130 and the outer cover 150 provide. Although the graft 270 provides a barrier to moisture that would otherwise enter the opening 142 would not prevent the highly compressed gas from plugging inside the cell 270 from the opening 142 blows away through and through the ventilation hole 152 in the outer cover 150 to escape. It also prevents grafting 270 not that small hydrogen atoms otherwise escape continuously inside the cell. The plug is preferred 270 formed from a moisture-impermeable asphalt material which is generally a highly viscous mixture of paraffin, naphthalene and aromatic hydrocarbonates along with heterocyclic compounds containing sulfur, nitrogen and oxygen. Another suitable material is a varnish, which is generally an organic protective coating which consists of a vegetarian oil or solvent or a synthetic or natural resin or solvent.

Nachdem der Pfropfen 270 angebracht ist, wird eine äußere Abdeckung 150 in die nach außen gerichtete Öffnung der Abdichtung 130 eingesetzt. Die äußere Abdeckung 150 ist vorzugsweise in einem elektrischen Kontakt mit dem Kopf 146 des Kollektornagels 145, um so in einem elektrischen Kontakt mit einem zweiten Elektrodenmaterial 125 in dem Innenraum der Zelle 100 zu sein. Ferner ist die Abdeckung 150 von dem Stahlbehälter 115 durch den Umfangsabschnitt 131 der Abdichtung 130 elektrisch isoliert. In einer herkömmlichen alkalischen Zelle dient die äußere Abdeckung 150 als ein negativer Kontaktanschluss für die Batterie. Um eine Entweichung von belüfteten Gasen zu ermöglichen, wird wenigstens ein Belüftungsloch 152 in der äußeren Abdeckung 150 bereitgestellt.After the grafting 270 is attached, an outer cover 150 into the outward opening of the seal 130 used. The outer cover 150 is preferably in electrical contact with the head 146 of the collector nail 145 so as to be in electrical contact with a second electrode material 125 in the interior of the cell 100 to be. Furthermore, the cover 150 from the steel container 115 through the peripheral portion 131 the seal 130 electrically isolated. The outer cover serves in a conventional alkaline cell 150 as a negative contact connector for the battery. To allow ventilation gases to escape, at least one ventilation hole is provided 152 in the outer cover 150 provided.

Nachdem die äußere Abdeckung 150 in der Öffnung 116 des Behälters 115 positioniert ist, werden die oberen Kanten des Behälters 115 nach unten gecrimpt, um die Abdeckung 150 an der Stelle zu sichern.After the outer cover 150 in the opening 116 of the container 115 is positioned, the top edges of the container 115 crimped down to the cover 150 secure in place.

Ein Label bzw. Etikett 165 wird dann vorzugsweise auf die äußere Oberfläche des Behälters 115 in der herkömmlichen Weise angebracht.A label 165 is then preferably on the outer surface of the container 115 attached in the conventional way.

Wie voranstehend angegeben, haben die Erfinder dieser Anmeldung entdeckt, dass Feuchtigkeit, die in eine elektrochemische Zelle durch die verschiedenen Belüftungen und Öffnungen eintritt, die Menge des Gases, die sich innerhalb der Zelle ausbaut, erhöht. Insbesondere haben die Erfinder erkannt, dass bei sehr heißen und feuchten Bedingungen die feuchte Umgebungsluft, die die Abdichtung erreicht, zu einem noch stärkeren Gasaufbau innerhalb der Zelle führt. Obwohl nicht vollständig verstanden wird, warum dieses Phänomen auftritt, haben Experimente gezeigt, dass durch Bereitstellen einer Umgebungsluft/Feuchtigkeits-Barriere des in 2 gezeigten Typs die Effekte von Umgebungsbedingungen auf die Zellengasbildung stark und unerwartet verringert werden. Die Ergebnisse von derartigen Experimenten sind in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellt.As stated above, the inventors of this application have discovered that moisture entering an electrochemical cell through the various vents and openings increases the amount of gas that builds up within the cell. In particular, the inventors have recognized that in very hot and humid conditions, the humid ambient air that reaches the seal leads to an even stronger build-up of gas within the cell. Although it is not fully understood why this phenomenon occurs, experiments have shown that by providing an ambient air / moisture barrier to the in 2 shown type, the effects of environmental conditions on cell gas formation are greatly and unexpectedly reduced. The results of such experiments are shown in Table 1 below.

Es wird angenommen, dass eine externe Feuchtigkeit, die in die Zelle als feuchte Umgebungsluft eintreten kann, durch die Abdichtung in einer herkömmlichen Zelle absorbiert werden kann und dadurch die Menge des intern erzeugten Wasserstoffs verringern kann, der normalerweise durch die Abdichtung entweichen kann. Wenn die Wasserstoff Permeabilität der Abdichtung so verringert wird, kann Wasserstoffgas schneller erzeugt werden, als es entweichen kann oder intern rekombinieren kann. Ein anderer Grund, warum dieses Phänomen auftreten kann, besteht darin, dass die Feuchtigkeit durch die Abdichtung geht, wodurch sie in das Zelleninnere eintritt und irgendwie die Kapazität der elektrochemischen Materialien zur Rekombination mit dem erzeugten Wasserstoffgas beeinflusst. Unabhängig von dem Grund, dass eine derartige externe Feuchtigkeit einen ungünstigen Einfluss auf die Gasentwicklung aufweist, ist die Bereitstellung des Feuchtigkeits-undurchdringbaren Pfropfens 270 effektiv, um eine Gasentwicklung zu verringern.It is believed that external moisture enters the cell as moist ambient air which can be absorbed by the seal in a conventional cell and can thereby reduce the amount of internally generated hydrogen which can normally escape through the seal. If the hydrogen permeability of the seal is reduced, hydrogen gas can be generated faster than it can escape or recombine internally. Another reason why this phenomenon can occur is that the moisture passes through the seal, thereby entering the cell interior and somehow affecting the capacity of the electrochemical materials to recombine with the hydrogen gas generated. Regardless of the reason that such external moisture has an unfavorable influence on the gas development, the provision of the moisture-impenetrable plug is 270 effective to reduce gas evolution.

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden 10 Kontrollzellen (n = 10) mit Asphalt, der nur auf die innerste Oberfläche der Abdichtung angewendet wurde, die dem Elektrolyt ausgesetzt ist, konstruiert, zehn Zellen wurden konstruiert durch Anbringen einer Asphaltschicht auf beide Seiten der Abdichtung, und zehn zusätzliche Zellen wurden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durch Anbringen einer Asphaltschicht an die innerste Oberfläche der Abdichtung und einer Lack-Typ-Beschichtung auf die äußerste Seite der Abdichtung, die der externen Umgebung ausgesetzt ist, konstruiert. Sämtliche getesteten Zellen waren Zellen der Größe AAA, die kontinuierlich in einer Umgebung auf 60°C bei einer relativen Feuchtigkeit von 90% gehalten wurden. Im Verlauf dieses Tests wurde der Betrag der Zellenauswölbung in Zoll gemessen und der prozentuale Anteil der Testzellen, die ein Leck aufwiesen, wurde überwacht. Wie die Testergebnisse deutlich zeigen, neigten die Zellen, bei denen die äußersten Oberflächen von ihren Abdichtungen mit entweder einer Lack-Typ-Beschichtung oder einer Asphaltbeschichtung beschichtet wurden, weniger zu einer Auswölbung und zu einem Leck als Folge einer Gasentwicklung als die Kontrollzellen, die nicht irgendeine Form von Feuchtigkeitsbarriere zwischen der Abdichtung und der belüfteten äußeren Abdeckungsanordnung enthielten.As shown in Table 1 10 control cells (n = 10) with asphalt, only on the innermost surface the seal applied to the electrolyte has been applied, constructed, ten cells were constructed by attaching one Asphalt layer on both sides of the waterproofing, and ten additional Cells were in line with the present invention by applying an asphalt layer to the innermost surface the seal and a paint-type coating on the outermost side the seal that is exposed to the external environment. All cells tested were AAA-sized cells that were continuous in an environment at 60 ° C were kept at a relative humidity of 90%. In the course This test measured the amount of cell bulge in inches and the percentage of test cells that leaked was monitored. As the test results clearly show, the cells tended to to which the outermost surfaces of their seals with either a paint-type coating or an asphalt coating, less than one bulge and a leak as a result of gas evolution as the control cells, which is not some form of moisture barrier between the Sealing and the ventilated outer cover assembly contained.

TABELLE 1

TABLE 1

Obwohl herkömmliche Zellen wie diejenigen, die voranstehend als die "Kontrollzellen" getestet wurden, eine Asphaltbeschichtung auf der innersten Oberfläche der Abdichtung einschließen, ermöglicht die Tatsache, dass eine Feuchtigkeit oder eine feuchte Umgebungsluft irgendeinen Abschnitt der äußeren Oberfläche der Abdichtung erreichen kann, dass Feuchtigkeit in die Abdichtung und vielleicht in das Innere der elektrochemischen Zelle als Folge der Porosität der Abdichtung eindringt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass dann, wenn Bereiche der Abdichtung ausreichend durch eine innere Abdeckung komprimiert werden, eine Feuchtigkeit und die feuchte Umgebungsluft nicht in oder durch diese komprimierten Bereiche der Abdichtung eindringen kann. Somit ist es nicht erforderlich, die Oberflächen der Abdichtung zu beschichten, die sich nach außen über die Bereiche der Abdichtung hinaus erstrecken, die von der inneren Abdeckung komprimiert werden. Diesbezüglich, ist es nicht erforderlich, die Oberflächen der Abdichtung zu beschichten, die sich über die Bereiche der Abdichtung hinaus erstrecken, die von der inneren Abdeckung zusammengedrückt bzw. komprimiert werden. Bezüglich jedoch der Tatsache, dass ein Abschnitt der Abdichtung auf der inneren Seite der inneren Abdeckung der feuchten Umgebungsluft ausgesetzt sein kann, die durch eine der Öffnungen in der inneren Abdeckung geht, sollte das gesamte Oberflächengebiet der Abdichtung, das einer derartigen Umgebungsluft ausgesetzt sein kann, mit einer Asphalt- oder Lack-Typ Beschichtung abgedichtet werden, um zu verhindern, dass irgendein Abschnitt der Abdichtung der Feuchtigkeit ausgesetzt wird.Although conventional cells such as those tested above as the "control cells" include an asphalt coating on the innermost surface of the seal, the fact that moisture or humid ambient air can reach any portion of the outer surface of the seal allows moisture in the seal and possibly penetrates the interior of the electrochemical cell as a result of the porosity of the seal. However, it should be noted that if areas of the seal are sufficiently compressed by an inner cover, they become moist speed and the moist ambient air cannot penetrate into or through these compressed areas of the seal. Thus, there is no need to coat the surfaces of the seal that extend outwardly beyond the areas of the seal that are compressed by the inner cover. In this regard, it is not necessary to coat the surfaces of the seal that extend beyond the areas of the seal that are compressed by the inner cover. However, in view of the fact that a portion of the seal on the inner side of the inner cover may be exposed to the humid ambient air that passes through one of the openings in the inner cover, the entire surface area of the seal that may be exposed to such ambient air should sealed with an asphalt or varnish-type coating to prevent any section of the seal from being exposed to moisture.

3 zeigt eine Zelle 300, die in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Da die Zelle 300 die gleichen Komponenten wie diejenigen der Zelle 200 einschließt, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um derartige Komponenten zu bezeichnen. Die Zelle 300 unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen dahingehend, dass Öffnungen 152 in der äußeren Abdeckung 150 mit einer Feuchtigkeits-undurchdringbaren Schicht 370 abgedichtet sind, die als eine Anzahl von Pfropfen oder als eine kontinuierliche Schicht auf dem Umfang der inneren oder äußeren Oberfläche der äußeren Abdeckung 150 bereitgestellt werden kann. Durch Bereitstellen der Schicht 370 auf der äußeren Abdeckung 150 kann unabhängig davon, ob die Zelle mit einer inneren Abdeckung konstruiert ist, eine Feuchtigkeitsbarriere bereitgestellt werden. 3 shows a cell 300 constructed in accordance with a second embodiment of the present invention. Because the cell 300 the same components as those of the cell 200 includes the same reference numerals to denote such components. The cell 300 differs from the other embodiments in that openings 152 in the outer cover 150 with a moisture-impenetrable layer 370 sealed as a number of plugs or as a continuous layer on the circumference of the inner or outer surface of the outer cover 150 can be provided. By providing the layer 370 on the outer cover 150 a moisture barrier can be provided regardless of whether the cell is constructed with an inner cover.

Eine alternative Konstruktion der zweiten Ausführungsform würde darin bestehen, das Plastiketikett 165 zu erweitern, um es auf die äußere Abdeckung 150 derart anzuhaften bzw. anzukleben, dass Öffnungen 152 von der Feuchtigkeit durch das Etikett bzw. Label 165 abgedichtet sind.An alternative construction to the second embodiment would be the plastic label 165 expand to cover the outer cover 150 to adhere or stick so that openings 152 moisture from the label 165 are sealed.

Um die Abdichtung 130 von den elektrochemischen Materialien in dem Innenraum der Zellen 100, 200 und 300 zu schützen, werden Abschnitte der innersten Oberfläche der Abdichtung 130 vorzugsweise mit Asphalt beschichtet.To seal 130 of the electrochemical materials in the interior of the cells 100 . 200 and 300 to protect, sections of the innermost surface of the waterproofing 130 preferably coated with asphalt.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf alkalische Zellen beschrieben worden ist, werden Durchschnittsfachleute in dem technischen Gebiet erkennen, dass die Abdeckungsanordnung der vorliegenden Erfindung auf andere Formen von elektrochemischen Zellen, beispielsweise nichtwasserhaltige Zellen, angewendet werden kann. Ferner ist es vorstellbar, dass das Material, welches bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit die Abdichtung erreicht, das gleiche oder ein anderes im Vergleich mit demjenigen, das auf dem Boden der Abdichtung angebracht ist, sein kann, um es vor einer Verschlechterung zu schützen. Die obige Beschreibung wird als diejenige nur der bevorzugten Ausführungsform angesehen. Modifikationen der Erfindung werden Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet und denjenigen, die die Erfindung machen oder verwenden, nahe liegen. Deshalb sei darauf hingewiesen, dass die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt sind und voranstehend beschrieben werden, lediglich für Illustrationszwecke vorgesehen und nicht dafür vorgesehen sind, um den Umfang der Erfindung zu begrenzen.Although the invention is related to Alkaline cells have been described by those of ordinary skill in the art recognize in the technical field that the cover assembly of the present invention to other forms of electrochemical Cells, for example cells not containing water, are used can. Furthermore, it is conceivable that the material provided to prevent moisture from reaching the seal, the same or a different compared to the one on the bottom of the gasket is attached to it in front of a Protect deterioration. The above description is only that of the preferred embodiment considered. Modifications to the invention will become apparent to those of ordinary skill in the art in the technical field and those who make the invention or use, are obvious. Therefore it should be noted that the embodiments, shown in the drawings and described above only for Illustration purposes are provided and are not intended to be the scope limit the invention.

Claims

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) comprising: a container ( 115 ) that has an open end ( 116 ) having; electrochemical materials with two electrodes ( 120 . 125 ) inside the container ( 115 ) are provided; a seal ( 130 ) that in the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) is provided to leak the electrochemical materials from the container ( 115 ) to prevent; and a moisture barrier in the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) is provided to prevent external moisture from 130 ) reached, with the moisture barrier an inner ( 140 ) or outer ( 150 ) Cover with at least one opening ( 142 . 152 ) and a moisture-proof material ( 270 . 370 ) which has the at least one opening ( 142 . 152 ) in the inner ( 140 ) or outer ( 150 ) Cover seals.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to claim 1, wherein the moisture barrier is a pressure relief for venting internally generated gases when a pressure within the container ( 115 ) becomes excessive, includes.

Electrochemical cell ( 200 ) according to claim 1, comprising: a container ( 115 ) with an open end ( 116 ); electrochemical materials with two electrodes ( 120 . 125 ) inside the container ( 115 ) are provided; a seal ( 130 ) that in the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) is provided to leak the electrochemical materials from the container ( 115 ) to prevent; a ventilated outer cover ( 150 ) inside and over the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) is provided; an inner cover ( 140 ) that have at least one opening ( 142 ) and in the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) between the cover ( 130 ) and the ventilated outer cover ( 150 ) is provided; and a moisture-impenetrable material ( 270 ) that is in contact with the inner cover ( 140 ) for releasably clogging the opening ( 142 ) in the inner cover ( 140 ) and to prevent external moisture from 130 ) is reached, is arranged.

Electrochemical cell ( 300 ) according to claim 1, comprising: a container ( 115 ) with an open end ( 116 ); electrochemical materials with two electrodes ( 120 . 125 ) inside the container ( 115 ) are provided; a seal ( 130 ) that in the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) to prevent leakage of the electrochemical materials from the container ( 115 ) is provided; an outer cover ( 150 ) inside and over the open end ( 116 ) of the container ( 115 ) is provided, the outer cover ( 150 ) at least one opening ( 152 ) having; and a moisture-impenetrable material ( 370 ) over the opening ( 152 ) is arranged to prevent external moisture from entering the container ( 115 ) through the opening ( 152 ) entry; and the outer cover ( 150 ) and the moisture-impenetrable material ( 370 ) work together to prevent moisture from 130 ) reached.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to any preceding claim, wherein the seal ( 130 ) a pressure relief ( 125 ) for venting internally generated gases when there is pressure inside the tank ( 115 ) becomes excessive, includes.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to any preceding claim, wherein the electrochemical materials comprise manganese dioxide and zinc.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to any preceding claim, wherein the outer cover ( 150 ) serves as a negative contact connection.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to any one of claims 1 to 7, wherein the moisture-impenetrable material ( 270 . 370 ) Is asphalt.

Electrochemical cell ( 200 . 300 ) according to any one of claims 1 to 7, wherein the moisture-impenetrable material ( 270 . 370 ) includes a varnish.