DE4139425A1 - Batterie, insbesondere 9-v-block - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Mehrzahl in­ nerhalb eines Gehäuses angeordneter spannungsführender Ein­ zelzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aufgrund der ständig zunehmenden Technisierung des tägli­ chen Lebens kommen immer mehr elektrische oder elektroni­ sche Geräte zum Einsatz, die dann, um von einer stationären Spannungsquelle unabhängig zu sein, von Batterien gespeist werden. Viele dieser Geräte, beispielsweise Funk-Meßgeräte oder Photoblitzlichtapparate, arbeiten in einem Spannungs­ bereich von weitgehend 9 Volt und sind darüber hinaus nicht ständig im Einsatz, sondern werden nur zeitweilig ge­ braucht.

Zum Betrieb dieser Geräte werden Batterien in Alkali-Man­ gan-Ausführung oder, im Falle wiederaufladbarer Akkus, in Nickel-Cadmium-Ausführung eingesetzt. Diese bekannten Batterien oder Akkus weisen jedoch aufgrund ihrer hohen Selbstentladerate eine nur geringe Lebensdauer auf. Dies führt oftmals dazu, daß gerade dann, wenn das elektrische oder elektronische Gerät zum Einsatz kommen soll, die Bat­ terie oder der Akku leer ist. Zudem weisen die bekannten Batterien eine zum Betrieb der Geräte oftmals nicht ausrei­ chende Kapazität auf und sind im Betrieb instabil.

Der Erfindung liegt daher zur Beseitigung der geschilderten Nachteile die Aufgabe zugrunde, eine Batterie zu schaffen, die einerseits eine hohe Kapazität besitzt sowie über einen gro8en Temperaturbereich einsetzbar ist und andererseits nur eine geringe Selbstentladerate aufweist. Die zu schaf­ fende Batterie soll außerdem weitgehend umweltverträglich sein.

Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im An­ spruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestal­ tungen sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäß geschaffene Batterie weist mehrere in­ nerhalb eines Gehäuses angeordnete spannungsführende Ein­ zelzellen auf, wobei als Einzelzellen Lithium-Batterien vorgesehen sind. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine hohe Energiedichte mit dem Vorteil einer langen Lebensdauer aufgrund geringer Selbstentladung der Einzelzellen er­ reicht. Außerdem führt dies aufgrund der Verwendung von Li­ thium-Batterien zu einer hohen Zuverlässigkeit in einem weiten Lager- bzw. Arbeitstemperaturbereich von beispiels­ weise -55°C bis -75°C.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Einzelzellen im Gehäuse im wesentlichen quer zur Gehäuselängsachse anzuord­ nen, wobei die Einzelzellen parallel zueinander ausgerich­ tet sind und entlang ihrer Gehäusemantellinien aneinander­ liegen. Dies führt zu einer kompakten, platzsparenden An­ ordnung und trägt zu einer Verringerung der Produktionsko­ sten bei.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, drei Ein­ zelzellen im Gehäuse der Batterie anzuordnen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein zum Betrieb elektrischer oder elektronischer Geräte notwendiger Spannungswert im 9- Volt-Bereich erzielt werden.

In Fortführung der Erfindung sind die Einzelzellen jeweils mit Dioden gegen Kurzschluß abgesichert, und zwar dadurch, daß die Diode zwischen dem Plus- und Minus-Pol der Einzel­ zelle angeordnet ist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Diode zwischen einer die Pole der Einzelzelle mecha­ nisch verbindenden aber elektrisch getrennten metallischen Verbindung angeordnet ist, und zwar derart, daß sie durch Punktschweißen zwischen zwei die Pole der Einzelzelle ver­ bindenden Metallstreifen angeordnet ist. Durch diese Anord­ nung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß handelsübli­ che, zylinderförmige Dioden verwendet werden können.

Es ist von erfindungsgemäßer Bedeutung, daß die elektrische Verbindung der Einzelzellen derart erfolgt, daß die Batte­ rie für 9-Volt-Anwendungen geeignet ist. Dies wird zweck­ mäßigerweise dadurch erzielt, daß ein Pol der mittleren Einzelzelle, beispielsweise der Pluspol, mit dem elektrisch entgegengesetzten Pol der unteren Einzelzelle, in diesem Fall dem Minuspol, über einen durch Punktschweißen an den Polen befestigten Metallstreifen elektrisch leitend verbun­ den ist. Gleichfalls ist der andere Pol der mittleren Ein­ zelzelle, der Minuspol, mit dem Pluspol der darüber ange­ ordneten Einzelzelle über einen Metallstreifen elektrisch leitend verbunden. Außerdem wird ein Anschlußpol der Batte­ rie mit dem nicht mit der mittleren Einzelzelle verbundenen Pol der dritten Einzelzelle elektrisch leitend über einen Metallstreifen verbunden. In ähnlicher Weise ist der andere Pol der Batterie mit einem Pol der ersten Einzelzelle ver­ bunden, und zwar mit dem Pol, der nicht mit der mittleren der drei Einzelzellen verbunden ist.

Somit ist durch die geschilderte Schaltungsanordnung an den Polen der Batterie eine zum Betrieb der Geräte erforderli­ che Spannung abgreifbar. Außerdem ist durch die Anordnung von Metallstreifen jeweils als elektrisch leitende Verbin­ dung zwischen den Polen der Einzelzellen erreicht, daß die Batterie auch eine mechanisch stabile Gesamtstruktur auf­ weist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Batterie weitge­ hend umweltverträglich ausgestaltet ist. Dies wird dadurch erzielt, daß die Batterie nach Gebrauch zur leichten Ent­ sorgung in metallische und nichtmetallische Komponenten trennbar ist, wobei ein Material, das als Ausschäumung des Hohlraums dient, der zwischen dem Gehäuse der Batterie und den darin angeordneten Einzelzellen gebildet ist, umwelt­ verträglich, insbesondere kompostierbar und frei von PVC ist. Außerdem ist das Material, welches das Batteriegehäuse bildet, ebenfalls umweltverträglich, insbesondere PVC-frei.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz von Lithium-Batterien kann außerdem die Verwendung von Schwermetallen vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 die Batterie gemäß der Erfindung schematisch in Draufsicht und

Fig. 2 in Seitenansicht.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist die dargestellte Batterie 1 im Bereich ihres oberen Endes eine aus Kunst­ stoff gefertigte Abdeckung 2 auf, welche die Pole 3, 4 der Batterie 1 trägt. Unterhalb der Abdeckung 2 sind drei Li­ thium-Einzelzellen 5, 6, 7 angeordnet.

Die Einzelzellen 5, 6, 7 sind alternierend angeordnet der­ art, daß jeweils ein Pluspol einer Einzelzelle über einem Minuspol der darunter angeordneten Einzelzelle liegt. Hier­ bei sind jeweils zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Einzelzellen 5, 6, 7 Dioden 8, 9 vorgesehen, welche die Einzelzellen gegen Kurzschluß absichern.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Dioden 8, 9 jeweils in einem Bereich zwischen den Einzelzellen 5, 6, 7 angeordnet, und zwar jeweils weitgehend parallel zur Längsachse der je­ weiligen Einzelzellen sowie an deren Gehäusemantellinie an­ liegend.

Die Dioden 8, 9 sind zwischen Metallstreifen 10 vorgesehen, die an den Polen der Einzelzellen 5, 6, 7 durch Punkt­ schweißen befestigt sind. Die Anordnung der Dioden 8, 9 erfolgt dabei so, daß sie sich jeweils weitgehend im Be­ reich der Mitte der jeweiligen Einzelzellen 5, 6, 7 befin­ den. Außerdem sind die Dioden 8, 9 auch mittels eines Punktschweißvorgangs an den Metallstreifen 10 befestigt.

Zwischen dem Pluspol der ersten Einzelzelle 5 und dem Mi­ nuspol der mittleren Einzelzelle 6 ist ein Metallstreifen 11 vorgesehen, der an den jeweiligen Polen durch Punkt­ schweißen befestigt ist. In ähnlicher Weise ist zwischen dem Pluspol der mittleren Einzelzelle 6 und dem Minuspol der unteren Einzelzelle 7 ein Metallstreifen 12 durch Punktschweißen an den Polen befestigt. Die Metallstreifen 11, 12 dienen der Erstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Polen derart, daß eine Summierung der Spannungen der Einzelzellen 5, 6, 7 erfolgt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist am Pluspol der dritten Ein­ zelzelle 7 durch Punktschweißen ein Metallstreifen 13 be­ festigt, der sich von der Stirnseite der zylindrischen Ein­ zelzelle 7 bis zur Übergangsstelle zwischen der Stirnseite der Einzelzelle 7 und deren Gehäuseumfang erstreckt, dort umgebogen ist und sodann weitgehend parallel zur Längsachse der Einzelzelle 7 an deren Gehäuseumfang anliegend ver­ läuft. Am Metallstreifen 13 ist durch Punktschweißen ein weiterer Metallstreifen 14 befestigt, der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Pluspol der unteren Ein­ zelzelle 7 und dem Pluspol der Batterie 1 herstellt. Außer­ dem dient der Metallstreifen 14 der Stabilisierung der Ge­ samtanordnung der Batterie 1.

In einer dem Metallstreifen 13 entsprechenden Weise er­ streckt sich vom Minuspol der oberen Einzelzelle 5 ein wei­ terer, nicht dargestellter Metallstreifen, an dem ein gleichfalls nicht dargestellter Metallstreifen durch Punkt­ schweißen befestigt ist. Dieser bildet eine elektrisch lei­ tende Verbindung vom Minuspol der oberen Einzelzelle 5 zum Minuspol 4 der Batterie 1.

Die Batterie 1 ist mit einem die Einzelzellen 5, 6, 7 sowie die weiteren Bestandteile umfassenden nicht dargestellten Gehäuse versehen, das mit der Abdeckung 2 abschließt. In dem zwischen dem Gehäuse und den Einzelzellen 5, 6, 7 ge­ bildeten Hohlraum befindet sich eine Ausschäumung, welche die Einzelzellen 5, 6, 7 und die weiteren Bestandteile der Batterie 1 schützend umgibt. Diese Ausschäumung besteht aus PVC-freiem Material und läßt sich umweltverträglich kompo­ stieren.

Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuter­ ter Merkmale der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.

Claims (20)

1. Batterie mit einer Mehrzahl innerhalb eines Gehäuses angeordneter spannungsführender Einzelzellen (5, 6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß als Einzelzellen (5, 6, 7) Lithium-Batterien vorgesehen sind.

2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen (5, 6, 7) im wesentlichem quer zur Längsachse des Gehäuses angeordnet sind.

3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einzelzellen (5, 6, 7) mit ihren Gehäuse­ längsachsen weitgehend parallel zueinander angeordnet sind.

4. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen (5, 6, 7) weitgehend entlang ihrer Gehäusemantellinie aneinanderliegend angeord­ net sind.

5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse drei Einzelzellen (5, 6, 7) angeordnet sind.

6. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen (5, 6, 7) im Gehäuse alternierend vorgesehen sind derart, daß jeweils ein Pluspol über einem Minuspol angeordnet ist.

7. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelzellen (5, 6, 7) mit Dioden (8, 9) gegen Kurzschluß abgesichert sind.

8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (8, 9) jeweils zwischen dem Plus- und Minuspol der Einzelzelle (5, 6, 7) angeordnet ist.

9. Batterie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Diode (8, 9) zwischen einer die Pole der Einzelzelle (5, 6, 7) mechanisch verbindenden, elektrisch ge­ trennten metallischen Verbindung (10) angeordnet ist.

10. Batterie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Verbindung als zweigeteilter Metall­ streifen (10) ausgebildet ist.

11. Batterie nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifenteile (10) durch Punktschweißen mit den Polen der Einzelzelle (5, 6, 7) verbunden sind.

12. Batterie nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (8, 9) durch Punktschweißen zwischen den Metallstreifenteilen (10) befestigt ist.

13. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Pluspol der mittleren Ein­ zelzelle (6) mit dem Minuspol der darunter angeordneten dritten Einzelzelle (7) mittels eines durch Punktschweißen an den Polen befestigten Metallstreifens (12) elektrisch leitend verbunden ist.

14. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Minuspol der mittleren Einzelzelle (6) mit dem Pluspol der darüber angeordneten ersten Einzel­ zelle (5) mittels eines durch Punktschweißen an den Polen befestigten Metallstreifens (11) elektrisch leitend verbun­ den ist.

15. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Minuspol der ersten Einzelzelle (5) mit dem Minuspol (4) der Batterie (1) elektrisch leitend verbunden ist.

16. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Pluspol der dritten Einzelzelle (7) mit dem Pluspol (3) der Batterie (1) elektrisch leitend verbunden ist.

17. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Gehäuse und den darin angeordneten Einzelzellen (5, 6, 7) gebildete Hohlraum ausgeschäumt ist.

18. Batterie nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das als Ausschäumung dienende Material umweltver­ träglich kompostierbar, insbesondere frei von Polyvinyl­ chlorid ist.

19. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus umweltverträglichem, insbesondere polyvinylchloridfreiem Material gebildet ist.

20. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) nach Gebrauch zur leichten Entsorgung in metallische und nichtmetallische Komponenten trennbar ist.