DE2137311B2 - Gasdichter knopfakkumulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gasdichten Knopfakkumulator mit in einem Gehäuse angeordnetem Elektrodensatz aus zwei negativen Elektroden mit zwischenliegender, durch Separatoren getrennter positiver Elektrode.

Gasdichte Akkumulatoren sind seit geraumer Zeit bekannt, insbesondere haben sich gasdichte Nickel-Cadmium-Akkumuiatoren in Form von sogenannten »Knopfzellen« beim Einsatz in transportablen Geräten — wie wiederaufladbaren Taschenlampen, elektronischen Blitzgeräten, elektrischen Zahnbürsten und ähnlichen Geräten — bewährt.

Für Anwendungen mit niedrigen Entladeströmen werden im allgemeinen derartige Kleinakkumulatoren mit einer positiven und einer negativen flachen Elektrode verwendet. Für Hochstrombelastungen sind auch Akkumulatoren mit insgesamt vier Elektroden, und zwar je zwei negativen und zwei positiven Elektroden, bekannt. Für Spezialzwecke sind Knopfzellen mit noch mehr Elektroden bekanntgeworden, wobei aber jeweils die gleiche Anzahl positiver und negativer Elektroden Verwendung findet, so daß insgesamt die Summe aller Elektroden immer eine gerade Zahl bildet. Dem Vorteil, den die Verwendung von zwei oder mehr Elektroden je Polarität im Hinblick auf eine gute Hochstrombelastbarkeit mit sich bringt, steht als Nachteil die Tatsache gegenüber, daß durch die Isolation der Elektro- so den gegeneinander und der Kontaktierung der gleichgepolten Elektroden miteinander relativ viel Raum für die Energiespeicherung verlorengeht, also die Kapazität des Akkumulators gegenüber den Ausführungen mit nur zwei Elektroden erheblich eingeschränkt wird. Zudem erfordert die komplizierte Montage eines Akkumulaio.s mit vielen Elektroden einen erheblichen Aufwand an Vorrichtungen und Zeit. Schließlich ist auch die Anfälligkeit eines solchen aus vielen Einzelteilen zusammengesetzten Systems gegenüber inneren Kurz-Schlüssen und anderen Fehlern merklich erhöht.

Bei gasdichten Akkumulatoren (GB-PS 1156 945 und 9 70 638) und bei Primärelementen (DT-OS 18 02351) ist es bekannt, Elektrodensätze zu verwenden, welche aus zwei negativen Elektroden und einer positiven Elektrode bestehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Knopfzelle mit einer solchen Elektrodenanordnung zu schaffen, die besonders gut für Hochstrombelastungen geeignet ist deren Montage einfach ist uad bei deren Innenaufbau sicher für die Vermeidung von Kurzschlüssen gesorgt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die negativen Preßelektroden untereinander und mit dem Deckel der Knopfzelle verbunden sind, daß die positive Sinterelektrode mit dem Boden der Zelte verbunden ist und daß die untere negative Elektrode gegen den Gehäuseboden durch einen Separator sowie eine einen Teil des Bodens abdeckende Lippe der Dichtung isoliert ist

Die Verwendung von positiven Sinterelektroden und negativen Preßelektroden ist vorteilhaft bei Anwendungen, in denen der Akkumulator laufend einer Dauerladung unterzogen werden soll.

Durch die Verwendung von scheibenförmigen Separatoren wird eine Vereinfachung der Montage erreicht Die Separatorscheiben sind untereinander mit Stegen verbunden und in an sich bekannter Weise aus Gewebe- oder Vliesmatten gefertigt.

Durch Verwendung eines Dichtungsringes, der am Boden des Gehäuses in eine flache Ringlippe übergeht, werden in Verbindung mit der untersten Separatorscheibe die isolierung der untenliegenden Elektrode gegenüber dem Gehäuseboden und eine einfache Montage gewährleistet.

Die Hochstrombelastbarkeit einer erfindungsgemäßen Zelle ist gleich günstig wie bei einem System mit vier Elektroden. Hierbei spielt offensichtlich mit. daß die zwischen der unteren negativen Elektrode und dem positiv gepolten Gehäuseboden sich bildende Doppelschichtkapazität bei einer Stoßbelastung mitwirkt und in dem untersten Separator ein zusätzliches Elektrolyt reservoir zur Verfügung steht. Darüber hinaus begünstigen die dünn ausgebildeten negativen Elektroden die Diffusion des Elektrolyten, die bei Hochstrombelastung besonders für die negativen Elektroden von Bedeutung ist während die positive Elektrode gegen Diffusionshemmungen unempfindlicher ist und deshalb zwecks Erzielung besonders hoher Energiespeicherung als Einzelelektrode dicker ausgebildet werden kann.

In verschiedenen Versuchen wurde auch nachgewiesen, daß eine einfache Umkehrung der Elektrodenanordnung, also die Verwendung einer von zwei positiven umschlossenen negativen Elektrode, nicht zu dem geschilderten günstigen elektrischen Verhalten führt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung äußerst sich in der guten Überladefähigkeit des Akkumulators im hermetisch verschlossenen Zustand. Bekanntlich wird die Überladefähigkeit bei gasdichten Nickel-Cadmium-Akkumulatoren durch eine Überdimensionierung der ungeladenen negativen Masse eingestellt, wobei für die Höhe des Überladestromes insbesondere eine besonders große Gesamtfläche der negativen Elektroden von Bedeutung ist. Die Verwendung von zwei negativen Elektroden bei nur einer positiven Elektrode begünstigt beim erfindungsgemäßen Akkumulator die Überladefähigkeit außerordentlich. Auch in der Fertigung ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen.

An Hand der Figur ist im folgenden ein erfindungsgemäßer Akkumulator im einzelnen beschrieben.

Die Figur zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäß aufgebaute Knopfzelle. Der scheibenförmigen positiven Elektrode 1 liegt auf jeder Seite je eine scheibenförmige negative Elektrode 2 gegenüber. Die beiden negativen Elektroden sind durch eine Kontaktbrücke 3 mit-

einander verbunden. Die positive Elektrode 1 ist als Sinterelektrode, die negativen Elektroden 2 sind jedoch als Preßelektroden ausgebildet

An der Punktschweißstelle 4 ist die Kontaktbrücke 3 der negativen Elektroden mit de.u vom Gehäuseboden isolierten Deckel 5 elektrisch verbunden, während die elektrische Ableitung der positiven Elektrode 1 über den Ableiter 6 an der Punktschweißstelle 7 mit dem Gehäuseboden 8 erfolgt

Die scheibenförmigen Separatoren 9 sind über Stege 9a miteinander verbunden, wodurch die Montage erleichtert wird Der Dichtungsring 10 geht unten in eine flache Ringlippe 10a über. Dadurch wird ohne ein zusätzliches Isolierteil gewährleistet, daß die untenliegende negative Elektrode gegenüber dem positiv gepolten Gehäuseboden sicher isoliert wird, unabhängig davon, ob bei serienmäßiger Montage die unterste Separatorscheibe 9 beim Einbau sich exzentrisch verschiebt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gasdichter Knopfakkumulator mit in einem Gehäuse angeordnetem Elektrodensatz aus zwei negativen Elektroden mit zwischenliegender, durch Separatoren getrennter positiver Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die negativen Preßelektroden (2) untereinander und mit dem Dekkel (5) der Knopfzelle verbunden sind, daß die positive Sinterelektrode (1) mit dem Boden (8) der Zelle verbunden ist und daß die untere negative Elektrode (2) gegen den Gehäuseboden (8) durch einen Separator (9) sowie eine einen Teil des Bodens (8) abdeckende Lippe (10a) der Dichtung (10) isoliert ist ts

2. Gasdichter Akkumulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Separatoren (9) scheibenförmig und durch Stege (9a) untereinander verbunden sind.