HK1070469B - Seal for electrochemical cell - Google Patents

Claims (25)

1. Dichtungselement für eine elektrochemische Zelle, wobei das Dichtungselement eine Druckdichtung bilden kann und ein spritzgegossenes thermoplastisches Material umfasst, das ein Gemisch umfasst von:

   einer Polypropylenmatrix, die mehr als 30 Gew.-% des thermoplastischen Materials ausmacht; und

   einem aromatischen Polymer, bei dem es sich um wenigstens ein Polymer handelt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyphenylenoxiden und Polystyrolen besteht.
2. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das aromatische Polymer diskrete Phasen in der Polyolefinmatrix umfasst.
3. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das aromatische Polymer einen Schlagzähmacher umfasst.
4. Dichtungselement gemäß Anspruch 3, wobei das schlagzäh gemachte aromatische Polymer diskrete Phasen in der Polyolefinmatrix umfasst.
5. Dichtungselement gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Schlagzähmacher ein Styrol/Polyolefin-Blockcopolymer ist.
6. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Material weiterhin einen Kompatibilisator umfasst.
7. Dichtungselement gemäß Anspruch 6, wobei der Kompatibilisator ein Blockcopolymer mit wenigstens einem Block umfasst, wobei ein erstes Blockende in dem Polyolefin löslich ist und ein zweites Blockende in dem aromatischen Polymer löslich ist.
8. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Polyolefin nicht mehr als 95 Gew.-% des thermoplastischen Materials ausmacht.
9. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Polyolefin wenigstens 40 Gew.-% des thermoplastischen Materials ausmacht.
10. Dichtungselement gemäß Anspruch 9, wobei das aromatische Polymer Polystyrol umfasst und das Polyolefin wenigstens 50 Gew.-% des thermoplastischen Materials ausmacht.
11. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Dichtungsmaterial aus einem Gemisch von Polypropylen und Polyphenylenoxid besteht.
12. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Material eine Kriechverformung im Zugversuch zwischen 1 und 1000 Stunden bei 45,6 °C (114 °F) unter einer konstanten Belastung von 10,3 MPa (1500 psi) gemäß einer Bestimmung nach ASTM D2990 von 0 bis 3 Prozent hat.
13. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Material einen Zugmodul von 689,4 bis 2758 MPa (100 000 bis 400 000 psi) gemäß einer Bestimmung nach ASTM D638 hat.
14. Dichtungselement gemäß Anspruch 13, wobei das thermoplastische Material einen Zugmodul von 689,4 bis 1723 MPa (100 000 bis 250 000 psi) hat.
15. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Material einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Fließrichtung von 0,000254 bis 0,00508 mm/2,54 cm/0,555 °C (0,000010 bis 0,00020 in/in/°F) bei 50% relativer Feuchtigkeit und 22,8 °C (73 °F) gemäß einer Bestimmung nach ASTM E831 hat.
16. Dichtungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das thermoplastische Material eine Wärmestandfestigkeit bei 455 kPa (66 psi) von 93,3 °C bis 204,4 °C (200 °F bis 400 °F) gemäß einer Bestimmung nach ASTM D648 hat.
17. Dichtungselement gemäß Anspruch 16, wobei das thermoplastische Material eine Wärmestandfestigkeit bei 455 kPa (66 psi) von 110 °C bis 204,4 °C (230 °F bis 400 °F) hat.
18. Elektrochemische Zelle, umfassend:

    einen Behälter mit einem offenen Ende;

    eine negative Elektrode, eine positive Elektrode und einen innerhalb des Gehäuses befindlichen Elektrolyten; und

    ein Dichtungselement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, das sich im offenen Ende des Behälters befindet, um die Zelle zu verschließen, wodurch die Elektroden und der Elektrolyt innerhalb des Behälters eingeschlossen werden.
19. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 18, wobei die negative Elektrode Zink umfasst, die positive Elektrode Mangandioxid umfasst und der Elektrolyt Kaliumhydroxid umfasst.
20. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei:

    die Zelle weiterhin eine Abdeckung, einen Stromabnehmer und einen Kontaktanschluss umfasst;

    die Abdeckung sich im offenen Ende des Behälters befindet;

    der Stromabnehmer elektrisch mit einer der Elektroden verbunden ist und sich durch eine Öffnung im Dichtungselement erstreckt, so dass er elektrisch mit dem Kontaktanschluss verbunden ist;

    das Dichtungselement eine Druckdichtung zwischen dem Behälter und der Abdeckung bildet und das Dichtungselement eine Nabe umfasst, die eine Druckdichtung um den Stromabnehmer herum bildet.
21. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 20, wobei die Nabe nicht zwischen der Abdeckung und dem Stromabnehmer komprimiert ist.
22. Elektrochemische Zelle gemäß einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei der Behälter ein Metallbehälter ist.
23. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 22, wobei das Dichtungselement die folgenden Eigenschaften hat:

    eine Kriechverformung im Zugversuch zwischen 1 und 1000 Stunden bei 45,6°C (114 °F) unter einer konstanten Belastung von 10,3 MPa (1500 psi) gemäß einer Bestimmung nach ASTM D2990 von 0 bis 3 Prozent;

    einen Zugmodul bei 50% relativer Feuchtigkeit und 23 °C von 827 bis 2068 MPa (120 000 bis 300 000 psi) gemäß einer Bestimmung nach ASTM D638;

    einen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Fließrichtung bei 50% relativer Feuchtigkeit und 22,8 °C (73 °F) von 0,000508 bis 0,001524 mm/2,54 cm/0,555 °C (0,000020 bis 0,000060 in/in/°F) gemäß einer Bestimmung nach ASTM E831; und

    eine Wärmestandfestigkeit im formtrockenen Zustand bei 455 kPa (66 psi) von 110 °C bis 204,4 °C (230 °F bis 400 °F).
24. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 23, wobei das Dichtungselement weiterhin einen Druckentspannungsmechanismus umfasst, der reißt und dadurch Innendruck aus der Zelle entspannt, und das thermoplastische Material eine Reißdehnung im Zugversuch von 20 bis 350 Prozent gemäß einer Bestimmung nach ASTM D638 hat.
25. Elektrochemische Zelle gemäß Anspruch 24, wobei das Dichtungselement einen Druckentspannungsmechanismus umfasst und eine Reißdehnung im Zugversuch von 30 bis 200 Prozent gemäß einer Bestimmung nach ASTM D638 hat.