DE1671998C - Galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen, die die einzelnen Elemente in Serie schalten und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

671388

Pie Erfindung betrifft eine galvanische Batterie mit in einer Ebene angeordneten Kcmtaktbahnen, die die einzelnen Elemente in Serie schalten und Verfahren zu ihrer Herstellung,

Batterien aus mehreren Elementen werden verwendet, wenn die aus einem Einzelelßment 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 elektrischen Serie geschaltet. Bei der Herstellung dieser ibekahntea Trockenbatterien werden die einzelnen Lötstellen, mit denen die Leitungsdrähte mit den Anschlußpunkten der Einzelelemente verbunden werden, von Hand ausgeführt, da die Lötungen 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 auflegt und die Spannkraft der Feder erhalten bleibt

F.s ergab sich daher die Aufgabe, eine Batterie zu Finden, welche diese Nachteile 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 Hlemente zu einer Batterie verbinden, wobei das überstehende metallische oder zumindest mit einer Metallkappe versehene Ende der inneren Elektroden in eine Bohrung oder Ausnehmung einer Kon'.aktbahn eingeführt und verlötet ist und der Becherrand desselben 'lementes mit einer zweiten Kontaklbalin verlötet ist. wahrend er gegen die erste Kontaktbahn isoliert ist.

Bei einigen Formen elektrochemischer Flemente, auch bei Ikchcrelementen, besteht die Gefahr, daß der äußere Anschlußkontakt mit der Kontaktbahn, welche /u 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 iiiifweist, an der der zweite Anschlußkontukt diese Kuntaktbahn berührt.

Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Trockenbatterie mit auf einer gedruckten Schaltung angeordneten Becherelemcntcn, 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 Kontaktbnhn aufliegt, und die Ansehlußkorttfikte 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.

ίο 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 eier Kontaktbahn mit den Anschlußuunkten an den Elementen auftretende Temperatur, ά\~ bei Lötzinn beispielsweise etwa 240 C beträgt, beständig sein. Als Materialien für die Isolierung können beispielsweise SiIikone, 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 Verlö'ung der Kontaktbahn mit der positiven Elektrode und andererseits eine Verlötung des Zinkbechers mit einer

' benachbarten Köntaktbahn ein. Anschließend wird die Gesamtbaiteric In einen Batteriekasten eingesetzt und mit Bitumen vergossen.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Batterie wurde Vorstehend beschrieben an Hand der Ausführungs·· form, bei der die einzelnen elektrochemischen Elemente Trockenelemeriite sind in Form von Rundzellen mit einer becherförmigen äußeren Elektrode, deren Rand den Ansdilußkorttakt bildet, und einer aus dem Becher herausragendeit mittleren ihabelektrode. Neben dieser vörzugsweisen Ausführtingsform

Hnnn die erfindungsgemnUe Batterie auch ans anderen elektrochemischen Elementen aufgebaut wercjen. Hierzu gehören Trockenelemente in Form von Flachelementen, üblicherweise werden mehrere cJieser Elemente z» einer Batterie vereinigt, die einen Anschluß- s Kontakt in Form des Randes des rechteckigen Elektrodenbechers und einen inneren Anschlußkontakt besitzt. Eine weitere Form elektrochemischer EIe- * iriente, die für den Aufbau der erfindungsgema'ßen Batterie verwendet werdea können, sind becher- Vp förmige, gasdichte, alkalische Akkumulatoren, in (Jenen der Becherrand einen Anschlußkontakt bildet und ein überstehender mittlerer Kontakt vorhanden jst. Ebenso können andere, beispielsweise rechteckige Formen der bekannten gasdichten elektrischen Akkumulatoren sowie anderer Akkumulatoren verwendet V/erden.

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 Schallplatte 1 ist bereits durch ein bekanntes fotocheiaisches 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 Kontakt! ahnen 2, weiche 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 becherförmigem 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 Verliilen in einer induktiven Ervviirmnngsanlage durchgeführt.

Dabei stehen die einzelnen ElemPMc mit der heransragenden positiven Elektrode 6 und. dem Rand 7 des Metallbechers nach unten- Bei der Verflüssigimg des Zinns rutschen die Zellen unmittelbar auf die Kontaktbahn 2 herunter. Das Zinn umgibt lauf diese Weise sowohl die Metallkappe tu nls, auch "clen Zinkbecher seitlich, wodurch eine einwandfreie Verlötung sichergestellt ist.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Trockenbatterie mit einer gedruckten Schaltung entsprechend Fig, I. Die Becherränder7 und die positiven Kohle^iektroden 6, die an einem Ende eine Metallkappe 10 tragen, sind durch Lötverbindung mit den Kontaktbahnen 2 verbunden,

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Galvanische Primärbatterie mit in einer Ebene angeordneten Kontaktbahnen, die die einzelnen Elemente in Serie schalten, dadurch gekennzeichnet, 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. Verfahren zur Herstellung von Batterien nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbahnen mit Zinnüberschuß 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. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Elementen bestückte gedruckte Schaltung in einen Batteriekasten eingesetzt und mit Bitumen vergossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen