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Mehrzellen-Eatterie Die Erfindung betrifft Mehrzellen-Batterien,
die aus einzelnen übereinandergesteckten und in Serie untereinander verbundenen
Zellen zusammengesetzt ist und die in zahlreichen elektronischen Ausrüstungen oder
Geräten verwendet werden können. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Zusammenbauen derartiger Batterien.
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Bisher hat man die einzelnen Zellen im allgemeinen auf zwei verschiedenen
Weisen miteinander verbunden, nämlich entweder mit einem einzigen Verbindungsstreifen
oder mit Hilfe von schalenartigen oder tassenartigen Verbindungselementen.
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Bei Verwendung von Verbindungsstreifen wird ein Stück eines Metallbandes
an eine Elektrode einer ersten Zelle und die Elektrode entgegengesetzter Polarität
einer zweiten Zelle, welche auf die erste Zelle aufgesetzt worden ist, angeschw
oder angelötet. Bei Verwendung von schalenartigen oder tassenartigen Verbindungselementen
wird eine Metallschale an eine Elektrode der ersten Zelle angeschweißt oder angelötet,
woraufhin man die zweite Zelle in dieses tassenartige Element eindrückt und durch
Punktschweißung an einer oder mehreren Stellen elektrisch mit demselben verbindet,
so dß eine Serienschaltung zwischen den Zellen entsteht, Keine die ser Verbindungsarten
ist Jedoch sehr befriedigend, weil hier durch nicht die zahlreichen Probleme überwunden
wurden, die
beim Zusammenstecken mehrerer übereinanderliegender
elektrischer Zellen auftreten.
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Bei Verwendung eines einzigen bandförmigen oder streifenförmigen Verbindungselementes
besteht die Gefahr, daß sich die einzelnen Zellen gegeneinander bewegen und somit
locker werden oder#daß der gesamte Stapel durch Stöße oder Vibrationen locker wird
und auseinanderfällt. Auch besteht bei derartigen vielzelligen Stapeln die Gefahr,
daß sich der Stapel ausbeult oder schrägstellt und überhängt, d. h. daß die einzelnen
Zellen keine feste Lage gegenüber den anderen Zellen beibehalten. Wenn man schalenförmige
Verbindungselemente zwischen den einzelnen Zellen vorsieht, befinden sich Lufttaschen
in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Zellen, die dadurch entstehen, daß
die Zellen nicht genau in die schalenförmigen Verbindungselemente eingepaßt sind.
Wenn ein derartiger Zellenstapel umgoasen oder verzinkt oder in einem entsprechenden
Kunststoff eingebettet wird, enthalten diese Lufttaschen Lufteinschlüsse, welche
für das Gefüge der Batterie schädlich sind, wenn dieselbe hohen #dbeschleunigungskräften
ausgesetzt wird. Das ist unerwünscht, weil derartige Batterien in Instrumenten Verwendung
finden, welche derartigen Kräften ausgesetzt werden können.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend aufgeführten,
bisher bei aus aufeinandergestapelten Zellen herw gestellten Batterien bestehenden
Nachteile in einfacher und zweckmäßiger Weise zu überwinden.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung eine mehrzellige
Batterie vorgeschlagen,bei der die einzelnen Zellen derart miteinander verbunden
sind, daß sich eine Zelle nicht frei gegenüber einer anderen Zelle bewegen und die
aus einem Zellenstapel bestehende Batterie als Ganzes sich nicht aus- -beulen oder
schrägstellen und somit überhängen kann. Daher
benötigt eine aus
einzelnen Zellen zusa#tmengesteckte er#indungsgemäße Batterie keine besonderen Halter
oder Gehäuse zum Halten dieser Batterie.
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Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine aus einzelnen Zellen zusammengesteckte
Batterie geschaffen, welche keine Lufttaschen enthält, in denen Luft eingeschlossen
werden kann, wenn der Zellenstapel umgossen oder mit einem Kunststoff eingekapselt
wird.
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Vielmehr wird gemäß der Erfindung eine Batterie geschaffen, bei der
die einzelnen Zellen derart untereinander verbunden sind, daß eine gute elektrische
Verbindung zwischen den einzelnen Zellen besteht.
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Durch die Erfindung wird, genauer gesagt, eine Batterie vorgeschlagen,
bei der die einzelnen Zellen mit einem Verbindungselement uatereinander verbunden
werden7 welches einen flachen Abschnitt mit mehreren Ve#riängerungen aufweist, die
über die Außenkante des flachen Abschnittes vorstehen. Der flache Abschnitt des
Verbind\:rngselementes ist an eine Elektrode einer Zelle angeschweißt oder angelötet,
und auf seiner Oberseite ist eine andereZelle angebracht.- Die Verlängerungen oder
Ohren, die über den flachen Abschnitt des Verbindungselementes nach außen vorstehen,
werden dann nach oben gebogen und an die aufgesetzte nächste Zelle angeschweißt
oder angelötet, wodurch die unmittelbar aufeinandersitzenden Zellen fest und dauerhaft
miteinander verbunden werden.
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Dementsprechend entsteht eine ausgezeichnete mechanische und elektrische
Verbindung zwischen den einzelnen Zellen, ohne daß irgendwelche freien Räume oder
Abstände vorhanden bleiben,in denen sich Lufteinschlüsse befinden können, wenn die
zusammengesetzte mehrteilige Batterie umgossen oder in Kunststoff eingekapselt wird.
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Durch die erfindungsgemäßen Verbindungselemente werden die aufeinandersitzenden
Zellen nicht nur dauerhaft und mit gutem elektrischen Kontakt untereinander verbunden,
sondern auch genau zueinander ausgerichtet, d. h. der Zellenstapel wirft sich nicht
oder ist nicht in sich schief.
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In der Zeichnung ist ein iusfäiirungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäß
verwendeten flachen Verbindungselementes, Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht einer
Zelle mit aufgesetztem Verbindungselement, auf die eine zweite Zelle aufgesetzt
werden soll, und Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht einer fertiggestellten, aus
mehreren aufeinandergestapelten Zellen zusamaengesetsten batterie.
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Das in Fig. 1 dargestellte Verbindungselement 20 ist ein flacher ringförmiger
Körper aus Metall und besitzt nach außen vorstehende Verlängerungen in Form von
Zungen 21. Das Verbindungselement 20 besteht vorzugsweise aus kaltgewalztem Stahlblech,
welches, falls erwünscht, mit Caffimium, Nickel, Gold, Chrom od. dgl. als Korrosionsschutz
und/oder zum Verbessern des Aussehens des Verbindungselementes und der Batterie
überzogen sein kann. Auch sollte das Metall des Verbindungselementes 20 mit dem
Metall der einzelnen Zellen der Batterie verträglich sein, um Jegliche Korrosion
wegen ungleichen Netalleffekten zu verringern oder zu verhindern.
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In der Praxis wird der flache Teil des Verbindungselementes 20 zuerst
an eine Elektrode einer Zelle angeschweißt oder angelötet. Daraufhin wird eine zweite
Zelle auf die Oberseite des Verbindungselementes 20 aufgesetzt und man biegt die
seitlich vorstehenden Zungen nach oben und schweißt oder lötet dieselben dann an
die Elektrode eAtgegengesetster Polarität dieser zweiten Zelle an. Auf diese Weise
wird eine mechanisch steife bzw. feste Verbindung zwischen den einzelnen Zellen
erzeugt, welche auch eine gute elektrische Verbindung ist.
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Das in Fig. 1 dargestellte Verbindungselement 20 besitzt eine kreisförmige
zentrale Öffnung, jedoch kann das Verbindungselement auch aus vollem Material bestehen.
Normalerweise verwendet man ein ringförmiges Verbindungselement 20, weil hierdurch
der Schweißvorgang erleichtert wird, denn man kann durch die zentrale Öffnung eine
der Schweißelektroden hindurchführen. Bei großen Zellen wird man jedoch unter Umständen
ein volles Verbindungselement vorziehen, weil die Elektrode, an welche das Verbindungselement
angeschweißt werden soll, groß genug ist, daß die Schweißelektrode, welche mit der
Zellenelektrode in Kontakt kommen muß, diesen Kontakt an einer Stelle des Außenumfanges
der Zellenelektrode herstellen kann. Andere Abwandlungen des Verbindungselementes
sand ebenso möglich, beispielsweise indem man ein kleines Loch in den flachen Teil
eines vollen Verbindungselementes einstanzt, um eine Stelle zu schaffen, an welcher
die Schweißelektrode mit der Zellenelektrode in Kontakt kommen soll. Bei Jeder Art
des Verbindungselementes wird jedoch eine positive mechanische und elektrische Verbindung
zwischen den einzelnen Zellen hergestellt.
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Obwohl man annehmen sollte, daß ein ringförmiges Verbindungselement
20 in seiner Mitte einen Raum schafft, in welchen
Luft eingeschlossen
werden kann, wurde gefunden, daß dies nicht sehr bedeutend ist, so daß festgehalten
werden kann, daß sowohl ringförmige als auch volle Verbindungselemente der beschriebenen
Art wesentliche Verbesserungen gegenüber den bekannten schalenartigen oder tassenartigen
Verbindungselementen darstellen.
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Fig. 2 zeigt, wie mit Hilfe eines Verbindungselementes 20 eine Zelle
einer mehrzelligen Batterie mit einer weiteren Zelle verbunden werden kann. Das
Verbindungselement 20 wurde an Punkten 22 mit der oben liegenden positiven Elektrode
einer Zelle 23 durch Punktschweißung verbunden. Die Zungen 21 stehen dabei über
den Außenumfang der Zelle 23 vor. Eine zweite Zelle 24 soll gemäß Fig. 2 gerade
auf dem Verbindungselement 20 angebracht werden. Nachdem diese zweite Zelle in der
gewünschten Weise auf das Verbindungselement aufgesetzt wurde, werden die Zungen
21 ~nach oben gebogen und an die negative Elektrode 25 der zweiten Zelle 24 angeschweißt,
welche die Form eines zylindrischen Gehäuses besitzt. In der Praxis wird eine Vielzahl
von flachen Zellen übereinander gestapelt und mit Hilfe von Verbindungselementen
20, die jeweils zwischen zwei Zellen liegen, in derselben Weise zu einer Batterie
verbunden, wobei auf die Oberseite Jeder Zelle, mit Ausnahme der obersten Zelle
des Stapels, ein Verbindungselement 20 aufgeschweißt oder aufgelötet wird. Dieser
Zellenstapel wird dann in ein zylindrisches Rohr oder Gehäuse eingesteckt, welches
drei senkrechte Schlitze aufweist, durch die die Zungen 21 der einzelnen Verbindungselemente
hindurchragen. Dann drückt man gegen beide Enden dieses Zellenstapels und hält somit
die einzelnen Zellen fest aneinander, woraufhin die einzelnen Zungen 21 hochgebogen
werden, bis sie einen unmittelbaren Kontakt mit der Außenseite der tassenartigen
oder hohlzylinderartigen Elektrode der daruberliegenden Zelle erhalten. Dann werden
die so hochgebogenen Zungen mit den entsprechenden Elektroden der nächsten Zelle
verschweißt
oder verlötet, um die gewünschte Verbindung der einzelnen Zellen herzustellen. Danach
kann die so aus ein zelnen aufeinandergestapelten Zellen bestehende Batterie aus
dem rohrförmigen Gehäuse entfernt werden, und mm hat eine einzige kompakte und feste
Batterie. In Abhängigkeit von der Höhe des zylinderförmigen oder rohrfö:mige:a Gehäuses
kann man aus verschiedenen Mengen einzelner Zellen unterschiedlich hohe bzw lange
Batterien zusammenschweißen, ohne daß sich dieselben werfen oder seitlich verbiegen.
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Fig. 3 zeigt eine aus einem mehrzelligen Stapel bestehende Batterie
26, die unter Yenfendung eines Verbindungselementes 20 so zusammengebaut worden
ist, wie in Verbindung mit, Fig. 2 beschrieben wurde. Aus Fig. 3 ist erkennbar,
daß die als Verbinder 27 dienenden Zungen hochgebogen und an die- Außenwand der
jeweils folgenden Zelle angeschweißt oder angelötet worden sind. Diese Verbindung
wurde durch Pnittschweißung erzeugt, wobei ein ßchwei#punkt 28 zu erkennen ist,
der eine Verbindung mit einer tassenförmigen negativen Elektrode 29 an der obersten
Zelle herstellt. Alle Zungen sind in ähnlicher Weise durch Punktschweii3ung mit
der jeweiligen nächsten Zelle verbunden, wie die Zeichnung#andeutet. Diese Säule
oder dieser Stapel aus einzelnen Zellen kann sich nicht werfen oder verbiegen, und
jede einzelneZelle wird fest und dauerhaft an der jeweils anderen Zelle gehalten.
Hierdurch wird die vorgeschlagene mehrzellige Batterie besonders geeignet für elektronische
Geräte oder Ausrüstungen, die Eräften unterworfen werden, bei denen sich Teile wie
die Zellen einer Batterie voneinander lösen können.
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Es ist üblich, eine aus mehreren Zellen hergestellte Batte rie der
in Fig. 3 dargestellten Art einzugießen oder in einem Kunst stoff einzukapseln.
Wenn dies bei einer Batterie gemäß Fig. 3 geschieht, bilden sich keine Lufttaschen
im Kunststoff was Jedoch häufig der Fall ist, wenn schalenartige oder tassenartige
Verbindungselemente
zwischen den einzelnen Zellen einer mehrzelligen Batterie verwendet werden. Dies
ist ein weiterer wichtiger Vorteil der Verwendung der erfindungsgemaßen Verbindungselemente
zum Herstellen einer Mebrzellen-Batterie.
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Es sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ohne weiteres auch Änderungen
gegenüber dem zeichnerisch dargestellten Ausfübrungsbeispiel möglich. Beispielsweise
kann die Anzahl der am Verbindungselement vorgesehenen Zungen verändert werden.
Obwohl vorzugsweise drei Zungen vorgesehen sind, ist es auch möglich, zwei oder
vier Zungen oder auch jede beliebige andere Anzahl von Zungen, soweit dies sinnvoll
erscheint, vorzusehen.
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