DE2339439A1

DE2339439A1 - Elektrochemischer generator in knopfform

Info

Publication number: DE2339439A1
Application number: DE19732339439
Authority: DE
Inventors: Michel Guglieri; Jacques Reynier
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1972-08-10
Filing date: 1973-08-03
Publication date: 1974-02-21
Also published as: US3960599A; JPS4959236A; FR2195848B1; DE2339439C2; GB1436746A; FR2195848A1

Description

C 2755

SAPT-SOCIETE DES ACCUMULATEURS FIXES ET DE TRACTION 156, Av. de Metz, 93230 ROMAINVILIiE (Frankreich)

EIiEKTROCHEMISCHER GENERATOR IN ENOPFFORM

Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Generator in 'Knopfform, zu dem zwischen zwei Kollektoren eingeschlossene positive und negative Elektroden gehören, wobei diese Kollektoren die beiden Klemmen des Generators darstellen und unter Zwischenschaltung einer Dichtung aus Isoliermaterial zu einem hermetisch schliessenden Gehäuse zusammengesteckt sind. Die Erfindung betrifft ebenfalls Batterien solcher in Serie zusammengesteckter Generatoren.

Solche Generatoren sind beispielsweise durch das englische Patent Nr. 561.820 bekannt und werden üblicherweise wegen ihres geringen Raumbedarfs in elektrischen Apparaturen verwendet. Hierzu zahlen auch beispielsweise Akkumulatoren mit

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alkalischen Elektrolyten, deren Elektroden gemäss dem französischen Patent Nr, 1.165.TO6 angeordnet sind.

Bisweilen sind die Elektroden in hermetisch schliessenden Gehäusen untergebracht, die im allgemeinen rund sind und durch einen metallischen Boden und einen metallischen Deckel gebildet werden, die stark ineinandergreifen und durch eine Isolierdichtung voneinander getrennt werden, wie es beispielsweise im französischen Patent Nr. 1.147.193 dargestellt ist.

Die Erfindung hat als Ziel die Verbesserung elektrochemischer Generatoren in Khopfform in bezug auf ihre leichte Fertigung und unter gleichzeitiger Wahrung des Vorteils des geringen Raumbedarfs und der Dichtheit, wie sie bestimmte bekannte Generatoren besitzen.

Es ist nämlich festzustellen, dass die Knopfbatterien gemäss dem französischen Patent Nr. 1.147.193 nur dann zufriedenstellend sind, wenn sie sehr", sorgfältig gefertigt sind. Eine fehlerhafte Lage eines U-formigen Dichtsrings zwischen den beiden metallischen Schalen der Knopfbatterie oder ein zu grosser oder zu geringer Druck während des Ineinandersetzens der Schalen birgt die Gefahr, die Dichtung zu beschädigen oder zu verformen, was ein Austreten des Elektrolyten mit anschliessendem Kurzschluss zur Folge hat.

Die Erfindung geht von dem einleitend erwähnten elektrochemischen Generator aus und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der beiden Kollektoren gemeinsam mit einer Umhüllung

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aus isolierendem Kunststoff umgössen sind, die mindestens den mechanischen Zusammenhalt der Kollektoren sichert.

Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dringt das Isoliermaterial während des Umgiessens in den Zwischenraum zwischen den Rändern der beiden Kollektoren ein. Zweckmässigerweise wird ein Ring aus Isoliermaterial, der alle Elektroden und Separatoren umgibt, als Anschlag eingesetzt, um die Eindringtiefe der Isoliermasse zu begrenzen.

Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zwischen die Ränder der beiden Kollektoren im Innern des Generators ein Dichtring aus Elastomer gelegt, der somit als Anschlag dient.

Eine vorteilhafte Ausf Uhrungsform der Erfindung besteht darin, dass die beiden Kollektoren Schalen bilden, deren 'Ränder sich zwischen den äusseren Ebenen der Kollektoren befinden, und dass die Höhe der Umhüllung kleiner oder gleich dem Abstand zwischen diesen äusseren Kollektorenebenen ist.

In dieser Form können solche Generatoren zu einer Batterie aufeinandergestapelt werden, ohne dass Auswölbungen der Kollektorflächen nötig wären, denn die ebenen Oberflächen der beiden Kollektoren sichern den direkten Kontakt zwischen zwei benachbarten Generatoren, Aber es ist natürlich auch möglich, in der Mitte der Kollektoren Erhöhungen vorzusehen.

Um eine Batterie aus solchen erfindungsgemassen Gene-

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ratoren herzustellen, können die metallischen Oberflächen zweier benachbarter Generatoren zusammengelötet werden. Dieses Löten kann vorzugsweise vor der Montage der Bestandteile eines jeden Generators vorgenommen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Umgiessen der Ränder aller Kollektoren einer solchen Batterie in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt.

An Hand der vier beiliegenden Zeichnungen, die jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im senkrechten Schnitt zeigen, wird die Erfindung im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen elektrochemischen Generator in Knopfform, der aufeinander geschichtete positive und negative Platten 1 bzw. 2 enthält, die durch einen Separator 3 voneinander getrennt sind. Alle Platten der gleichen Polarität sind über die Brücken 4 bzw. 5 miteinander verbunden, und eine aussenliegende Platte, vorzugsweise eine positive, besitzt ein Metallband 7, das auf den entsprechenden Kollektor 9 gelötet ist. Eine Feder 6 liegt zwischen der letzten negativen Platte und dem Kollektor 8.

Alle diese Platten werden von einem alkalischen Elektrolyten getränkt und sind in einem vollkommen dichten Gehäuse eingeschlossen, das aus den Kollektoren 8 und 9, die die äusseren Flächen der aufeinandergeschichteten Platten völlig bedecken, sowie einer Dichtungs- und Isolierungshülle 10 gebildet wird, die erfindungsgemäss durch Umgiessen der beiden Ränder 11 und 12 der Kollektoren hergestellt wird. Um das Ein-

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dringen der Kunststoffmasse in den Generator zu begrenzen, wird im Innern des Generators ein Ring 13 aus Isolierstoff vorgesehen, der gegenüber dem Elektrolyten unempfindlich ist und also die aufeinandergeschichteten Platten und den Separator umgibt. Es sei besonders darauf hingewiesen, dass beide Kollektoren in gleicher Weise und schalenförmig ausgebildet sind. Der Abstand 14 zwischen den beiden Rändern ist daher wesentlich kleiner als die Höhe der aufeinandergeschichteten Platten, und die Höhe der umg-ossenen Umhüllung 10 kann so gewählt werden, dass sie kleiner ofler gleich der Höhe der aufeinandergestapelten Platten ist. Die Umhüllung 10 sorgt für die Isolierung der beiden KoI-? lektoren 8 und 9» für die Dichtheit gegen das Austreten von Elektrolyt, für die Umhüllung und den mechanischen Zusammenhalt des Generators.

Fig. 2 stellt einen weiteren erfindungsgemässen Generator dar, der sich von dem in Fig. 1 gezeigten lediglich durch einen zwischen die Ränder 11' und 12* gelegten Dichtring 25 unterscheidet. Diese Dichtung, die aus Elastomer sein kann, kann weiter ins Innere reichen, um die senkrechten Wände der Schalen zu bedecken und den Ring 13 zu ersetzen.

Fig. 3 zeigt eine Variante des erfindungsgemässen Generators, der ebenfalls aufeinandergeschichtete positive und negative Platten 15 bzw. 16 und einen Separator 17, zwei Kollektoren 18 und 19 an beiden Enden des Plattenstapels, einen Ring 20, der seitlich den Plattenstapel umgibt, sowie eine Umhüllung 21 besitzt, die die beiden Kollektoren voneinander

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isoliert und für den Zusammenhalt des Ganzen sorgt. Der Unterschied zwischen dieser Ausführung und der gemäss Fig. 1 besteht darin, dass die Ränder der Kollektoren nicht umgebogen sind und somit keine Schalenform aufweisen. Um bei dieser Variante eine wirkungsvolle Umhüllung zu erzielen, müsste die umgossene Umhüllung eine Höhe besitzen, die gr'dsser ist als die der Dichtung gemäss Fig. 1, andererseits aber ist der Raumaufwand für die Seiten des Generators bei gleicher geometrischer Anordnung des Plattenstapels geringer als der gemäss Fig. 1.

Will man mehrere dieser Generatoren in Form einer Batterie aufeinanderstapeln, so ist es zweckmässig, in der Mitte Ausw'dlbungen vorzusehen, mindestens auf einem der Kollektoren Jedes Generators. In Fig. 3 wird eine einzige AuswöTbung 22 in dem Kollektor 19 gezeigt, aber es könnten, ebenfalls im Kollektor 18 oder selbst in den Kollektoren 8 und 9 des Generators gemäss Fig. 1 solche AuswöTbungen vorgesehen werden.

Auf diese Weise wurden elektrochemische Generatoren gemäss Fig. 1 einer Kapazität von 100 mAh gebaut, deren Gesamthö*he 5 mm und deren Durchmesser 26,4 mm betrug und bei denen die beiden Schalen aus vernickeltem Stahl, die Dichtung 13 aus Polyäthylen bestanden und für die Kunststoffumhttllung Akrylonitril-, Butadien-, Styrolpolymere gewählt wurden,

Fig. 4 zeigt eine Batterie, die aus mehreren Generatoren besteht, die denen der Fig. 1 ähneln. Um die mechanische Stabilität der Batterie und die elektrische Verbindung zwischen zwei Generatoren zu verbessern, wurden die beiden nebeneinander-

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liegenden Schalen zweier "benachbarter Generatoren miteinander über L'dtpunkte 23 verbunden. Um die Arbeitsgänge bei der Montage solcher Batterien zu vereinfachen, wurden die Schalen jeweils zweier benachbarter Generatoren vor der Montage der Bestandteile eines jeden Generators zusanmengel'ötet. Darüber hinaus wurde in einem einzigen Arbeitsgang die gesamte Batterie mit einer gemeinsamen Umhüllung 24 umgössen.

Obwohl die Erfindung im einzelnen mit Hilfe von vier Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie nicht in allen Einzelheiten an diese Ausführungsbeispiele gebunden. Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, dass sie die Herstellung von Generatoren beliebiger Form erlaubt, z.B. in rechteckiger Form, wodurch der in elektronischen Apparaten vorhandene Raum maximal genutzt wird.

Eine weitere Abänderung im Rahmen der Erfindung besteht darin, dass die flachen Elektroden und Separatoren durch um eine senkrecht oder parallel zu den Kollektoren verlaufende Achse aufgerollte relativ dünne Bänder ersetzt werden.

Es ist ebenfalls m'dglich, die symmetrischen Kollektoren durch anders geformte Kollektoren zu ersetzen, wobei einer die Form einer Schale wie 8 oder 9 der Fig. 1, und der andere eine flache Form wie 18 (Fig. 3) besässe oder mit einer Ausstülpung wie 19 (Fig. 3) versehen wäre.

Schliesslich ist die Erfindung nicht auf die genannten Kunststoffe beschränkt. Man kann beispielsweise diese

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Kunststoffe mit Glasfiber verstärken, man kann Polyamide, Polyäthylen vorzugsweise hoher Dichte oder Polypropylen für die Dichtung 10 verwenden sowie Elastomere aus Neopren fUr den Dichtring 13·

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

J Elektrochemischer Generator in Knopf form mit zwischen zwei Kollektoren eingeschlossenen positiven und negativen Elektroden, wobei die "beiden Kollektoren die beiden Klemmen des Generators darstellen und unter Zwischenschaltung einer isolierenden Dichtung zu einem hermetisch schliessenden Gehäuse zusammengesteckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder (11, 12) der beiden Kollektoren (8, 9) gemeinsam mit einer Umhüllung (10) aus isolierendem Kunststoff umgössen sind, die mindestens den mechanischen Zusammenhalt der Kollektoren sichert.
2. Generator gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliermaterial während des Umgiessens in den Zwischenraum (14) zwischen den Rändern (11, 12) der beiden Kollektoren (8, 9) eindringt.
3. Generator gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinandergeschichteten Elektrodenplatten (1, 2) von einem Ring (13) aus isolierendem Material umgeben werden, dessen Achse senkrecht zu den Platten verläuft und der die Eindringtiefe der Isoliermasse begrenzt.
4. Generator gemäss einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kollektoren (8,9) die Form von Schüsseln haben, deren Ränder (11, 12) sich zwischen den Aussenebenen der Kollektoren befinden

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und dass die Höhe der Umhüllung (10) kleiner oder gleich dem Abstand zwischen diesen Ebenen ist.
5. Generator gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Kollektoren (19) in der Mitte eine Ausstülpung (22) trägt.
6. Generator gemäss einem der Ansprüche 1,4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Ränder (11·, 12¹) der beiden Kollektoren eine Dichtung (25) aus Elastomer gelegt wird, die als Isolation und Anschlag dient.
7. Batterie von Generatoren, die gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 zusammengesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Umhüllung (24) um die gesamte Batterie gegossen wird.
8. Batterie von gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 gebildeten Generatoren, dadurch gekennzeichnet, dass die nebeneinander liegenden Kollektoren von zwei benachbarten Generatoren zusammengelötet sind (Fig. 4)·
9. Montageverfahren für eine Batterie von Generatoren gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Löten vor der Montage der Bestandteile eines jeden Generators vorgenommen wird.

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