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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Alkalibatterie, die eine stark
alkalische Flüssigkeit als Elektrolyt verwendet und deren Öffnung des
Batteriegehäuses hermetisch von einer Dichtungseinheit abgedichtet ist, die im
wesentlichen aus Harz besteht.
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Der typische Aufbau einer zylindrischen Alkalibatterie, z. B. einer Alkali-
Trockenbatterie ist in Fig. 5 dargestellt, die von einer solchen einen
Längsschnitt zeigt. Insbesondere in einem Batteriegehäuse (positive Elektrode) 1
mit zylindrischer Gestalt und mit einem Kopf mit einem positiven
Elektrodenanschluss 8, das an seiner oberen Endfläche vorspringt und einen
ornamentalen Aufkleber 2 aufweist, der auf dessen äußerer Umfangsoberfläche
aufgebracht ist, sind Pellets einer positiven Elektrodenmischung 3 eingesetzt, die
in zylindrische Gestalt geschmolzen sind und aus Mangandioxid mit Grafitzugabe
als leitendem Material bestehen. Auf der Innenseite dieser positiven
Elektrodenmischung 3 ist - getrennt durch einen Separator 4 - eine Gel-förmige
negative Zinkelektrode 7 eingegossen, die erzeugt wird durch gleichförmiges
Verteilen des Gelmittels und Zinklegierungspulver in einem alkalischen Elektrolyt,
in dem Kaliumhydroxid gelöst ist.
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Die Öffnung 1a des Batteriegehäuses 1 ist wie folgt abgedichtet. In der Öffnung
1a am unteren Ende des Batteriegehäuses ist ein stabförmiger
Negativelektroden-Stromkollektor 10 aus Messing in ein Einsatzloch 9a gepresst,
und ein Harzdichtelement (Dichtung) 9, auf das eine isolierende Unterlegscheibe
11 aus Metall eingepasst ist, ist darauf eingepasst. Der Negativelektroden-
Stromkollektor 10 ist dann in elektrischem Kontakt von einer Negativelektroden-
Anschlussplatte 12 überdeckt, die den Kopf 10a kontaktiert, und ein
zurückgefalteter Bereich 9b, der auf dem Harzdichtelement 9 ausgebildet ist, ist
fest gegen die Negativelektroden-Anschlussplatte 12 durch Drücken und nach
innen Krempeln der Kanten der Bodenöffnung des Batteriegehäuses 1 gepresst.
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Bei der Harzformung des Dichtelementes 9 gemäß Fig. 6 wird ein Hohlraum 18,
der einen Gießraum für das Dichtelement 9 bildet, von der Formbaugruppe
ausgeformt, die eine untere Metallform 13, eine obere Metallform 14 und eine
Kernmetallform 17 aufweist, und geschmolzenes Harz 20, das durch einen
Harzdurchgang 19a mit ringförmigen Querschnitt einer Harzeinspritzdüse 19
geht, wird in diesen Hohlraum 18 durch einen Harzeinspritzstutzen 18a
eingeströmt, der in ringförmiger Gestalt von der oberen Metallform 14, der
Harzeinspritzdüse 19 und der Kernmetallform 17 gebildet ist. Wenn das Harz 20,
das eingespritzt wurde, sich verhärtet hat, wird die Formbaugruppe, die aus der
unteren Metallform 13, der oberen Metallform 14 und der Kernmetallform 17
aufgebaut ist, aufgebrochen, und herauskommt ein Dichtungselement 9 wie oben
beschrieben.
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Fig. 7 zeigt eine Dichtungseinheit 21, die unter Verwendung eines
Harzdichtelementes 9 zusammengesetzt ist und mittels der oben beschriebenen
Gießschritte ausgebildet ist. Die Dichtungseinheit 21 ist durch Einpressen und
Einsetzen des Negativelektroden-Stromkollektors 10 vom offenen Ende auf der
der Harzeinspritzöffnung 9c gegenüberliegenden Seite, die mit dem
Harzeinspritzstutzen 18a beim Gießen korrespondiert, in das Einsatzloch 9a im
Dichtelement 9 zusammengesetzt. Die Isolierunterlegscheibe 11 wird dann
montiert, indem sie in Kontakt mit dem inneren Sitz 9d und dem äußeren Sitz 9e
gebracht wird, woraufhin die Negativelektroden-Anschlussplatte 12 über die
isolierende Unterlegscheibe 11 platziert wird, indem ihr mittlerer Bereich in
Kontakt gebracht wird mit dem Kopf 1 Oa des Negativelektroden-Stromkollektors
10 und auf ihm montiert wird. Beim Einpassen dieser Dichtungseinheit 21 in die
Öffnung 1a des Batteriegehäuses 1 wird, wenn die Bodenöffnung 1a des
Batteriegehäuses 1 nach innen gebogen wird, der zurückgefaltete Bereich 9b
des Harzdichtelementes 9 kräftig auf die Negativelektroden-Anschlussplatte 12
gedrückt, was durch den Pfeil dargestellt ist.
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Unter Verwendung einer stark alkalischen Flüssigkeit als Elektrolyt, die eine
wässrige Alkalilösung hoher Konzentration und großer Ionenleitfähigkeit selbst
bei niedrigen Temperaturen ist, sind solche Alkalibatterien in der Lage, starke
Belastung zu ertragen, weisen eine große Kapazität auf sowie exzellente
Niedertemperaturcharakteristika, und demzufolge werden sie bei Gerätschaften
verwendet, wo Leistung wie zum Beispiel insbesondere Motorantriebsleistung
benötigt wird. Andererseits bewirkt die stark alkalische Flüssigkeit, die als
Elektrolyt verwendet wird, aufgrund ihrer hohen Permeabilität das Problem, dass
aufgrund von Kriechen Leckage stattzufinden neigt. Dementsprechend wird das
Dichten der Öffnung 1a des Batteriegehäuses 1 durch Pressen des
Negativelektroden-Stromkollektors 10 in das Einsatzloch 9a durchgeführt, wobei
sein Außendurchmesser auf einen Wert eingestellt wird, der größer ist als der
Lochdurchmesser des Einsatzloches 9a des Harzdichtelementes 9 sowie durch
Biegen und starkes Krempeln des Öffnungsrandes des Batteriegehäuses 1.
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Im Fall der Dichtungseinheit 21 nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 7
treten aber kleine Risse der Harzeinspritzöffnung 9c auf, wenn der
Negativelektroden-Stromkollektor 10 in das Einsatzloch 9a des Dichtelementes 9
eingesetzt wird, in dem er von einer Endöffnung auf der der Harzeinspritzöffnung
9c gegenüberliegenden Öffnung beim Formen eingepresst wird, während der
Grad 9f der Harzeinspritzöffnung 9c, der die Öffnung am anderen Ende
verschließt, durchdrungen und gebrochen wird, wodurch dieser durch nach
außen Drücken erweitert wird. Weil die Harzeinspritzöffnung 9c, wo diese Risse
beginnen, in Kontakt mit dem Elektrolyt angeordnet ist, wandert das Elektrolyt in
die Risse.
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Außerdem sind im Fall der Lagerung unter hohen Temperaturen, bei
wiederholten Hitzezyklen, oder längerer Lagerung bei normaler Temperatur
Alkalibatterien Umweltstress-Rissen ausgesetzt, an Orten, die exzessivem Stress
in einer hochkonzentrierten wässrigen Alkalilösung (Elektrolyt) Atmosphäre
ausgesetzt sind. Insbesondere die Harzeinspritzöffnung 9c tendiert aufgrund der
Tatsache, das Verschlechterung des Harzes dort aufzutreten neigt, aufgrund der
Anwesenheit von Restspannung beim Einspritzen des Harzes einen
Anfangspunkt für die o. g. Umweltstress-Risse zu bilden, die kontinuierlich
erzeugt werden und sich entwickeln. Wo z. B. 6,6-Nylon als Rohmaterial des
Dichtungselementes 9 verwendet wird, folgt daraus, das die hochkonzentrierte
wässrige Alkalilösung selektiv in nicht kristalline Bereiche, die in der kristallinen
Schicht vorliegen, absorbiert wird, und Risse in den Spalten zwischen nicht
kristallinen Bereichen in den sphärischen Kristallen aufgrund der gemeinsamen
Wirkung von äußeren Spannungen und Kräften der absorbierten alkalischen
wässrigen Lösung schaffen werden, die feucht zu werden und sich auszubreiten
drohen. Deshalb werden aufgrund der Tatsache, das Elektrolyt in die kleinen
Risse dringt, welche in der Harzeinspritzöffnung 9c entstehen und dabei
aufgrund des Kriechphänomens zwischen dem Negativelektroden-Stromkollektor
10 und der gesamten Umfangsfläche des Einsatzloches 9a des Dichtelementes 9
nach oben kriecht, kontinuierlich Risse gebildet und entstehen, wobei sie von der
Harzeinspritzöffnung 9c ausgehen, welche vom Harzformen verleibenden
Spannungen ausgesetzt ist. Auf diese Weise dringt Elektrolyt mit dem Ausbilden
von Rissen vor und kann nach außen als Leckage durchdringen.
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Die vorliegende Erfindung ist mit Blick auf die oben genannten Probleme
entwickelt, wobei ihr Ziel darin besteht, eine Alkalibatterie zu schaffen, bei der die
Bildung von Umweltstress-Rissen zuverlässig mittels einer einfachen
Konstruktion vorgebeugt werden kann und wodurch sich hervorragender
Wiederstand gegen Leckage erreichen lässt.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist zum Erreichen des oben genannten
Zieles eine Alkalibatterie vorgesehen, bei der nach dem Einsetzen eines
Negativelektroden-Stromkollektors in ein Einsatzloch ein Harzdichtelement und
eine Negativelektroden-Anschlussplatte sukzessive in eine Öffnung eines
Batteriegehäuses eingesetzt ist und der Öffnungsrand des Batteriegehäuses
dann nach innen gebogen und gekrempelt ist, um so die Öffnung des
Batteriegehäuses abzudichten, dass das Dichtungselement in dem
Batteriegehäuse in einer Anordnung untergebracht ist, die zu der
Negativelektroden-Anschlussplatte weist mit einer Harzeinspritzöffnung, die mit
einem Harzeinspritzstutzen einer Metallform beim Harzformen korrespondiert, die
an dem Öffnungsende des Batteriegehäuses positioniert ist.
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Bei dieser Alkalibatterie, bei der die Harzeinspritzöffnung, die mit dem
Harzeinspritzstutzen der Metallform beim Harzformen des Dichtungselementes
korrespondiert, einen Aufbau aufweist, der an dem Öffnungsende des
Batteriegehäuses angeordnet ist und daher nicht mit dem Elektrolyt in Kontakt
steht, selbst wenn Risse aufgrund von beim Gießen entstehender
Restspannungen in der Harzeinspritzöffnung produziert werden, dringt Elektrolyt
nicht in diese Risse ein, so dass die Risse sich nicht so stark weiter ausbilden,
dass Leckage des Elektrolyts bewirkt wird. So lässt sich rausragender Leckage
Wiederstand erzielen.
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Vorzugsweise ist bei der Erfindung der Negativelektroden-Stromkollektor mit
Kraft in ein Einsatzloch eingesetzt, das durch den zentralen Ort des
Dichtelementes hindurchgeht, um sich so in dem Innenraum des
Batteriegehäuses zu erstrecken, und als Kragbalken gelagert ist, wobei das
Einsatzloch einen Lochdurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser
des Negativelektroden-Stromkollektors, und das Dichtungselement weist die
Harzeinspritzöffnung bei dem Öffnungsrand des Öffnungsendes des
Batteriegehäuses in dem Einsatzloch auf.
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Weil auf diese Weise die Metallform zum Gießen des Harzes des
Dichtungselementes eine Konstruktion hat, bei der ein Harzeinspritzstutzen an
dem Lochrand des Einsatzloches in der Mitte des Hohlraumes vorgesehen ist, ist
das Gießen des Harzes des Dichtungselementes einfach. Der
Negativelektroden-Stromkollektor wird von der Öffnung in der Nachbarschaft der
Harzeinspritzöffnung bei dem Einsatzloch des Dichtungselementes eingepresst,
und obwohl winzige Risse in der Harzeinspritzöffnung, welche Restspannungen
beim Gießen ausgesetzt ist, produziert werden, generieren sich diese Risse an
einem Ort auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Elektrolyt in dem
Dichtungselement, und demzufolge stellen diese im Gegensatz zu
herkömmlichen Alkalibatterien nicht einen Ausgangspunkt für Umweltstress-
Risse aufgrund von Vordringen von Elektrolyt dar. Außerdem lässt sich Leckage
aufgrund von Durchdringen von Elektrolyt aufgrund von Kriechen zwischen dem
Dichtungselement und dem Negativelektroden-Stromkollektor zuverlässig
verhindern, weil der Negativelektroden-Stromkollektor in ein Einsatzloch des
Dichtungselementes eingepresst wird, dessen Lochdurchmesser kleiner
eingestellt ist, als der Durchmesser des Negativelektroden-Stromkollektors.
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Auch kann erfindungsgemäß das Dichtungselement die Harzeinspritzöffnung
gegenüberliegend an der Öffnungskantenseite des Batteriegehäuses in einem
seitlichen Teil mit Abstand vom Zentrum aufweisen.
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Folglich gibt es, weil die Harzeinspritzöffnung in einem seitlichen Teil des
Dichtungselementes entfernt von dem Einsatzloch positioniert ist, keine
Möglichkeit, dass Risse darin produziert werden, wenn der Negativelektroden-
Stromkollektor in das Einsatzloch gepresst wird; folglich lässt sich der
Negativelektroden-Stromkollektor durch vorsichtiges Pressen in das Einsatzloch
einsetzen.
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Außerdem ist ein Aufbau erwünscht, bei dem erfindungsgemäß die Öffnung auf
der Seite im Bereich des Elektrolyts in dem Einsatzloch des Dichtungselementes
einen gekrümmten Öffnungsrand aufweist, der radiusförmig gebrochen ist.
Folglich gibt es, wenn der Negativelektroden-Stromkollektor durch Pressen in
das Einsatzloch des Dichtungselementes eingesetzt wird, eine Möglichkeit, das
exzessive Spannungen auf den Öffnungsrand des Einsatzloches im Bereich des
Elektrolyts aufgebracht werden, und so kann die Generierung von Umweltstress-
Rissen an Orten des Dichtungselementes im Bereich des Elektrolyts verlässlich
verhindert werden; und eine weitere Verbesserung des Leckage-Widerstands ist
dadurch erreicht.
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Fig. 1 ist ein Querschnitt, der einen Schritt beim Gießen eines
Harzdichtelementes für eine Alkalibatterie nach einer Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung zeigt,
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Fig. 2 ist ein Querschnitt, der eine Dichtungseinheit der obigen Alkalibatterie
darstellt,
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Fig. 3 ist ein Querschnitt, der einen Schritt beim Gießen eines
Harzdichtelementes einer Alkalibatterie nach einer weiteren
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt,
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Fig. 4 ist ein Querschnitt, der einer Dichtungseinheit der obigen
Alkalibatterie zeigt,
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Fig. 5 ist ein Längsschnitt, der den generellen Aufbau einer Alkalibatterie
nach der vorliegenden Erfindung darstellt,
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Fig. 6 ist ein Querschnitt, der den Schritt des Gießens eines Alkalibatterie-
Dichtungselementes nach dem Stand der Technik zeigt; und
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Fig. 7 ist ein Querschnitt, der eine Dichtungseinheit der obigen Alkalibatterie
darstellt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden
detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 ist eine
Querschnittsansicht, die den Schritt des Gießens eines Harz-
Dichtungselementes zeigt, der bei einer Alkalibatterie nach einer Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Figur sind eine untere Metallform 22,
eine obere Metallform 23 und eine Kernmetallform 24 zusammengebaut, wobei
ein Hohlraum 27 einen Gießhohlraum für das Dichtungselement bildet, welches
innerhalb von diesen ausgeformt wird. Geschmolzenes Harz 20 geht durch den
Harzdurchgang 19a, der ringförmig im Querschnitt ist (der Harzeinspritzdüse 19
und wird durch den Harzeinspritzstutzen 27a eingespritzt, der in ringförmiger
Gestalt von der oberen Metallform 23, der Harzeinspritzdüse 19 und der
Kernmetallform 24 gebildet wird. Nachdem das eingespritzte Harz 20 gehärtet ist,
wird die Formbaugruppe, die von der unteren Metallform 22, der oberen
Metallform 23 und der Kernmetallform 24 gebildet wird, aufgebrochen, um so ein
Dichtungselement 28 gemäß Fig. 2 zu erhalten. Beim Gießen dieses
Dichtungselementes 28 wird, was ein Vergleich mit Fig. 6 klärt, der einen
Gussschritt nach dem Stand der Technik zeigt, der Harzeinspritzstutzen 27a für
das Harz 20, das von der Harzeinspritzdüse 19 in den Hohlraum 27 eingespritzt
wird, in einem mittleren Bereich des Dichtungselementes 28 angeordnet,
welches außerhalb der Batterie geformt werden soll, die nicht mit dem Elektrolyt
in Kontakt tritt.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt einer Dichtungseinheit 29, die unter Verwendung
eines Dichtungselementes 28 aufgebaut ist, das von dem oben beschriebenen
Gussschritt produziert wird. In dieser Figur ist das Dichtungselement 28 mit einer
Harzeinspritzöffnung 28c an einem Ende ausgestattet, wobei ein
Öffnungslochrand des Batteriegehäuses 1 sich auf der Seite der Öffnung 1a im
Einsatzloch 28a befindet, und der Negativelektroden-Stromkollektor 10 wird
eingesetzt, indem er wie vom Pfeil angedeutet von der einen Endöffnung im
Bereich der Harzeinspritzöffnung 28c in dieses Einsatzloch 28a eingepresst wird.
Nach der Montage auf das Dichtungselement 28 mit einer Isolierunterlegscheibe
11, die gegen einen inneren Sitz 28d und einen äußeren Sitz 28e anschlägt, wird
eine Negativelektroden-Anschlussplatte 12 in einem Zustand montiert, bei dem
der Mittelteil den Kopf 10a des Negativelektroden-Stromkollektors 10 kontaktiert,
die Isolierunterlegscheibe 11 überlappt und dadurch die Dichtungseinheit 29
bildet.
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Wenn die so zusammengesetzte Dichtungseinheit 29 in die Öffnung 1a des
Batteriegehäuses 1 gemäß Fig. 5 eingepasst wird und der Rand der unteren
Öffnung des Batteriegehäuses 1 dann nach innen gebogen und gekrempelt wird,
wird der zurückgefaltete Bereich 28b des Harzdichtelementes 28 stark auf die
Negativelektroden-Anschlussplatte 12 entsprechend den Pfeilen gedrückt und
dichtet dadurch die Dichtungsöffnung 1a des Batteriegehäuses 1
flüssigkeitsdicht.
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Wenn bei der Montage der Dichtungseinheit 29 der Negativelektroden-
Stromkollektor 10 in das Einsatzloch 28a des Dichtungselementes 28 von einer
Endöffnung eingepresst wird, die mit der Harzeinspritzöffnung 28c beim Gießen
korrespondiert, werden als Folge des Einsetzens und des Negativelektroden-
Stromkollektors 10 in das Einsatzloch 28a, bei dem ein Grad 28f durchstoßen
und gebrochen wird, der beim Gießen entstanden war und eine Endöffnung
verschließt, und dabei nach außen gedrückt wird, winzige Risse in der
Harzeinspritzöffnung 28c gebildet, welche Restspannungen aus dem
Gussprozess erhält. Diese Risse werden aber an Orten im Dichtungselement 28,
welches im Batteriegehäuses 1 montiert ist, generiert, die auf der
gegenüberliegenden Seite des Elektrolyts liegt. Folglich liefern bei einer
Alkalibatterie, bei der die Öffnung 1a der Verwendung einer Dichtungseinheit 29
gemäß Fig. 2 dichtend geschlossen ist, anders als bei einer herkömmlichen
Alkalibatterie die zuvor genannten Risse keinen Ausgangspunkt für
Umgebungsspannungs-Risse, die durch Vordringen von Elektrolyt induziert
werden könnten. Darüber hinaus hat die Harzeinspritzöffnung 28c, an der Risse
mit großer Wahrscheinlichkeit aufgrund von Restspannungen vom Gießen
entstehen, einen Aufbau, bei dem sie auf der gegenüberliegenden Seite von
Elektrolyt im Dichtungselement 28 angeordnet ist und so nicht das Elektrolyt
kontaktiert. Selbst wenn Risse produziert werden sollten, können diese Risse
sich nicht so weit entwickeln, dass sie eine Leckage des Elektrolyts aufgrund von
Vordringen des Elektrolyts gestatten, was bei einer herkömmlichen Batterie
durchaus möglich ist; folglich hat diese Batterie exzellente Leckage-
Widerstandseigenschaften.
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Weil darüber hinaus die andere Endöffnung auf der Seite, die das Elektrolyt in
dem Einsatzloch 28a des Dichtungselementes 28 kontaktiert, von einem
gekrümmten Lochrand 28g gebildet wird, der radiusförmig gebrochen ist, wenn
der Negativelektroden-Stromkollektor 10 eingesetzt wird, indem er in das
Einsatzloch 28a des Dichtungselementes 28 eingepresst wird, besteht keine
Möglichkeit, dass wesentliche Spannung auf die andere Endöffnung des
Einsatzloches 28a ausgeübt wird, welche das Elektrolyt kontaktiert. Leckage-
Verhinderung lässt sich folglich weiter verbessern, weil das Auftreten von
Umgebungsspannungsrissen an Orten des Dichtungselementes 28, die mit dem
Elektrolyt in Verbindung stehen, sich zuverlässig verhindern lässt.
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Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die den Prozess des Gießens eines
Harzdichtungselementes zeigt, wie er bei einer Alkalibatterie nach einer weiteren
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung angewendet wird. In dieser Figur sind
die untere Metallform 22 und die Kernmetallform 24 dieselbe wie im Fall von
Fig. 1. Die obere Metallform 30 zusammen mit der unteren Metallform 22 und
der Kernmetallform 24 bilden einen Hohlraum derselben Gestalt wie in Fig. 1.
Dennoch ist im Gegensatz zum Hohlraum, der in ringförmiger Gestalt in der
mittleren Position gemäß Fig. 1 gebildet wird, der Harzeinspritzstutzen 27b bei
diesem Hohlraum 27 in Fig. 3 an einer seitlichen Stelle ausgebildet. In
Begleitung dessen passt die Harzeinspritzdüse 31, die eine herkömmliche
Konfiguration aufweist, in die obere Metallform 30 und ist derart angeordnet,
dass das Harz 20 in einen Hohlraum 27 durch einen Harzeinspritzstutzen 27d
aus dieser Harzeinspritzdüse 31 eingespritzt werden kann. Es sei angemerkt,
dass der Harzeinspritzstutzen 27b des Hohlraums 27 an einer Vielzahl seitlicher
Stellen ausgebildet sein kann.
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Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer Dichtungseinheit 33, die unter Verwendung
eines Dichtungselementes 32 aufgebaut ist, das mittels des oben beschriebenen
Gießschrittes produziert wird. Dieses Dichtungselement 32 weist ein Einsatzloch
32a derselben Gestalt auf, wie das Dichtungselement 28 gemäß Fig. 2, einen
zurückgefalteten Bereich 23b, einen inneren Sitz 32d, einen äußeren Sitz 32e
und einen gekrümmten Lochrand 32f. Der einzige Unterschied vom
Dichtungselement 28 gemäß Fig. 2 besteht darin, dass eine
Harzeinspritzöffnung 32c auf der innenseitigen Fläche des seitlichen Teils
angeordnet ist. Die Dichtungseinheit 33 ist durch die Montage des
Negativelektroden-Stromkollektors 10, der Isolierunterlegscheibe 11 und der
Negativelektroden-Anschlussplatte 12 auf diesem Dichtungselement 32 auf
dieselbe Weise wie in Fig. 2 ausgebildet.
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Bei einer Alkalibatterie, bei der die Öffnung 1a des Batteriegehäuses 1 dichtend
unter Verwendung der Dichtungseinheit 33 verschlossen ist, wenn der
Negativelektroden-Stromkollektor 10 in das Einsatzloch 32a des
Dichtungselementes 32 gepresst ist, ist die Harzeinspritzöffnung 32c entfernt von
dem Einsatzloch 32a, und so kann das Einsetzen durch Einpressen des
Negativelektroden-Stromkollektors 10 auf sanfte Weise ohne die Produktion von
Rissen bewirkt werden. Weil darüber hinaus die Harzeinspritzöffnung 32c, an der
Risse mit großer Wahrscheinlichkeit aufgrund der Anwesenheit von
Restspannungen vom Gießen ebenso wie in der oben beschriebenen
Ausgestaltung generiert werden, von einem Aufbau ist, der auf der dem Elektrolyt
bezüglich des Dichtungselementes 32 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist,
so dass das Elektrolyt nicht kontaktiert wird ebenso wie in dem Fall der
Alkalibatterie der oben beschriebenen Ausgestaltung, ergibt sich ein
herausragender Wiederstand gegen Leckage.
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Um die Leckage Wiederstandseigenschaften einer Alkalibatterie nach den oben
beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sicherzustellen, wurden die
folgenden Tests durchgeführt. Harzdichtungselemente 28, 32 entsprechend den
Ausgestaltungen wurden jeweils mittels der Gussschritte gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 unter Verwendung von 6,6-Nylon aus thermoplastischem Harz gegossen
und Dichtungseinheiten 29, 33 wurden jeweils entsprechend Fig. 2 und Fig. 4
unter Verwendung der Dichtungselemente 28, 32 aufgebaut. Zwei Typen
Alkalibatterien nach der vorliegenden Erfindung wurden unter Verwendung der
Dichtungseinheiten 29, 33 hergestellt. Als Vergleichsbeispiel wurde ein
herkömmliches Harzdichtelement 9 durch den Gussschritt gemäß Fig. 6
gegossen, wobei 6,6-Nylon ebenfalls Verwendung fand, und eine
Dichtungseinheit 21 wurde entsprechend Fig. 7 aufgebaut zusammengesetzt,
wobei dieses Dichtungselement 9 verwendet wurde. Eine ein Vergleichsbeispiel
bildende Alkalibatterie wurde dann unter Verwendung dieser Dichtungseinheit 21
produziert.
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Diese Alkalibatterien wurden in einer Wärmezyklusatmosphäre platziert, in der
die Temperatur mit einem Wärmezyklus von 12 Stunden zwischen 0º und 80º
variiert wurde, und ihre jeweilige Leckage-Wiederstandsfähigkeit wurde evaluiert.
Als Ergebnis hatten sich bei der Vergleichsbatterie axiale Risse in einem
Ausmaß entwickelt, dass ein Defekt durch Leckage von Elektrolyt produziert
wurde aufgrund von Elektrolyt, das in winzige Risse eintrat, die produziert
wurden, wenn der Negativelektroden-Stromkollektor 10 in die
Harzeinspritzöffnung 9c eingepresst wurde. Demgegenüber war aber bei den
Alkalibatterien nach den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, weil der
Ausgangspunkt für Rissbildung durch Vordringen des Elektrolyt eliminiert war,
ein Auftreten von Defekten aufgrund von Leckage nicht zu beobachten. Im
obigen Test stellte sich heraus, dass Leckage aufgrund von axialen Rissen
wirkungsvoll verhindert werden kann, wenn das Verhältnis des Durchmessers
des Negativelektroden-Stromkollektors 10 bezüglich des Lochdurchmessers des
Einsatzloches 28a des Dichtungselementes 28 im Bereich von 101% bis 115%
liegt. Es stellte sich außerdem heraus, dass dann, wenn dieses Verhältnis zu
100% eingestellt ist, Leckage aufgrund von Kriechen von Elektrolyt zwischen
dem Dichtungselement 28 und dem Negativelektroden-Stromkollektor 10
stattfand.
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Es sei angemerkt, dass dieselben oben beschriebenen Vorteile unter
Verwendung außer des beschriebenen 6,6-Nylon auch mit Vinylchlorid,
Polypropylen, oder Polyethylenterephtalat u. s. w. als Material der
Dichtungselemente 28, 32 erreicht werden kann. Darüber hinaus lassen sich die
oben beschriebenen Vorzüge auch erreichen durch Gießen von
Dichtungselementen 28, 32 durch beliebige andere Verfahren wie z. B. Kaltläufer,
Halbwarmläufer und Warmläufer.
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Wie oben dargelegt, ist bei einer Alkalibatterie nach der vorliegenden Erfindung
ein Aufbau vorgesehen, bei dem die Harzeinspritzöffnung entsprechend dem
Harzeinspritzstutzen der Metallform beim Harzgießen des Dichtungselementes
im Bereich des Öffnungsendes des Batteriegehäuses angeordnet ist, so dass sie
nicht das Elektrolyt kontaktiert. Selbst wenn Risse aufgrund von Restspannungen
beim Gießen in der Harzeinspritzöffnung produziert wurden, stehen diese Risse
nicht in Kontakt mit dem Elektrolyt, und demzufolge können sie sich nicht in dem
Ausmaß entwickeln, dass sie Leckage von Elektrolyt bewirken; daraus ergeben
sich herausragend gute Leckage-Wiederstandseigenschaften.