CN103814455A - 无卷边的纽扣电池 - Google Patents
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Abstract
说明一种纽扣电池，其包括液体密封地封闭的壳体，壳体由电池杯(其具有底部、环绕的外罩、连接底部与外罩的过渡区域和终端的切割棱边)、电池盖(其具有底部、环绕的外罩、连接底部与外罩的过渡区域和终端的切割棱边)和密封件构成，其中，电池盖以切割棱边向前插入电池杯中并且密封件在电池杯与电池盖之间布置成使得其使它们彼此绝缘。该纽扣电池特征特别在于，电池盖的外罩划分成单层壁的截段和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边，其通过电池盖的切割棱边向外径向弯曲来形成，电池盖的外罩就在双层壁的开边之下具有环绕的缺口，在缺口中其外径具有最小值而电池杯的外罩具有通过径向拉入所形成的环绕的鼻部，其接合到该缺口中。此外说明一种用于制造这样的纽扣电池的方法。
Description
技术领域
当前发明涉及一种纽扣电池(Knopfzelle)，其带有液体密封地封闭的壳体，壳体包括电池杯(Zellenbecher)、电池盖和密封件。
背景技术
纽扣电池通常具有由两个壳体半部电池杯和电池盖构成的壳体。其例如可由镀镍的深冲钢板制造为冲压拉伸件(Stanzziehteil)。通常电池杯是正极性而电池盖是负极性。在壳体中可包含有最不同的电化学系统、例如锌/二氧化锰、初级和次级锂离子系统或者次级系统如镍/镉或镍/金属氢化物。
纽扣电池的液体密封的封闭传统地通过电池杯的边缘与塑料环(其布置在电池杯与电池盖之间且其同时用作密封元件以及用于电池杯与电池盖的电绝缘)相连接卷边(Umboerdeln)到电池盖的边缘上而实现。这样的纽扣电池例如在文件DE 31 13 309中来说明。
备选地也可能制造纽扣电池，在其中电池杯和电池盖在轴向上仅通过力配合被保持在一起且其相应地不具有卷边的杯缘。这样的纽扣电池及其制造例如在文件WO 2010/089152 A1以及在德国专利申请文件10 2009 017 514.8中来说明。
在文件DE 196 47 593中说明了一种密封元件的应用，其通过深冲由箔(Folie)来制造。借助于拔丝模(Ziehmatrize)和成形冲模(Formstempel)在真空下由加热的箔拉出杯状的成形件。聚酰胺被说明为优选的箔材料。变形根据所希望的直径/高度比在一个或者多个分级的工序中实现。在通过深冲所制造的杯状的成形件的底部区域中接下来借助于冲裁模(Schnittstempels)和冲裁套(Schnittbuchse)实现冲裁。将由此所制造的密封元件装配到盖上，盖然后可被插入杯中。因为由此所制造的箔密封件仅具有非常小的厚度，所形成的纽扣电池容量优化。箔密封件的应用相对于由注塑件构成的密封件的传统应用就此而言提供明显的优点。
在文件WO 2007/062838、文件EP 0 731 516和文件US 5,919,586中说明一种壳体盖，其具有带有U形横截面的双层壁的开边(Oeffnungsrand)，开边通过电池盖的切割棱边(Schnittkante)向外径向弯曲来形成。带有这样的纽扣电池盖的壳体具有突出的密封性能和高容量。
发明内容
当前所说明的发明基于所提及的现有技术。其目的在于提供尤其通过进一步优化的容量而出众的纽扣电池。
该目的通过带有权利要求1的特征的纽扣电池来实现。根据本发明的纽扣电池的优选实施形式在从属权利要求2至6中来说明。带有权利要求7的特征的方法也有助于实现该目的。以此通过参考该说明书的内容做出全部权利要求的表达。
根据本发明的纽扣电池包括液体密封地封闭的壳体，其包括电池杯、电池盖和密封件。电池杯和电池盖经由密封件相互连接。其分别具有底部、环绕的外罩(Mantel)、连接底部与外罩的过渡区域和终端的(endstaendig)切割棱边。
电池杯的底部和电池盖的底部优选地分别平地且优选地圆形地、必要时还椭圆地来构造。电池杯的外罩和电池盖的外罩优选地可作为带有圆形的或者椭圆的横截面的空心柱体的环状部段来说明。通常，电池杯和电池盖的外罩正交于属于此的底部取向。
电池杯和电池盖的所提及的过渡区域优选地包括电池杯和电池盖的部分，其处于相应的底部的平面之外、但是还不是属于此的外罩的部分。过渡区域可构造成倒圆的、例如肩状的，或者还具有尖锐的棱边的形状。
电池杯和电池盖优选地由金属材料如镀镍的钢或钢板制成。此外适合的尤其还有三金属(Trimetall)，例如以顺序镍、钢和铜(从外向内)。
根据本发明的纽扣电池的电池盖以切割棱边向前插入电池杯中。在此，密封件在电池杯与电池盖之间布置成使得其使它们彼此绝缘。
密封件优选地是箔密封件，如其例如在开头所提及的文件DE 196 47 593中所说明的那样。优选地可使用由热塑性塑料构成的箔密封件。聚酰胺或者聚醚醚酮尤其适合作为材料。然而本发明不限于这样的密封件。原则上也可使用传统的、尤其通过注塑来制造的密封件。
在电池盖插入电池杯中时电池杯和电池盖的外罩重叠且构造环绕的重叠区域。区域的大小或重叠的区域与不重叠的区域的比例在此通过电池杯和电池盖的外罩的相应的高度以及通过插入的深度来确定。
电池杯和电池盖与密封件共同构造壳体，在其中电池杯和电池盖的底部彼此平行布置。底部的间距限定纽扣电池的高度，通过底部的中点的连接直线限定参考轴线(轴向)，沿着其在装配纽扣电池时实现电池盖插入电池杯中。
根据本发明的纽扣电池特征特别在于，电池盖的外罩包括单层壁的截段和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边，其通过电池盖的切割棱边向外径向弯曲来形成。换言之，根据本发明的纽扣电池具有纽扣电池盖，如其原则上已由开头所提及的文件WO 2007/062838、文件EP 0 731 516和文件US 5,919,586所已知的那样。在所有这些文件中说明电池盖，在其中如在当前所使用的电池盖中那样电池盖的弯曲的切割棱边贴靠在电池盖外罩的外侧处。贴靠的切割棱边在电池盖外罩的外侧处形成较小的凸肩或突起。然而如果带有U形横截面的双层壁的开边被径向向内拉入、如其例如在文件EP 0731516的图1或图2中或者在文件US 5,919,586的图3a或图3b中所示出的那样，则在缺口(在其中电池盖外罩的外径具有最小值)中产生突起或者凸肩。
根据本发明的纽扣电池还具有带有这样的环绕的缺口的电池盖，该缺口就在双层壁的开边之下伸延且在其中电池盖外罩的外径具有最小值。电池盖的外罩的外径优选地在双层壁的开边的区域中具有最大值，然后朝向缺口减小而在缺口之下又增长。或者换言之，外罩的外径在缺口中具有最小值而在缺口之上和之下又增长。
不由现有技术已知的是，这样的缺口可用于将电池盖固定在电池杯中。对此，根据本发明的纽扣电池的电池杯的外罩具有通过径向拉入所形成的环绕的鼻部，其接合到该缺口中。本发明的纽扣电池的电池杯和电池盖因此在轴向上通过形状配合相连接，而不强制要求开头所提及的传统的卷边。
电池杯和电池盖的封闭装配在根据本发明的纽扣电池中可比在传统纽扣电池中简单得多地来实现。为了形成所提及的环绕的鼻部不需要复杂的卷边工具，而是仅还需要锥形地伸延的拉入衬套(Einziehbuchse)。在本身拉入时径向力仅在带有U形横截面的双层壁的开边的区域中作用到电池盖上。在该区域中电池盖具有特别高的稳定性，使得在最终装配时电池的损坏的可能性非常小。
在特别优选的实施形式中接合到缺口中的鼻部由电池杯的径向向内拉入的切割棱边来形成。在该实施形式中电池杯的外罩仅具有非常小的高度。由此引起较大的材料节省。电池杯的切割棱边的径向拉入例如可利用已提及的拉入衬套来实现。切割棱边的径向拉入优选地在电池盖被插入电池杯中之后实现。
在另一实施形式中同样可能的是，接合到缺口中的鼻部由布置在切割棱边之下的径向环绕的凹入部(Einbuchtung)在电池杯外罩中来形成。在该情况中电池杯的外罩比在之前所说明的实施形式中更高。处在凹入部之上的切割棱边优选地还在电池盖完全插入电池杯中时贴靠在电池盖外罩的外壁处、尤其在单层壁的截段中并且例如不卷边到电池盖的过渡区域中。
径向环绕的凹入部同样可借助于所提及的拉入衬套来实现。
在优选的实施形式中电池杯的外罩具有小于纽扣电池的高度的60%、优选地小于40%的高度。
电池盖的外罩在单层壁的截段中的外径通常不超过电池杯的外罩的最大外径、通常低于其。
密封件通常包围电池盖的双层壁的开边。在优选的实施形式中其此外还至少部分地、优选地完全地覆盖电池盖的外罩的外侧，甚至可拉高直到过渡区域中。
在优选的实施形式中密封件可着色。在箔密封件的情况中例如可使用包含颜料的箔。密封件例如可着蓝色、红色、黄色、绿色或黑色。以该方式可在颜色上分辨纽扣电池，例如用于区分可充电的和不可充电的纽扣电池。对于可充电的纽扣电池例如可使用绿色的箔。在传统的纽扣电池中在壳体件电池杯与电池盖之间的密封件不可见或几乎不可见。当密封件根据所说明的优选的实施形式至少部分地或者甚至完全覆盖电池盖的外罩时，表现得完全不同。
如已提及的那样，一种用于制造纽扣电池的方法也是本发明的内容。在该方法中使用电池杯、电池盖和密封件，如其在上面所说明的那样。
在该方法中在一步骤中将密封件施加到电池盖的外罩上。如上所述，其除了所提及的单层壁的截段和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边之外在开边之下包括环绕的缺口，在缺口中其外径具有最小值。在另一步骤中将带有所施加的密封件的电池盖以切割棱边向前插入电池杯中，其中，电池杯的外罩具有通过径向拉入所形成的环绕的鼻部，其在电池盖插入电池杯中时接合到该缺口中。备选地，该鼻部也可在电池盖插入电池杯中之后通过径向拉入来形成。
根据本发明的纽扣电池优选地是锌/空气-纽扣电池。备选地，但是电池例如也可以是镍/金属氢化物电池或锂电池。
本发明的另外的特征由优选的实施形式的接下来的说明得到。就此而言应明确强调的是，根据本发明的装置的所有在本申请中所说明的可选方面可分别本身单独地或者与在本发明的实施形式中另外的所说明的可选方面中的一个或多个相结合来实现。优选的实施形式的接下来的说明仅用于阐述和用于更好地理解本发明且绝不应限制性地来理解。
具体实施方式
图1显示根据本发明的纽扣电池100的部分剖开的图示。其包括由电池杯101、电池盖102和密封件103构成的壳体。电池盖具有外罩104，其划分成单层壁的截段105和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边106。后者通过切割棱边107向外径向弯曲来形成。
可清晰地识别出的是，带有U形横截面的双层壁的开边106被径向向内拉入，使得外罩104在双层壁的开边106的区域中的外径不超过外罩在单层壁的区域105中的外径。作为拉入的结果，外罩104就在双层壁的开边106之下具有缺口108，在其中电池盖外罩104的外径具有最小值。该缺口108可被用于使电池杯101和电池盖102形状配合地相互连接。
密封件106包围电池盖的双层壁的开边106。此外，其还完全覆盖外罩104的外侧、尤其还覆盖电池盖的完整的单层壁的截段105。其拉高直到在电池盖的外罩与底部之间的肩状地构造的过渡区域中。
图2显示在图1中剖开的区域的局部放大图。可良好地识别出的是缺口108，其在切割棱边107之下伸延。凹入部111接合到该缺口。凹入部111通过双层壁的开边106的径向拉入来形成。电池杯101的切割棱边110本身径向向外弯曲。
所示出的纽扣电池100是锌/空气-纽扣电池。空气阴极112置入电池杯101中。由于清晰性原因未示出锌阳极，其通常在空气阴极(通过分离器与其分离)之上基本上完全填满壳体。
Claims (7)
1. 一种纽扣电池，其包括液体密封地封闭的壳体，所述壳体包括：
-电池杯，其具有底部、环绕的外罩、连接所述底部与所述外罩的过渡区域和终端的切割棱边，
-电池盖，其具有底部、环绕的外罩、连接所述底部与所述外罩的过渡区域和终端的切割棱边，以及
-密封件，
其中，所述电池盖以所述切割棱边向前插入所述电池杯中并且所述密封件在所述电池杯与所述电池盖之间布置成使得所述密封件使它们彼此绝缘，
其特征在于，
-所述电池盖的外罩划分成单层壁的截段和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边，其通过所述电池盖的切割棱边向外径向弯曲来形成，
-所述电池盖的外罩就在环绕的双层壁的所述开边之下具有环绕的缺口，在所述缺口中其外径具有最小值并且
-所述电池杯的外罩具有通过径向拉入所形成的环绕的鼻部，其接合到环绕的所述缺口中。
2. 根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于，所述鼻部由所述电池杯的径向向内拉入的切割棱边来形成。
3. 根据权利要求1所述的纽扣电池，其特征在于，所述鼻部由布置在所述切割棱边之下的径向环绕的凹入部在所述电池杯的外罩中来形成。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述电池杯的外罩具有小于所述纽扣电池的高度的60％、优选地小于40％的高度。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述电池盖的外罩在单层壁的所述截段中的外径不超过所述电池杯的外罩的最大外径。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的纽扣电池，其特征在于，所述密封件完全覆盖所述电池盖的外罩的外侧。
7. 一种用于制造纽扣电池、尤其根据前述权利要求中任一项所述的纽扣电池的方法，其中，所述纽扣电池的壳体由：
-电池杯，其具有底部、环绕的外罩、连接所述底部与所述外罩的过渡区域和终端的切割棱边，
-电池盖，其具有底部、环绕的外罩、连接所述底部与所述外罩的过渡区域和终端的切割棱边，以及
-密封件
来形成，通过将所述密封件施加到所述电池盖的外罩上且接着将所述电池盖以所述切割棱边向前插入所述电池杯中，
其特征在于，
-所述电池盖的外罩具有：单层壁的截段和联接在其处的带有U形横截面的环绕的双层壁的开边，其通过所述电池盖的切割棱边向外径向弯曲来形成；以及就在双层壁的所述开边之下具有环绕的缺口，在所述缺口中其外径具有最小值并且
-所述电池杯的外罩具有通过径向拉入所形成的环绕的鼻部，其在所述电池盖插入所述电池杯中时接合到所述缺口中，或者在所述电池盖插入所述电池杯中之后通过径向拉入来形成这样的鼻部。
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