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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.
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PATENT CLAIMS
1. Dry primary battery of high energy density, miniaturized as a flat or button cell and integrable with an alkaline anode, as well as with a cathode coated with an organic transfer complex made of iodine or bromine, characterized in that the battery wall consists of an insulating material metalized on the end faces and the The battery wall is welded to both sides with conductive surfaces and the anode and cathode are connected to the adjacent conductive surfaces.
2. Dry primary battery according to claim 1, characterized in that a metallization of the end faces of the battery wall has a layer of tungsten, which is overlaid with a second layer of nickel.
3. Dry primary battery according to claim 2, characterized in that the conductive battery surfaces made of stainless steel, stainless steel coated with nickel or consist of Nikkel.
4. Dry primary battery according to claim 3, characterized in that one of the two conductive battery surfaces in an opening of an insulating body (1 ') is inserted with further functions.
5. Dry battery according to claim 3, characterized in that the battery wall with an end face with a conductive part (1 ") is welded with other functions and this part also gives the electrode.
The present invention relates to a dry primary battery according to the preamble of claim 1.
Even if stoichiometrically optimizable arrangements for dry batteries have recently become possible, the disadvantage of these batteries is still the loss of volume due to the conditional housing. Since high-quality dry cell batteries must always be hermetically welded, this results in a complicated electrode design which is usually very thick in order to obtain the necessary strength values. Flanging the lid with the housing also results in unnecessary loss of volume. With miniaturized batteries, the volume loss is practically more than 50%. In addition to these serious shortcomings, there is also the relatively high manufacturing effort involved in the previous housings. These disadvantages are to be remedied in accordance with the characterizing part of claim 1, and this is described in more detail on the basis of exemplary embodiments.
Fig. 1 The battery wall 1 consists of a thin ceramic ring, preferably based on aluminum oxide, which is coated on both end faces first with a thin layer 2 of tungsten and then with a second layer 3 of nickel.
The lower conductive battery surface 4 consists of stainless steel which is coated with a nickel layer 5. This battery area 4 is preferably first welded to the battery wall 1 and e.g. the corresponding anode material, such as lithium 6, is inserted into the container which is now present by means of slight pressure, or using an appropriate tool, the anode material lithium 6 can be welded to the battery surface 4 and then connected to the battery wall 1. The iodine cathode 8, which is coated with a transfer complex 7, is placed under pressure in the container and then the upper battery surface 9 made of sheet steel and nickel coating 10 is placed and welded to the battery wall 1 under pressure.
Fig. 2 The battery wall 1 'is a ceramic body with further functions, e.g. a substrate for holding electronic components. The lower side of the substrate is covered with corresponding conductor tracks 12 which result in the supply for the electrode 3. Both parts of the substrate are known to be hermetically sealed. The electrode 13 can either also be a coating of the substrate or the electrode can be covered with a battery surface 4 on this coating. Electrode or battery area 4 have the same properties as described in FIG. 1. The further arrangements of the anode and cathode, likewise the closure of the integrated battery, are carried out as shown in FIG. 1.
Fig. 3 The lower battery area 1 "is a conductive unit with further functions and with the properties of the battery areas as described in Fig. 1. This unit serves e.g.
to accommodate mechanical or electronic components or is itself a component. The battery wall 11 and the upper battery surface 9 and the arrangement of the anode 6 and cathode 8 have the same properties as in FIG. 1.
From the foregoing and the claims it is apparent that the subject matter of the invention is the construction of the battery housing, while the construction and functioning of the active parts, that is to say the anode, the cathode and the transfer complex, are generally known per se. It is therefore known to use alkaline anodes, in particular from lithium and halogen cathodes, e.g. to use from iodine or bromine and assign appropriate transfer complexes. For this purpose, reference is made, for example, to US Pat. Nos. 3,937,635 and 3,879,220 and to Swiss Patents 625,913 and 632,381. Nevertheless, a few possible material combinations are briefly mentioned.
In the case of an anode made of lithium and a cathode made of iodine, the iodine cathode is coated with 2-vinylpyridine iodide as a transfer complex, which leads to the self-formation of an electrolyte from LiJ. Since, as described, the active parts are each used under pressure, there is a good # electrically conductive connection between the anode or cathode and the metallic electrode adjoining it, forming the upper or lower battery seal.