CH662008A5

CH662008A5 - PILLAR BATTERY WITH ELLIPTICAL CROSS-SECTION.

Info

Publication number: CH662008A5
Application number: CH3171/83A
Authority: CH
Inventors: Hironosuke Ikeda; Shigehiro Nakaido
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1987-08-31
Also published as: GB8315803D0; GB2122413B; GB2122413A; DE3321129A1; FR2528631A1; CA1196376A; FR2528631B1; JPS58218768A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Säulenbatterie mit elliptischem Querschnitt gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. The present invention relates to a column battery with an elliptical cross section according to the preamble of independent claim 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. Recently, along with technological progress in various types of electronic devices and applications, batteries are used as power sources. Among these devices and applications, for example, radio receivers, tape devices, cameras and the like are characterized by high power consumption. Despite small devices, for example, two to four cylindrical alkaline manganese batteries (battery voltage: 1.5 V) must be used in order to obtain a three V or six V battery by series connection of the same.

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. As a concrete example shown in FIG. 5, two alkaline manganese batteries 20 are connected in parallel, so that the positive and negative connections 21 and 22 are arranged at one end and then inserted into a battery compartment of a device 30, which device has one positive and one negative contact strips 31 and 32.

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. Lithium batteries with non-aqueous electrolyte, in which the negative active material consists of lithium and the positive active material consists of manganese dioxide, carbon fluoride, silver chromate or the like, have also recently become known, and such batteries have attracted attention because the battery voltage is 3 V and therefore is twice as high as the usual alkaline manganese batteries or dry manganese batteries and also because such batteries have a high energy density.

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. The same inventors as those of the present invention have found the described advantages of the non-aqueous electrolyte batteries and have filed a patent for a non-aqueous electrolyte battery (Japanese Patent Application No. 49 665/1981) for protection. This battery is intended to replace two cylindrical alkaline manganese batteries or manganese dry batteries which are connected in parallel. In particular, this battery shows an elliptical, cylindrical housing, in which an elliptical column battery with coiled positive and negative electrodes and a separating sheet has. The elliptical column battery is obtained by winding it around a plate-shaped core.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche elliptische nichtwässrige Säulenbatterie der oben beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere durch Vermindern des inneren Widerstandes. It is an object of the present invention to improve such an elliptical non-aqueous column battery of the type described above, particularly by reducing the internal resistance.

Erfindungsgemäss wird dies durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruches 1 erreicht. According to the invention this is achieved by the features in the characterizing part of independent claim 1.

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. According to this invention, such a battery can be used not only for a high current like cylindrical batteries connected in parallel in a known manner, but also the adhesion of the positive electrode to the negative electrode and the separating insert is increased by using an elastic member in the center of the electrode arrangement. As a result, the internal resistance is reduced, and thereby the battery characteristic is improved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Batterie gemäss einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 is a sectional view of a battery according to a first embodiment of the invention,

Fig. 2 eine Querschnittansicht der Batterie gemäss der Schnittlinie A-A' in Fig. 1, 2 is a cross-sectional view of the battery according to the section line A-A 'in Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Gliedes in Fig. 1 und 2, 3 is a perspective view of an elastic member in FIGS. 1 and 2,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Gliedes gemäss einer weiteren Ausführungsform, und Fig. 4 is a perspective view of an elastic member according to another embodiment, and

Fig. 5 eine Darstellung einer herkömmlichen Verwendung mit parallel geschalteten Batterien in einem Batteriefach eines elektronischen Gerätes. Fig. 5 shows a conventional use with batteries connected in parallel in a battery compartment of an electronic device.

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. The electrode arrangement for the battery with non-aqueous electrolyte comprises an elliptical column electrode arrangement by spiral winding a strip-shaped negative and a strip-shaped positive electrode with a separating insert in between. The section with a larger radius is about twice as large as the section with a smaller 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: The elastic member used for the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention is made of, for example, an electrically conductive metal strip such as stainless steel and is located at the center of the elliptical column electrode assembly to be larger and larger from the center to press smaller radius parts. The structure of the elliptical elastic member is as follows:

1) Ein vom oberen offenen Ende bis zum unteren offenen Ende reichender Spalt in der Seitenwand, wie Fig. 3 zeigt, und 1) A gap in the side wall extending from the upper open end to the lower open end, as shown in FIG. 3, and

2) eine Endpartie beim Spalt ist zu einer U-förmigen Vertiefung gebogen, wie Fig. 4 zeigt. 2) an end part at the gap is bent into a U-shaped recess, as shown in FIG. 4.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen beschrieben. The present invention is described below using exemplary embodiments.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

662 008 662 008

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. 1 and 2, the reference numeral 1 denotes a housing made of stainless steel with an elliptical cross-sectional area and an insulating sheet 2 on the bottom. In this case, the elliptical cylindrical housing is designed in such a way that the radius of the section with a larger radius is twice larger than the radius of the section with a smaller radius and at least approximately the dimensions of two conventional 1.5 V cylindrical batteries arranged parallel to one another corresponds.

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. A cover 3 made of stainless steel for closing the upper part of the housing 1 is attached to the housing, for example by laser welding. A T-shaped connecting pin 4 is inserted into an opening in the cover 3 by means of an insulator 5 and one end is connected to a metal ring 6. A negative terminal plate 7 is attached to the upper surface of the metal ring 6. An insulating ring 8 prevents an electrical connection between the negative connection plate 7 and the cover 3. A positive external connection 9 is arranged on the cover 3 opposite the negative connection 7. The reference numeral 10 denotes the elliptical column made of a spirally wound electrode structure, which is obtained by welding a negative connection 12 'by spot welding to one end of a negative lithium electrode plate 12 on the conductive elliptical elastic member 11 in a cylindrical shape, which acts as a winding core is used, is attached, the negative electrode 12 and with the interposition of a separating insert 13 and the positive electrode plate 14 made of manganese dioxide around the elastic member 11. In the practical winding procedure, a shaft of a jig is inserted into the center of the elastic member 11 to carry out the winding. In this case, the positive electrode plate 14 comes to rest on the electrode structure and the positive electrode connection 14 ′, which bears on the positive electrode plate 14, is electrically conductively connected to the inner surface of the housing 1. There is an insulating sheet 15 on the upper side of the electrode arrangement 10.

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. The elastic member 11, which is located in the interior of the spiral electrode structure 10, is used on the one hand as a winding core in the manufacture of the electrode arrangement and at the same time as a negative connection. One end 5 of the negative printed circuit board 16 is fixed on the one hand to the elastic member 11 by spot welding and is fixed with the other end to the negative connecting pin 4 in an electrically conductive manner. Fig. 4 shows an elastic member 11 'according to another embodiment.

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: According to the invention for constructing a battery with non-aqueous electrolyte and in that the battery is provided with an elliptical, columnar, spiral electrode structure so that the appearance is that of an elliptical column, the following advantages are obtained when this battery instead of Batteries in which two common cylindrical batteries with a battery voltage of 1.5 V are arranged in parallel and connected in series with each other are used:

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. a) Because the appearance of the battery is an elliptical column, the battery shows a shape that normally have two cylindrical batteries arranged in parallel, and therefore it is possible to use this battery in existing electronic devices. In addition, the volume utilization is improved as a result of the structure of the electrode arrangement, which fills the entire space between two cylindrical batteries if these are arranged in parallel.

b) Gegenüber den zylindrischen Batterien, die in der angegebenen Weise einzusetzen sind, wird die Einsetzarbeit bei einer erfindungsgemässen Batterie sehr stark vereinfacht. b) Compared to the cylindrical batteries that are to be used in the specified manner, the insertion work in a battery according to the invention is very much simplified.

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. In addition, the elastic member is arranged in the central space of the elliptical column arrangement and the electrode structure 10 is pressed outwards as a result of the restoring force of the elastic member 11, as shown in FIG. 2. As a result, there is good adhesion between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the internal resistance is reduced, thereby improving the battery characteristics.

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

B B

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

662 008

1. Column battery with an elliptical cross-section and non-aqueous electrolyte, characterized by an elliptical winding of positive and negative electrode plate and a separating insert, furthermore by an elastic member in the center of the winding for the purpose of moving the winding outwards from the center towards larger and smaller ones Extend radii.

2. Battery according to claim 1, characterized in that the elastic member is the power supply for the one electrode.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Battery according to claim 1, characterized in that the elastic member has a cylindrical shape with an elliptical base, which serves as a winding core.

4. Battery according to claim 1, characterized in that a light metal is used as the active material for the negative electrode.

5. Battery according to claim 4, characterized in that the light metal is lithium or sodium.

6. Battery according to claim 1, characterized in that the positive electrode consists of manganese dioxide, carbon fluoride or silver chromate.

7. Battery according to one of claims 1, 4 or 6, characterized in that the ratio between the part with a larger radius to the part with a smaller radius is at least approximately 2: 1.

8. Battery according to claim 1, characterized in that the elastic member has an elliptical cylindrical shape and has a gap in the cylinder wall between one open side and the other open side.

9. Battery according to claim 8, characterized in that one side of the gap is bent to form a U-shaped recess, and that the other side engages in this recess.