NL194287C - Galvanische cel met een afdicht- en isolatie-orgaan. - Google Patents

Description

1 194287

Galvanische cel met een afdicht- en isolatie-orgaan

De uitvinding heeft betrekking op afgedichte galvanische cellen, zoals primair alkalische cellen en andere en heeft in het bijzonder betrekking op een cilindrische afgesloten galvanische cel met een anode, een kathode 5 en een in hoofdzaak cilindrische bus waarin de hoofdcomponenten van de cel zijn aangebracht, welke bus een gesloten bodemeinde en een open boveneinde heeft en een zich naar binnen uitstrekkende ril heeft die nabij het bovenste einde daarvan is gevormd, een afdichtend en isolerend orgaan aan het boveneinde van de kathodebus, voorzien van een benedenrand aan de omtrek daarvan, die geplaatst is op de ril, waarbij een gedeelte van de bovenrand van de bus omgezet is en zich over een gedeelte van de bovenrand van 10 het orgaan uitstrekt, waarbij het afdichtende en isolerende orgaan een cirkelvormige randribbe heeft die aan zijn rand in ten minste één van zijn boven- en benedenvlakken is gevormd. Zulke afdichtende en isolerende organen volgens de uitvinding kunnen worden gebruikt in cellen waarbij een scheurbaar drukventiel vereist is.

Een dergelijke galvanische cel is bekend uit Amerikaans octrooischrift US-A-4.255.499. Dit octrooischrift 15 beschrijft een radiaal afgesloten galvanische droge cel met een veiligheidshogedrukventiel. De algemene constructie van afgedichte cilindrische galvanische cellen is zodanig, dat de principiële componenten, een anode en een kathode in een bus zijn gemonteerd, tezamen met de geschikte scheidingsorganen, elektrolyt enzovoort. In het algemeen is de bus waarin de principiële celcomponenten zijn gemonteerd, een kathodebus - dat wil zeggen dat de bus en gewoonlijk het gesloten bodemeinde daarvan een kathodecontact voor 20 de cel vormen - en wordt de cel gesloten door een orgaan dat op het boveneinde van de bus wordt geplaatst. Dit orgaan is in het algemeen een afdichtend en isolerend orgaan waardoor de cel wordt afgesloten, teneinde de lek van elektrolyt daaruit te verhinderen en dat het anodecontact van de cel is geïsoleerd van de bus aan zijn einde tegenover het gesloten bodemeinde. Een afdichtend en isolerend orgaan is aangebracht aan de bovenzijde van de cel, en een booggedeelte tussen 150° en 190° van de 25 bovenzijde van de cel is omgezet. Indien door sterke ontlading of hoge temperatuur de druk binnen de cel toeneemt, zal het afdichtend en isolerend orgasm scheef uit de cel gedrukt worden op de plaats waar de bovenrand van de cel niet omgezet is.

Een nadeel van de bekende galvanische cel is, dat de afdichting van de galvanische cel niet beslist aanleiding geeft tot een afdichtend en isolerend orgaan, waarbij op het geheel blijven daarvan kan worden 30 vertrouwd, In het bijzonder na een zware temperatuurcyclus, een sterke ontlading, of aansluiting met een omgekeerde polariteit, en soortgelijke fouten waaraan een cel zou kunnen worden onderworpen. In het bijzonder'is het één geheel blijven van de afdichting om lekkage van de elektrolyt uit de cel te vermijden, het moeilijkst te bereiken.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is derhalve het verschaffen van een cilindrische afgesloten 35 galvanische cel die deze nadelen niet vertoont

Deze doelstelling wordt bereikt door een cilindrische afgesloten cel van de bij aanhef gedefinieerde soort, waarbij de gehele bovenrand van de bus omgezet is en het orgaan afsluitend tegen de bus wordt gehouden door het omgezette gedeelte dan aan de bovenrand van de bus is gevormd en ten minste een eerste gedeelte van de dikte van het randmateriaal van het orgaan vervormd is door een spanning in een mate (ie 40 groter is dan de elastische grens van het randmateriaal en dat ten minste een tweede gedeelte van de dikte van het randmateriaal van het orgaan onder spanning staat in een mate die kleiner is dan de elastische _____grens, waarbij het eerste gedeelte zich aan de bovenzijde of benedenzijde van de rand van het orgaan bevindt “

Doordat in zulk een afgesloten galvanische cel is voorzien, die het hierboven genoemde afdichtende en 45 isolerende orgaan heeft voorziet de uitvinding in een afgesloten galvanische cel die zware temperatuur- of ontledingstoestanden kan weerstaan.

Er is verder gevonden, dat wanneer propyleen of zekere andere materialen en copdymeren worden gebruikt, en zelfs wanneer eerder gebruikte materialen zoals hierboven beschreven, worden gebruikt voor afdichtende en isolerende organen met fysische karakteristieken en eigenschappen die vroeger niet 50 aanwezig waren, de fysische eenheid van de afgedichte cei groter is dan weleer. Bovendien is gevonden dat niet uitsluitend kan worden voorzien in afdichtende en isolerende organen voor afgedichte galvanische cellen, maar in zulke afdichtende en isolerende organen kan worden voorzien die volgens de spuitgietwerk-wijze zijn vervaardigd en die indien noodzakelijk worden gegoten met scheurbare organen die tijdens de gietbewerking daarin worden gevormd, en die een drukontlasting bij een ventielwerking van de cel bij een 55 vooraf bepaalde druk verzekeren. Deze kenmerken blijken in het bijzonder wanneer bepaalde mono-polymeren en copolymeren van polypropeen worden toegepast, zoals hierin wordt toegelicht

Aldus is door de uitvinding voorzien in een galvanische cel en een afdichtend en isolerend orgaan 194287 2 daarvoor, dat een variëteit van nauwkeurige configuraties kan hebben afhankelijk van de afmeting en het type van de af te sluiten cel, waarbij echter alle gewenste eigenschappen en hierboven beschreven doelstellingen worden bereikt.

5 De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen. In de tekeningen toont: figuur 1 een bovenaanzicht van een afdichtend en isolerend orgaan volgens de uitvinding; figuur 2 een dwarsdoorsnede van het orgaan van figuur 1 in de richting van de pijlen 2-2; figuur 3 een dwarsdoorsnede van een ander afdichtend en isolerend orgaan; figuur 4 een dwarsdoorsnede van hetzelfde orgaan nadat dit door omzetten is afgesloten tegen de 10 bovenzijde van een bus van een galvanische cel; figuur 5 een schematische afbeelding van een gedeelte van een afdichtend isolerend orgaan volgens de uitvinding, waarin de spanningsverdeling na het afsluiten door krimpen is aangegeven; figuur 6 een schematische dwarsdoorsnede van een afdichtend en isolerend orgaan, die diverse veranderingen van de fysische configuratie daaraan illustreert, die volgens de uitvinding worden aangeno-15 men en toegestaan; en figuur 7 een dwarsdoorsnede door het midden van een afdichtend en isolerend orgaan op grotere schaal, waaruit bepaalde kenmerken van het ontwerp van dat middendeel blijkt.

Zoals vermeld heeft de uitvinding in het bijzonder betrekking op afgesloten galvanische cellen, waarvan de 20 principiële componenten een anode, een kathode en een hoofdzakelijk cilindrische kathodebus zijn, waarin de eerdergenoemde componenten zijn geplaatst. Wanneer de algemene praktijk wordt aangehouden, kan worden aangenomen dat de cilindrische kathodebus aan zijn bodemeinde gesloten is en asm zijn boveneinde open is. Deze materie is overal geaccepteerd en algemeen, zodat deze in de tekeningen niet in het bijzonder is aangegeven.

25 In de figuren 1 en 2 is een afdichtend en isolerend orgaan getoond, dat volgens de uitvinding wordt toegepast in een afgesloten galvanische cel en dat in het boveneinde van de kathodebus daarvan wordt geplaatst boven de kathode- en anodecomponenten, de elektrolyt, separatoren enzovoort, die vooraf in de bus zijn gemonteerd. Het afdichtende en isolerende orgaan dat in de figuren 1 en 2 is getoond, wijkt niet af van het orgaan dat in afgesloten primaire alkalische cellen van de afmeting ”D” kan worden toegepast.

30 Zulke cellen worden in het algemeen toegepast in zaklantaarns en elektrisch speelgoed en dergelijke.

Het afdichtende en isolerende orgaan 10 van de figuren 1 en 2 heeft een middendeel 12 en een randdeel 14. Op de benedenzijde van het orgaan 10 zijn er een paar cirkelvormige rillen 16 en 18 gevormd. Echter wordt opgemerkt, dat het randdeel 14 ook een cirkelvormige ribbe aan de hand van het orgaan 10 vormt.

35 Op de bovenzijde van het orgaan 10 zijn er een aantal in radiale richting zich uitstrekkende ribben 20 gevormd, die zich van het middendeel 12 zich in buitenwaartse richting uitstrekken en eindigen in de randribbe 14. Tussen twee van de ribben 20a en 20b is een drukventiel 22 gevormd met een aanzienlijk dunnere dwarsdoorsnede dan elk ander deel van het orgaan 10.

Het is duidelijk dat het afdichtende en isolerende orgaan 10 van figuur 1 uit een geschikt kunststof-40 materiaal volgens de spuitgietwerkwijze kan worden gegoten, zoals hierna wordt beschreven.

Indien gewenst kan ten behoeve van het richten van het orgaan 10 een gedeelte van het middendeel 12 van het orgaan 10 worden verwijderd, zoals bij 24. Ook wordt opgemerkt dat een zich naar beneden uitstrekkende holte 26 in het middendeel 12 is gevormd, terwijl een zich naar boven uitstrekkende holte 28 in de benedenzijde van het middendeel 12 is gevormd. De holte 26 is aan zijn bodemeinde afgesloten door 45 een stopdeel 30 dat hierna in bijzonderheden zal worden beschreven.

De figuren 3 en 4 tonen een andere uitvoeringsvorm van een afdichtend en isolerend orgaan volgens de uitvinding. Bij dit afdichtende en isolerende orgaan 31 dat lijkt op het orgaan dat in afgesloten primaire alkalicellen van de afmeting "AA” kan worden toegepast, is weer een randdeel 32 en een middendeel 34 gevormd, waarbij in het laatstgenoemde deel een zich naar beneden uitstrekkende uitsparing 36 en een 50 zich naar boven uitstrekkende uitsparing 38 aan de benedenzijde aanwezig is. Een dun membraandeel 40 is aanwezig, dat veel lijkt op het membraandeel 32 van de uitvoeringsvorm volgens de figuren 1 en 2, waarvan de functie hierna zal worden beschreven. De uitsparing 36 eindigt aan zijn bodem met een stopdeel 42.

In figuur 4 is de omzetwerking van een bus met betrekking tot een afdichtend en isolerend orgaan 55 volgens de uitvinding getoond. In figuur 4 is het afdichtende en isolerende orgaan dat van figuur 3, maar het zou evengoed dat van figuur 1 kunnen zijn; of zoals hierna wordt besproken elke andere specifieke configuratie van een afdichtend en isolerend orgaan kan zijn, dat de kenmerken van de uitvinding heeft.

3 194287

In elk geval wordt opgemerkt, dat in figuur 4 slechts het bovenste gedeelte van de bus 44 is getoond. Nabij het bovenste gedeelte van de bus 44 is een ril 46 aanwezig. Ook de inwendige diameter van de bus 44 boven de ril is hoofdzakelijk gelijk aan de diameter van het orgaan 31 dat daarin is ingebracht, ten minste voorafgaand aan de hierna te beschrijven krimpbewerking.

5 Opgemerkt wordt dat de bovenrand 48 van de bus 44 over een gedeelte van de bovenrand van het afdichtende en isolerende orgaan 31 is omgezet. Aldus blijkt dat het afdichtende en isolerende orgaan in de kathodebus is gemonteerd en afsluitend tegen de bus wordt gehouden door het omgezette gedeelte 50 dat aan de bovenrand van de bus 44 is gevormd, waarbij de bovenrand 48 zich over de bovenrand van het afdichtende en isolerende orgaan uitstrekt 10 In figuur 5 is een diagram van de spanningsverdeling getoond, waardoor wordt aangegeven dat er ten minste een gedeelte van het buitenrandgebied 52 van de randribbe 54 van het gehele orgaan 46, dat getoond is, in verschillende mate wordt gespannen, zoals door groepen pijlen 58 en 60 is getoond. Deze verdeelde krachten zijn zodanig dat een spanningsgradiênt wordt gevormd, welke spanningsgradiênt zodanig is, dat in ten minste een eerste gedeelte van het randdeel 52, zoals in figuur 5 is getoond, de dikte 15 van het randmateriaal bij 54 door het omgezette deel 50 - of door de omzetkracht die het omgezette deel 50 veroorzaakt, zoals boven de ril 46 bij de pijlen 60 - in een mate is vervormd, die groter Is dan de elastische grens van het materiaal waaruit het afdichtende en isolerende orgaan 56 is gevormd. In andere delen van de omtreksrand 52 is het randmateriaal van het orgaan 56 in een mate kleiner dan de elastische grens gespannen.

20 Tevens is in figuur 6 getoond, dat het randmateriaal van een afdichtend en isolerend orgaan 62 aan het omtreksdeel 64 daarvan hetzij aan de bovenzijde of de benedenzijde kan worden gebogen; voorts kan er een wijziging van de hoogte van het middendeel 66 zijn. De hoogteverandering kan in het algemeen in bovenwaartse richting zijn, zoals met de getrokken lijn 68 Is aangegeven, maar kan ook in benedenwaartse richting zijn zoals door de onderbroken lijn 70 is weergegeven. In elk geval kan de kracht waardoor het deel 25 aan de bovenrand van de bus is gemaakt, een buiging van de randdelen van het isolerende en afdichtende orgaan veroorzaken, of een hoogteverandering van het middendeel van het afdichtende en isolerende orgaan ten opzichte van de bodem van de bus, welke hoogteverandering in bovenwaartse of benedenwaartse richting kan zijn.

Ook wordt opgemerkt dat in alle gevallen de kracht waardoor het deel in de bovenzijde van de bus wordt 30 gevormd, zodanig is dat de bovendelen van de bus nabij de bovenrand daarvan koud worden bewerkt, zodat na het wegnemen van de krachten door het verwijderen van de bus uit de mal, het omgezette deel blijft bestaan en aldus de spanningsverdeling binnen het materiaal van het afdichtende en isolerende orgaan ook gehandhaafd blijft. Uiteraard zijn de krachten die het deel van de kathodebus van de afgesloten galvanische cel veroorzaken, zodanig dat ten minste een spanning in het kunststof materiaal van het 35 afdichtende en isolerende orgaan wordt tot stand gebracht; volgens de uitvinding zijn de afmetingen van het afdichtende en isolerende orgaan en van de bus en de hoogte van de bus boven de kraal zodanig, dat wanneer het omgezette deel wordt gevormd, ten minste een gedeelte van het randmateriaal van het afdichtende en isolerende orgaan voorbij zijn elastische grens werd gespannen, terwijl een ander gedeelte van het randmateriaal van het afdichtende en isolerende orgaan niet voorbij zijn elastische grens wordt 40 gespannen.

Deze laatstgenoemde kenmerken worden van belang, wanneer men zich realiseert dat het afdichtende en isolerende orgaan niet slechts dient voor het afsluiten van de bus, maar dat dit voortdurend de bus moet afsluiten, wanneer de cel wordt onderworpen aan extreme temperaturen en/öf laad^ofontladlngstoestanden - waarbij voorlopig de kwestie van het drukontlastingsgat buiten beschouwing wordt gelaten.

45 Hoewel wordt onderkend dat de bij voorkeur toe te passen materialen, homopolymeren en copolymeren van polypropeen, een hogere thermische uitzettingscoëfficiênt dan staal hebben, zoals hierboven is aangegeven, kan dus het afdichtende en isolerende orgaan zodanig wordt gedimensioneerd, dat ten minste een gedeelte van de omtrek voorbij zijn elastische grens wordt gespannen, terwijl een ander gedeelte van de omtrek niet voorbij de elastische grenzen wordt gespannen, zodat een afsluiting bij alle temperaturen kan 50 worden verzekerd. Wanneer bijvoorbeeld de cel aan extreem lage temperaturen wordt blootgesteld, kan het afdichtende en isolerende orgaan in een grotere mate dan de bus krimpen, terwijl toch nog een afsluiting wordt gewaarborgd vanwege de hierboven genoemde eigenschappen. Indien de cel aan extreem hoge temperaturen wordt blootgesteld, is de afsluiting ook weer gewaarborgd, hoewel op een ander deel van de omtrek van het afdichtende en isolerende orgaan.

55 Ook wordt opgemerkt dat wanneer de omzetkracht op de bus werkt, zekere hydraulische en pneumatische drukken binnen de cel kunnen worden ontwikkeld, die ook kunnen worden opgevangen door de algemene buiging van het afdichtende en isolerende orgaan, in het bijzonder zoals in figuur 6 is aangege- 194287 4 ven.

Hiervoor verdient het de voorkeur de in radiale richting zich uitstrekkende ribben toe te voegen, zoals in de figuren 1 en 2 is getoond, in het bijzonder aan afdichtende en isolerende organen van grotere afmeting. Aldus kan het buigen van het orgaan worden geregeld, waarbij wordt onderkend, dat zelfs een klein 5 percentage van hoogteverandering aanzienlijk kan zijn voor cellen met een grotere diameter. De zich radiaal uitstrekkende ribben verhinderen grotere uitwijkingen, terwijl de andere hierboven beschreven voordelen gehandhaafd blijven. Bovendien is het buigen van het afdichtende en isolerende orgaan voldoende onder controle in het geval van een drukopbouw binnen de cel, teneinde een drukontlasting door ventielwerking van de cel door het scheurbare membraan (wanneer aanwezig) te waarborgen, in plaats van het uitdrijven 10 van het gehele orgaan uit de cel.

Vermeld is dat niettegenstaande het bekende gebruik dat de toepassing van polypropeen als constructie-materiaal in het algemeen niet toelaatbaar is vanwege zijn afwijkende eigenschappen met betrekking tot onder andere zijn thermische uitzettingscoêfficiënt vergeleken met die van nylon en staal, en niettegen-staande de aanwijzing in de stand van de techniek dat polypropeen een moeilijk te gieten materiaal is, is 15 gevonden dat de toepassing van homopolymeren en copolymeren van polypropeen, in het bijzonder het voortbrengen van afdichtende en isolerende organen voor afgesloten galvanische cellen toelaat, wanneer er ook een scheurbaar membraan moet worden aangebracht, dat specifieke afmetingen van diameter in het bijzonder dikte heeft, zodanig dat het membraan op betrouwbare wijze scheurt bij een vooraf bepaalde inwendige druk in de afgesloten cel.

20 Aldus wordt met betrekking tot de scheurbare membranen 22 van figuur 1 en 2 of 40 van de figuren 3 en 4 opgemerkt, dat wanneer de afdichtende en isolerende organen 10 of 31 - of elk ander - volgens de spuitgietmethode wordt gevormd, de mal zodanig kan worden ontworpen, dat de dikte van het membraan 22 of 40 goed onder controle kan worden gehouden. Dit is in het bijzonder het geval, wanneer het materiaal polypropeen of een copolymeer van polypropeen met polyetheen is, waarbij de smeItindex van het 25 polypropeen ligt tussen 4 en 30, bij voorkeur tussen 9 en 14.

De smeltindex of de smeltvloei-index is en indicatie van het gemiddelde moleculaire gewicht en viscositeit van gesmolten polypropeen. Harsen met een lage smeltvloei-index leveren een grotere taaiheid terwijl harsen met een hogere smeltvloei-index de mal beter vullen bij mogelijk kortere gietcydussen en een hogere glans op het gevormde product. Specifieke voorbeelden van polypropeenmaterialen en andere 30 materialen worden hierna besproken.

Daarom wordt opgemerkt, dat homopolymeren en copolymeren van polypropeen zeer praktisch kunnen zijn voor het vormen van een dun membraan voor ventielwerkingdoeleinden en dat er geen noodzaak aanwezig is om te voorzien in breekiijnen of speciaal ontworpen dwarsdoorsnede, terwijl een drukontlasting kan worden gewaarborgd.

35 Het wordt in het algemeen meer gewenst geacht dat in het geval van drukontlasting door het barsten van het membraan 22 of 40, het membraan voldoende goed moet barsten, opdat er geen secundaire verstopping van de yentieldoortocht 23 of 41 zou ontstaan voor elke celcomponent die door de ventieldoortocht zou stromen in het geval van een drukventielwerking.

Voor een ander aspect van de uitvinding wordt thans in het bijzonder verwezen naar figuur 7. In figuur 7 40 is een middendeel 72 van een afdichtend en isolerend orgaan volgens de uitvinding getoond. In het middendeel 72 bevindt zich een zich naar beneden uitstrekkende uitsparing 74 in de bovenzijde daarvan en een zich naar boven uitstrekkende uitsparing 76 in het benedenvlak daarvan. De uitsparing 74 wordt aan de onderzijde afgesloten door een stopdeel 78.

Hierboven is gesteld dat wanneer de stroomcollector in een galvanische cel volgens de uitvinding wordt 45 geplaatst, deze plaatsing gewoonlijk wordt uitgevoerd door het wrijven van de stroomcollector - die de algemene vorm van een nagel kan hebben - door het afdichtende en isolerende orgaan aan de bovenzijde van de cel. Daarom en omdat de normale geometrie van de cel zodanig is dat de stroomcollector in het midden en in axiale richting zou kunnen worden geplaatst, de uitsparing 74 in het middendeel 72 van het afdichtende en isolerende orgaan 80 kan worden aangebracht. Wanneer echter de stroomcollector in de cel 50 wordt geplaatst, wordt zijn benedeneinde in de uitsparing 74 ingebracht en wordt daarna de stroomcollector in benedenwaartse richting tot in de cel gedwongen. Dit doorvoeren van de stroomcollector kan langzaam of snel·geschieden, uitgevoerd door middelen zoals een pers, of zelfs door het met een hamer slaan op de stroomcollector.

Het is duidelijk dat alvorens de stroomcollector in de uitsparing 74 wordt ingevoerd, de galvanische cel 55 die aan zijn bovenzijde van het afdichtende en isolerende orgaan 80 is voorzien, volledig is afgesloten. Het kan soms gewenst zijn om de cellen in een fabricage-installatie op te bouwen en deze zonder de stroomcollector en mantel naar een andere Installatie te transporteren voor de uiteindelijke fabricagestappen die op 5 194287 die andere plaats moeten worden uitgevoerd. In elk geval is het wanneer de stroomcollector in de cel wordt aangebracht, noodzakelijk om het afdichtende en isolerende orgaan 80 te doorboren.

In het verleden doorboorde het stroom verzamelende orgaan eenvoudigweg het pakkingsorgaan aan de onderzijde van dat orgaan, of werd een aanzienlijk gedeelte van de onderzijde van het orgaan in de cel 5 gedreven. Volgens de uitvinding worden deze ongewenste karakteristieken echter vermeden en wordt bovendien gewaarborgd dat er geen lek van elektrolyt rondom de stroomcollector zou ontstaan.

Aldus is de stroomcollector zodanig gedimensioneerd, dat deze vast in de uitsparing 74 perst. Wanneer de benedenzijde van de stroomcollector in aanraking komt met het stopdeel 78, biedt de uitvinding de mogelijkheid dat het stopdeel 78 als een enkel element wordt uitgedreven en in de cel valt. Hierdoor treedt 10 er geen breuk aan de onderzijde van het orgaan 80 op, noch wordt meer dan het zeer kleine stopelement 78 in de inwendige ruimte van de cel gedreven.

Deze eigenschap wordt in het bijzonder bereikt door het vormen van het bovenvlak van het stopdeel 78 als een segment van een bol - dat wil zeggen dat er een krommingsstraai van het bovenvlak van het stopdeel 78 in dwarsdoorsnede is. Bovendien is het bovenvlak 82 van de uitsparing 76 vlak en eindigt in 15 een betrekkelijk scherpe hoek 84. Bij voorkeur is de hoek 84 die de begrenzing van het vlakke oppervlak 82 vormt, zodanig geplaatst, dat de hellende zijden 86 van de uitsparing 76 hoofdzakelijk raken aan de kromming van de bovenzijde van het stopdeel 78.

Door deze maatregelen wordt een zuivere breuk van het stopdeel 78 verzekerd, omdat er een kunstmatige breuklijn of spanningsconcentratielijn loopt van de buitenste rand van het bovenvlak van het stopdeel 78 20 naar de buitenste rand van het platte vlak 82.

Deze kenmerken worden ook bereikt en kunnen met betrekkelijke nauwkeurigheid worden toegekend, wanneer het afdichtende en isolerende orgaan is gevormd uit een homopolymeer of copolymeer van polypropeen, zoals hierboven is toegelicht. Deze kenmerken zijn ook bijzonder opmerkenswaardig, wanneer er in het algemeen wordt overwogen dat het ontwerp van elk orgaan dat uit een kunststof materiaal volgens 25 de spuitgietmethode moet worden gevormd, gewoonlijk zodanig moet zijn, dat een spanningsconcentratie moet worden vermeden.

Materialen die zijn overwogen en waarvan afdichtende en isolerende organen volgens de uitvinding zijn gevormd, behoren tot de volgende gevulde of ongevulde harsen: polypropeen, polyetheen, copolymeren van polypropeen met polyetheen, nylon, polysulfon, polyvinyleenoxide en acrylonitril-butadieen-styreen 30 terpolymeer.

Echter hebben polypropeen en copolymeren van polypropeen en polyetheen, waarvan de smeltindex van het polypropeen ligt tussen 4 en 30 en bij voorkeur tussen 9 en 14, tot bijzonder acceptabele resultaten geleid.

Bijvoorbeeld zijn hoeveelheden primaire cellen samengesteld, die voorzien zijn van afdichtende en 35 isolerende organen en die een configuratie hebben die hoofdzakelijk lijken op die in de figuren 1 en 2 is getoond en die zijn vervaardigd uit verschillende materialen.

Bij een onderzoek werden monsters vervaardigd uit nylon en uit een homopolymeer uit polypropeen dat beschikbaar was bij ’’Shell Chemical Company” en hetzij ’’Shell SM6100 of SY6100, of Shell polypropeen 5820” werd genoemd. (Zulke homopolymeren van polypropeen worden onder andere gebruikt voor het 40 vervaardigen van polypropeengarens voor tapijten en dergelijke.) Bij cellen uit nylon en polypropeen ’’Shell SM6100”, werd bemerkt, dat hoofdzakelijk identieke eigenschappen op lange termijn en ten aanzien van opslag bij hoge temperaturen werden verkregen. Echter vertoonden de cellen met afdichtende in isolerende organén'uit'nylon“een'veel'grotere'lekbijeenopslag-bijlageretemperatuurenbij-eencyclU8-vaneen-lage--— temperatuur naar een hoge temperatuur. Bij andere onderzoeken werd de temperatuurcydus onmiddellijk 45 gevolgd door een schok- en trillingstest en in alle gevallen door een ontladingstest. In alle gevallen vertoonden de cellen met afdichtende en isolerende organen uit polypropeen betere eigenschappen en minder lekkages, in het bijzonder in het gekrompen gebied.

Deze onderzoeken waren nog opmerkelijker, wanneer in aanmerking wordt genomen dat bij een nominale diameter van 3,14 cm de organen uit polypropeen een ongeveer 0,015 tot 0,025 cm kleinere 50 diameter hadden den de afsiuitorganen uit nylon.

Bij andere onderzoeken van afdichtende en isolerende organen die uit nylon en het homopolymeer van polypropeen "Shell SM6100" werden vervaardigd, en die een algemene in de figuren 3 en 4 getoonde configuratie hadden, werden soortgelijke resultaten verkregen. Deze cellen waren van de afmeting ”AA"-variêteit. Bij deze onderzoeken die gevolgd werden door een opslag van een week bij -40°C, lekten 55 verscheidene cellen bij het gekrompen gedeelte, die voorzien waren van afdichtende en isolerende organen uit nylon, terwijl geen van de cellen met de organen uit polypropeen lekten. Voorts lekte na extreme temperatuurcyclussen (-40°C naar 71 °C een maal per dag gedurende een week) een aantal cellen met de 194287 6 afdichtende en isolerende organen uit nylon bij het omgezette gedeelte of door de ventielwerking, terwijl slechts een klein aantal cellen met het orgaan uit polypropeen een aanwijzing van krimplek vertoonden.

Bij nog andere onderzoeken werd een variëteit van verschillende homopolymeren en polymeren van polypropeen toegepast. Daaronder waren hetzelfde homopolymeer van polypropeen "Shell SM6100” en 5 ”Shell5500, 5820" en copolymeren "SY6100”, alsmede homopolymeren ’’Hercules 6523 en 6323” en copolymeren "Hercules 7523" (met polyetheen). Bij deze onderzoeken waarbij cellen van de afmeting "D" werden onderzocht, die een afdichtend en isolerend orgaan met een algemene in de figuren 1 en 2 getoonde configuratie hadden, werd vastgesteld dat de cellen die waren vervaardigd uit polypropeen met een smeltindex die in het bijzonder in het gebied van 9 tot 14 lag, veel betere lekeigenschappen vertoonden 10 na een verlengde opslag bij hoge temperatuur, of na een temperatuurcyclus, dan andere met smeltindices die zeer laag of zeer hoog waren.

Bovendien werd vastgesteld dat de ventieldrukken van al deze cellen, waarvan de dikte van het membraan 22 0,013 tot en met 0,014 of 0,015 cm was, van 1931 kPa tot 2930 kPa bedroegen bij de cellen met de afdichtende en isolerende organen uit polypropeen met een smeltindex van ongeveer 9 tot 14 en 15 een ventielwerkingdruk van ongeveer 2344 of 2413 kPa hadden.

De treksterkte - vloeigrens van het homopolymeer van polypropeen "Shell SM6100” is 35164 kPa bij 23°C en er is een verlenging van ongeveer 10% bij vloeien.

Alle afdichtende en isolerende organen gevormd uit een hopolymeer of copolymeer van polypropeen werden aan een warmtebehandeling onderworpen na het gieten, maar voor het monteren in de cellen. Alle 20 cellen werden opgebouwd onder toepassing van een standaard afdichtmiddel rondom de ril en de stroomcol lector.

Zoals opgemerkt kunnen polypropeen en copolymeren van polypropeen met polyetheen en andere materialen met glas worden gevuld, echter zijn zij in het algemeen niet daarmee gevuld. In elk geval zijn zulke materialen inert voor elektrolytische materialen van zulke galvanische cellen, zoals mangaan-25 alkalicellen, alsmede materialen zoals dimethylether, zodat zij kunnen worden gebruikt in andere galvanische cellen, waaronder lithium-mangaandioxide-cellen en dergelijke.

Ondanks het feit dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van polypropeen afwijkt van die van staal, meer dan de thermische uitzetterscoëfficiënt van nylon, waren vele cellen opgebouwd met homopolymeren en copolymeren van polypropeen, waarbij de afdichtende en isolerende organen zijn gegoten met hetzelfde 30 ontwerp als andere organen vervaardigd uit nylon. In alle gevallen functioneerden de cellen met de organen uit polypropeen beter, in het bijzonder na een ernstige temperatuurcyclus.

Bovendien voorzag de uitvinding niet slechts in een buiging van het middendeel van elk afdichtend en isolerend orgaan - in het bijzonder wanneer zulke organen werden gevormd uit homopolymeren of copolymeren van polypropeen -, maar ook ontstond een buiging van de randdelen van de afdichtende en 35 isolerende organen. Voorts bleek dat in alle gevallen ten minste een gedeelte van het randmateriaal van het orgaan voorbij zijn elastische grens werd gespannen vanwege het gekrompen gedeelte, dat het orgaan boven de in de celbus gevormde kraal op zijn plaats hield, terwijl andere delen van het randmateriaal van het orgaan niet voorbij de elastische grens van het materiaal werd gespannen.

Opgemerkt wordt dat cellen waren geconstrueerd, waarbij het afdichtende en isolerende orgaan een dun 40 membraan had dat daarin was gegoten, teneinde te voorzien in een ventielontlasting van de cel, indien de druk binnen de cel een vooraf bepaalde grens bereikt Zulke drukontlastingsmembranen kunnen gemakkelijk worden gegoten door toepassing van homopolymeren en copolymeren van polypropeen, in het bijzonder wanneer de smeltindex van het polypropeen tussen 9 en 14 ligt

Voorts is voorzien in een afdichtend en isolerend orgaan voor afgesloten galvanische cellen, waardoor 45 kan worden aangepast aan aanzienlijke afmetingsvariaties van de bus en/öf van het gegoten orgaan vanwege de krimpkracht en de spanningsgradiênt in het randmateriaal van het orgaan, waardoor de eenheid tegen lek van elektrolyt kan worden gewaarborgd.

Een configuratie van het middendeel van een afdichtend en isolerend orgaan voor galvanische cellen is beschreven, waarbij chemische verpakkingen - cellen zonder de stroomcollector, mantel of deksel - in een 50 installatie op een moment kunnen worden samengesteld, terwijl de cellen met de stroomcollectoren, de mantels en de kappen tenslotte ergens anders op een ander tijdstip kunnen worden samengesteld, waarbij wordt verzekerd dat er geen lek van elektrolyt rondom de stroomcollector ontstaat en waarbij voorts wordt gewaarborgd dat de plaatsing van de stroomcollector door deze door het afdichtende en isolerende orgaan te drijven, geen beschadiging aan het orgaan zal teweegbrengen. Dit komt omdat de uitvinding voorziet in 55 een configuratie, waardoor de bodem van de uitsparing waarin de stroomcollector wordt opgenomen, als een stop wordt weggeslagen, terwijl de afmeting en configuratie van deze stop nauwkeurig kan worden voorspeld en ontworpen.

Claims (2)

7 194287 Wanneer een afgesloten galvanische cel wordt samengesteld, zijn de krachten waardoor het gedeelte om de bovenzijde van de bus wordt gevormd, zodanig dat een omzetting van het metaal wordt verzekerd. Met andere woorden is wanneer tot de bewerking wordt besloten en de cel uit de mal is verwijderd, waarin de bewerking heeft plaatsgehad, een zich permanent zetten van het materiaal van de metalen bus is opgetre-5 den, zodanig dat krachten worden opgebouwd, die tegen het kunststof materiaal van het afdichtende en isolerende orgaan werken. Door een juiste dimensionering van het afdichtende en isolerende orgaan wordt een spanningsverdeling gewaarborgd, zodat er steeds een gedeelte zal zijn, dat voorbij zijn elastische grens is gespannen, terwijl een ander gedeelte niet voorbij zijn elastische grens is gespannen. Aldus is de eenheid van de cel tegen de lek van het elektrolyt verzekerd gedurende en na een temperatuurcyclus en sterke 10 ontlading, aansluiting met omgekeerde polariteit of laadbewerkingen in sommige gevallen. Aldus ontstaat een aanpassing aan de afmetingsvariaties van de bus en/of van het afdichtende en isolerende orgaan, zowel met betrekking tot de diameter als hoogte van het orgaan, of zijn relatie tot de hoogte van de bovenrand van de bus boven de ril. Een spanningsontlasting en dus een ontstaan van een spanningsgradiênt bij het omzetten van de 15 afdichtende en isolerende organen wordt zeer veel meer gewaarborgd, indien de organen aan een warmtebehandeling worden onderworpen nadat zij zijn gegoten, volgend op hun koelcyclus na het uitwerpen uit de vormen. Aldus is er zeker een gebied in de rand van het orgaan dat voorbij de elastische grens Is vervormd en ten minste een ander gebied dat goed beneden de elastische grens van het kunststof materiaal is gespannen, waardoor de afdichtingseenheid wordt gewaarborgd. 20 Tenslotte kunnen wanneer homopolymeren en copolymeren van polypropeen worden toegepast, waaronder het bij voorkeur toe te passen homopolymeer dat ’’Shell SM6100" wordt genoemd, aanzienlijke kostenbesparingen bij de productie van afdichtende en isolerende organen volgens de uitvinding worden bereikt, en zelfs bij het verkrijgen van de harsen waaruit zulke organen worden gevormd. 25

1. Cilindrische afgesloten galvanische cel met een anode, een kathode en een in hoofdzaak cilindrische bus waarin de hoofdcomponenten van de cel zijn aangebracht, welke bus een gesloten bodemeinde en een 30 open boveneinde heeft en een zich naar binnen uitstrekkende ril heeft die nabij het bovenste einde daarvan is gevormd, een afdichtend en isolerend orgaan aan het boveneinde van de kathodebus, voorzien van een benedenrand aan de omtrek daarvan, die geplaatst is op de ril, waarbij een gedeelte van de bovenrand van de bus omgezet is en zich over een gedeelte van de bovenrand van het orgaan uitstrekt, waarbij het afdichtende en isolerende orgaan een cirkelvormige randribbe heeft die aan zijn rand in ten minste één van 35 zijn boven- en benedenvlakken is gevormd, met het kenmerk, dat de gehele bovenrand van de bus omgezet is en het orgaan afsluitend tegen de bus wordt gehouden door het omgezette gedeelte dat aan de bovenrand van de bus is gevormd en ten minste een eerste gedeelte van de dikte van het randmateriaal van het orgaan (10, 31) vervormd is door een spanning in een mate die groter is dan de elastische grens van het randmateriaal en dat ten minste een tweede gedeelte van de dikte van het randmateriaal van het 40 orgaan (10,31) onder spanning staat in een mate die kleiner is dan de elastische grens, waarbij het eerste gedeelte, zich aan de bovenzijde of benedenzijde van de rand (14) van het orgaan (10,31) bevindt.

2. Cilindrische afgesloten galvanische cei volgens conclusie 1. mei het kenmerk, dat het materiaal van het__ afdichtende en isolerende orgaan (10, 31) is gekozen uit de groep gevormd door polypropeen en copolymeren van polypropeen met polyetheen en de smeltindex van het polypropeen tussen 4 en 30 ligt Hierbij 3 bladen tekening