DE1918571A1 - Galvanische Zelle - Google Patents

Description

G al vanische Zelle.

Die Erfindung betrifft eine galvanische Zelle, insbesondere eine alkalische Zelle, die von einem äusseren Metallbecher, dessen geschlossener Endboden die äussere Kontaktfläche der Zelle bildet, und von einem entgegengesetzt gekehrten inneren.Metallbecher, der von dem äusseren Becher isolierend getrennt ist und dessen Endboden die andere kontaktfläche der Zelle bildet, eingekapselt ist, soewie mit isolierenden Dichtungen aus zusammendrückbarem Material zwischen dem Rand jedes Bechers und einer gegenüberliegenden Stützfläche des anderen Bechers.

Es ist allgemein bekannt, dass in galvanischen Zellen, die zur Verhütung eines Heraussickerns des Elektrolyten dicht verschlossen sind, sich ein Gas, in der Regel Hydrogen, entwickeln kann, das einen gefährlichen Überdruck in der Zelle verursachen kann. Dieser Umstand ist besonders ausgesprochen, wenn die chemische Abstimmung der Materialien der Zellen sich sehr schwer durchführen lässt, was bedeuten kann, dass die Hydrogenentwicklung nicht gelichzeitig mit der Entladung der Zelle aufhöKrt, sondern dass eine lange andauernde Entladung eine recht kräftige Gasentwicklung bewirken kann,und hinzu kommt, dass diese Zellen besonders dicht verschlossen sein müssen,da der alkalische Elektrolyt eine grosse Neigung hat, an die Aussenseite der Zelle zu kriechen. Bei gewissen Zellen,ζ. B. Zellen mit einer einzelnen Dichtung zwischen einem Metalldeckel"und einem Metallbecher, hat man die Zelle durch Anwendung verschiedener Ausbildungen der isolierenden Dichtung belüftet,ζ. B. in der Weise, d%ss dieselbe bei einem inneren Druck in der Zelle von einer gewissen Grosse nachgibt oder durchgebrochen wird. Wo jedoch,wie es bei der Zelle gemäss der Erfindung der Fall ist, ein innerer Becher oder eine innere Schüssel von einer gewissen Tiefe und sich in den äusseren Becher erstreckend benutzt wird, lässt sich eine solche einfache Lösung des Problems von

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der Belüftung der Zelle jedoch nicht anwenden, und dies bewirkt, dass in den dicht geschlossenen Zellen ein so kräftiger überdruck entstehen kann, dass die Becher derart axial zueinander verschoben werden, dass; eine kräftige Verformung (Verlängerung) der Zelle und eine Zerstörung ;·■ der Dichtung zwischen dem freien Rand des äusseren Bechers und dema.' Boden des die andere Kontaktfläche bildenden Bechers bzw. Schüssel -entstehen, so dass sich ein'Kurzschluss in der Zelle ergibt. . "*":.,"

Zweck der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine galvanische Zelle der erwähnten Art herzustellen mit einer so effektiven Belüftung, dass die Gefahr eine Verformung der Zells beseitigt wird.

Dies ist erfindungsgemäss dadurch erreicht worden, dass die Dichtung ' zwischen dem Rand des inneren Bechers und der Stützfläche aus dünnem, hartem Material besteht, das zwischen der'Stützfläche und einer umgebogenen Partie des Randes komprimiert ist, und dass die Dichtung an dem Endboden des inneren Bechers dicker und/oder weicher als die erwähnte Dichtung am Rande dieses Bechers ist, sowie dass ein Belüftungsvon dem Raum zwischen den Bechern zu der Umgebung vorhanden ist.

Da die Dichtung zwischen der Stützfläche im äusseren Becher und dem Rand des inneren Bechers aus härterem und/oder dünnerem Material (hartem Kautschuk oder Kunststoff) als die Dichtung am Rande des äusseren Bechers ist, kann sie bei der Montierung der Zelle nur in geringem Grade zusammengepresst werden. z.B. in der Grössenordnung von 1/10 mm, und wenn bei der Aufbewahrung und dem Gebrauch der Zelle ein innerer Überdruck entsteht, der die Becher auseinander zu pressen sucht, wird schon nach einer axialen Wanderung des inneren Bechers im Verhältnis zum äusseren Becher von derselben Grosse infolge der geringen Dehnbarkeit der Dichtung bei dem Aufhöhren der Kompression eine Entlastung des Druckes in dem inneren Becher an den Raum zwischen den Bechern erfolgen. Da die Dichtung am Rand des äusseren Bechers aus . einem verhältnismässig dicken und weichen Material ist, wird eine gute Sicherheit für vollkommene Dichtheit um den Boden des inneren Bechers herum erreicht.

In einer Ausführungsform der Zelle gemäss der Erfindung, bei der der

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innere Becher sich hauptsächlich auf die ganze Länge des äusseren Bechers erstreckt, kann erfindungsgemäss ein durchgehendes BeIUftungsloch in der Wand des äusseren Bechers angeordnet sein, vorzugsweise in der-Nähe der Dichtung am Endboden des inneren Bechers. Der Druck von dem inneren Becher wird erst an den umgebenden zylindrischen Raum entlastet, der mit einem porösen isolierenden Material, in der Regel einem Papprohr, ausgefüllt ist, und pflanzt sich von hier durch da? Loch fort, welches ein einfaches Belüftungsgleid in einem so grossen Abstand von dem Elektrolyten bildet, dass keine Gefahr besteht, dass dieser an die Aussenseite der Zelle kriechen soll, und das Loch kann erfindungsgemäss mit einer nachgiebigen plastischen Masse, wie z. B. Bitumen, gedichtet sein, so dass es nur bei einem kleinen überdruck öffnet.

Eine zweite Ausführungsform der galvanischen Zelle gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der innere Becher auf an sich bekannte Weise als ein schüsselförmiger Deckel ausgebildet ist, der sich nur auf einen geringen Teil der Länge des äusseren Metallbechers erstreckt, und dass die Dichtung am Rande dieses Deckels auf einem an der Innenseite des äusseren Metallbechers nahe an dessen offenem Ende befestigten Stützglied ruht und zwischen diesem Stützglied und dem Rand des schusseiförmigen Deckels komprimiert ist. Die Dichtungen wirken nach demselben Prinzip, wie vorhin erklärt, und es wird für aktives Material in der Zelle Volumen gewonnen und gleichzeitig an Material für den inneren Becher gespart.

Erfindungsgemäss kann die Dichtung am Endboden des inneren Bechers verdünnte, in axialer Richtung nachgiebige Partien zur Belüftung der Zelle haben. Solche Partien können leicht derart elastisch ausgebildet sein, dass die, wenn der überdruck entlastet worden ist, wieder um den Boden des inneren Bechers dicht schliessen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erklärt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer galvanischen Zelle gemäss der Er-

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findung mit einem inneren Becher, der sich hauptsächlich auf die ganze Lange des äusseren Bechers erstreckt, und

Fig. 2 eiiB galvanische Zelle mit einem flachen schusseiförmigen inneren Becher. ' ~ "

Das in Fig. 1 gezeigte galvanische Zelle^ist eine alkalische Zelle mit einem äusseren Stahlbecher 1-, dessen gezogener Endboden 2 mit einer stabförmigen Zinkanode 3 in elektrisch leitender Verbindung ist und diese führt. Die Anode ist in üblicher Weise von einem absorbierenden Rohr h umgeben, das mit einem passenden alkalischen Elektrolyten gesättigt ist, der mit Hilfe einer Trennschicht 6 von einer oxidierenden Kathode 5 getrennt ist-. Die Kathode_s die aus Silberoxid, Quecksilberoxid, Mangandioxid oder einem ähnlichen geeigneten festen Oxidationsmittel mit oder ohne Zusätze zur Verbesserung der Leitfähigkeit bestehen kann, ist von einem' inneren Behälter 7 umgeben, dessen gezogener Endboden 8 den positiven Pol der Zelle bildet, der durch ein isolierendes Abstandstück 9 von der Zinkelektrode getrennt ist. Der zylindische Zwischenraum zwischen dem äusseren Becher 1 und dem inneren Becher 7 is.t auf üblicher Weise mit einem Papprohr 10 ausgefüllt.

Zwischen dem Endboden 2 des äusseren Behälters und einem nach innen umgebogenen Rand an demmoffenen Ende d©s inneren Bechers 7 ist eine dünne isolierende Dichtung 11 angebracht, die z. B. aus hartem Kautschuk oder hartem Kunststoff bestehen kann, welcher bei der Montage der Zelle um z. B. ca. 0,1 mm in axialer Richtung zusammengedrückt worden ist.- An dem entgegengesetzten Ende der Zelle ist eine Dichtung 12 aus dickerem und weicherem Isolier- und Dichtungsmaterial zwischen dem Endboden 8 des inneren Bechers und einem nach innen gebogenen Rand des äusseren Bechers 1 angebracht. Diese Dichtung bildet eine wirksame Abdichtung an diesem Ende der Zelle und ist so nachgiebig, dass die Dichtheit nicht von einer kleineren gegenseitigen Verschiebung der Becher in axialer Richtung beeinflusst wird. -

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Wenn während des Gebrauches oder der Lagerung der Zelle in dem an die Dichtung 11 grenzenden Raum 13 wegen kräftiger Hydrogenentwicklung ein Überdruck von einer gewissen Grosse entsteht, so wird dieser Druck bewirken, dass die Becher 1 und 7 etwas voneinander weg in axialer Richtung verschoben werden. Während des ersten Teils dieser Verschiebung wird die in dem gezeigten Beispiel ringförmige Dichtung 11 nachfolgen, da aber die Dichtung von den umgebogenen Kantenpartien an dem Becher 7 nur ganz wenig zusammengepresst ist, wird äle sich nur wenig ausdehnen können, wonach zwischen den umgebogenen Kantenteilen des Bechers 7 und der Dichtung eine solche Undichtheit entstehen wird, dass der Druck von dem entwickelten Gas sich in den zylindrischen Zwischenraum zwischen den Bechern und duch das Papprohr 10 wird fortpflanzen können. Das Gas kann durch ein Loch lh entweichen, das in dem Becher 1 in einem so grossen Abstand von dem offenen Ende des Bechers 7 ausgebildet ist, dass ein Herauskriechen von Elektrolyt ausgeschlossen ist, und das von weichem Asphalt 15 gedeckt sein kann. Wenn erwünscht, kann das Belüftungsglied zwischen dem zylindrischen Raum unter dem inneren Becher und der Atmosphäre auch von dünnen elastischen Partien der Dichtung 12 gebildet sein, die einem gewissen Überdruck nachgeben werden und wieder dicht schliessen werden, wenn der Überdruck entlastet worden ist.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform der Zelle gemäss der Erfindung hat ebenfalls einen äusseren Metallbecher 1 mit einem gezogenen Endboden 2 und einer mittig angeordneten Anode 3 a, die hier rohrförmig ist und von einer ebenfalls rohrförmigen Trennschicht *+a und einer um diese angebrachten Kathode 5 a umgeben ist. Ein Metallbecher von geringer Höhe bildet einen schusseiförmigen Deckel 7a mit gezogenem Endboden 8a₅ der durch eine Feder 9a mit der Anode in elektrisch leitender Verbindung ist und die eine Kontaktfläche der Zelle bildet. Am entgegengesetzten Ende der Zelle ist die Anode mit Hilfe von Isolierscheiben 10a von dem gezogenen Endboden 2 des äusseren Metallbechers getrennt.

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Eine Dichtung 11a in der Form eines verhältnismässig dünnen Dichtungsringes ist zwischen dem freien nach innen umgebogenen Hand des Deckels 7a und einer Stützfläche komprimiert ₅ welche von einem an der Innenwand des Metallbechers 1 in der Nähe des offenen Endes desselben befestigen Stützring 13a gebildet wird. Eine zweite" weichere und/oder dickere Dichtung 12 a in der-Form eines elastisch nachgiebigen Dichtungsringes ist zwischen dem gezogenen Endboden 8a des als ein niedriger innerer Metallbecher ausgebildeten Deckels 7a und dem nach innen ungebogenen Rand des äusseren Metallbechers 1 angebracht.

Wenn im Innern der Zelle ein Überdruck entsteht, wird dieser bewirken, dass der Deckel 7a etwas in axialer Richtung im Verhältnis zu dem äusseren Metallbecher 1 verschoben wird, so dass der Druck' sich zwischen die Dichtung lla und den Deckel 7a und in den zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Deckel und dem äusseren Becher wird fortpflanzen können, von wo aus der Druck durch die elastish nachgiebige Dichtung 12a oder eventuell durch ein nicht gezeigtes Loch in der Kind des Bechers 1 wird entlastet werden können.

Claims (6)

1. Patentansprüche.

   lj Galvanische Zelle, insbesondere eine alkalische Zelle, die von einem äusseren Metallbecher, dessen geschlossener Endboden die äussere Kontaktfläche der Zelle bildet, und von einem entgegengesetzt gekehrten, inneren Metallbecher, der von dem äusseren Becher isolierend getrennt ist und dessen Endboden die andere Kontaktfläche der Zelle bildet, eingekapselt ist, sowie mit -isolierenden Dichtungen aus zusammendrückbar em Material zwischen dem Rand jedes Bechers und einer gegenüberliegenden Stützfläche des anderen Bechers, dadurch g ekennze lehne t, dass die Dichtung zwischen dem Rand des inneren Bechers und der Stützfläche aus dünnem, hartem Material besteht, das zwischen der Stützfläche und einer umgebogenen

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   Partie des Randes komprimiert ist, und dass die Dichtung an dem Endboden des inneren Bechers dicker und/oder weicher als die erwähnte Dichtung am Rande dieses Bechers ist.
2. 2. Galvanische Zelle nach Anspruch*1 mit einem inneren Becher, der sich hauptsächlich auf <iie ganze Länge des äusseren Bechers erstreckt, dadurch g e k e η η ze ic h η e t, dass ein durchgehendes Belüftungsloch in der Wand des äusseren Bechers angeordnet ist, vorzugsweise in der Nähe der Dichtung am Endboden des inneren Bedhers.
3. 3» Galvanische Zelle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnetj dass das Belüftungsloch normalerweise mit'einer Schicht von plastischem Material? wie z. B. Bitumen, überdeckt ist. ·
4. h. Galvanische Zelle nach Anspruch 1_? dadurch g e k e η nzeichnet, dass der innere Becher auf an sieh bekannte Weise als ein schüsseiförmiger Decker ausgebildet ist, der sich nur auf einen gerii^n Teil der Länge des äusseren.Metallbechers erstreckt, und dass die Dichtung am Endrand dieses Deckels auf einem an der Innenwand des äusseren Metallbechers nahe an dessen offenem Ende befestigten Stützglied ruht und zwischen diesem Stütz glied und dem Rand des schüsseiförmigen Deckels komprimiert ist.
5. 5· Galvanische Zelle nach den Ansprüchen 1 und *+, dadurch g ekennzelchnet, dass die Dichtung .am Endboden des inneren Bechers verdünnte, in axialer Richtung nachgiebige Partien zur Belüftung des Elementes haben.
6. 6. Galvanische Zelle hauptsächlich wie vorhin beschrieben und in der Zeichnung gezeigt.

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