NL8700853A

NL8700853A - Werkwijze en inrichting voor het ordenen van galvanische-celscheiders.

Info

Publication number: NL8700853A
Application number: NL8700853A
Authority: NL
Original assignee: Duracell Int
Priority date: 1986-04-10
Filing date: 1987-04-10
Publication date: 1987-11-02
Also published as: DE3711648A1; SE467991B; AU585804B2; GB2189072A; JPH0766792B2; US4669183A; MX163855B; CH671654A5; DK182687D0; FR2597263B1; DE3711648C2; DK182687A; IT1203463B; GB8705030D0; IT8720041A0; GB2189072B; BR8701667A; BE1000968A3; CA1295365C; SE8701513D0

Description

V , * A

NO 34375 1

Werkwijze en inrichting voor het ordenen van galvanische-celscheiders

Ofschoon fabrikanten van galvanische cellen gedurende vele jaren geprobeerd hebben een betere cel te maken met een langere levensduur, hogere stroomafname en hoger uitgangsvermogen door een of meer elementen van de cel te verbeteren, is een gebied, dat minder dan 5 geheel bevredigend is gebleven, de constructie geweest van de in de galvanische cel gebruikte scheider.

Bij gebruikelijke alkalisch-type MnOj droge cellen, bestaat de celconstructie in het algemeen uit een metaalhouder, bij voorkeur van staal, een massa of mengsel van Μηθ£ en grafiet gevormd 10 binnen het staalhuis, een scheider grenzend aan de Μηθ£ massa, en een elektrolyt en anodemateriaal in het midden van de scheider. De scheider dient zowel als grenslaag tegen migratie van het depolarisatiemengsel en de anode. In het verleden is het passend en praktisch gebleken om een op cellulose gebaseerde scheider toe te passen, zoals een geconstrueerd van 15 papier, papierbrijbord, alpha-cellulose, cellulose-acetaat, pastakraft papierbord, methyl-cellulosefilm en niet-geweven papier of cellulosevezels gelamineerd aan een soortgelijk mat van vinylvezels. Meer recentelijk is een polyvinyl-acetaatblad als scheidermateriaal toegepast als gevolg van het vermogen daarvan om migratie van depolarisatie-20 materiaal tegen te gaan en om een stabiliteit van de afmetingen te waarborgen.

Gebruikelijk zijn schelders gemaakt door de scheider rond de zijden van een klos te wikkelen en door de scheider over de bodem van de spoel te vouwen voordat hij in de cel wordt ingevoerd.

25 Gewoonlijk werden een of meer ringen of plaatjes op de bodem van de klos gebruikt om de gevouwen randen van de scheider tegen de bodem van de cel te vergrendelen. Scheiders van deze constructie hebben echter aan vele nadelen te leiden. Deze scheiders hebben de neiging los te raken omdat zij rond de klos zijn gewikkeld voordat hij binnen de cel wordt 30 ingevoerd. Daar de scheider stijf moet zijn om de deeltjes van het depolarisatiemengsel vast te houden, zal een migratie van deze deeltjes waarschijnlijk optreden. Een ander nadeel is dat de gevouwen bodem van de scheider, zelfs wanneer er plaatjes worden gebruikt om de gevouwen randen te vergrendelen, volumineus zijn en ruimte binnen de cel 35 innemen.

Teneinde meer ruimte binnen de cel te verschaffen heeft men in de bekende techniek een werkwijze ontwikkeld voor het 8700353 i Hi 2 vormen van een scheider door een strook van scheidermateriaal met behulp van een stempel door een matrijs te forceren en door de gevormde scheider in de celhouder in te voeren die aan de vormingsmatrijs is gemonteerd. Een dergelijke werkwijze is beschreven in het Amerikaanse 5 octrooischrift 3.089.914 van Carmichael e.a.

Ofschoon dergelijke bekende-techniekprocedures bevredigende resultaten bij papierscheiders hebben gerealiseerd is gebleken dat, wanneer de scheiders van relatief stijve veerkrachtige materialen zijn geconstrueerd, de scheiderwanden als gevolg van de 10 veerkracht van het toegepaste materiaal de neiging hebben samen te trekken of naar het midden van de cel inwaarts te buigen waardoor de grootte van de opening waardoor het anodemateriaal tijdens de vul-bewerking naar binnen wordt gegoten, verminderd wordt. Dit resulteert in ernstige problemen bij de hoge-snelhèidsamenstelling van alkalicellen 15 daar de versmalde opening de vrije ruimte kleiner maakt die beschikbaar is voor het anodemateriaal waardoor een cel met een verkorte levensduur wordt verkregen en waardoor vaak anodemateriaal op de kathode overloopt met als gevolg een kortsluiting en afwijzing van de cel.

De uitvinding beoogt daarom een verbeterde scheider-20 constructie voor een galvanische cel te verschaffen.

o

De uitvinding beoogt eveneens een werkwijze en inrichting te verschaffen voor het vormen van de scheider op zijn plaats binnen de mantel van de galvanische cel.

Volgens de uitvinding wordt nu een verbeterde 25 werkwijze verschaft voor scheidingsconstructie van een galvanische cel met tenminste twee komvormige scheiderbekledingen, die elk bestaan uit een cirkelvormige bodem en cilindrische zijwanden omvattende twee overlappende halfcilindrische wandsegmenten, welke werkwijze omvat het toepassen van een thermoplastisch scheidingsmateriaal dat, bij vorming 30 tot een scheider, binnen de cel wordt geordend (sizing) met een behandelstempel bij een temperatuur en gedurende een tijdsperiode die toereikend is om het thermoplastische materiaal tegen het kathode-materiaal te vervormen en om de zomen daarvan samen te smelten zonder de mechanische integriteit en de migratieweerstand en de isolatie-eigen-35 schappen van de scheider te degraderen.

De uitvinding zal aan de hand van een uitvoeringsvorm nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: figuur 1 een uit elkaar getrokken aanzicht is van de scheiderconstructie van de uitvinding voorafgaande aan de ordening; 8700853 5* % 3 figuur 2 een uit elkaar getrokken aanzicht is van de scheiderconstructie volgens de uitvinding na de ordening; figuur 3 een doorsnede-aanzicht is van een kenmerkende cel volgens de uitvinding; 5 figuur 4 een vertikaal doorsnede-aanzicht is van de stempelinrichting voorafgaande aan de invoer in de scheider; en figuur 5 een vertikaal doorsnede-aanzicht is van de stempelinrichting die de stempel in positie binnen de scheider in de cel toont.

10 Verwezen wordt nu naar de tekeningen. In figuur 1 is een uit elkaar getrokken aanzicht gegeven van een scheiderconstructie volgens de uitvinding die een komvormige buiten- en binnenscheider- bekleding 12, 12' omvat bij voorkeur van thermoplastisch materiaal zoals polyvinylacetaat. De scheiderbekledingen 12, 12r worden de een binnen de 15 ander gevormd en worden dan binnen het huis van een galvanische cel, zoals de in figuur 3 aangegeven cel, geplaatst.

Zoals in figuur 3 is aangegeven bevat een alkalische cel 20 van het constructietype waarvoor de uitvinding geschikt is, kenmerkend een stalen huis 22 dat als de houder voor de cel fungeert, -v 20 een uit MnÜ2 bestaande kathode 24, een scheider 26, een anode 28 die KOH bevat en geamalgameerd zink en een anodegeleiderpunt 29.

Volgens de uitvinding kan een alkalische cel, zoals deze in figuur 3 is aangeven, voorzien worden van een scheiderconstructie 10, die een komvormige buiten- en binnenscheiderbekleding 25 12, 12' heeft, bij voorkeur van polyvinylacetaat, welke bekledingen in positie binnen de metalen omhulling, die het voorgevormde kathode- · materiaal bevat, zijn gevormd.

De scheiderbekledingen 12, 12’, zoals vermeld met verwijzing naar figuur 1, zijn elk gevormd uit een enkelvoudig blank 30 stuk van scheidermateriaal en omvatten elk een bij 30 aangegeven cirkelvormige bodem en cilindrische zijwanden die bestaan uit twee half-cilindrische wandsegementen 31, 32 en 31', 32' met respectievelijke overlappende randen 34, 35 en 34', 35*. Het overmaat aan scheidermateriaal aan de bodemrand van elke scheiderbekleding 12, 121 wordt op 35 nette wijze in gevouwen tabs 36 bij elkaar gebracht die tegen de cilindrische zijwanden worden gevouwen. De tabs 36 van de scheiderbekledingen 12, 12’ zijn bestemd om te verhinderen dat de overlappende dwarsranden 34, 35 en 34f, 35' van elkaar scheiden maar als gevolg van de stijfheid van het thermoplastische scheidermateriaal liggen zij niet 9700033 * 4 compact tegen de zijwanden. Het samensmelten van het thermoplastische scheidermateriaal maakt de vorming mogelijk van een halfbolvormige bodem waarbij de tabs dicht aan de cilindrische zijwanden van de scheider-bekledingen, zoals in figuur 2 is aangegeven, afgedicht zijn. De 5 overlappende dwarsranden 34, 35 en 34', 35' van elke scheiderbekleding 12, 12* nemen gescheiden radiale posities langs de omtrek van de cilindrische zijwanden van de scheiderconstructie in. De overlappende randen worden door de werking van de verhitte stempel 40 warmte-afgedicht, waardoor een toegenomen anodevolume verkregen wordt en de 10 migratie van deeltjes van depolarisatiemengsel en anodemateriaal door de overlappende dwarsranden 34', 35' van de binnenscheiderbekleding 10' verhinderd wordt.

De inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, zoals aangegeven in figuren 4 en 5, omvat een cilindrische verhitte 15 herordeningsstempel 40, een verhitterblok 42. Het herordeningsstempel wordt in het verhitterblok verhit, waarbij de temperatuur door het thermokoppel 44 wordt gestuurd.

Zoals uit figuur 4 blijkt is een verhitte herordeningsstempel 40 axiaal geplaatst binnen een axiale boring gelegen 20 in het verhitterblok 42 dat bestaat uit een messing lichaam 46 dat omringd is door een verhittingsband van gebruikelijk (niet aangegeven) ontwerp die verbonden is met een elektrische voedingsbron. De verhitte stempel 40 wordt langs zijn as bewogen door een (niet aangegeven) stuurslagluchtcilinder die de stempel omhoog en omlaag brengt. Wanneer 25 de scheider en kathodecelsamenstel onder de verhitte stempel 40 wordt geïndexeerd, signaleert een (niet aangegeven) stuureenheid aan een pneumatisch stelsel om de stempel in en uit het celsamenstel te bewegen. De verhitte stempel in afhankelijkheid van de samenstellijnconfiguratie kan in veelvouden samengevoegd zijn bij voorkeur veelvouden die vier 30 verhitte stempels per station bevatten.

Het is gebleken dat wanneer de verhitte stempel 40 voorzien is van een halfbolvormige bodem, de bodem van de scheider zich nauw aanpast aan de bodem van de voorgevormde kathodeholte 48 en opbollingen in de vouwen met de resulterende verspilling aan ruimte 35 daarvan tot een minimum beperkt.

Bij het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de scheiderbekleding 12, 12' uitgevoerd met behulp van in de techniek welbekende werkwijzen en wordt de gevormde scheider in de omhulling van de cel ingevoerd. De verhitte stempel 40 wordt vanaf het 870 08 5 3' ♦ 5 " " verhitterblok 42 in de middenholte omlaaggebracht die gevormd wordt door de cilindrische wanden van de schelder 12, 12*, waarbij de zijwanden en bodem van de scheiderconstructie dicht tegen de voorgevormde kathode wordt gedwongen. De verhitte stempel 40 wordt op een temperatuur 5 gehouden gedurende een tijd die voldoende is om de thermoplastische schelder te vervormen zonder hem te degraderen. Wanneer polyvinylacetaat als het scheidermateriaal wordt toegepast zal de verhitte stempel worden gehouden op een temperatuur onder ongeveer 180°F, bij voorkeur op een temperatuur van ongeveer 135°F tot ongeveer 160eF, en met de meeste 10 voorkeur op een temperatuur van ongeveer 141°F. De tijdsduur dat de verhitte stempel 40 in contact blijft met het scheidermateriaal zal met de samenstelling van het thermoplastische materiaal en de temperatuur van de stempel variëren. In alle gevallen echter moet de tijdsduur en de temperatuur zodanig zijn dat degradatie van het scheidermateriaal wordt 15 vermeden. Wanneer polyvinylacetaat wordt toegepast zal de tijdsduur, dat de verhitte stempel in contact met de schelder wordt gehouden, minder dan 0,2 seconde en bij voorkeur minder dan 0,1 seconde zijn.

Het zal duidelijk zijn dat de lengte en de diameter van de verhitte stempel kan variëren in afhankelijkheid van de diameter 20 en de lengte van de cel waarin het scheidermateriaal moet worden geordend.

8700333

Claims

1. Werkwijze voor het vormen van alkalische batterijen, waarin een kathode geïsoleerd en gescheiden is van het anodemateriaal door middel van een schelder, omvattende de stappen van het invoeren van een gevormde scheider, die een centrale holte heeft en 5 die van thermoplastisch materiaal geconstrueerd is tot een gedeeltelijk samengevoegde omhulling bestaande uit het huis en het kathodemateriaal, het invoeren van een verhitte ordeningsstempel in de centrale holte van de scheiderconstructie, het houden van de verhitte stempel in de holte gedurende een tijdsperiode en een temperatuur die voldoende is om het 10 thermoplastische materiaal te vervormen en om de zomen van de scheider samen te smelten zonder de mechanische integriteit en de isolatie- en grenslaageigenschappen van het scheidermateriaal te degraderen, en het wegnemen van de verhitte ordeningsstempel uit de behandelde scheider.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin het 15 thermoplastische scheidermateriaal uit een thermoplastisch bladmateriaal is verkregen, waarvan het belangrijkste gedeelte polyvinylacetaat is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin de ordenings-stempel, die op een temperatuur onder.ongeveer 180eF wordt gehouden, in het gevormde scheidermateriaal wordt ingevoerd en daarin gedurende 20 minder dan ongeveer 0,1 seconde wordt gehouden waardoor de scheider tegen de voorgevormde kathode wordt geordend en waarin de zijzomen en bodem van de scheider worden afgedicht.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, waarin de ordenings-stempel, die op een temperatuur van ongeveer 135° tot ongeveer 160“]? 25 wordt gehouden, in het gevormde scheidermateriaal wordt ingevoerd gedurende een tijd van ongeveer 0,1 seconde waardoor de scheider tegen de voorgevormde kathode wordt geordend, en waarin de zijzomen en bodem van de scheider worden afgedicht.

5. Inrichting voor het ordenen van thermoplastische 30 batterijschelders beperkt binnen een gedeeltelijk samengestelde cel, welke omvat een langwerpige cilindrische ordeningsstempel die warmte kan geleiden en die een diameter heeft welke de invoer van de stempel mogelijk maakt in een cel van voorafbepaalde diameter die een thermoplastische scheider en een voorgevormde kathode heeft waardoor de 35 scheider tegen de binnenwand van de voorgevormde kathode wordt gevormd.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarin de ordeningsstempel axiaal is geplaatst in de boring van een verhittings- 8700853 * blok, schuifbaar in contact is met de zijwanden van het verhittingsblok en werkzaam verbonden is met middelen voor het omhoog” en omlaagbrengen van de ordeningsstempel in de boring.

7. Inrichting volgens conclusie 5, waarin de 5 ordeningsstempel een halfbolvormig uiteinde heeft.

8. Inrichting volgens conclusie 6, waarin de ordeningsstempel een halfbolvormig uiteinde heeft. 8700353