DE3320714A1

DE3320714A1 - Abgedichtete galvanische zelle

Info

Publication number: DE3320714A1
Application number: DE19833320714
Authority: DE
Inventors: Ronald James Book; Marian Wiacek
Original assignee: Duracell International Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1983-12-22
Also published as: US4670362A; BE896976A; ZA833839B; FR2529016A1; JPS598265A; IT1167442B; ES281985Y; ES281985U; AU1529983A; BR8303176A; IT8348460A0; AU569470B2; FR2529016B1; JPH0534777B2; GB2122021A; CA1179730A; DE3320714C2; GB8316257D0; GB2122021B; MX153435A

Description

Abgedichtete galvanische Zelle

Die Erfindung betrifft eine abgedichtete galvanische Zelle, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie z.B. alkalische Primär-Zellen und betrifft insbesondere ein Abdichtteil für derartige Zellen, wobei diese derart geformt, -sind, daß sie mittels einer Schnapp-Rast-Verbindung in dem Zellenbehälter befestigt werden.

Die allgemein übliche Konstruktion von abgedichteten, zylindrischen galvanischen Zellen ist so, daß die grundsätzlichen Bestandteile, eine Anode und eine Kathode, in einem .'Zellbecher mit den passenden Trennwänden, Elektrolyten, usw. zusammengefügt sind und die Zelle durch ein an dem oberen Ende des Zellbechers angeordnetes Bauteil verschlossen ist. Ein derartiges Bauteil dichtet die Zelle ab, um zu verhindern, daß der Elektrolyt ausläuft und isoliert den Anodenkontakt der Zelle elektrisch von dem Zellbecher. Außerdem ist es wünschenswert, daß die abgedichtete Zelle mit einem Druckausgleichsteil versehen ist, so daß beim Auftreten eines extremen Druckes innerhalb der Zelle das sich öffnende Druckausgleichsteil ein geregeltes Ausströmen von Gas erlaubt. Ein derartiges Druckausgleichsteil kann beispielsweise als Membrane in der Abdichtung ausgebildet sein.

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Aus der gemäß § 3 Abs. II PatG zum Stand der Technik zählenden DE-OS 32 4 7 567.5 ist es bekannt, galvanische Zellen mit einer Abdichtung zu versehen, die aus Polypropylen und seinen Co-Polymerisaten besteht, im Gegen-5

satz zu der allgemeinen Annahme, die sich aus dem früheren Stand der Technik ergibt, und welche besagt, daß Nylon, Polyvenylchlorid oder ABS, als "technische Kunststoffe" bezeichnet, verwendet werden sollten.

Eine vorzugsweise Ausbildung der vorliegenden Erfindung erwägt die Verwendung von Polypropylen und seinen Co-Polymerisaten. Diese Materialien haben Eigenschaften, die es erlauben, zerreißbare Membranen in die Abdichtung während der Herstellung durch Spritzguß dieses

Bauteiles vorzusehen. Eine andere Eigenschaft dieser Polymere ist es, daß sie an einigen Stellen des Spritzgußteiles so gepreßt werden können, daß ein gleichzeitig nach unten und außen weisender Rand ausgeformt werden kann, wodurch ein Schnapp-Sitz in Zusammenwirkung

mit einem Wulst, der an dem als Kathode ausgebildeten

Zellbecher ausgebildet ist, erreicht werden kann. Damit ist sicher erreicht, daß das abdichtende und isolierende Bauteil korrekt innerhalb des Zellbechers positioniert ist, bevor mit dem Bördelvorgang begonnen wird. 25

Desweiteren werden durch Anordnung des erfindungsgemässen Abdichtbauteiles durch Einrasten in der Öffnung des Zellbechers einheitlichere Herstellungsergebnisse

erreicht. Weiterhin kann ein qxößeres inneres Volumen 30

des Zellbechers geschaffen werden; somit kann zusätz-

.liches aktives Material in dem Zellbecher untergebracht werden, was eine Verbesserung der Kapazität der Zelle zur Folge hat.

Da der Wärmeausdehnungskoeffizient von Polypropylen und seinen Co-Polymerisaten ziemlich verschieden von dem von Stahl ist, im Gegensatz zu dem von Nylon, der dem

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von Stahl viel näher kommt, müssen Vorkehrungen getroffen werden, .die es ermöglichen, daß das abdichtende und isolierende Bauteil seine Unversehrheit trotz starker Temperaturschwankungen, Lagerung bei sehr hohen oder sehr niedrigen Temperaturen, Tiefentladung oder Kombinationen aus diesen schweren Arbeits- und/oder Lagerbedingungen für die Zelle beibehält. Daher ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, nachdem das Abdichtteil mittels des Schnapp-Sitzes in die Zelle einge- ^ bracht wurde und durch Bördeln in der Zelle fixiert wurde, einen Bereich des Abdichtteiles unterhalb der Bördelnaht und/oder an dem Wulst über die Elastizitätsgrenze des Materials hinaus zu belasten und einen anderen Bereich des Abdichtteiles,für gewöhnlich im ümfangs-

*5 ■ bereich zwischen dem Wulst und der Bördelnaht vorzusehen, der nicht über die Elastizitätsgrenze hinaus belastet wurde. Gleichzeitig, um ein Einsinken des mittleren Bereiches des Abdichtteiles während des Bördelvorgangs zu verhindern, hat sich herausgestellt, daß

^ die Abdichtung vorzugsweise so ausgebildet wird, daß nach dem Einschnappen in den Zellbecher der mittlere Bereich des Abdichtteiles die Möglichkeit hat, sich leicht nach oben zu bewegen und zwar bezüglich der Aussenkante des Abdichtteiles und dem Boden des Zellbechers.

Alle diese Merkmale, und andere, werden dadurch erreicht, daß eine zylindrische, abgedichtete galvanische Zelle, beispielsweise eine alkalische Zelle oder eine Lithium/Mangan-Dioxid Zelle, oder andere , vorgesehen ist, die in kombinierter Bauweise eine Anode und eine Kathode aufweist, die in einem üblicherweise zylindrisch geformten Zellbecher angeordnet sind, der eine geschlossene Bodenseite hat und eine offene Oberseite, sowie einen nach innen vorspringenden Wulst nahe der Oberseite des Zellbechers aufweist und in dem an seiner Oberseite ein Abdicht- und Isolierteil angeordnet ist.

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Die sichere, abdichtende Lage des Abdichtteiles bezüglich des Zellbechers wird nach dem endgültigen Zusammenbau durch eine Bördelnaht aufrecht erhalten, die dadurch geformt wird, daß der obere Rand des Zellbechers über die Oberfläche des Abdichtteiles gebogen wird.

Der obere Bereich der Abdichtung weist einen Durchmesser auf, der im wesentlichen dem Innendurchmesser des Zellbechers im Bereich oberhalb des Wulstes entspricht.

Eine nach innen weisende Schulter ist an der Umfangsoberfläche des Bauteiles unterhalb des oberen Abschnittes ausgebildet, mit einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich oder etwas geringer ist als der Durchmesser des Zellbechers am Wulst. Der Schulter gegenüber liegend ist ein gleichzeitig nach unten und außen vorspringender Rand ausgebildet, der am unteren Bereich des Abdichtbauteiles angeformt ist, wobei der maximale Durchmesser des Randbereiches im wesentlichen an seinem untersten äußersten Ende auftritt und dieser Durchmess^er größer ist als der Durchmesser des Zellbechers am Wulst. Das Abdichtteil wird mit einem Schnapp-Sitz in den,' Zellbecher eingebracht, wobei das obere Teil über dem Wulst und das untere Randteil unterhalb des Wulstes zu liegen kommt, wonach der Bördelvorgang stattfindet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine galvanische Zelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und insbesondere ein Abdichtteil hierfür derart zu schaffen, daß, mit einer Schnapp-Rastverbindung zwischen dem Abdicht-QQ bauteil und dem als Kathode ausgebildeten Zellbecher eine hohe Absicherung gegen das Auslaufen oder Verdampfen der Zellenfüllung besteht, während die Zelle vor dem abschliessenden Bördelvorgang zwischengelagert wird.

Die Möglichkeit der Schnapp-Rastverbindung bringt weiterhin den wesentlichen Vorteil mit sich, daß zusätzlich zum Absichern des Abdichtteiles gegen Aufschwimmen, die Abdichtung bezüglich der Oberseite des Zellbechers im Bördelvorgang lagerichtig fixiert ist. Dies bedeutet, daß das Abdichtungs- u.

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Isolierbauteil in dem Zellbecher vor oder während des Bördelvorgangs nicht aufschwimmen kann, wie es sonst der Fall sein könnte.

Es ist somit eine galvanische Zelle vorgesehen, sowie ein Abdicht- und Isolierbauteil hierfür, das eine Vielzahl von verschiedenen, passenden Ausbildungen haben kann, die von der Größe und dem Typ der Zelle, die abzudichten ist, abhängt und mit der all die oben beschriebenen erwünschten Eigenschaften, sowie auch andere, erreicht werden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung ,von Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.

Es zeigt;

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Abdichtteiles einer erfindungsge

mäßen Zelle;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Abdichtteiles gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Abdichtteiles der erfindungsgemäßen Zelle; und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des Abdichtteiles gemäß Fig. 3, nachdem damit die Oberseite einer galvanischen Zelle durch Bördeln abgedichtet wurde.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Abdicht- und Isolierbauteil dargestellt, das zum Abdichten von

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alkalischen Zellen der Größe "D" verwendet werden kann.

Ein Abdicht- und Isolierbauteil 10, weist, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ein Mittelteil 12 auf, sowie ein umfangsseitiges Oberteil 14 und einen unteren Bereich 16. Auf der Unterseite des Bauteiles 10 ist eine ringförmig umlaufende Rippe 18 konzentrisch angeordnet.

Der äußere Bereich der oberen Oberfläche des Bauteiles 10 ist bei 20 in passender Weise so ausgebildet, daß er relativ eben ist, damit in die Bördelnaht, die später an dem Zellbecher angebracht wird , das Bauteil so formschlüßig einsetzbar ist;an einerStelle innerhalb des äußeren Bereiches 20 ist eine dünne Druckausgleichsmembran ·22 ausgebildet.

Falls es erwünscht ist, das Bauteil 10 lagemäßig unverwechselbar zu orientieren, kann das Mittelteil 12 abgeflacht werden. Der abgeflachte Bereich ist in den Fig'.

²^ 1 und 2 mit 24 bezeichnet. In dem Mittelteil 12 sind außerdem noch nach unten bzw. nach oben sich erstrek-'kende Hohlräume 26 und 28 ausgebildet, zwischen denen ein Verschlußteil 30 angeordnet ist. Eine nähere Erläuterung dieser Vorrichtung folgt später.

Von besonderem Interesse in der Ausbildung des Abdichtteiles, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist die nach innen gerichtete Schulter 32, die an der äusseren Umfangsflache unterhalb des Oberteiles 14 ausgebildet ist. Es ist zu erkennen, daß der Schulter 32 ein gleichzeitig nach unten und außen vorspringender Rand 34 gegenüber liegt, der am unteren Bereich 16 des Bauteiles 10 ausgebildet ist. Der Durchmesser des oberen Bereiches 14 des Bauteiles 10 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des als Kathode ausgebildeten Zellbechers oberhalb eines nach innen vorspringenden vorgefertigten Wulstes nahe dem oberen Rande des Zellbechers.

Desgleichen erstreckt sich die Schulter 32 nach innen bis zu einem Durchmesser, der im wesentlichen gleich oder etwas geringer ist als der Durchmesser des als ""Kathode ausgebildeten Zellbechers und zwar an dem Wulst. Der Rand 34 des Bauteiles 10 hat seinen maximalen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des als Kathode ausgebildeten Zellbechers am Wulst, im wesentlichen an seinem äußersten Ende. Der unterste Bereich des Randes 34 kann angeschrägt sein, um ein leichteres Einfügen des Bauteiles 10 über den Wulst hinaus zu gestatten. Der Querschnitt des Randes 34 verringert sich in seiner Dicke unterhalb der Schulter 32 in Richtung auf sein äußerstes Ende zu.

.In den Fig. 3 und 4 ist eine andere typische Ausführungsform der Abdichtung dargestellt, die passend ist für erfindungsgemäße abgedichtete alkalische Zellen der . Größe "AA". Das Abdichtteil 36 weist einen oberen Bereich 38, einen unteren Bereich 40 und einen mittleren Bereich 42 auf, wobei in dem Mittelbereich 42 sich nach oben bzw. nach unten erstreckende Ausnehmungen 44 bzw. • 46 vorgesehen sind, zwischen denen ein Verschlußteil 50 angeordnet ist. Ein dünner Membranbereich kann vorgesehen werden, der die Funktion eines Druckausgleichsorganes übernimmt.

Am äußeren Bereich des Abdichtteiles 36, unterhalb des oberen Bereiches 38, ist eine Schulter 52 vorgesehen, unterhalb der wiederum ein sich nach unten und außen erstreckender Rand 54 angeordnet ist. Der Querschnitt des Randes 54 ist unterhalb der Schulter 52 im wesentlichen konstant. Man erkennt außerdem, daß an der Unterseite des Abdichtteiles 3 6 eine ringförmige Ausnehmung 56 vorgesehen ist; die Aufgabe dieser ringförmigen Ausnehmung 56 wird später noch erläutert.

In Fig. 4 ist dargestellt, welche Wirkungsweise der

Bördelvorgang, der an dem Zellbecher vorgenommen wird, bezüglich des erfindungsgemäßen Abdichtteiles hat. In der Fig. 4 ist nur der obere Abschnitt des Zellbechers 60 gezeigt. Nahe dem oberen Rand des Zellbechers 60 ist ein Wulst 62 angeordnet. Die Durchmesser des Zellbechers 60 oberhalb und unterhalb des Wulstes 62 sind im allgemeinen gleich. Allerdings kann, vor dem Bördelvorgang, der äußerste obere Abschnitt des Zellbechers leicht nach außen geformt werden, wie in der Fig. 4 mit 64 ¹^ gezeigt, und nachdem die Bördelnaht geformt ist, wie in Fig. 4 mit 66 gezeigt, ist ein Teil der äußeren Oberfläche der Abdichtung abgedeckt.

Aus Fig. 4 ist klar erkennbar, daß vor dem Bördelvorgang ¹^ - das Abdichtteil 36 in dem Zellbecher 60 derart eingesetzt wird, daß das Bauteil 36 nach unten gedrückt wird, wobei der Rand 54 aufgrund seiner Flexibilität nach innen gedrückt wird, wenn sein äußerster unterer Rand an dem nach innen vorstehenden Wulst 62 vorbeigleitet. ^ Nach diesem Vorgang nimmt der Rand 54 im wesentlichen wieder seine vorhergehende Gestalt an, da er nur soweit belastet wurde, daß die Elastizitätsgrenze des Materials, aus dem er geformt ist, nicht überschritten wurde. Wie weit das Bauteil 36 in den Zellbecher 60 nach un- ^° ten eingeführt werden kann, wird jedoch durch den Anschlag der Schulter 52 an dem Wulst 62 bestimmt. Auf diese Weise ist ein relativ sicherer Sitz des Abdichtteiles 36 in dem Zellbecher 60 durch Ausüben einer genügend großen Kraft auf das Abdicht- und Isolierbauteil gesichert, bis es in dem Zellbecher 6 0 einschnappt und zwar in einer definierten Lage bezüglich des Wulstes 62.

Der sich gleichzeitig nach unten und nach außen erstrekkende Rand des erfindungsgemäßen Abdichtteiles bildet einen Bereich in der Form eines umgekehrten großen ü mit einer sich nach oben erstreckenden Ausnehmung an

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ff

der Unterseite des Bauteiles, wodurch ein insgesamt dünnerer Querschnitt des Abdichtteiles in seinem oberen Bereich verwendet werden kann. Dies hat ein größeres Volumen innerhalb der Zelle zur Folge, ohne daß irgendwelche Verluste in der Stabilität des Abdichtteiles hingenommen werden müßten; außerdem hat es zur Folge, daß weniger Kunststoffmaterial für die Herstellung des Abdichtteiles benötigt wird.

*0 Betrachtet man beispielsweise das Abdichtteil 36, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, ist es klar, daß die Trennwand innerhalb des als Kathode ausgebildeten Zellbechers, an dem diese Trennwand befestigt wird, sich nach oben in die Ausnehmung 56 an der Unter-

"seite des Abdichtteiles erstrecken kann. Ebenso kann eine Trennwand in einer Zelle, in der ein Abdichtteil 10 eingesetzt wird, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, sich nach oben in Richtung der Unterseite des Abdichtteiles außerhalb der ringförmig umlaufenden Rippe 18

^O erstrecken. Da es aufgrund der Schnapp/Rastverbindung zwischen den Schultern 32 oder 52 zu dem Wulst 62 bekannt ist, wie weit das Abdicht- und Isolierbauteil in den Zellbecher vor dem Bördeln eingeführt ist, ist das

Einfüllen von mehr Material in den Zellbecher möglich. 25

Das Ergebnis des Bördelns ist in der Fig. 4 dargestellt. Die Spannungsverteilung innerhalb des Materials am äusseren Rand des oberen Bereiches 38 des Abdichtteiles 36 ist durch die Pfeile 68 und 70 dargestellt. Die

^ÖU delkraft, die benötigt wird, um die Bördelnaht 66 herzustellen, hat zur Folge, daß Bereiche der äußeren Umfangsflache des oberen Bereiches 38 verschieden hohen Spannungen unterworfen werden, wodurch die verteilten Kräfte ein Spannungsgefälle erzeugen, das derart ver-

läuft, daß zumindest ein erster Bereich des Umfangsbereiches des Abdichtteiles 36 mit einer Spannung beaufschlagt wird, die die Elastizitätsgrenze des Mate-

rials übersteigt, aus dem das Abdicht- und Isolierbauteil ausgebildet ist. An anderen Stellen liegt der Spannungsbetrag unterhalb der Elastizitätsgrenze.

Für gewöhnlich befinden sich die hochbelasteten Teile in der oberen Ecke unterhalb der Bördelnaht und können ebenfalls an der unteren Ecke oberhalb der Schulter 52 bzw. oberhalb des Wulstes 62 des Zellbechers auftreten.

Ebenfalls kann sich das Material des Abdicht- und Isolierbauteiles verbiegen, anders als das Material des nach unten und außen vorspringenden Randes im unteren Bereich des Bauteiles, so daß die Möglichkeit besteht, daß sich das Abdichtteil hochwölbt. Aufgrund der all-.gemeinen Formgebung des Abdicht- und Isolierbauteiles, und zwar von beiden Ausführungsformen wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, ist die Änderung der Höhe des Mittelteiles des Bauteiles bezüglich des Bodens des Zellbechers nach oben gerichtet, wie in Fig. 4 durch · die gestrichelte Linie 72 dargestellt.

-Auf jeden Fall ist die Bördelkraft, mit der die Bördelnaht am Oberteil des Zellbechers gebildet wird, so hoch, daß der obere Bereich des Zellbechers nahe des oberen stirnseitigen Randes kalt verformt wird, so daß nach dem Abheben des Bördelgesenkes und damit dem Nachlassen der Bördelkraft, die Bördelnaht verbleibt und somit auch die Spannungsverteilung innerhalb des Materials des Abdicht- und Isolierbauteiles, wie sie oben erläutert wurde, ebenfalls verbleibt.

Diese Spannungsverteilungs- und Bordelcharakteristika sind von Bedeutung, wenn man sich vor Augen hält, daß das Abdichtteil den Zellbecher nicht nur nach dem Bördelvorgang abdichten muß, sondern die Abdichtung auch dann einwandfrei bleiben muß, wenn die Zelle extremen TemperaturSchwankungen und/oder Lade- oder Entladevor-

gangen unterworfen wird. Bei geeigneter Dimensionierung und Auslegung des Abdichtungsteiles ist es möglich, daß die Abdichtung bei allen Temperaturbedingungen siecher aufrecht erhalten bleibt. Wenn sie beipielsweise extrem niedrigen Temperaturen unterworfen wird, kann das Abdicht- und Isolierbauteil um einen größeren Betrag als der Zellbecher schrumpfen, die Versiegelung bleibt jedoch aufgrund der oben erwähnten Charakteristika sicher. Wenn, andererseits, die Zelle extrem hohen Temperaturen ausgesetzt wird, ist die Abdichtung ebenfalls gesichert, allerdings durch einen anderen Bereich am Umfang des Abdicht- und Isolierbauteiles.

Falls das Material, aus dem die erfindungsgemäße Abdich-.tung hergestellt werden soll, ein Homo- oder Co-Polymer -von Polypropylen ist, hat sich herausgestellt, daß die besten Ergebnisse erreicht werden, wenn der Schmelzbeiwert des Polypropylens zwischen 4 und 30, vorzugsweise zwischen 9 und 14 liegt.
20

Der Schmelzbeiwert oder Schmelzflußbeiwert erlaubt eine •Aussage über das durchschnittliche Molekulargewicht und die Schmelzviskosität von Kunststoffen. Kunststoffe, die einen niedrigen Schmelzflußindex aufweisen, besitzen höhere Dichte, wohingegen Kunststoffe mit einen höheren Schmelzflußindex die Gußform.besser ausfüllen, was kürzere Gußzeiten und eine glatte bzw. glänzende Oberfläche des fertig gegossenen Produktes bedingt.

Auf jeden Fall ist zu bemerken, daß Homo-Polymere und Co-Polymere von Polypropylen sehr gut geeignet sind, um Versiegelungen mit dünnen Membranen (z.B. 22 oder 48) im Spritzgußverfahren herzustellen. Es besteht keine Notwendigkeit, Sollbruchstellen oder speziell ausgebildete Querschnitte vorzusehen, jedoch das Ablassen von Überdruck ist in jedem Fall gesichert. Desweiteren können sehr enge Toleranzen bezüglich der Dicke der Mem-

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bran geplant und auch eingehalten werden.

Wie schon erwähnt, sind die sich nach unten erstreckenden Ausnehmungen 26 oder 44 an ihrem Boden mit einem Verschlußteil 30 bzw. 50 versehen. Das Verschlußteil ist im Querschnitt betrachtet an seinem umlaufenden Rand am dünnsten. Desweiteren grenzt die Unterseite des Verschlußteiles an die sich nach oben erstreckenden Ausnehmungen 28 bzw. 46, welche einen größeren Durchmesser als die nach unten sich erstreckenden Ausnehmungen aufweisen. Somit ist, wenn ein Stromabnehmer durch die Ausnehmungen 26 oder 44 gesteckt wird, ein sauberes Ausbrechen des Verschlußteiles gesichert, da sich eine Bruchlinie oder Spannungsverdichtungslinie von der äus-,sersten Ecke der oberen Oberfläche des Verschlußteiles ■30 oder 50 zu den Seiten der sich nach oben erstreckenden Ausnehmungen unterhalb des Verschlußteiles ergibt.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Abdichtung kann in speziellen Merkmalen variieren. Beispielsweise kann sich, wie in Fig. 2 dargestellt, der Mittelbereich des •Abdichtbauteiles unterhalb der Ausdehnung des Randes erstrecken, wohingegen wie in Fig. 3 dargestellt, besagter Mittelbereich sich soweit nach unten erstrecken kann, daß er im wesentlichen gleich der Länge des Randes ist. Ebenfalls kann die obere Fläche des Abdichtbauteiles oder zumindest ein Teil davon nach unten und außen von dem Mittelbereich aus geneigt ausgebildet sein, wie in Fig. 3 dargestellt, oder der Mittelbereich des in Fig. 2 dargestellten Abdichtbauteiles kann von dem äußeren oberen ümfangsbereich 20 nach innen geneigt ausgebildet sein.

Materialien, die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Abdichtbauteiles in Betracht kommen, wären die folgenden gefüllten oder ungefüllten Harze, Kunstharze bzw. Kunststoffe: Polypropylen, Polyethylen, Co-Polymeri-

sate aus Polypropylen und Polyethylen, Polysulfone und Misch-Polymere aus Acrylnitril, Butadien und Styrol. Allerdings.' zeigten Polypropylen und Co-Polymerisate "*aus Polypropylen und Polyethylen mit einem Schmelzbeiwert des Polypropylens zwischen 4 und 30, vorzugsweise zwischen 9 und 14, die akzeptabelsten Ergebnisse.

Das Einschnappen bzw. -r.asten des erfindungsgemäßen Abdicht- und Isolierbauteiles stellt sicher, daß der Deckel mit Zellen, die bereits mit dem aktiven Material gefüllt sind, vormontiert werden kann, ohne dabei einen Vor-Bördelvorgang nötig zu machen und unter Sicherstellung, daß das Abdicht- und Isolierbauteil während des Bördelvorgangs in der Zelle nicht aufschwimmt. Somit -kann während des Bördelvorgangs an Zellen, die die erfindungsgemäßen Abdichtteile aufweisen, eine Niederhaltedruck gegen das Abdichtteil verringert oder gar vermieden werden, ohne etwaigen Verlust des Elektrolyten in der Zelle während des Bördelvorgangs in Kauf nehmen zu müssen.

'Aufgrund einer passenden Dimensionierung des Abdichtbauteiles wird erreicht, daß die Spannungsverteilung in dem randseitigen Material des Bauteiles so auftritt, daß ein Bereich über die Elastizitätsgrenze hinaus belastet wird und ein anderer Bereich nicht über die Elastizitätsgrenze hinaus belastet wird, wodurch die Integrität der Zelle gegen Auslaufen des Elektrolyten während bzw. nach Temperaturschwankungen und Tiefent-

^O ladung aufrecht erhalten wird. Weiterhin ist ein geregeltes Ablassen von Überdruck, anstatt eines unkontrollierten Reißens, wie es z.B. bei Verpolung oder dem Aufladevorgang der Zelle auftreten kann, gewährleistet.

Andere Ausführungsformen als die, die bisher hier speziell behandelt wurden und andere Materialien als die, die erwähnt wurden, können selbstverständlich verwendet

werden und andere abgedichtete galvanische Systomo al«; die behandelten können mit der Erfindung verwendet werden, ohne vom Inhalt und Umfang der folgenden Patentansprüche abzuweichen.

Leerseite

Claims

KÜHNEN.j&WÄGKER..-" -..^: 3 3 ₂ ο 7 H

PATENTANWALTSBÜRO

REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

DURACELL INTERNATIONAL Inc.

Tarrytown New York

USA

PATENTANWÄLTE

R.-A. KÜHNEN*, DiPL.-iNC

W. LUDERSCHMIDT**, DR.. DIPL-CHEM.

P.-A. WACKER*, D]PL-ING.. DIPL.-WIRTSCH.-ING

16 DUO3 29 3 / sy

Patentan sprüche

Abgedichtete galvanische Zelle, die eine Anode, eine Kathode und einen üblicherweise zylindrisch geformten Zellbecher aufweist, wobei der Zellbecher eine geschlossene Bodenseite und eine offene Oberseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellbecher (60) im Bereich seines oberen Endes einen sich nach innen erstreckenden Wulst (62) aufweist,

daß ein Abdichtteil (10, 36) am oberen Ende des als Kathode ausgebildeten Zellbechers (60) vorgesehen ist, wobei das Abdichtteil (36) in abdichtender Position bezüglich des Zellbechers (60) durch eine Bördelnaht (66) gehalten ist, die an dem oberen Rand des Zellbechers (60) ausgebildet ist und der obere Rand des Zellbechers (60) über den oberen Umfang des Abdichtteiles (10, 36) hinausragt,

daß das Abdichtteil (10, 36) einen oberen Bereich (14, 38) aufweist, und eine nach innen gerichtete Schulter (32, 52) an seinem Rand aufweist, die sich zu einem Durchmesser erstrockt, der im wesentlichen

IHlRC) t..<70 OHKKUKSl·:!.' I INI)KNSTIiASSl- 10

ΓΗ.. OolVI,SeB-W TELEX 4 186343 re.iWI

III I lit. 1805D I=KI-ISINC' Si I INI-CCiSIIiASSi; .(Λ Tl-L. OtJI bl/bZO·)} TELEX 526547 pawa d

/.WIiICI)UKO «390 I¹ASSAU I.UDWIC;STRASSE2

TEL. OaSI/36616

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gleich oder etwas geringer ist als der Durchmes

ser des Zellbechers (60) in Höhe des Wulstes (62), und

daß der Schulter (32, 52) ein sich gleichzeitig nach unten und nach außen erstreckender Rand (34, (54) gegenüber liegt, der an einem unteren Bereich (16, 40) des Abdichtteiles (10, 36) ausgebildet ist und ein Teil dieser Schulter (32, 52) einen Durchmesser aufweist, der größer ist als

der Durchmesser des Zellbechers (60) im Bereich des Wulstes (62).

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß der Rand (34, 54) seinen maximalen Durchmesser im wesentlichen an seinem untersten Ende hat.

3. Zelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (34, 54) einen Querschnitt aufweist, der in seiner Dicke von der Schulter

(32, 52) weg zu seinem äußersten Ende hin abnimmt .

4. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (34, 54) einen Querschnitt aufweist, der unterhalb der Schulter (32, 52) im wesentlichen konstant ist.

5. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtteil (10, 36) so dimensioniert ist und die Bördelkraft am oberen Rand des Zellbechers (60) ausreichend hoch ist, so daß ein mittlerer Bereich (12, 42) des Abdichtteiles (10, 36) bezüglich seines Umfanges erhöht ist.

6. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

gekennzeichnet, daß die Bördelkraft zumindest einen ersten Bereich der Dicke des umfangsseitxgen Materiales des oberen Bereiches (20) des Abdicht- -* teiles (10, 36) mit einer Spannungsbetrag belastet, der größer ist als die Elastizitätsgrenze

des Materials und daß zumindest ein zweiter Bereich der Dicke des umfangsseitigen Materials des oberen Bereiches (20)

" des Abdichtteiles (10, 36) mit einer

Kraft beaufschlagt wird, die unter der Elastizi

tätsgrenze des Materials liegt.

7. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß das Abdichtteil (10, 36) mit " einem zentrisch angeordneten Bereich (12, 42)

versehen ist, der eine Dicke aufweist, die größer ist als die des umgebenden Materials und der sich im wesentlichen um den gleichen Betrag nach unten

erstreckt wie der Rand (32, 52).

•8. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Abdichtteiles (10, 36) derart gewählt ist, daß es eine ge- __ nügende Elastizität aufweist, um über den Wulst

(62) des Zellbechers (60) rasten zu können.

9. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Abdichtteiles 10, 36) aus der Gruppe der folgenden gefüll

ten oder ungefüllten Harze, Kunstharze bzw. Kunststoffe stammt: Polypropylen, Polyethylen, Copolymerisate aus Polypropylen mit Polyethylen, Polysulfone und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Ter-Polymere.

10. Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch

gekennzeichnet, daß das Material des Abdichtteiles (10, 36) aus der Gruppe der Polypropylene und Co-Polymerisate von Polypropylen und Polyethylen gewählt wird, und der Schmelzbeiwert des Materials zwischen 9 und 14 liegt.