DE3247191A1

DE3247191A1 - Flache batterie

Info

Publication number: DE3247191A1
Application number: DE19823247191
Authority: DE
Inventors: Ryoji Fujiyoshida Yamanashi Koga
Original assignee: Kawaguchiko Seimitsu Co Ltd; Kawaguchiko Seimitsu KK
Current assignee: Kawaguchiko Seimitsu Co Ltd; Kawaguchiko Seimitsu KK
Priority date: 1981-12-26
Filing date: 1982-12-21
Publication date: 1983-07-07
Also published as: US4487819A; GB2117556A; GB2117556B

Description

Die Erfindung betrifft eine flache Batterie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige flache Batterien werden für sehr kleine Geräte, wie Armbanduhren, Handmeß- und rechengeräte und dergleichen benötigt.

Eine herkömmliche Batterie dieser Art weist einen tassenförmig ausgebildeten Anodenlopf, einen tassenförmig ausgebildeten Kathodentopf und eine Dichtung auf, die zwischen Anoden- und Kathodentopf angeordnet ist.

Die Abdichtung der herkömmlichen Batterie wird dadurch erreicht, daß ein enger Druckkontakt zwischen der Dichtung und den Anoden- und Kathodentöpfen mittels Ausnutzung der Druckgegenkraft der Dichtung aufgebaut wird, die durch Deformation der Dichtung entsteht. Es ist deshalb erforderlich, eine große Druckgegenkraft zu erhalten, indem die Dicke der Dichtung vergrößert wird. Wird jedoch die Dicke der Dichtung vergrößert, so wird auch das Volumen vergrößert, das von der Dichtung eingenommen wird. Die Batterie wird hierdurch insgesamt größer bzw. es wird die Nettokapazität der Zelle verringert. Andernfalls ist es erforderlich, die Dicke der Platten zu reduzieren, welche die Anoden- und Kathodentöpfe bilden, um die Entladekapazität in der gleich großen Zelle zu vergrößern. Weiterhin wird dann,, wenn die Druckkraft der Dichtung vergrößert wird, um die Lecksicherheit zu vergrößern, der innere Druck der Batteriezelle vergrößert, was einer der Gründe für einen Leckschaden darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mikrobatteriezeile zu schaffen, bei welcher die Lecksicherheit verbessert und die Entladekapazität unter Beibehaltung der bestimmten Abmessungen der Zelle vergrößert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß die Bestandteile der Zelle die herkömmlichen und weitverbreite-

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ten sind, wie aktive Anodensubstanz, Trennvorrichtung, aktive Kathodensubstanz und Elektrolyt. Die Erfindung ist überdies für die Verwendung von Materialien geeignet, die durch Ausgestaltungen verbessert werden. Weiterhin wird das innere Volumen der flachen Batterie vergrößert, ohne die äußeren Abmessungen zu vergrößern. Schließlich wird die Entladekapazität vergrößert und die Lecksicherheit verbessert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig.l einen Lengsschnitt durch eine herkömntl iche flache Batterie,

wobei nur eine Hälfte der Batterie gezeigt ist; Fig.2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen flachen Batterie, wobei nur eine Hälfte der

Batterie gezeigt ist;

Fig.3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Batterie, bei der nur eine Hälfte gezeigt ist;

Fig.4 eine Darstellung zur Beschreibung des Einsetzens der Trennvorrichtung in die flache Batterie;

Fig.5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen flachen Batterie, wobei nur eine Hälfte der Batterie dargestellt ist; Fig.^r. eine vergrößerte und Teil -Ansicht, welche die miteinander

verbundenen Töpfe der in der Fig.5 gezeigten Batterie zeigt; Fig.7 einen Längsschnitt einer Varianten der· Batterie gemäß Fig.5; Fig.8 einen vergrößerten Ausschnitt, der den Abstand A als kleiner als den Abstand B der flachen Batterie gemäß Fig.7 zeigt; Fig.9 einen vergrößerten Ausschnitt, der zeigt, daß der Abstand A

größer als der in der Fig.7 gezeigte Abstand B ist; Fig.10 eine vergrößerte Darstellung, die einen Teil der Isolierschicht zeigt, die sich zwischen dem Anoden- und Kathodentopf einer Abwandlung der in den Figuren 2 oder 5 gezeigten Batterie befindet;

Fig. 11 einen Längschnitt durch eine Variante der Batterien gemäß Fig.2 oder Fig.5

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Fig.l2 eine vergrößerte Darstellung, die einen Hauptteil der

flachen Batterie gemäß Fig.11 zeigt; Fig.13 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der in der Fig.2 oder Fig.5 gezeigten flachen Batterie; Fig.14 einen Längsschnitt durch eine Hälfte der Batterie,

der den Zustand des thermisch leitenden Metalls zeigt,

das auf der aktiven Anodensubstanz ist, bevor der

Anodentopf auf den Kathodentopf in der flachen Batterie gemäß Fig.13 gepaßt wird;
Fig.15 und 16 Längsschnitte durch. Varianten der in den Fig.2

und 5 gezeigten Varianten;
Fig.17 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der in

den Fig.2 oder Fig.5 gezeigten flachen Batterie; Fig.18 eine Ansicht, die den Zustand der Graphit-Schicht auf der aktiven Anodensubstanz zeigt, bevor der Anodentopf

mit dem Katodentopf der in der Fig.17 gezeigten flachen

Batterie verbunden ist;
Fig.19 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie; Fig.20 und 21 sind vergrößerte Teilansichten des Hauptbereichs

der in der Fig.19 gezeigten flachen Batterie; Fig.22 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der in

den Figuren 2 oder 5 gezeigten flachen Batterie; Fig.23 bis 26 vergrößerte Teilansichten von Luft-Ventilationsbereichen der in der Fig. 23 gezeigten flachen Batterie; Fig.27 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der in

den Figuren 2 oder 5 gezeigten flachen Batterie, wobei

der Anodentopf weggenommen ist;

Fig.28 eine Draufsicht auf die flache Batterie, als ein Beispiel, wobei der Anodentopf weggenommen ist;

Fig.29 und 30 Draufsichten auf eine weitere Abwandlung der aktiven Anodensubstanz, die in der Fig. 28 gezeigt ist; Fig.31 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der in

den Figuren 2 oder 5 gezeigten flachen Batterie;

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Fig.32 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der in den Fig.2, 5 oder 31 gezeigten flachen Batterie;

Fig.33 einen Längsschnitt durch eine weitere Variante der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie;

Fig.34 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung der in der Fig.33 gezeigten flachen Batterie;

Fig.35 und 36 vergrößerte Teil-Längsschnitte des Hauptbereichs einer weiteren Abwandlung der in der Fig.33 gezeigten flachen Batterie;

Fig.37 einen Längsschnitt durch eine weitere Abwandlung der in der Fig.33 gezeigten Batterie mit einem Zusammensetz-Teil;

Fig.38 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer anderen Abwandlung der in der Fig.33 gezeigten flachen Batterie;

Fig.39 eine vergrößerte Schnittansicht der in der Fig.38 dargestellten flachen Batterie, mit Gesenk- oder Gießformen des Anodentopfs;

Fig.40 A, B und C Längsschnitte von Schritten des Anpassungsvorgangs des Änodento'pfs mit vorheriger Deformation an den Kathodentopf;

Fig.41 einen Längsschnitt durch eine andere Abwandlung der in der Fig.2 gezeigten flachen Batterie;

Fig.42 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung der in der Fig.41 gezeigten flachen Batterie;.

Fig.43 einen Längsschnitt durch die in der Fig.5 gezeigten flachen Batterie, wobei ein Ringelement verwendet ist;

Fig.44 einen Längsschnitt durch eine Abwandlung der aktiven Anodensubstanz, die in den anderen Figuren dargestellt ist.

Eine herkömmliche flache Batterie wird im folgenden unter Bezugnahme auf den Längsschnitt der Fig.l beschrieben, wo nur die Hälfte einer Batterie gezeigt ist.
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In der Fig.l weist die Batterie einen tassenfertigen Pnodentopf 10 auf, der aus metallischem Material besteht, sowie einen tassenförmigen

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Kathodentopf 12, der ebenfalls aus einem metallischen Material besteht. Eine Dichtung 14, die einen Isolator enthält, ist zwischen dem Anodentopf 10 und einem umgebogenen Teil 12a des Kathodentopfs, 12; angeordnet und dadurch im gepreßten Zustand gehalten, daß der Rand an der oberen öffnung 10a des Anodentopfs 10 nach innen gebogen ist. Eine aktive Anodensubstanz 16, ein Elektrolyt, eine aktive Kathodensubstanz 18 und eine Trennvorrichtung 20, welche die aktive Anodensubstanz von der aktiven Kathodensubstanz trennt, sind in der Batteriezelle enthalten. Der Anoden- und Kathodentopf 10,12 dieser herkömmlichen flachen Batterie sind mittels der Dichtung 14 voneinander getrennt, welche die Druckgegenkraft zwischen den beiden Topfen 10,12 aufbringt, wodurch sich die Versiegelungsstruktur der herkömmlichen flachen Batterie ergibt.

Es ist außerdem erforderlich, die Dicke der Dichtung 14 zu vergrößern, um eine hinreichende Gegenkraft zu erhalten. Das Volumen, das von der Dichtung 14 eingenommen wird, ist jedoch proportional zur Dicke der Dichtung 14, so daß entweder die Dicke der Platten reduziert werden muß, welche die Töpfe bilden oder das Gesamtvolumen der Batterie vergrößert werden muß, um die Entladekapazität bei einer vorgegebenen Abmessung der Zelle zu erhöhen.

Wenn ferner die Druckkraft der Dichtung 14 vergrößert wird, um die Lecksicherheit zu verbessern, wird der umgebogene Teil 12a des Kathodentopfs 12 durch die Druckkraft der Dichtung 14 nach innen gedrückt. Folglich erhöht sich der innere Druck der Batterie-Zelle. Außerdem wird die Kriechzerstörung der Dichtung 14 durch die Zunahme der Druckkraft der Dichtung 14 gefördert, was einer der Hauptgründe für das Undichtwerden einer Batterie ist.

· In der Fig.2 ist ein Längsschnitt durch eine .Ausführungsform der erfindungsgemäßen flachen Batterie gezeigt, wobei nur eine Hälfte der Batterie dargestellt ist. Die Anordnung der Töpfe ist im Vergleich mit Fig.l bezüglich des Montageverfahrens umgekehrt.

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Der Kathodentopf 22 hat in der Fig.2 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und ist aus einem metallischen Material hergestellt, das aus Messing oder aus Stahl mit einer Nickelschicht auf einer Oberfläche oder aus dergleichen besteht. Der Kathodentopf 22 ist im wesentliehen aus einem Bodenteil 22a und einem zylindrischen und nach oben gerichteten Teil 22b zusammengesetzt, der sich von dem äußeren Umfang des Bodenteils 22a senkrecht nach oben erstreckt. Die obere Oberfläche und die Oberflächen der äußeren und inneren Seiten des nach oben gerichteten Teils 22b sind mit einer Isolierschicht 24 bedeckt, die aus einem fluorartigen Film oder dergleichen zusammengesetzt ist, um die aktive Anodensubstanz von dem Anodentopf 26 zu isolieren. Die Isolierschicht 24, die den Kathodentopf bedeckt, kann auch an jeder anderen Stelle vorgesehen sein, wo es erforderlich ist, einen inneren Kurzschluß zu verhindern, z.B. an dem Kontaktbereich des Kathodentopfs und des Anodentopfs oder an der aktiven Anodensubstanz. Der Anodentopf 26 hat einen im wesentlichen invertiert U-förmigen Querschnitt und besteht aus einem metallischen Material, das Messing oder Stahl mit einer Nickelschicht auf der Oberfläche enthält. Es sind auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften verwendbar. Der Anodentopf 26 ist mittels eines oberen flachen Teils 26a und eines zylindrischen Teils 26b zusammengesetzt, der von dem äußeren Umfang des oberen Teils 26a senkrecht nach unten gebogen ist. Der zylindrische Teil 26b des Anodentopfs 26 ist an die äußere Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 mittels eines Schrumpfungs- oder Preßpassungs-Vorgangs angepaßt, wodurch mittels der Isolierschicht 24 eine wasserdichte Anpassung erreicht wird. Die Bezugszahl 28 bezeichnet ganz· allgemein eine aktive Kathodensubstanz, die aus Zink als Hauptbestandteil besteht und einen Elektrolyten aus NaOH, KOH oder dergleichen enthält. Die Bezugszahl 30 bezeichnet eine aktive Anodensubstanz, die als Hauptbestandteil Silberoxid, Silberperoxid, Mangansuperoxid, Quecksilberoxid, Nickelhydroxid oder dergleichen in Tablettenform aufweist. Eine Trennvorrichtung 32 trennt die aktive Kathodensubstanz 28 von der Anodensubstanz 30, um einen elektrischen Kurzschluß zu verhindern. Die Trennvorrichtung besteht aus einem nichtgewebten Stoff, z.B. aus Vinyl, Cellophan oder dergleichen. Bei dieser Ausführungsform kommt der Topf 22 mit der aktiven

Kathodensubstanz 28 in Berührung und dient deshalb zugleich als Kathodenanschluß, während der Topf 26 mit der aktiven Anodensubstanz 30 in Berührung kommt und deshalb zugleich als Anodenanschluß diente " Obwohl es nicht dargestellt ist, können die aktive Kathodensubstanz 28 und die aktive Anodensubstanz 20 im Bedarfsfall bezüglich ihrer Anordnung vertauscht werden.

Die flache Batterie gemäß dieser Ausführungsform wird mittels solcher Inhalte wie aktive Kathodensubstanz 28, aktive Anodensubstanz 30 und Trennvorrichtung 24 im Kathodentopf 22-zusammengesetzt und anschließend durch Preßpassung des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 an den nach oben gerichteten Teil 22b des Kathodentopfs 22 fertiggestellt, wobei das Schrumpf- oder Preßpassungsverfahren angewendet wird. Geeignete Materialien für die Isolierschicht sind Äthyl entetrafluorid und Äthylenchlortrifluorid. Es können aber auch andere Materialien verwendet werden, die nicht auf Fluorbasis beruhen, wenn sie nur gegen elektrolytische Zerstörungen resistent sind und geeignete Isolatoreigenschaften aufweisen und wenn sie außerdem wasserabstoßend, elastisch und hitzebeständig im Hinblick auf die hohen Temperaturen beim Schrumpfanpassungsprozeß sind. Derartige Materialien.sind z.B. solche, die auf Silizium, Polyamiden, Polyphenylen, Sulfiden oder Polyimiden aufgebaut sind. -

Da ein Dichtungselement ähnlich der herkömmlichen Dichtung gemäß Fig.l bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform nicht vorgesehen ist, kann das Verhältnis des inneren Volumens zum Gesamtvolumen der Batterie vergrößert werden, wodurch die Gesamtentladungskapazität der Batterie erheblich verbessert wird. Da ferner die Isolierschicht 24 mit ihrer ausgezeichneten Elastizität zwischen dem zylindrischen Teil 26b des Anodentopfs 26 und der äußeren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 eingefügt ist und die Schicht 24 wesentlieh dünner als die herkömmliche Dichtung ist, und weil außerdem die Synergie zwischen der inneren Spannung, die durch die Preßpassung auftritt, und der Schicht 24 eine elektrolyt-abweisende Eigenschaft hat, wird verhindert, daß der Elektrolyt aus der Zelle herauskriecht. Somit ist das Lecken des Elektrolyten ausgeschaltet.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig.2 kann die Lecksicherheit auch dadurch gewährleistet werden, daß ein Siegelungsmaterial wie Teer oder Silikon-

Fett in den Zwischenraum gebracht wird, der durch das Ende des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 und der gebogenen Wurzel des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 gebildet wird. Es ist festzuhalten, daß der Bereich, der in der Figur mit der gestrichelten Linie 36 angedeutet ist, ein Kernstück ist, welches den Zweck hat, die Trennvorrichtung zu stützen, wenn es erforderlich erscheint.

Die Fig.3 zeigt eine Abwandlung der flachen Batterie der Fig.2. Elemente der Fig.3, die Elementen der Fig.2 entsprechen, weisen dieselben Bezugszahlen wie diese auf. Der äußere Durchmesser der Trennvorrichtung 32 dieser Ausführungsform ist größer als der innere Durchmesser Durchmesser des Kathodentopfs 22. Wie in der Fig.4.gezeigt ist, ist die Trennvorrichtung 32 auf dem nach oben gerichteten Teil 22b des Kathodentopfs 22 angeordnet, und sowohl die Trennvorrichtung 32 als auch die aktive Anodensubstanz 30 werden in den Kathodentopf 22 hineingedrückt, wobei die aktive Anodensubstanz 30 während des Preßvorgangs auf der Trennvorrichtung liegt. Hier wird mit diesem Verfahren der Effekt erzielt, daß der Umfang der Trennvorrichtung die radiale Spannungskraft in allen Richtungen aufnimmt und die Trennvorrichtung eng an der aktiven Anodensubstanz 30 anliegt, wobei unnötige Luft zwischen der Trennvorrichtung und der aktiven Substanz vermieden wird.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird außerdem das Problem gelöst, das darin besteht, daß Montageschwierigk'eiten auftreten, wenn der Durchmesser der Trennvorrichtung schwankt bzw. daß ein innerer Kurzschluß auftritt, wenn der Durchmesser zu klein ist.

Im übrigen kann die Trennvorrichtung 32 sanft in den Kathodentopf 22 hineingepreßt werden.

Die Figur 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsqemäßen flachen Batterie, wobei diejenigen Elemente der Fig.5, die bestimmten Elementen der Fig.2 entsprechen, dieselben Bezugszahlen wie die Elemente dieser Figur erhalten. Hierdurch ist ein einfacher Vergleich zwischen den beiden Varianten möglich.

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Die innere Wand des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 ist in der Fig.5 mit einem Absatz 22c im mittleren Bereich versehen. Wie in der vergrößerten Teilansicht der Fig.6 gezeigt, ist die Oberfläche des nach oben gerichteten Teils 22b, der den Absatz 22c enthält, mit einer Isolationsschicht 24 bedeckt.

Der äußere Umfangsteil der Trennvorrichtung 32 liegt auf dem Absatz 22c des Kathodentopfs 22 und isoliert die aktive Kathodensubstanz 22 und die aktive Anodensubstanz voneinander, um einen elektrischen Kurzschluß zu verhindern.

Die flache Batterie wird bei diesen Ausführungsbeispiel gemäß folgenden Schritten zusammengebaut:

(1) die elektrolythaltige aktive Kathodensubstanz 28 wird in den Kathodentopf 22 eingeführt,

(2) die Trennvorrichtung 32 wird eingefügt, wobei ihr äußerer peripherer Bereich auf den Absatz 22c des Kathodentopfs 22 aufgelegt wird,

(3) die tablettenförmige aktive Anodensubstanz 30· wird auf die Trennvorrichtung 32 im isolierten Inneren des Kathodentopfs gelegt;

(4) der zylindrische Teil 26b des Anodentopfs 26 wird schließlich bündig mit der äußeren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 derart verbunden, daß der Anodentopf 26 die Batteriekomponenten abdeckt.

In der Fig.5 ist der äußere Umfangsteil der Trennvorrichtung 32 zwischen den Absatz 22c des Kathodentopfs 22 und die aktive Anodensubstanz 30 eingefügt, so daß die Trennvorrichtung 32 sicher innerhalb der Zellenkonstruktion befestigt werden kann. _
Wie die Fig,6 zeigt, kann die Lecksicherheit noch weiter verbessert werden, wenn ein Versiegelungsmittel 34 wie Teer oder Silekonfett in den Bereich eingebracht wird, wo das Ende des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 auf die umgebogene Wurzel des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 trifft. In der Fig. 6 kann auch eine ringförmige Nut 27, die mit gestrichelten Linien angedeutet ist, in der

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Nähe des äußeren Unifangsbereichs des flachen oberen Teils 26a des Anodenteils 26 vorgesehen sein, um die Elastizität des zylindrischen Teils 26b zu erhöhen. Die Nut 27 wird im Bedarfsfall vorgesehen.

In der Fig.7 ist eine Abwandlung der flachen Batterie gemäß Fig.5 gezeigt. Die Fig.8 stellt einen Teilausschnitt der flachen Batterie gemäß Fig.7 dar.

Wie man aus der Fig.8 erkennt, ist bei dieser Version der Abstand A vom Absatz 22c des Kathodentopfs 22 zur oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b so gewählt, daß er kleiner als die Gesamtdicke B der aktiven Anodensubstanz 30 und der vollständig zusammengedrückten Trennvorrichtung 32 ist. Demzufolge erhält man selbst dann eine Lücke G zwischen der inneren Oberfläche 26c des Anodentopfs 26 und der oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs, wenn der Anodentopf 26 auf den Kathodentopf 22 mit Druck aufgebracht und die aktive Anodensubstanz 30 gepreßt wird.

In der Fig.9 ist gezeigt, daß dann, wenn der Abstand A vom Absatz 22c des Kathodentopfs 22 zur oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b größer als die Gesamtstärke B der Trennvorrichtung 32 und der aktiven Anodensubstanz 30 wäre, die Isolierschicht 24 auf der oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b von dem Anodentopf 26 gedrückt würde. In diesem Fall kann die Schicht 24 ,durch den Druck des Anodentopfs 26 zerrissen werden, wenn der Anodentopf 26 eng an den Kathodentopf 22 angepreßt wird. Da der Anodentopf 26 mit der oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 in unmittelbaren Kontakt gebracht wird, bevor die Trennvorrichtung 32. hinreichend mittels der aktiven Anodensubstanz zusammengedrückt ist, kann ein großer unr* hinreichender Druck auf die Trennvorrichtung 32 nicht erreicht werden. Dadurch entsteht ein Bereich, durch den der Elektrolyt durchfließen kann, was eine Spannungsinstabil ität sowie eine selbstinduzierte Zerstörung, die auf einem inneren Kurzschluß beruht, zur Folge haben kann.

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Gemäß dieser Ausführungsform berührt die obere Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 nicht die innere Oberfläche 26c des Anodentopfs 26, wie oben ausgeführt wurde,] Es ist deshalb möglich, die oben erwähnten Probleme, die durch das Preßanpassen des Anodentopfs 26 entstehen, zu lösen.

Eine weitere Verbesserung der Lecksicherheit wird dadurch ermöglicht, daß eine wasserabstoßende Füllung, die eineFlüssigkeit, wie z.B. Teer oder Polya.zetal ist, in die Lücke 6 zwischen der inneren Oberfläche 26c des Anodentopfs 26 und der oberen Oberfläche 22d des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 eingespritzt wird.

Die Fig.10 zeigt eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie. In einer vergrößerten Ansicht ist hierbei ein Teil der Isolierschicht 24 gezeigt, die sich zwischen dem Kathodentopf 22 und dem Anodentopf 26 befindet.

Die Bezugszahl 38 bezeichnet eine Glasperle, die in die Isolationsschicht 24 eingebaut ist. Die Glasperle 38 hat einen größeren Durchmesser als die Oberflächenrauhigkeit des Kathodentopfs 22 und des An odentopfs 26 und verhindert deshalb einen unmittelbaren Kontakt zwischen den Oberflächen des Kathodentopfs 22 und des Anodentopfs 26. Wenn deshalb der Anodentopf 26 an den Kathodentopf 22 durch Schrumpfen angepaßt wird, kommen der Anodentopf 26 und der Kathodentopf 22 nicht in unmittelbaren Kontakt miteinander und zwar selbst dann nicht, wenn die Isolierschicht 24 aufgrund eine teilweisen Bildung von verdünnten Stellen wegen einer durch Hitze bewirkten Reduzierung des Young-Moduls und der Durchschlagsfestigkeit reißen sollte. Bei einem Einlagerungsbetrag von 1 bis 20% Glaskugeln 38 werden diese daran behindert, sich in Richtung der Dicke der Schicht 24 zu überlappen. Der Einlagerungsbetrag der Glaskugeln wird im Hinblick darauf niedrig gehalten, daß ihre Überlappung in Richtung der Schichtdicke dazu führen könnte, daß die Glaskugeln 38 in dem Isolierfilm 24 wandern, wenn der Anodentopf 26 durch Schrumpfen mit dem Kathodentopf 22 verbunden wird. Eine solche Wanderung wäre überdies mit einer Rissebildung in der Isolierschicht 24 begleitet.

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Die Fig.11 zeigt eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie. In der Fig.12 ist eine vergrößerte Ansicht der wesentlichen Teile der in der Fig.11 gezeigten flachen Batterie dargestellt.

Wie oben bereits erwähnt, kann die Isolierschicht 24 während der Preßpassung des Anodentopfs 26 an den Kathodentopf 22 wegen einer durch Erhitzen bewirkten Abnahme des Young-Moduls und der Durchschlagsfestigkeit reißen, oder er kann durch äußere Krafteinwirkung zerstört werden.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist eine isolierende Metallschicht 40 auf der inneren Umfangsoberfläche des zylindrrisehen Teils 26c des oberen flachen Bereichs 26a des Anodentopfs 26 vorgesehen. Folglich ist die Anordnung derart, daß der Anodentopf 26 nicht mit dem Kathodentopf 22 kurzgeschlossen wird, und zwar selbst dann nicht, wenn der Isolierfilm 24 zerstört sein sollte.

Die isolierende Metallschicht 40 enthält eine Eisenoxid (Fe.,O.)-Schicht, die dadurch erhalten wird, daß ein Teil des Anodentopfs 26 einer Eisenoxidbehandlung ausgesetzt wird, oder sie enthält eine Chromoxid (CrO)-Schicht, die dadurch erzielt wird, daß der erwähnte Teil des Anodentopfs 26 einer Schwarzchromplattierung unterworfen wird.

Die Figuren 13 bis 16 zeigen eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie.

Die Bezugszahl 42 bezeichnet eine Metallplatte von geringer thermischer Leitfähigkeit, die aus einem rostfreien Stahl, aus Chrom oder dergleichen besteht und die zwischen dem oberen flachen Teil 26a des Anodentopfs und der aktiven Anodensubstanz 30 eingefügt ist. Wenn der Anodentopf auf den Kathodentopf 22 aufgeschrumpft wird, verhindert die Metallplatte 42 mit der geringen thermischen Leitfähigkeit, daß die von dem Anodentopf 26 kommende Wärme direkt auf die aktive Anodensubstanz 30 geleitet wird.

Beim Aufschrumpfen des Anodentopfs 26 auf den Kathod'entopf 22 ist es erforderlich, daß der Anodentopf 26 an den Kathodentopf 22 angepaßt

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wird, während die tablettenförmige aktive Anodensubstanz 30 von dem oberen flachen Teil 26a des Anodentopfs 26 nach unten gedrückt wird. Hierbei wird der äußere Umfangsbereich der Trennvorrichtung 32 in engen Kontakt mit dem Absatz 22c des Kathodentopfs 22 gedruckt, um einen Kurzschluß zu verhindern. Würde die Metallschicht 42 mit der geringen Wärmeleitfähigkeit nicht vorgesehen, so kämen der Anodentopf 26 und die aktive Anodensubstanz 30 in direkten Kontakt miteinander. Da der Anodentopf 26 zu dieser Zeit auf eine Temperatur von 200 bis 300⁰C aufgeheizt ist, würde seine Wärme direkt der Anodensubstanz 30 zugeführt. Für den Fall, daß Silberoxid als aktive Anodensubstanz 30 verwendet wird, gibt das SiIberoxid bei einer Erwärmung auf über 16O⁰C Sauerstoff ab. Der auf diese Weise abgegebene Sauerstoff erhöht den inneren Druck der Batterie, wodurch sich der Anodentopf heben kann, was wiederum eine Zerstörung des elektrischen Kontakts zwischen dem Anodentopf 26 und der aktiven Anodensubstanz 30 zur Folge haben kann. Sollte sich der Anodentopf 26 anheben, so ist sogar absehbar, daß wegen einer Reduzierung der Kraft, welche die Trennvorrichtung 32 festhält, ein Kurzschluß auftritt.

Bei dieser Ausführungsform ist die Metallplatte 42 mit geringer thermischer Leitfähigkeit zwischen dem Anodentopf 26 und der aktiven Anodensubstanz 30 vorgesehen. Die Wärme, die während des Aufschrumpf-Prozesses von dem Anodentopf 26 abgegeben wird, wird erst auf die aktive Anodensubstanz 30 gegeben, nachdem sie durch die leitende Metallplatte-4.2 ge- wandert ist. Der Anodentopf 26 kann somit exakt angepaßt werden, worauf eine schnelle Abkühlung des Anodentopfs 26 erfolgt, bevor die Wärme zur aktiven Anodensubstanz übertragen wird. Es ist somit möglich, den Anodentopf 26 durch einen Schrumpfprozeß zu montieren, ohne daß dies einen Einfluß auf die aktive Anodensubstänz hat.

Die Fig.14 zeigt einen Längsschnitt durch eine Hälfte der Batterie, wobei der Zustand des thermisch leitenden Metalls dargestellt ist, das sich auf der aktiven Anodensubstanz befindet, bevor der Anodentopf an den Kathodentopf 22 der flachen Batterie gemäß Fig.13 angepaßt wird.

Die Metallplatte 42 mit der geringen thermischen Leitfähigkeit ragt um die Höhe h über die obere Oberfläche des zylindrischen Teils 22b

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des Kathodentopfs 22 hinaus. Der äußere Umfangsteil der Trennvorrichtung 32 wird durch das Hineindrücken der Platte 42 in den Kathodentopf 26 angedrückt und befestigt. Um den äußeren Umfangsteil der Trennvorrichtung 32 mit größerer Stabilität drücken zu können, ist es mötj* lieh , die Metallplatte 42 mit der geringen Wärmeleitfähigkeit mit einer bestimmten Elastizität zu versehen, was dadurch geschehen kann, daß sie in ihrem mittleren Bereich nach oben springt, wie es die Fig.15 zeigt. In diesem Fall wird eine rostfreie Stahlplatte öder ein Material, das rostfreiem Stahl entspricht und das Druckarbeit ausgesetzt ist, als Metallplatte 42 eingesetzt.

Wie außerdem in der Fig.16 gezeigt, ist es möglich, die Platte 42 einfach dadurch aufzusetzen, daß der Zentralbereich 42a der Platte 42 in das Zentrum der aktiven Anodensubstanz 30 verlegt wird.

Die Fig.17 zeigt eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 und 5 dargestellten flachen Batterie. Bei dieser Ausführungsform weist die aktive Anodensubstanz 30 eine Graphitschicht 3Öa an der oberen Oberfläche auf. Folglich kann die Anode perfekt an den Kathodentopf 22 angepaßt werden, wobei diesem Vorgang eine schnelle äußere Abkühlung folgt, bevor die Wärme, die von dem Anodentopf 26 abgegeben wird, auf die Hauptkomponente der aktiven Anodensubstanz übertragen wird. Somit wird die Zerstörung der Anodensubstanz bei der oben erwähnten Schrumpfanpassung verhindert. Die Graphitschicht 30a wird auf der oberen Oberfläche der tablettenförmigen aktiven Anodensubstanz aufgetragen, wobei sie auf deren Formierung folgt. Da aber auch eine kleine Menge Graphit mit einem Material wie Silberoxid in Silberoxid-Batterien oder ähnlichen Batterien ohne Schwierigkeiten gemischt werden kann, ist es auch möglich, eine größere Graphitmenge auf den oberen Teil der aktiven Anodensubstanz 30 während der Formierung zu bringen, wobei eine Graphitschicht 30a gebildet wird, die Graphit und Bindemittel enthält.

Die Fig.18 ist eine Darstellung, die den Zustand der Graphitschicht auf der aktiven Anodensubstanz vor der Anpassung an den Kathodentopf in der flachen Batterie gemäß Fig.17 zeigt. Die tablettenförmige aktive Anodensubstanz 30 mit der Graphitschicht 30a auf der Oberfläche ist

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derart angeordnet, daß sie um die Höhe h den zylindrischen Teil üb des Kathodentopfs 22 Überragt, Wenn der Angdentopf 23 auf den topf 22 aufgeschrumpft wird, wird die Graph Uschi ent 30a der aktiven Anodensubstanz 30 durch den oberen flachen Teil 26a des Anodentopfs 2g gedrückt, wobei der äußere Umfangsteil der Trennvorrichtung 32 in Prefrkontakt mit dem Absatz 22c des Kathodentopfs 22 gebracht wird«

Die Fig.19 zeigt eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie, Hierbei weist der Kathodentepf t% mehrere ringförmige Nuten 22e auf, die an der äußeren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 26b angeordnet sind, Der Anodentopf enthält außerdem mehrere ringförmige Nuten 26d, die an der inneren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teils 22b vorgesehen sind und den ringförmigen Nuten 22e im Kathodentopf 22 entsprechen*

Die Fig.20 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Häuptteils der in der Fig.19 gezeigten flachen Batterie dar. Wenn der auf eine Temperatur von 200 bis 30O⁰C aufgeheizte Anodentopf 26 auf den Kathodentopf 22, dessen nach oben gerichteter Teil 22b mit einer Isolierschicht 24 be= schichtet ist, aufgebracht wird, wird die Isolierschicht 24 zwischen den beiden zylindrischen Teilen der Töpfe 22b und 26a gebracht und weich gemacht und dann mittels des vorspringenden Teils 22f,26e und die ring= förmigen Nuten 22e,26d eingedrückt. Unter diesen Umständen bewirkt die Kühlung der Batterie, daß die Isolierschicht 24 fest an den inneren Oberflä'chender ringförmigen Nuten 26d und 22e beider Töpfe anhangt. Somit wird der Anodentopf 26 durch den Scherwiderstand des Films £4 daran gehindert, von dem Kathodentopf 22 wegzurutschen,

Wie in der Fig.21 gezeigt ist, sind hier die ringförmigen Nuten 22e des Kathodentopfs 22 und die ringförmigen Nuten 22d des Anodentopfs 26 enger zusammen und ermöglichen es somit, daß die Enden der nach oben gerichteten Teile 22f,26e zwischen den jeweiligen ringförmigen Nuten 22e,22d gespitzt werden, so daß sie eine Form aufweisen, die leichter in den Isolierfilm 24 eindringt.

Es ist festzuhalten, daß die ringförmigen Nuten bei dieser AusfUhrungs» form auch ausschließlich auf der inneren Oberfläche des zylindrischen

Teils 26b des Anodentopfs 26 vorgesehen sein können.

In der Fig.22 ist eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 3 dargestellten Batterie gezeigt.

Die Fig. 23 stellt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Hauptteils der in den Fig.22 gezeigten flachen Batterie dar und zeigt einen Kanal 22g, der ein Luftdurchlaßteil ist und ein sehr wichtiges Merkmal der Erfindung darstellt. Er ist in der oberen Oberfläche des zylindrischen und nach oben gerichteten Teils des Kathodentopfs 22 vorgesehen.

Bei der flachen Batterie dieser Ausführungsform werden die aktive Kathodensubstanz 28, die Trennvorrichtung 32 und die aktive Anodensubstanz nacheinander in den Kathodentopf 22 eingeführt, worauf der aufgeheizte Anodentopf 26 ausgerichtet wird. Sodann wird die Kühlung durchgeführt, wobei der obere Teil 26a des Anodentopfs 26 in engem Kontakt mit der oberen Oberfläche des zylindrischen und nach oben gerichteten Teils 22b. des Kathodentopfs 22 steht. Die Kühlung wird u.a. deshalb durchgeführt, um den zylindrischen Teil 26b des Anodentopfs 26 zu kontaktieren und um die Isolierschicht 24 an den äußeren Umfangsteil des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 anzudrücken, wodurch die Batterie versiegelt wird.

Wenn jedoch der obere Teil 26a des aufgeheizten Anodentopfs 26 in.unmittelbaren Kontakt mit der oberen Oberfläche des nach oben gerichteten zylindrischen Teils 22b des Kathodentopfs 22 gebracht wird, wird der Inhalt der Batterie aufgeheizt und einer thermischen Expansion unterworfen, wodurch der innere Druck ansteigt. Wird deshalb die hemmende Kraft zum Schließen der Batterietöpfe beseitigt, so ergeben sich Bedingungen, unter denen sich der Anodentopf 26 vom Kathodentopf 22 abhebt. Demzufolge ist bei dieser AusfUhrungsform ein Kanal 22g in der oberen Oberfläche des zylindrischen und nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 vorgesehen, so daß, falls die Batterieinhalte thermischer Ausdehnung unterworfen werden, eine Luftmenge über den Kanal 22g in die Atmosphäre entweichen kann, die dem Betrag der Aus-

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■ "; ".- ;-:\^: 32A7T91

dehnung entspricht. Andere Abwandlungen des Kanals 22g, die in den Figuren 24 und 25 dargestellt sind, dienen als Luftventilationseinrichtungen. Die Fig. 26 zeigt eine Ausführungsform einer Entlüftungsöffnung 22h.

In der Fig. 27 ist eine Variante der in den Figuren 2 oder 5 gezeigten flachen Batterie dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Draufsicht auf die flache abgewandelte Batterie, wobei der Anodentopf 26 weggenommen ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die äußere Umfangsoberflache der aktiven Anodensubstanz 30 mit mehreren Nuten 30b (zwei Nuten sind in der Fig. als Beispiel gezeigt) für den Luftdurchlaß vorgesehen, wenn die aktive Anodensubstanz 30 in den Kathodentopf 22 eingebracht wird. Der größte Teil der äußeren Umfangsoberflache der aktiven Anodensubstanz 30 befindet sich in engem Kontakt mit der inneren Oberfläche am oberen Teil des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22. Der einzige Bereich, der nicht mit der inneren Oberfläche des Kathodentopfs 22 in Berührung steht, ist derjenige, bei dem die Nuten 30b vorgesehen sind.

Wenn der äußere Durchmesser der aktiven Anodensubstanz 30 ohne die Nuten 30b derart ausgelegt ist, daß die gesamte äußere Umfangsfläche der aktiven Anodensubstanz in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des aufrecht stehenden Teils 22b des Kathodentopfs 22 kommt, so würde der Durchlaß für die Entlüftungs-Luft, die sich während des Einführens der aktiven Anodensubstanz 30 in dem Kathodentopf 22 befindet, vollständig unterbunden. Dies würde die Einführung der aktiven Anodensubstanz 30 sehr erschweren. Um die Einführung der aktiven Anodensubstanz 30 zu erleichtern, kann der äußere Durchmesser der aktiven Anodensubstanz 30 kleiner als der innere Durchmesser des Kathodentopfs 22 gemacht werden, wie es in der Fig. 28 gezeigt ist, so daß die äußere Umfangsoberf lache 30' der aktiven Anodensubstanz 30 nicht in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche des Kathodentopfs 22 kommt. Geht man auf diese Weise vor, so kann sich allerdings die aktive Anodensubstanz 30 nach der Montage in dem Kathodentopf 22 bewegen und auf diese Weise die Trennvorrichtung 32 in Bewegung setzen.

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Die Trennvorrichtung 32 faltet sich undzerreißt möglicherweise. Unter diesen Voraussetzungen kann sich ein innerer Kurzschluß ergeben und zu einer selbstveranlaßten Zerstörung führen.

Um bei· dieser Ausführungsform die erwähnten Probleme zu lösen, sind die Nuten 30b in der aktiven Anodensubstanz als Luftauslaß ausgebildet. Wenn also die aktive Anodensubstanz 30 dadurch befestigt wird, daß ihre äußere Umfangsoberflache in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche am oberen Bereich des nach oben gerichteten.Teils des Kathodentopfs 22 gebracht wird, kann Luft aus den Nuten 30b entweichen, so daß die aktive Anodensubstanz 30 sehr sanft in den Kathodentopf 22 eingedrückt v/ird.

Die Fig. 29 stellt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der in der Fig. 28 gezeigten Anodensubstanz dar.

Bei dieser Ausführungsform ist in der Mitte der aktiven Anodensubstanz 30 eine Durchbohrung 30c für die Entlüftung vorgesehen. Der äußere Durchmesser der aktiven Anodensubstanz 30 wird derart festgelegt, daß die aktive Anodensubstanz 30 in den inneren Durchmesser am oberen Bereich des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 passend eingedrückt werden kann.

Die Fig. 30 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Abwandlung der in der Fig. 27 gezeigten aktiven Anodensubstanz. Bei dieser Ausführungsform weist die aktive Anodensubstanz 30 am äußeren Umfangsteil eine Aussparung 30d für den Luftdurchtritt auf. Der äußere Durchmesser der aktiven Anodensubstanz 30 ist so bemessen, daß die aktive Anodensubstanz 30 in den inneren Durchmesser im oberen Bereich des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 eingepreßt werden kann.

In der Fig. 31 ist eine weitere Ausführungsform der in den Figuren 2 oder 5 gezeigten flachen Batterie dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Anodentopf 26 ein Vorsprung 26f vorgesehen, der in die aktive Anodensubstanz 30 eingedrückt werden soll, wenn der Anodentopf 26 fest an dan Kathodentopf 22 angepaßt wird, wodurch ein guter elek-

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trischer Kontakt zwischen der aktiven Anodensubstanz 30 und dem Anodentopf 26 hergestellt wird. Ohne den Vorsprung 26f werden der Anodentopf 26 und die aktive Anodensubstanz 30 durch die Elastizität der zusammengedrückten Trennvorrichtung 32 in Kontakt gebracht, so daß dann, wenn die Batterie für längere Zeit nicht benutzt worden ist, der feste Kontakt zwischen dem Anodentopf 26 und der aktiven Anoden- ■ substanz 30 aufgrund der abnehmenden Elastizität verlorengehen würde. ^v Das Ergebnis wäre ein ,starkes Schwanken der Spannung sowie ein größerer innerer Widerstand. Weil jedoch gemäß dieser Ausführungsform der Anodentopf 26 und die aktive Anodensubstanz 30 im wesentlichen über den Vorsprung 26f an dem Anodentopf 26 miteinander integriert sind, ist es möglich, für eine sehr lange Zeit einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt zu gewährleisten.

Es ist festzuhalten, daß der Vorsprung 26f an jeder beliebigen Stelle der flachen, inneren Oberfläche 26c des Kathodentopfs 26 vorgesehen werden kann, nicht jedoch gerade in der Mitte. Außerdem können die obigen Effekte auch dann erzielt werden, wenn mehrere Vorsprünge vorgesehen sind.

Die Fig. 32 zeigt eine weitere AusfUhrungsform der in den Figuren 2,5 oder 31 dargestellten flachen Batterie. Bei dieser AusfUhrungsform weist der Kathodentopf 22 einen Vorsprung 22i an der inneren Oberfläche auf, um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen dem Katodentopf 22 und der aktiven Kathodensubstanz 28 zu erzielen. Der obige" Effekt kann auch dann erzielt werden, wenn.mehrere Vorsprünge vorgesehen sind.

In der Fig. 33 ist eine weitere AusfUhrungsform der in den Figuren 2 oder 5 dargestellten flachen Batterie gezeigt. Hierbei enthält der Kathodentopf 22 eine ringförmige Nut 22j, die am äußeren Fußpunkt des nach oben gerichteten Teils 22b vorgesehen ist. Der Anodentopf 26 weist einen umgebogenen Teil 26g auf, der durch Nachinnenbiegen des Rands des zylindrischen Teils 26 entstanden ist, um die Nut 22j mit dem Kathodentopf 22 zu verbinden. Diese Verbindung wird hergestellt, nachdem der Anodentopf 26 an den Kathodentopf 22 durch Schrumpfen angepaßt wurde.

Bei dieser Ausführungsforni wird die Batterie zusammengebaut, indem die aktive Kathodensubstanz 28, die Trennvorrichtung 32 und die aktive Anodensubstanz 30 in den Kathodentopf 22 eingebracht werden und der Anodentopf 26 durch Schrumpfen oder Preßpassen befestigt wird. Hierauf wird der untere Teil des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 nach innen gebogen, um den umgebogenen Teil 26g mit der Nut 22j in Verbindung zu bringen, wobei ein Anschlag SSP gebildet wird, der die Nut 22j und den umgebogenen Teil 26g enthält.

Somit ist es möglich, die geringfügige relative Trennung der Anoden- und Kathodentöpfe in axialer Richtung zu unterbinden, selbst wenn der innere Druck aufgrund der chemischen Reaktion zwischen der aktiven Anodensubstanz und der aktiven Kathodensubstanz zugenommen hat.

Die Fig. 34 zeigt eine Variante der in der Fig. 33 dargestellten flachen Batterie. Bei dieser Ausfiihrungsform bilden ein Nuten- und ein Biegeteil 22k bzw. 26h, die in der Nähe des Absatzes 22c des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 vorgesehen sind, den Anschlag SSP. Indem der Anschlag SSP in der Nähe des Absatzes 22c vorgesehen ist, der sich in der Mitte der inneren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b befindet, besteht keine Möglichkeit mehr, daß das Ende des umgebogenen Teils 26h über den Grundteil 22a des Kathodentopfs 22 hinausragt, wenn dieser Teil 26h nach dem Batterieinneren hin gebogen wird. Der Biegewinkel kann auf diese Weise frei gewählt werden.

Außerdem kann derjenige Bereich des nach oben gerichteten Teils 22b, der unterhalb der Nut 22k angeordnet ist, als eine Führung verwendet werden, wenn er an.einem Halteelement oder dergleichen befestigt wird. Ferner ist die Nut 22k als der dicke Bereich neben der Stufe 22c vorgesehen, weshalb der nach oben gerichtete Teil 22b nicht durch das Biegen des Teils 26h beeinträchtigt wird.

Die Fig. 35 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt des Hauptteils einer weiteren Ausführungsforni der in der Fig. 34 gezeigten flachen Batterie. Der nach oben gerichtete Teil 22b des Kathodentopfs 22 weist einen nach außen gerichteten Vorsprung 22x auf, der im mittleren Bereich der äußeren Umfangsoberflache vorgesehen ist. Der zylindrische Teil 26b des Anoden-

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topfs 26 besitzt eine Anpassungsnut 261, die zum Vorsprung 22x paßt. Der Vorsprung 22x und die Nut 26i bilden einen Anschlag SSP, Wenn der Anodentopf 26 nach unten auf den Kathodentopf 22 gepreßt wird, schnappt die Paßnute 26i in den Vorsprung 22x ein, wodurch die relative Trennung der Töpfe in axialer Richtung verhindert wird.

Es ist festzuhalten, daß die ringförmige Nut 27, die mittels einer gestrichelten Linie angedeutet ist, in der Nähe des äußeren Umfangbereichs des oberen Teils 26 auf den Anodentopf 26 vorgesehen ist, um die Biegeelastizität de-s zylindrischen Teils 26b wesentlich zu erhöhen. Die Nut 27 kann bei entsprechendem Bedarf vorgesehen werden.

Die Fig.36 zeigt eine weitere Ausführungsform der flachen Batterie gemäß Fig.34 und stellt einen vergrößerten Ausschnitt des Hauptteils der Ausführungsform dar. Der Kathodentopf 22 weist einen ringförmigen -Kanal 22m im mittleren Bereich der äußeren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b auf. Der Anodentopf 26 besitzt eine ringförmige Einkerbung 26j'am zylindrischen Teil 26b. Nachdem die Töpfe 22 und 26 zusammengefügt sind, wird die Einkerbung 26j'an drei Punkten oder entlang dem gesamten Umfang des Topfs 26 nach innen verformt, um ein Eingriffsteil 26j zu bilden, wobei der Anschlag SSP dadurch entsteht, daß der zylindrische Teil 26b des Anodentopfs 26 mit dem Kanal 22m des Kathodentopfs 22 in Eingriff kommt. Da der zylindrische Teil des Anodentopfs 26, der für den Eingriff des Kanals 22m vorgesehen ist, zuvor mit einer dünnen Wand 26j versehen wurde,ist der Biegevorgang wesentliche erleichtert.

Die Fig.37 zeigt eine weitere Ausführungsform der in der Fig.33 dargestellten flachen Batterie. Bei dieser Ausführungsform ist eine erste Nut Gj in der äußeren Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 vorgesehen, während eine zweite Nut G« stetig zur ersten Nut verläuft. Die Kathoden- und Anodentöpte werden auf folgende Weise zusammengefügt.
Nachdem der zylindrische Teil 26b des Anodentopfs 26 mittels Schrumpf- oder Preßpassen mit dem nach oben gerichteten Teil 22b des Kathodentopfs 22 verbunden worden ist, wird der Biegeteil 26k gebildet, um die zweite

Nut G₂ des nach oben gerichteten Teils 22b mittels nach innen gerichteten Umbiegung des Rands des zylindrischen Teils 26 mit dem zylindrischen Teil 26b zu verbinden, der fast über seine gesamte Länge von der Metallform 100 geführt wird Während dieses Formvorgangs kann derjenige Teil des zylindrischen Teils 26b, der der ersten Nut Gj entspricht, in die Nut Gj zurückweichen, während der Bereich des nach oben gerichteten Teils 22b über der ersten Nut G, im Preßkontakt mit dem zylindrischen Teil 26b verbleibt. Folglich ist der nach oben gerichtete Teil 22b nicht einer nach innen gerichteten Gegenkraft ausgesetzt, die durch den zylindrischen Teil 26b aufgebracht wird, wobei der nach oben gerichtete Teil 22b des Kathodentopfs 22 nicht zum Inneren der Batterie gezwungen wird, weil eine Gegenkraft durch den zylindrischen Teil 26b ausgeübt wird, die von der Biegearbeit herrührt, die auf den Biegt teil 26k wirkt. Der Durchmesser der Batterie ist deshalb nach der Bildung des Biegeteils 26k nicht grös ser, und es treten keine undichten Stellen auf. Außerdem bleibt die Größe der Batterie stabil.

Bei dieser Ausgestaltung (Fig.37) ist die Dicke t des zylindrischen Teils 26b die Hälfte der Dicke t-, des oberen Teils 26n des Anodentopfs 26 sowie die Hälfte der Dicke t₂ des Bodenbereichs 22a des Kathodentopfs 22, um die Biegearbeit für den Biegeteil 26k zu erleichtern und um jede Topfdeformation zu vermeiden, die eine Ursache für eine Undichtheit bildet. Im AusfUhrungsbeispiel ist tg = tj,und die Dicke t ist geringer als die Dicke t3 des nach oben gerichteten Teils 22b.

' Wie in den Fig.38 und 39 dargestellt, ist eine Einkerbung oder Einbuchtung 26x im mittleren Teil der äußeren Umfangsoberflache des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 vorgesehen. Nachdem der zylindrische Teil 26b in den nach oben gerichteten Teil 22b durch Schrumpf- oder Preß passen angepaßt ist, wird der Führungsteil der Metall form 100 in die Position der Einkerbung gebracht. Indem man eine Biegeform 200 verwendet, wird derjenige Teil des zylindrischen Teils 26b.unterhalb der Einkerbung 26x vollständig nach innen gebogen. Während dieser Zeit ist der Biegeteil 26k der Biegearbeit ausgesetzt. Durch einen solchen Vorgang wird die Bildung des Biegeteils 26k erleichtert, und es ist möglich, eine Topfdeformation von der Art zu vermeiden, die Lecks begünstigt.

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Die Figuren 4OA, B und C zeigen eine andere Variante des in den übrigen Figuren gezeigten Anodentopfs. Die Elanente, die denjenigen in den anderen Figuren entsprechen, sind mit denselben Bezugszahlen versehen.

In der Fig.40A bezeichnet die Bezugszahl 26' ein Anodentopfelement, das eine Ni-Ti Einweg-Formspeicherlegierung mit einer Starttemperatür M_s von 60 bis 9O⁰C für dir· martensitische Umwandlung sowie eine Endtemperatür für die martensitische Umwandlung M^ von weniger als 5O⁰C aufweist. Ein zylindrisches Teil 26'b erstreckt sich senkrecht vom oberen Teil 26'a des Anodentopfelements 26' nach unten und weist einen inneren Durchmesser Dj auf, der ungefähr St ( rj) kleiner als der äußere Durchmesser D₀ des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 ist, der in der Fig.4OC dargestellt ist. Indem der zylindrische Teil 26'b unter solchen Temperaturverhältnissen ausgedehnt wird, bei. denen die Temperatur unterhalb Kf liegt, wird das Anodentopfelement 26' in einen offenen, tassenförmigen Anodentopf 26'' umgewandelt dessen zylindrischer Teil 26"b um 1 bis Zt ( ^) größer als der äußere Durchmesser D des nach oben gerichteten Teils 22b des Kathodentopfs 22 ist. Nachdem die aktive Kathodensubstanz, die Trennvorrichtung und die aktive Anodensubstanz nacheinander in den Kathodentopf 22 eingeführt worden sind, wird der offene und tassenförmige Anodentopf 26'' aufmontiert, und es wird eine Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb des M_s-Punkts (70 bis 10O⁰C) durchgeführt. Wenn eine umgekehrte Transformation auftritt, kehrt der Anodentopf 26 in die Form des Anodentopfelements 26' zurück, so. daß der nach oben gerichtete Teil 22b des Kathodentopfs 22 von dem zylindrischen Teil 26b des Anodentopfs 26 zusammengedrückt wird, wodurch beide fester aneinander gebun- · den werden.

Die Fig.41 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen flachen Batterie, wobei die einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen wie in den Figuren 2 oder 5 aufweisen.

Bei dieser Ausführungsform enthält der Kathodentopf 22 einen nach oben gerichteten Teil 22n, der sich von dem äußeren Umfang des Bodenteils 22a bis zum mittleren Bereich des zylindrischen Teils 26b des Anodentopfs 26 senkrecht nach oben erstreckt. Eine obere Oberfläche 22'η des nach oben

gerichteten Teils 22n trägt den äußeren Umfangsbereich der Trennvorrichtung 32.

Das Volumen der aktiven Anodensubstanz 30 kann bei dieser Ausführungsform dadurch vergrößert werden, daß ein oberer Bereich des nach oben gerichteten Teils 22n des Kathodentopfs 22 beseitigt wird.

In der Fig.42 ist eine Variante der in der Fig.41 gezeigten flachen Batterie dargestellt. Die flache Batterie dieses Ausführungsbeispiels weist ein Ringelement 44 auf, das mit einem Isolierfilm 46 beschichtet ist. Das Ringelement 44 besteht aus einem plastischen Material. Die Bestandteile des Isolierfilms 46 und der in den Figuren 2 oder 5 gezeigten Isolierschicht sind dieselben. Bei'dieser Ausführungsform wird die Trennvorrichtung hinreichend dadurch zusammengedrückt, daß das Ringelement 44 zwischen dem oberen Teil 26a des Anodentopfs 26 und der oberen Oberfläche 22'η des nach oben gerichteten Teils 22 vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine Undichtheit mit Hilfe der Druck-Gegenkraft der Trennvorrichtung 32 verhindert. Es ist möglich (wie in der Fig.43 dargestellt), das Ringelement in der flachen Batterie gemäß Fig.5 zu verwenden, um ein Lecken wirkungsvoll zu unterbinden.

Die Fig.44 zeigt eine Variante der in den anderen Figuren dargestellten aktiven Anodensubstanz. Bei dieser Ausführungsform enthält eine aktive Anodensubstanz einen Isolierfilm 48, der eine äußere Umfangsoberflache abdeckt, sowie eine Zusammensetzung 30e, die ein Harz enthält. Falls der Isolierfilm 24 Feinlunker aufweist, bedeckt der Isolierfilm 48 diese Feinlunker des Isolierfilms 24, wodurch ein innerer Kurzschluß der Batterie verhindert wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man eine sehr stabile flache Batterie, wobei das Batteriev.olumen effektiv ausgenutzt werden kann, so daß es möglich ist, die Kapazität und die Lecksicherheit der Batterie zu erhöhen. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit der flachen Batterie erheblich verbessert.

Claims

P 252-KS/82 Flache Batterie Patentansprüche

1. Flache Batterie, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: einen Kathodentopf (22) mit einem Bodenteil (22a) und einem zylindrischen und nach oben gerichteten Teil (22b), der sich vom äußeren Umfang des Bodenteils (22a) aus nach oben erstreckt; eine Isolationsschicht (24) an dem zylindrischen und nach oben gerichteten Teil (22b) des Kathodentopfs (22); eine aktive Kathodensubstanz (28), die elektrisch mit dem Kathodentopf (22) verbunden ist;
ein Anodentopf (26), der einen oberen Teil (26a) und einen zylindrisehen und nach unten gerichteten Teil (26b) aufweist der sich vom äußeren Umfang des oberen Bereichs (26a) aus erstreckt; eine aktive Anodensubstanz (30), die elektrisch mit dem Anodentopf (26) verbunden ist;
eine Trennvorrichtung (32), welche die aktive Kathodensubstanz

(28) von der aktiven Anodensubstanz (30) isoliert, um einen elektrischen Kurzschluß zu verhindern;

eine Anpassung des zylindrischen Teils (26b) des Anodentopfs (26) an den zylindrischen und nach oben gerichteten Teil (22b) des Kathodentopfs (22) mittels der Isolationsschicht (24).

2. Flache Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische und nach oben gerichtete Teil (22b) einen Absatz (22c) im mittleren Bereich aufweist,, um einen äußeren Umfangsbereich der Trennvorrichtung (32) an diesem Absatz (22c) festzusetzen.

3. Flache Batterie nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben gerichtete Teil. (22b.) des Kathodentopfs (22) einen Abstand (A) von dem Absatz (22c) zu einer oberen Oberfläche (22d) aufweist, der kleiner als die Gesamtstärke (B) der aktiven Anodensubstanz(30) und der Trennvorrichtung (32) ist.

4. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsmaterial zwischen der oberen Oberfläche (22d) des zylindrischen und nach oben gerichteten Teils (22b) des Kathodentopfs (22) und einer inneren Oberfläche (26c) des oberen Teils des Anodentopfs (26) vorgesehen ist.

5. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (24) Glaskugeln (38) enthält, die einen Durchmesser haben, der größer als die Gesamtrauheit auf den Oberflächen der Anoden- und Kathodentöpfe ist.

6. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Metallschicht (40) an einer inneren Umfangsoberflache des zylindrischen Teils (26b) vorgesehen ist, die mit der äußeren Oberfläche des zylindrischen und nach ober gerichteten Teils (22b) des Kathodentopfs (22) in Berührung steht.

7. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallplatte (42) mit einer geringen

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thermischen Leitfähigkeit vorgesehen ist, die zwischen dem oberen Teil (26a) des Anodentopfs.(26) und der aktiven Anodensubstanz (30) angeordnet ist.

8. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Anodensubstanz (30) im oberen Bereich eine Graphitschicht (30a) enthält.

9. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder Z, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodentopf (26) mehrere ringförmige Nuten (22e) an der inneren peripheren Oberfläche des zylindrischen Teils (22b) aufweist.

10, Flache Batterie nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (26) mehrere ringförmige Nuten (26d) an der Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils (26b) aufweist, die den ringförmigen Nuten (22e) des Anodentopfs (22) zugeordnet sind.

11. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) mind, einen Lüftungsbereich (22g) in einem oberen Bereich des zylindrischen und nach oben . gerichteten Teils (22b) des Kathodentopfs (22) aufweist.

12. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Anodensubstanz (30) zum Luftdurchlaß ml η, eine Mut (30b) an der äußeren Umfangsoberflache aufweist.

13. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Anodensubstanz (30) in der Mitte eine Durchbohrung (30c) zum Zwecke des Luftdurchlasses aufweist.

14. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Anodensubstanz (30) am äußeren Umfangsbereich eine Einkerbung (30d) zum Zwecke des Luftdurchlasses aufweist.

BAD ORlGiNAL

15. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodentopf (26) an der inneren Oberfläche des oberen Teils (26a) mindestens einen Vorsprung (26f) hat, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der aktiven Anodensubstanz (30) und dem Anodentopf (26) herzustellen.

16. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) mindestens einen Vorsprung (22i) an der inneren Oberfläche des Bodenteils (22a) hat, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen der aktiven Kathodensubstanz (28) und dem Kathodentopf (22) herzustellen.

17. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) eine ringförmige Nut (22j) aufweist, die sich am Fuß des nach oben gerichteten Teils (22b) befindet, wobei der Anodentopf (26) einen gebogenen Bereich (22g) aufweist, der an einer Randfassung des zylindrischen Teils (26b) vorgesehen ist und in die ringförmige Nut (22j) des Kathodentopfs (22) eingreift.

18. Flache Batterie nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nut (22k) des Kathodentopfs (22) in der Nähe des Absatzes (22c) des Kathodentopfs (22) vorgesehen ist.

19. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) einen ringförmigen Vorsprung (22x) aufweist, der sich im mittleren Bereich der äußeren Umfangsflache befindet, während der Anodentopf (26) eine Nut (26i) aufweist, die sich an der inneren Oberfläche des zylindrischen Teils (26b) befindet und den Vorsprung (22x) des Kathodentopfs (22) umfaßt.

20. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) einen ringförmigen Kanal (22m) aufweist, der sich im mittleren Bereich der äußeren

Umfangsoberflache des nach oben gerichteten Teils (22b) befindet, während der Anodentopf (26) eine ringförmige Raste (26j) am zylindrischen Teil (26b) aufweist und in den Kanal (22m) des Kathodentopfs (22) eingreift,

21. Flache Batterie nach dem Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodentopf (22) einen ersten vertieften Bereich (Gl) aufweist, der in dem nach oben gerichteten Teil (22b) vorgesehen ist, sowie einen zweiten vertieften Bereich (62), der analog zu dem ersten vertieften Bereich (Gl) verläuft, während der Anodenkopf (26) einen gebogenen Teil (2.6k) .aufweist, der durch das Nach-Innen-Biegen eines Rands des zylindrischen Teils (26b) gebildet ist und in den zweiten vertieften Teil (G2) eingreift.

22. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anodentopf (26') Ni-Ti Einweg-Formspeicher-Legierungen enthält.

23. Flache Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben gerichtete Teil (22n) des Kathodentopfs (22)

eine obere Oberfläche (22'n) unter der aktiven Anodensubstanz (30) aufweist, wobei die Trenneinrichtung (32) einen äußeren Umfangsbereich hat, der durch die obere Oberfläche (22'n) des Kathodentopfs (22) getragen wird.
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24. Flache Batterie nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringelement (44) zwischen der inneren Oberfläche des oberen Teils (26b) des Anodentopfs (26) und der oberen Oberfläche (22'n) des nach oben gerichteten Teils des Kathodentopfs (22) vorgesehen ist, um die Trennvorrichtung (32) zwischen der oberen Oberfläche (22'n) des nach oben gerichteten Teils des Kathodentopfs (22) und dem Ringelement (44) festzupressen.

25. Flache Batterie nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringelement zwischen der inneren Oberfläche des oberen

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Teils (26b) des Anodentopfs (26) und dem Absatz (22c) des nach oben gerichteten Teils (22b) des Kathodentopfs (22) vorgesehen ist, um die Trennvorrichtung (32), die sich·zwischen dem Absatz (22c) des oberen Teils (26b) und dem Ringelement befindet, zusammenzudrUcken.

26. Flache Batterie nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Anodensubstanz (30) eine äußere zylindrische Oberfläche aufweist, die mit einem isolierenden Film (48) versehen ist.

27. Flache Batterie nach den Patentansprüchen 1 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht (24) aus einem Stoff besteht, der auf der Grundlage von Fluor, Silizium, Polyamiden, Polyphenyl sulfiden oder Polyimiden hero es teilt ist.

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