WO2008086979A1 - Galvanisches element mit foliendichtung - Google Patents

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WO2008086979A1 PCT/EP2008/000156 EP2008000156W WO2008086979A1 WO 2008086979 A1 WO2008086979 A1 WO 2008086979A1 EP 2008000156 W EP2008000156 W EP 2008000156W WO 2008086979 A1 WO2008086979 A1 WO 2008086979A1
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lid
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Bernd Kreidler
Hermann LÖFFELMANN
Konrad Holl
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Varta Microbattery Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a galvanic element and a method for producing such a galvanic element.
  • Galvanic elements in particular those in button cell shape, usually have a cell cup and a cell lid.
  • the cell cup can be produced, for example, from nickel-plated deep-drawn sheet metal as a punched drawing part. Usually the cell cup is positive and the cell lid is negatively poled.
  • Such button cells may contain a wide variety of electrochemical systems, for example nickel / cadmium, nickel / metal hydride, zinc / MnO 2 or even primary and secondary lithium systems.
  • the liquid-tight closure of such cells is usually carried out by crimping the edge of the cell cup over the cell lid.
  • a plastic ring arranged between cell cup and cell lid generally serves as a seal at the same time and isolates the cell cup from the cell lid.
  • button cells are known for example from DE 31 13309.
  • the sealing elements required for these button cells are conventionally produced by injection molding, for example of polyamides.
  • the necessary injection tools are very expensive and expensive.
  • DE 196 47 593 describes the use of a sealing element which is produced by deep drawing from a film. From a heated film is pulled by means of a drawing die and a forming die under vacuum, a cup-shaped molding. As preferred film material polyamides are given. The deformation takes place, depending on the desired diameter / height ratio, in one or more stepped operations. In the bottom region of the cup-shaped molded part produced by deep-drawing then a punched out by means of a cutting punch and a cutting bush. The sealing element thus produced is mounted on a cell lid, which can then be used in a cell cup.
  • the thickness of the starting material is preferably in the range between 0.1 mm and 0.3 mm. If, for example, a foil with a thickness of 0.15 mm is used as starting material, a wall thickness of about 0.12 mm can be achieved.
  • a button cell with such a sealing element of a film offers corresponding advantages in terms of the achievable capacity utilization over button cells with seals made of injection-molded parts.
  • sealing elements with a height of more than 5 mm are generally not available according to the procedure described in DE 196 47 593.
  • deep-drawing and punching tools are required whose purchase and operating costs can make the production of button cells with foil seal much more expensive. It is an object of the present invention to provide a technical solution which, like the method described in DE 196 47 593, leads to galvanic elements with optimized capacity utilization, the disadvantages and limitations described, however, being avoided.
  • the inventive method is used to produce galvanic elements with a cell cup and a cell lid. These form together with a seal preferably a liquid-tight sealed housing.
  • the method according to the invention is suitable for the production of button cells.
  • the inventive method is characterized in particular by the fact that a cuff-shaped segment is cut out of a tubular film as a seal, which is then applied to the edge of the cell cover.
  • tubular film is self-explanatory, it is a present in the form of a tube film which can be produced in particular by extrusion by means of an annular gap-shaped tool.
  • the tubular film can be provided in particular in the form of an endless tube. From the hose foil cuff-shaped segments can be separated in any length in a simple manner, which can then be installed immediately.
  • the cutting or separation of the cuff-shaped segment can be carried out easily and quickly in one step. Compared to the process described in DE 196 47 593, this results in considerable advantages.
  • the deep-drawing process and the subsequent punching in the bottom area of the deep-drawn seal molding account for completely. Instead, a prefabricated sealing molding is produced in just one step. Expensive thermoforming and punching tools are no longer needed accordingly.
  • tubular films are used from alkali-resistant materials.
  • a tubular film made of a thermoplastic film is particularly preferably used.
  • a so-called shrink tube is used as the tubular film.
  • a shrink tube should be understood to mean a tubular film which preferably contracts strongly under suitable high temperatures.
  • tubular films which can be used according to the invention are, for example, polyolefins, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride and Teflon.
  • composite films are used, such as a composite film of PA / PE (polyamide / polyethylene).
  • PA / PE polyamide / polyethylene
  • tubular films based on polyamide or polyetheretherketone are particularly preferable to use. These also have the abovementioned properties of a heat-shrinkable tube.
  • the sleeve-shaped segment is heated during or after application to the edge of the cell lid.
  • the degree of heating depends in particular on the material properties of the film tube used. Preference is given to temperatures in the range between 80 0 C and 120 0 C, in particular when using a shrink tube based on polyamide. In this range, temperatures between 100 0 C and 120 0 C are more preferred.
  • the heating of the cuff-shaped segment can be effected in particular by means of hot air.
  • the cuff-shaped segment for example, but also be heated by means of a radiant heater.
  • a shrink tube is applied to the edge of the cell cover and then heated.
  • the shrink tube contracts under the action of heat and forms a form fit to the outer wall of the cell cover.
  • a tubular film which can be used according to the invention preferably has a thickness in the range between 0.01 and 0.3 mm. Particularly preferred are tubular films with a thickness between 0.05 mm and 0.2 mm, in particular between 0.10 mm and 0.15 mm.
  • the cell lid and / or the cell cup of a galvanic element which can be produced according to the method according to the invention preferably consists of at least one metal and / or at least one metal alloy. Suitable metallic materials are known to the person skilled in the art. As an example, a cell cover or a cell cup made of nickel-plated deep-drawn sheet is mentioned.
  • cell beakers and / or cell covers made of trimetal are particularly preferably used.
  • cell housing made of sheet steel with an outer layer of nickel and an inner layer of copper against external corrosion and occurring in a galvanic element electrochemical loads are particularly well protected.
  • cell covers may also be installed with the edge turned outward as the cell cover, as shown schematically, for example, in FIGS. 2 and 3 of the already mentioned DE 196 475 93.
  • Modified embodiments of folded-edge cell covers such as shown in FIGS. 1 and 2 of EP 731515 or in FIGS. 3A and 3B of US 5,919,586, are also usable in preferred embodiments of the method according to the invention.
  • a cell lid with unfolded edge is schematically outlined in FIG. 4 of DE 196 475 93. These are currently the probably the most commonly used embodiment of cell covers, which is also preferably used according to the present invention.
  • the sleeve-shaped segment be overlapped onto the edge of the cell cover so that a segment portion projects beyond the edge of the cell cover.
  • the cuff-shaped segment is cut off from the tubular film in en Maschinenender length or excess length.
  • the segment section projecting beyond the edge of the cell lid is preferably folded inwards in a subsequent step (ie into the cell lid), in particular so far that the remaining angle between the inner wall of the cell lid rim and the folded segment section is 45 ° or less.
  • a preferably wedge-shaped, circumferential gap is formed between the edge of the cell cover and the folded segment section.
  • the folding over of the edge of the cell cover protruding segment portion is preferably carried out by means of a heated punch whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the cell cover. With such a punch, the protruding segment portion can be pressed into the interior of the cell cover. The segment section is thermoformed and remains after removing the stamp in its new position.
  • the transfer by means of a heated stamp can be combined with the use of a sleeve-shaped segment made from a shrink sleeve.
  • a sleeve-shaped segment made from a shrink sleeve.
  • the method according to the invention has at least the following steps:
  • Tubular film - applying the cuff-shaped segment to the edge of the cell lid and heating the cuff-shaped segment. Thereafter, preferably the insertion of the cell cover in the cell cup, of course, after the appropriate active materials, electrolyte and other conventional components, such as separators, were introduced into the lid and cup. Then, as already mentioned, the cell cup can be crimped with the cell lid. The latter is usually always the final step in the production of a button cell.
  • Cuff-shaped segments can basically be cut in any length from a tubular film.
  • a galvanic element having a housing which comprises a cell cup and a cell lid and which is characterized in particular in that it has a cuff-shaped tubular film segment which is arranged as a seal between cell cup and cell lid.
  • the galvanic element according to the invention is in particular a button cell.
  • a galvanic element according to the present invention can be produced in particular according to the inventive method described above. Accordingly, reference is made in particular with regard to preferred embodiments of the cell cup, the cell lid and the cuff-shaped tubular film segment to the corresponding above statements and express reference.
  • the arranged in a galvanic element according to the invention cuff-shaped tubular film segment has not been stretched axially in a separate step by deep drawing, in contrast to the known from DE 196 47 593 sealing elements. Instead, in a preferred embodiment, it lies in shrunken form on the edge of the cell.
  • it has a segment section which projects beyond the edge of the cell cover and has been folded inwards, as described above, and optionally may still have a sealing compound in the gap between the edge of the cell cover and the folded segment section.
  • a tubular film in particular a shrink tube
  • a seal in a galvanic element in particular in a galvanic element as described above, is the subject of the present invention.
  • segments made of a heat-shrinkable tube can be shrink-coated onto the edge of a cell cover with particular advantage.
  • Fig. 1 Cutting off a cuff-shaped segment of a tubular film and its approach to a ZeI- lendeckel (schematic representation, cross-section).
  • Fig. 2 cell cover, on which a segment of a tubular film is applied (schematic representation, cross section).
  • Fig. 3 Cell cover on which a segment of a tubular film is shrunk (schematic representation, cross section).
  • Fig. 1 shows a section 101 shown in cross-section of a tubular film. The end of the tubular film was severed by a cutting tool 102 of suitable length as a cuff-shaped segment 103. The separated segment 103 of the tubular film is then fed to the cell lid 104 and slipped over it. The cell lid has an outwardly folded edge and correspondingly a double-walled area 105.
  • FIG. 1 A cell lid resulting from the procedure shown in FIG. 1 is shown in FIG. Evident is the cell cover 201 and the cuff-shaped segment 202 of the tubular film. A section 203 of the cuff-shaped segment 202 projects beyond the outwardly folded edge 204 of the cell lid 201.
  • FIG. 3 shows a cell cover 301 with a shrunk-on segment 302 of a tubular film.
  • the segment 302 bears against the outside of the cell lid 301 in a form-fitting manner.
  • the portion 303 of the segment 302 is folded inwards.
  • the angle between the inner wall of the cell lid and the folded portion 303 is about 45 °.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements, insbesondere einer Knopfzelle, das ein Gehäuse mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel aufweist, wobei ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie geschnitten wird und als Dichtung auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird. Des weiteren wird ein galvanisches Element beschrieben, welches ein manschettenförmiges Schlauchfoliensegment zwischen Zellenbecher und Zellendeckel aufweist sowie die Verwendung einer Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauchs, als Dichtung in einem galvanischen Element.

Description

Beschreibung Galvanisches Element mit Foliendichtunq
Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches Element sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen galvanischen Elementes.
Galvanische Elemente, insbesondere solche in Knopfzellenform, weisen in der Regel einen Zellenbecher und einen Zellendeckel auf. Der Zellen- becher kann beispielsweise aus vernickeltem Tiefziehblech als Stanzziehteil hergestellt werden. Gewöhnlich ist der Zellenbecher positiv und der Zellendeckel negativ gepolt. Derartige Knopfzellen können die verschiedensten elektrochemischen Systeme enthalten, beispielsweise Ni- ckel/Cadmium, Nickel/Metallhydrid, Zink/MnO2 oder auch primäre und sekundäre Lithium-Systeme.
Der flüssigkeitsdichte Verschluß solcher Zellen erfolgt in der Regel durch Umbördeln des Randes des Zellenbechers über den Zellendeckel. Ein zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordneter Kunststoff- ring dient dabei in der Regel gleichzeitig als Dichtung und isoliert den Zellenbecher vom Zellendeckel. Derartige Knopfzellen sind beispielsweise aus der DE 31 13309 bekannt.
Die für diese Knopfzellen erforderlichen Dichtungselemente werden klassisch im Spritzgußverfahren, beispielsweise aus Polyamiden, hergestellt. Die dazu notwendigen Spritzwerkzeuge sind sehr aufwendig und teuer. Darüber hinaus ist es praktisch nicht möglich, Dichtungselemente mit Wandungen in einer Dicke von weniger als 0,3 mm im Spritzgußverfahren herzustellen, so daß die bekannten Dichtungen insbesondere bei sehr kleinen Knopfzellen ein verhältnismäßig großes Volumen beanspruchen und damit die Kapazitätsausnutzung der Zelle beeinträchtigen. In der DE 196 47 593 wird der Einsatz eines Dichtungselementes beschrieben, das durch Tiefziehen aus einer Folie hergestellt wird. Aus einer beheizten Folie wird mittels einer Ziehmatrize und eines Formstempels unter Vakuum ein becherförmiges Formteil gezogen. Als bevorzug- tes Folienmaterial werden Polyamide angegeben. Die Verformung erfolgt, abhängig vom gewünschten Durchmesser/Höhen-Verhältnis, in einem oder mehreren gestuften Arbeitsgängen. Im Bodenbereich des durch Tiefziehen hergestellten becherförmigen Formteils erfolgt anschließend eine Ausstanzung mittels eines Schnittstempels und einer Schnittbuchse. Das so hergestellte Dichtungselement wird auf einem Zellendeckel montiert, der dann in einem Zellenbecher eingesetzt werden kann.
In Abhängigkeit der gewählten Verfahrensparameter lassen sich mit dem in der DE 196 47 593 beschriebenen Verfahren bis zu 5 mm hohe Dichtungselemente mit sehr gleichmäßiger Wandstärke herstellen. Die Dicke des Ausgangsmaterials liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,3 mm. Wenn beispielsweise eine Folie mit einer Stärke von 0,15 mm als Ausgangsmaterial verwendet wird, ist eine Wandstärke von ca. 0,12 mm erzielbar. Eine Knopfzelle mit einem solchen Dichtungselement aus einer Folie bietet entsprechend im Hinblick auf die erzielbare Kapazitätsausnutzung gegenüber Knopfzellen mit Dichtungen aus Spritzgußteilen deutliche Vorteile.
Dichtelemente mit einer Höhe von mehr als 5 mm sind allerdings gemäß der in der DE 196 47 593 beschriebenen Vorgehensweise in der Regel nicht erhältlich. Zudem gestaltet sich die Herstellung der tiefgezogenen Dichtelemente als recht aufwendig und schwierig. So sind Tiefzieh- und Stanzwerkzeuge erforderlich, deren Anschaffung und Betriebskosten die Herstellung von Knopfzellen mit Foliendichtung stark verteuern können. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine technische Lösung bereitzustellen, die wie das in der DE 196 47 593 beschriebene Verfahren zu galvanischen Elementen mit optimierter Kapazitätsausnutzung führt, wobei die beschriebenen Nachteile und Limitierungen aller- dings vermieden werden sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den abhängigen An- Sprüchen 2 bis 13 dargestellt. Die Ansprüche 14 bis 16 betreffen ein galvanisches Element, das insbesondere auch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist. Anspruch 17 betrifft eine erfindungsgemäße Verwendung, die ebenfalls zur Lösung der gestellten Aufgabe beiträgt. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnah- me zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung von galvanischen Elementen mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel. Diese bilden zusammen mit einer Dichtung ein vorzugsweise flüssigkeits- dicht verschlossenes Gehäuse. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Knopfzellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß als Dichtung ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie ausgeschnitten wird, welches dann auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird.
Der Begriff Schlauchfolie ist selbsterklärend, es handelt sich hierbei um eine in Form eines Schlauches vorliegende Folie, die insbesondere durch Extrusion mittels eines ringspaltförmigen Werkzeugs herstellbar ist. Mit besonderem Vorteil kann die Schlauchfolie insbesondere auch in Form eines Endlosschlauches bereitgestellt werden. Von der Schlauch- folie können manschettenförmige Segmente in beliebiger Länge auf einfache Art und Weise abgetrennt werden, die anschließend unmittelbar verbaut werden können.
Das Ausschneiden bzw. Abtrennen des manschettenförmigen Segments ist in einem Arbeitsschritt einfach und schnell durchführbar. Im Vergleich zu dem in der DE 196 47 593 beschriebenen Verfahren ergeben sich daraus erhebliche Vorteile. Der Tiefziehvorgang sowie das anschließende Ausstanzen im Bodenbereich des tiefgezogenen Dichtungsformteils entfallen nämlich vollständig. Stattdessen wird ein verbaubares Dichtungsformteil in nur einem Arbeitsschritt hergestellt. Teure Tiefzieh- und Stanzwerkzeuge werden entsprechend nicht mehr benötigt.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren sind grundsätzlich als Schlauchfolien alle Folien einsetzbar, die unter den in galvanischen E- lementen vorherrschenden chemischen und elektrochemischen Bedingungen stabil sind. Bevorzugt werden Schlauchfolien aus alkalibeständigen Materialien eingesetzt. Besonders bevorzugt wird in einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Schlauchfolie aus einer thermoplasti- sehen Folie verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Schlauchfolie ein sogenannter Schrumpfschlauch verwendet. Unter einem Schrumpfschlauch soll vorliegend eine Schlauchfolie verstanden werden, die sich unter ge- eigneten hohen Temperaturen vorzugsweise stark zusammenzieht.
Geeignete Materialien für erfindungsgemäß verwendbare Schlauchfolien sind beispielsweise Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polyvinychlorid und Teflon. Auch Verbundfolien sind einsetzbar, so z.B. eine Verbundfolie aus PA/PE (Polyamid/Polyethylen). Besonders bevorzugt werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch Schlauchfolien auf Basis von Polyamid oder Polyetheretherketon eingesetzt. Diese weisen auch die oben angegebenen Eigenschaften eines Schrumpfschlauches auf.
Es ist bevorzugt, daß das manschettenförmige Segment beim oder nach dem Aufbringen auf den Rand des Zellendeckels erwärmt wird. Der Grad der Erwärmung hängt insbesondere von der Materialbeschaffenheit des verwendeten Folienschlauchs ab. Bevorzugt sind Temperaturen im Bereich zwischen 80 0C und 120 0C, insbesondere bei Verwendung eines Schrumpfschlauchs auf Basis von Polyamid. In diesem Bereich sind Temperaturen zwischen 100 0C und 120 0C weiter bevorzugt.
Das Erwärmen des manschettenförmigen Segments kann insbesondere mittels Heißluft erfolgen. Alternativ kann das manschettenförmige Segment beispielsweise aber auch mittels eines Heizstrahlers erwärmt werden.
Besonders bevorzugt wird als manschettenförmiges Segment ein Schrumpfschlauch auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht und anschließend erwärmt. In der Folge zieht sich der Schrumpfschlauch unter der Wärmeeinwirkung zusammen und legt sich formschlüssig an die äußere Wand des Zellendeckels an. So kann ein Zellendeckel auf besonders einfache Art und Weise mit einer sehr dünnwandigen Dichtung mit perfekter Passform versehen werden.
Im Gegensatz zu Dichtungen aus einer tiefgezogenen Folie schrumpft ein manschettenförmiges Segment aus einer Schlauchfolie, insbesondere aus einem Schrumpfschlauch, beim Erwärmen insbesondere radial. Aus der DE 196 47 593 bekannte Dichtungselemente schrumpfen dagegen beim Erwärmen vorwiegend in Längsrichtung (also in Richtung des Tiefzugs). Eine erfindungsgemäß einsetzbare Schlauchfolie weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich zwischen 0,01 und 0,3 mm auf. Besonders bevorzugt sind Schlauchfolien mit einer Dicke zwischen 0,05 mm und 0,2 mm, insbesondere zwischen 0,10 mm und 0,15 mm.
Der Zellendeckel und/oder der Zellenbecher eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren galvanischen Elements besteht vorzugsweise aus mindestens einem Metall und/oder mindestens einer Metallegierung. Geeignete metallische Materialien sind dem Fachmann bekannt. Beispielhaft sei ein Zellendeckel bzw. ein Zellenbecher aus vernickeltem Tiefziehblech erwähnt.
Besonders bevorzugt werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren Zellenbecher und/oder Zellendeckel aus Trimetall verbaut. So sind Zellengehäuse aus Stahlblech mit einer außenliegenden Schicht aus Nickel und einer innenliegenden Schicht aus Kupfer gegen äußere Korrosion und die in einem galvanischen Element auftretenden elektrochemischen Belastungen besonders gut geschützt.
Der untere Rand eines Zellendeckels weist nicht selten eine scharfe Schnittkante auf. Vorliegend können als Zellendeckel jedoch auch Zellendeckel mit nach außen umgeschlagenem Rand verbaut werden, wie sie beispielsweise in Fig. 2 und Fig. 3 der bereits erwähnten DE 196 475 93 schematisch dargestellt sind. Auch modifizierte Ausführungsformen von Zellendeckeln mit umgeschlagenem Rand, wie sie beispielsweise in Fig. 1 und Fig. 2 der EP 731515 oder in Fig. 3A und Fig. 3B der US- 5,919,586 dargestellt sind, sind in bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens einsetzbar.
Ein Zellendeckel mit nicht umgeschlagenem Rand ist in Fig. 4 der DE 196 475 93 schematisch skizziert. Hierbei handelt es sich derzeit um die wohl am häufigsten verbaute Ausführungsform von Zellendeckeln, die auch gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt einsetzbar ist.
Sowohl bei Verwendung von Zellendeckeln mit umgeschlagenem als auch bei Zellendeckeln mit nicht umgeschlagenem Rand ist es bevorzugt, daß das manschettenförmige Segment überlappend auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird, so daß ein Segmentabschnitt über den Rand des Zellendeckels hinausragt. Das manschettenförmige Segment wird dazu in ensprechender Länge bzw. Überlänge von der Schlauchfolie abgeschnitten.
Vorzugsweise wird der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt in einem Folgeschritt nach innen (also in den Zellendeckel hinein) umgelegt, insbesondere so weit, daß der verbleibende Winkel zwischen der Innenwand des Zellendeckelrandes und dem umgelegten Segmentabschnitt 45° oder weniger beträgt. Zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt bildet sich dabei ein vorzugsweise keilförmiger, umlaufender Spalt.
Das Umlegen des über den Rand des Zellendeckels hinausragenden Segmentabschnitts erfolgt vorzugsweise mittels eines beheizten Stempels, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser des Zellendeckels. Mit einem solchen Stempel kann der überstehende Segmentabschnitt ins Innere des Zellendeckels gedrückt werden. Der Segmentabschnitt wird dabei thermisch umgeformt und verbleibt nach Entfernen des Stempels in seiner neuen Position.
Besonders vorteilhaft lässt sich das Umlegen mittels eines beheizten Stempels mit der Verwendung eines manschettenförmigen Segments aus einem Schrumpfschlauch kombinieren. Beim oben beschriebenen Erwärmen eines solchen auf den Rand des Zellendeckels aufgebrachten Schrumpfschlauch-Segments zieht sich dieses nicht nur im Bereich des Zellendeckels unter der Wärmeeinwirkung zusammen. Auch der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt wird zusammengezogen. Sein Durchmesser verringert sich dabei und kann den Innendurchmesser des Zellendeckels deutlich unterschreiten. Der Seg- mentabschnitt ragt dann nicht nur über den Rand des Zellenbechers hinaus, sondern auch radial nach innen und kann so von dem beheizten Stempel gut erfasst werden.
In Folge des beschriebenen Umlegens des über den Rand des Zellen- deckeis hinausragenden Segmentabschnitts ist der Rand des Zellendeckels beidseitig von der Schlauchfolie, also der Dichtung des galvanischen Elements, umgeben. In den erwähnten keilförmigen Spalt zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt kann optional noch eine Dichtmasse, insbesondere eine Dicht- masse auf Polymerbasis, eingeführt werden.
All dies dient insbesondere auch dem Zweck, einen Kontakt zwischen dem Rand des Zellendeckels und einem Elektrolyten in einer fertig montierten Zelle so weit als möglich zu unterbinden. Kommt ein Elektrolyt beispielsweise mit der Stahlblechschicht eines Zellendeckels aus Trime- tall, die an der Schnittkante eines solchen Zellendeckels in der Regel offen liegt, in unmittelbaren Kontakt, so kann es zu einer Gasung der Zelle kommen.
Zusammenfassend, in einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren zumindest die folgenden Schritte auf:
- Ausschneiden des manschettenförmigen Segments aus einer
Schlauchfolie, - Aufbringen des manschettenförmigen Segments auf den Rand des Zellendeckels und Erwärmen des manschettenförmigen Segments. Danach erfolgt bevorzugt das Einsetzen des Zellendeckels in den Zellenbecher, selbstverständlich nachdem in Deckel und Becher die geeigneten Aktivmaterialien, Elektrolyt sowie weitere übliche Bauteile, wie z.B. Separatoren, eingebracht wurden. Dann kann der Zellenbecher, wie eingangs bereits erwähnt, mit dem Zellendeckel verbördelt werden. Letzteres stellt in der Regel immer den abschließenden Schritt bei der Herstellung einer Knopfzelle dar.
Manschettenförmige Segmente können grundsätzlich in beliebiger Länge aus einer Schlauchfolie geschnitten werden. Entsprechend sind beispielsweise auch Zellen mit Foliendichtungen herstellbar, welche eine Höhe von mehr als 5 mm aufweisen.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein galvanisches Element mit einem Gehäuse, welches einen Zellenbecher und einen Zellendeckel umfaßt und das sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß es ein manschettenförmiges Schlauchfoliensegment aufweist, das als Dichtung zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordnet ist.
Bei dem erfindungsgemäßen galvanischen Element handelt es sich insbesondere um eine Knopfzelle.
Ein galvanisches Element gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbe- sondere gemäß dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar. Entsprechend wird insbesondere im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen des Zellenbechers, des Zellendeckels und des manschettenförmigen Schlauchfoliensegments auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen und ausdrücklich Bezug ge- nommen. Das in einem erfindungsgemäßen galvanischen Element angeordnete manschettenförmige Schlauchfoliensegment ist im Gegensatz zu den aus der DE 196 47 593 bekannten Dichtungselementen nicht in einem separaten Arbeitsschritt durch Tiefziehen axial gestreckt worden. Statt- dessen liegt es in bevorzugter Ausführungsform in aufgeschrumpfter Form auf dem Zellenrand auf.
Insbesondere weist es einen Segmentabschnitt auf, der über den Rand des Zellendeckels hinausragt und nach innen umgelegt wurde, wie es oben beschrieben wurde, wobei es optional in dem Spalt zwischen dem Rand des Zellendeckels und dem umgelegten Segmentabschnitt noch eine Dichtmasse aufweisen kann.
Auch die Verwendung einer Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauches, als Dichtung in einem galvanischen Element, insbesondere in einem galvanischen Element wie es oben beschrieben wurde, ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Wie bereits dargelegt, lassen sich aus einer Schlauchfolie Segmente in grundsätzlich beliebiger Länge ausschneiden und ohne weitere Bearbeitung unmittelbar als Dichtung in einem galvanischen Element verbauen. Werden Segmente aus einem Schrumpfschlauch verwendet, so lassen sich diese mit besonderem Vorteil auf den Rand eines Zellendeckels aufschrumpfen.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verwendung wurden bereits im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart. Auf die diesbezüglichen Ausführungen wird hiermit ebenfalls ausdrücklich Bezug genommen und verwiesen.
Die genannten und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung der Zeichnungen in Verbindung mit den Unteransprüchen. Dabei können die einzelnen Merkmale der Erfindung für sich allein oder in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die beschriebenen Ausführungsformen dienen lediglich zur Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung und sind in keiner Weise ein- schränkend zu verstehen.
Figurenbeschreibung
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : Abschneiden eines manschettenförmigen Segments von einer Schlauchfolie und dessen Heranführung an einen ZeI- lendeckel (schematische Darstellung, Querschnitt).
Fig. 2: Zellendeckel, auf den ein Segment einer Schlauchfolie aufgebracht ist (schematische Darstellung, Querschnitt).
Fig. 3: Zellendeckel, auf den ein Segment einer Schlauchfolie aufgeschrumpft ist (schematische Darstellung, Querschnitt). Fig. 1 zeigt einen im Querschnitt dargestellten Abschnitt 101 einer Schlauchfolie. Das Ende der Schlauchfolie wurde durch ein Schneidwerkzeug 102 in passender Länge als manschettenförmiges Segment 103 abgetrennt. Das abgetrennte Segment 103 der Schlauchfolie wird anschließend dem Zellendeckel 104 zugeführt und über diesen gestülpt. Der Zellendeckel weist einen nach außen umgelegten Rand und entsprechend einen doppelwandigen Bereich 105 auf.
Ein aus dem in Fig. 1 dargestellten Vorgehen resultierender Zellendeckel ist in Fig. 2 dargestellt. Zu erkennen ist der Zellendeckel 201 sowie das manschettenförmige Segment 202 der Schlauchfolie. Ein Abschnitt 203 des manschettenförmigen Segments 202 ragt über den nach außen umgelegten Rand 204 des Zellendeckels 201 hinaus.
In Fig. 3 ist ein Zellendeckel 301 mit aufgeschrumpftem Segment 302 einer Schlauchfolie zu erkennen. Das Segment 302 liegt formschlüssig an der Außenseite des Zellendeckels 301 an. Der Abschnitt 303 des Segments 302 ist nach innen umgelegt. Der Winkel zwischen der Innenwand des Zellendeckels und dem umgelegten Abschnitt 303 beträgt ca. 45°. Zwischen dem Rand des Zellendeckels 301 und dem umgeleg- ten Segmentabschnitt 303 befindet sich ein keilförmiger, umlaufender Spalt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines galvanischen Elements, insbesondere einer Knopfzelle, das ein Gehäuse mit einem Zellenbecher und einem Zellendeckel aufweist, wobei ein manschettenför- miges Segment aus einer Schlauchfolie geschnitten wird und als Dichtung auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie aus einer thermoplastischen Folie verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schlauchfolie ein sogenannter Schrumpfschlauch verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie auf Basis von Polyamid verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment zum Aufbringen erwärmt wird, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 80 0C und 120 0C, insbesondere zwischen 100 0C und 120 0C.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment mittels Heißluft erwärmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment auf den Rand des Zellendeckels aufgeschrumpft wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlauchfolie mit einer Dicke zwischen 0,01 und 0,3 mm verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Zellendeckel und/oder Zellenbecher verwendet wird, vorzugsweise aus Trimetall, insbesondere aus Stahlblech mit einer innenliegenden Beschichtung aus Kupfer und einer außenliegenden Beschichtung aus Nickel.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Segment überlappend auf den Rand des Zellendeckels aufgebracht wird, so daß ein Segmentabschnitt über den Rand des Zellendeckels hinausragt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt nach innen umgelegt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der über den Rand des Zellendeckels hinausragende Segmentabschnitt mit einem beheizten Stempel nach innen gedrückt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte a. Ausschneiden des manschettenförmigen Segments aus einer Schlauchfolie, b. Aufbringen des manschettenförmigen Segments auf den Rand des Zellendeckels, c. Erwärmen des manschettenförmigen Segments, d. Einsetzen des Zellendeckels in den Zellenbecher und e. Verbördeln des Zellenbechers mit dem Zellendeckel.
14. Galvanisches Element, insbesondere in Knopfzellenform, mit einem Gehäuse, welches einen Zellenbecher und einen Zellendeckel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein manschetten- förmiges Schlauchfoliensegment zwischen Zellenbecher und Zellendeckel angeordnet ist.
15. Galvanisches Element nach Anspruch 14, hergestellt oder herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
16. Galvanisches Element nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das manschettenförmige Schlauchfoliensegment auf den Zellendeckel aufgeschrumpft ist.
17. Verwendung eines Schlauchfolie, insbesondere eines Schrumpfschlauches, als Dichtung in einem galvanischen Element, insbesondere in einem galvanischen Element nach einem der Ansprüche 14 bis 16.
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