DE2514124C3 - Flache alkalische Zelle - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine flache alkalische Zelle mit wenigstens zwei flachen Elektroden entgegengesetzter
Polarität, einem porösen Scheider mit alkalischem Elektrolyten zwischen und in Berührung mit
den Elektroden, inneren Stromabnehmern jeweils anschließend an die Außenseite der Elektroden, einer
Umhüllung der Zelle aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, bei Erwärmung schrumpfenden Kunst-
stoff-FoIie, die Öffnungen für die nach außen führenden
elektrischen Anschlüsse aufweist, und einem Dichtmaterial rund um die beiden Öffnungen jeweils
an der Innenseite der Umhüllung.
Eine vergleichbare flache alkalische Zelle ist aus der US-Patentschrift 3525647 bekannt. Bei der bekannten
Zelle soll durch eine verbesserte Dichtung zwischen den aktiven Zellbestandteilen und der äußeren
Zellumhüllung das Austreten des Elektrolyten verhindert werden. Hierzu stehen nietförmige, innere,
ao elektrisch leitende Stromabnehmer mit der Außenseite
der Elektroden in Verbindung, erstrecken sich mit ihrem Schaft durch eine öffnung in der Umhüllung
und überdecken mit ihrem Kopf diese Öffnungkonzentrisch um den Schaft herum ist ein Ring aus
is Dichtmaterial wie etwa Asphalt angeordnet; um diesen
Ring herum ist ein elektrolyt-aufsaugendes Material wie etwa Carboxymethylcellulose angeordnet: die
elektrolyt-aufsaugende Schicht und der Dichtring sind von der Zellumhüllung abgedeckt. Im Hinblick auf
die möglichst rationelle Massenfertigung solcher alkalischer Zellen stellen diese bekannten Maßnahmen zur
Abdichtung erheblichen Aufwand dar.
Zur Abdichtung ähnlich flacher alkalischer Zellen mit einer Umhüllung aus Kunststoff-Folien werden
mit der US-Patentschrift 3708340 als Abdichtmaterialien mikrokristallines Wachs, Polyisobutylen oder
Silikonfett vorgeschlagen. Schließlich ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 2243311 zur Abdichtung
von alkalischen Zellen in einem Metallbehälter die
so Verwendung von Fettsäurepolyamid bekannt. Das Fettsäurepolyamid kann in Form eines Überzugs auf
denjenigen Oberflächen aufgebracht werden, die gegen eine Benetzung durch den alkalischen Elektrolyten
geschützt werden sollen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei einer flachen Zelle mit alkalischem
Elektrolyten und mit einer Umhüllung aus Kunststoff-Folien die Dichtigkeit zu verbessern und das
Austreten des Elektrolyten wirksam und dauerhaft /u verhindern, ohne den leichten Zusammenbau und die
wirtschaftliche Herstellung der Zelle zu beeinträchtigen.
Ausgehend von einer Zelle der obengenannten Art ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe mit
fa5 den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs
wiedergegeben.
Weitere Besonderheiten und bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein wichtiges Merkmal der bevorzugten erfindungsgemäßen
flachen Zellen besteht darin, daß der innere und der äußere Stromabnehmer über eine
xlünne Schicht aus Fettsäurepolyamid an der inneren und äußeren Seite der Hüllwand anliegt und damit
die Öffnung in der Hülle überdeckt wird. Insbesondere sind die dünnen Schichten des als klebendes
Dichtungsmittel anzusehenden Fetuäurepolyamids vorzugsweise auf praktisch der gesamten Oberfläche
des inneren und des äußeren Stromabnehmers aufgebracht, wodurch diese Schichten die gesamte Zwischenfläche
zwischen der Kunststoff-Folie und den Stromabnehmern dicht miteinander verbinden und
damit einen Pfad für das Austreten des Elektrolyten bilden, dessen Länge etwa der Länge oder der Breite
jedes Stromabnehmers entspricht. Da der alkalische Elektrolyt aus der Zelle nur dadurch austreten kann,
daß er die klebende Dichtung auf diesem ausgedehnten Pfade durchdringt, tritt ein Lecken der Zelle praktisch
nicht auf.
Die erfindungsgemäßen flachen Zellen gewährleisten bei minimaler Raumbeanspruchung eine hohe
Energiedichte und können zu Packungen aus mehreren Zellen kombiniert v/erden. Die Umhüllung aus
der Kunststoff-Folie hält erheblichen Drücken stand, bricht aber ohne Explosion, wenn der innere Druck
zu hoch wird. Die Zellen können beliebige Formen und Abmessungen haben und können auf verschiedene
Arten miteinander kombiniert werden, so daß sie in verschiedene Hohlräume an tragbaren elektronischen
Vorrichtungen passen.
Die Erfindung ist allgemein auf flache alkalische Zellen der genannten Art gerichtet. Nachstehend wird
die Anwendung der Erfindung bei einer wiederauf-Iadbaren Nickel-Cadmium-Zelle beschrieben. Eine
derartige Zelle enthält eine positive Elektrode mit elektrochemisch oxidierbarem aktivem Material wie
Nickelhydroxid, eine negative Elektrode mit elektrochemisch reduzierbarem aktivem Material wie Cadmiumoxid
oder Cndmiumhydroxid, und einen porösen saugfähigen Scheider, der den alkalischen Elektrolyten
enthält und zwischen und in Berührung mit den beiden Elektroden angeordnet ist. An einer Zelle mit
diesen Bestandteilen werden tiuchiulgend die erfindungsgemäßen
Besonderheiten mit Bezugnahme auf zwei Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis K) erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine bei der erfindungsgemäßen flachen alkalischen Zelle mögliche
Art der Kunststoffumhüllung,
Fig.l A einen Schnitt durch eine Zelle nach Fig. 1
längs der Linie IA-IA,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine andere Art der Kunststoffumhüllung,
Fig. 2 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 2 längs der Linie 2A-2A,
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine weitere Art der Kunststoffumhüllung,
Fig. 3 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 3 längs der Linie 3A -3.4,
Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine weitere
Art der Kunststoffurnhullung,
Fig. 4 A einen Schnitt durch die Zelle nach Fig. 4 längs der Linie 4/1-4/1,
Fig. 5 in perspektivischer Darstellung eine weitere Art der Kunststoffumhüllung,
Fig. 5 A einen Schnitt durch eine Zelle nach Fig. 5 länes der Linie SA-SA.
Fig. 6 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße flache alkalische Zelle, und
Fig. 7 bis 10 Einzelheiten der Zelle nach Fig. 6.
Die mit den Fig. 1 und 1A dargestellte wiederauf-Iadbare
flache Nickel-Cadmium-Zelle enthält eine positive plattenförmige Elektrode. 10, eine negative
plattenförmige Elektrode Ii und einen porösen Scheider 12, der an alkalischen Elektrolyten enthält
und schichtförmig in Berührung mit der positiven Elektrode 10 und der negativen Elektrode 11 steht,
so daß ein üblicher Elektrodenstapel gebildet wird. Die Elektroden 10 und 11 sowie der Scheider 12 sind
rechtwinklig und haben praktisch die gleichen Abmessungen und sind stapelbar. Die Elektroden 10 und
11 können aus gesinterten Metallplatten bestehen, die mit dem elektrochemisch aktiven Material nach üblichen
Verfahren getränkt sind. Der poröse Scheider
12 kann aus üblichem Material bestehen, z.B. aus einer nichtgewebten organischen Fasermatte aus vorzugsweise
Nylonfasern. Als alkalischer Elektrolyt kann beispielsweise eine 30%ige Kahliumhydroxid-Lösung
dienen.
An jedem Ende des Elektrodenstapels ist einer von zwei Stromabnehmern 13 und 14 angeordnet. Der
Stromabnehmer 13 steht in Berührung mit der positiven Elektrode 10, der Stromabnehmer 14 steht in Berührung
mit der negativen Elektrode 11. Die Stromabnehmer 13 und 14 sind vorzugsweise in Form einer
dünnen Metallfolie ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus Nickel oder mit Nickel plattiertem
Stahl.
Alle Zellbestandteile einschließlich der Elektroden 10 und 11, des Scheiders 12 mit dem absorbierten
Elektrolyten und der Stromabnehmer 13 und 14 sind dicht in einer Umhüllung 15 aus einer für Flüssigkeiten
undurchlässigen, elektrisch nichtleitenden Kunststoff-Folie eingeschlossen. Die Umhüllung 15 paßt
dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels und um die gegenüberliegenden Enden, wobei zwei
Endwandungen 16 und 17 gebildet werden. Diese Endwandungen 16 und 17 bedecken die Stromabnehmer
13 und 14 nicht vollständig, sondern überlappen nur die äußeren Kanten von ihnen, so daß zwei Öffnungen
18 und 19 gebildet werden, welche die Mitten jedes Stromabnehmers 13 und 14 freilassen. In der
freiliegenden Mitte des Stromabnehmers 13 ist der metallische Leiter 20 angeschweißt und bildet die positive
Ableitung für die Zelle. Entsprechend ist der metallische Leiter 21 mit der freigelegten Mitte des
Stromabnehmers 14 verbunden und bildet die negative Ableitung.
Praktisch die gesamte äußere Überfläche jedes Stromabnehmers 13 und 14 ist, mit Ausnahme der
freiliegenden Mitten, mit einer Schicht 22 bzw. 23 aus klebendem Fettsäurepolyamid überzogen, das als
Dichtungsmittel dient. Das Fettsäurepolyamid ist chemisch gegenüber dem alkalischen Elektrolyten beständig
und wird von diesem nicht leicht benetzt. Die Fettsäurepolyamid-Schichten 22 und 23 diditen die
Zwischenfläche zwischen den Wandungen 16 und 17 der Kunststoff-Folie und den Stromabnehmern 13
und 14 gegen Austreten des alkalischen Elektrolyten ab. Das Fettsäurepolyamid wird vor dem Zusammenbau
in einer dünnen Schicht auf der äußeren Oberfläche jedes Stromabnehmers 13 und 14 aufgebracht.
Die Umhüllung 15 besteht aus einer rohrförmigen, bei Erwärmung schrumpfenden Folie aus Kunststoff,
z. B. aus einer Vinvlverbindune. Beim Zusammenbau
der Zelle werden zunächst die positive und die negative Elektrode 10 und 11, der Scheider 12 und die
Stromabnehmer 13 und 14 aufeinandergestapelt und anschließend in das Innere des Rohres gebracht, so
daß die äußeren Enden dss Rohres über die Stromabnehmer 13 und 14 hinausragen. Anschließend erhitzt
man das Rohr, wodurch es dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels zusammenschrumpft
und wobei gleichzeitig die abstehenden Enden des Rohres zusammenschrumpfen und die Endwandungen
16 und 17 bilden; zusätzlich kann Wärme und Druck angewendet werden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig 2 und 2 A entfällt einer der Stromabnehmer 13 und 14. Er ist
ersetzt durch eine Endleitung 24, vorzugsweise aus einer Metallfolie, die beispielsweise an ein Ende der
negativen Elektrode 11 angeschweißt ist. Die Bestandteile befinden sich abgedichtet in einer Zellumhüllung
25, die aus einem Rohr aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie erhalten
wurde. In diesem Falle ist das Rohr dicht über beiden Enden des Elektrodenstapels zusammengeschrumpft.
Die offenen Enden des Rohres werden dann miteinander verschweißt, und auch um die abstehende Leitung
24 verschweißt, so daß flüssigkeitsdichte Nähte 26 und 27 gebildet werden.
Die Umhüllung 25 hat eine Öffnung 28, welche die Mitte des Stromabnehmers 13 freiläßt. Ein metallischer
Leiter 29 ist beispielsweise in der Mitte des Stromabnehmers 13 angeschweißt. Beim Zusammenschrumpfen
des Rohres aus Kunststoff wird abgesehen von der Mitte die Zwischenfläc;ie zwischen den überlappenden
Teilen der Kunststoff-Folien und dem Stromabnehmer 13 abgedichtet, so daß der alkalische
Elektrolyt nicht hindurchtreten kann. Das klebende Fettsäurepolyamid ist auf der Oberfläche des Stromabnehmers
und um die elektrische Leitung 24 herum, dort, wo sie durch die flüssigkeitsdichte Naht 27 hindurchgeführt
ist. aufgebracht.
Beider Ausführungsform nach den Fig. 3 und 3 A
sind beide Stromabnehmer 13 und 14 an ihren äußeren Oberflächen mit dünnen Schichten 32 und 33 aus
einem bei Erwärmung abdichtenden organischen Kunstharz wie Polyäthylen überzogen; frei bleibt lediglich
ein kleines Gebiet in der Mitte jedes Stromabnehmers für den elektrischen Anschluß. Eine dünne
schmale Schicht 34 und 35 aus klebendem Fettsäurepolyamid ist direkt auf den Schichten 32 und 33 um
die Kanten jedes Stromabnehmers 13 und 14 herum aufgebracht. Die Zellbestandteile sind in einer Umhüllung
36 eingeschlossen, die aus einem Rohr aus einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie
erhalten wurde, wobei in diesem Falle das Rohr ein offenes und ein geschlossenes Ende aufweist. Das
Rohr läßt man durch Erwärmung dicht um die Seitenwandungen des Elektrodenstapels zusammenschrumpfen,
mit Ausnahme desjenigen Endes, das dem offenen Ende des Rohres entspricht. Nach dem
Zusammenschrumpfen entstehen die Endwandungen 37 und 38. worauf das offene Ende des Rohres unter
Bildung einer flüssigkeitsdichten Naht 39 heißverschweißt wird. Beide Endwandungen 37 und 38 haben
Öffnungen 40 und 41, welche die Mitten der Stromabnehmer 13 und 14 freilassen. Leitungsdrähte 42 und
43 sind in der Mitte jedes Stromabnehmers i3 und 14 angeschweißt. Nach dem Zusammenschrumpfen
des Rohres werden die Endwandungen 37 und 38 direkt mit den verschweißbaren Schichten 32 und 33
auf jedem Stromabnehmer 13 und 14 unter Anwendung von Wärme und Druck verschweißt.
Die Fig. 4 und 4A zeigen eine andere Ausführungsform
der Erfindung. Die Zellen sind von einer Umhüllung oder einem Gehäuse aus einer für Flüssigkeiten
undurchlässigen, elektrisch nichtleitenden Kunststoff-Folie dicht umschlossen. Die Stromabnehmer
13 und 14 sind an ihren äußeren Oberflächen mit einer dünnen Schicht 44 und 45 klebendem Fettsäurepolyamid
überzogen, wobei ein kleines Gebiet in der Mitte jedes Stromabnehmers freibleibt. Der
Elektrodenstapel befindet sich in einem rechtwinkligen Behälter 46 mit offenem Ende, den Seitenwänden
47 und der Bodenwand 48; der Behälter kann beispie'Nweise im Vakuum aus einer flachen Kunststoff-Platte
hergestellt worden sein. Der Elektrodenstapel paßt genau in den Behälter 46. Das offene Ende des
Behälter* 46 wird abgedichtet durch einen Deckel 49 aus gleichem Material. Die äußeren Kanten des Dekkels
49 werden mit den äußeren Kanten des Behälters 46 verschweißt, so daß eine zusammenhängende flüssigkeitsdichte
Naht 50 entsteht. Dei Deckel 49 und der Boden 48 des Behälters 46 haben öffnungen 51
und 52, durch welche die Mitte jedes Stromabnehmers 13 und 14 freigelegt ist, wo elektrische Leiter 53 und
54 angeschweißt sind. Schließlich werden der Deckel 49 und die Bodenwand 48 erhitzt, um mittels der
Schichten 44 und 45 aus dem klebenden Fettsäurepolyamid die Folie mit jedem Stromabnehmer 13 und
14 klebend zu verbinden.
Die Fig. 5 und 5 A zeigen eine andere Art der Umhüllung.
Wie nach den Fig. 3 und 3 A sind die Stromabnehmer 13 und 14 an ihren äußeren Oberflächen,
abgesehen von einem kleinen freibleibenden Gebiet in der Mitte jedes Stromabnehmers, mit dünnen
Schichten 55 und 56 aus einem bei Erwärmung abdichtenden organischen Kunstharz wie Polyäthylen
überzogen. Alle Zellbestandteile sind in einer dichten zusammengesetzten Umhüllung 57 eingeschlossen.
welche in diesem Falle aus zwei Rohren aus einer bei
Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie besteht. Das erste Rohr wird über dem Elektrodenstape! genauso
zusammengeschrumpft, wie das in den Fig. 1 und 1 A gezeigt ist, wobei die Seitenwände 60 und
die Endwände 61 und 62 entstehen. Beide Endwände 61 und 62 überlappen nur die Kanten der beiden
Stromabnehmer 13 und 14 und lassen einen wesentlichen Teil jeder Schicht 55 und 56 aus dem Kunstharz
auf jedem Stromabnehmer 13 und 14 frei. Nach dem Aufschrumpfen des ersten Rohres werden die Endwände
61 und 62 auf die Schichten 55 und 56 aus dem Kunstharz aufgeschweißt, wodurch die Kanten
jedes Stromabnehmers 13 und 14 abgedichtet werden Derjenige Teil der Schichten 55 und 56, der nach dem
Aufschrumpfen des ersten Rohres frei bleibt, wird anschließend
mit Schichten 63 und 64 aus klebendem Fettsäurepolyamid, wobei ein kleines Gebiet in der
Mitte jedes der Stromabnehmer 13 und 14 freigelassen wird, überzogen. Ein zweites Rohr wird anschlie-
bo ßend auf das erste Rohr aufgeschrumpft. Hierbei entstehen
die Seitenwände 65 und 66, welche die Endwände 61 und 62 des ersten Rohres überlappen.
Sie überlappen ebenfalls und sind dicht verbunden mit den Schichten 63 und 64 aus klebendem Fettsäurepolyamid.
In den Seitenwänden 65 und 66 sind die Öffnungen 67 und 68 in der Mitte jedes Stromabnehmers
13 und 14 ausgespart. Elektrische Leiter 69 und 70sind in der freiliegenden Mitte der Stromabnehmer
13 und 14 angeschweißt.
Mit Fi g. 6 ist eine bevorzugte Ausf ührungsforfn der
Erfindung in Form einer wiederaufladbaren flachen Nickel-Cadmium-Zelle dargestellt. Die Zelle enthält
zwei flache dünne positive Elektrodenplatten 110 und
111 und zwei flache dünne negative Elektrodenplatten
112 und 113. Die Elektrodenplatten sind abwechselnd angeordnet, wobei sich die positive Elektrodenplatte 110 an einem Ende des Stapels befindet, die
negative Elektrodenplatte 112 sich zwischen zwei positiven Elektrodenplatten 110 und 111 befindet und
sich die negative Elektrodenplatte 113 am entgegengesetzten Ende des Stapels befindet. Ein poröser
Scheider, welcher den alkalischen Elektrolyten enthält, ist schichtförmig zwischen und in Berührung mit
Elektrodenplatten entgegengesetzter Polarität in dem Stapel angeordnet, d.h.,zwischen der positiven Elektrodenplatte
110 und der negativen Elektrodenplatte
112 sowie zwischen der positiven Elektrodenplatte 111 und den negativen Flektrodenplatten 112 und
113. Vorzugsweise hat der poröse Scheider die Form eines zusammenhängenden Bandes 114 aus dem
Scheidermaterial, das vollständig um die negative Elektrodenplatte 112 herumgewunden ist und sich
dann zwischen der positiven Elektrodenplatte 111 und der negativen Elektrodenplatte 113 befindet. Alle
Elektrodenplatten 110,111,112 und 113 sind rechtwinklig
und haben praktisch die gleichen Abmessungen, so daß sie sich eut aufeinanderstapeln lassen.
Für die Zelle ist ein flacher becherförmiger Behälter
115 vorgesehen, der vorzugsweise im Vakuum aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, elektrisch
nicht-leite.iden Kunststoff-Folie, beispielsweise aus
Polypropylen, hergestellt worden ist. Der becherförmige Behälter 115 weist in seiner Bodenwand 117
eine Öffnung 116 auf. Innere und äußere Stromabnehmer 118 und 119 in der Form von flachen dünnen
Metallplatten oder Folien, vorzugsweise aus Nickel, sind an den inneren und äußeren Seiten der Bodenwand
117 des Behälters bzw. über der Öffnung 116 angebracht. Diese folienförmigen Stromabnehmer
118 und 119 sind mittels dünner Schichten 120 und 121 aus klebendem Fettsäurepolyamid an der inneren
und äußeren Seite der Bodenwand 117 fest haftend angebracht. Vorzugsweise überdecken die Schichten
120 und 121 praktisch die gesamte Oberfläche der folienförmigen Stromabnehmer 118 und 119 und
dichten damit die Zwischenflächen zwischen den Stromabnehmern 118 und 119 und der Bodenwand
117 ab. Beide Stromabnehmer 118 und 119 sind elektrisch
miteinander verbunden, z. B. durch die Punktschweißung 122 oder eine Punktlötung. Die Stromabnehmer
118 und 119 können aber auch durch andere Mittel miteinander verbunden sein, z.B. durch Verwendung
eines elektrisch leitenden Klebstoffe1 Di-Behälter
115 und beide folienförmigen Stromabnehmer 118 und 119 werden zunächst zu einem mit Fig. 7
dargestellten Verbund zusammengesetzt.
Für den becherförmigen Behälter 115 ist ein Deckel 123 mit einer mittigen öffnung 124 vorgesehen, vorzugsweise
aus dem gleichen Kunststoff. Der innere Stromabnehmer 125 und der äußere Stromabnehmer
126 in Form von flachen dünnen Metallplatten oder Folien werden anliegend an die inneren und äußeren
Seiten des Deckels 123 angebracht, sr> daß sie über der Öffnung 124 liegen. Diese Stromabnehmer 125
und 126 sind über dünne Schichten 127 und 128 aus klebendem Fettsäurepolyamid dicht mit der inneren
und der äußeren Seite des Deckels 123 verbunden. Vorzugsweise bedecken die Schichten 127 und 128
praktisch die gesamte Oberfläche der Stromabnehmer 125 und 126 und dichten damit die Zwischenflächen
zwischen den Stromabnehmern und dem Deckel 123 ab. Beide Stromabnehmer 125 und 126 sind über die
Punktschweißung 129 elektrisch miteinander verbunden. Der Deckel 123 und die Stromabnehmer 125
und 126 werden ebenfalls zunächst zu dem mit Fig. 8
ίο dargestellten Verbund zusammengebaut.
Die beiden negativen Elektrodenplatten 112 und 113 sind über einen schmalen Metallstreifen 130 elektrisch
miteinander verbunden. An seinem freien Ende steht der Streifen 130 in Verbindung mit dem inneren
Stromabnehmer 118 an einem Ende des Elektroden-Stapels. Entsprechend sind die beiden positiven Elektrodenplatten
110 und 111 über einen dünnen Metallstreifen 131 elektrisch miteinander verbunden. Mit
seinem freien Ende berührt der Streifen-131 den inneren
Stromabnehmer 128 am anderen Ende des Elektrodenstapels. Die Streifen 130 und 131 sind beispielsweise
durch Anschweißen mit den entsprechenden Stromabnehmern 118 und 128 verbunden.
Der becherförmige Behälter 115 und der Deckel 126 weisen Kanten 132 und 133 auf, die durch Verschweißen miteinander verbunden werden, so daß eine dichte Naht 134 entsteht.
Der becherförmige Behälter 115 und der Deckel 126 weisen Kanten 132 und 133 auf, die durch Verschweißen miteinander verbunden werden, so daß eine dichte Naht 134 entsteht.
Das zusammenhängende Band 114 des Scheiders, das etwa die dreifache Länge einer Elektrodenplatte
hat, wird vollständig um die negative Elektrodenplatte 112 herumgewickelt, wobei das eine Ende mit dem
Teil des Bandes 114 verbunden ist, das die äußere Kante der negativen Elektrodenplatte 112 überlappt,
vorzugsweise über eine Schweißnaht 135 (vgl.
Fig. 10). Es wird der Durchlaß des Streifens 130 durch das Band 114 gewährleistet, z.B. mittels eines
Schlitzes 136 (vgl. Fig. 6). Der freie Teil 114a des Bandes 114, der sich über die Schweißnaht 135 hinaus
erstreckt, wird zwischen die beiden negativen Elektrodenplatten 112 und 113 gebracht. Dann wird der
Streifen 130 durch Anschweißen mit dem inneren Stromabnehmer 118 am Boden des Behälters 115
verbunden. Kn gleicher Weise wird der Streifen 131 durch Anschweißen mit dem inneren Stromabnehmer
125 des Deckels 123 verbunden. Dann werden die beiden positiven Elektrodenplatten 110 und 111 mit
den beiden negativen Elektrodenplatten 112 und 113 so zusammengebracht, daß die vom Scheider 115 umhüllte
negative Elektrodenplatte 112 zwischen den
so beiden Elektrodenplatten 110 und 111 angeordnet ist. Damit ist der Elektrodenstapel fertig. Nach dem Zusammenbau
aller Zellbestandteile in der beschriebenen Art wird der Deckel 123 auf das offene Ende
des Behälters 115 gelegt. Die Kanten 132 und 133
-? werden beispielsweise durch Schweißen miteinander
verbunden, womit die Zelle fertiggestellt ist.
Bei den erfindungsgemäßen flachen Zellen besteht die Umhüllung aus einer Kunststoff-Folie aus beispielsweise
Polypropylen und ist biegsam und ziemlich schwach. Die Zelle kann also ohne Gefahr brechen,
wenn der innere Gasdruck einen bedeutenden Wert von z.B. 10 kp/cnr erreicht. Die Umhüllung kann aus
handelsüblich zugänglichen Kunststoff-Folien bestehen, beispielsweise aus Homopolymeren oder Copolymeren
von Vinylverbindungen, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen, Polypropylen, Nylon, Polysulfon,
Polystyrol und polymeren Fluorkohlenwasserstoffen. Zusammen mit dem Klebstoff aus FettsäureDolvamiri
werden Folien aus Polyäthylen, Polypropylen sowie Homopolymeren und Copolymeren von Vinylverbindungen
bevorzugt.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Verwendung eines klebenden Dichtungsmittels, das gegenüber
dem alkalischen Elektrolyten chemisch beständig ist und von diesem nicht benetzt wird;
erfindungsgemäß besteht dieses klebende Dichtungsmittel aus Fettsäurepolyamid. Geeignete Fettsäurepolyamide
werden durch Umsetzen einer mehrbasischen Säure mit einem polyfunktionellen Amin
erhalten und sollen eine Aminzahl von mehr als etwa 9 aufweisen. Die Aminzahl bezeichnet diejenige
Menge KOH (in mg), die einem Gramm Fettsäurepolyamid äquivalent ist. Die Fettsäurepolyamide können
mit Verdünnern und Zusätzen vermischt werden, um ihre Eigenschaften zu ändern. Bei der Herstellung
der erfindungsgemäßen Zellen kann das Fettsäurepolyamid in Form einer heißen Schmelze aufgebracht
werden oder als Lösung in einem Lösungsmittel, wie etwa einem Gemisch von Alkohol mit einem aromati
ίο
schen Kohlenwasserstoff. Unter den handelsüblichen Fettsäurepolyamiden, die zur Herstellung erfindungsgemäßer
flacher Zellen besonders brauchbar sind, seien die Stoffe »Versalon« und »Genbond« der
Firma General Mills, Inc. und der Stoff »Swift's Z-610« der Firma Swift and Company erwähnt.
Gegebenenfalls benetzt das Fettsäurepolyamid einige Kunststoff-Folien nicht ausreichend, daß es
mitunter schwierig ist, eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen der Folie und dem metallischen Stromabnehmer
zu erzielen. Diese Schwierigkeit kann überwunden werden und die Verbindung zwischen der
Folie und dem Stromabnehmer wesentlich verbessert werden, wenn die Folie zuerst erwärmt und anschließendmit
einer Koronaentladung behandelt wird. Beispielsweise wird eine Folie aus Polypropylen etwa 30
see lang auf etwa 1200° C erwärmt, anschließend auf
Raumtemperatur abgekühlt und danach in dem Gebiet, wo die Folie mit dem metallischen Stromabnehmer
verbunden werden soll, mit einer Korona-Entladung hoher Intensität behandelt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Flache alkalische Zelle mit wenigstens zwei flachen Elektroden entgegengesetzter Polarität,
einem porösen Scheider mit alkalischem Elektrolyten zwischen und in Berührung mit den Elektroden,
inneren Stromabnehmern jeweils anschließend an die Außenseite der Elektroden, einer
Umhüllung der Zelle aus einer für Flüssigkeiten undurchlässigen, bei Erwärmung schrumpfenden
Kunststoff-Folie, die Öffnungen für die nach außen führenden elektrischen Anschlüsse aufweist,
und einem Dichtmaterial rund um die beiden Öffnungen jeweils an der Innenseite der Umhüllung,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) äußere Stromabnehmer in Form von Metall-Folien (119,126) an der Außenseite der
Umhüllung vorgesehen si.id, welche durch die Öffnungen (116,124) in der Umhüllung
mit den inneren Stromabnehmern (118,126) in Verbindung stehen; und
b) praktisch sämtliche Berührungsflächen zwischen den inneren und äußeren Stromabnehmern
und der Umhüllung mit Schichten (120, 121,127,128) aus Fettsäurepolyamid versehen
sind.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Rohr aus
einem bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff besteht, welche dicht um die beiden Enden des
Elektrodenstapels zusammengeschrumpft ist; die offenen Enden des Kunststoffrohres zu einer flüssigkeitsdichten
Naht zusammengeschweißt sind; und die öffnungen (116, 124) in der Wandung
der Umhüllung sich jeweils über einer Seite des Elektrodenstapels befinden.
3. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem Rohr aus
einer bei Erwärmung schrumplenden Kunststoff-Folie besteht; ein Ende des Kunststoff-Rohres
verschlossen und das andere Ende offen ist; dieses Kunststoffrohr dicht auf beide Enden des Elektrodenstapels
aufgeschrumpft ist; das offene Ende des Kunststoffrohres zu einer flüssigkeitsdichten
Naht verschweißt ist; und die Öffnungen, durch welche die Stromabnehmer miteinander in Verbindung
stehen, sich in den Wandungen der Umhüllung befinden.
4. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus zwei Rohren aus
einer bei Erwärmung schrumpfenden Kunststoff-Folie besteht; das erste Rohr dicht um die Seitenwandungen
des Elektrodenstapels aufgeschrumpft ist und mit seinen Rändern die äußeren Kanten
jedes inneren Stromabnehmers überlappt; das zweite Rohr dicht über die Ränder des ersten
Rohres und die inneren Stromabnehmer mit der Fettsäurepolyamid-Schicht aufgeschrumpft ist;
und das zweite Rohr in den überlappenden Wandungen Öffnungen aul weist für den Zugang zu den
inneren Stromabnehmern
5. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus einem becherförmigen
Behälter aus Kunststoff besteht, in welchem der Elektrodenstapel untergebracht ist,
sowie aus einem Deckel, dessen Kanten mit den Kanten des becherförmigen Behälters verschweißt
sind; und die Öffnungen sich am Boden des Behälters und im Deckel befinden.
6. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den inneren
und äußeren Stromabnehmern jeweils mittels Punktschweißung ausgebildet sind.
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Family Applications (1)
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GB (1) | GB1512211A (de) |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: FUCHS, J., DR.-ING. DIPL.-ING. B.COM. LUDERSCHMIDT, W., DIPL.-CHEM. DR.PHIL.NAT., PAT.-ANWAELTE, 6200 WIESBADEN |
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