DE2914028A1

DE2914028A1 - Trockenbatterie

Info

Publication number: DE2914028A1
Application number: DE19792914028
Authority: DE
Inventors: Ching Wa Pun
Original assignee: PUN
Current assignee: PUN
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1979-10-18
Also published as: JPS54142533A; GB1603552A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-1^jhys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska 2914028

vPu

8000 MÜNCHEN 86, DEN - fi /Jr.rj: *?]7Ο

POSTFACH 860820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

CHING WA PUN
CHING CHAU POON

On Shing Industrial Building 9th Floor, Fo Tan,
S.T.T.L. Nr. 7, Shatin,
New Territories, Hong Kong

Trockenbatterie

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Die vorliegende Erfindung betrifft Trockenzellen und Batterien, beispielsweise Leclanche -Zellen, alkalische Trockenzellen und Batterien, die solche Zellen enthalten.

Zellen dieser Art enthalten einen Zusammenbau von aktiven
Komponenten, der einen Elektrolyten, positive und negative Elektroden und gewöhnlich einen Depolarisierer enthält, um die durch chemischen Reaktionen beim Betrieb der Zelle erzeugten Wasserstoff zu absorbieren.

Es ist Wünschenwert die aktiven Komponenten einer solchen

Zelle dicht zusammenzupacken, um den Innenwiderstand zu
minimalisieren. Es ist auch von Bedeutung diese Komponenten abzudichten, um ein Ausfließen von Flüssigkeit während der Lebensdauer der Zelle zu verhindern.

In einer Hinsicht sieht die Erfindung eine Trockenbatterie mit wenigstens einer Trockenzelle vor, deren aktive Komponenten zur Vermeidung eines Auslaufens abgedichtet sind
und unter Druck durch einen sie einschließenden wärmegeschrumpften Plastikbeutel zusammengehalten werden.

In der folgenden Beschreibung wird unter dem verwendeten
Ausdruck Batterie nicht nur ein Zusammenbau einer Mehrzahl von Zellen, sondern auch ein Zusammenbau einer einzigen
Zelle verstanden.

Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung einer Trockenbatterie vor, die wenigstens eine Trockenzelle einschließt, wobei die aktiven Komponenten der Zelle oder der Zellen in einem Beutel aus einem durch Wärme schrumpfbaren plastischen Material eingeschlossen werden und wobei dann
der Beutel durch Wärmeeinfluß geschrumpft wird, um diese
Komponenten zur Verhinderung eines Ausfließens abzudichten

und um sie unter Druck zusammenzuhalten.

Der wärmegeschrumpfte Plastikbeutel erfüllt auf diese Weise sowohl die Funktion des Abdichtens der Zelle bzw. der Zellen zur Vermeidung eines Ausfließens als auch die Funktion des Anlegens einer Druckkraft an die Zellenanordnung bzw. die Zellenanordnungen, wodurch die Inhalte dicht zusammengeklammert werden, um den Innenwiderstand zu vermindern.

Der Beutel kann aus irgendeinem geeigneten plastischen Material bestehen, das durch Wärme schrumpfbar, flüssigkeitsundurchlässig und gegenüber einem Angriff durch Elektrolyten resistent ist. Ein geeignetes Material ist Polyvinylchlorid (PVC). PVC kann dadurch so behandelt werden, daß es Eigenschäften aufweist, die es durch Wärme schrumpfbar machen, daß das Polymer (beispielsweise durch Bestrahlen) in dem ausgedehnten Zustand vernetzt wird. Das Material speichert die Elastizität und kehrt nach dem Erwärmen zu seinen ursprünglichen Dimensionen zurück. Unter Wärme schrumpfbares PVC ist kommerziell leicht verfügbar. Beispielsweise wird ein Material durch die Firma Haychem Corporation unter dem Handelsnamen "Thermofit PVC" in Röhrenform vertrieben, das bei einer Erhitzung auf über 175*cvon extrem niedrigen Prozenten bis zu 50 % seines ursprünglichen Durchmessers schrumpfen kann.

Andere Plastikmaterialien, wie beispielsweise Polyäthlyen, Polypropylen, Kunststoff-Elastomer und Nylon können unter geeigneten Verhältnisses verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Verbindungen zwischen den Anschlüssen der Batterie und den Elektroden in dem Beutel dadurch hergestellt, daß Metallteile mit spitzen Vorsprüngen verwendet werden, die den Beutel durchdringen. Das Verfahren kann daher den weiteren

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Schritt des Einschließens des Beutels und der Zelle bzw. der Zellen in einer Umhüllung mit einem Anschlußpaar und des Zusammenpressens der Batterie enthalten, so daß Verbindungen zwischen den Anschlüssen, und den Elektroden durch die spitzen MetalIvorsprünge oder andere Einrichtungen , die durch den Beutel dringen, hergestellt werden. Diese Teile können an den Anschlüssen ausgebildet sein und den Beutel durchdringen, um entweder an den Elektroden selbst oder an an den Elektroden befestigten Kontaktteilen anzugreifen. Alternativ können die ο Teile mit den Vorsprüngen auch an den Elektroden ausgebildet sein und den Beutel durchdringen, um an den Anschlüssen anzugreifen.

In den Fällen, in denen eine äußere Umhüllung an der Zelle durch Einrollen oder Falten oder dgl. angebracht ist, kann das Zusammendrücken der Batterie zur Bewirkung der Durchdringung des Beutels durch die spitzen Vorsprünge und die Anordnung der Umhüllung in einem einzigen Arbeitsschritt ausgeführt werden.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele^der Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Figur IA einen Querschnitt durch eine teilweise vervollständigte erfindungsgemäße Leclanche-Batterie,

Figur 1B eine der Figur 1a ähnliche Darstellung der vollständigen Zelle,

Figur 2Ά einen Querschnitt durch eine zum Teil vervollständigte erfindungsgemäße Alkalibatterie,

Figur 2B eine der Figur 2A ähnliche Darstellung einer vollständigen Zelle,

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^ IQ-

Figur 3Α einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Leclanche-Batterie mit einer einzigen Zelle,

Figur 3B den oberen Teil einer, der in der Figur 3A dargestellten Batterie, ähnlichen Batterie,

Figur 3C eine weitere Ausführungsform einer, der in der

Figur 3A dargestellten Batterie, ähnlichen Batterie,

Figur 3D eine Aufsicht und einen Aufriß eines Details der

in der Figur 3C dargestellten Batterie,

Figur 3E eine vergrößerte Darstellung des oberen Teils

der Batterie der Figur 3C, und 15

Figur 4 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße alkalische Batterie mit einer einzigen Zelle.

In den Figuren 1A und 1B ist eine erfindungsgemäße Batterie vom Schichttyp (9 Volt) mit sechs Leclanche-Trockenzellen dargestellt.

Herkömmliche Zellen dieses Typs weisen gewöhnlich einen überzug aus einer dicken Schicht aus mikrokristallinem Wachs (die für Wasserstoffgas durchlässig ist) zum Abdichten und zum Verhindern des Auslaufens auf. Mikrokristallines Wachs allein neigt jedoch dazu zu zerplatzen bzw. rissig zu werden und in Stücke zu zerbrechen und es wird gewöhnlich eine schrumpfbare Plastikröhre mit einem offenen Ende als eine äußere Schicht zu ihrem Schutz vorgesehen. In der in der Figur 1A dargestellten Anordnung sind die Zellen 103 von einem Plastikbeutel 101 umgeben, dessen obere und untere Enden 102 verschlossen bzw. versiegelt sind. Der Beutel wurde so zusammengeschrumpft, daß

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die Zellen durchden Beutel fest zusammengedrückt werden. An dem Bodenteil der untersten Zelle ist eine Kohlekontaktplatte 104 vorgesehen. An der Oberfläche der Platte ist eine dicke Schicht aus einem Dichtungsmaterial 105, wie beispielsweise Wachs/ Asphalt oder eine andere auf Öl basierende Substanz oder eine gummiähnliche Substanz angeordnet, die sich unter normaler Lufttemperatur verfestigen kann. Die negative Elektrode 106 des oberen Teils der obersten Trockenzelle ist ebenfalls mit einer dicken Schicht aus einem Dichtungsmaterial 105 bedeckt. Da die Trockenzellen 103 vollständig in dem Beutel 101 eingeschlossen sind, ist die Schicht aus mikrokristallinem Wachs, die im Zusammenhang mit herkömmlichen Zellen verwendet wird, nicht erforderlich. Daraus ergibt sich, daß der so gesparte Raum verwendet werden kann, um den Umfang bzw. die Größe der basischen Trocken zellen zu vergrößern , wodurch die elektrische Kapazität vergrößert wird.

Die Figur 1B zeigt die Anordnung nach der Figur 1A, an der Anschlüsse angebracht sind und die in einer äußeren Metallumhüllung angeordnet ist. Ein negativer Anschluß, der Druckknopf 107, weist spitze Vorsprünge 108 auf. Ein positiver Anschluß, der Druckknopf 109 , ist mit einem leitenden Streifen 110 verbunden, der sich bis zu dem unteren Ende der Zelle erstreckt, an dem er spitze Vorsprünge 111 aufweist. Der Streifen 110 sollte an beiden Seiten isoliert sein, so daß ein elektrischer Kontakt mit anderen Teilen der Zelle vermieden wird. Die oberen und unteren Enden der äußeren Metallumhüllung sind, wie dies am Ort 112 dargestellt ist, eingerollt oder umgefaltet. Gleichzeitig wird ein axialer Druck auf die Batterie ausgeübt , durch den die Vorsprünge am Boden des Druckknopfes 107 den Plastikbeutel 101 und die obere Schicht 105 aus Dichtungsmaterial durchdringen, um

einen elektrischen Kontakt mit der negativen Elektrode 106 der obersten Zelle herzustellen. In ähnlicher Weise durchdringen die Vorsprünge 111 des leitenden Streifens 110, der mit dem Druckknopf 109 verbunden ist, den Plastikbeutel 101 und die untere Schicht des Dichtungsmaterials 105 und bilden einen elektrischen Kontakt mitder Kohlekontaktplatte 104 der unterstenTrockenzelle 103. Auf diese Weise können beide Elektroden mit äußeren Anschlüssen versehen sein, obgleich der Stapel von sechs basischen Trockenzellen in dem Beutel 101 eingeschlossen ist. Die Schicht aus Dichtungsmaterial 105 um die Perforationen an den Enden hält eine wirksame Dichtung an den Punkten der Durchdringung aufrecht.

In den Figuren 2A und 2B ist eine schichtförmige Alkalibatterie (9 Volt) gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Mit dem Bezugszeichen 201 ist in der Figur 2A der schrumpfbare Plastikbeutel bezeichnet. Seine oberen und unteren Enden 202 sind zur Herstellung eines festen geschlossenen Beutels, der sechs in einem Stapel angeordnete Trockenzellen enthält, versiegelt.

Jede Zelle der Zellen ist in einem Plastikrahmen 203 enthalten. Jeder Rahmen 203 enthält eine Metallschale 204, die infolge der in den Zellen auftretenden chemischen Reaktionen sowohl an der Außenseite als auchan der Innenseite goldplattiert ist. Ein Zinkstaub und Quecksilber enthaltender Elektrolyt 205 ist i*n den Sahalen 204 enthalten. Das obere Ende des Elektrolyten 205 ist mit einer oder mehr Papierschichten 206 bedeckt, die während der elektrochemischen Reaktionen erzeugte alkalische Flüssigkeiten absorbieren kann. Ein geschichtetes Diaphragma 207 kann zusätzlich an dem oberen Teil des Papiers 206 vorgesehen sein. Es ist um

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das Innere gedes Rahmens 203 ein sich nachinnen und nach unten erstreckender Flansch 208 vorgesehen, um zu verhindern, daß sich die Metallschale 204 nach oben bewegt und um dazu beizutragen, daß der Elektrolyt 205 innerhalb des Plastikrahmens zurückgehalten wird. Jede Zelle enthält außerdem einen depolarisierenden Beutel 209, dessen unterer Teil mit den Schichten 205, 206 in elektrischem Kontakt steht und dessen oberer Teil mit der Unterseite der Metallschale 204 der darüberliegenden Zelle in elektrischem Kontakt steht. Auf diese Weise bilden sechs Zellen zusammen eine 9-Volt-Batterie.

Eine Metallkontaktplatte 210 ist an dem oberen Ende der obersten Zellen angeordnet,wobei wenigstens die Unterseite der Kontaktplatte 210 goldplattiert ist. Die Unterseite der Platte 210 steht mit dem depolarisierenden Beutel der obersten Zelle in Kontakt. Die obere Seite der Platte 210 ist mit einer dicken Schicht eines Dichtungsmaterials 211 überzogen. Die Unterseite der Schale 204 der untersten Zelle ist in ähnlicher Weise mit einer dicken Schicht des Dichtungsmaterials 212 überzogen. Nachdem die Zellen in dem Plastikbeutel 201 angeordnet wurden,wird der Beutel in eine Metallumhüllung 213 eingebracht, wie dies in der Figur2B dargestellt ist. Das Verfahren des Einbringens in die Umhüllung ist dem im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Figur 1 beschriebenen Verfahren ähnlich. Die Position der beiden Elektroden ist jedoch vertauscht.

Wie in der Figur 2B dargestellt ist, weist ein positiver Anschluß mit einem Druckknopf 214 spitze Vorsprünge 215 auf.

Ein negativerAnschluß mit einem Druckknopf 216 ist mit einem leitenden Streifen 217 verbunden, der sich bis zu der Unterseite der Batterie erstreckt. Der Teil des Streifens 217

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der sich entlang der Unterseite der Batterie erstreckt, weist spitze Vorsprünge 218 auf. Der Streifen 217 ist an beiden Seiten isoliert, um einen elektrischen Kontakt mit anderen Teilen der Zelle zu vermeiden. Das obere und das untere Ende der Metallumhüllung 213 werden, wie dies am Ort 219 dargestellt ist, eingerollt oder umgebogen und es wird gleichzeitig ein axialer Druck auf die Batterie angewendet, wodurch die Vorsprünge 215 an dem Boden des Druckknopfes 214 in den Plastikbeutel 201 und die Schicht 211 aus Dichtungsmaterial eindringen, um einen elektrischen Kontakt mit der Platte 210 herzustellen. In ähnlicher Weise durchdringen die Vorsprünge 218 an dem leitenden Streifen 217 den Plastikbeutel 201 und die Schicht 212 aus Dichtungsmaterial, um einen elektrischen Kontakt mit der Metallschale 204 der untersten Zellen herzustellen. Auf diese Weise werden beide Elektroden mit Außenanschlüssen versehen, obwohl die Trockenzellen in dem Beutel 201 eingeschlossen sind. Die Schichten 211, 212 aus Dichtungsmaterial halten eine wirksame Abdichtung um die Punkte aufrecht, an denen die Vorsprünge 215, 218 in den Plastikbeutel 201 eindringen, wie dies auch bei der Ausführungsform der Figur 1 der Fall ist.

In der Figur 3A ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei besitzt diese Ausfuhrungsform die Gestalt einer zylindrischen Einzelzelle vom Leclanche-Batterietyp. Die Batterie enthält einen schrumpfbaren Plastikbeutel 301, einen depolarisierenden Beutel 302 mit einer isolierenden Platte 323 am oberen Ende und am unteren Ende des Beutels, einen Kohlestab 303, eine Papierschicht 304 , die mit einer elektrolytischen Paste imprägniert ist und ein Zinkrohr 305.

Das obere Ende des Kohlestabes 303 ist mit einer dicken Schicht 307 eines Dichtungsmaterials, bei dem es sich beispielsweise um

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Wachs, Asphalt oder um eine andere Art einer öligen Substanz, die sich bei Umgebungstemperaturen verfestigt, überzogen, um die Abdichtung zu unterstützen. Das untere Ende des Zinkrohrs 305 erstreckt sich so, daß es eine Zunge 308 mit einem ringförmigen vergrößerten Ende 309 bildet, wie das etwa in der Figur 3D dargestellt ist. Die Zunge 308 ist völlig mit einer dicken Schicht 310 aus Dichtungsmaterial überzogen, um die Korrosion zu vermindern und um die Abdichtung zu unterstützen. Die Zinkzunge ist in bezug auf das Zinkrohr um 90° nach innen gefaltet, so daß das vergrößerte Ende 309 in der Mitte des unteren Endes der Trockenzelle angeordnet ist.

Nach der Verfestigung werden die Teile 302 bis 305, 307 bis und 323 in den schrumpfbaren Plastikbeutel 301 eingebracht und das obere unddas untere Ende des Beutels 301 werden versiegelt.

Die untere isolierende Platte 323 verhindert, daß die Zunge den Beutel 302 kontaktiert.

Damit ist die erste Stufe der Herstellung der Zelle beendet. Die Zelle unterscheidet sich von einer herkömmlichen Trockenzelle dadurch, daß die Elektroden und der Elektrolyt vollständig in einem schrumpfbaren Plastikbeutel eingeschlossen sind. Diese basische Trockenzelle wird dann mit einer äußeren Umhüllung 313 , die beispielsweise aus Metall oder Papier besteht, einem Metalldeckel 314 und einem Metallboden 315 versehen. Das obere und das untere Ende 316 der Umhüllung 313 werden eingerollt oder gefaltet und nach innen gedrückt, so daß der obere Metalldeckel 314 den Beutel 301 fest gegen das obere Ende des Kohlestabs 303 drückt und daß die Bodenmetallplatte 315 nach oben gegen die Unterseite der basischen Trockenzelle gedruckt wird.

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Das obere Ende 317 des Metalldeckels 314 weist einen spitzen Vorsprung 318 auf, der nach unten gedrückt wird, wenn das obere und das untere Ende 316 der Umhüllung 313 eingerollt oder gefaltet und gedrückt werden, so daß er den Plastikbeutel 301 unddie Schicht 307 aus Dichtungsmaterial durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit dem Kohlestab 303 herzustellen. Der Metalldeckel 314 bildet auf diese Weise den positiven Anschluß der Zelle.

Die Metallbodenplatte 315 weist ebenfalls einen oder mehrere Vorsprünge 319 auf, der bei einer wie oben beschriebenen Druckanlegung die Schicht 310 aus Dichtungsmaterial und den Plastikbeutel 301 durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit dem vergrößerten Ende 309 der Zinkzunge 308 herzustellen. Die Metallplatte 315 bildet auf diese Weise den negativen Anschluß der Zelle.

Während die Umhüllung 313 aus Metall oder Papier bestehen kann, werden der Metalldeckel 314 und die Bodenplatte 315 in dem Fall, in demdie Umhüllung aus Metall besteht, von der Umhüllung 313 durch Ringe 332 isoliert, die aus einem isolierenden Material bestehen.

Die Zunge 308 kann auch aus einem anderen Metall als Zink bestehen, solange dies für die anderen Teile der Batterie nicht schädlich ist.

Die Figur 3B zeigt das obere Ende einer Trockenzelle, die der Zelle der Figur 3A ähnlich ist. Der einzige spitze Vorsprung ist jedoch durch eine Mehrzahl von spitzen Vorsprüngen ersetzt, die in derselben Weise wie der einzige Vorsprung der Figur 3A wirken.

Der Durchmesser des depolarisierenden Beutels 302 ist größer als

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der einer herkömmlichen Batterie und in der Zelle der Figur 3B weist der Kohlestab 303 auch einen größeren Durchmesser auf, so daß der innere Widerstand der Batterie vermindert werden kann. Der Durchmesser des oberen Teils 317 ist kleiner als der des Kohlestabes 303, um die Anwendbarkeit der Batterie zu erleichtern.

Die Figuren 3B und 3C zeigen eine weitere Ausführungsform einer Trockenzelle, die der der Figur 3A ähnlich ist. Die Zelle enthält zusätzlich zu den in Verbindung mit der Figur 3ä beschriebenen Teilen eine innere Metallkappe 306, die das obere Ende des Kohlestabes 303 fest umklammert. Auf diese Weise wird die Metallkappe 306 mit dem Dichtungsmaterial 307 anstatt des Kohlestabes 303 überzogen. Das Dichtungsmaterial trägt auf diese Weise dazu bei, eine Korrosion der Metallkappe 306 zu vermeiden.

In der Ausführungsform der Figur 3C ist außerdem die Dicke des schrumpfbaren Plastikbeutels 301 vergrößert. Während diese Dicke bei dem Ausführungsbeispielen der Figuren 3A und 3B etwa 0,06 mm beträgt, beträgt sie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3C 0,10 mm oder sogar bis zu 0,20 mm. Alternativ kann auch ein Plastikbeutel verwendet werden, der aus zwei Schichten besteht. Auf diese.Weise kann der Beutel 301 nicht leicht durch eine äußere Kraft zerbrochen werden. Er kann die Funktion der äußeren Umhüllung 313 übernehmen. Der Beutel 301 kann infolge der Dickenzunahme die basischen Trockenzellen schützen, wenn man von einer vorsätzlichen Zerstörung durch einen Messerschnitt oder durch das Durchstechen mit einem Dorn absieht. Außerdem kann diese Batterie nicht leicht durch einen Schlag bzw. einen Stoß zerbrechen, weil sie eine speziell entworfene röhrenförmige Zinkelektrode mit einer Längsöffnung aufweist. Während der Herstellung wird die Längsöffnung der Zinkelektrode zuerst erweitert und die

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Teile 302, 303 und 304 usw. werden eingeführt. Die Öffnung wird dann auf ihre ursprüngliche Größe zurückgeführt, um so die Härte des depolarisierenden Beutels aufrechtzuerhalten, der maschinell zusammengedrückt wird.

Diese Anordnung unterscheidet sich von der herkömmlichen papierverkleideten Trockenzelle mit einer becherförmigen Zinkelektrode, die es erforderlich macht, daß der depolarisierende Beutel einen geringeren Härtegrad aufweist, um das Einbringen des Kohlestabes zu ermöglichen. Bei der konventionellen pastenverkleideten Trockenzelle wird die Härte des depolarisierenden Beutels selbst auch infolge der Absorption des Elektrolyten bei der Herstellung oder Lagerung vermindert. Die zwei isolierenden Platten 323 sind an dem oberen Ende und an dem Bodenende des Beutels 302 angeordnet. Sie schützen die beiden Enden des Beutels 302 vor Beschädigungen. Die isolierenden Platten selbst bestehen aus einer harten Pappe bzw. Karton. Wenn sich das Wachs verfestigt hat, das in die isolierenden Platten eingedrungen war, ist die Härte der isolierenden Platten vergrößert, die durch die Kraft des Zusammenklammerns des Beutels 301 eine einzige Einheit mit dem Beutel 302 bilden. Sie kann äußeren Kräften widerstehen und bricht nicht so leicht.

Die bereits beschriebenen spitzen Vorsprünge stellen eines der bevorzugten Merkmale der Erfindung dar, und sind so entworfen, daß sie zwei Elektroden der basischen Trockenzelle, die innerhalb des Plastikbeutels dicht verschlossen ist, für die Leitung des elektrischen Stroms freigeben. Die spitzen Vorsprünge können in vielen Formen, die nicht im einzelnen aufgezählt werden sollen, ausgebildet sein. Die Form der spitzen Vorsprünge hängt von der beabsichtigten Funktion und der Form der Batterie ab.

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Die Ausführungsform der Figuren 3C und 3E weist keine äußere Umhüllung 313 auf und unterscheidet sich von der Ausführungsform der Figur 3A dadurch, daß bei der Ausführungsform der Figur 3A der Druck des Biegens oder des Einwärtsrollens des oberen Endes und des Bodenendes der äußeren Umhüllung bewirkt, daß die spitzen Vorsprünge zur Leitung des elektrischen Stroms durch den Beutel 301 dringen . Wie dies in der Figur 3E dargestellt ist, wird ein Druckknopf 326 mit einer Öse verwendet, der einen oberen Teil 324 und einen Rand 325 aufweist, der sich nach innen erstreckt und mit dem oberen Teil 324 des Druckknopfes eine ringförmige Klammer bildet. In der Mitte des Druckknopfes mit der öse befindet sich ein Loch 327. Wenn der Druckknopf 326 mit der Öse durch eine Maschine gegen die Metallkappe 306 gepreßt wird, durchdringen eine oder mehrere spitze Vorsprünge 318 an der Kappe 306 den Plastikbeutel 301 und treten in den Druckknopf 326 mit der öse ein. Sie werden dann durch die geneigte Oberfläche des konischen Loches 327 nach außen gebogen, so daß sie in die obenerwähnte ringförmige Klammer eindringen. Zu dieser Zeit drückt die Maschine weiterhin nach unten, bis der gesamte spitze Vorsprung 318 fest zwischen dem oberen Teil 324 und dem Rand 325 des Druckknopfs mit der öse geschichtet ist. Der Teil des Plastikbeutels 301, der die öffnung umgibt, die von dem spitzen Vorsprung 318 durchdrungen ist, wird zusammen mit dem an diesem Ort vorhandenen Dichtungsmaterial fest zwischen dem Druckknopf 326 mit der öse und der inneren Metallkappe 306 gehalten. Das dazwischen schichtförmig vorhandene Dichtungsmaterial füllt den gesamten Raum in diesem Teil aus. Aus diesem Grunde wird die Dichtungswirkung verstärkt und ein Auslaufen wird gehemmt.

Die Ausgestaltung des Bodens des Druckknopfes 329 mit der öse ist der Ausgestaltung des Druckknopfes 326 mit der Öse ähnlich. Sie ist aber etwas größer. Der äußere Rand 330 kann nicht

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derselbe sein wie der Rand 328, der nach unten gebogen ist, um eine runde Kante zu bilden. Er kann lediglich eine flache Form haben, weil der Bodenteil der Batterie flach ist. Das Zeichen "+" kann an der Anode der Batterie eingepreßt oder aufgedruckt sein, um dem Verbraucher die Unterscheidung der beiden Elektroden zu ermöglichen. Der negative Pol ist jedoch vergrößert bzw. erweitert, um die Unterscheidung zu erleichtern.

Wie dies in der Figur 3c dargestellt ist, bildet der Plastikbeutel 301 einen Raum 331 für die Speicherung von Flüssigkeit. Der Raum kann verschiedene Formen aufweisen.

Der am Boden angeordnete Druckknopf 329 mit der öse übt einen starken Druck auf die spitzen Vorsprünge 334 (Figur 3D) an der Zinkzunge 308 aus und drückt zur selben Zeit zusammen mit dem vergrößerten Ende 309 der Zinkzunge 308 die Umgebung der öffnung, an der die spitzen Vorsprünge den Plastikbeutel 301 durchdringen und das Dichtungsmaterial zusammen, um die Dichtung dieses Teils zu verstärken. Die Anordnung ist der Anordnung des in der Figur 3E oberen Druckknopfes 326 mit der Öse ähnlich.

Die Figur 4 zeigt eine alkalische Trockenbatterie nach der Erfindungmit einer einzigen Zelle.

Ein schrumpfbarer Plastikbeutel 401 enthält ein Anodenrohr (positive Elektrode). 402, das ein depolarisierendes Rohr 403 umgibt, in dem wenigstens eine Schicht eines Papierrohrs 404 angeordnet ist. Eine dicke Schicht einer alkalischen Elektrolytpaste 405 ist innerhalb des Papierrohrs 404 enthalten. Die Paste 405 enthält Zinkstaub und Quecksilber. Innerhalb der Paste 405 ist eine ringförmige Kathode (negative Elektrode) 406 angeordnet, die eine weitere Menge von

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alkalischer Elektrolytpaste 407 enthält. Das Rohr 406 ist mit kleinen Löchern 408 perforiert. Dadurch kann sich die in dem Rohr 406 befindliche elektrolytische Paste 407 zu dem Ort 405 bewegen, um das während der Entladung der Zelle in der Paste 405 verlorengegangene Wasser aufzufüllen.

An dem oberen Ende der Zelle ist eine Plastikplatte 409 angeordnet. Eine Funktion dieser Platte besteht darin, das Kathodenrohr 406 und das Anodenrohr 402 in der richtigen Lage festzuhalten. Eine ringförmiger Graben 410 in dem Boden der Plastikplatte 409 nimmt das obere Ende des Kathodenrohrs 406 auf, so daß dieses in einer mittigen Position festgehalten wird. Eine kleine ringförmige Nut 411 an dem Außenrand der Platte 409 nimmt das obere Ende des Anodenrohrs 402 auf, so daß dieses in einer geeigneten hohen oder tiefen Lage in der Trockenzelle gehalten wird, um zu verhindern, daß das Anodenrohr 40 2 sich auf und abbewegt. Dadurch wird auch die runde Form des Anodenrohrs 402 aufrechterhalten und der Widerstand des Rohrs 40 2 und des depolarisierenden Rohrs 403 gegenüber dem Druck von außen vergrößert,um zu verhindern, daß diese in eine verdrehte Form nach unten gedrückt werden oder daß ein Bruch auftritt. An dem unteren Ende der kleinen ringförmigen Nut 411 ist auch eine große ringförmige Nut 412 vorgesehen, die dazu verwendet wird, um zu verhindern, daß der Elektrolyt entlang der Innenwand des oberen Endes des Anodenrohrs 402 zu dem oberen Ende der Trockenzelle fließt. Gemäß anderer Funktionen wird eine elektrische Isolation erzeugt und der Widerstand gegenüber einem Druck erhöht. Das obere Ende der äußeren Metallumhüllung 413 ist, wie dies am Ort 414 dargestellt ist, mechanisch eingerollt. Der äußere Rand 416 des oberen Metalldeckels 415 wird während dieses Prozeßschrittes gegen den äußeren Rand der Plastikplatte 409

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gezwungen und die an dem Rand 416 vorgesehenen spitzen Vorsprünge 417 werden durch den Plastikbeutel 401 in einen elektrischen Kontakt mit einer an der Anode befestigten Zunge 420 gezwungen. Die Zunge ist mit einer dicken Schicht aus alkalibeständigem Dichtungsmaterial 419 bedeckt. Es wird festgestellt, daß die Platte 409 dazu dient, um die depolarisierende Röhre 403 vor Beschädigungen während dieses Prozesses zu schützen.

Die spitzen Vorsprünge 417 könnten, wenn dies gewünscht wird, auf der Zunge 420 anstatt auf dem oberen Metalldeckel ausgebildet sein. Diese Anordnung würde dem gleichen Zweck der Durchdringung dienen.

Es ist auch eine zweite Plastikplatte 421 an dem Boden des depolarisierenden Rohres 403 vorgesehen. Ihre Funktionen sind dieselben wie die der Plastikplatte 40 9 an dem oberen Teil. Sie ermöglicht, daß das Bodenteil des Kathodenrohrs 406 (das mit der Platte durch eine Niete 422 verbunden ist) in der Mitte der Plastikplatte 421 gehalten wird. Es ist auch eine kleine ringförmige Nut 423 in dem oberen Ende des äußeren Randes der Plastikplatte 421 vorgesehen. Diese wird zur Aufnahme des Bodenendes des Anodenrohrs 402 verwendet, um zu vermeiden, daß das Anodenrohr 40 2 sich auf- und abbewegt. Dadurch wird auch die runde Form des Anodenrohrs 402 aufrechterhalten und der Widerstand des Rohrs 402 und des depolarisierenden Rohrs 403 gegenüber einem Druck von Außen erhöht, um eine Verdrehung oder ein Brechen zu vermeiden . In dem oberen Teil der kleinen ringförmigen Nut 423 ist ebenfalls eine große ringförmige Nut 424 vorgesehen, die verwendet wird, um zu vermeiden, daß der Elektrolyt entlang der Innenwand des Bodenteils des Anodenrohrs 402 zu dem Bodenende der Trockenzelle nach unten fließt. Gemäß anderer Wirkungsweisen werden eine

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Isolation und ein Druckwiderstand erzeugt.

Der Metallboden 426 weist wie der obere Deckel 415 spitze Vorsprünge 428 auf, so daß beim Einrollen und Drücken des Metallbodens und des oberen und des unteren Endes 414 und der äußeren Metallumhüllung 413 die Vorsprünge den Plastikbeutel und eine dicke Schicht von alkalifestem Dichtungsmaterial 430 durchdringen, um einen elektrischen Kontakt mit der Niete 422 und daher auch mit der Kathode 406 herzustellen.

Die Vorsprünge können auch auf dem Bodenteil der Niete 422 angeordnet sein und einen Kontakt zu dem Metallboden 426 herstellen.

Um einen örtlichen Kurzschluß durchdie Kontakte der äußeren Metallumhüllung 413, des oberen Metalldeckels 415 und des Metallbodens 426 zu vermeiden,weist jede der Innenwände des oberen Endes 414 und des Bodenteils 425 der äußeren Metallumhüllung 413 einen (zusätzlichen) Isolierring 431 auf, um den oberen Metalldeckel 415 und den Metallboden 426 zu trennen, um sicherzustellen, daß sie keinen direkten Kontakt zu der äußeren Metallumhüllung 413 herstellen können.

In diesem Fall kann die Dicke des schrumpfbaren Plastikbeutels 401 auch bis zu dem Ausmaß vergrößert werden, daß er als eine äußere Umhüllung diener, und das fertige Produkt bilden kann, ohne daß eine weitere äußere Umhüllung erforderlich wäre. Es können auch die in der Figur 3B dargestellten Druckknöpfe mit der öse sowohl an dem oberen Teil als auch an dem Bodenteil der basischen Trockenzelle angeordnet werden, um die spitzen Vorsprünge des oberen Teils und des Bodenteils zur elektrischen Stromleitung festzuklammern und um die beiden Elektroden der Trockenzelle zu bilden.

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Alle spitzen Vorsprünge in allen Figuren können an dem gegenüberliegenden Teil ausgebildet sein und aus der entgegengesetzten Richtung eindringen.

Bei allen Ausführungsformen kann die Luft innerhalb des Plastikbeutels vor und nach dem Abdichten in Abhängigkeit von dem Herstellungsprozeß abgesaugt werden. Wenn die Luft nach dem Abdichten entfernt wird, muß' das hierzu erforderliche Stiftloch beispielsweise durch einen Plastikflicken durch ein Lösungsmittel oder ein Klebeband geschlossen werden.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing.H. Weickmann, Djpl.-Phys. Dr. iL Fincke

Dipl.-Ing. F. A.¥eickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska 2914028

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Patentansprüche

Λ/ Trockenbatterie mit wenigstens einer Trockenzelle, dadurch gekennzeichnet , daß die aktiven Elemente durch einen sie umgebenden durch Uärme geschrumpften Plastikbeutel zusammengehalten werden und ausflußsicher abgedichtet sind.
2. Batterie nach Anspruch , 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung elektrischer Verbindung zwischen den Anschlüssen der Batterie und den Elektroden der Zelle bzw. der Zellen den Beutel durchdringende spitze Vorsprünge vorgesehen sind.
3. Batterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung an wenigstens einem der Anschlüsse vorgesehen ist.

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4. Batterie nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung an wenigstens einer der Elektroden vorgesehen ist.
5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zellen stapeiförmig angeordnet ist, daß jede Zelle innerhalb eines Plastikrahmens angeordnet ist, daß jeder Rahmen eine einen Elektrolyten beinhaltende Metallschale enthält und daß entlang der Innenwandung eines Rahmens ein Flansch vorgesehen ist , um zu verhindern, daß sich die Schale in dem Rahmen nach oben bewegt.
6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine absorbierende Schicht oberhalb des Elektrolyten vorgesehen ist, daß oberhalb der absorbierenden Schicht ein depolarisierender Beutel vorgesehen ist, daß der depolarisierende Beutel jeder Zelle außer dem obersten depolarisierenden Beutel einen elektrischen Kontakt mit der Unterseite der Metallschale der darüber angeordneten Zelle herstellt, und daß der depolarisierende Beutel der obersten Zelle einen elektrischen Kontakt mit einer Metallkontaktplatte herstellt.
7. Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein leitender Streifen von dem oberen Teil zu dem Boden der Batterie erstreckt, daß der leitende Streifen mit dem negativen Anschluß verbunden ist, daß wenigstens ein spitzer Vorsprung an dem Streifen oder an der untersten Schale vorgesehen ist, und daß der Vorsprung den Beutel zur Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen dem Streifen und der untersten Schale durchdringt.

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8. Batterie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein spitzer Vorsprung entweder an einem positiven Anschluß oder an der Kontaktplatte vorgesehen ist und daß der spitze Vorsprung den Beutel durchdringt, um einen elektrischen Kontakt zwischen dem positiven Anschluß und der Kontaktplatte herzustellen.
9. Batterie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Leclanche-Zelle vorgesehen ist, daß die Zinkelektrode der Zelle die Form eines Rohres mit offenen Enden aufweist, daß an einem Ende des Rohres eine Zunge vorgesehen ist , daß wenigstens ein spitzer Vorsprung entweder an dem negativen Anschluß oder an dem freien Ende der Zunge vorgesehen ist, und daß der spitze Vorsprung den Beutel durchdringt, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Zunge und dem negativen Anschluß herzustellen.
10. Batterie nachAnspruch 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Leclanche-Zelle vorgesehen ist, daß eine Metallkappe an der Kohleelektrode montiert ist, daß die Metallkappe wenigstens einen spitzen Vorsprung aufweist und daß der Vorsprung den Beutel durchdringt, um einen elektrischen Kontakt mit einem positiven Anschluß herzustellen.
11. Batterie nach einem der Ansprüche 4, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß entweder ein Anschluß oder beide Anschlüsse die Form eines Druckknopfes mit einer öse aufweist, der den oder die an einer Elektrode vorgesehenen spitzen Vorsprünge aufnimmt und umbiegt.
12. Batterie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Alkalizelle vorgesehen ist, daß in der Zelle wenigstens ein spitzer Vorsprung entweder an wenigstens

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einem Punkt entlang des Randes des positiven Anschlusses oder an wenigstens einem Punkt entlang des Randes eines die Zelle umgebenden Anodenrohres vorgesehen ist, und daß der Vorsprung den Beutel durchdringt,um einen elektrischen Kontakt zwischen dem Anodenrohr und dem positiven Anschluß herzustellen.
13. Batterie nach einem der Ansprüche 3, 4 und 12 , dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Alkalizelle vorgesehen ist, daß wenigstens ein spitzer Vorsprung entweder an den negativen Anschluß oder an einer mit einem Kathodenrohr in Kontakt stehenden Niete vorgesehen ist, und daß der Vorsprung den Beutel durchdringt, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Niete und dem negativen Anschluß herzustellen.
14. Verfahren zur Herstellung einer Trockenbatterie mit wenigstens einer Trockenzelle, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Elemente der Zelle oder der Zellen in einem Beutel aus einem durch Wärme schrumpfbaren Plastikmaterial eingebracht werden, und daß der Beutel wärmegeschrumpft wird, um die Komponenten durch Druck zusammenzuhalten und um die Komponenten ausflußsicher abzudichten.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Batterieanschlüssen und den Elektroden der Zelle oder der Zellen durch spitze den Beutel durchdringende Vorsprünge bewirkt werden.
16. Verfahren nachAnspruch 15 _r dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel und die Trockenzelle oder die Trockenzellen in einer die Anschlüsse aufweisenden Umhüllung eingeschlossen werden _r und daß die Anordnung dann so zusammengedrückt wird, daß die Vorsprünge den Beutel durchdringen.

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Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung durch Einrollen oder Falten angeordnet wird und daß die Anordnung so zusammengedrückt wird , daß die Vorsprünge den Beutel durchdringen und gleichzeitig die Umhüllung an der Anordnung angebracht wird.