DE3321129A1

DE3321129A1 - Nichtwaessrigelektrolytbatterie vom elliptischen saeulentyp

Info

Publication number: DE3321129A1
Application number: DE19833321129
Authority: DE
Inventors: Hironosuke Hirakata Osaka Ikeda; Shigehiro Kobe Hyogo Nakaido
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-06-10
Publication date: 1983-12-15
Also published as: GB8315803D0; JPS58218768A; FR2528631A1; GB2122413A; CA1196376A; CH662008A5; FR2528631B1; GB2122413B

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Nichtwäßrigelektrolytbatterie, d.h. eine Batterie mit nichtwäßrigem Elektrolyt, vom elliptischen Säulentyp. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp, die mit einer Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp versehen ist.

Bei verschiedensten Arten von elektronischen Einrichtungen und Geräten, die aufgrund des äußerst schnellen techni-

sehen Fortschritts entwickelt worden sind, werden in sehr vielen Fällen Batterien als Stromquellen dieser Einrichtungen und Geräte verwendet. Unter diesen Einrichtungen
und Geräten gibt es solche, die einen verhältnismäßig hohen Strombedarf haben, und zwar insbesondere auf den Ge-

bieten der Rundfunkempfänger, Bandaufnahme- und -wieder-

gabegeräte, Kameras und dergleichen. Trotz kleiner Einrichtungen werden beispielsweise zwei oder vier Alkalimanganbatterien (Batteriespannung: 1,5 Volt) vom zylindrischen
Typ als 3-Volt- oder 6-Volt-Batterie benutzt, indem diese in Reihe miteinander geschaltet werden.

Die Figur 5 zeigt ein konkretes Beispiel, wonach zwei Alkalimänganbatterien 20 parallel derart angeordnet sind, daß die positiven und negativen Anschlüsse 21 und 22 an einer Endoberfläche angeordnet sind, und diese Alkalimanganbatterien 2O sind in einem Batterieraum einer Einrichtung 30 angeordnet, die Streifen 31 und 32 als positiven bzw. negativen Kontakt aufweist.

Kürzlich sind Nichtwäßrigelektrolytlithiumbatterien, die
ein negatives aktives Material aus Lithium und ein positives aktives Material aus Mangandioxid, Kohlenstoffluorid, Silberchromat oder dergleichen aufweisen, in der Praxis

eingeführt worden; und derartige Batterien haben deswegen besondere Beachtung gefunden, weil die Batterior.pannuny 3 Volt beträgt _f was ungefähr zweimal so hoch wie die llattoriespannung von üblichen Alkalimangangbatterien oder Mangantrockenbatterien ist, und weil derartige Batterien eine hohe Energiedichte haben.

Diese Nichtwäßrigelektrolytbatterie und deren Merkmale wurden von den Erfindern der vorliegenden Erfindung gefunden und vorgeschlagen„ und diese Erfinder haben die Nichtwäßrigelektrolytbatterie in der anhängigen japanischen Patentanmeldung 49665/19 81 beschrieben; diese Batterie kann anstelle einer Parallelanordnung von zwei Älkalimanganbatterien oder Mangantrockenbatterien vom zylindrischen Typ verwendet werden. Diese Batterie kann derart ausgebildet sein, daß sie ein elliptisch-zylindrisches Gehäuse aufweist, welches eine Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp aufnimmt„ die durch Wickeln von positiven und negativen Elektrodenplatten bzwο -bändern, welche durch einen Trenner voneinander getrennt sind, ausgebildet wird. Die Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp wird dadurch erzielt_y daß man die Elektrodengruppe, die den Trenner,, insbesondere eine Trennplatte oder ein Trennband, umfaßts insbesondere um einen plattenförmigen Kern herumwickelt«

Mit der vorliegenden Erfindung sollen solche vorstehend beschriebenen Wichtwäßrigelektrolytbatterien vom elliptischen Säulentyp weiter verbessert werden, und zwar sollen mit der Erfindung insbesondere die Batteriecharakteristika bzw» -kenndaten durch Erniedrigung des Innenwiderstands verbessert i^erden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp zur Verfügung gestellt , die eine Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen

Säulentyp aufweist, welche durch Wickeln von positiven und negativen, durch einen Trenner, insbesondere eine Trennplatte bzw. ein Trennband, getrennten Elektrodenplatten bzw. -bändern ausgebildet ist; und außerdem umfaßt die erfindungsgemäße Nichtwäßrigelektrolytbatterie ein elastisches Teil, das sich im Zentrum der Elektrodenanordnung befindet und die Elektrodenanordnung vom Zentrum aus nach den Auswärtsrichtungen der Teile von größerem und kleinerem Radius zu expandiert, ausspannt, spreizt und/oder dehnt.

Gemäß der Erfindung wird zum Erzielen eines hohen Stroms bzw. einer hohen Spannung Licht nur nunmehr eine einzige Batterie anstelle von zwei parallel angeordneten zylindrischen Batterien, wie sie in bekannter Weise benutzt werden, verwendet, sondern es wird außerdem die Haftung der positiven Elektrodenplatten bzw. des positiven Elektrodenbands über den Trenner, insbesondere die Trennplatte bzw. das Trennband, an der negativen Elektrodenplatte bzw. dem negativen Elektrodenband durch das elastische Teil, das sich im Zentrum der Elektrodenanordnung befindet, hoch bzw. sehr stark und ausgezeichnet gemacht. Als Ergebnis hiervon wird der Innenwiderstand vermindert, so daß dadurch die Batteriekenndaten bzw. -eigenschaften verbessert werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß nachstehend aus Gründen der Vereinfachung jeweils nur von Elektrodenplatten gesprochen wird, worunter aber gleichzeitig auch Elektrodenbänder, -folien oder dergleichen zu verstehen sind.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand einiger, besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine Vertikalschnittansicht einer Batterie gemaß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 eine QuerSchnittsansicht der Batterie der Figur 1 entlang der Linie A-A' in Figur 1;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Teils 11, wie es in der Batterie nach den Figuren 1 .- und 2 vorgesehen ist?

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines elastischen Teils 11' gemäß einer anderen Ausführungsform; und 10

Figur 5 zwei konventionelle Batterien vom zylindrischen Typ, die parallel angeordnet sind und sich in einem Batterieraum eines elektronischen Geräts befinden.

Die Elektrodenanordnung, wie sie für die Nichtwäßrigelektrolytbatterie gemäß der Erfindung verwendet wird, umfaßt eine Elektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp, welche dadurch erzielt wird, daß man bandförmige negative und positive Elektrodenplatten, getrennt durch einen bandförmigen Trenner bzw. ein bandförmiges Trennmaterial,, spiralförmig wickelt» Der Teil von größerem Radius ist in seiner Abmessung etwa zweimal so groß wie der Teil von kleinerem Radius»

Das elastische Teil, das für die Nichtwäßrigelektrolytbatterie gemäß der Erfindung verwendet wird, ist zum Beispiel aus einer leitfähigen Metallplatte, wie beispielsweise aus rostfreiem Stahl, hergestellt, und dieses elastische Teil ist im Zentrum der Elektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp so angeordnet und/oder ausgebildet, daß es letztere vom Zentrum aus nach den Richtungen der Teile von größerem und kleinerem Radius zu expandiert, ausspannt, spreizt und/ oder dehnt. Insbesondere sind zwei Arten des Aufbaus des elliptischen elastischen Teils zu bevorzugen, nämlich:

(15 ein solches Teil,.das in den Seitenwänden bzw= der Seitenwand einen Spalt hat, welcher sich von dem einen offenen

Ende kontinuierlich zu dem anderen erstreckt, wie in Figur 3 gezeigt ist; und (2) ein solches Teil, das von dem einen offenen Ende zum anderen durchgeschnitten ist, wobei das eine Ende, welches sich durch das Durchschneiden ergibt, so gebogen ist, daß sich ein U-förmiger ausgenommener Teil ergibt, während das andere Ende, welches sich durch das Durchschneiden ergibt, in Eingriff mit dem ausgenommenen U-förmigen Teil ist, wie die Figur 4 zeigt.

Die Erfindung sei nun anhand von Ausführungsformen, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist, näher erläutert.

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein Gehäuse aus rostfreiem Stahl bezeichnet, das einen elliptischen Querschnitt hat; und 2 ist ein isolierendes Blatt, das am bzw. auf dem Boden vorgesehen ist. Im vorliegenden Fall ist das zylindrische Gehäuse vom elliptischen Typ bzw. das elliptisch-zylindrische Gehäuse 1 in einer solchen Weise ausgebildet, daß der Teil von größerem Radius etwa zweimal so groß wie der Teil von kleinerem Radius ist bzw. daß die lange Hauptachse der Ellipse doppelt so lang wie die kurze Hauptachse ist; und außerdem ist das Gehäuse 1 so ausgebildet, daß es in seiner Abmessung ungefähr der Parallelanordnung von zwei üblichen 1,5-Volt-Batterien vom zylindrischen Typ entspricht. Mit 3 ist eine Abdeckungsplatte aus rostfreiem Stahl bezeichnet, die dazu dient, den offenen Teil des Gehäuses 1 zu umschließen bzw. abzuschließen, indem ihr hochstehender Umfang an dem offenen Ende des Gehäuses 1 befestiat ist, und zwar beispielsweise durch Laserverschweißung. Mit 4 ist ein T-förmiger Anschlußstift bezeichnet, von dem ein Teil mittels eines Isolators 5 in eine Perforation eingesetzt ist, die in der Abdeckungsplatte 3 ausgebildet ist, und dessen Ende umgebördelt und an einem Metallring 6 befestigt bzw. mit einem Metallring 6 vernietet ist. Eine negative äußere Abschlußplatte 7 ist an der oberen Oberfläche des Metallrings 6 befestigt. Mit 8 ist ein Isolierring bezeich-

λ α α α

ft ft α α

net, der eine elektrische Verbindung zwischen der äußeren negativen Änschlußplatte 7 und der Abdeckungsplatte 3 verhindert. Weiter ist 9 eine positive äußere Anschlußkappe, die an der Abdeckungsplatte 3 entgegengesetzt der negativen äußeren Anschlußplatte 7 befestigt ist. 10 ist die Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp, die in der Weise aufgebaut "ist, daß ein negatives Kollektornetz 12°ι welches von einem Ende einer negativen Xithiumelektrodenplatte 12 nach dem leitfähigen elastischen Teil 11 vom elliptischen Typ hin freiliegt, an letzterem durch Punktschweißen angebracht ist, wobei das elastische Teil

11 von zylindrischer Form bzw= von elliptisch-zylindrischer Form als Wickelkern zum Aufbau der Elektrodenanordnung 10 verwendet wird «und die positive Elektrodenplatte 14 aus Mangandioxid über den Trenner 13 auf die negative Elektrodenplatte 12 gelegt bzw» mit der negativen Elektrodenplatte 12 überlagert wird,, und diese Elektrodenplatten

12 und 14 sowie der Trenner 13 werden um das elastische Teil 11 herumgewickelt., Bei der praktischen Ausführung des Wickeins wird eine Welle einer Aufnahme-Einspannvorrichtung in das Zentrum des elastischen Teils 11 zum Ausführen des Wickeins eingefügt. Im vorliegenden Fall ist die positive Elektrodenplatte 14 auf der äußersten Seite der Elektrodenanordnung angeordnet;, und das positive Kollektornetz 14^s liegt von der positiven Elektrodenplatte 14 her frei und befindet sich in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Gehäuses 1, so daß auf diese Weise das positive Kollektornetz 14" bzw= die positive Elektrodenplatte 14 mit dem Gehäuse 1 elektrisch verbunden werden» Mit 15 ist ein isolierendes Blatt bezeichnet,, das auf der oberen Oberfläche der Elektrodenanordnung 10 angeordnet ist=

In der vorliegenden Ausführungsform wird das elastische Teil 11, das sich im mittigen Raum der Spiralelektrodenanordnung TO befindet,, sowohl als Wickelkern bei der Herstellung der Elektrodenanordnung als auch als negativer Kollektor ver-

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wendet. Ein Ende einer negativen Leiterplatte 16, die beispielsweise durch Punktverschweißung an dem elastischen Teil 11 befestigt ist, ist am unteren Ende des negativen Anschlußstifts 4 befestigt und auf diese Weise elektrisch mit demselben verbunden.

Die Figur 4 zeigt ein elastisches Teil 11' gemäß einer anderen Ausführungsform, wie es bereits oben näher beschrieben worden ist.

Mit der Nichtwäßrigelektrolytbatterie nach der Erfindung werden, da die Batterie mi·»- der Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp versehen und die äußere Form vom elliptischen Säulentyp ist, die nachfolgenden Vorteile erzielt, wenn die Batterie als Stromversorgungsbatterie in elektronischen Einrichtungen und Geräten verwendet wird, in denen üblicherweise zwei zylindrische Batterien mit einer Batteriespannung von 1,5 Volt in Parallelanordnung und in Reihenschaltung miteinander angeordnet werden, wie weiter oben angegeben ist:

(a) Da die äußere Form vom elliptischen Säulentyp ist, ist die Batterie nach der Erfindung gleichartig bzw. ähnlich in ihrer Form wie zwei Batterien vom zylindrischen Typ, die parallel angeordnet sind, und es ist möglich, die Batterie nach der Erfindung in vorhandenen üblichen elektronischen Einrichtungen und Geräten zu verwenden. Darüber hinaus aber ist der Voluro^rwirkungsgrad bzw. die Volumenausnutzung der Batterie nach der Erfindung verbessert, da die Elektrodenanordnung einen solchen Aufbau hat, daß sie auch in dem Raum angeordnet ist, der sonst zwischen zwei Batterien vom zylindrischen Typ leer bleibt.

(b) Während es bei Verwendung von zwei Batterien vom zylindrischen Typ erforderlich ist, daß der Benutzer auf-

paßt, damit die Batterien in den angegebenen Richtungen angeordnet werden,, ist die Arbeit bzw. der Vorgang des Einfügens einer Nichtwäßrigelektrolytbatterie nach der Erfindung sehr einfach, weil sie als eine Einheit anstelle von zwei Batterien vom zylindrischen Typ eingesetzt wird.

Darüber hinaus wird, da das elastische Teil im mittigen Raum der Spiralelektrodenanordnung vom elliptischen Säulentyp angeordnet ist, der Elektrodenkörper 10 bzw. die Spiralelektrodenanordnung 10 gewöhnlich bzw. normalerweise aufgrund der Rückstellkraft des elastischen Teils 11, wie aus Figur 2 ersichtlich, von der Mitte her nach auswärts ' ausgespannt _f gespreizt, gedehnt o.dgl. bzw. mit einer von der Mitte her nach auswärts gerichteten Vorspannung beaufschlagt= Infolgedessen ist eine gute Haftung der positiven Elektrodenplatte an der negativen Elektrodenplatte erzielt, und der Innenwiderstand wird vermindert, so daß dadurch die Batteriecharakteristika verbessert werden.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE

UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHCN [¹Al[NIAUT

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER ■ D R.-1N G. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-INCä. F-AC H W I CHT U NG CHEMIL IRMGARDSTRASSE 15 · D-8O00 MÜNCHEN 71 · TE LEFO N O 8 S /7 θ 7 O 7 7-7H 7O 7 H · T r I Γ X O 5 »12 1Γ. fi Ι,ρηΙ ei

TELEGRAMM KRAUSPATENT

3817 J .S/an

SANYO ELECTRIC CO., LTD. Moriguchi, Japan

Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen

Säulentyp

PATENTANSPRÜCHE

Ι» Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp , dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Spiralelektrodenanordnung (10) vom elliptischen Säulentyp umfaßt, die durch Wickeln von positiven und negativen Elektrodenplatten bzw. -bändern (14,12), welche durch einen Trenner (13) getrennt sind, ausgebildet worden ist; sowie ein elastisches Teil (11,11')* das im Zentrum der Elektrodenanordnung (10) angeordnet ist und die Elektrodenanordnung (1.0)" normalerweise vom Zentrum nach Auswärtsriehtungen von Teilen größerem und kleinerem Radius hin ausspannt bzw. -dehnt=

2ο Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Teil (11,11') als ein Kollektor mit einer Polarität verwendet wird.

3. Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das elastische Teil (11,11') eine

elliptisch-zylindrische Form hat und als Wickelkern beim Herstellen der Spiralelektrodenanordnung (10) verwendet wird.

4. Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein bzw. das Aktivmaterial der negativen Elektrodenplatte (12) bzw. des negativen Elektrodenbands (12) aus einem Leichtmetall, insbesondere Lithium, Natrium oder dergleichen, zusammengesetzt ist oder besteht.

5. Nichtwäßrigelektroiitbatterie vom elliptischen Säulentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die positive Elektrodenplat- te (14) bzw. das positive Elektrodenband (14) aus Mangandioxid, Kohlenstoffluorid oder Silberchromat zusammengesetzt ist oder besteht.

6. Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Teils von größerem Radius zu dem Teil von kleinerem Radius des Batteriegehäuses (1) vom elliptisch-zylindrischen Typ etwa 2:1 beträgt.

7. Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das elastische Tail (11) eine bzw. die elliptisch-zylindrische Form hat und einen Spalt aufweist, der sich an bzw. in der Seitenwand desselben kontinuierlich von dem einen offenen Ende zu dem anderen erstreckt (Fig. 3).

8. Nichtwäßrigelektrolytbatterie vom elliptischen Säulentyp nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Teil (11')

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eine bzw. die elliptisch-zylindrische Form hat, wobei ein
Ende des elastischen Teils (II¹), das vom einen offenen Ende zu dem anderen durchgeschnitten ist, so gebogen ist,
daß sich ein U-förmiger ausgenommener Teil ergibt, während das andere Ende in Eingriff mit dem U-förmigen ausgenommenen Teil gebracht ist (Fig. 4)„