DE2609300A1 - Batteriezelle - Google Patents
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Description
Essen, den 5. März 19 76
PATENTANWÄLTE (47 651/Ja1)
DR. ANDRHJEWSKI
DÄ.-ING. KONKE
DIPL-ING. GESTHUYSEN
DÄ.-ING. KONKE
DIPL-ING. GESTHUYSEN
DPv. IvIASCH
43 ESSEN, THEATERPLATZ ?
43 ESSEN, THEATERPLATZ ?
Patentanmeldung
IMATRA-PARISTO OY
Teollisuuskylä
87500 Kajaani 50 / Finnland
Batteriezelle
Der Gegenstand dieser Erfindung ist eine Batterizelle, die eine positive und eine negative Elektrodenschicht, einen
positiven und einen negativen Stromkollektor, zwei als Hülle der Batteriezelle funktionierende Kunststoff-Folien samt einen
Separator, der die positive und die negative Elektrodenschicht voneinander trennt, aufweist.
In Batterien von diesem Typ dient der Separator zur Trennung der positiven und der negativen Elektrodenschicht voneinander.
Ein derartige Separator ist gewöhnlich aus porösem Papier oder ähnlichem hergestellt, das den Kurzschluss der positiven
und der negativen Elektrodenschicht verhindert. In der Praxis ist die Separierung bisher entweder so durchgeführt
worden, dass eine von der beiden Elektrodenschichten wenigstens teilweise mit einem solchen Separator umgehüllt worden ist, oder
so, dass die beiden Elektrodenschichten wenigstens teilweise von
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26f)93nn
einem solchen Separator umgehüllt worden sind.
Diese Herstellungsart hat u.a. zur Folge, dass in der
Batteriezelle besonders viele einzelne Teile benötigt worden sind. Ausserdem hat sie die mechanische Herstellung mühsam gemacht.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist das Eliminieren der o.g. Nachteile und das Zustandebringen einer neuen und praktischeren
3atteriezelle.
Die erfindungsgemässe Batteriezelle ist hauptsächlich
dadurch gekennzeichnet, dass die Separatorschicht durch Heissversiegeln
an wenigstens einer von den erwähnten Folien befestigt ist.
Gekennzeichnend für besondere Ausführungsformen der erfindungsgemässen
Batteriezelle sind die Konstruktionen gemäss den Patentansprüchen 2-5.
Durch die Erfindung werden bedeutende Vorteile erreicht. Die positive und die negative Elektrodenschicht können durchaus
sicher voneinander separiert werden, so dass die Schichten, auch wenn sie dicht gegeneinander angepresst werden, sich um
den Separator nicht bewegen und damit in Kontakt miteinander kommen können. Ausserdem ist es mit Hilfe der Erfindung möglich,
auf eine sehr einfache Weise eine automatische Herstellung von Batterien zu verwirklichen. Ein weiterer Vorteil liegt darin,
dass der Gebrauch des Separator-Rohstoffes um die Hälfte reduziert
wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele gemäss den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 stellt eine erfindungsgemässe Zelle im querschnitt
dar.
Figur 2 stellt eine Batterie, die aus drei erfindungsgemässen
Zellen besteht, im teilweisen Querschnitt dar.
Figur 3 stellt eine zweite erfindungsgemässe Zelle im
R09839/G922
2 6 η 9 3 η η
Querschnitt dar.
Figur 4 stellt eine dritte erfindungsgemässe Zelle im
Querschnitt dar.
Figur 5 stellt eine vierte erfindungsgemässe Zelle im
Querschnitt dar.
In der Konstruktion gemäss Figur 1 funktioniert eine
Kunststoff-Folie als Hülle für die·Zelle und besteht aus zwei
Teilen 6 und 7. Diese Folie ist ein Laminat, dessen äussere Schicht aus Polyamid und innere Schicht aus Polyäthylen besteht.
Ein mit Nickel beschichtete Stahlplatte 4 funktioniert
als positiver Stromkollektor. Die positive Elektrodenschicht ist ein Mischkuchen aus Graphit und Mangandioxydpulver, der beispielsweise
mit 3D %-iger KOH-Lösung angefeuchtet ist. Die negative
Elektrode 3 enthält amalgamiertes Zinkpulver, ein geeignetes Gelstoff und Elektrolyt. Der negative Stromkollektor
kann z.B. aus einem oder mehreren Kupferdrähten bestehen, zusammengelötet
mit einer Kontaktplatte 11. Diese Platte stützt sich seinerseits gegen eine Kunststoffplatte, die eine Öffnung
für den Kupferdraht aufweist. Die Isolation auf beiden Seiten der Öffnung ist aus Bitumenschichten 13 und 14 gebildet. Auf
der entgegengesetzten Seite der Zelle ist eine entsprechende ditumenschicht 14' angeordnet, um einen nicht leckenden Punktkontaktanschluss
mit dem positiven Stromkollektor 4 zu ermöglichen .
viie aus Figur 1 ersichtlich, ist der Separator B ein"
fächer Konstruktion. Der Separator ist aus poröser Kunststoff-Folie
oder Faserstoff gemacht, die luftdicht mit Polyäthylen heissversiegelbar ist. Der Separator kann beispielsweise aus
Polypropylenfasergewebe mit niedrigem Schmelzpunkt oder aus
Polyäthylen sein, das auf eine an sich bekannte Weise porös gemacht ist und handelsüblich für diesen Zweck erhalten werden
kann. Ein solches Material kann auch mechanisch perforiert wer-
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den. Die benötigte Perforation kann auch dadurch erzielt werden, dass zu Polyäthylen Stärke zugegeben wird.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die als Hülle funktionierenden Kunststoff-Folien B und 7 sowie der Separator 8 zusammen
heissversiegelt, um eine hermetisch geschlossene.Zelle
zu bilden, welche von dem Separator in zwei getrennten Abteilungen separiert worden ist. Dieses Heissversiegeln kann in
der Praxis in einer gewöhnlichen Vakuumverpackungsmaschine durchgeführt werden, wobei die als Hülle funktionierenden
Folien 6 und 7 aus separaten Rollen gezogen werden, aber dazu aus einer dritten Rolle Separatormaterial zur Verpackungsmaschine
zugeführt wird. Es sei erwähnt, dass die erfindungsgemässe
Batteriezelle besonders für Zwecke geeignet ist, wo dünne Zellen erforderlich sind.
In Figur 2 sind die Batteriezellen miteinander und mit den Batterieklemmen mittels metallischer Kontaktfedern angeschlossen.
Figur 3 stellt eine sogenannte Knopfbatterie dar, in welcher die erfindungsgemässe Konstruktion angewandt werden
kann. Dabei hat die Siegelnaht eine relativ grosse Dimension, und die so erhaltene Nahtkante wird nach oben gebogen, so dass
sie als Isolator zwischen den positiven und den negativen Polen 10, 15 der Batterie funktioniert. Eine solche Konstruktion
ist vom produktionstechnischen Standpunkt aus vorteilhaft und raumsparend.
Die Separatoren sind laut Figuren 1 bis 3 von einfacher Konstruktion, d.h. sie bestehen aus einer Schicht von homogenem
Separatormaterial, wie porösem Polyäthylen. Ein solcher Separator wird für Primärbatterien, insbesondere für kleine Primärbatterien
empfohlen.
Figur 4 stellt eine abweichende Separatorkonstruktion dar. Sie besteht aus einer heissversiegelbaren, umhüllenden
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Aussenschicht 81 und aus einer inneren, eigentlichen Separatorschicht
82, die zu der genannten Schicht 81 durch Heissversiegeln oder Kleben befestigt ist, um eine kombinierte Separatorkonstruktion
81, 82 zu bilden. Die Aussenschicht ist beispielsweise aus Polyäthylen gemacht und kann etwa 0,1 mm dick
sein. Die innere Schicht 82 ist z.B. eine nichtgewebte Schicht aus Polypropylen oder Polyamid und kann etwa 0,1 bis 0,3 mm
dick sein.
Figur 5 stellt eine weitere abweichende Separatorkonstruktion
dar. Der Ausführungsform der Figur 4 gegenüber, besitzt
sie zwei eigentliche Separatorschichten 82, 83, die an den entgegengesetzten Seiten der Aussenschicht 81 befestigt
sind. Zwischen den beiden Schichten 82, 83 befindet sich eine Zwischenschicht in der Form einer porösen Platte, die z.B. aus
Zellulosefiber oder Rayonfiber hergestellt ist. Eine derartige Konstruktion ist vorteilhaft, wenn eine zusätzliche Reserve
von Elektrolyt benötigt wird. Die poröse Platte 84 absorbiert Feuchtigkeit (Elektrolyt), wenn sie in dem Herstellungsprozess
der Batterie einer Vakuumbehandlung unterworfen wird.
Die Separatorkonstruktionen der Figuren 4 und 5 sind besonders für Anwendung in wiederaufladbaren Batterien geeignet.
609839/09 2 2
Claims (13)
- Patentansprüche:■ 1.. Batteriezelle, die eine positive und eine negative Elektrodenschicht, einen positiven und einen negativen Stromkollektor, zwei die Batteriezelle umhüllende Kunststoff-Folien samt einen Separator, der die positive und die negative Elektrodenschicht voneinander trennt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (8) mittels Heissversiegelung an wenigstens einer der genannten Kunststoff-Folien (6,7) befestigt ist.
- 2. Batteriezelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (8) zwischen den beiden als Hülle funktionierenden Kunststoff-Folien (6,7) heissversiegelt ist.
- 3. Batteriezelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kunststoff-Folie (6, 7), die als Hülle funktioniert, ein Laminat ist, dessen äussere Schicht aus Polyamid und innere Schicht aus Polyäthylen besteht.
- 4. Batteriezelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (8) aus porösem Polyäthylen gemacht ist.
- 5. Batteriezelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (8) ein Polypropylenfasergewebe ist, welches einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist .
- 6. Batteriezelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (8) aus einer heissversiegelbaren, umhüllenden äusseren Schicht (81) und aus mindestens einer inneren, eigentlichen Separatorschicht (82, 83) besteht, welche an der genannten äusseren Schicht befestigt ist.
- 7. Batteriezelle nach Patentanspruch 6, dadurch g e -609839/0922kennzeichnet, dass der Separator (8) aus einer heissversiegelbaren, umhüllenden äusseren Schicht (81) und aus zwei inneren, eigentlichen Separatorschichten (82, 83) besteht, welche an der entgegengesetzten Seiten der genannten äusseren Schicht befestigt sind.
- 8. Batteriezelle nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenschicht (84) aus porösem Material zwischen den genannten inneren, eigentlichen Separatorschichten (82, 83) angeordnet ist.
- 9. Batteriezelle nach Patentanspruch B, dadurch gekennzeichnet, dass jede äussere Schicht (81) eine Polyäthylenschicht ist.
- 10. Batteriezelle nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede eigentliche Separatorschicht (82, 83) eine nichtgewebte Polypropylenschicht ist.
- 11. Batteriezelle nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede eigentliche Separatorschicht (82, 83) eine Polyamidschicht ist.
- 12. ßatteriezelle nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht (84) eine Zellulosefiberplatte ist.
- 13. Batteriezelle nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Schicht (84) eine Rayonfiberplatte ist.609839/09 2
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