CH652239A5

CH652239A5 - Dry primary battery

Info

Publication number: CH652239A5
Application number: CH6082/80A
Authority: CH
Inventors: Karl Adler
Original assignee: Brunhilde Adler Nietzold
Priority date: 1980-08-12
Filing date: 1980-08-12
Publication date: 1985-10-31

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE
1. Trockenprhnärbatterie hoher Energiedichte, miniaturisiert als Flach- oder Knopfzelle und integrierbar mit einer alkalischen Anode, sowie mit einer mit einem organischen Transferkomplex beschichteten Kathode aus Jod oder Brom, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriewand aus einem an den Stirnflächen metalisierten isolierenden Material besteht und die Batteriewand beidseitig mit leitenden Flächen verschweisst ist und die Anode sowie Kathode mit den anliegenden leitenden Flächen verbunden sind.

2. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallisierung der Stirnflächen der Batteriewand eine Schicht aus Wolfram aufweist, der eine zweite Schicht Nickel überlagert ist.

3. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Batterieflächen aus rostfreiem Stahl, rostfreiem Stahl mit Nickel belegt oder aus Nikkel bestehen.

4. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden leitenden Batterieflächen in eine Öffnung eines isolierenden Körpers (1') mit weiteren Funktionen eingelegt ist.

5. Trockenbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriewand mit einer Stirnseite mit einem leitenden Teil (1") mit weiteren Funktionen verschweisst ist sowie dieser Teil gleichzeitig die Elektrode ergibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenprimärbatterie gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auch wenn stöchiometrisch optimierbare Anordnungen bei Trockenbatterien in letzter Zeit möglich geworden sind, besteht immer noch der Nachteil dieser Batterien im Volumenverlust durch die bedingten Gehäuse. Da hochwertige Trockenbatterien grundsätzlich hermetisch verschweisst sein müssen bedingt dies eine komplizierte Elektrodenausführung welche in der Regel sehr dick ist um die nötigen Festigkeitswerte zu erhalten. Die Umbördelung der Deckel mit dem Gehäuse ergibt ebenfalls unnötigen Volumenverlust. Bei miniaturisierten Batterien ist der Volumenverlust praktisch mehr als 50%. Neben diesen gravierenden Mängeln kommt ausserdem bei den bisherigen Gehäusen der relativ hohe Aufwand der Herstellung. Diese Nachteile sollen gemäss kennzeichnendem Teil des Anspruchs 1 behoben werden, und dies wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 Die Batteriewand 1 besteht aus einem dünnen Keramikring, vorzugsweise auf Aluminiumoxydbasis, die an beiden Stirnflächen zuerst mit einer dünnen Schicht 2 Wolfram und danach mit einer zweiten Schicht 3 Nickel belegt ist.

Die untere leitende Batteriefläche 4 besteht aus rostfreien Stahl welcher mit einer Nickelschicht 5 überzogen ist. Diese Batteriefläche 4 wird vorzugsweise zuerst mit der Batteriewand 1 verschweisst und z.B. das entsprechende Anodenmaterial wie Lithium 6 in den nunmehr vorhandenen Behälter eingesetzt mittels leichten Druckes, oder unter Verwendung eines entsprechenden Werkzeuges kann das Anodenmaterial Lithium 6 mit der Batterifläche 4 verschweisst und danach mit der Batteriewand 1 verbunden werden. Die mit einem Transferkompelx 7 beschichtete, vorzugsweise Jodkathode 8 wird in den Behälter unter Druck eingelegt und dann die obere Batteriefläche 9 aus Stahlblech und Nickelbelegung 10 aufgelegt und unter Druck mit der Batteriewand 1 verschweisst.

Fig. 2 Die Batteriewand 1' ist ein Keramikkörper mit weiteren Funktionen, z.B. ein Substrat zur Aufnahme elektronischer Komponenten. Die untere Seite des Substrates ist mit entsprechenden Leiterbahnen 12 belegt die die Zuführung für die Elektrode 3 ergeben. Beide Teile des Substrates sind bekanntermassen hermetisch versiegelt. Die Elektrode 13 kann entweder ebenfalls eine Beschichtung des Substrates sein oder auf diese Beschichtung kann die Elektrode mit einer Batteriefläche 4 belegt werden. Elektrode oder Batteriefläche 4 weisen dieselben Eigenschaften auf wie in Fig. 1 beschrieben. Die weiteren Anordnungen der Anode und Kathode, ebenfalls der Verschluss der integrierten Batterie geschieht wie in Fig. 1 ausgeführt.

Fig. 3 Die untere Batteriefläche 1" ist eine leitende Einheit mit weiteren Funktionen und mit den Eigenschaften der Bat terieflächen wie in Fig. 1 beschrieben. Diese Einheit dient z.B.

zur Aufnahme von mechanischen oder elektronischen Komponenten oder ist selbst eine Komponente. Die Batteriewand 1 1 und die obere Batteriefläche 9 sowie die Anordnung der Anode 6 und Kathode 8 weisen die gleichen Eigenschaften auf wie in Fig. 1.

Aus dem Vorstehenden und den Ansprüchen geht hervor, dass Gegenstand der Erfindung der Aufbau des Batteriegehäuses ist, während der Aufbau und die Funktionsweise der aktiven Teile, also der Anode, der Kathode und des Transferkomplexes an sich allgemein bekannt sind. Es ist also bekannt, alkalische Anoden, insbesondere aus Lithium und Halogen-Kathoden, z.B. aus Jod oder Brom zu verwenden und entsprechende Transferkomplexe zuzuordnen. Es wird hierzu beispielsweise verwiesen auf die USA-Patentschriften 3 937 635 und 3 879 220 sowie auf die Schweizer-Patentschriften 625 913 und 632 381. Trotzdem seien kurz einige mögliche Materialkombinationen erwähnt.

Im Falle einer Anode aus Lithium und einer Kathode aus Jod wird die Jodkathode mit 2-Vinylpyridinjodid als Transferkomplex beschichtet, was zur Selbstbildung eines Elektrolyten aus LiJ führt. Da, wie beschrieben, die aktiven Teile jeweils unter Druck eingesetzt werden, ergibt sich eine gute# elektrisch leitende Vebindung zwischen der Anode bzw. Kathode und der daran anliegenden, den oberen bzw. unteren Batterieabschiuss bildenden metallischen Elektrode.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Trockenprhnärbatterie hoher Energiedichte, miniaturisiert als Flach- oder Knopfzelle und integrierbar mit einer alkalischen Anode, sowie mit einer mit einem organischen Transferkomplex beschichteten Kathode aus Jod oder Brom, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriewand aus einem an den Stirnflächen metalisierten isolierenden Material besteht und die Batteriewand beidseitig mit leitenden Flächen verschweisst ist und die Anode sowie Kathode mit den anliegenden leitenden Flächen verbunden sind.
2. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallisierung der Stirnflächen der Batteriewand eine Schicht aus Wolfram aufweist, der eine zweite Schicht Nickel überlagert ist.
3. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Batterieflächen aus rostfreiem Stahl, rostfreiem Stahl mit Nickel belegt oder aus Nikkel bestehen.
4. Trockenprimärbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden leitenden Batterieflächen in eine Öffnung eines isolierenden Körpers (1') mit weiteren Funktionen eingelegt ist.
5. Trockenbatterie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriewand mit einer Stirnseite mit einem leitenden Teil (1") mit weiteren Funktionen verschweisst ist sowie dieser Teil gleichzeitig die Elektrode ergibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Trockenprimärbatterie gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auch wenn stöchiometrisch optimierbare Anordnungen bei Trockenbatterien in letzter Zeit möglich geworden sind, besteht immer noch der Nachteil dieser Batterien im Volumenverlust durch die bedingten Gehäuse. Da hochwertige Trockenbatterien grundsätzlich hermetisch verschweisst sein müssen bedingt dies eine komplizierte Elektrodenausführung welche in der Regel sehr dick ist um die nötigen Festigkeitswerte zu erhalten. Die Umbördelung der Deckel mit dem Gehäuse ergibt ebenfalls unnötigen Volumenverlust. Bei miniaturisierten Batterien ist der Volumenverlust praktisch mehr als 50%. Neben diesen gravierenden Mängeln kommt ausserdem bei den bisherigen Gehäusen der relativ hohe Aufwand der Herstellung. Diese Nachteile sollen gemäss kennzeichnendem Teil des Anspruchs 1 behoben werden, und dies wird an Hand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 Die Batteriewand 1 besteht aus einem dünnen Keramikring, vorzugsweise auf Aluminiumoxydbasis, die an beiden Stirnflächen zuerst mit einer dünnen Schicht 2 Wolfram und danach mit einer zweiten Schicht 3 Nickel belegt ist.

Die untere leitende Batteriefläche 4 besteht aus rostfreien Stahl welcher mit einer Nickelschicht 5 überzogen ist. Diese Batteriefläche 4 wird vorzugsweise zuerst mit der Batteriewand 1 verschweisst und z.B. das entsprechende Anodenmaterial wie Lithium 6 in den nunmehr vorhandenen Behälter eingesetzt mittels leichten Druckes, oder unter Verwendung eines entsprechenden Werkzeuges kann das Anodenmaterial Lithium 6 mit der Batterifläche 4 verschweisst und danach mit der Batteriewand 1 verbunden werden. Die mit einem Transferkompelx 7 beschichtete, vorzugsweise Jodkathode 8 wird in den Behälter unter Druck eingelegt und dann die obere Batteriefläche 9 aus Stahlblech und Nickelbelegung 10 aufgelegt und unter Druck mit der Batteriewand 1 verschweisst.

Fig. 2 Die Batteriewand 1' ist ein Keramikkörper mit weiteren Funktionen, z.B. ein Substrat zur Aufnahme elektronischer Komponenten. Die untere Seite des Substrates ist mit entsprechenden Leiterbahnen 12 belegt die die Zuführung für die Elektrode 3 ergeben. Beide Teile des Substrates sind bekanntermassen hermetisch versiegelt. Die Elektrode 13 kann entweder ebenfalls eine Beschichtung des Substrates sein oder auf diese Beschichtung kann die Elektrode mit einer Batteriefläche 4 belegt werden. Elektrode oder Batteriefläche 4 weisen dieselben Eigenschaften auf wie in Fig. 1 beschrieben. Die weiteren Anordnungen der Anode und Kathode, ebenfalls der Verschluss der integrierten Batterie geschieht wie in Fig. 1 ausgeführt.

Fig. 3 Die untere Batteriefläche 1" ist eine leitende Einheit mit weiteren Funktionen und mit den Eigenschaften der Bat terieflächen wie in Fig. 1 beschrieben. Diese Einheit dient z.B.

zur Aufnahme von mechanischen oder elektronischen Komponenten oder ist selbst eine Komponente. Die Batteriewand 1 1 und die obere Batteriefläche 9 sowie die Anordnung der Anode 6 und Kathode 8 weisen die gleichen Eigenschaften auf wie in Fig. 1.

Aus dem Vorstehenden und den Ansprüchen geht hervor, dass Gegenstand der Erfindung der Aufbau des Batteriegehäuses ist, während der Aufbau und die Funktionsweise der aktiven Teile, also der Anode, der Kathode und des Transferkomplexes an sich allgemein bekannt sind. Es ist also bekannt, alkalische Anoden, insbesondere aus Lithium und Halogen-Kathoden, z.B. aus Jod oder Brom zu verwenden und entsprechende Transferkomplexe zuzuordnen. Es wird hierzu beispielsweise verwiesen auf die USA-Patentschriften 3 937 635 und 3 879 220 sowie auf die Schweizer-Patentschriften 625 913 und 632 381. Trotzdem seien kurz einige mögliche Materialkombinationen erwähnt.

Im Falle einer Anode aus Lithium und einer Kathode aus Jod wird die Jodkathode mit 2-Vinylpyridinjodid als Transferkomplex beschichtet, was zur Selbstbildung eines Elektrolyten aus LiJ führt. Da, wie beschrieben, die aktiven Teile jeweils unter Druck eingesetzt werden, ergibt sich eine gute# elektrisch leitende Vebindung zwischen der Anode bzw. Kathode und der daran anliegenden, den oberen bzw. unteren Batterieabschiuss bildenden metallischen Elektrode. **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.