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Technisches
Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batterie und einen Batteriehalter,
welcher mit einem unterschiedlichen Typ von Batterie mit unterschiedlicher
Spannung als Stromquelle für
verschiedene elektrische Vorrichtungen verwendet werden kann, wobei
Schwierigkeiten verhindert werden, die durch falschen Gebrauch einer
Batterie verursacht werden, bei dem ein falscher Typ Batterie entweder allein
oder in Kombination verwendet wird oder eine Batterie verkehrt herum
ausgerichtet ist.
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Stand der
Technik
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Die
Batterie, die in den letzten Jahren meistens verwendet wurde, weist
im Allgemeinen eine zylindrische Form auf, wie in der 11 dargestellt.
Die meisten solcher zylindrischen Batterien Ba1 sind in der Weise
zusammengesetzt, dass ein Vorsprung, der auf einem Verschlussaufbau
(nicht gezeigt) gebildet ist, um ein offenes Ende eines zylindrischen
Zellengehäuses 1 an
einem Ende von diesem in einer Längsrichtung
(axialen Richtung) zu verschließen, als
ein positiver Anschlusspunkt 2 dient und eine flache Oberfläche an dem
anderen Ende des Zellengehäuses
als ein negativer Anschlusspunkt 3 dient. Zylindrische
Zellen eines solchen Typs sind weit verbreitet und haben eine Vielzahl
von Anwendungsformen in den verschiedenen Größen des IEC Standards AAA,
AA, A, C und D gefunden. Typischerweise sind Mangan-Trockenzellen-Batterien
und alkalische Mangan-Trockenzellen-Batterien auf dem Markt erhältlich und
finden in der Form einer solchen zylindrischen Zelle Ba1 eine weite
Verwendung für
verschiedene Mehrzweckanwendungen. Alle diese verschiedenen Trockenzellen-Batterien erzeugen
Elektrizität
von 1,5 V, weil sie mit dieser mit denselben äußeren Abmessungen und in derselben
Zusammensetzung der zylindrischen Form hergestellt und verkauft
werden, zu dem Zwecke der Freude über den Nutzen, dass verschiedene
Typen zylindrischer Zellen gegeneinander austauschbar sind.
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Inzwischen
sind Lithiumbatterien für
ihre hervorragenden Eigenschaften bekannt, so wie eine geringes
Gewicht, hohe Spannung, hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer,
und sie wurden in Massenproduktion hergestellt und finden eine weite
Verwendung für
spezielle Zwecke als Stromquellen für Flüssigkristall-Digitaluhren, Sicherheitsspeicher
von elektronischen Instrumenten und automatischen Kompaktkameras.
Da Lithium eine niedrige Spannung von etwa – 3 V aufweist, weist eine
Lithiumbatterie eine Ausgangsspannung von 3 V auf, welches doppelt
so hoch ist, wie die Ausgangsspannung der vorstehend genannten verschiedenen
Trockenzellen-Batterien und anderen Zellen mit wässrigem Elektrolyt, so wie
Nickel-Cadmium-Zellen. Genauer gesagt ist eine Lithiumbatterie,
die mit Magnesiumdioxid oder fluoriertem Graphit für die positive
Elektrode konstruiert ist, als eine Zelle mit einer 3 V – Ausgangsspannung
weltbekannt, und diese hat weite Anwendungsbereiche gefunden.
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Jedoch
kann die Lithiumbatterie nicht mit Zellen mit wässrigem Elektrolyt gegeneinander
austauschbar verwendet werden, weil ihre 3 V – Ausgangsspannung doppelt
so hoch ist wie die der Zellen mit wässrigem Elektrolyt. Das heißt, wenn
eine 3 V – Lithiumbatterie,
wie vorstehend beschrieben, und eine 1,5 V – Trockenzellen-Batterie irrtümlicherweise zusammen
in eine elektrische Vorrichtung eingeführt werden, welche eine Nennspannung
von 3 V erfordert und eine Zusammensetzung zum Empfangen von zwei
in Reihe geschalteten Zellen mit wässrigem Elektrolyt aufweist,
und wenn diese Batterien in Reihe geschaltet werden, wird dieses
nicht nur die Leistung der Batterien verschlechtern sondern auch ernsthafte
Schwierigkeiten verursachen, so wie Schäden oder Beeinträchtigungen
an der elektronischen Vorrichtung. Aus diesem Grunde wurden solche
Batterien, deren Ausgangsspannung 3 V beträgt, so wie die Lithiumbatterie,
in Größen und
Formen entwickelt, die sich von denen der 1,5 V Batterien mit wässrigem
Elektrolyt unterscheiden, um einen falschen Gebrauch zu vermeiden.
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Wenn
bei einer tragbaren elektrischen Vorrichtung, die eine Stromquelle
von mehr als 3 Volt benötigt,
eine Lithiumbatterie gegeneinander austauschbar mit einer Zelle
mit wässrigem
Elektrolyt – so
wie einer Trockenzelle – verwendet
werden könnte,
wäre das
sehr praktisch, da der Benutzer eine Lithiumbatterie verwenden könnte, wenn
er/sie keine Trockenzellen vorrätig
hätte.
Es gäbe
einen weiteren Vorteil, dass die Lithiumbatterie, die verschiedene exzellente
Merkmale wie vorstehend aufgeführt
aufweist, nicht nur für
spezielle Zwecke sondern für
einen weiten Bereich von Anwendungen verwendet werden könnte. Zusätzlich ist
eine beträchtliche
Kostenverringerung zu erwarten, die durch eine Massenproduktion
erzielt werden würde,
da die vorhandene Ausstattung und die Metallformen zur Fertigung
von Zellen mit wässrigem
Elektrolyt für
die Herstellung von Lithiumzellen verwendet werden könnten, wobei Letztere
zum Zwecke der austauschbaren Verwendbarkeit dieselben äußeren Abmessungen
wie die der Zellen mit wässrigem
Elektrolyt aufweisen. Entsprechend kann auch eine Kostenverringerung
während der
Verbreitung auf dem Markt erwartet werden. Um solche Ziele zu erreichen,
muss eine Lithiumbatterie realisiert werden, welche solch eine Zusammensetzung
und einen Aufbau aufweist, dass die durch einen falschen Gebrauch
verursachten Schwierigkeiten zuverlässig verhindert werden, wobei
ein falscher Typ von Batterie entweder alleine oder in Kombination
verwendet wird oder eine Batterie verkehrt herum ausgerichtet wird,
während
sie dieselben äußeren Abmessungen
wie die des anderen Typs von Batterie aufweist.
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Eine
zylindrische Sekundärbatterie,
welche eine Zusammensetzung aufweist, die sich von der der gängigen zylindrischen
Zelle Ba1, dargestellt in 11, unterscheidet,
ist bekannt, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung
8-96793 beschrieben
wird. Wie in 12A dargestellt, weist diese
Zelle 4 einen Vorsprung auf einem Verschlussaufbau (nicht
dargestellt) auf, um ein offenes Ende eines metallischen Zellengehäuses 10 als
den positiven End-Anschlusspunkt 7 zu
verschließen,
während
die andere End-Oberfläche
galvanisch isoliert ist, und zwei gegenüberliegende, mit Zwischenräumen angeordnete
negative Elektroden-Seitenanschlusspunkte 8, 9 auf
der äußeren Oberfläche des
Zellengehäuses 10.
Diese Sekundärzelle 4 ist
für die
austauschbare Verwendung mit einer Primärzelle bestimmt, welche dieselbe
Spannung wie die Sekundärzelle 4 erzeugt, und
nicht für
die austauschbare Verwendung mit einem unterschiedlichen Typ von
Batterie, welche eine andere Ausgangsspannung aufweist.
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Einer
der Seiten-Anschlusspunkte 8 dieser Sekundärzelle 4 ist
für Ladezwecke
vorgesehen, während
der Anschlusspunkt 9 auf der anderen Seite für die Erfassung,
ob es sich um eine Sekundärzelle handelt
oder ob nicht und zum Entladen an einem Verbraucher verwendet wird.
Das andere Ende des Zellengehäuses, gegenüber des
positiven Anschlusspunktes, ist galvanisch isoliert, so dass die Sekundärzelle 4 davor
geschützt
wird, mit einer Primärzelle
in Reihe geschaltet zu werden, welche irrtümlicherweise zusammen mit der
Sekundärzelle 4 in einem
Batteriefach eingeführt
wurde. Auf diese Weise werden – nur
wenn jede der Primärzellen
oder Sekundärzellen 4 in
einer End-zu-End-Zusammensetzung in dem Batteriefach einer elektrischen
Vorrichtung eingeführt
sind – die
Zellen in Reihe geschaltet, wodurch, selbst wenn eine Primärzelle ohne
Seiten-Anschlusspunkte 8, 9 irrtümlicherweise
eingeführt
wird, diese davor geschützt
ist, geladen zu werden, und auch selbst wenn Primärzellen
und Sekundärzellen,
welche dieselbe Ausgangsspannung aufweisen, miteinander vermischt
eingeführt
sind, wird eine übermäßige Entladung
einer Sekundärzelle
verhindert.
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Bezugnehmend
auf 12B, die einen Herstellungsprozess
der vorstehend genannten Sekundärzelle 4 darstellt,
sind eine Isolierplatte 13, welche einen Vorsprung 12 zum
Bestimmen der Ausrichtung der Sekundärzelle 4 aufweist,
und eine Isolierplatte 17, welche ein Einfügungsloch 14 zum
Hindurchführen
des hervorstehenden positiven Anschlusspunktes 7 aufweist,
jeweils mit dem unteren Ende und dem oberen Ende einer nicht-ummantelten
Zelle verbunden, welche erzielt wird durch das Einführen eines
Elektrodenaufbaus in das Zellengehäuse 10, das Einfüllen eines
Elektrolyts und das Verschließen
des offenen Endes mit einem Verschlussaufbau 11. Ein einschrumpfendes
und sich anfügendes
Etikett 18, welches Anschlusspunkt-Öffnungen 19 aufweist, wird
dann um die äußere Oberfläche der
nicht-ummantelten Zelle herum gewickelt und mit dieser verbunden,
wobei die zwei Abschnitte der äußeren Oberfläche des
Zellengehäuses 10,
entsprechend der Anschlusspunkt-Öffnungen 19,
in bloßgelegtem Zustand
als die Seiten-Anschlusspunkte 8, 9 gelassen werden.
Die Sekundärzelle 4 ist
in das Batteriefach eingeführt,
wobei der Vorsprung 12 oder der verlängerte, hervorstehende End-Anschlusspunkt 7 mit
einer Markierung an der Seite der Vorrichtung ausgerichtet ist.
Wenn die Zelle befestigt ist, werden die Seiten-Anschlusspunkte 8, 9 passend
in Position eingerichtet, in der sie ein Lade-Element und Erfassungs-
oder Belastungselement der Vorrichtungs-Seite berühren, wobei
die Seiten-Anschlusspunkte 8, 9 auf beiden Seiten
in einer die Breite betreffenden Richtung des Vorsprungs 12 angeordnet sind.
Der End-Anschlusspunkt 7 und der Vorsprung 12,
welche beide eine verlängerte
Form aufweisen, sind parallel zu einander angeordnet, wie in der
Aufsicht von 12C und der Unteransicht von 12D dargestellt.
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Die
Zusammensetzung der vorstehend genanten Sekundärzelle 4 ist jedoch
nicht für
die Herstellung in einer Hochgeschwindigkeits-Fertigungsstraße geeignet
und deren Durchführbarkeit
ist gering, da es notwendig ist, die Anschlusspunkt-Öffnungen 19, 19 des
einschrumpfenden und sich anfügenden
Etiketts 18 und das Einfügungsloch 14 der oberen
Isolierplatte 13 und den Vorsprung 12 der unteren Isolierplatte 17 miteinander
auszurichten, und das Einfügungsloch 14 der
Isolierplatte 17 und den End-Anschlusspunkt 7 in
Bezug zueinander einzustellen. Außerdem erfordert der Vorsprung 12 auf dem
Boden der Sekundärzelle 4 die
Einrichtung eines Schlitzes zum Aufnehmen des Vorsprungs 12 in dem
Batteriefach der elektrischen Vorrichtung, weshalb es schwierig
ist, die Zelle 4 mit anderen Typen von Zellen derselben
Größe gegeneinander
austauschbar zu verwenden. Zusätzlich
wird allgemein angenommen, dass sich die Anschlusspunkte einer Batterie
auf ihren beiden Enden befinden, und der Batteriebenutzer kann leicht
unbeabsichtigt oder irrtümlicherweise
versuchen, die Isolierplatte 13 zu entfernen. Da keine
Gegenmaßnahme
gegen solche Gefahren vorgesehen ist, ist es möglich, dass die Isolierplatte 13 entfernt
wird, auch wenn diese mit dem Vorsprung 12 verhältnismäßig dick
ist, und dass die Zelle irrtümlicherweise
ohne die Isolierplatte 13 gebraucht wird.
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Es
sind andere Batterien bekannt, die das Abnehmen von Strom und das
Laden von der Seitenoberfläche
gestatten, so wie eine Sekundärzelle, welche
einen Lade-Anschlusspunkt auf ihrer Seite und ein Paar Entlade-Anschlusspunkte
auf beiden Enden des Zellengehäuses
aufweist, und eine Nickel-Cadmium-Zelle der AA-Größe, welche
von einem Abschnitt auf ihrer Seite geladen und entladen werden
kann. Keine dieser Zellen ermöglicht
die gegeneinander austauschbare Verwendung mit einem unterschiedlichen
Typ von Batterie, welche eine andere Spannung aufweist, während sie
Probleme verhindern kann, die durch fehlerhafte Verwendung oder verkehrte
Polarität
verursacht werden, und weist eine für die Massenproduktion geeignete
Konstruktion auf.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Batterie vorzustellen,
welche eine Konstruktion aufweist, die eine Massenproduktion und
eine gegenein ander austauschbare Verwendung der Batterie mit einem
unterschiedlichen Typ von Batterie mit einer anderen Spannung ermöglicht,
und wobei die Batterie verschiedene Probleme verhindert, die durch
eine falsche Verwendung der Batterie verursacht werden können.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gemeinsamen
Batteriehalter für unterschiedliche
Typen von Batterie vorzustellen, welche unterschiedliche Ausgangsspannungen
aufweisen, wobei der Batteriehalter mit einer Konstruktion zum zuverlässigen Verhindern
der Probleme ausgestattet ist, welche durch falsche Verwendung oder verkehrte
Polarität
der Batterie verursacht werden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Um
die vorstehenden Aufgaben zu vollbringen, stellt die vorliegende
Erfindung eine Batterie vor, die einen ersten Anschlusspunkt, der
an einem Ende eines Batteriegehäuses
ausgebildet ist, und einen zweiten Anschlusspunkt auf einer äußeren Oberfläche des
Batteriegehäuses
umfasst. Der zweite Anschlusspunkt stellt eine gesamte kreisförmige Umfangsoberfläche einer
vorbestimmten Breite des Batteriegehäuses dar. Das andere Ende des
Batteriegehäuses,
gegenüber
des ersten Anschlusspunktes, ist durch das Befestigen einer elektrisch
nichtleitenden Schicht galvanisch isoliert. Zwei bei Hitze schrumpfende,
nicht-leitende Etiketten sind um die äußere Oberfläche des Batteriegehäuses in
einem vorbestimmten Abstand, entsprechend der Breite des zweiten
Anschlusspunktes gewickelt und mit dieser verbunden, so dass die
gesamte äußere Oberfläche des
Batteriegehäuses,
mit Ausnahme eines Abschnitts des zweiten Anschlusspunktes, durch
die bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten galvanisch
isoliert ist, und dass der zweite Anschlusspunkt in einer ausgesparten,
ringähnlichen
Form zwischen den zwei bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketten gebildet ist.
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Da
der negative Anschlusspunkt der Batterie der vorliegenden Erfindung
in einer ausgesparten, ringähnlichen
Form ausgebildet ist, durch das galvanische Isolieren der äußeren Oberfläche des
Batteriegehäuses
mit den bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten, mit
Ausnahme der kreisförmigen
Umfangsober fläche
einer vorbestimmten Breite auf der Außenwand der Batterie, kann
die Batterie in einen Batteriehalter eingefügt werden, ohne speziell ihre
Ausrichtung zu bestimmen. Folglich ist die Konstruktion zur Bestimmung
der Einfügungsrichtung
der Batterie, mit der eine herkömmliche
Sekundärbatterie
ausgestattet ist, so wie ein verlängerter End-Anschlusspunkt
oder Vorsprung, nicht notwendig. Die Batterie der vorliegenden Erfindung
kann in Massenproduktion in einer Hochgeschwindigkeits-Fertigungsstraße hergestellt
werden und weist eine sehr gute Durchführbarkeit auf, da die zwei
bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten nicht in Bezug
zueinander eingestellt werden müssen,
bevor sie mit dem Batteriegehäuse
verbunden werden. Da der negative Anschlusspunkt in einer ausgesparten,
ringähnlichen
Form auf der äußeren zylindrischen
Oberfläche
des Batteriegehäuses
ausgebildet ist, kann die Batterie der vorliegenden Erfindung außerdem deutlich
von einem unterschiedlichen Typ von Batterie unterschieden werden,
bei welcher die Anschlusspunkte an beiden Enden ausgebildet sind, während sie
mit dem unterschiedlichen Typ von Batterie gegeneinander austauschbar
verwendet werden kann.
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In
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist anstelle der
zwei bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten eine Lage
eines bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts vorgesehen,
welches einen abtrennbaren Abschnitt an einer Position entsprechend
des zweiten Anschlusspunktes aufweist, der um die äußere Oberfläche des
Batteriegehäuses
gewickelt und mit dieser verbunden ist, so dass die gesamte äußere Oberfläche des
Batteriegehäuses
durch das bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett galvanisch
isoliert ist, wobei der zweite Anschlusspunkt vor der Verwendung
mit dem abtrennbaren Abschnitt des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leidenden
Etiketts bedeckt ist. Der abtrennbare Abschnitt des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketts wird für
die Enthüllung
des zweiten Anschlusspunktes entfernt, wenn die Batterie verwendet
werden soll.
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Wenn
die Batterie verwendet wird, wird der abtrennbare Abschnitt des
bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts entfernt, um den
negativen Anschlusspunkt zu enthüllen.
Dadurch können
dieselben Leistungen wie die der vorstehend beschriebenen Batterie
der vorliegenden Erfindung erreicht. Da der negative Anschlusspunkt
vor der Verwendung der Batterie mit dem Etikett bedeckt ist, ist
aufgrund einer geringen Selbstentladung zudem ihre Lagerfähigkeit
hervorragend und ihre Wartung wird vereinfacht. Zudem ist die Batterie
vor ihrer Verwendung aufgrund des abtrennbaren Abschnitts, der den
negativen Anschlusspunkt bedeckt, deutlich von einer gebrauchten
Batterie zu unterscheiden. Außerdem besteht
der Vorteil, dass beide Anschlusspunkte davor bewahrt werden, durch
einen langen metallischen Gegenstand unbeabsichtigt kurzgeschlossen zu
werden. Ferner kann eine Lage eines bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketts ohne weiteres um das Batteriegehäuse gewickelt und mit diesem
verbunden werden, mit demselben Verfahren, welches für die Herstellung
gegenwärtiger
Trockenzellen-Batterien verwendet wird, und dadurch kann der Befestigungsvorgang
des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts vereinfacht
werden.
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Das
bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett ist auf einer Innenseite
von diesem mit einem wärmeempfindlichen
Klebstoff beschichtet.
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Es
ist wünschenswert,
dass der negative Anschlusspunkt von der Mitte entfernt in einer
Längsrichtung
des Batteriegehäuses
zu einer Seite hin, in einem Abstand von einem Ende des Batteriegehäuses angeordnet
ist.
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Auf
diese Weise ist der negative Anschlusspunkt der Batterie, der auf
einer Seite der Mitte in einer Längsrichtung
angeordnet ist, nicht mit dem Seitenkontakt des Batteriehalters
verbunden, wenn die Batterie verkehrt herum eingefügt ist,
und so kann die Zellenumkehr verhindert werden.
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Es
ist vorzuziehen, dass das Ende des Batteriegehäuses gegenüber des positiven Anschlusspunktes
mit einem elektrisch nicht-leitenden Material beschichtet ist, und
ferner das Ende mit einer Mehrzahl von elektrisch nicht-leitenden
Schichten bedeckt ist, die auf der elektrisch nicht-leitenden Beschichtung übereinander
geschichtet sind.
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Die
Mehrzahl von elektrisch nicht-leitenden Schichten wird den Batteriebenutzer
davon abhalten, zu versuchen, die elektrisch nicht-leitende Schicht entweder
unbeabsichtigt oder irrtümlicherweise
zu entfernen. Sollte die Endoberfläche des Batteriegehäuses freigelegt
sein, wird das Vorhandensein der nicht-leitenden Schicht dem Benutzer
helfen, zu bemerken, dass es sich nicht um einen Anschlusspunkt handelt.
Das Ende des Batteriegehäuses
gegenüber des
positiven Anschlusspunktes ist somit davor geschützt, durch ein Missverständnis als
ein Anschlusspunkt verwendet zu werden.
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Das
Ende des Batteriegehäuses
gegenüber des
positiven Anschlusspunktes kann mit einer ersten nicht-leitenden
Schicht bedeckt sein, mit einer Größe, die kleiner als die Endoberfläche des
Batteriegehäuses
ist, und mit einer zweiten nicht-leitenden Schicht, mit einer Größe, die
kleiner als die der ersten nichtleitenden Schicht ist, wobei die
zweite nicht-leitende Schicht auf der ersten nichtleitenden Schicht mit
dieser verbunden ist, wobei die ersten und zweiten nichtleitenden
Schichten mit einem wärmeempfindlichen
Klebstoff, der bei Erhitzung Haftvermögen hervorbringt, an der Endoberfläche des
Batteriegehäuses
mit diesem verbunden sind.
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Auf
diese Weise können
zwei elektrisch nicht-leitende Schichten glatt aufeinanderliegen
und miteinander verbunden sein, wodurch der Vorgang des Verbindens
einer Mehrlagen-Isolierungsstruktur der elektrisch nicht-leitenden
Schichten vereinfacht werden kann und qualitativ hochwertige Batterien
mit niedrigen Kosten hergestellt werden können. Die Beständigkeit
gegen ein Ablösen
der ersten nicht-leitenden Schicht, die größer als die zweite nicht-leitende Schicht
ist, wird besonders erhöht,
weil der Rand des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts
von außen überlappt
und in dichten Kontakt mit dem Rand der ersten nicht-leitenden Schicht
eingeschrumpft wird, wodurch ein Ablösen von deren Rand verhindert
wird.
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Das
bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett kann eine solche
Breite aufweisen, dass wenn es um die äußere Oberfläche des Batteriegehäuses gewickelt
ist, sich ein Rand des Etiketts in einer vorbestimmten Länge über die
Enden des Batteriegehäuses
hinaus ausdehnt, wobei der Rand des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketts in der Weise eingeschrumpft wird, dass dieser in unmittelbarem
Kontakt mit der Außenfläche der
Enden des Batteriegehäuses
steht.
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Auf
diese Weise wird der Rand des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketts eingeschrumpft und an den Rand der elektrisch nicht-leitenden
Schicht auf der Endoberfläche
des Batteriegehäuses
angepasst. Die Beständigkeit
gegen ein Ablösen
der elektrisch nicht-leitenden Schicht ist bemerkenswert erhöht. Das
Etikett der Batterie der vorliegenden Erfindung weist somit eine
verbesserte Beständigkeit
gegen ein Ablösen
auf, wenn dieses durch unerwartete Erschütterungen, Stöße oder
Reibung während
des Vertriebsweges der Batterie mit einem Fremdkörper abgescheuert wird.
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Sowohl
das bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett als auch die
elektrisch nicht-leitende Schicht sollten vorzugsweise beide undurchsichtig
gefärbt
sein, während
die ersten und zweiten Anschlusspunkte einen metallischen Glanz
einer Vernickelung aufweisen sollten.
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Der
Benutzer der Batterie, der glaubt, dass die Anschlusspunkte einer
Batterie an deren beiden Enden eingerichtet sind, kann durch die
gefärbte elektrisch
nicht-leitende Schicht ohne weiteres erkennen, dass eine Endoberfläche der
Batterie der vorliegenden Erfindung kein Anschlusspunkt ist, und wird
wohl kaum versuchen, die nicht-leitende Schicht zu entfernen, wodurch
eine falsche Verwendung der Batterie verhindert werden kann.
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Es
ist möglich,
die Batterie der vorliegenden Erfindung in der Weise zu konstruieren,
dass beide Endoberflächen
des Batteriegehäuses
flach gebildet sind.
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Das
Batteriegehäuse
kann durch die Länge entsprechend
des Vorsprungs auf dem Verschlussaufbau verlängert sein, welcher in der
Regel den positiven Anschlusspunkt bildet, und das Batterievolumen
ist entsprechend vergrößert. Somit
kann die Batteriekapazität
durch das Vergrößern des
Bereichs der Elektrodenplatten des Elektrodenaufbaus in der Batterie
vergrößert werden.
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Bei
der Batterie mit dem bei Hitze schrumpfenden Etikett mit dem abtrennbaren
Abschnitt sollte der abtrennbare Abschnitt vorzugsweise Reihen von Perforationen
umfassen, welche entlang von Schlitzen auf beiden Seiten von diesem
gebildet sind.
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Der
abtrennbare Abschnitt des Etiketts kann auf diese Weise einfach
entfernt werden, um den negativen Anschlusspunkt freizulegen, ohne
zu verursachen, dass sich ein Abschnitt des Etiketts in der Nähe des negativen
Anschlusspunktes ablöst.
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Das
bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett sollte vorzugsweise
auf einer Innenoberfläche von
diesem, außer
auf dem abtrennbaren Abschnitt, mit einem wärmeempfindlichen Klebstoff
beschichtet sein.
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Der
abtrennbare Abschnitt kann dadurch einfach entfernt werden, wenn
die Batterie verwendet werden soll.
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Die
Batterie der vorliegenden Erfindung kann für eine zylindrische Lithium-Primärzelle verwendet werden,
welche in zylindrischer Form mit denselben äußeren Abmessungen wie den einer
zylindrischen Batterie mit wässrigem
Elektrolyt konfiguriert ist, und mit Lithium für die negative Elektrode konstruiert
ist, und wobei die Batterie eine Ausgangsspannung aufweist, die
höher als
die der Batterie mit wässrigem Elektrolyt
ist.
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Auf
diese Weise kann dasselbe Batteriegehäuse, welches für die zylindrische
Batterie mit wässrigem
Elektrolyt verwendet wird, für
die Batterie der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und es können auch
die Ausstattung und die Metallformen zur Fertigung von gegenwärtigen zylindrischen
Batterien mit wässrigem
Elektrolyt verwendet werden, wodurch hochwertige Lithium-Primärbatterien
mit bedeutend reduzierten Kosten hergestellt werden können. Da
die Lithium-Primärbatterie
gemäß der vorliegenden
Erfindung dieselben äußeren Abmessungen wie
diejenigen der gegenwärtigen
Batterie mit wässrigem
Elektrolyt aufweist, kann zudem ein gemeinsamer Batteriehalter für die gegenwärtige Batterie
mit wässrigem
Elektrolyt verwendet werden, während
sie deutlich von der Batterie mit wässrigem Elektrolyt zu unterscheiden
ist aufgrund des negativen Anschlusspunktes, der auf der Seitenoberfläche des
Batteriegehäuses
ausgebildet ist, und weil die Endoberfläche gegenüber des positiven Anschlusspunktes
galvanisch isoliert ist und keine Funktion als Anschlusspunkt aufweist,
weshalb sie nicht in einer allgemeinen elektrischen Vorrichtung
verwendet werden kann, die eine Kontaktkonfiguration für Batterien
mit wässrigem
Elektrolyt aufweist, deren Anschlusspunkte an ihren beiden Enden
ausgebildet sind. Folglich kann die Lithiumbatterie, die hervorragende
Eigenschaften wie ein geringes Gewicht, eine hohe Spannung, eine
hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer aufweist, nicht nur
für begrenzte,
spezielle Zwecke verwendet werden, sondern für einen breiten Bereich von
Anwendungen, und sie kann mit den Batterien mit wässrigem
Elektrolyt austauschbar verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner einen Batteriehalter vor, der
einen ersten Hohlraum umfasst, um eine erste Batterie unterzubringen,
die einen ersten Anschlusspunkt auf einem Ende in einer Längsrichtung
und einen zweiten Anschlusspunkt auf einem Seitenabschnitt von dieser
aufweist, und eine Ausgangsspannung von E Volt aufweist, und einen zweiten
Hohlraum umfasst, um eine zweite Batterie unterzubringen, die einen
ersten Anschlusspunkt auf einem Ende in einer Längsrichtung und einen zweiten
Anschlusspunkt auf dem anderen Ende von dieser aufweist, und eine
Ausgangsspannung von E/2 Volt aufweist. Der erste Hohlraum ist mit
einem positiven Kontakt und einem negativen Kontakt an beiden Enden
von diesem ausgestattet, um Kontakt zu den ersten und zweiten Anschlusspunkten
der zweiten Batterie herzustellen, und ist mit einem Seitenkontakt auf
einem Seitenabschnitt ausgestattet, um Kontakt zu dem zweiten Anschlusspunkt
der ersten Batterie herzustellen. Der zweite Hohlraum ist mit einem
positiven Kontakt und einem negativen Kontakt an beiden Enden von
diesem ausgestattet, um Kontakt zu den ersten und zweiten Anschlusspunkten
der zweiten Batterie herzustellen. Der negative Kontakt des ersten
Hohlraumes und der positive Kontakt des zweiten Hohlraumes werden
durch ein Verbindungsteil miteinander verbunden. Der Seitenkontakt
des ersten Hohlraumes und der negative Kontakt des zweiten Hohlraumes
werden zu einem gemeinsamen Verbraucher-Anschlusspunkt verbunden und als ein
solcher hinausgeführt.
Der positive Kontakt des ersten Hohlraumes wird hinausgeführt wie
der andere Verbraucher-Anschlusspunkt.
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Der
Batteriehalter gemäß der vorliegenden Erfindung
gestattet eine Spannung von E Volt, das heißt entweder die Ausgangsspannung
der ersten Batterie oder der Summe der Ausgangsspannungen der zwei
in Reihe verbundenen zweiten Batterien, um den Verbraucher-Anschlusspunkten
zugeführt
zu werden, nur wenn die erste Batterie in dem ersten Hohlraum in
der korrekten Ausrichtung eingefügt
ist, oder wenn die zwei zweiten Batterien jeweils in den ersten
und zweiten Hohlräumen
in der richtigen Ausrichtung eingefügt sind. Wenn beispielsweise
die erste Batterie irrtümlicherweise
in den zweiten Hohlraum eingefügt
wurde, ist sie nicht mit einer anderen Batterie in dem ersten Hohlraum
verbunden, da die erste Batterie einen Anschlusspunkt an nur einem
Ende von dieser aufweist, wodurch verhindert wird, dass eine Überspannung
an den Verbraucher-Anschlusspunkten angebracht wird.
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Es
ist vorzuziehen, dass der Seitenkontakt des ersten Hohlraums von
der Mitte entfernt in einer Längsrichtung
zu einer Seite hin angeordnet ist.
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Wenn
die erste Batterie in den ersten Hohlraum irrtümlicherweise umgekehrt eingefügt ist,
wird auf diese Weise der Seiten-Anschlusspunkt der Batterie nicht
mit dem Seitenkontakt des ersten Hohlraumes verbunden, wodurch eine
Zellenumkehr der ersten Batterie verhindert werden kann.
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Andere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die
ausführlichen Beschreibungen
und Abbildungen deutlich, die im Folgenden gegeben werden. Die charakteristischen Merkmale
der vorliegenden Erfindung können – wo es
möglich
ist – alleine
oder in verschiedenen vielfachen Verbindungen verwendet werden.
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Beschreibung
der Abbildungen
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Es
zeigen:
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1A und 1B perspektivische
Ansichten einer Zelle gemäß einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite des positiven Anschlusspunktes
und von der gegenüberliegenden
Seite;
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2 einen
Querschnitt in Längsrichtung der
vorstehend genannten Zelle in einem Herstellungsprozess, bevor ein
elektrisch nicht-leitendes Material auf dieser befestigt wird;
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Herstellungsprozesses zum Anbringen
eines elektrisch nicht-leitenden Materials auf der nicht-ummantelten
Zelle von 2;
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4 einen
Querschnitt eines Teils der vorstehend genannten Zelle;
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5 eine
graphische Darstellung der Konstruktion eines Batteriehalters, in
dem sowohl die vorstehend genannte Zelle als auch eine Zelle mit
wässrigem
Elektrolyt mit niedriger Spannung verwendet werden kann;
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6 einen
elektrisch äquivalenten
Schaltplan des vorstehend genannten Batteriehalters;
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7A eine
graphische Darstellung eines Zustandes, in dem die vorstehend genannte
Zelle in dem vorstehend genannten Batteriehalter verwendet wird,
und
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7B eine
graphische Darstellung eines Zustandes, in dem eine Zelle mit niedriger
Spannung in dem vorstehend genannten Batteriehalter verwendet wird;
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8A–8D graphische
Darstellungen, von denen jede einen Fall zeigt, in dem eine oder mehrere
Zellen in den vorstehend genannten Batteriehalter falsch eingefügt sind;
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9A eine
Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Zelle gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und
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9B eine
Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der Zelle gemäß der ersten
Ausführungsform,
die für
vergleichende Zwecke gezeigt wird;
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10A und 10B perspektivische
Ansichten einer Zelle gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, vor und während der Verwendung;
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11 eine
perspektivische Ansicht einer gegenwärtigen Zelle mit wässrigem
Elektrolyt mit niedriger Spannung; und
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12A eine Vorderansicht, 12B eine perspektivische
Explosionsansicht, 12C eine Aufsicht und 12D eine Unteransicht, welche alle eine herkömmli che
Sekundärbatterie
zeigen, die mit einem Seiten-Anschlusspunkt
ausgestattet ist.
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Bestes Verfahren
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme
auf die Abbildungen beschrieben. Die 1A und 1B sind
perspektivische Ansichten, die eine Zelle Ba2 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, gesehen von der Seite
eines positiven Anschlusspunktes 21 und von der gegenüberliegenden
Seite. Wie in den Abbildungen veranschaulicht, ist in dieser Ausführungsform
die Zelle Ba2 eine zylindrische Lithium-Primärzelle, welche eine 3 V Ausgangsspannung
aufweist, die doppelt so hoch ist wie die einer gegenwärtigen Trockenzellenbatterie
oder einer zylindrischen Zelle mit wässrigem Elektrolyt Ba1, die
in 11 abgebildet ist, und welche dieselben äußeren Abmessungen
wie die der Trockenzellenbatterie aufweist. Die Zelle der vorliegenden
Erfindung kann mit der zylindrischen Zelle mit wässrigem Elektrolyt gegeneinander
austauschbar verwendet werden, ohne irgendwelche Probleme zu bereiten.
Auf die zylindrische Lithium-Primärzelle gemäß dieser Ausführungsform
wird in der folgenden Beschreibung als eine Zelle mit hoher Spannung
Ba2 Bezug genommen, um diese von der gegenwärtigen zylindrischen Zelle
mit wässrigem
Elektrolyt zu unterscheiden, die in 11 dargestellt
ist, auf die als eine Zelle mit niedriger Spannung Ba1 Bezug genommen
wird.
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Die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 weist einen Vorsprung auf, der als
der positive Anschlusspunkt 21 auf einem Verschlussaufbau 22 dient,
entsprechend der Zelle mit niedriger Spannung Ba1, und ist mit einem
negativen Anschlusspunkt 23 ausgestattet, der sich über eine
gesamte kreisförmige
Umfangsoberfläche
einer vorbestimmten Breite auf der äußeren Oberfläche eines
Zellengehäuses 20 erstreckt,
an einer Position von der Mitte des Gehäuses in der Axialrichtung zu
einer Seite hin entfernt, gesondert von dem positiven Anschlusspunkt 21 und
in einem Abstand von dem gegenüberliegenden
Ende des Gehäuses
angeordnet. Die gesamte äußere Oberfläche des
Zellengehäuses 20,
mit Ausnahme des positiven Anschlusspunktes 21 und des
negativen Anschlusspunktes 23, ist mit einem elektrisch nicht-leitenden
Material bedeckt, das zwei bei Hitze schrump fende, nicht-leitende
Etiketten 24, 27 umfasst, um die äußere Oberfläche des
Zellengehäuses 20 zu
bedecken, und zwei elektrisch nicht-leitende Schichten 28, 29,
um die Endfläche
auf der gegenüberliegenden
Seite des Zellengehäuses 20,
gegenüber
des positiven Anschlusspunktes 21 zu bedecken. Die Befestigung
dieser bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten 24, 27 und
der elektrisch nicht-leitenden Schichten 28, 29 an
dem Zellengehäuse
wird später
ausführlich
beschrieben.
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Die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 wird wie im Folgenden beschrieben hergestellt. 2 zeigt
einen Querschnitt in Längsrichtung
einer nicht-ummantelten Zelle mit hoher Spannung Ba2 in einem Herstellungsprozess,
vor der Befestigung der bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketten 24, 27 und der elektrisch nicht-leitenden
Schichten 28, 29. Die Zelle mit hoher Spannung
Ba2 ist wie vorstehend erwähnt
eine zylindrische Lithium-Primärzelle
und folglich mit einem Streifen einer positiven Elektrodenplatte 30 konstruiert,
und wird durch das Befüllen
eines Kollektor-Metallkerns mit einer Mischung einer aktiven Masse
erzielt, welche hauptsächlich
aus Mangandioxid und einem Streifen einer negativen Elektrodenplatte 31 besteht,
welche aus einem Lithiummetall gefertigt ist, wobei diese positiven
und negativen Elektrodenplatten 30, 31 in einer
Spiralform mit einem dazwischen angeordneten Separator 32 gewickelt
sind und auf diese Weise einen Elektrodenaufbau bilden.
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Der
Elektrodenaufbau ist in dem Zellengehäuse 20 mit einer Bleiplatte
als negative Elektrode 33 untergebracht, die gefaltet und
in die äußerste Rundung
des Elektrodenaufbaus eingeführt
ist, so dass sie den inneren Umfang des Zellengehäuses 20 berührt und
auf diese Weise eine elektrische Verbindung erzielt. Das untere
Ende des Elektrodenaufbaus ist durch eine untere Isolierplatte 34,
die auf den Boden des Zellengehäuses
eingeführt
wurde, von der inneren Bodenoberfläche des Zellengehäuses 20 – die als
der negative Anschlusspunkt dient – galvanisch isoliert, und
das obere Ende des Elektrodenaufbaus ist durch eine obere Isolierplatte 38 von
der inneren Umfangsoberfläche
des Zellengehäuses 2O galvanisch
isoliert.
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Ein
organisches Elektrolyt (nicht dargestellt) wird dann in das Zellengehäuse 20 gegossen,
wobei das organische Elektrolyt erzielt wird durch das Auflösen von Lithium-Trifluorsulfonat
in einem gemischten Lösemittel
aus Propylenkarbonat und 1,2-Dimethoxyethan. Das offene Ende des
Zellengehäuses 20 wird
mit dem Verschlussaufbau 22 verschlossen, welcher ein Sicherheitsventil
aufweist, das auf einer Stütze 39 des
Zellengehäuses 20 mit
einer dazwischen eingefügten
Abdichtung 37 untergebracht ist, wonach die Kante des offenen
Endes des Zellengehäuses 20 nach
innen gebogen und gefalzt wird, um das Zellengehäuse fest zu verschließen, wodurch
die nicht-ummantelte Zelle mit hoher Spannung Ba 2 fertiggestellt
ist. Auf diese Weise wird eine nicht-ummantelte zylindrische Mangandioxid-Lithium-Primärzelle von
beispielsweise 14,5 mm Außendurchmesser,
50 mm Höhe
und 1.300 mAh Batteriekapazität erzielt,
welche dieselben Außenabmessungen
aufweist, wie die der gegenwärtigen
zylindrischen Zelle mit wässrigem
Elektrolyt Ba1.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie das elektrisch nichtleitende
Material an der nicht-ummantelten Zelle von 2 befestigt
wird. Vorbereitend ist eine nicht-leitende Schicht auf der Endoberfläche des
Zellengehäuses 20 auf
der dem positiven Anschlusspunkt 21 gegenüberliegenden Seite
gebildet, oder alternativ auf der ganzen Oberfläche des Zellengehäuses, mit
Ausnahme der Abschnitte für
den positiven Anschlusspunkt 21 und den negativen Anschlusspunkt 23,
durch das Auftragen und Trocknen einer elektrisch nichtleitenden
Schicht oder eines Harzfilms oder durch das Ausbilden einer elektrisch
nicht-leitenden Emailschicht. Folglich verbleiben zumindest die
vernickelten Abschnitte, die als der positive Anschlusspunkt 21 und
der negative Anschlusspunkt 23 dienen, mit einem metallischen Glanz.
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Auf
diese Weise ist die gesamte äußere Oberfläche des
Zellengehäuses 20 mit
dem elektrisch nicht-leitenden Material bedeckt, mit Ausnahme der
Endoberfläche
auf der Seite des positiven Anschlusspunktes 21 und des
kreisförmigen
Umfangsabschnitts oder des negativen Anschlusspunktes 23 auf
der äußeren Oberfläche des
Zellengehäuses 20. Auf
der Endoberfläche
des Zellengehäuses 20,
gegenüber
des positiven Anschlusspunktes 21, ist eine verhältnismäßig dünne, elektrisch
nicht-leitende innere Schicht 28 befestigt, von einer Dicke
von etwa 30 μm
und von einer etwas kleineren Größe als die der
Querschnittsfläche
der Endoberfläche
des Zellengehäuses 20,
in einer Richtung, die senkrecht zu der Achse der Zelle verläuft. Ferner
ist eine verhältnismäßig dickere,
elektrisch nicht leitende äußere Schicht 29 von
etwa 60 μm
Dicke und von einer Größe, die
etwas kleiner als die der inneren Schicht 28 ist, über die
innere Schicht 28 geschichtet und befestigt. Die äußere Schicht 29 weist
im Wesentlichen dieselbe Dicke wie die der vorstehend genannten
bei Hitze schrumpfenden, nichtleitenden Etiketten 24, 27 auf.
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Die
elektrisch nicht-leitenden Schichten 28, 29 sind
vorbereitend auf einer ihrer jeweiligen Oberflächen vorgesehen, mit einem
wärmeempfindlichen Klebstoff,
der Haftvermögen
hervorbringt, wenn er über
etwa 90°C
erhitzt wird. Der Befestigungsschritt dieser Schichten 28, 29 kann
auf diese Weise vereinfacht werden, und es können hochwertige Lithium-Primärzellen
mit geringen Kosten hergestellt werden. Die andere Seite (äußere Seite)
der nicht-leitenden Schichten 28, 29 ist mit derselben
Farbe eingefärbt,
wie die der bei Hitze schrumpfenden, nichtleitenden Etiketten 24, 27,
während
beide Anschlusspunkt-Abschnitte 21, 23, die vernickelt
gelassen werden, wie vorstehend beschrieben mit einem metallischen
Glanz bloßgelegt
sind. Der Batteriebenutzer wird dadurch noch einfacher erkennen,
dass die Endoberfläche
des Zellengehäuses
auf der dem positiven Anschlusspunkt gegenüberliegenden Seite nicht der
andere Anschlusspunkt ist, und es ist völlig unwahrscheinlich, dass
der Verwender versucht, diese nichtleitenden Schichten 28, 29 zu
entfernen.
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Als
nächstes
werden die zwei bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten 24, 27 jeweils
an einem Ende mit der äußeren Oberfläche des Zellengehäuses 20 mit
einem Abstand von etwa 5 mm verbunden – das ist die Breite des kreisförmigen Umfangsabschnitts,
welcher vorgesehen ist, um den negativen Anschlusspunkt 23 zu
bilden – und
sie werden in einer Atmosphäre
von etwa 90°C
um das Zellengehäuse 20 herumgewickelt,
wodurch der wärmeempfindliche
Klebstoff, der im voraus auf die Befestigungs-Oberfläche aufgetragen
wurde, durch die Hitze Haftvermögen
hervorbringt und die Etiketten auf die äußere zylindrische Oberfläche des
Zellengehäuses 20 bindet.
Die hitzeempfindliche Schicht, die den Etikettenkörper der
bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten 24, 27 bildet,
ist bei der Temperatur von etwa 90°C nicht Gegenstand von Größenveränderungen.
Folglich können
die Etiketten 24, 27 glatt um die äußere Oberfläche des
Zellengehäuses 20 herumgewickelt
und mit dieser verbunden werden. Die bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketten 24, 27 wei sen unterschiedliche Breiten aber
dieselbe Länge
auf, welche mehrere Millimeter länger
als der Umfang des zylindrischen Zellengehäuses 20 eingerichtet
ist. So werden die Etiketten 24, 27 herumgewickelt,
wobei ihre jeweiligen Enden die anderen Enden mehrere Millimeter überlappen, so
dass sie sich an der Verbindungsstelle nicht einfach ablösen.
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Die
Breiten der zwei bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten 24, 27 sind
jeweils so gestaltet, dass sich diese in einer festgelegten Länge von
beiden Enden des Zellengehäuses 20 erstrecken,
wenn sie in einem vorbestimmten Abstand eingerichtet sind, wie in 3 dargestellt
ist. Wenn sie um das Zellengehäuse 20 herumgewickelt
sind und mit diesem verbunden sind, stehen die Kanten der Etiketten 24, 27 von
beiden Enden des Zellengehäuses 20 nach
außen
hervor. Nachdem sie um das Zellengehäuse 20 herumgewickelt
wurden, werden die bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketten 24, 27 auf
eine hohe Temperatur von etwa 180°C
erhitzt, wodurch die hitzeempfindliche Schicht, welche den Etikettenkörper bildet,
durch die Hitze schrumpft, und die Etiketten fest an der äußeren Oberfläche des Zellengehäuses 20 kleben.
Auch die sich nach außen erstreckenden
Abschnitte der Etiketten schrumpfen und kleben an der äußeren Begrenzung
der Endflächen
des Zellengehäuses 20 fest.
Der Rand von einem bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etikett 27,
welches von einem Ende des Zellengehäuses 20 nach außen hervorsteht,
wird mit der äußeren Begrenzung
der inneren nicht-leitenden Schicht 28 in dichtem Kontakt
mit dieser übereinander
geschichtet, und nimmt mit der äußeren, nicht-leitenden
Schicht 29 einen koplanaren Zustand ein, wie in dem Teil-Querschnitt
von 4 dargestellt.
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Die
Zelle mit hoher Spannung Ba2, die in 1A gezeigt
wird, wird durch die im Vorstehenden beschriebenen Herstellungsschritte
fertiggestellt. Die gesamte Oberfläche des kreisförmigen Umfangsabschnitts
einer vorbestimmen Breite auf der zylindrischen Oberfläche des
Zellengehäuses 20 ist
gestaltet, um den negativen Anschlusspunkt 23 in einer ausgesparten
Ringform mit den anderen Oberflächen
des Zellengehäuses
zu bilden, galvanisch isoliert durch die bei Hitze schrumpfenden
nicht-leitenden Etiketten 24, 27. Dieses gestattet
der Zelle mit hoher Spannung Ba2, in ein Batteriefach eingefügt zu werden,
ohne Bestimmung der Einfügungsrichtung und
deshalb ist es nicht notwendig, eine Konfigura tion zur Bestimmung
der Befestigungsrichtung auf beiden Enden des Zellengehäuses 20 vorzusehen,
so wie der Anschlusspunkt 7 in einer verlängerten
Form, oder der Vorsprung 12, der auf der herkömmlichen Sekundärbatterie 4 ausgebildet
ist, gezeigt in 12A. Folglich ist es nicht erforderlich,
zwei elektrisch nicht-leitende Schichten 28, 29 und
zwei bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etiketten 24, 27 in
Bezug zueinander bei der Befestigung zu positionieren, weshalb die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 in Mengen einer Massenproduktion in
einer Hochgeschwindigkeits-Fertigungsstraße hergestellt werden kann
und ohne weiteres anwendbar ist.
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Außerdem löst sich
die innere nicht-leitende Schicht 28 wohl kaum ab, da sie
an ihrer äußeren Begrenzung
durch den bei Hitze eingeschrumpften Randabschnitt des nicht-leitenden
Etiketts 27 überlagert
wird, wodurch ihre Beständigkeit
gegen ein Ablösen
bemerkenswert verbessert ist. Andererseits grenzen die äußere nicht-leitende
Schicht 29 und der Rand des bei Hitze schrumpfenden, nichtleitenden Etiketts 27 auf
derselben Ebene aneinander, was ebenso die Beständigkeit gegen ein Ablösen bemerkenswert
verbessert, wenn dieses durch unerwartete Erschütterungen, Stöße oder
Reibung mit einem Fremdkörper
während
des Vertriebsweges der Batterie abgescheuert wird. Selbst wenn der
Batteriebenutzer unbeabsichtigt oder irrtümlicherweise versucht, die
nicht-leitenden Schichten 28, 29 zu entfernen,
wird ferner das Offenlegen der Endoberfläche des Zellengehäuses 20 durch
die Mehrlagen-Isolierungsstruktur zuverlässig verhindert, wobei die
innere nicht-leitende Schicht 28 an ihrer äußeren Begrenzung
durch das nicht-leitende Etikett 27 geschützt ist, und
die äußere nicht-leitende
Schicht 29 mit dem nicht-leitenden Etikett 27 einen
koplanaren Zustand aufweist. Es wird folglich verhindert, dass die
Batterie in einer falschen Weise verwendet wird, wobei beide Endflächen des
Zellengehäuses 20 als
die Elektroden-Anschlusspunkte
verwendet werden.
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Die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 ist in dieser Ausführungsform eine zylindrische
Lithium-Primärzelle,
welche dieselben äußeren Abmessungen wie
die der gegenwärtigen
Zelle mit wässrigem
Elektrolyt oder der Zelle mit niedriger Spannung Ba1, die in 11 gezeigt
wird, aufweist, während
sie eine, im Vergleich zu der 1,5 V Zelle mit niedriger Spannung Ba1,
doppelt so hohe Ausgangsspannung von 3 V aufweist. Zylindrische
Batterien sind zur Zeit die am weitesten ver breiteten serienmäßig hergestellten Batterien,
und ihre Herstellungstechnologie weist das – verglichen mit Batterien
anderer Formen – am höchsten entwickelte
Niveau auf.
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Folglich
kann das Zellengehäuse,
welches zur Herstellung von zylindrischen Zellen mit wässrigem
Elektrolyt Ba1 verwendet wird, so wie Alkalimangan-Trockenzellenbatterien
und Alkali-Speicherbatterien, für
die Zelle mit hoher Spannung Ba2 dieser Ausführungsform verwendet werden.
Zusätzlich
können
auch die Ausstattung und die Metallformen zur Fertigung von gegenwärtigen zylindrischen
Zellen Ba1 verwendet werden, wobei hochwertige Zellen zu bemerkenswert
verringerten Kosten hergestellt werden können.
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Da
bei der Zelle mit hoher Spannung Ba2 der negative Anschlusspunkt 23 auf
der äußeren Oberfläche und
die Endfläche
gegenüber
des positiven Anschlusspunktes 21 galvanisch isoliert ist
und keine Funktion als ein Elektroden-Anschlusspunkt hat, kann ferner die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 deutlich von der herkömmlichen
Zelle mit niedriger Spannung Ba1 unterschieden werden, und weil
sie nicht in einer elektrischen Vorrichtung verwendet werden kann,
die eine Anschlusspunkt-Konfiguration aufweist, die für Zellen
mit niedriger Spannung Ba1 als Stromquelle geeignet ist, ist die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 zuverlässig davor geschützt, gemeinsam mit
der Zelle mit niedriger Spannung Ba 1 verwendet zu werden. Außerdem wird
eine falsche Verwendung von Zellen durch verkehrte Verbindung verhindert,
da der negative Anschlusspunkt 23 von der Mitte entfernt
in der Längsrichtung
zu einer Seite des Zellengehäuses
hin ausgebildet ist. Somit ermöglicht
die vorliegende Erfindung eine Lithiumbatterie, die hervorragende
Eigenschaften, so wie ein geringes Gewicht, hohe Spannung, hohe
Energiedichte und eine lange Lebensdauer aufweist, um nicht nur
für bestimmte
Typen von elektrischen Vorrichtungen sondern für einen breiten Bereich von
Mehrzweckverwendungen auf den Markt zu kommen, und mit der Zelle
mit niedriger Spannung Ba1 als Stromquellen für verschiedene elektrische
Anwendungen gegeneinander austauschbar zu sein.
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5 zeigt
eine graphische Darstellung des Batteriehalters 40, welcher
der Zelle mit hoher Spannung Ba2 der vorstehenden Ausführungsform
ermöglicht,
mit der Zelle mit niedriger Spannung Ba1 gegeneinander austauschbar
verwen det werden zu können,
während
verschiedene Arten von Problemen verhindert werden, und 6 ist
ein elektrisch äquivalenter
Schaltplan dieses Batteriehalters. Der Batteriehalter 40 weist
einen gemeinsamen Hohlraum 41 und einen Hohlraum für die Zelle
mit niedriger Spannung 42 in paralleler Anordnung auf,
wie in 5 gezeigt wird, um jeweils eine Zelle mit hoher
Spannung Ba2 unterzubringen, welche eine Leistung von 3 V erzeugt
und dieselbe Konstruktion wie die der zylindrischen Lithiumbatterie
aufweist, welche in den 1A und 1B gezeigt
wird, und eine Zelle mit niedriger Spannung Ba1 unterzubringen,
welche eine Leistung von 1,5 V erzeugt, so wie eine gegenwärtige zylindrische
Zelle mit wässrigem
Elektrolyt.
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Die
positiven Kontakte 41a, 42a, die aus einer Blattfeder
oder ähnlichem
bestehen, und die negativen Kontakte 41b, 42b,
die aus einer Schraubenfeder oder ähnlichem bestehen, sind jeweils
in den Hohlräumen 41, 42 an
beiden Enden vorgesehen, so dass die positive Seite und die negative
Seite in den angrenzenden Hohlräumen
umgekehrt angeordnet sind. Der negative Kontakt 41b des
gemeinsamen Hohlraums 41 und der positive Kontakt 42a des
Hohlraums der Zelle mit niedriger Spannung 42 sind über ein
Verbindungsteil 43 elektrisch miteinander verbunden. Zusätzlich ist
ein negativer Seitenkontakt 41c auf der Innenwand des gemeinsamen
Hohlraums 41 vorgesehen, welcher zwischen den positiven
und negativen Kontakten 41a, 41b von der Mitte
entfernt zu der Seite des negativen Kontaktes 41b hin angeordnet
ist, entsprechend des negativen Kontaktes 23 der Zelle
mit hoher Spannung Ba2, die in 1A gezeigt wird.
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Der
positive Kontakt 41a des gemeinsamen Hohlraumes 41 ist
mit einem Verbraucher-Anschlusspunkt 44a auf der positiven
Seite eines Verbrauchers 44 einer elektrischen Vorrichtung
verbunden, und der negative Seitenkontakt 41c des gemeinsamen
Hohlraums 41 und der negative Kontakt 42b des
Hohlraums der Zelle mit niedriger Spannung 42 sind gemeinsam
mit einem Verbraucher-Anschlusspunkt 44b auf
der negativen Seite des Verbrauchers 44 verbunden. Kurzum,
der Unterschied zwischen diesem Batteriehalter 40 und einem
gegenwärtigen Batteriehalter
zur Unterbringung von zwei Zellen mit niedriger Spannung Ba1 in
den Hohlräumen 41, 42 in paralleler
Anordnung für
eine Reihenschaltung liegt nur darin, dass der negative Seitenkontakt 41c hinzugefügt ist.
Ein Batteriehalter für
die herkömmliche
Sekundärbatterie 4,
die in 12 ge zeigt wird, würde einen
Schlitz zum Aufnehmen des Vorsprungs 12 benötigen, und
deshalb wäre
es schwierig, die Hohlräume
komplett gemeinsam mit unterschiedlichen Typen von Batterien – so wie
Primärzellen
derselben Größe – zu verwenden.
Jedoch sollte beachtet werden, dass der Batteriehalter 40 der
vorliegenden Erfindung auch mit jeder der gegenwärtigen zylindrischen Batterien
verwendet werden kann, inklusive der einen, die in 12A gezeigt wird, so lange die zu verwendende
Batterie ihren negativen Anschlusspunkt an einem Ende des Zellengehäuses oder
auf einer Seite an einer Stelle, entsprechend des negativen Seitenkontaktes
in dem Batteriehalter aufweist.
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Die
Zellen Ba1, Ba2 können
in den Batteriehalter 40 eingefügt werden, wie im Folgenden
unter Bezugnahme auf die 7A, 7B und 8A bis 8D beschrieben
wird. In dieser Ausführungsform
ist der Batteriehalter 40 in einem Batteriefach einer elektrischen
Vorrichtung enthalten, deren Nennspannung 3 V beträgt, um die
Zelle mit hoher Spannung Ba2 oder die zylindrische Lithium-Primärzelle, wie
in 1A gezeigt, und die Zelle mit niedriger Spannung
Ba1 oder die gegenwärtige
Batterie mit wässrigem
Elektrolyt unterzubringen.
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Wenn
die Zelle mit hoher Spannung Ba2 verwendet wird, wird diese in den
gemeinsamen Hohlraum 41 eingefügt, so dass der positive Anschlusspunkt 21 den
positiven Kontakt 41a berührt, wie in 7A gezeigt.
Der positive Anschlusspunkt 21 wird dadurch mit dem positiven
Kontakt 41a elektrisch verbunden, während der negative Anschlusspunkt 23 mit
dem negativen Seitenkontakt 41c elektrisch verbunden wird,
wodurch die positiven und negativen Anschlusspunkte 21, 23 der
Zelle mit hoher Spannung Ba2 jeweils mit dem positiven Verbraucher-Anschlusspunkt 44a und
negativen Verbraucher-Anschlusspunkt 44b des Verbrauchers 44 über die
positiven und negativen Kontakte 41a, 41c verbunden sind,
und die Zelle mit hoher Spannung Ba2 eine Leistung von 3 V an den
Verbraucher 44 abgibt.
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Wenn
andererseits zwei Zellen mit niedriger Spannung Ba1 in Reihenschaltung
verwendet werden sollen, wird jede der Zellen jeweils in die Hohlräume 41, 42 eingefügt, so dass
ihr jeweiliger positiver und negativer Anschlusspunkt 2, 3 die
positiven und negativen Kontakte 41a, 42a, 41b, 42b berühren, wie
in 7B gezeigt. Der negative Anschlusspunkt 3 der
Zelle in dem gemeinsamen Hohl raum 41 und der positive Anschlusspunkt 2 der
Zelle in dem Hohlraum der Zelle mit niedriger Spannung 42 werden
dadurch mittels des Verbindungsteils 43 des Batteriehalters 40 miteinander
verbunden, woraus folgt, dass die zwei Zellen mit niedriger Spannung
Ba1, Ba1 zwischen dem positiven Verbraucher-Anschlusspunkt 44a und dem
negativen Verbraucher-Anschlusspunkt 44b des Verbrauchers 44 in Reihe
geschaltet sind. Der Verbraucher 44 wird so mit einer Leistung
von 3 V versorgt, welches die Summe der Ausgangsspannung der zwei
in Reihe geschalteten Zellen mit niedriger Spannung Ba1, Ba1 ist.
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Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die Fälle, in
denen die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 und die Zelle mit hoher Spannung
Ba 2 in dem Batteriehalter 40 falsch eingefügt sind.
Wenn zwei Zellen mit hoher Spannung Ba2, Ba2 jeweils so in den Hohlräumen 41, 42 eingefügt sind,
dass ihre jeweiligen positiven Anschlusspunkte 21, 21 ausgerichtet
sind, um die jeweiligen positiven Kontakte 41a, 42a der
Hohlräume 41, 42 zu berühren, wie
in 8A gezeigt, sind beide Anschlusspunkte 21, 23 der
Zelle mit hoher Spannung Ba2 in dem gemeinsamen Hohlraum 41 passend
mit den positiven und negativen Verbraucher-Anschlusspunkten 44a, 44b verbunden,
wie mittels der durchgezogenen Linien gekennzeichnet, entsprechend des
in 7A gezeigten Falles.
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Während andererseits
der positive Anschlusspunkt 21 der Zelle mit hoher Spannung
Ba2 in dem Hohlraum der Zelle mit niedriger Spannung 42 den
positiven Kontakt 42a berührt und elektrisch mit diesem
verbunden ist, ist die Zelle in dem Hohlraum der Zelle mit niedriger
Spannung 42 nicht mit dem negativen Kontakt 41b des
gemeinsamen Hohlraumes 41 verbunden, da die Zelle mit hoher
Spannung Ba2 in dem gemeinsamen Hohlraum 41 keinen Anschlusspunkt
auf dem gegenüberliegenden
Ende des positiven Anschlusspunktes aufweist. Deshalb ist die Zelle
Ba2 in dem Hohlraum der Zelle mit niedriger Spannung 42 nicht
mit der Zelle Ba2 in dem gemeinsamen Hohlraum 41 verbunden
und ist nur in dem Hohlraum 42 untergebracht und trägt nicht
zur Spannungsversorgung des Verbrauchers 44 bei. Infolgedessen
wird der Verbraucher 44 passend mit einer 3 V Ausgangsspannung
von der Zelle mit hoher Spannung Ba2 in dem gemeinsamen Hohlraum 41 versorgt,
wie in dem Fall, der in 7A gezeigt
wird.
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Dann,
wenn irrtümlicherweise
jeweils die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 in den gemeinsamen
Hohlraum 41 eingefügt
wird und die Zelle mit hoher Spannung Ba2 in den Hohlraum der Zelle
mit niedriger Spannung 42 eingefügt wird, wie in 8B gezeigt,
ist die Zelle mit hoher Spannung Ba2 nur in dem Hohlraum für die Zelle
mit niedriger Spannung 42 untergebracht, da sie nicht mit
dem negativen Kontakt 42b verbunden ist, und trägt deshalb
nicht zur Spannungsversorgung des Verbrauchers 44 bei. Andererseits
ist die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 in dem gemeinsamen Hohlraum 41,
während
sie mit dem positiven Anschlusspunkt 21 der Zelle mit hoher Spannung
Ba2 verbunden ist, nicht mit dem negativen Seitenkontakt 41c verbunden.
Folglich ist die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 nur in dem Hohlraum 41 untergebracht
und trägt
auch nicht zur Spannungsversorgung des Verbrauchers 44 bei.
Deshalb ist in diesem Falle keine der Zellen Ba1, Ba2 mit dem Verbraucher 44 verbunden,
und es gibt keine andere Schwierigkeit, als dass der Verbraucher 44 nicht
unter Spannung steht.
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Dann,
wenn die Zelle mit hoher Spannung Ba2 in den gemeinsamen Hohlraum 41 eingefügt wird,
und auch die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 in den Hohlraum für die Zelle
mit niedriger Spannung 42 eingefügt wird, wobei beide richtig
ausgerichtet sind, sind die Batterie-Anschlusspunkte 21, 23 der Zelle
mit hoher Spannung Ba2 in dem gemeinsamen Hohlraum 41 jeweils
mit den positiven und negativen Verbraucher-Anschlusspunkten 44a, 44b verbunden, wie
durch durchgezogene Linien gekennzeichnet, entsprechend des Falles,
der in 7A gezeigt wird. Wenn andererseits
die positiven und negativen Anschlusspunkte 2, 3 der
Zelle mit niedriger Spannung Ba1 in dem Hohlraum der Zelle mit niedriger
Spannung 42 jeweils mit den positiven und negativen Kontakten 42a, 42b elektrisch
verbunden sind, ist die Zelle mit hoher Spannung Ba2 nicht mit dem
negativen Kontakt 41b des gemeinsamen Hohlraums 41 verbunden.
So ist die Zelle mit niedriger Spannung Ba1 nicht mit der Zelle
mit hoher Spannung Ba2 verbunden, sondern ist nur in dem Hohlraum 42 untergebracht
und trägt
nicht zur Spannungsversorgung des Verbrauchers 44 bei.
Infolgedessen erfolgt die Verbindung entsprechend der Fälle, die
in den 7A und 8A gezeigt
werden, wobei der Verbraucher 44 mit einer Spannung von
3 V versorgt wird, die von der Zelle mit hoher Spannung Ba2 in dem
gemeinsamen Hohlraum 41 ausgegeben wird.
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Wenn
die Zelle mit hoher Spannung Ba2 verkehrt herum in dem gemeinsamen
Hohlraum 41 eingefügt
wird, wie in 8D gezeigt, berührt der
negative Anschlusspunkt 23 nicht den negativen Seitenkontakt 41c,
da der negative Anschlusspunkt 23 von der die Länge betreffenden
Mitte entfernt und von dem positiven Anschlusspunkt 21 entfernt
angeordnet ist. Die Zelle Ba2 trägt
nicht zur Spannungsversorgung des Verbrauchers 44 bei und
verursacht auch keine Schwierigkeiten.
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Wie
aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, wird der Verbraucher 44 mit
der normalen Spannung von 3 V und nicht mit 6 V versorgt werden,
selbst wenn zwei Zellen mit hoher Spannung Ba2, Ba2 irrtümlicherweise
eingefügt
wurden. Selbst wenn die Zelle mit hoher Spannung Ba2 und die Zelle
mit niedriger Spannung Ba1, also ein unterschiedlicher Typ von Batterie,
irrtümlicherweise
zusammen eingefügt wurden,
wird der Stromversorgungs-Kreislauf entweder offen oder geschlossen
sein, so dass die 3 V Spannung dem Verbraucher 44 passend
zugeführt wird
und es keine Schwierigkeiten geben wird. Auch wenn die Zelle mit
hoher Spannung Ba2 irrtümlicherweise
verkehrt herum in dem gemeinsamen Hohlraum 41 eingefügt ist,
wird sie nicht mit dem Verbraucher 44 verbunden werden.
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9A ist
eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Zelle mit hoher
Spannung Ba3, gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 9B ist
eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, der Zelle mit hoher
Spannung Ba2 der ersten Ausführungsform,
die zum Zwecke des Vergleiches gezeigt wird. In 9A sind
gleiche oder ähnliche
Elemente mit denselben Bezugszeichen wie denen in 9B gekennzeichnet.
Die Endfläche
dieser Zelle mit hoher Spannung Ba3, welche auf der Seite einer
Verschlussanordnung 47 einen positiven Anschlusspunkt 48 aufweist,
ist ohne einen Vorsprung in flacher Weise gebildet. Eine Verschlussanordnungs-Stütze 50,
welche nach innen in das Zellengehäuse 49 gebildet ist,
um die Verschlussanordnung 47 zu stützen, ist – verglichen mit der Verschlussanordnungs-Stütze 39 der
Zelle Ba2 in 9B – dichter an dem positiven
Anschlusspunkt 48 angeordnet.
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Mit
anderen Worten ist die Länge
des Zellengehäuses 49 zur
Seite des positiven Anschlusspunktes 48 hin durch die Länge des
Vorsprungs 21 in der Zelle Ba2 vergrößert und entsprechend ist das
Batterievolumen vergrößert. Deshalb
weist die Zelle Ba3 dieser Ausführungsform
den Vorteil auf, dass die Batteriekapazität durch die Vergrößerung der
Plattenfläche
des Elektrodenaufbaus, in Übereinstimmung
mit dem größeren Zellengehäuse 49,
gesteigert werden kann, zusätzlich
zu den Wirkungen, die denen der Zelle mit hoher Spannung Ba2 der
ersten Ausführungsform
entsprechen, wenn diese unter denselben Bedingungen verwendet wird.
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Die 10A und 10B sind
perspektivische Ansichten, die eine Zelle mit hoher Spannung Ba4
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen, welche eine zylindrische Lithium-Primärzelle ist,
vor und während
ihrer Nutzung. Die Zelle mit hoher Spannung Ba4 dieser Ausführungsform
unterscheidet sich von der Zelle mit hoher Spannung Ba2 der ersten
Ausführungsform
in dem Punkt, dass bevor die Zelle Ba4 verwendet wird, wie in 10A gezeigt, die gesamte äußere Oberfläche des zylindrischen Zellengehäuses 20,
einschließlich
des Elektroden-Anschlusspunktes 23, mit einem Streifen
eines bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts 51 bedeckt
ist. Ein Abschnitt des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden
Etiketts 51, welches an einer Stelle entsprechend des negativen
Anschlusspunktes 23 ein jungfräuliches Siegel 52 vorsieht,
wird entfernt, wenn die Zelle Ba4 verwendet werden soll.
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Das
bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett 51 enthält einen
Schrumpfungsfilm, der aus Polyvinylchlorid oder Polyethylenterephthalat
gefertigt ist, und der auf dessen äußeren Oberfläche mit einem
durch UV-Tinte erstellten Design und Text aufgedruckt ist und der
außerdem
mit einem UV-Lack beschichtet ist. Die innere Oberfläche oder
die Verbindungsoberfläche
des Schrumpfungsfilms ist einer Aluminium-Bedampfung ausgesetzt
gewesen, wonach ein Klebstoff, zum Beispiel ein Acrylklebstoff, darauf
aufgetragen wurde. Jedoch wurde der Klebstoff nicht auf dem Abschnitt
der inneren Oberfläche des
Schrumpfungsfilms aufgetragen, der als das jungfräuliche Siegel 52 des
bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts 51 dienen
soll. Ferner sind Perforationen 53, 54 entlang
extrem flacher Schlitze ausgebildet, die auf einer Seite des Schrumpfungsfilms
entlang des gesamten Umfangs auf beiden Seiten des Abschnitts gebildet
sind, der das jungfräuliche
Siegel 52 bildet.
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Folglich
kann, wenn die Zelle Ba4 verwendet werden soll, das jungfräuliche Siegel 52 einfach
entlang der Perforationen 53, 54 abgerissen werden,
wie durch einen Pfeil in 10A gezeigt
ist, so dass der negative Anschlusspunkt 23 offen liegt.
Die Perforationen 53, 54 erlauben das problemlose
Entfernen nur des jungfräulichen
Siegels 52, und der Abschnitt des bei Hitze schrumpfenden,
nichtleitenden Etiketts 51 in der Nähe des negativen Anschlusspunktes 23 wird nicht
abgelöst.
Nachdem das jungfräuliche
Siegel 52 entfernt wurde, erscheint die Zelle Ba4 genauso
wie die Zelle mit hoher Spannung Ba2 der ersten Ausführungsform,
und es können
dieselben Wirkungen, die in der vorhergehenden Anwendung beschrieben
wurden, erzielt werden.
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Dadurch,
dass der negative Anschlusspunkt 23 mit dem jungfräulichen
Siegel 52 bedeckt ist, weist die Zelle mit hoher Spannung
Ba4 dieser Ausführungsform
Vorteile auf, indem die Selbstentladung niedrig, die Lagerfähigkeit
hervorragend und die Produkt-Wartung einfach ist. Ferner ist eine
nicht-verwendete Zelle Ba4 infolge des Vorhandenseins des jungfräulichen
Siegels 52 klar zu unterscheiden.
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Im
Allgemeinen tragen Batteriebenutzer eine neue Batterie in einer
Tasche oder in einem Beutel, so dass sie die Batterien unmittelbar
ersetzen können,
wenn die elektrische Vorrichtung den Strom verbraucht hat. In dem
Falle, in dem ein Streifen eines Metallgegenstandes, so wie eine
Halskette, mit der Batterie zusammen befördert wird, können beide
Anschlusspunkte 21, 23 leicht durch solch ein
metallisches Objekt kurzgeschlossen werden, insbesondere weil bei
der Zelle mit hoher Spannung gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anschlusspunkte 21, 23 dichter beieinander
angeordnet sind. Da die Zelle mit hoher Spannung dieser Erfindung
dafür bestimmt
ist, um als eine zylindrische Lithium-Primärzelle verwendet zu werden,
die eine hohe Ausgangsspannung von 3 V aufweist, müssen solche
Kurzschlüsse
verhindert werden. Die Zelle mit hoher Spannung Ba4 der dritten
Ausführungsform
löst dieses
Problem und beseitigt die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den
Anschlusspunkten 21, 23 mit einem Metalldraht vor
der Verwendung, wenn ein Herumtragen von dieser am wahrscheinlichsten
ist, durch das jungfräuliche
Siegels 52, welches den negativen Anschlusspunkt 23 bedeckt.
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Außerdem besteht
das bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etikett 51 in
dieser Ausführungsform
aus einer einzigen Lage und kann aus diesem Grunde um die zylindrische äußere Oberfläche des
Zellengehäuses 20 leicht
herumgewickelt und an dieser befestigt werden, mit demselben Verfahren, welches
für die
Herstellung der anderen Trockenzellenbatterien angewendet wird.
Der Befestigungsschritt des bei Hitze schrumpfenden, nicht-leitenden Etiketts 51 kann
ferner, verglichen mit der ersten Ausführungsform, vereinfacht werden,
wobei zwei bei Hitze schrumpfende, nicht-leitende Etiketten 24, 27 in
die richtige Lage gebracht werden müssen, bevor sie an dem Zellengehäuse befestigt
werden.
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Während die
vorstehende Beschreibung mit dem Beispiel einer zylindrischen Lithium-Primärzelle mit
einer 3 V Ausgangsspannung erfolgt ist, welche dieselben äußeren Abmessungen
wie die der anderen gewöhnlich
verwendeten, zylindrischen Zellen mit wässrigem Elektrolyt aufweist,
so wie Trockenzellenbatterien und Nickel-Cadmium-Batterien, sollte beachtet
werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zylindrische
Lithium-Primärzelle
mit 3 V beschränkt
ist und bei prismatischer oder dünner,
flacher (Kaugummi-ähnlicher)
Konfiguration angewendet werden kann. Natürlich sollte die Ausgangsspannung
der Zelle nicht auf 3 Volt beschränkt sein.
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Industrielle
Verwertbarkeit
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Wie
vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung eine Zelle
mit hoher Spannung vor, welche einen negativen Anschlusspunkt in
einer ausgesparten, ringähnlichen
Form auf der äußeren Oberfläche des
Zellengehäuses
aufweist. Die Zelle der vorliegenden Erfindung kann bei einer hohen
Geschwindigkeit in Massenproduktion hergestellt werden, da solche
negativen Anschlusspunkte durch bloßes Verbinden von zwei nicht-leitenden
Etiketten auf dem Zellengehäuse
bereitgestellt werden können.
Folglich ist die vorliegende Erfindung höchst praktikabel. Ferner kann
eine solche Zelle deutlich von anderen Typen von Batterien unterschieden
werden, deren beide Anschlusspunkte an beiden Enden ausgebildet
sind, während
sie in einem Batteriehalter zusammen mit unterschiedlichen Typen
von Batterien verwendet werden kann, ohne irgendwelche Schwierigkeiten
zu bereiten. Auf diese Weise kann eine Lithiumbatterie, welche die
Vorzüge
aufweist, wie eine geringes Gewicht, eine hohe Spannung, eine hohe
Energiedichte und eine lange Lebensdauer, für verschiedene elektrische
Vorrichtun gen verwendet werden, nicht nur für spezielle sondern auch für allgemeine
Zwecke.