DE4138067A1 - Batterieummantelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ummantelung für flache Alkali- oder Erdalkalibatterien.

Batterien, insbesondere Feststoffbatterien wie Lithiumbat­ terien, müssen verschiedenen Forderungen entsprechen. Un­ ter anderem soll die fertige Batterie leicht sein und Er­ schütterungen sowie Stößen widerstehen, die beim Trans­ port, bei der Lagerung und im Gebrauch auftreten. Die Um­ mantelung muß preiswert sein und sich leicht anbringen lassen, darf nicht mit den eigentlichen Batteriewerkstof­ fen reagieren und soll so beschaffen sein, daß die kom­ plette Batterie vollmechanisch hergestellt werden kann. Die gebräuchlichsten Batterieummantelungen umfassen einen Außenmantel aus rostfreiem Stahl, der die Batterieteile umgibt. Die rostfreie Stahlmantelkonstruktion ist zwar in vieler Hinsicht bewährt; sie beansprucht jedoch vergleichs­ weise viel Volumen, ist teuer, schwer und nicht immer vollständig dicht.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ummantelung für Batterien der einleitend angegebenen Gat­ tung zu schaffen, die ihren Schutzzweck erfüllt, dauer­ haft und leicht ist, sich auch für (bruch-) empfindliche Batterien eignet und eine vollautomatische Massenherstel­ lung ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß duch die im Patentan­ spruch 1 angegebene Konstruktion gelöst.

Besonders bevorzugt sind die Ausführungsformen nach den Ansprüchen 2 und 3, und zwar als Ummantelung für bruch­ empfindliche Batterien.

Weitere bevorzugte konstruktive Einzelheiten sind in den Ansprüchen 4 bis 10 angegeben.

In der Zeichnung ist eine Batterieummantelung nach der Erfindung in einer beispielhaft gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf die Unterseite einer nach der Erfindung ummantelten Batterie und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1.

Der Zeichnung liegt eine Flachbatterie des Alkalimetall- oder Erdalkalimetall-Typs zugrunde. Diese Batterie 10 hat eine Anode, eine Kathode und einen Elektrolyten (nicht dargestellt). Sie bildet einen rechteckigen Block mit einer planen oberen Fläche 11 und einer planen unteren Fläche 12. Aus der Batterie sind Anschlüsse 13 herausge­ führt, die vorzugsweise aus flachen Nickelstreifen be­ stehen.

Die Ummantelung umfaßt eine ebene, starre Grundplatte 15 zum Beispiel aus einem Aramidfaserpapier mit einer Dicke von ca. 0,25 mm bis 0,5 mm. Statt dessen kann die ebene Grundplatte 15 auch aus einem Aluminium- oder Magnesium­ blech mit einer Dicke von ca. 25 µm bestehen. Je nach Batterietyp kann die Grundplatte 15 aber auch entfallen. Sie ist mithin kein notwendiger Bestandteil der Ummante­ lung.

Die Grundplatte 15 trägt auf ihrer Unterseite 17 eine Außenschicht 16, die mit einer nicht dargestellten Kon­ taktkleberschicht versehen ist und aus Polyester bestehen kann. Auf der Oberseite 18 der Grundplatte 15 befindet sich eine erste Schicht 19 aus einer Metallfolie, zum Beispiel einer Aluminiumfolie. Diese trägt wiederum eine Lage 21 aus einem heißverschweißbaren Werkstoff wie Poly­ äthylen und ist unterseitig mit einem Kleber wie Epoxy­ zement oder einem Kontaktkleber (beides nicht dargestellt) versehen, der die Verbindung zu der Grundplatte 15 her­ stellt.

Auf der Polyäthylenlage 21 liegt die Batterie 10 auf, auf der sich eine zweite Schicht 23 aus einer Metall­ folie befindet. Diese hat wiederum unterseitig eine Lage 24 aus einem heißverschweißbaren Material wie Polyäthylen, das mithin der Batterie 10 zugewandt ist.

Die erste Schicht 19 ist breiter als die Grundplatte 15 und um diese nach unten umgeschlagen sowie an der Außen­ schicht 16 festgelegt. Die ebenfalls umgeschlagenen An­ schlüsse 13 sind durch Verklebung gesichert und von der Außenschicht 16 durch das Material der ersten Schicht 19, also zum Beispiel Polyäthylen, isoliert.

Ein rechteckiger Rahmen 25, der vorzugsweise aus Papier­ pulpe besteht und dieselbe Dicke wie die Batterie 10 hat, ist auf der zweiten Schicht 23 mittels Epoxyzement 22 oder einem anderen Kunststoffkleber bekannter Art festgelegt. Die Fuge zwischen der Innenseite des Rahmens 25 und der Außenseite der zweiten Schicht 23 ist mit einer Füllung 30 aus Epoxyzement ausgefüllt, der gleichzeitig eine fest haftende Verbindung mit der zweiten Schicht 23 herstellt. Dieser sogenannte Füllstreifen 30 kann eine Vielzahl von Hohlkügelchen (nicht dargestellt) enthalten, die aus Glas oder einem anderen bekannten, leichtgewichtigen Material bestehen.

Den Rahmen 25 und die zweite Schicht 23 überdeckt eine dritte Schicht 31, die aus Aramidfaserpapier einer Dicke von rd. 20 µm bestehen kann und die unterseitig eine geeig­ nete, nicht dargestellte Kontaktkleberbeschichtung hat. Über der dritten Schicht 31 befindet sich schließlich eine Etikettschicht 32, die ebenfalls mittels eines Kontaktkle­ bers aufgeklebt ist und aus einer metallisierten Poly­ esterfolie bestehen kann.

Die zeichnerisch dargestellte Batterieummantelung wird vorzugsweise folgendermaßen aufgebracht: Auf die ebene Grundplatte 15 kommt die Außenschicht 16 und die erste Schicht 19, die breiter als die mit ihr mit­ tels eines Epoxy- oder Kontaktklebers verklebte Grundplat­ te ist. Die Polyäthylenlage 21 befindet sich hierbei auf der von der Grundplatte 15 abgewandten Seite der ersten Schicht 19.

Auf diese Polyäthylenlage 21 der ersten Schicht 19 wird die Batterie 10 mit ihren Anschlüssen 13 aufgelegt. Die Anschlüsse 13 werden zusammen mit einem Streifen 19A der ersten Schicht 19 nach unten umgeschlagen und mit der Grundplatte 15 oder der Außenschicht 16 mittels eines Epoxy- oder Kontaktklebers verklebt.

Sodann wird die zweite Schicht 23 auf die Batterie 10 und die erste Schicht 19 aufgelegt, und zwar so, daß die Poly­ äthylenlage 24 der Polyäthylenlage 21 der ersten Schicht zugewandt ist. Diese Anordnung kommt in eine nicht darge­ stellte Vakuumkammer, in welcher die Polyäthylenlagen 21 und 24 unter Vakuum, mechanischem Druck und Hitze mitein­ ander verschmolzen werden, so daß die Batterie 10 allsei­ tig dicht versiegelt ist. Die Vakuumkammer wird dann mit einem Inertgas belüftet, bis der athmosphärische Druck wieder erreicht ist. Anschließend wird der Rahmen 25, der die Batterie umschließt, aufgebracht und mit Epoxyzement mit der zweiten Schicht 23 verklebt. Nun wird der Füll­ streifen 30 aus Epoxyzement, der vorzugsweise mit einer Vielzahl von hohlen Glaskügelchen versetzt ist, in die Fuge zwischen dem Rahmen 25 und der Batterie 10 eingelegt, so daß diese Fuge gefüllt und der Rahmen mit der zweiten Schicht 23 fest verklebt wird. Gewünschtenfalls kann für den Füllstreifen 30 auch ein unter UV-Licht oder mittels eines Elektronenstrahls härtbares Füllmaterial verwendet werden. Nun wird eine dritte Schicht 31 auf die zweite Schicht 23 und den Rahmen 25 aufgebracht. Hierauf folgt die Etikettenschicht 32 auf der dritten Schicht 31, wo­ nach die Ummantelung fertiggestellt ist.

Claims (10)

1. Batterieummantelung für flache Alkali- oder Erdalkali­ batterien, gekennzeichnet durch

• - eine erste Schicht (19) aus einer Metallfolie, auf deren Oberseite (18) sich eine Lage (21) aus einem heiß verschweißbaren Kunststoff befindet,
• - eine Batterie (10) auf der Kunststofflage (21),
• - eine zweite Schicht (23) aus einer Metallfolie, die auf ihrer der Batterie (10) zugewandten Seite eine Lage (24) aus heiß verschweißbarem Kunststoff trägt und auf der Batterie (10) sowie der Kunststofflage (21) auf der ersten Schicht (19) aufliegt und mit dieser zum dichten Umschließen der Batterie (10) ver­ schweißt ist.

2. Batterieummantelung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine ebene, starre Grundplatte (19), mit deren Oberseite (18) die erste Schicht (10) verklebt ist, und mit deren Unterseite (17) eine Außenschicht (16) ver­ klebt ist.

3. Batterieummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Batterie (10) mit einem Rahmen (25) umgeben ist, der auf der Oberseite der zweiten Schicht (23) angeordnet ist, und daß der batterieseitige Zwi­ schenraum zwischen dem Rahmen (25) und der zweiten Schicht (23) mit einem Füllstoff (30) gefüllt ist.

4. Batterieummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rahmen (25) und die zweite Schicht mit einer dritten Schicht (31) überdeckt und verklebt sind, und daß auf die dritte Schicht (31) eine Etikett­ schicht (32) aufgeklebt ist.

5. Batterieummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllstoff (30) aus einem aushärtbaren Werkstoff, gemischt mit einer Vielzahl von Hohlkügel­ chen, besteht.

6. Batterieummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllstoff (30) mittels UV-Licht härt­ bar ist.

7. Batterieummantelung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Füllstoff (30) mittels eines Elektro­ nenstrahls härtbar ist.

8. Batterieummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der heiß verschweißbare Kuststoff ein Polyäthylen ist.

9. Batterieummantelung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Schicht (19) zumindest an dem­ jenigen Längsrand, an dem die Anschlüsse (13) der Bat­ terie (10) herausgeführt sind, um die Grundplatte (15) und die Außenschicht (16) über eine Breite, die größer als die Länge der Anschlüsse ist, umgeschlagen ist.

10. Batterieummantelung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenraum zwischen der Batterie (10), der ersten Schicht (19) und der zweiten Schicht (23) mit einem Füllstoff (22), zum Beispiel Epoxyze­ ment, ausgefüllt ist.