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Zylindrisches, dichtes, elektrochemisches Element und Verfahren zu dessen Herstellung
Durch das Stammpatent Nr. 259653 ist eine Anordnung bekannt, mittels derer die Abdichtung eines zylindrischen Elementes erzielt wird, bei dem die äussere, in Form eines Bechers ausgebildete Elektrode, in eine Kunststoffhülle eingebracht ist. Diese Anordnung besteht einesteils aus einer Dichtkapsel, die den Boden des allgemein aus Zink gefertigten Metallbechers überdeckt und auf dem Becher in ihrem Durchmesser reduziert ist, und andernteils aus einem Ring mit L-Profil, der durch Reduzierung des Durchmessers die Kunststoffhülle an einen Teil der Kapsel andrückt und dadurch die Abdichtung gewährleistet.
Es kann jedoch 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 Vorganges entwickelten Gase aufbläht. Ein solches Aufblähen kann sehr nachteilige Folgen haben, z. B. kann dadurch der Austausch der Elemente, die in einem Lager der von ihnen gespeisten Vorrichtung angeordnet sind, erschwert, wenn nicht sogar verhindert werden, weil sie sich in iesem Lager verklemmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen, d. h. eine Vorrichtung zu schaffen, die die Abdichtung eines elektrochemischen Elementes unter Wahrung der Masse des Elementes gewährleistet.
Gegenstand der Erfindung ist ein zylindrisches, dichtes, elektrochemisches Element, dessen in Form eines Bechers ausgebildete äussere Elektrode mit einer Kunststoffhülle versehen ist, deren Unterkante des ausgezackten, unteren Teils ohne jede Materialverstärkung um den Becherboden herumgeschlagen ist, wobei der untere Teil der Hülle zwischen einer auf dem Becher aufliegenden und mit ihrem Boden einen Kontaktteil bildenden metallischen Dichtkapsel, beispielsweise aus verzinntem oder galvanisiertem Blech, und einem Metallring mit L-Profil verspannt ist nach Patent Nr. 259653. Erfindungsgemäss bildet der zylindrische Teil des Metallringes mit L-Profil eine den zylindrischen Teil der Kunststoffhülle umkleidende Metallumhüllung, die auch am Oberteil des elektrochemischen Elementes abgestützt ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Elementes. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallumhüllung (12, 12') durch Reduzierung ihres Durchmessers auf den mit den aktiven Massen des Elementes gefällten Metallbechers (5) aufgeschrumpft wird, dessen unterer Teil mit der Dichtkapsel (8) versehen und der mit der Kunststoffhülle (9) verkleidet worden ist.
Das Element gemäss der Erfindung entspricht einem im Stammpatent beschriebenen Element, bei dem jedoch die Höhe des L-Metallringes, der am Boden des Elementes anliegt, derart verlängert ist,
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dass ihr oberer Teil auf den oberen Teil des Elementes umgebogen werden kann.
Bei einer Vorrichtung gemäss der Erfindung treten keine Verformungen infolge einer grossen Leistung des elektrochemischen Elementes auf. Dennoch wird die Diffusion der Gase nach aussen nicht verhindert, da die Verringerung der dafür zur Verfügung stehenden Oberfläche durch die Kunststoffhülle hindurch durch die Druckerhöhung der Gase weitgehend ausgeglichen wird, der das Element auf Grund des Vorhandenseins der Metallumhüllung unterworfen sein kann.
Da der die äussere Elektrode bildende Zinkbecher nicht mehr zum Abdichten des Elementes beiträgt, braucht die mechanische Festigkeit seines Bodens nicht mehr wie früher durch Verhindern seines elektrochemischen Angriffs aufrechterhalten zu werden.
Gemäss der Erfindung kann man am Boden des Bechers einen geeigneten, mit Elektrolyt getränkten Scheider anordnen, so dass auch dieser Teil des Bechers elektrochemisch arbeiten kann.
Ausserdem muss, weil die Metallumhüllung auf der gesamten Höhe der Kunststoffhülle angeordnet ist, der Zinkbecher nicht mehr die Funktion der mechanischen Festigkeit erfüllen, die er am oberen Teil des Elementes zu gewährleisten hatte ; folglich kann gemäss der Erfindung derjenige Teil des Zinkbechers fortfallen, der im Element über die Höhe der darin befindlichen Pressmasse hinausragt.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l einen Schnitt durch ein elektrochemisches Element gemäss der Erfindung, Fig. 2, 3 und 4 Schemata von drei aufeinanderfolgenden Stufen der Herstellung eines Elementes gemäss der Erfindung, Fig. 5 und 6 schematische Schnitte durch zwei abgewandelte Ausführungsformen einer Metallumhüllung vor dem Anordnen auf der Kunststoffhülle eines elektrochemischen Elementes, Fig. 7 eine zur Hälfte geschnittene Ansicht eines elektrochemischen Elementes gemäss der Erfindung, Fig. 8 eine Draufsicht auf das Element nach Fig. 7, Fig. 9 eine zur Hälfte geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform des elektrochemischen Elementes gemäss der Erfindung, Fig.
10 eine Draufsicht auf das Element nach Fig. 9, Fig. 11 einen Halbschnitt durch die im Element gemäss den Fig. 9 und 10 verwendete Kunststoffhülle.
Das Element gemäss Fig. l umfasst eine depolarisierende verdichtete Pressmasse oder ein
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und einen Zinkbecher--5--.
Eine aus Pappendeckel 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 Elementes gefüllt. Sie kann insbesondere wegen der Kappe--3--und den Nuten--10--am Ende des Kohlestiftes--2--nicht herausgezogen werden, die die Abdichtung gewährleisten. Der untere Teil der Hülle ist kreneliert und auf den Boden der Kapsel umgeschlagen.
Nach dem Anordnen der Kappe - wird der obere Teil des Kohlestiftes-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, als Metallring mit L-Profil ausgebildeten Metallumhüllung --12-- versehen, die auch am oberen Teil des edektrochemischen Elementes abgestützt ist.
In den Schemata gemäss den Fig. 2, 3 und 4 sind drei aufeinanderfolgende Schritte des Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemässen elektrochemischen Elementes dargestellt.
Fig. 2 zeigt das elektrochemische Element, bevor die Metallumhüllung durch Reduzierung ihres Durchmessers auf die Kunststoffhülle aufgebracht wird.
Fig. 3 zeigt das elektrochemische Element während der Durchmesserreduzierung der Metallumhüllung auf der Kunststoffhülle. Fig. 4 zeigt das elektrochemische Element während des Umbiegens des oberen Teils der Metallumhüllung auf die Kunststoffhülle.
Die Anordnung nach Fig. 2 und 3 umfasst ein Rohr--16--mit einer Durchmessereinschnürung
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reduzierenden Konus-14-hineinstösst.
Während dieser Bewegung drückt der Gegendruckstössel-15-auf den unteren Teil-28-
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--28-- umgeschlagen.Einführen des von seiner Kunststoffhülle --9-- umgebenen elektrochemischen Elementes in die Umhülung --12-- erleichtert ist.
In Fig. 4 ist ein Falzwerkzeug --17-- dargestellt, das nach dem vorstehend beschriebenen Reduzier-Arbeitsgang den oberen Teil der Metallumhüllung --12-- auf den oberen Teil der Kunststoffhülle --9-- und insbesondere auf ihren oberen Rand --29-- umbiegt.
In Fig. 2 ist eine Metallumhüllung --12-- dargestellt, die vor dem Reduzieren auf der Kunststoffhülle --9-- einen gekrümmten unteren Teil --28-- aufweist; wie in Fig. 5 dargestellt, kann jedoch ebensogut eine im oberen Teil anstatt im Boden gekrümmte Umhüllung verwendet werden.
Gemäss Fig. 6 kann auch eine Umhüllung verwendet werden, die die Form eines Bechers annimmt, dessen Bodenfläche für den Durchtritt der Metallkapsel des elektrochemischen Elementes 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 der Kunststoffhülle kann folglich dünner ausgebildet werden.
Dadurch ist, wenn der obere Teil der Metallumhüllung mit Einkerbungen oder Durchlöcherungen versehen ist, so dass die Kunststoffhülle teilweise frei bleibt, die Diffusion der Gase nach aussen unterstützt.
In Fig. 7 und 8 ist eine zur Hälfte geschnittene Ansicht einer bzw. eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen elektrochemischen Elementes dargestellt.
Die den Elementen gemäss Fig. 1 entsprechenden Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Derjenige Teil der Kunststoffhülle, der die depolarisierende Pressmasse--l--überdeckt, weist
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Ein elektrolytisches Papier --20-- ist zwischen die Pressmasse--l--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 Elementes. 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 Elementes gemäss der Erfindung dargestellt ; Fig. 11 zeigt eine zur Hälfte geschnittene Ansicht der verwendeten Kunststoffhülle.
Diejenigen Elemente, die den in den Fig. 1, 7 und 8 entsprechen, sind in diesen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Metallumhüllung-12'-hat die Form eines Bechers, dessen
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verstärken sollen.
Der Obelteil --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 Kunststoffhülle ist in bezug auf den Mantel --26-dünner ausgebildet, so dass Materialverdickungen beim Umlegen dieses Teils auf die Dichtkapsel --8-vermieden sind.
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Weiterhin haben der auf dem Kohlestift-2-aufliegende Teil der Kunststoffhülle sowie der auf der Vertikalwand der Dichtkapsel --8-- aufliegende Teil Rillen-24 bzw. 25--, die zur Verbesserung der Dichtung dienen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zylindrisches, dichtes, elektrochemisches Element, dessen in Form eines Bechers ausgebildete äussere Elektrode mit einer Kunststoffhülle versehen ist, deren Unterkante des ausgezackten, unteren Teils ohne jede Materialverstärkung um den Becherboden herumgeschlagen ist, wobei der untere Teil der Hülle zwischen einer auf dem Becher aufliegenden und mit ihrem Boden einen Kontakteil bildenden metallischen Dichtkapsel, beispielsweise aus verzinntem oder galvanisiertem Blech, und einem Metallring mit L-Profil verspannt ist, nach Patent Nr. 259653, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teil des Metallringes mit L-Profil eine den zylindrischen Teil der Kunststoffhülle (9) umkleidende Metallumhüllung (12, 12') bildet, die auch am Oberteil des elektrochemischen Elementes abgestützt ist.
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