FI81462B - Foerbaettrad konstruktion foer alkaliskt skivbatteri. - Google Patents

Description

81 462

ALKALI SEN LEVYKEPARISTON PARANNETTU RAKENNE

Tämän keksinnön kohteena on aikai inen 1evykeparis to, jonka kennot on tyhjössä pakattu kennon kuorena toimivaan muovifolioon. Tällaisia kennoja voidaan kytkeä sarjaan mielivaltainen määrä paristoksi, jolla on haluttu jännite. Kennojen välinen kontakti saadaan aikaan meta 11ipi iki11ä , joka on kiinnitetty kennojen positiivisiin virra nkokooja 1 evyihin, ja jotka paristoa koottaessa tunkeutuvat kennojen negatiiviselle puolelle levitetyn sitkeän ja tarttuvan eristysainekerroksen ja sen alla olevan kennon k u o -rifolion läpi negatiiviseen elektrodiin, joka c.i hyytelömäistä ama1gamoidun sinkkijauheen, ka 1 iumhydrok sidi 1 iuokse n ja geeli-aineen seosta.

Suomalainen patentti N:o 65688 kuvaa tällaisen pariston alkuperäisen rakenteen. Sen jälkeen on esitetty parannusehdotuksia U.S. patenteissa A,505,996, A, 525 ,A39 ja A,55A,226. Näissä kaikissa tähän asti esitetyissä ratkaisuissa on eräs perusvirhe, joka tehdasmaisessa tuotannossa on aiheuttanut paljon hankaluuksia. Kennon muovikuori, joka on polyamidi-polyeteenilaminaattia, on varsin taipuisaa ja sitkeää ainetta. Konta ktΪpi ikin läpäisyä vastustaa myös tarttuva ja sitkeä er i s tysa i nekerros , joka läpäi-syvaiheessa tarttuu piikin ympärille ohuena tuppimaisena kerroksena, joka saattaa eristävästi peittää huomattavan osan kontakti-piikin pinnasta, mikä pienentää pariston tehoa suurilla virroilla. Vaikkakin kontaktipiikki on teräväksi terotettu, sen työntäminen näiden kerrosten läpi vaatii melkoisen voiman. Tästä syystä ennen lopullista läpäisyä näiden kerrosten alla oleva pehmeä hyytelömäinen sinkkimassa antaa periksi. Siihen syntyy kuoppa, ja sinkkitahnaa työntyy säteettäisesti läpäisykohdasta ulospäin. Kennon kuorifolio eristys aine kerrok sin ee n taipuu vastaavasti, ja läpäisyhetkellä kennon ulkopuolelle, kontaktipiikin ympärille on muodostunut säteettäisiä uranaisia syvennyksiä. Kun kennot ovat lopullisesti puristuneet yhteen, nämä urat jäävät kontakti-piikistä ulospäin suuntautuviksi ilmakanaviksi, ja tällainen kanava saattaa ulottua jopa ulkoilmaan, mikäli tiivistysainekerros on epätasainen tai jos kennojen yhteen puristaminen ei tapahdu 2 81 462 täysin kohtisuorasti. Tuloksena saattaa olla jonkin ajan kuluttua havaittavissa oleva elektrolyytin vuoto kennosta, kun elektrolyytti on ensin esim. Ha rangoni-i1 miön johdosta päässyt tunkeutumaan konta ktipi ikkiä pitkin edellä mainittuihin ilmakanaviin. Valmiissa paristossa kennoihin kohdistuu niitä yhteen puristava paine, mikä vähitellen voi aiheuttaa pinta-aktiivisen alkalisen elektrolyytin löytämään tiensä mainittuja uria pitkin viereisen kennon kansifolion ja tiivistysainekerroksen välistä ulos paristosta. Tällaisen ilmiön on todettu tapahtuvan jo muutamassa tunnissa kansainvälisten laatutestien edellyttämässä +71°C lämpötilassa.

Alussa mainittujen kolmen U.S. patentin kohdalla edellä kuvattu elektrolyytti vuotoja aiheuttava ilmiö on erityisen hankala, koska niiden mukaan kohtaktipi ikki joutuu tunkeutumaan kahden erillisen muovifolion läpi ennenkuin se pääsee kosketukseen sinkki-massan kanssa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on parantaa edellä mainittujen aikalisien levykeparistojen rakennetta siten, että elektrolyytin vuotoa kennoista ei kuvatulla tavalla pääse tapahtumaan. Keksinnön avulla saadaan myös paristojen teollinen valmistusprosessi helpommaksi. Samalla paristojen laatu paranee myös siksi, että kennot saadaan keskenään tasalaatuisiksi, johtuen sinkkimassa-kerrosten tasaisesta paksuudesta ja siitä, että sinkkimassaan tunkeutuvat kontaktipiikit ovat pinnaltaan puhtaat ja vapaat eristävistä kerroksista.

Keksinnölle on tunnusomaista patenttivaatimuksen määrittelemä kennorakenne. Sen edullinen sove11utusmuoto, jonka avulla saavutetaan edellä mainitut edut, sekä eräät muut rakenteelliset parannukset käyvät selviksi seuraavista piirustuksista ja niihin liittyvistä selostuksista.

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisella jäykistys 1 evy11ä varustettua 1evykeparis ton kennoa sivu1 eikkauskuvantona.

Kuva 2 esittää keksinnön mukaista jäykis te I evyä päältä katsottuna, ja tämän levyn päälle levitettyä tiivistysaineke r ros ta .

Kuva 3 esittää sivu1 eikkauskuvantona keksinnön toisen suoritusmuodon, missä jäykistyslevy on sijoitettu kennon kuorena

II

3 81462 toimivan muovifo 1iokupin sisäpuolelle.

Kuva k esittää keksinnön mukaisen 6 voltin pariston, vastaten paristotyyppiä 4 L R 2 5 .

Kuvassa 1 positiivinen elektrodi käsittää kovaksi puristetun massatabletin 1, jonka koostumus on sama kuin edellä mainituissa tunnetuissa aikaii-ruunikiviparistoissa, elektrolyyttiä hylkivän, sähköä johtavan hii1imassakerroksen 2, rautalevyn 3 sekä siihen puskuhitsatun teräspiikin ^ . Virrankokoojana toimivan rautalevyn 3 ja kennon kansikuorena toimivan muovi folion 5 välissä on ohut ti ivis tetahnakerros 6, joka on esim. tarttuvaa 1 ateksibitumia ja estää elektrolyytin pääsyn kontaktipiikin k ja kennon kuorifolion 5 läpäisykohtaan.

Negatiivinen elektrodi on tunnetulla tavalla valmistettua hyyte-lömäistä amalgamoitua sinkkijauhetta , KOH-liuosta ja tätä elektrolyyttiä sitovaa geellainetta, kuten CMC, sisältävää tahnaa 7. joka on suljettu litteäksi tasapaksuksi paketiksi samalla tavoin ja samanlaiseen kuumasaumautuvaan kuitukankaaseen kuin U.S. patentissa N:o A,^87,021 kuvassa 6 on esitetty. Tämän e 1ektrodipaketin kummallakin puolella on kuppimainen kerros 8 runsaasti elektrolyyttiä imevää huopaa, esim. rayonia, jota on vahvistettu polypropeenikuiduilla. Tämän elektrolyyttiä varaavan huopamateriaa 1 in tulee olla painoltaan n. 200 g/m^, koska on todettu, että kuitukankaisiin imeytettyä vapaata elektrolyyttiä tulee olla runsaasti sinkkimassan kummallakin puolella tehokkaan diffuusion aikaansaamiseksi, jolloin sinkin käytön hyötysuhde saadaan 85 - 95 % : k s i .

Osat 1, 7* 8 on ladottu kennon kuorena toimivaan muovifoliokup-piin 9· Alempaan elektrolyyttihuopaan 8 on keskelle meistetty pyöreä reikä 10 kontaktipiikin läpäisyn helpottamiseksi. Kun kennon kokoonpanon viimeisenä vaiheena kansifolio 5 kuumasauma-taan tyhjössä pitkin kupin 9 reunoja, syntyy ilmatiivis kenno, ja ulkoilman paine muovaa sinkkitahnapussia 7 siten, että reiän 10 kohdalle muodostuu linssimäinen paksunnos kohtaan, johon paristoa koottaessa negatiivisena kohtiona toimiva kontaktipiikki työnnetään sinkkimassaan.

*· 81462

Kuvassa 1 on kennon ulkopuolelle, sen alapinnan keskelle kiinnitetty esim. hotme1t-1 i ima 11 a jäykistys 1 evy 11 joko ennen kennon kokoamista tai sen jälkeen. Kuvassa 2 tämä levy, joka on jäykkää, mutta terävällä me ta 11ipi iki1 1ä helposti läpäistävää muovia, esim. 4R25 tyyppisessä paristossa 0,25 mm - 0,4 mm PVC:a, iskunkestävää po1ystyreeniä, HD polyeteeniä tai polypropeenia. Kullekin paristotyypi 1 1 e on sen koosta ja laadusta riippuen kokeilemalla optimoitava sopiva jäykistys 1 evyn materiaali ja sen mitat. Tämä jäykistyslevy voi olla muodoltaan esim. pyöreä tai nelikulmainen, ja on eduksi, jos se on keskeltä hieman kupera ulospäin, jotta kontaktipiikin tunkeutuessa sen läpi levy ei lommahtaisi sisäänpäin. Näin vältetään elektrolyyttivuotoa aiheuttavan ilmakuplan muodostuminen kontaktipiikin juureen.

Kuvassa 2 nähdään jäykistyslevy 11 ylhäältäpäin, päällystettynä hotme1t-I i ima kerrok s e 1 1 a 12. Mitoiltaan tämä levy voi olla suunnilleen puolet kennon leveydestä ja pituudesta. Riittää, että hotmelt- tai muu ti ivistetahnakerros 12 peittää vain pienen esim. läpimitaltaan 2 cm ympyrämäisen alan jäykistelevyn keskellä, ja tehdasmaisessa paristotuota n no s s a tällainen kerros on jäykistelevyn kummallakin puolella. Kun tällainen levy on painettu kennon pohjaa vasten, seuraava kenno puristetaan välittömästi tämän kanssa s arja kytke ntään, ja elektrolyytti ti ivis kontakti jälkimmäisen kennon positiivisesta konta ktipi ikistä edellisen kennon sinkkielektrodiin on syntynyt. Verrattuna tunnettuihin rakenteisiin ja menetelmiin saavutetaan laadullisesti varmempi tuote yllättävän yksinkertaisella tavalla.

Keksinnön mukainen periaate, jonka oleellinen osa on kennon negatiivisen puolen kuorikalvoon lisätty jäykiste, voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Kuvassa 3 tällainen jäykistelevy on sijoitettu kennokupin sisäpuolelle. Tämä levy 13 on kiinnitetty hotmelt-liimalla, kuuma- tai ultraäänisulattamalla joko muovi-1 aminaa11ifo 1 ioon ennen kupin kuumamuovausta tai sen jälkeen. Tämän rakenteen etu on se, että jäykistelevy tehokkaasti puhdistaa konLaktipiikin ti ivistystahnas ta ennenkuin se tunkeutuu sinkkima s saan. Epäkohta on se, että paristoa koottaessa tarvitaan lisätyövaihe tiivis te 1 iis terikerroksen 14 levittämiseksi

II

5 81462 kennon negatiivisen kuoripinnan ulkopinnalle vuotovarman läpiviennin aikaansaamiseksi. Kuuma- tai u1traäänisu 1atusta voidaan tietenkin käyttää myös kuvan 1 mukaisessa rakenteessa liimauksen asemasta, etenkin jos kennon kuor ia i neena käytetään monikerros-1 aminaa11i ia , ulkokerroksen ollessa jäykis te I evyn kanssa saumau-tuvaa. Tietenkin voidaan myös hitsata ohuempi jäykistyslevy kupin kummallekin puolelle joko ennen tai jälkeen sen muovaamista syvävetokoneessa . Levyn 11 jäykkyyttä voidaan myös lisätä muovaamalla siihen tunnetulla tavalla tähän tarkoitukseen käytettäviä harjanteita ja uria.

Kuva h esittää keksinnön mukaista paristoa. Negatiivisena päätylevynä 15 on rautalevy, johon on hitsattu kontaktipi ikki . Tähän levyyn on kiinnitetty katkoviivalla esitetty johdin 16 kosketinjouseen 17. Positiivisessa päädyssä kontaktipiikki on osittain katkaistu, ja siihen hitsattu johdin 18 on toisesta päästään kiinnitetty toiseen kosketinjouseen 15. Kennopinkka on teipillä 2 C puristettu kahden kovalevyn 21, 22 väliin. Käytäntö on osoittanut, että kennoja ei tule puristaa yhteen kovalla voimalla, koska silloin kuppiin 8 imeytetty elektrolyytti puristuu pois kenno-osien välistä, missä sitä pariston toimiessa tarvitaan. 0-rengas 23 positiivisen kontaktip?ikin ympärillä varmistaa sen, että elektrolyyttiä ei missään olosuhteissa pääse vuotamaan pois paristosta.

Claims (1)

1. 6 81462 Patenttivaatimus : Alkalisen levykepariston parannettu rakenne, tunnettu siitä, että jokaisen kennon sinkkielektrodin (7) puoleiselle päätyseinämälle on kiinnitetty jäykistävä levy (11), joka vastustaa mainitun päätyseinämän taipumista sisäänpäin, kun kontaktipiikki (4) työnnetään mainitun päätyseinämän läpi sinkkimassakerrokseen (7). Förbättrad konstruktion för alkaliskt skivbatteri, k ä n -netecknad av att i varje cell är en förstyvande skiva (11) fästad vid gavelväggen pä zinkelektrodens (7) sida, ;;; vilken skiva hindrar nämnda gavelvägg frän att böja sig inät när en kontaktpigg (4) inskjutes genom nämnda gavelvägg i skiktet (7) av zinkmassa.