NO117847B - - Google Patents

Description

Enhet for elektrisk tørrbatteri av lagtypen og tørrbatteri oppbygget av disse enheter.

Foreliggende oppfinnelse vedrører enheter for elektriske tørrbatterier av lagtypen, dvs. batterier hvorav de enkelte celler er bygget opp av flate elektriske komponenter.

Selv om elektrolyten i lagtype-eeller opp-rinnelig er i ro eller er absorbert i porøst materiale og/eller gelatinert, kan likevel fri væske opptre når cellen er i bruk eller selv under dennes lagring. Det er viktig å hindre at denne væske unnviker, for det første fordi den har en korroderende virkning på de omgivende deler og for det annet fordi tapet av væsken vil gjøre cellen mindre effektiv. Væsken må heller ikke unnvike fra celle til celle i batteriet, idet en eller flere celler da kunne bli kortsluttet og batteriet hurtig bli ubrukelig.

Å oppnå en tilfredsstillende forsegling av lagtypeceller er derfor et meget viktig problem for batterifabrikantene, og mange anstrengelser er blitt gjort for å løse. dette problem. En særlig

vanskelighet i denne forbindelse består i at hydrogen og andre gasser frembringes i cellen som følge av kjemiske virkninger, og hvis disse gasser ikke kan bringes til å unnvike, vil de gi anledning til høye indre trykk. I tillegg kan væske dannes av gassene og visse av celleelementene øke i volum, slik at innholdet i cellene, som er i det vesentlige usammentrykk-bart vil øke og cellen tilslutt sprenges istykker.

En måte å oppnå en forsegling av de enkelte

celler på, og som der har vært ofret adskillig arbeide på, består i å vikle hver cellekomponent inn i et folie av isolerende materiale i likhet med en pakke. Fremgangsmåten er ikke så enkel som innpakning av en pakke, fordi der på hver side må være tilstede en åpning for etablering av den nødvendige elektriske kontakt mellom

den enkelte celle og dennes naboceller. Under forutsetning av at cellen stort sett har rektangulær form, vil der i hjørnene bli et overskudd av omviklingsmateriale på den side hvor foliet er brettet over cellen, og dette overskudd må legges om i bretter. Dette hindrer at cellen kan få en i det vesentlige glatt overflate like-overfor nabocellene, så der lett danner seg hul-rom i forseglingen, igjennom hvilke væsken kan unnvike. For å hindre dette er det vanlig å utføre cellene med runde hjørner. Da batteriet vanligvis skal passe inn i et rektangulært rom, betyr disse rundinger imidlertid en dårlig ut-nyttelse av plassen, slik at batteriet ikke vil gi maksimal energi for det til disposisjon stående volum.

Ved en modifikasjon av denne fremgangsmåte vikles der et bånd av isolerende materiale, såsom polyvinylklorid, rundt cellestablens kanter, hvorpå båndets kanter brettes innover både over og under stablen. Denne fremgangsmåte eliminerer imidlertid ikke den vanskelighet å unngå overskudd av materialer i hjørnene, men øker den. Det var nødvendig å avrunde de flate elementers hjørner forholdsvis sterkt både sett i plan og i snitt, hvilket gir en betraktelig reduk-sjon av det effektive volum. Til tross for de av-rundede hjørner vil man allikevel få bretter og folder av omviklingsmaterialet, og når depolarisasjonsblandingen befinner seg i den ene ende av den omviklede enhet, vil det trykk som anvendes når celleenhetene bygges sammen til et batteri, bevirke at omviklingsmaterialet trykkes inn i den nevnte blanding og eventuelt ødelegge denne.

Oppfinnelsen forutsetter anvendelse av polyvinylklorid eller annet plastmateriale som har tilfredsstillende bøyelighet og elastisitet og som samtidig er et dielektrikum. Det kan motstå virkningen av elektrolyten i nærvær av de øvrige cellekomponenter; dette plastmateriale har videre den meget nyttige egenskap at det er gjen-nomtrengelig for hydrogen og andre gasser som frembringes i cellen, men ugjennomtrengelig for elektrolyt.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen derfor en enhet for elektriske tørrbatterier av lagtypen, bestående av elektriske komponenter for battericeller, hvorav alle er flate og i det vesentlige rektangulære og stablet på hverandre, om-gitt av en omhylling av et plastmateriale som utgjør et dielektrikum som ikke påvirkes av den tilsatte elektrolyt, men tillater at gasser som frembringes i cellen kan difundere, hvilket materiale slutter tett om stabelen under dannelse av lommer når plastmaterialet forsegles ved sveising langs kantene, idet lommene kan gi plass for gasser og/eller væsker som dannes eller utskilles under cellens lagring eller drift, mens elektrisk kontakt er anordnet mellom den øvre komponent i én enhet og den undre komponent i den ovenforliggende enhet uten at lekasje oppstår, og oppfinnelsen utmerker seg ved at omhyIlingen er i form av et rør eller en slange, hvilket rørs (slanges) akse er parallell med den plane overflate av komponentene.

For å få strukket røret rundt alle fire kanter av en rektangulær sammenbygning av lagkom-ponenter, slik at rørets akse vil befinne seg i rett vinkel til komponentenes flatenormal, trekkes røret over de sammenbyggede enheter, eller disse enheter skyves inn i røret i en retning parallelt med komponentenes overflate, slik at rørets akse vil ligge parallelt med lagene. Røret eller slangen vil omslutte begge sideflater og to mot-stående sidekanter av enhetene med de to andre sidekanter til å begynne med ligger udekket i røret i en kort avstand fra dettes ender. Disse ender forsegles derpå ved sveising.

Forholdsregler må treffes for å tilveiebringe kontakt mellom en komponentenhet og dennes nabo gjennom omviklingen. Denne elektriske kontakt mellom en enhet og dens nabo kan i henhold til den videre oppfinnelse dannes ved hjelp av en ledende tunge som er elektrisk forbundet med den øvre eller nedre komponent i enheten og enten er ført væsketett ut gjennom en sliss i plastrøret, idet enheten har en ytterligere sliss i den annen side, gjennom hvilken den tunge som stikker ut av naboenheten, kan føres inn med like god tetning, eller tungen kan være ført ut gjennom en sammensveiset ende av omsluttende rør, idet sveisesømmen slutter tett omkring tungen.

En omvikling av denne art vil gi en glatt overflate til begge sider av enheten, selv når denne er helt rektangulær i planet, slik at omviklingen, når et antall enheter er stablet på hverandre for å danne et batteri, ikke vil bevirke ødeleggelse av polarisasjonsblandingen som følge av trykket. Til tross for kontakt-tungenes gjennomføring oppnås at celleinn-holdet blir fullstendig lukket og at elektrolyt ikke kan lekke ut hverken fra den ene celle til den neste eller ut av batteriet, mens hydrogen og andre gasser lett kan diffundere gjennom omviklingen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 viser en batterienhet i grunnriss, fig. 2 samme i lengde-snitt, fig. 3 en del av et batteri oppbygget av slike elementer, fig. 4 en celle sett ovenfra og fig. 5 et delvis snitt hvor der anvendes ledende tunger. Fig. 6 viser en ytterligere utførelse av en enhet hvor tungen stikker ut gjennom sveisesømmen, fig. 7 et antall enheter i henhold til fig. 6 sett fra siden og fig. 8 en ytterligere enhet sett i grunnriss.

Som nevnt anvendes som omvikling et langt, på forhånd fremstillet rør av polyvinylklorid eller et lignende plastmateriale. Røret kan lett fremstilles ved utpresning eller ved at en strimmel brettes og sveises langs de møtende kanter. Materialet i røret forutsettes å være strekkbart og mykt og må kunne motstå moderat varme, f. eks. frembragt ved damp. Røret vikles flatt på en forrådsrull, fra hvilken det vikles av under fabrikasjonen av celleenhetene. Ved den ut-førelse av celleelementene som fremgår av flg. 1—3, er der i røret eller slangen i like intervaller som er noe større enn cellens lengde, anordnet perforasjoner eller åpninger. På denne måte tilveiebringes korte slangelengder 1, se fig. 1 og 2, med en åpning 2 på hver side. Inn i dette rør tvinges eller skyves en sammensatt stabel av cellekomponenter, hvorav alle er flate. Ved det viste eksempel er disse komponenter et folie 3 av ledende plast som tjener som strøm-oppsamler, en plate 4 av metall, vanligvis zink, som danner cellens anode, et folie av porøst papir 5 hvis kanter er brettet opp, og en «kake» 6 som består av en depolarisator blandet med kull for å tilveiebringe tilstrekkelig lednings-evne. Denne blanding danner cellens katode. Det porøse papir 5 er impregnert med elektrolyt.

Det antas mest hensiktsmessig å benevne denne sammenbygning av komponenter en enhet i stedet for en celle, fordi strømoppsam-leren 3 trenges til å lede strøm fra den dårlig ledende blanding 6, slik at en komplett celle best kan betraktes som bestående av en strøm-oppsamler, depolarisasjonsblandingen, elektrolyten og anodemetallet i den nevnte rekkefølge. Komponentene kan anbringes i denne rekke-følge i plastrøret, men det viste arrangement er å foretrekke.

Hvert rør- eller slangeavsnitt kuttes i tilstrekkelig lengde til at dets ender stikker ut av stablen av komponenter i den grad som er nød-vendig for at disse ender kan lukkes under trykk og forsegles ved sveising, f. eks. ved høyfrekventsoppvarmning. Disse forseglede ender er betegnet med 7 på fig. 1 og 2.

Det vil være klart at tykkelsen av de for-skjellige lag som enheten er bygget opp av, og tykkelsen av plastrøret på tegningen, er sterkt overdrevet. Komponentlagenes tykkelse velges utelukkende ut fra elektrokjemiske forhold, mens plastrørets tykkelse velges utelukkende ut fra plastmaterialets mekaniske styrke.

Den lengde de sveisede ender av røret stikker ut forbi stablen, kan reduseres ved at endene

brettes inn mot enheten, se fig. 3, og dette kan lett gjøres når et antall enheter bygges sammen til et batteri. Stablen av enheter skal holdes under trykk for å tilveiebringe en best mulig kontakt mellom enhetens komponenter og strømopp-samleren i én enhet og depolarisasjonsblandingen i den neste enhet. Dette trykk kan lett tilveiebringes f. eks. ved hjelp av en ramme som er betegnet med 8 på flg. 3. Denne ramme ut-føres med mindre bredde enn enhetene, slik at hvis lommer som er dannet i enhetenes ender innenfor sømmene 7, skal kunne utvide seg for å gi plass for gasser eller væsker, kan dette lett skje på den ene eller begge sider av rammen. Fig. 4 og 5 viser en utførelse i henhold til oppfinnelsen hvor forbindelsen mellom en enhet og den neste dannes ved hjelp av en ledende tunge 11 som kan være utført av et særskilt stykke ledende folie eller være stanset ut som en tunge av anodematerialet. Når de på hinannen lagte komponenter av enheten innsettes i plastrøret, føres tungen gjennom en sliss 12 som er vesentlig mindre enn tungens tverr-snittsareal; slik at røret som følge av sin elastisitet vil slutte seg tett rundt tungen og danne en, tetning rundt denne når enhetene stables på hinannen. Den utstikkende tunge føres gjennom den tilsvarende sliss i neste enhet, se fig. 5. Tungen utføres hensiktsmessig av et eller annet kjent elektrolytfast ledende materiale eller forsynes med et slikt overtrekk, f. eks. polyvinylklorid med grafitt. Fig. 6 og 7 viser en annen utførelse som også anvender tungen 14, men i dette tilfelle stikker disse ut gjennom den ene av plast-slangens sveisesøm. Når enhetene stables på hinannen, bøyes de utstikkende tunger rundt og stikkes inn gjennom den sveisede ende av den nærmeste enhet og forsegles som angitt på fig. 7. I dette tilfelle kan det være mere hensiktsmessig å sveise bare den ene ende av røret før elementene stables på hinannen, derpå stable elementene og føre tungene inn i de respektive naboceller, hvorefter sveisingen av den annen ende foretas. Også denne tunge utføres av et elektrolytfast, ledende materiale eller med et slikt overtrekk.

Ved den på fig. 8 viste utførelse har plast-

røret 1 åpninger 2 som på fig. 1, men hver av disse åpninger er på kjent måte dekket av en påsveiset eller pålimt «lapp» 15 av et ledende folie som i det minste når enheten er under trykk, vil danne den nødvendige kontakt gjennom åpningen til de neste element i stablen. Når slike enheter stables på hinannen, vil de tilstøtende ledende stykker danne direkte elektrisk kontakt. Denne konstruksjon har den fordel at hver enhet er hermetisk tett, bortsett fra muligheten for at gasser kan unnvike gjennom plastovertrekket. Til tross for dette er den elektriske forbindelse mellom enhetene direkte og god. For å lette bestigelsen av «lappene» 15 kan en strimmel av plastmateriale, som skal formes til et rør, på forhånd forsynes med to rekker åpninger som ligger side om side i pas-sende avstand, eller to strimler som skal danne et rør kan forsynes med en rekke åpninger, over hvilke «lappene» legges og derpå sveises eller limes fast. I tilfelle der anvendes en eneste strimmel, vil denne bli å brette og sveise langs tilstøtende kanter for å danne et rør, eller hvis der anvendes to strimler, legges disse på hinannen og sveises langs begge kanter. I begge tilfelle fremstilles røret før elementene skyves inn i stilling, og «lappene» festes før røret fremstilles. «Lappene» 15 ifølge fig. 8 kan være utført av samme materiale som angitt ovenfor i forbindelse med de ledende tunger, se fig. 4—7.

Claims (3)

1. Enhet for elektrisk tørrbatteri av lagtypen, bestående av elektriske komponenter for battericeller, hvorav alle er flate og i det vesentlige rektangulære og stablet på hverandre, om-gitt av en omhylling av et plastmateriale som utgjør et dielektrikum som ikke påvirkes av den tilsatte elektrolyt, men tillater at gasser som frembringes i cellen kan difundere, hvilket materiale under dannelse av lommer når plastmaterialet slutter tett om stabelen forsegles ved sveising langs kantene, idet lommene kan gi plass for gasser og/eller væske som dannes eller utskilles under cellens lagring eller drift, mens elektrisk kontakt er anordnet mellom den øvre komponent i én enhet og den undre komponent i den ovenforliggende enhet uten at lekasje oppstår, karakterisert ved at omhyllingen er i form av et rør eller en slange, hvilket rørs (slanges) akse er parallell med komponentenes plane overflater.

2. Enhet ifølge påstand 1, karakterisert ved at den elektriske kontakt besørges av en ledende tunge som er elektrisk forbundet med den øvre eller nedre komponent i enheten og er ført væsketett ut gjennom en sliss i plastrøret og at enheten har en ytterligere sliss i den annen side, gjennom hvilken den tunge som stikker ut fra naboenheten, kan føres inn med like god tetning.

3. Enhet ifølge påstand 1, karakterisert ved at den elektriske kontakt besørges av en ledende tunge som er elektrisk forbundet med den øvre eller nedre komponent i enheten og er ført ut gjennom en sammensveiset ende av røret, idet sveisesømmen slutter tett omkring tungen. Elektrisk tørrbatteri bestående av en stabel av enheter i henhold til påstand 1, hvor batteriet holdes sammen under trykk ved hjelp av en ramme, karakterisert ved at rammen har mindre bredde enn enhetenes totale bredde og holder de sveisede ender av hvert enkelt omviklingsfolie brettet inn mot enhetene.