NL8004848A

NL8004848A - GALVANIC CELL.

Info

Publication number: NL8004848A
Application number: NL8004848A
Authority: NL
Original assignee: Berec Group Ltd
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1981-03-16
Also published as: IT1136194B; JPS5650049A; DK387980A; LU82759A1; SE8006332L; DE3033113A1; BE885193A; ZA805605B; GB2058440B; GB2058440A; FR2469008B1; IT8012642A0; FR2469008A1; NO802698L

Description

. '. '

803301/AA/CP803301 / AA / CP

Korte aanduiding: Galvanische celShort designation: Galvanic cell

De uitvinding heeft betrekking op een galvanische cel met drukontlastingsmiddelen. Galvanische cellen voor de opwekking van elektrische tijd zijn bekend; zij bestaan doorgaans uit een cylindervormig huis dat een elektrode van de 5 cel kan vormen, een inwendig elektrolyt en anode- of kathode-materiaal nodig voor het kunnen werken van de cel, en een andere elektrode. Het is noodzakelijk de componenten hermetisch in het huis op te sluiten ter voorkoming van weglekken van het elektrolyt. Het is bekend bij dergelijke cellen een uiteinde 10 van het huis te voorzien van een kunststof afsluitelement, dat bestand is tegen het elektrolyt en die voor een hermetische afsluiting zorgt ten opzichte van het huis. Teneinde te voorkomen dat een te hoge gasdruk binnen de cel opgebouwd zal worden zijn verschillende maatregelen voorgesteld, waarbij een 15 drukverlagingsmechanisme wordt gebruikt. De te hoge gasdruk kan om verschillende redenen ontstaan, waaronder een te hoge naar de cel gevoerde laadstroom. Bekende galvanische cellen kunnen herlaadbaar zijn en zelfs die, welke niet bedoeld zijn voor heroplading, kunnen onderhevig zijn aan ene laadstroom 20 indien zij verkeerd verbonden worden. Gedurende het opladen wordt door het elektrolyt gas vrij gemaakt, hetgeen in bepaalde omstandigheden een te hoge druk kan veroorzaken, waardoor, voor zover de druk binnen de cel kan worden opgebouwd, de cel kan barsten.The invention relates to a galvanic cell with pressure relief means. Galvanic cells for electric time generation are known; they usually consist of a cylindrical housing which can form an electrode of the cell, an internal electrolyte and anode or cathode material required for the cell to function, and another electrode. It is necessary to seal the components hermetically in the housing to prevent leakage of the electrolyte. It is known in such cells to provide an end 10 of the housing with a plastic sealing element which is resistant to the electrolyte and which provides a hermetic seal with respect to the housing. In order to prevent that too high a gas pressure will build up inside the cell, various measures have been proposed, using a pressure-reducing mechanism. The excessively high gas pressure can arise for various reasons, including an excessively high charging current fed to the cell. Known galvanic cells can be rechargeable, and even those not intended for recharging can be subject to a charging current if they are incorrectly connected. During the charging process, the electrolyte releases gas, which in certain circumstances can cause too high a pressure, so that, insofar as the pressure can build up inside the cell, the cell can burst.

25 De problemen bij de vervaardiging van drukverlagingsmid- delen nemen toe indien de cellen kleine afmetingen hebben, welke problemen kunnen ontstaan door de gewenste kleine fabri-kagetoleranties en de moeilijkheden die ondervonden worden bij het hanteren van zeer kleine componenten.The problems in the manufacture of pressure reducing agents increase if the cells are small in size, which may arise from the desired small manufacturing tolerances and the difficulties encountered in handling very small components.

30 De uitvinding beoogt een afgedichte galvanische cel teThe object of the invention is to provide a sealed galvanic cell

verschaffen met een verbeterd drukverlagingsmiddel. Deze wordt daartoe gekenmerkt door een buisvormig elektrolyt bevattend huis met een opening aan een uiteinde, een isolerend afsluit-deel, afdichtend gemonteerd in de opening voor het afdichtend 35 afsluiten van het huis, een buitenste, geleidende kap aangebracht over het afsluitdeel op afstand van het huis, en een einddeel verlopend van de kap via het afsluitdeel tot in het Λ rt Λ /. O L Qwith an improved pressure reducing agent. To this end it is characterized by a tubular electrolyte-containing housing with an opening at one end, an insulating sealing part, mounted sealingly in the opening for sealingly sealing the housing, an outer, conductive cap arranged over the sealing part remote from the housing. housing, and an end part running from the hood via the closing part to the Λ rt Λ /. O L Q

-2- elektrolyt, waarbij het afsluitdeel in een stuk gevormd is uit een kunststof, die bestand is tegen het elektrolyt en een afstopdeel omvat, dat met de rest van het afsluitdeel is verbonden door middel van een dun vlies van kunststof, dat zich 5 tussen het afstopdeel en de rest van het afsluitdeel uitstrekt in een langsrichting van het buisvormige huis en in de richting dwars op de langsrichting een geringe dikte heeft, waarbij het afsluitdeel een gasdichte afsluiting vormt aan het einde van de cel tijdens normaal bedrijf, doch bij het optre-10 den van een te hoge gasdruk in de cel zal scheuren, waardoor het afstopdeel loskomt en gas via het afsluitdeel kan ontsnappen.-2- electrolyte, wherein the sealing part is formed in one piece from a plastic, which is resistant to the electrolyte and comprises a sealing part, which is connected to the rest of the sealing part by means of a thin fleece of plastic, which is located between the stopper part and the rest of the stopper part extend in a longitudinal direction of the tubular housing and have a small thickness in the direction transverse to the longitudinal direction, the stopper part forming a gas-tight seal at the end of the cell during normal operation, but at the occurrence -10 too high a gas pressure in the cell will rupture, causing the plug part to come off and gas to escape through the plug part.

Bij voorkeur is de dwarsdoorsnede van het afstopdeel cirkelvormig en heeft het vlies een ringvorm.Preferably, the cross section of the stopper part is circular and the web has an annular shape.

15 Het is gewenst, dat het vlies zich in een langsrichting, parallel aan de as van de buisvormige behuizing, uitstrekt en dat het afstopdeel verbonden is met het einde van het weefsel op afstand van het inwendige van de behuizing.Desirably, the web extends in a longitudinal direction, parallel to the axis of the tubular housing, and that the stopper portion is connected to the end of the web spaced from the interior of the housing.

Bij voorkeur omvat het afsluitdeel een schijf met cirkel-20 vormige dwarsdoorsnede met twee concentrische ringvormige uitsparingen op tegenovergelegen zijden, waarbij de uitsparingen elkaar overlappende diepten hebben maar verschillend in diameter zijn en waarbij het weefsel door middel van een ringvormige wand gescheiden van de twee uitsparingen is aange-25 bracht.Preferably, the closure member includes a circular 20 cross-section disk with two concentric annular recesses on opposite sides, the recesses having overlapping depths but different in diameter and the fabric being separated from the two recesses by an annular wall applied.

Het afstopdeel kan in het midden van het afsluitdeel aangebracht worden.The stop part can be placed in the middle of the closing part.

In het midden van het afstopdeel is bij voorkeur een opening aangebracht via welke het einddeel gevoerd wordt.Preferably, an opening is provided in the center of the stop part, via which the end part is guided.

30 Het is gewenst, dat de buitenrand van het afsluitdeel voorzien is van een flens voor afdichtend bevestigen tegen de buisvormige behuizing.It is desirable that the outer edge of the closure member be provided with a flange for sealing attachment to the tubular housing.

Het buiteneinde van het buisvormige huis wordt bij voorkeur geplooid voor het op afdichtende wijze kunnen vasthouden 35 van een flens op het afsluitdeel tussen de buisvormige behuizing en de uitwendige kap.Preferably, the outer end of the tubular housing is crimped to seal a flange on the sealing member between the tubular housing and the outer cap.

Hoewel de uitvinding van toepassing is voor verschillende soorten afgedichte galvanische cellen is zij in het bijzonder toepasbaar op alkaline mangaancellen.While the invention is applicable to various types of sealed galvanic cells, it is particularly applicable to alkaline manganese cells.

40 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de teke- 8004848 *fe " -3- ning: fig. 1 toont een vertikale doorsnede van een cel volgens de uitvinding; fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van een afsluitdeel voor 5 de cel van fig. 1 en voordat het daarin is aangebracht; en fig. 3 toont het bovenaanzicht van het in fig. 2 getoonde afsluitdeel.The invention is elucidated on the basis of the drawing 8004848 * fe "-3- fig. 1 shows a vertical section of a cell according to the invention; fig. 2 shows a cross-section of a closing part for the cell of fig. 1 and before it is mounted therein, and Fig. 3 shows the top view of the closing part shown in Fig. 2.

De in fig. 1 getoonde cel is een alkaline mangaancel met een buitenste buisvormig huis 11dat aan een uiteinde is afge-10 sloten door een uitstekend deel 12 dat kan worden gebruikt als een der aansluitklemmen van de cel. Het huis 11 bestaat uit elektrisch geleidend materiaal zoals met staal bedekt nikkel. Het huis 11 heeft aan het andere uiteinde een opening, die wordt afgesloten door een kunststof afsluitdeel 13, welk 15 deel in de figuren 2 en 3 in detail is getoond. Het open uiteinde van het huis 11 heeft een ringvormige opening 14 met daarin, op afstand van het huis 11 - ter voorkoming van elektrisch kontakt daarmee - een buitenkap 15. De kap 15 wordt op zijn plaats gehouden door het afsluitdeel 13 en vormt de 20 negatieve klem voor de cel. De kap 15 is aan de binnenzijde voorzien van een einddeel 16, dat de vorm heeft van een pen en kan bestaan uit nikkel, zilver of messing. De pen 16 loopt via het afsluitdeel 13 tot in het inwendige van de cel, en maakt daar kontakt met de anodepasta 17, die in dit geval 25 bestaat uit zinkpasta tesamen met een alkaline elektrolyt met kaliumhydroxide. De anodepasta 17 bevindt zich binnen een in hoofdzaak buisvormige houder 18, bestaande uit een samengesteld materiaal gevormd door twee aangrenzende lagen. De houder 18 is aan haar einde nabij het einde 12 van het huis 30 11 afgesloten. Het andere einde 19 van de houder is open en werkt gedeeltelijk samen met het afsluitdeel 13. Het kathode-mengsel 20 bevindt zich tussen de houder 18 en het huis 11.The cell shown in Fig. 1 is an alkaline manganese cell with an outer tubular housing 11 terminated at one end by a protruding portion 12 which can be used as one of the terminals of the cell. The housing 11 is made of an electrically conductive material such as nickel covered with steel. The housing 11 has an opening at the other end, which is closed by a plastic closing part 13, which part is shown in detail in Figures 2 and 3. The open end of the housing 11 has an annular opening 14 containing, at a distance from the housing 11 - to prevent electrical contact therewith - an outer cap 15. The cap 15 is held in place by the closing part 13 and forms the negative clamp for the cell. The cap 15 is provided on the inside with an end part 16, which has the shape of a pin and can consist of nickel, silver or brass. The pin 16 passes through the closing part 13 into the interior of the cell, where it contacts the anode paste 17, which in this case consists of zinc paste together with an alkaline electrolyte with potassium hydroxide. The anode paste 17 is contained within a substantially tubular container 18, consisting of a composite material formed by two adjacent layers. The container 18 is closed at its end near the end 12 of the housing 30. The other end 19 of the container is open and partially cooperates with the closure part 13. The cathode mixture 20 is located between the container 18 and the housing 11.

In dit geval bestaat het kathodemengsel uit mangaandioxide en grafiet.In this case, the cathode mixture consists of manganese dioxide and graphite.

35 Het afsluitdeel 13 wordt nader toegelicht aan de hand van de figuren 2 en 3. Het afsluitdeel is in een stuk gevormd uit kunststof, dat bestand is tegen het in de cel gebruikte elektrolyt. Het afsluitdeel heeft, als getoond in fig. 3, een cirkelvormige dwarsdoorsnede en wordt in hoofdzaak ge-40 vormd door een schijf met een bovenwaards gerichte flens 21 8004848 -4- aan de rand en een opening 22 in het midden. De schijf wordt gevormd door gebruik van vormgereedschappen, die ten opzichte van elkaar in de met de pijlen A en B in fig. 2 aangegeven richtingen bewegen. Met behulp van de vormgereedschappen wor-5 den twee concentrische uitsparingen 23 en 24 aan weerszijden van de schijf verkregen. De twee uitsparingen hebben een zodanige diepte, dat zij elkaar overlappen en onderling een vlies 25 insluiten. De uitsparing 23 heeft een grotere diameter dan de uitsparing 24 en de dikte van het vlies wordt 10 bepaald door het verschil in diameter van de twee uitsparingen. Hierdoor blijft het middelste gedeelte van het afsluit-deel over; dit vormt een afstopdeel 26. Het afstopdeel 26 heeft een cirkelvormige dwarsdoorsnede en maakt concentrisch deel uit van het gehele afsluitdeel. Het afstopdeel 26 is ver-15 bonden met het buiteneinde van het vlies 25, zodat het deel 27 van het afstopdeel waarmee het vlies 25 is verbonden aan de zijde van het afsluitdeel ligt waar het op afstand ligt van het inwendige van de cel indien het afsluitdeel in de cel is aangebracht. Indien het afstopdeel 26 wordt uitgestoten 20 door het scheuren van het vlies 25 tengevolge van een te hoge gasdruk in de cel, kan het afstopdeel vrij bewegen, waardoor via het afsluitdeel gas kan ontsnappen.The sealing part 13 is explained in more detail with reference to Figures 2 and 3. The sealing part is formed in one piece from plastic, which is resistant to the electrolyte used in the cell. The closure member, as shown in Fig. 3, has a circular cross section and is mainly formed by a disc with an upwardly directed flange 21 8004848-4- at the edge and an opening 22 in the center. The disk is formed using molding tools that move relative to each other in the directions indicated by arrows A and B in FIG. 2. Using the molding tools, two concentric recesses 23 and 24 are obtained on either side of the disc. The two recesses have such a depth that they overlap each other and enclose a nonwoven. The recess 23 has a larger diameter than the recess 24 and the thickness of the fleece is determined by the difference in diameter of the two recesses. This leaves the middle part of the closing part; this forms a stop part 26. The stop part 26 has a circular cross section and forms a concentric part of the entire closing part. The stopper part 26 is connected to the outer end of the fleece 25, so that the part 27 of the stopper part to which the fleece 25 is connected is on the side of the closing part where it is spaced from the interior of the cell if the closing part is placed in the cell. If the blocking part 26 is ejected by tearing of the web 25 due to too high a gas pressure in the cell, the blocking part can move freely, so that gas can escape via the closing part.

Indien het afsluitdeel in de cel is aangebracht rust de flens 21 op het afsluitdeel in het open einde van het huis 11 25 en werkt samen met een vooraf rond de buitenomtrek van het huis 11 gevormde inkeping 30 voor het op zijn plaats houden van het afsluitdeel en om te voorkomen dat het verder binnen de cel verplaatst. Het buiteneinde van het huis 11 wordt dan tot de in fig. 1 getoonde uitvoering geplooid, waarbij de 30 flens 21 op het afsluitdeel 13 over het uitwendige van een flens 32 rondom de kap 15 wordt gevouwen. De flens 21 vormt daardoor een effektieve afdichting ten opzichte van het huis 11 en ten opzichte van de kap 15 en tegelijkertijd zorgt deze flens voor elektrische isolatie tussen deze twee elementen.When the sealing member is disposed in the cell, the flange 21 rests on the sealing member in the open end of the housing 11 and cooperates with a notch 30 previously formed around the outer circumference of the housing 11 to hold the sealing member in place and to keep it from moving further inside the cell. The outer end of the housing 11 is then folded into the embodiment shown in Fig. 1, the flange 21 on the closing part 13 being folded over the exterior of a flange 32 around the cap 15. The flange 21 thereby forms an effective seal with respect to the housing 11 and with the cap 15 and at the same time this flange provides electrical insulation between these two elements.

35 Het boveneinde 19 van de houder 18 past binnen de ringvormige uitsparing 24 op het binnenoppervlak van het afsluitdeel 13. Deze uitsparing 24 is van nut bij de montage doordat deze een gemakkelijke plaatsing mogelijk maakt voor het boveneinde van de houder en vermindert de kans dat het anodemengsel 17 tij-40 dens gebruik rond het einde van de houder ontsnapt. De pen 16 8004848 -5- gaat door de opening 22 in een afstopdeel 26 en wordt op het binnenopppervlak van het afsluitdeel 13 vastgehecht door middel van isolerend materiaal 33 op bitumenbasis.The top end 19 of the holder 18 fits within the annular recess 24 on the inner surface of the closure member 13. This recess 24 is useful in mounting by allowing easy placement for the top end of the holder and reduces the chance of anode mixture 17 escapes around the end of the container during use. The pin 16 8004848 -5- passes through the opening 22 into a plug part 26 and is adhered to the inner surface of the plug part 13 by means of bitumen-based insulating material 33.

Het zal duidelijk zijn, dat tijdens gebruik elke toename 5 van de gasdruk binnen de cel op het binnenoppervlak van het afstopdeel 26 inwerkt, en dit deel op zijn plaats wordt gehouden door het ringvormige vlies 25. Zoals reeds gezegd verloopt het ringvormige vlies parallel aan de lengte van het buisvormig huis 11 en heeft het in een richting dwars op de 10 lengte van het huis een geringe dik.te. Hierdoor veroorzaakt verplaatsing van de stop 26 in de richting van de kap 15 een lengtetoename van het vlies 25, met als gevolg verdunning van het vlies. Indien de druktoename klein en van tijdelijke duur is zal de verplaatsing van de stop door de lengtetoename van 15 het vlies 25 voldoende zijn om de gasdruk voldoende op te nemen. Indien de gasdruk echter tot een onaanvaardbare waarde toeneemt, zal het vlies 25 scheuren, waardoor de stop 26 loskomt, zodat gas via het afsluitdeel 13 kan ontsnappen. De flens 32 op de kap 15 is voorzien van een aantal gescheiden 20 sleuven (niet getoond) via welke gas kan ontsnappen indien het afstopdeel 26 is losgeraakt.It will be appreciated that during use, any increase in gas pressure within the cell acts on the inner surface of the stopper portion 26, and this portion is held in place by the annular web 25. As already mentioned, the annular web extends parallel to the length of the tubular housing 11 and has a small thickness in a direction transverse to the length of the housing. As a result, displacement of the plug 26 in the direction of the cap 15 causes an increase in length of the web 25, resulting in thinning of the web. If the pressure increase is small and of temporary duration, the displacement of the plug due to the length increase of the fleece 25 will be sufficient to sufficiently absorb the gas pressure. However, if the gas pressure increases to an unacceptable value, the web 25 will tear, releasing the plug 26, so that gas can escape through the sealing member 13. The flange 32 on the cap 15 is provided with a number of separate 20 slots (not shown) through which gas can escape if the plug part 26 has come loose.

Het hiervoor beschreven afsluitdeel heeft een aantal praktische voordelen. Ten eerste is het afstopdeel tesamen met de rest van het afstopdeel uit een stuk gevormd, zodat de 25 montage wordt vergemakkelijkt. Slechts een component behoeft gehanteerd te worden en bij de montage zijn geen bewegende delen betrokken. Verder zou bij cellen met zeer kleine afmetingen het afstopdeel zeer klein en dientengevolge zeer moeilijk hanteerbaar zijn indien het gescheiden zou zijn van de 30 rest van het afsluitdeel. Met de hier beschreven afsluitin-richting wordt dit vermeden. Het is verder noodzakelijk de afsluitdelen zodanig te fabriceren dat zij voldoen aan bepaalde werkdrukgrenzen voor de betreffende cellen. De specifieke druk waarbij het drukverlagingsmechanisme in werking treedt 35 zal in dit geval afhangen van de aard van de gebruikte kunststof alsook van de dikte van het vlies 25. Bij de onderhavige uitvoering wordt de dikte van het vlies 25 bepaald door het verschil in diameter van de twee vormgereedschappen die de -6- de vormgereedschappen. Gesteld kan worden dat elke afstand-variatie van de vormgereedschappen in de pijlrichtingen A en B in fig. 2 de werkzame eigenschappen van het vlies 25 niet zal beïnvloeden. Verder kan de specifieke druk waarbij het 5 drukverlagingsmechanisme moet werken ingesteld worden van een lage waarde tot op elke gewenste hogere waarde door de juiste keuze van de diameters van de vormdelen die de uitsparingen 23 en 24 vormen. Indien eenmaal een bepaalde diameter is ingesteld, zullen de resulterende produkten tijdens de levens-10 duur van het vormwerktuig met gelijkblijvende bedrijfseigen-schappen verkregen worden en zullen bijvoorbeeld niet beïnvloed worden door afslijting van belangrijke vlakken van vormgereedschappen.The closing part described above has a number of practical advantages. First, the stopper part is formed in one piece together with the rest of the stopper part, so that mounting is facilitated. Only one component needs to be handled and no moving parts are involved in the assembly. Furthermore, in cells of very small dimensions, the plug part would be very small and consequently very difficult to handle if it were separated from the rest of the plug part. This is avoided with the shut-off device described here. It is further necessary to manufacture the closing parts in such a way that they meet certain operating pressure limits for the relevant cells. The specific pressure at which the pressure reducing mechanism is activated will in this case depend on the nature of the plastic used as well as on the thickness of the web 25. In the present embodiment, the thickness of the web 25 is determined by the difference in diameter of the web. two shaping tools called the -6- the shaping tools. It can be stated that any distance variation of the molding tools in the arrow directions A and B in Fig. 2 will not affect the effective properties of the web 25. Furthermore, the specific pressure at which the pressure relief mechanism is to operate can be adjusted from a low value to any desired higher value by properly selecting the diameters of the moldings forming the recesses 23 and 24. Once a certain diameter is set, the resulting products will be obtained with the same operating properties over the life of the molding tool and will not be affected, for example, by abrasion of major surfaces of molding tools.

80048488004848

Claims

1. Sealed galvanic cell, characterized by a tubular electrolyte-containing housing with an opening at one end, an insulating sealing member, sealingly mounted in the opening for sealingly sealing the housing, an outer, conductive cap arranged over the sealing member at a distance from the housing, and an end section extending from the cap through the closure section into the electrolyte, the closure section being formed in one piece from a plastic resistant to the electrolyte and comprising a stop section, which is connected to the rest of the closure section is connected by means of a thin fleece of plastic, which extends between the stop part and the rest of the closing part in a longitudinal direction of the tubular housing and has a small thickness in the direction transverse to the longitudinal direction, the closing part having a gas-tight closure forms at the end of the cell during normal operation, but will burst if the gas pressure is too high, causing h The stopper part comes loose and gas can escape through the stopper part.

2. Galvanic cell according to claim 1, characterized in that the stop part has a circular cross section and the fleece is annular.

Galvanic cell according to claim 2, characterized in that the closing part is formed by a disc of circular cross-section and with two concentric annular recesses on either side thereof, the recesses having overlapping depths but different in diameter, and the fleece is formed by an annular wall separating the two recesses.

Galvanic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the plug-in part is arranged in the middle of the plug-in part.

Galvanic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the closing part has a central opening through which the end part passes.

6. Galvanic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outer edge of the closing part is provided with a flange which cooperates sealingly with the tubular housing.

Galvanic cell according to claim 6, characterized in that the outer end of the tubular housing is pleated for sealingly holding the flange on the sealing portion between the tubular housing and the outer cap.

8. Galvanic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fleece extends in the longitudinal direction parallel to the axis of the tubular housing and the stop part is connected to the end of the fleece at a distance from the interior of the housing. .

Galvanic cell according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cell is an alkaline manganese cell. 8004848