CH662008A5 - Saeulenbatterie mit elliptischem querschnitt. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Säulenbatterie mit elliptischem Querschnitt gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.

In neuester Zeit zusammen mit dem technischen Fortschritt in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten und Anwendungen werden Batterien als Stromquellen benützt. Unter diesen Geräten und Anwendungen zeichnen sich beispielsweise Radioempfänger, Bandgeräte, Fotoapparate und dergleichen durch einen hohen Stromkonsum aus. Trotz kleiner Apparate müssen beispielsweise zwei bis vier zylindrische alkalische .Manganbatterien (Batteriespannung: 1,5 V) verwendet werden, um eine Drei-V- oder Sechs-V-Bat-terie durch Serieschaltung derselben zu erhalten.

Wie in Fig. 5 als konkretes Beispiel dargestellt, sind zwei alkalische Manganbatterien 20 parallel geschaltet, so dass die positiven und negativen Anschlüsse 21 und 22 an einem Ende angeordnet sind und dann in ein Batteriefach eines Gerätes 30 eingesetzt wurden, welches Gerät einen positiven und einen negativen Kontaktstreifen 31 und 32 aufweist.

Kürzlich wurden auch Lithiumbatterien mit nichtwäss-rigem Elektrolyt bekannt, bei welchen das negative aktive Material aus Lithium und das positive aktive Material aus Mangandioxid, Kohlenstoffluorid, Silberchromat oder dergleichen besteht, und solche Batterien haben die Aufmerksamkeit erregt, weil die Batteriespannung 3 V ist und somit zweimal so hoch liegt wie die gewöhnlichen alkalischen Manganbatterien oder Mangantrockenbatterien und auch deshalb, weil solche Batterien eine hohe Energiedichte aufweisen.

Dieselben Erfinder, wie die der vorliegenden Erfindung, haben die beschriebenen Vorteile der nichtwässrigen Elektrolytbatterien gefunden und haben eine nichtwässrige Elektrolytbatterie in einem Patent (Japanische Patentanmeldung Nr. 49 665/1981) zum Schutz angemeldet. Diese Batterie soll zwei zylindrische alkalische Manganbatterien oder Mangantrockenbatterien, die parallel geschaltet sind, ersetzen. Insbesondere zeigt diese Batterie ein elliptisches, zylindrisches Gehäuse, in das eine elliptische Säulenbatterie mit gewik-kelter positiver und negativer Elektroden und ein Trennblatt aufweist. Die elliptische Säulenbatterie wird durch Aufwik-keln um einen plattenförmigen Kern erhalten.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche elliptische nichtwässrige Säulenbatterie der oben beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere durch Vermindern des inneren Widerstandes.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 erreicht.

Gemäss dieser Erfindung kann eine solche Batterie nicht nur für einen hohen Strom wie parallel geschaltete zylindrische Batterien in bekannter Art verwendet werden, aber auch die Adhäsion der positiven Elektrode an der negativen Elektrode und der Trenneinlage wird durch Verwendung eines elastischen Gliedes im Zentrum der Elektrodenanordnung erhöht. Als Resultat wird der innere Widerstand verkleinert und dadurch wird die Batteriecharakteristik verbessert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Batterie gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittansicht der Batterie gemäss der Schnittlinie A-A' in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Gliedes in Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Gliedes gemäss einer weiteren Ausführungsform, und

Fig. 5 eine Darstellung einer herkömmlichen Verwendung mit parallel geschalteten Batterien in einem Batteriefach eines elektronischen Gerätes.

Die Elektrodenanordnung für die Batterie mit nichtwäss-rigem Elektrolyt umfasst eine elliptische Säulenelektroden-anordnung, durch spiraliges Aufwickeln einer streifenförmigen negativen und einer streifenförmigen positiven Elektrode mit dazwischenliegender Trenneinlage. Die Partie mit grösserem Radius ist etwa doppelt so gross wie die Partie mit kleinerem Radius.

Das elastische Glied, das für die Batterie mit nichtwäss-rigem Elektrolyt gemäss der vorliegenden Erfindung verwendet ist, besteht beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Metallstreifen wie beispielsweise rostfreier Stahl und ist im Zentrum der elliptischen Säulenelektrodenanordnung angeordnet, um diese vom Zentrum aus in Richtung von grösseren und kleineren Radiuspartien zu pressen. Der Aufbau des elliptischen elastischen Gliedes ist der folgende:

1) Ein vom oberen offenen Ende bis zum unteren offenen Ende reichender Spalt in der Seitenwand, wie Fig. 3 zeigt, und

2) eine Endpartie beim Spalt ist zu einer U-förmigen Vertiefung gebogen, wie Fig. 4 zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen beschrieben.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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In Fig. 1 und 2 bedeutet die Referenzziffer 1 ein Gehäuse aus rostfreiem Stahl mit einer elliptischen Querschnittfläche und einem Isolierblatt 2 am Boden. In diesem Fall ist das elliptische zylindrische Gehäuse derart ausgebildet, dass der Radius der Partie mit grösserem Radius zweimal grösser ist als der Radius der Partie mit kleinerem Radius und wenigstens angenähert den Abmessungen von zwei gewöhnlichen 1,5-V- zylindrischen, parallel zueinander angeordneten Batterien entspricht.

Ein Deckel 3 aus rostfreiem Stahl zum Verschliessen der oberen Partie des Gehäuses 1 ist beispielsweise durch Laser-schweissungam Gehäuse befestigt. Ein T-förmiger Anschlussstift 4 ist mittels eines Isolators 5 in eine Öffnung im Deckel 3 eingesetzt und ein Ende ist mit einem Metallring 6 verbunden. Eine negative Anschlussplatte 7 ist an der oberen Fläche des Metallringes 6 befestigt. Ein Isolierring 8 verhindert eine elektrische Verbindung zwischen der negativen Anschlussplatte 7 und dem Deckel 3. Ein positiver Aus-senanschluss 9 ist gegenüberliegend zum negativen Anschluss 7 auf dem Deckel 3 angeordnet. Die Bezugszahl 10 bedeutet die elliptische Säule aus einem spiralig aufgewik-kelten Elektrodenaufbau, der dadurch erhalten wird, dass ein negativer Anschluss 12' durch Punktschweissung an das eine Ende einer negativen Lithiumelektrodenplatte 12 am leitenden elliptischen elastischen Glied 11 in einer zylindrischen Form, das als Wicklungskern benützt ist, befestigt wird, die negative Elektrode 12 und mit Zwischenlage einer Trenneinlage 13 und die positive Elektrodenplatte 14 aus Mangandioxid um das elastische Glied 11 wickeln. Beim praktischen Vorgehen zum Aufwickeln wird eine Welle eines Aufspannelementes in das Zentrum des elastischen Gliedes 11 eingefügt, um damit das Wickeln vorzunehmen. In diesem Fall kommt die positive Elektrodenplatte 14 zuäusserst des Elektrodenaufbaus zu liegen und der positive Elektrodenan-schluss 14', der an der positiven Elektrodenplatte 14 anliegt, wird mit der Innenfläche des Gehäuses 1 elektrisch leitend verbunden. Auf der Oberseite der Elektrodenanordnung 10 befindet sich ein Isolierblatt 15.

Das elastische Glied 11, das sich im Innenraum des spiraligen Elektrodenaufbaus 10 befindet, wird einerseits als Wicklungskern bei der Herstellung der Elektrodenanordnung benützt und zugleich als negativer Anschluss. Ein Ende 5 der negativen Leiterplatte 16 ist einerseits am elastischen Glied 11 durch eine Punktschweissung befestigt und ist mit dem anderen Ende am negativen Anschlussstift 4 elektrisch leitend befestigt. Fig. 4 zeigt ein elastisches Glied 11 ' gemäss einer anderen Ausführungsform.

Gemäss der Erfindung zum Bau einer Batterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt und dadurch, dass die Batterie mit einem elliptischen, säulenartigen, spiraligen Elektrodenaufbau versehen ist, so dass das Erscheinungsbild das einer elliptischen Säule ist, werden die folgenden Vorteile erhalten, wenn diese Batterie anstelle von Batterien, bei denen zwei gewöhnliche zylindrische Batterien mit einer Batteriespannung von 1,5 V parallel zueinander angeordnet und in Serie miteinander geschaltet sind, verwendet ist:

a) Dadurch, dass das Erscheinungsbild der Batterie eine elliptische Säule ist, zeigt die Batterie eine Form, die normalerweise zwei zylindrische Batterien haben, die parallel angeordnet sind, und deshalb ist es möglich, diese Batterie in bestehenden elektronischen Geräten zu verwenden. Dazu kommt noch, dass infolge des Aufbaus der Elektrodenanordnung, die den gesamten Raum zwischen zwei zylindrischen Batterien ausfüllt, wenn diese parallel angeordnet sind, die Volumenausnützung verbessert wird.

b) Gegenüber den zylindrischen Batterien, die in der angegebenen Weise einzusetzen sind, wird die Einsetzarbeit bei einer erfindungsgemässen Batterie sehr stark vereinfacht.

Zudem ist das elastische Glied im zentralen Raum der elliptischen Säulenanordnung angeordnet und der Elektrodenaufbau 10 wird infolge der Rückstellkraft des elastischen Gliedes 11, wie in Fig. 2 dargestellt, nach aussen gedrückt. Daraus resultiert eine gute Adhäsion zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte und der innere Widerstand wird verringert, wodurch die Batteriecha-rakteristika verbessert werden.

15

20

25

30

B

1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

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1. Säulenbatterie mit elliptischem Querschnitt und nicht-wässrigem Elektrolyt, gekennzeichnet durch einen elliptischen Wickel von positiver und negativer Elektrodenplatte und einer Trenneinlage, ferner durch ein elastisches Glied im Zentrum des Wickels zum Zweck, den Wickel vom Zentrum aus nach aussen in Richtung grösserer und kleinerer Radien auszudehnen.

2. Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied die Stromzuführung für die eine Elektrode ist.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied eine zylindrische Form mit elliptischer Grundfläche aufweist, welches als Wicklungskern dient.

4. Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als aktives Material für die negative Elektrode ein Leichtmetall verwendet ist.

5. Batterie nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetall Lithium oder Natrium ist.

6. Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die positive Elektrode aus Mangandioxid, Koh-lenstoffluorid oder aus Silberchromat besteht.

7. Batterie nach einem der Ansprüche 1,4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Partie mit grösserem Radius zur Partie mit kleinerem Radius wenigstens angenähert 2:1 ist.

8. Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Glied eine elliptisch zylindrische Form aufweist und in der Zylinderwand einen Spalt zwischen der einen offenen Seite und der anderen offenen Seite aufweist.

9. Batterie nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seite des Spaltes zur Bildung einer U-för-migen Vertiefung gebogen ist, und dass die andere Seite in diese Vertiefung eingreift.