DE2833691A1 - Dichtes galvanisches element sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Dichtes galvanisches element sowie verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
1. Aug. 1978
DICHTES GALVANISCHES ELEMENT SOWIE VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft ein.dichtes galvanisches Element gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, beispielsweise
eine Batteriezelle mit alkalischem Elektrolyten, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Die Herstellung von wirklich dichten alkalischen Batterien hat stets große Schwierigkeiten mit sich gebracht.
Einerseits wird durch Korrosionseinwirkung auf die aktiven Bestandteile der Anode Wasserstoff freigesetzt, wodurch in der
Zelle ein hoher Druck entsteht, und andererseits besitzt ein alkalischer Elektrolyt ein hohes Benetzungsvermögen und kriecht
daher sehr stark entlang von metallischen Oberflächen, so daß der Elektrolyt nach außen sickern kann.
Zur Verbesserung der Abdichtung ist es bekannt, besonders geformte Deckel zu verwenden, die aus mehreren Teilen
bestehen, oder ein Dichtelement direkt auf den Deckel zu gießen. Es ist ferner bekannt, in der Oberfläche der Dichtelemente und
des Deckels elastisch zusammendrückbare Bareiche zu schaffen»
Eine wirkungsvolle Lösung wurde durch die CH=PS 361 6OO
angegeben^ in der eine Batterie beschrieben wird, die aus einem
Metallbehälter, einem diesen Behälter schließenden Metalldeckel und einer ringförmigen thermoplastischen Dichtung zwischen Dackel
und Innenwandung des Behälters bestand und dadurch gekennzeichnet war, daß dia Dichtung aus einem harten thermoplastischen Material
besteht und daß sie in radialer Richtung zwischen Deckel und
Innenwandung des Behälters zusammengedrückt wird. Diese radiale Kompression wird dadurch erzielt, daß der Behälter mit Dichtung
und Deckel durch eine Ziehdüse gezogen wird, so daß der Außendurchmesser
sich verringert. Auf diese Weise erhält man gemäß dem genannten Patent eine Kompressbnskraft, die mindestens in
etwa gleich der Elastizitätsgrenze des die Wandung des Behälters bildenden Metalls isty. jedoch unter der Bruchgrenze dieser Wandung
bleibt.
Der Nachteil dieser Methode besteht insbesondere bei
Knopfzellen darin, daß durch die Reduzierung des Behälterdurchmessers im Innern der Zelle Störungen auftreten, die vor allem
die Separatoren (Knautschbildung) und die Kathode (Rissigwerden} betreffen.
Gemäß der CH-PS 359 759 wird zusätzlich zu einer radialen Kompression eine Verbunddichtung verwendet, die aus ej.ner
Ringdichtung aus hartem , kaltfließfestem Kunststoff besteht und auf mindestens einem Teil ihrer Oberfläche mit einem weicheren
Material beschichtet ist, das vom Elektrolyten der Zelle nicht
angegriffen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Dichtung durch radiale
Kompression zu erreichen, ohne daß die Separatoren geknautscht und die Kathode riesig zu werden drohen. Diese Aufgabe
wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausfuhrungsformen
der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.
90S808/Ö78S
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden zehn Figuren verschiedenen Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher beschrieben«,
Die Figuren 1 bis 5 zeigen im Schnitt ein erfindungsgemäßes Element in verschiedenen Phasen der Herstellungo
Die Figuren 6 bis 8 zeigen im Schnitt ein weiteres erfindungsgemäßes Element in verschiedenen Herstellungsphasen.
Fig. 9 und Fige 10 zeigen ein Detail weiterer erfindungsgemäßer
Elemente.
Das galvanische Element gemäß den Figuren 1 bis 5 besitzt einen Metallbehälter 1 aus vernickeltem Stahl oder
rostfreiem Chromnickelstahl mit hohem Nickelanteil, ferner eine
Deckelschale 2 aus rostfreiem verkupfertem und vergoldetem Stahl oder aus vergoldetem oder nichtvergoldetem rostfreien Kupferstahllaminat,
eine Dichtung 3 aus Hartkunststoff„ die eventuell
mit einer weicheren Beschichtung versehen ist, eine Kathode aus Silberoxyd, Manganoxyd oder eines anderen geeigneten in
kompakter Form oxydierenden Material, eine beim Zusammenbau im Deckel bereits enthaltene Anode 5 aus amalgamiertem Zinkpulver,
einen alkalischen Elektrolyten, der mit Hilfe eines Geliermittels geliert ist, sowie zwei oder mehr-Separatoren
In den Figuren 1 bis 5 wird ein Deckel gezeigt, dessen Außenrand U-förmig umgebogen ist (15) . Diese U-förmige Faltung
wird mit Hilfe eines Werkzeugs 7, von dem ein Beispiel in Fig.2
gezeigt wird, auseinandergedrückt. In diesem Fall wird die zusammengesetzte Batterieselle in einer Matrize 9 auf einen
einstellbaren Kolben 10 gelegt, mit dessen Hilfe die Zelle nach
dem Abdichtvorgang ausgeworfen wird. Das ringförmige Teil des Werkzeugs 7 wird durch eine Presse nach unten bewegt und drückt
die U-förmige Palte 15 des Randes des Deckels 2 auseinander,
wobei der Kolben 8 einen leichten Druck ausübt/ um den Deckel in einer richtigen Lage zu halten, und dabei im Werkzeug 7
gleitet. Dieser Arbeitsgang kann falls notwendig in mehreren Stufen erfolgen, indem nacheinander mehrere Werkzeuge 7 mit
jeweils größerem Außendurchmesser verwendet werden. Bei Zellen mit einem Durchmesser von etvra 11,5 mm wird der Deckelrand um
0,2 bis 0,4 mm nach außen verschoben. Um den Verschluß noch solider zu machen, wird gemäß Fig. 4 ins Innere der U-förmigen
Palte nach deren Auseinanderdrücken ein ringförmiges Teil 11 aus beispielsweise rostfreiem Stahl (in Fig.3 dargestellt) eingesetzt.
Auch kann man die Abdichtung in einem einzigen Schritt erreichen, indem von einer gemäß Fig. 1 zusammengebauten Zelle
ausgegangen wird und mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs ein ringförmiges Teil ähnlich dem in Fig.3 dargestellten in die
U-förmige Falte 15 des Rands des Deckels 2 gepreßt wird. Die endgültige Form der Zelle, die durch die übliche Bördelung erhalten
wird, wird in Fig. 5 gezeigt.
Der in den Beispielen gemäß Fig. 6 bis 8 verwendete Deckel 2A besitzt einen einfachen nicht U-förmig gebogenen Rand«
Jedoch ist die Deckelform derart, daß beim Eindrücken des Deckels mit Hilfe des Werkzeugs 16 (Fig.7) der Deckelrand nach außen
gedrückt wird. Für das Werkzeug gibt es eine Stellung, bei der das Auseinanderdrücken des Deckelrands einen Höchstwert erreicht?
909803/0789 e/c
—· 8 ""
in den Figuren 7 und 8 wird diese Stellung leicht überschritten,
wodurch der Deckel nicht nur stabilisiert wird, sondern außerdem bei im Innern der Zelle auftretender chemischer Reaktion
mit Gasbildung und somit steigendem Innendruck der Deckel die Tendenz hat, seine ursprüngliche Stellung mit maximaler Randerweiterung
einzunehmen, so daß dadurch durch erhöhten radialen Druck die Dichtheit verstärkt wird. Die* Dichtung wird während
des in Fig. 7 dargestellten Arbeitegangs durch einen beispielsweise
aus Kupfer bestehenden Metallring 12 unterstützt. Ein ähnlicher Ring kann auch bei der an Hand der Figuren 1 bis 5
angegebenen Lösung eingesetzt werden. Auch ist es für beide den beiden Deckelformen entsprechenden Lösungen möglich, einen
Metallring (beispielsweise aus Nickelstahl) als Dichtungsunterlage vorzusehen, wobei dieser Metallring im Schnitt die Form
eines umgekehrten,in die Kathode ragenden "L" 14 (Fig.10)
aufweist.
Beide Lösungen können auch auf zylinderförmige Batter iezellen Anwendung finden, die größer sind als Knopfzellen,
wie beispielsweise die herkömmlichen alkalischen Zellen. Fig.9 zeigt den Metallbehälter IA einer derartigen Zelle mit einem
ringförmigen Dichtungsauflagesystem 13.
Auf den in Fig. 9 nicht dargestellten Deckel 2 bzw. 2A muß vor Einsetzen in den Behälter der bei dieser Batterie verwendete
Stromkollektor aufgenietet oder aufgelötet werden.
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Claims (1)
- Po ii 360 D 1. Aug. 19782833591SAFT-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ETDE TRACTION S.A. 156, avenue de Metz, 93230 ROMAINVILLE, FrankreichDICHTES GALVANISCHES ELEMENT SOWIE VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNGPATENTANSPRÜCHE1 - Dichtes galvanisches Element bestehend aus einem Metallbehälter, einem den Behälter schließenden Metalldeckel und einer harten und elastischen thermoplastischen Dichtung, die zwischen Deckel und Innenwandung des Behälters angeordnet ist und dabei in radialer Richtung zusammengedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dafl das Zusammendrücken der Dichtung (3) in radialer Richtung durch Verformen des äußeren Randes des Deckels (2) von innen nach außen erfolgt.2 - Element nach Anspruch !,dadurchg e k en η ζ e ic h η e t, daß der Deckel (2) einen U-förmig gebogenen Rand (15) aufweist und daß dieser ao aufgeweitet ist, daß der Rand des Deckels in radialer Richtung nach außen verschoben wird und dabei die Dichtung (3) zusammendrückt.3 - Element nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringnut des U-förmigen Rands ein Ring (11) eingesetzt ist»909808/07894 - Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (2) im Schnitt eine radial nach außen weisende Schulter aufweist, an der die radiale Abdichtung erreicht wird, wenn dieser Deckel in den Behälter (1) gedruckt wird, der mit der Dichtung (3) versehen ist.5 - Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (3) auf einem Metallring (12,14) aufliegt«,6 - Herstellungsverfahren für ein Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einsetzen der aktiven Bestandteile in den Behälter zwischen der Innenwandung des Metallbehälters (1) und dem Rand des Metalldeckels (2) eine ringförmige Dichtung (3) aus hartem und elastischen thermoplastischen Kunststoff angeordnet wird und daß anschließend der Rand des Deckels durch Druck nach außen verformt1 - Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verformung des Randes des Deckels nach außen und somit für das Zusammenpressen der Dichtung (3) in radialer Richtung ein ringförmiges Werkzeug (7) benutzt wird.8 - Herstellungsverfahren nach einem der Anspruchs 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Deckels in mehreren Etappen geweitet wird,, indem nacheinander ringförmige Werkzeuge {7) verwendet werden,, deren Außendurch-Kesser von Schritt zu Schritt größer ist„9098 08/07899 - Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Verformung des Deckelrands eine Ringnut im Deckelrand vorliegt, in die ein Versteifungsring (11) eingesetzt wird.10 - Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (11) in eine Ringnut im Deckelrand eingepreßt wird, wodurch dessen Verformung erfolgt.11 - Herstelitungsver fahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn ze ichnet, daß durch das Eindrücken des Deckels (2A) eine Randschulter des Deckels sich weitet und sich so ein radiales Zusammendrücken der Dichtung ergibt.12 - Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, dadutch gekennzeichnet, daß beim Eindrücken des Deckels (2A) die maximal mögliche Weitung des Deckelrandes leicht überschritten wird.909808/0789
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Cited By (1)
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| CN110890482A (zh) * | 2018-09-07 | 2020-03-17 | 斯沃奇集团研究和开发有限公司 | 电池，特别是纽扣电池，及其制造方法 |
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