DE1671923C3 - Hermetisch abgedichtetes zylindrisches Trockenelement, dessen becherförmige Aussenelektrode von einer Kunststoffhülle umgeben ist und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Durch das Hauptpatent wurde ein hermetisch abgedichtetes, zylindrisches Trockenelement bekannt, dessen becherförmige, beispielsweise aus Zink bestehende Außenelektrode vvn einer Kunststoffhülle umgeben ist, die mit einem gezackten zylindrischen Abschnitt um einen am Becherboden angebrachten Kontaktteil umgeschlagen und von einem L-förmigen Metallring auf den Zinkbecher aufgepreßt ist, wobei sich der als Dichtkapsel ausgebildete Kontaktteil vom Becherboden bis auf den anschließenden zylindrischen Abschnitt des Zinkbechers erstreckt, der hier einen Teil verrin gerten Durchmessers aufweist, auf den von innen nach außen nacheinander der Kontaktteil, die Kunststoffhülle und der Metallring aufgepreßt sind.

Es kann vorkommen, daß sich im Laufe bestimmter Verwendungen, bei denen beispielsweise das elektrochemische Element eine große Leistung erbringen muß, die Kunststoffhülle unter der Wirkung der während des elektrochemischen Vorgangs entwickelten Gase aufbläht. Ein solches Aufblähen kann sehr nachteilige Folgen haben, z. B. kann dadurch der Austausch der Elemente, die in einem Lager der vor ihnen gespeisten f>5 Vorrichtung angeordnet sind, erschwert, wenn nicht sogar verhindert werden, weil sie sich in diesem Lager

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, d.h., ein Trockenelement zu schaffen, das einerseits dicht ist und andererseits im Betrieb seine Dimensionen bewahrt.

Bei einem Trockenelement der eingangs beschriebenen Art und gemäß dem Hauptpatent 14 96 242 ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle einen über das obere offene Ende des Zinkbechers hinausragenden Abschnitt aufweist, der über eine geschlossene Deckfläche in einen nach unten ragenden und an der Innenelektrode des Trockenelements anliegenden zentralen Ringflansch übergeht, daß die Kunststoffhülle auf der Innenseite ihrer Deckfläche mit radialen Rippen versehen ist, die sich zwischen dem Abschnitt und dem zentralen Ringflansch erstrecken, und daß sich der MetaMring über die gesamte Länge der Kunststoffhülle erstreckt und im Bereich ihrer Deckfläche nach innen umgeschlagen ist.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Trockenelements, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Metallring durch Uinfanssreduzierung auf dem mit den aktiven Massen des Elements gefüllten Zinkbecher aufgebracht wird, dessen unterer Teil mit der Dichtkapsel vorsehen worder, ist und der mit der Kunststoffhülle verkleidet worden isi.

Bei dem erfindungsgemäßen Trockenelement treten keine Verformungen mehr infolge einer internen Gasentwicklung auf, da die über die ganze Länge des Trokkenelements gezogene Metallhülle derartige Verformungen verhindert. Für die Diffusion der Gase nach außen steht zwar nur eine geringe Oberfläche zur Verfügung,, aber die diffundierende Gasmenge wird durch den höheren zulässigen Innendruck gegenüber dem Trockenelement gemäß dem Hauptpatent wieder vergrößert.

Da der die äußere Elektrode bildende Zinkbecher nicht mehr zum Abdichten des Elements beiträgt, braucht die mechanische Festigkeit seines Bodens nicht mehr wie früher durch Verhindern seines elektrochemischen Angriffs aufrechterhalten zu werden.

Außerdem muß, weil die Metallumhüllung auf der gesamten Höhe der Kunststoffhülle ist, der Zinkbecher nicht mehr die Funktion der mechanischen Festigkeit erfüllen, die er am oberen Teil des Elements zu gewährleisten hatte. Folglich kann in dem erfindungsgemäßen Trockenelement derjenige Teil des Zinkbechers entfallen, der über die Höhe der aktiven Masse hinausragt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der F i g. 1 bis 11 näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein elektrochemisches Element gemäß der Erfindung,

F i g. 2, 3 und 4 Schemata von drei aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung eines Elements gemäß der Erfindung,

F i g. 5 und 6 schematische Schnitte durch zwei abgewandelte Ausführungsformen einer Metallumhüllung vor dem Anordnen auf der Kunststoffhülle eines elektrochemischen Elements,

F i g. 7 eine zur Hälfte geschnittene Ansicht eines elektrochemischen Elements gemäß der Erfindung,

F i g. 8 eine Draufsicht auf das Element nach F i g. 7,

F ig. 9 eine zur Hälfte geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des elektrochemischen Elements gemäß der Erfindung,

F i g. 10 eine Draufsicht auf das Element nach F i g. 9, und

fig. 11 einen Halbschnitt durch die im Element gemäß den F i g. 9 und 10 verwendete Kunsisioffhülle.

Das Element gemäß F i g. 1 umfaßt eine depolarisierende verdichtete Preßmasse oder ein Agglomerat 1, die gegebenenfalls auf der Basis von Mangandioxid gefertigt ist, einen als positive Elektrode dienenden Kohlestift 2, dessen oberer mit Nuten 10 versehener Teil von einer Metallkappe 3 bedeckt ist, sowie einen vorzugsweise zu einer Paste gelierten Elektrolyt 4 und einen Zinkbecher 5.

Eine aus Psppendeckel bestehende Isolierscheibe 6 und eine aus Kraftpapier bestehende Schale 7 gewährleisten die Zentrierung der Preßmasse im Becher; eine Dichtkapsel 8 ist auf dem Boden des Zinkbechers im Durchmesser reduziert. Der Zinkbecher ist in eine Kunststoffhülle 9 mit einem dünnen Mantel gewaltsam eingebracht und ist mit den aktiven Massen des Elements gefüllt. Sie kann insbesondere wegen der Kappe 3 und den Nuten 10 am Ende des Kohlestifts 2 nicht herausgezogen werden, die die Abdichtung gewährleisten. Der untere Teil der Hülle ist kreneliert (gezackt) und auf den Boden der Kapsel umgeschlagen. Nach dem Anordnen der Kappe 3 wird der obere Teil des Kohlestifts 2 mit einer die Dichtungswirkung erhöhenden Wachsschicht 11 bedeckt.

Gemäß der Erfindung ist die Kunststoffhülle 9 auf ihrem zylindrischen Teil mit einer beispielsweise aus Aluminium bestehenden Metallumhüllung 12 versehen, die auch am Boden und am oberen Teil des elektrochemischen Elements aufliegt.

in den Schemata gemäß den F i g. 2,3 und 4 sind drei aufeinanderfolgende Schritte des Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Elements dargestellt.

F i g. 2 zeigt das elektrochemische Element bevor die Metallumhüllung durch Reduzierung ihres Durchmessers auf die Kunststoffhülle aufgebracht wird.

F i g. 3 zeigt das elektrochemische Element während der Durchmesserreduzierung der Metallumhüllung auf der Kunststoffhülle. F i g. 4 zeigt das elektrochemische Element während des Umbiegens des oberen Teils der Metallumhüllung auf die Kunststoffhülle.

Die Anordnung nach F i g. 2 und 3 umfaßt ein Rohr 16 mit einer Durchmessereinschnürung an einem reduzierenden Konus 14: ein Rammstößel 13 arbeitet mit einem Gegendruckstößel 15 zum Nachobenfahren zusammen.

Der Becher, der mit den aktiven Massen des Elements gefüllt ist, an seinem unteren Teil mit der Dichtkapsel versehen, mit der Kunststoffhülle 9 verkleidet, noch nicht umgefaltet und in der Metallumhüllung 12 gehalten ist, die einen gekrümmten unteren Teil 28 aufweist, wird in das Innere des oberen Teils des Rohrs 16 mit der Durchmessereinschnürung eingebracht.

Df Stößel 13 bewirkt bei seinem Abwärtshub, daß sich die Metallumhüllung durch Reduzierung des Durchmessers auf die Kunststoffhülle 9 auflegt und das Ganze in den reduzierenden Konus 14 hineinstößt.

Während dieser Bewegung drückt der Gegendruckstößel 15 auf den unteren Teil 28 der Metallumhüllung 12 und der untere krenelierte Teil der Kunststoffhülle 9 wird ohne Materialverstärkung zwischen der Dichtkapsel und dem Teil 28 umgeschlagen.

Vorzugsweise weisen der obere Rand der Umhüllung 12 und derjenige des reduzierenden Rohrs 16 eine geringfügig erweiterte Form auf, wie in den Figuren dargestellt, so daß das Einführen des von seiner Kunststoffhülle 9 umgebenen elektrochemischen Elements in die Umhüllung 12 erleichtert ist

In F i g. 4 ist ein Falzwerkzeug 17 dargestellt, das nach dem vorstehend beschriebenen Reduzier-Arbeitsgang den oberen Teil der Metallumhüllung 12 auf den

5 oberen Teil der Kunststoffhülle 9 und insbesondere auf ihren oberen Rand 29 umbiegt

In F i g. 2 ist eine Metallumhüllung 12 dargestellt, die vor dem Reduzieren auf der Kunststoffhülle 9 einen gekrümmten unteren Teil 28 aufweist; wie in F i g. 5

•o dargestellt, kann jedoch ebensogut eine im oberen Teil anstatt im Boden gekrümmte Umhüllung verwendet werden. Gemäß F i g. 6 kann auch eine Umhüllung verwendet sein, die die Form eines Bechers annimmt, dessen Bodenfläche für den Durchtritt der Metallkapsel des elektrochemischen Elements eine ausreichend große Öffnung aufweist, ohne daß jedoch mit dieser Kapsel ein elektrischer Kontakt geschlossen wird.

Das Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß auch der obere Teil der Kunststoffhülle mechanisch verstärkt ist und sich folglich unter der Wirkung von Gasen, die sich im Element bilden, nicht verformt; dieser Teil d..r Kunststoffhülle kann folglich dünner ausgebildet werden. Dadurch ist, wenn der obere Teil der MetallumhüHung mit Einkerbungen oder Durchlöcherungen versehen ist, so daß die Kunststoffhülle teilweise frei bleibt, die Diffusion der Gase nach außen unterstützt.

In F i g. 7 und 8 ist eine zur Hälfte geschnittene Ansicht einer bzw. eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Elements dargestellt.

Die den Elementen gemäß F i g. 1 entsprechenden Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Derjenige Teil der Kunststoffhülle, der die depolarisierende Preßmasse 1 überdeckt, weist eine Materialverstärkung 18 auf, auf der der Zinkbecher 5, der gleich hoch ist wie die depolarisierende Preßmasse 1, in Anlage kommt.

Ein elektrolytisches Papier 20 ist zwischen die Preßmasse i und die vertikalen Wände des Zinkbechers 5 eingebracht; mittels eines beschichteten Scheiders 19 kann der Zinkbecherboden elektrochemisch arbeiten.
Zwischen demjenigen Teil der Kunststoffhülle, der den Zinkbecher 5 überdeckt und demjenigen Teil, der an dem Kohlestift 2 anliegt, verlaufen radiale Rippen 23; sie dienen zum Verstärken des oberen Teils des Elements. Diese Rippen bilden einen Teil der Kunststoffhülle.

In Fig.9 bzw. 10 ist eine zur Hälfte geschnittene Ansicht der bzw. eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines elektrochemischen Elements gemäß der Erfindung dargestellt; Fig. 11 zeigt eine zur Hälfte geschnittene Ansicht der verwendeten Kunststoffhülle.

Diejenigen Elemente, die den in den F i g. 1, 7 und 8 entsprechen, sind in diesen Figuren mit den gleicher Bezugszeichen versehen.
Die Metallumhüllung 12' hat die Form eines Bechers dessen Bodenfläche zum Durchtritt der Metallkappe 3 mit einer Öffnung 30 versehen ist. Der obere Teil dei Umhüllung 12' ist weiterhin mit Durchlöcherungen 21 versehen, durch die die Oberfläche des Oberteils 31 dci Kunststoffteile 9 teilweise unbedeckt ist.

Wie aus F i g. H ersichtlich, weist die Kunststoffhülle einen oberen Bund 22 auf, der verhindern soll, daß die Metailumhüllung 12' in Berührung mit dem Kohlestift 1 oder der Kappe 3 gelangt. Weiterhin hat sie eine Mate

rialverstärkung 18, die als Anlage für den Zinkbecher 5 dient; diese Materialverstärkung kann jedoch fortgelassen werden und dann kommt der Zinkbecher in Anlage am unteren Teil der Rippen 23, die den oberen Teil des Elements verstärken sollen.

Das Oberteil 31 der Kunststoffhülle 9 ist dünner und ermöglicht dadurch eine bessere Diffusion der Gase. Es kann beispielsweise eine Stärke der Größenordnung von 0,4 mm haben.

Das untere, krenelierte Ende 27 der Kunslstoffhüll ist in bezug auf den Mantel 26 dünner ausgebildet, s daß Materialverdickungen beim Umlegen dieses Teil auf die Dichtkapsel 8 vermieden sind.

Weiterhin haben der auf dem Kohlestift 2 auflieger de Teil der Kunststoffhüllc sowie der auf der Vertika wand der Dichtkapsel 8 aufliegende Teil Rillen 24 bzv 25, die zur Verbesserung der Dichtung dienen.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hermetisch abgedichtetes zylindrisches Trokkenelement, dessen becherförmige, beispielsweise S aus Zink bestehende Außenelektrode von einer Kunststoffhülle umgeben ist, die mit einem gezackten zylindrischen Abschnitt um einen am Becherboden angebrachten Kontaktteil umgeschlagen und von einem L-förmigen Metallring auf den Zinkbeeher aufgepreßt ist, wobei sich der als Dichtkapsel ■usgebildetc Kontaktteil vom Becherboden bis über den anschließenden zylindrischen Abschnitt des Zinkbechers erstreckt, der hier einen Teil verringerten Durchmessers aufweist, auf den von innen nach außen nacheinander der Kontaktteil, die K^nststoffhülle und der Metallring aufgepreßt sind, nach Patent 14 96242, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle (9) einen über das obere offene Ende des Zinkbechers (5) hinausragenden Abschnitt (18) aufweist, der über eine geschlossene Deckfläche in einen nach unten ragenden und an der Innenelektrode (2) des Trockenelements anliegenden zentralen Ringflansch übergeht, daß die Kunststoffhülle (9) auf der Innenseite ihrer Deckfläehe mit radialen Rippen (23) versehen ist, die sich zwischen dem Abschnitt (18) und dem zentralen Ringflansch erstrecken, und daß sich der Melallring (12,12') über die gesamte Länge der Kunststoffhülle

(9) erstreckt und im Bereich ihrer Deckfläche nach innen umgeschlagen ist.

2. Verfahren zum Herstellen des Trockenelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (12,12') durch Umfangsreduzierung auf dem mit den aktiven Massen des Elements gefüllten Zinkbecher (5) aufgebracht wird, dessen unterer Teil mit der Dichtkapsel (8) versehen worden ist und der mit der Kunststoffhülle (9) verkleidet worden ist.

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