DE1671998B1 - Galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen,die die einzelnen Elemente in Serie schalten,und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen,die die einzelnen Elemente in Serie schalten,und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1671998B1
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Fritz Dipl-Ing Alf
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51Connection only in series
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen, die die einzelnen Elemente in Serie schalten und Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Batterien aus mehreren Elementen werden verwendet, wenn die aus einem Einzelelement entnehmbare Stromstärke und insbesondere die von ihm gelieferte Spannung zu gering sind. Beispielsweise werden bei den bekannten Trockenbatterien zur Spannungserhöhung die einzelnen Elemente durch Lötverbindungen miteinander elektrisch in Serie geschaltet: Bei der Herstellung dieser bekannten Trockenbatterien werden die einzelnen Lötstellen, mit denen die Leitungsdrähte mit den Anschlußpunkten der Einzelelemente verbunden werden, von Hand ausgeführt, da die Lotungen praktisch nicht automatisiert werden können.
  • Der Aufwand an Zeit und Kosten bei der Herstellung der Batterien wird daher durch das Anlöten der Verbindungsleitungen an die Einzelelemente vergrößert.
  • Aus der deutschen Patentschrift 19 645 ist es bereits bekannt, in einer Ebene, z. B. auf einer Deckplatte, mehrere Kontaktbahnen anzuordnen, die der Serien-Vorschaltung von einzelnen Elementen zu einer Batterie dienen. Die Hintereinanderschaltung erfolgt durch mehrfach festgelegte Federn, deren Kontaktstellen leicht korrodieren und eine leitende Verbindung auch nur dann herbeiführen können, wenn die Deckplatte fest aufliegt und die Spannkraft der Feder erhalten bleibt.
  • Es ergab sich daher die Aufgabe, eine Batterie zu finden, welche diese Nachterle nicht aufweist und mit einem geringeren Aufwand an Zeit und Kosten für der Herstellung von besserleitenden Lötverbindungen hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Batterie gelöst, indem die Kontaktbahnen aus gedruckten Schaltungen bestehen, die die becherförmigen Elemente zu einer Batterie verbinden, wobei das überstehende metallische oder zumindest mit einer Metallkappe versehene Ende der inneren Elektroden in eine Bohrung oder Ausnehmung einer Kontaktbahn eingeführt und verlötet ist und der Becherrand desselben Elementes mit einer zweiten Kontaktbahn verlötet ist, während er gegen die erste Kontaktbahn isoliert ist.
  • Bei einigen Formen elektrochemischer Elemente, auch bei Becherelementen, besteht die Gefahr, daß der äußere Anschlußkontakt mit der Kontaktbahn, welche zu einem inneren Anschlußkontakt führt, in Berührung kommt und das Element auf diese Weise kurzgeschlossen wird. Deswegen ist es zweckmäßig, wenn die erste Kontaktbahn eine Isolierung an der Stelle aufweist, an der der zweite Anschlußkontakt diese Kontaktbahn berührt.
  • Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Trockenbatterie mit auf einer gedruckten Schaltung angeordneten Becherelementen, bei der die becherförmige äußere Elektrode ein Zinkbecher und die innere Elektrode eine Kohleelektrode ist, die am überstehenden Ende eine Metallkappe aufweist.
  • Beim Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Batterien werden die Kontaktbahnen mit Zinnüberschuß verzinnt und die Elemente so in die gedruckte Schaltung eingesetzt, daß jeweils der überstehende Anschlußkontakt in die von der ersten Kontaktbahn berührte Bohrung eingreift und der zweite Anschlußkontakt jeweils auf einem verzinnten Bereich einer anderen Kontaktbahn aufliegt, und die Anschlußkontakte anschließend durch induktive Erwärmung des Zinns mit den Kontaktbahnen der gedruckten Schaltung verlötet werden.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Form des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anschließend die mit Zellen bestückte gedruckte Schaltung in einen Batteriekasten eingesetzt und mit Bitumen vergossen.
  • Für die erfindungsgemäße Batterie können neben anderen an sich bekannten Ausführungsformen als gedruckte Schaltung beispielsweise die an sich bekannten, im Handel erhältlichen Isolierstoffplatten verwendet werden, die an ihrer Oberfläche dünne Kupferbahnen als Kontaktbahnen aufweisen. Vorzugsweise sind die Kontaktbahnen so ausgeführt, daß sie die Bohrungen oder Ausnehmungen in der gedruckten Schaltung, die zur Aufnahme der Enden der überstehenden Anschlußkontakte dienen, ringförmig umschließen. Beispielsweise wird bei der zur Erhöhung der Spannung vorgenommenen Serienschaltung von Einzelelementen einer Trockenbatterie die Kontaktbahn von einer Bohrung zu der Stelle in der Nähe einer benachbarten Bohrung geführt, an der beim Einsetzen der Einzelelemente der Becherrand des benachbarten bzw. des in der Serienschaltung folgenden Einzelelements liegt. Die Stelle der Kontaktbahn, an der der Becherrand des zu der Bohrung gehörigen Elements liegt, wird mit einer isolierenden Schicht versehen, die entweder durch Aufkleben eines Isolierstreifens oder durch Bedrucken mit einer Isolierfarbe oder durch andere aus der Technik der gedruckten Schaltung bekannte Verfahren aufgebracht wird. Die Isolierung muß hoch temperaturfest sein und ,gegen die beim Verlöten der Kontaktbahn mit den Anschlußpunkten an den Elementen auftretende Temperatur, die bei Lötzinn beispielsweise etwa 240° C beträgt, beständig sein. Als Materialien für die Isolierung können beispielsweise Silikone, Silikonlacke und Isoliermaterialien auf Teflon-Basis verwendet werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die gedruckte Schaltung mit einem Zinnüberschuß verzinnt, so daß auf den Kontaktbahnen mit Ausnahme der isolierten Stellen Zinnkuppen anstehen. Dann werden die einzelnen Elemente in die Bohrungen oder Ausnehmungen der gedruckten Schaltung so eingesetzt, daß sie auf dem Kopf stehen, mit der positiven Elektrode in die Bohrung eingreifen und mit dem Zinkbecher auf den verzinnten Kontaktbahnen aufsitzen. Wenn alle Elemente eingesetzt sind, wird diese Anordnung mit einem kontinuierlichen Förderband über die Induktionsspule einer induktiven Erwärmungsanlage hinweggeführt, die das Zinn auf den Kontaktbahnen induktiv niederschmilzt. Dabei tritt einerseits eine Verlötung der Kontaktbahn mit der positiven Elektrode und andererseits eine Verlötung des Zinkbechers mit einer benachbarten Kontaktbahn ein. Anschließend wird die Gesamtbatterie in einen Batteriekasten eingesetzt und mit Bitumen vergossen.
  • Der Aufbau der erfindungsgemäßen Batterie wurde vorstehend beschrieben an Hand der Ausführungsform, bei der die einzelnen elektrochemischen Elemente Trockenelemente sind in Form von Rundzellen mit einer becherförmigen äußeren Elektrode, deren Rand den Anschlußkontakt bildet, und einer aus dem Becher herausragenden mittleren Stabelektrode. Neben dieser vorzugsweisen Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Batterie auch aus anderen elektrochemischen Elementen aufgebaut werden. Hierzu gehören Trockenelemente in Form von Flachelementen. Üblicherweise werden mehrere dieser Elemente zu einer Batterie vereinigt, die einen Anschlußkontakt in Form des Randes des rechteckigen Elektrodenbechers und einen inneren Anschlußkontakt besitzt. Eine weitere Form elektrochemischer Elemente, die für den Aufbau der erfindungsgemäßen Batterie verwendet werden können, sind becherförmige; gasdichte, alkalische Akkumulatoren, in denen der Becherrand einen Anschlußkontakt bildet und ein überstehender mittlerer Kontakt vorhanden ist. Ebenso können andere, beispielsweise rechteckige Formen der bekannten gasdichten elektrischen Akkumulatoren sowie anderer Akkumulatoren verwendet werden, Die F i g. 1 zeigt eine gedruckte Schaltung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trockenbatterie; auf der 12 Einzelelemente zu einer Batterie zusammengeschaltet werden können: Die Schaltplatte 1 ist bereits durch ein bekanntes fotochemisches Ätzverfahren mit den Kontaktbahnen 2 versehen, die nach dem Aufbringen. der Isolationsstreifen 3 mit Zinnüberschuß verzinnt werden. Die Kontaktbahnen 2 umgreifen die Bohrungen 5 für die Elektroden 6. An den Enden 4 der Kontaktbahnen 2 werden nach dem Einsetzen der Einzelelemente die Becherränder der in der Serienschaltung folgenden Elemente verlötet. Die Isolierstreifen 3 an den Kontaktbahnen 2 sind so angeordnet, daß beim Einsetzen des Einzelelements deren Becherrand auf dem Isolierstreifen liegt, wenn die positive Elektrode in die Bohrung 5 eingreift, die von der Kontaktbahn 2 umschlossen wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß an der Kontaktbahn 2 das einzelne Element in sich kurzgeschlossen wird. Die beiden Kontaktbahnen 8 und 9 dienen als Anschlußpunkte für die Gesamtbatterie.
  • - Die F i g. 2 stellt einen Schnitt durch die F i g. 1 dar und zeigt die mit Zinnkuppen versehenen Kontaktbahnen 2, welche die Bohrungen 5 umschließen. ' In die Bohrungen 5 werden die Metallkappen 10 an den Enden der positiven Elektroden 6 der Einzelelemente eingesetzt, so daß die Metallkappe 10 im Bereich der unmittelbar umgebenden verzinnten Kontaktbahn 2 liegt. Andererseits ruht der Rand 7 der becherförmigen äußeren negativen Elektrode ebenfalls in einem verzinnten Bereich auf der Kontaktbahn 2. Danach wird, wie bereits oben beschrieben, die Verflüssigung des Zinns und damit das Verlöten in einer induktiven Erwärmungsanlage durchgeführt.
  • Dabei stehen die einzelnen Elemente mit der herausragenden positiven Elektrode 6 und dem Rand 7 des Metallbechers nach unten. Bei der Verflüssigung des Zinns rutschen die Zellen unmittelbar auf die Kontaktbahn 2 herunter: Das Zinn umgibt auf diese Weise sowohl die Metallkappe 10 als auch den Zinkbecher seitlich, wodurch eine einwandfreie Verlötung sichergestellt ist.
  • Die F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Trockenbatterie mit einer gedruckten Schaltung entsprechend F i g. 1. Die Becherränder 7 und die positiven Kohleelektroden 6, die an einem Ende eine Metallkappe 10 tragen, sind durch Lötverbindung mit den Kontaktbahnen 2 verbunden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Galvanische Primärbatterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen, die die einzelnen Elemente in Serie schalten, dadurch g e-k e n n z e i c h n e t , daß die Kontaktbahnen aus gedruckten Schaltungen bestehen, die die becherförmigen Elemente zu einer Batterie verbinden, wobei das überstehende metallische oder zumindest mit einer Metallkappe versehene Ende (10) der inneren Elektroden (6) in einer Bohrung oder Ausnehmung (5) einer Kontaktbahn eingeführt und verlötet ist und der Becherrand (7) desselben Elementes mit einer zweiten Kontaktbahn verlötet ist, während er gegen die erste Kontaktbahn isoliert ist.
  2. 2. Verfahren zur Herstellung von Batterien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß die Kontaktbahnen mit Zinnübersehuß verzinnt und die Elemente so in die gedruckte: Schaltung eingesetzt werden, daß jeweils der überstehende Anschlußkontakt in die von der ersten Kontaktbahn berührte Bohrung eingreift und der zweite Anschlußkontakt jeweils auf einem verzinnten Bereich einer anderen Kontaktbahn aufliegt, und die Anschlußkontakte anschließend durch induktive Erwärmung des Zinns mit den Kontaktbahnen der gedruckten Schaltung verlötet werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Elementen bestückte gedruckte Schaltung in einen Batteriekasten eingesetzt und mit Bitumen vergossen wird.
DE19671671998D 1967-11-10 1967-11-10 Galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen,die die einzelnen Elemente in Serie schalten,und Verfahren zu ihrer Herstellung Pending DE1671998B1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2908068A1 (de) * 1978-03-03 1979-09-13 Berec Group Ltd Elektrische batterie und verfahren zur herstellung derselben
DE3246968A1 (de) * 1982-12-18 1984-07-19 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Elektrische batterie mit mehreren nebeneinanderliegenden zueinander parallel angeordneten zylinderischen zellen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2908068A1 (de) * 1978-03-03 1979-09-13 Berec Group Ltd Elektrische batterie und verfahren zur herstellung derselben
FR2418966A1 (fr) * 1978-03-03 1979-09-28 Berec Group Ltd Batterie electrique et procede de fabrication de connexions internes pour cette batterie
DE3246968A1 (de) * 1982-12-18 1984-07-19 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Elektrische batterie mit mehreren nebeneinanderliegenden zueinander parallel angeordneten zylinderischen zellen

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