DE1213904B

DE1213904B - Abdichtung fuer Poldurchfuehrungen von elektrischen Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1213904B
Application number: DEV23612A
Authority: DE
Inventors: Dr August Abel
Original assignee: VARTA AG
Current assignee: VARTA AG
Priority date: 1963-02-06
Filing date: 1963-02-06
Publication date: 1966-04-07

Description

Abdichtung für Poldurchführungen von elektrischen Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für die Poldurchführungen von elektrischen Akkumulatoren und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bei der Anfertigung von metallischen Durchführungen durch die Wandungen von Akkumulatorenbehältern ist es notwendig, den Durchtritt des aggressiven Behälterinhaltes zwischen der Wandung und dem Polschaft mit Sicherheit zu verhindern. Gase und Flüssigkeiten können bereits durch feinste Spalte hindurchdiffundieren bzw. auf Grund von Kapillarkräften hindurchtreten, insbesondere geschieht dieses bei Flüssigkeiten, wenn eine Benetzbarkeit des an den Spalt angrenzenden Materials durch den Behälterinhalt infolge genügend niedriger Oberflächenspannung gegeben ist.
Die bisherigen Versuche, eine einwandfreie Dichtung herzustellen, konnten nicht befriedigen. So benutzte man beispielsweise elastisches Dichtungsmaterial, zum Teil profiliert, durch das jedoch der grundsätzliche Mangel, nämlich die Bildung eines für die Behälterflüssigkeit durchlässigen Spaltes, nicht behoben werden konnte. Bei metallischen Durchführungen durch Kunststoffe versuchte man ohne Dichtungsmasse auszukommen. Indes ist wegen der sehr verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien diese Methode auf Werkstücke mit nur geringen Abmessungen beschränkt.
Die Lösung dieser Aufgabe ist besonders schwierig, wenn es sich darum handelt, eine Abdichtung zwischen Teilen aus verschiedenem Material mit stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu erreichen. In diesem Fall wird sich naturgemäß bei Temperaturschwankungen zwischen den beiden Teilen ein Spalt ausbilden.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, zur Abdichtung der Durchführungen von Rohrleitungen durch Mauerwerk oder im Maschinenbau plastische Dichtungsmassen anzuwenden. Die Verwendung derartiger Massen erschien in der Akkumulatorenfertigung bisher nicht möglich, da die Abdichtung der Poldurchführungen an elektrischen Akkumulatoren besondere Schwierigkeiten mit sich bringt.
Diese Schwierigkeiten liegen insbesondere darin, daß die Polableiter und Polverbinder so. durch die Wandung bzw. durch den Deckel des Akkumulators geführt werden müssen, daß der Elektrolyt während der gesamten Lebensdauer des Akkumulators unter allen möglichen Betriebsbedingungen nicht aus dem Innern der Akkumulatorbehälter nach außen gelangen kann. Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erschwert, daß die in Akkumulatoren verwendeten sauren oder alkalischen Elektrolyte sich durch ein außerordentlich großes Kriechvermögen auszeichnen. Besonders schwerwiegend ist, daß eine positive Poldurchführung sehr stark ankorrodiert wird, wenn der Elektrolyt durch die Dichtung hindurchgetreten ist. Die Korrosion eines positiven Pols äußert sich beispielsweise in der Bildung von porösem Bleidioxyd, welches das Austreten von Elektrolyt in der Folge noch erleichtert. Hinzu kommt, daß elektrische Akkumulatoren in Massenfertigung hergestellt werden, so daß technisch aufwendige Lösungen von vornherein ausscheiden müssen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine einwandfreie Abdichtung auch in diesem schwierigen Fall überraschenderweise dadurch erzielt, daß die Dichtungsflächen in dünner Schicht mit einer Substanz eingestrichen werden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie sowohl am Polschaft als auch am Material der Behälterwand fest haftet und außerdem die Eigenschaft besitzt, bei allen Temperaturen, denen die Dichtung ausgesetzt wird, plastisch verformbar zu sein. Außerdem ist diese Substanz alterungsbeständig und gegen die im Akkumulator auftretenden Gase bzw. gegen den Elektrolyten beständig. Wenn die Dichtsubstanz darüber hinaus auch noch hydrophob ist, wird der Durchtritt wäßriger Lösungen praktisch unmöglich gemacht. Als besonders vorteilhaft hat sich zu diesem Zweck Bitumen erwiesen. Jedoch eignen sich auch verschiedene andere Stoffe, wie z. B. Kunststoffe, insbesondere solche auf Vinylbasis, Kunststofflösungen, Gemische aus Bitumen und Kunststoffen, Gummilösung u. a. m. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird die Dichtsubstanz, beispielsweise das Bitumen, in einem leicht flüchtigen Lösungsmittel, vorzugsweise in Toluol, gelöst und mit einem Pinsel od. dgl. auf die Dichtungsflächen so aufgetragen, daß nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eine Schicht von maximal 0,5 mm Dicke stehenbleibt. Dann wird das Metallteil in die Wandung eingesetzt und dort befestigt.
Es hat sich gezeigt, daß sich nach diesem einfachen Verfahren eine außergewöhnlich gute Abdichtung der Poldurchführungen von elektrischen Akkumulatoren erzielen läßt, da das Bitumen gegen alle gebräuchlichen Elektrolyte beständig ist, ferner sehr gut an den in Frage kommenden Materialien haftet und auch in bezug auf seine Verformbarkeit bei den in Frage kommenden Temperaturen allen Anforderungen genügt.
Die Dichtungswirkung der dünnen Schicht kann noch dadurch erhöht werden, daß die Durchführung in an sich bekannter Weise mit einem Labyrinth umlaufender Nuten versehen ist, die ebenfalls mit der Dichtsubstanz bestrichen sind. Von dieser Möglichkeit wird beispielsweise dann mit besonderem Vorteil Gebrauch gemacht, wenn die betreffende Wandung, z. B. der Akkumulatordeckel, im Spritzgußverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff hergestellt wird. Dann werden die mit einem Nutenlabyrinth versehenen und mit der Dichtsubstanz bestrichenen Polschäfte. in der Spritzform arretiert, und der Kunststoff wird um sie herumgepreßt.
Auf diese Weise werden der Polschaft und die Kunststoffwandung einander formschlüssig angepaßt. Zwischen der Dichtsubstanz und dem Kunststoff entsteht ein inniger Kontakt, und beim Abkühlen des Kunststoffs in der Form sowie bei allen späteren Temperaturschwankungen gleicht die Dichtsubstanz die durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bedingte unterschiedliche Verformung des Metalls und des Kunststoffs so aus, daß keinerlei Undichtigkeiten entstehen können.
Die Zeichnung zeigt in Vergrößerung eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung abgedichtete Poldurchführung im .Schnitt. Als Beispiel wurde die Durchführung eines Endpols eines elektrischen Akkumulators durch den Batteriedeckel dargestellt; der mit der Dichtsubstanz 2 dünn bestrichene, mit Nuten 4 versehene Endpol 1 ist, wie oben beschrieben, in die Deckelwandung 3 eingespritzt.
Außer den genannten Vorteilen besitzt das Verfahren noch den Vorzug, daß es besonders rationell angewendet werden kann, da das Auftragen der Dichtsubstanz in. kürzester Zeit maschinell erfolgen kann. Da die Dichtsubstanz nur in einer .Stärke von Bruchteilen eines Millimeters aufgestrichen wird, ist auch der Materialbedarf sehr gering. Zudem ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur die Abdichtung von im wesentlichen kreisrunden Poldurchführungen möglich, sondern es läßt sich ohne weiteres auch bei Poldurchführungen mit beliebigen anderen Querschnitten anwenden.

Claims

Patentansprüche: 1. Abdichtung für die Poldurchführung von elektrischen Akkumulatoren, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß eine Dichtsubstanz (2), die sowohl am Polschaft (1) als auch an der Behälterwandung (3) fest haftet, die gegenüber dem Elektrolyten inert ist undbei allenTemperaturen, denen die Dichtung ausgesetzt wird, plastisch verformbar bleibt, sich in einer Dicke von 0,01 bis 0,5 mm zwischen dem Polschaft (1) und der Behälterwandung (3) befindet.
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz Bitumen ist.
3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz ein Kunststoff oder eine Kunststofflösung ist.
4. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz eine Gummilösung ist.
5. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz eine Mischung aus Bitumen und Kunststoff ist.
6. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz eine Mischung aus Bitumen und Klebstoffen auf Vinylbasis ist.
7. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polschaft mit einem Labyrinth aus umlaufenden Nuten (4) versehen ist.
8. Verfahren zur Herstellung von Abdichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet; daß die Dichtsubstanz mit einem Pinsel od. dgl. auf die Dichtungsfläche aufgetragen wird und der Polschaft dann in die vorgefertigte Behälterwandung eingesetzt wird.
9. Verfahren zur Herstellung von Abdichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtsubstanz mit einem Pinsel od. dgl. auf den Polschaft aufgetragen wird und daß dann die Behälterwandung aus einem thermoplastischen Kunststoff im Spritzgußverfahren um den Polschaft herumgespritzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das Auftragen der Dichtsubstanz auf maschinellem Wege, z. B. durch Aufspritzen, vornimmt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 709 640, 739195, 1123 528; deutsches Gebrauchsmuster Nr.1722 009; Gummi, Asbest, Kunststoffe, Jg.14, 1961, S. 626, 628, 630.