NO117069B

NO117069B -

Info

Publication number: NO117069B
Application number: NO155136A
Authority: NO
Inventors: P Crocella; O Pasquarelli
Original assignee: Montedison Spa
Priority date: 1963-10-21
Filing date: 1964-10-14
Publication date: 1969-06-23
Also published as: NL6411774A; ES108801U; ES108801Y; DE1906463U; GB1063347A; BE654586A; US3366273A

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av galvaniske stabelbatterier. Procedure for the manufacture of galvanic stack batteries.

Foreliggende oppfinnelse vedrører galvaniske stabelbatterier som består av av-vekslende på hverandre stablede flate de-polarisatortabletter, elektrolyttpapir og elektrodeplater, hvilke samtlige elementer presses med sine plane flater mot hverandre slik at de danner en stabel, i hvilken de forskjellige elementer står i slik kontakt med hverandre at en god gjennom-gang av den elektriske strøm muliggjøres. Med celle forståes her en av elektrodeplater, depolarisatortablett og elektrolyttpapir sammensatt enhet. I det følgende er en celle som inneholder elektrolyttvæske kalt våt celle, mens en celle som ennå ikke er fylt med væske kalles tørr celle. The present invention relates to galvanic stack batteries which consist of alternately stacked flat de-polarizer tablets, electrolyte paper and electrode plates, all of which elements are pressed with their flat surfaces against each other so that they form a stack, in which the different elements are in such contact with each other that a good passage of the electric current is made possible. By cell is understood here a unit composed of electrode plates, depolarizer tablet and electrolyte paper. In the following, a cell that contains electrolyte fluid is called a wet cell, while a cell that is not yet filled with fluid is called a dry cell.

Hovedvanskeligheten ved fremstilling The main difficulty in manufacturing

av stabelbatterier har tidligere bestått i at man ikke med full sikkerhet har kunnet hindre elektrolytten i å trenge forbi elektrodeplatenes kanter til den nærliggende celle, og på denne måte ødelegge et for-øvrig ennå anvendelig batteri. of stack batteries has previously consisted in the fact that it has not been possible with complete certainty to prevent the electrolyte from penetrating past the edges of the electrode plates to the nearby cell, and in this way destroy an otherwise still usable battery.

For å eliminere denne ulempe er det To eliminate this drawback it is

blant annet foreslått å tette alle våte celler langs deres kanter med et kautsjukak-tig elastisk isolasjonsmateriale, som brettes noe innover om elementenes kanter, idet der mellom det elastiske isolasjonsmateriale og cellens kanter oppstår et ekspansjonsrom for elektrolytten, hvoretter det ønskede antall isolerte celler sammensettes til en stabel, trykkes mot hverandre ved sammenbinding og forsynes enten ved neddypping eller besprøytning med et isolerende hylster. Denne fremgangsmåte har den mangel at tetningen istandbringes hovedsakelig under utnyttelse av det elastis- among other things, it is proposed to seal all wet cells along their edges with a rubber-like elastic insulating material, which is folded slightly inwards around the edges of the elements, since there is an expansion space for the electrolyte between the elastic insulating material and the edges of the cells, after which the desired number of isolated cells is assembled to a stack, pressed against each other by tying together and supplied either by dipping or spraying with an insulating sleeve. This method has the disadvantage that the seal is established mainly by utilizing the elastic

ke isolasjonsmateriales trykk mot elektro-trode- og celleelementenes kanter, når materialet ikke i egentlig forstand fester seg til disse. Hvis elementene er rektangu-lære blir trykket særlig på midten av lang-sidene meget lite, hvorved elektrolytten på disse steder lett kan trenge forbi elektrodeplatenes kanter og forårsake lokale reak-sjoner som ødelegger batteriet. ke insulation material's pressure against the edges of the electro-trode and cell elements, when the material does not in the true sense stick to these. If the elements are rectangular, the pressure, especially in the middle of the long sides, is very low, whereby the electrolyte in these places can easily penetrate past the edges of the electrode plates and cause local reactions that destroy the battery.

En annen ulempe ved denne konstruksjon er den forholdsvis store indre mot-stand som beror på at tverrsnittet av den del av depolarisatortabletten som danner kontakt med elektrodeplaten, bare utgjør en brøkdel av depolarisatortablettens tverrsnitt. Isolasjonsmaterialet opptar også en temmelig stor plass ved denne konstruksjon. Another disadvantage of this construction is the relatively large internal resistance due to the fact that the cross-section of the part of the depolarizer tablet that makes contact with the electrode plate only constitutes a fraction of the depolarizer tablet's cross-section. The insulation material also takes up a rather large space in this construction.

Tidligere kjennes en fremgangsmåte ved hvilken våte celler sammensettes til en stabel og sammenbindes, hvoretter batteriet forsynes med et isolasjonssjikt ved neddypping i smeltet isolasjonsmaterial og anbringes i en beholder som deretter støpes full med isolasjonsmasse. Ved denne konstruksjon har imidlertid elektrodeplatene større tverrsnitt enn depolarisatorplatene, for at isolasjonsmaterialet skal hefte til elektrodeplatenes utstående kanter, og således tilveiebringe tilstrekkelig god tetning. Imidlertid er kapasiteten av denne batteri-type i forhold til volum- og vektenheten ennå mindre enn ved den tidligere nevnte konstruksj on. Previously, a method was known in which wet cells are assembled into a stack and connected, after which the battery is provided with an insulating layer by immersion in molten insulating material and placed in a container which is then molded full of insulating mass. In this construction, however, the electrode plates have a larger cross-section than the depolarizer plates, so that the insulating material adheres to the protruding edges of the electrode plates, and thus provide a sufficiently good seal. However, the capacity of this battery type in relation to the volume and weight unit is still less than with the previously mentioned construction.

Blant de kjente stabelbatterikonstruk-sjoner finnes også en konstruksjon hvor elektrodeplatenes utstående kanter før sammensetningen av batteriet er bøyet langs batteriets sider til en skålformig elektrodeplate. Herved har man kunnet øke batteriets kapasitet i forhold til dets volum til å motsvare den førstnevnte konstruksjon, men dets kapasitet i forhold til batteriets vekt er mindre, idet bare ca. 50 pst. av den nødvendige metallmengde aktivt deltar i reaksjonen. Fremstillingen er der-for endog dyrere enn ved den førstnevnte konstruksjon. Among the known stack battery constructions there is also a construction where the protruding edges of the electrode plates are bent along the sides of the battery to form a bowl-shaped electrode plate before the assembly of the battery. In this way, it has been possible to increase the battery's capacity in relation to its volume to match the first-mentioned construction, but its capacity in relation to the battery's weight is smaller, as only approx. 50 percent of the required amount of metal actively participates in the reaction. The production is therefore even more expensive than with the first-mentioned construction.

Ved de ovennevnte konstruksjoner er isolasjonsmaterialet tett, slik at der under visse utladningsforhold oppstår gasstrykk. In the above-mentioned constructions, the insulating material is dense, so that under certain discharge conditions gas pressure occurs.

For å unngå vannstoffgasstrykket ved batterier har det vært foreslått å forsyne batteriet med en luftekanal som inneholder filtermateriale som er fremstilt av en tett plasttrådnetting, gjennom hvilken vann-stoffgassen lett kan passere, mens oppstå-ende vanndamp bare med vanskelighet kan trenge gjennom filtermaterialet. I samme øyemed er det foreslått å lage batteriets hylster av tett plasttrådnetting av ovennevnte art, hvorved plassen for luftekana-len kan innspares. In order to avoid the hydrogen gas pressure in batteries, it has been proposed to supply the battery with an air duct containing filter material made of a dense plastic wire mesh, through which the hydrogen gas can easily pass, while the resulting water vapor can only penetrate the filter material with difficulty. For the same purpose, it has been proposed to make the battery casing from dense plastic wire mesh of the above-mentioned type, whereby the space for the air duct can be saved.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en så effektiv isolering av de enkelte celler at elektrolyttlekasjen fra en celle til en annen med sikkerhet hindres, samtidig som batteriets kapasitet i forhold til vekten og volumet blir stor. Hensikten er også å muliggjøre isolering av hele batteriet på én gang for å redusere fremstillingsomkostningene. I henhold til oppfinnelsen kan batteriet også isoleres i tørr tilstand, hvorved lagringsevnen for-bedres betydelig, idet batteriene i tørr tilstand kan lagres nesten ubegrenset lenge og fylles med væske først når de tas i bruk. The purpose of the present invention is to provide such effective insulation of the individual cells that electrolyte leakage from one cell to another is safely prevented, while at the same time the battery's capacity in relation to its weight and volume becomes large. The purpose is also to make it possible to isolate the entire battery at once in order to reduce manufacturing costs. According to the invention, the battery can also be isolated in a dry state, whereby the storage capacity is significantly improved, since the batteries in a dry state can be stored for an almost unlimited time and filled with liquid only when they are put into use.

Oppfinnelsen vedrører således en fremgangsmåte ved fremstilling av galvaniske stabelbatterier bestående av celler av flate elektrode- og celleelementer, hvor hele stabelbatteriet isoleres ved neddypping i eller påsprøyting av et isolasjonsmaterial som slipper vannstoffgass igjennom, men holder vanndamp tilbake. Oppfinnelsen er hovedsakelig karakterisert ved at ved sam-mensetting av batteriet, en tetningsskive av porøst materiale anordnes på den ene eller begge sider av hver elektrodeplate mellom denne og det nærmest inntil liggende celleement på en slik måte at tetningsskivene i sine kantpartier oppsuger isolasjonsmateriale idet hele batteriet isoleres på en gang, fortrinsvis ved neddypping i smeltef ly tende isolasjonsmaterial. The invention thus relates to a method for the manufacture of galvanic stack batteries consisting of cells of flat electrode and cell elements, where the entire stack battery is insulated by immersion in or spraying on an insulating material which lets hydrogen gas through, but retains water vapour. The invention is mainly characterized by the fact that, when assembling the battery, a sealing disk of porous material is arranged on one or both sides of each electrode plate between this and the cell element closest to it in such a way that the sealing disks in their edge parts absorb insulating material while the entire battery insulated at once, preferably by immersion in melt-flowing insulating material.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det følgende under henvisning til tegnin- The invention is described in more detail below with reference to the drawings

gen, som anskueliggjør et utførelses-eksempel. Fig. 1 viser i snitt en del av et sammensatt uisolert stabelbatteri. Fig. 2 viser et delsnitt etter linje II— gen, which illustrates an embodiment example. Fig. 1 shows in section a part of a composite uninsulated stack battery. Fig. 2 shows a partial section along line II—

II i fig. 1. II in fig. 1.

Fig. 3 viser et batteri i henhold til fig. Fig. 3 shows a battery according to fig.

1 med isolasjon. 1 with insulation.

Fig. 4 viser en del av snittet IV—IV Fig. 4 shows part of the section IV—IV

i fig. 3. in fig. 3.

Fig. 5 er et perspektivriss av en utfø-relsesform for tetningsskiven. Fig. 5 is a perspective view of an embodiment of the sealing disc.

På tegningen betegner C en kullelek-trode, Z en sinkelektrode, M en depolarisatortablett, S en elektrolyttplate og V en tetningsskive. In the drawing, C denotes a carbon electrode, Z a zinc electrode, M a depolarizer tablet, S an electrolyte plate and V a sealing disc.

Den mellom den negative elektrodeplate Z og elektrolyttplaten S liggende tetningsskive V består i henhold til oppfinnelsen fortrinnsvis av tynt, porøst materiale, f. eks. papir. Denne tetningsskive kan According to the invention, the sealing disc V lying between the negative electrode plate Z and the electrolyte plate S preferably consists of thin, porous material, e.g. paper. This sealing washer can

være slik dimensjonert at den på alle sider strekker seg utenfor elektrodeplatens be so dimensioned that it extends beyond the electrode plate on all sides

kanter, som vist på tegningen, eller også er like stor som eller mindre enn elektrodeplaten. Den del av tetningsskiven som faller innenfor batteriet, kan enten være mas-siv eller forsynt med en eller flere åpninger edges, as shown in the drawing, or is as large as or smaller than the electrode plate. The part of the sealing disc that falls inside the battery can either be solid or provided with one or more openings

for at elektrolytten lettere skal kunne trenge frem til den negative elektrodeplate (se fig. 5). Når batteriet nddyppes i smeltet isolasjonsmaterial impregnerer dette tetningsskivens kanter og trenger langs skiven et stykke inn i batteriet, så at den negative elektrodeplates overflate blir effektivt omgitt av en kant av isolasjonsmateriale. Dette fremgår av fig. 3 og 4, i hvilke den stiplede del E betegner iso-lasjonssjiktet. Av figurene fremgår det at isolasjonsmaterialet trenger inn i batteriet langs den porøse tetningsskive V. I den med salter m.m. for elektrolytten nødvendige stoffer impregnerte elektrolyttplate S trenger isolasjonsmaterialet ikke i nevne-verdig grad inn, og heller ikke i depolarisatortabletten M. Til elektrodeplaten Z—C hefter isolasjonsmaterialet særlig godt på grunn av tetningsskivens kapillarvirkning. Herved hindres elektrolyttkolloidene i å trenge frem til Zn-platens kanter, hvilket i høy grad forminsker faren for kortslut-ning og forbedrer lagringsevnen. so that the electrolyte can more easily penetrate to the negative electrode plate (see fig. 5). When the battery is dipped in molten insulating material, this impregnates the edges of the sealing disc and penetrates along the disc a bit into the battery, so that the surface of the negative electrode plate is effectively surrounded by an edge of insulating material. This is evident from fig. 3 and 4, in which the dotted part E denotes the insulation layer. The figures show that the insulating material penetrates into the battery along the porous sealing disc V. In it with salts etc. electrolyte plate S impregnated with substances necessary for the electrolyte does not penetrate the insulating material to any significant extent, nor into the depolarizer tablet M. The insulating material adheres particularly well to the electrode plate Z—C due to the capillary action of the sealing disc. This prevents the electrolyte colloids from penetrating to the edges of the Zn plate, which greatly reduces the risk of short-circuiting and improves the storage capacity.

Ved anvendelse av tetningsskiver som er større enn elektrodeplatene, brettes kantene fortrinnsvis på forhånd, som vist i fig. 5, hvilket letter sammensetningen av batteriet. When using sealing discs that are larger than the electrode plates, the edges are preferably folded beforehand, as shown in fig. 5, which facilitates the composition of the battery.

Batteriet kan i henhold til oppfinnelsen sammensettes og isoleres i helt tørr tilstand, hvoretter det ønskede innhold av fuktighet i batteriet tilveiebringes etter isoleringen, idet der gjennom det isolerende hylster stikkes ett eller flere små hull i hver depolarisatortablett, gjennom hvilke vann innsuges i tablettene. Deretter kan hullene lukkes ved at batteriet påny hurtig neddyppes i en smelte av isolasjonsmaterial. According to the invention, the battery can be assembled and insulated in a completely dry state, after which the desired content of moisture in the battery is provided after the insulation, whereby one or more small holes are poked through the insulating sleeve in each depolarizer tablet, through which water is sucked into the tablets. The holes can then be closed by quickly dipping the battery again in a melt of insulating material.

Batteriet kan naturligvis også isoleres i ferdig fuktet tilstand, idet da den nød-vendige væskemengde innesluttes i depo-larisatortablettene og isoleringen av batteriet utføres umiddelbart etter sammensetningen. Væsken kommer da til å diffun-dere helt gjennom cellene først litt etter litt etter at isolasjonsmaterialet allerede er blitt påført. Elektrolyttplatene er således tørre ved isoleringen, så at den tilstrebede intime forbindelse mellom elektrodeplatene og tetningsskivene oppnås. The battery can of course also be insulated in a fully moistened state, since the necessary amount of liquid is contained in the depolarizer tablets and the insulation of the battery is carried out immediately after composition. The liquid will then diffuse completely through the cells only little by little after the insulation material has already been applied. The electrolyte plates are thus dry during the insulation, so that the intended intimate connection between the electrode plates and the sealing discs is achieved.

Som allerede nevnt bør isolasjonsmaterialet være gjennomtrengelig for vannstoffgass, men holde vanndamp tilbake. Et godt isolasjonsmateriale bør dessuten være vannavvisende og til en viss grad elastisk, så at det ikke brister når batteriets volum øker ved utladning, og videre bør det kunne oppsuges effektivt av tetningsskivene. Et for oppfinnelsens øyemed særlig egnet isolasjonsmaterial fåes ved å innblande ca. 10 pst. polyetylen i parafin. Naturligvis kan man også anvende andre isolasjons-materialer eller blandinger av sådanne, som oppfyller de oppstilte krav. As already mentioned, the insulation material should be permeable to hydrogen gas, but retain water vapour. A good insulation material should also be water-repellent and to a certain extent elastic, so that it does not burst when the battery's volume increases during discharge, and it should also be able to be effectively absorbed by the sealing discs. A particularly suitable insulation material for the purpose of the invention is obtained by mixing approx. 10 percent polyethylene in paraffin. Naturally, you can also use other insulation materials or mixtures of such, which meet the listed requirements.

For ytterligere å forbedre isolasjonen og også batteriets mekaniske holdfasthet, kan batteriet etter påføring av isolasjons-sjiktet emballeres i tynn plastfolie og bånd, hvoretter det påny neddyppes i isolasjonsmaterialet. To further improve the insulation and also the battery's mechanical strength, after applying the insulation layer, the battery can be wrapped in thin plastic foil and tape, after which it is again dipped in the insulation material.

Claims

1. Procedure for the manufacture of galvanic stack batteries consisting of cells of flat electrode plates and flat cell elements, where the entire stack battery is insulated by dipping in or spraying on an insulating material which lets hydrogen gas through, but retains water vapour, characterized in that when assembling the battery, a sealing disk of porous material is arranged on one or both sides of each electrode plate between this and the cell element closest to it in such a way that the sealing disks in their edge parts absorb insulating material as the entire battery is insulated at once, preferably by immersion in melt-flowing insulating material .

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the part of the sealing disk that falls inside the battery is provided with one or more openings.

3. Method as stated in claim 1 or 2 where the battery is assembled and isolated using completely dry cells and the required amount of liquid is sucked into the cells through holes in the insulating housing, characterized in that the battery is isolated again after the liquid has been sucked in.

4. Method as stated in claim 1, 2 or 3, characterized in that the insulation material contains approx. 10 percent polyethylene and approx. 90 percent kerosene.