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Technisches
Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zylindrische Batterie,
in welcher eine Entladeleistung und eine Zuverlässigkeit durch das Verbessern
der Montagestruktur des Separators erhöht werden, wobei Letzterer
das positive Elektrodenmaterial und das negative Elektrodenmaterial
innerhalb der Batterie trennt, und auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Herstellen solch einer zylindrischen Batterie.
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Stand der
Technik
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9 ist
eine teilweise im Querschnitt gezeigte Vorderansicht, welche eine
Konstruktion des Standes der Technik einer Alkali-Trockenbatterie 30 als
ein Beispiel einer zylindrischen Batterie zeigt. Ein Batteriegehäuse 1 mit
einer zylindrischen Form, welche einen Boden aufweist, ist in der
Mitte seiner Bodenfläche
integral mit einem positiven Elektrodenvorsprung 6 ausgestattet,
welcher den positiven Elektrodenanschlusspunkt der Batterie bildet.
Dieses Batteriegehäuse 1 bringt
ein positives Elektroden-Mischgranulat 2 und ein negatives
Elektroden-Gel 4 in dem Inneren von diesem unter, mit einem
dazwischen angeordneten röhrenförmigen Separator 35.
Das offene Ende des Batteriegehäuses 1 ist
mit einer Verschlussplatte 7 verschlossen, die aus Harz
gebildet ist, wobei ein negativer Elektroden-Anschlusspunkt 8,
der an einem negativen Elektroden-Stromabnehmer 9 angeschlossen
ist, auf dieser Verschlussplatte 7 befestigt ist. Ein röhrenförmiger Separator 35 ist
in einer zylindrischen Form durch das Wickeln von Separatorpapier
zu einer Rolle gebildet, wobei ein nach innen gefalteter Abschnitt
an dem unteren Ende von diesem die Bodenfläche des Batteriegehäuses 1 berührt und
einen Bodenabschnitt 35a bildet. Da der mittlere Abschnitt
dieses unteren Abschnitts 35a einen offenen Zustand aufweist,
ist ein kreisförmiger Bodenseparator 36,
der einen größeren Durchmesser
als der innere Durchmesser des röhrenförmigen Separators 35 aufweist,
in den röhrenförmigen Separator 35 eingeführt, um
diesen Öffnungsabschnitt
abzudecken und um auf diese Weise innere Kurzschlüsse zwischen
dem negativen Elektroden-Gel 4 und dem Batteriegehäuse 1 zu
verhindern. Außerdem
ist ein Absatz 1a in der Bodenfläche des Batteriegehäuses 1 vorgesehen,
um – wenn
auch nur in einem geringen Maße – die Dicke
des Bodenabschnitts 35a des röhrenförmigen Separators 35 und
des Bodenseparators 36 auszugleichen, um so weit wie möglich einen
Versatz in der vertikalen Richtung der Reaktionsflächen zu
verhindern, wo das negative Elektroden-Gel 4 und das positive
Elektroden-Mischgranulat 2 einander gegenüberliegen.
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Das
Montieren des röhrenförmigen Separators 35 und
des Bodenseparators 36 in dem Herstellungsschritt dieser
Alkali-Trockenbatterie 30 wird durch eine Herstellungsvorrichtung
ausgeführt,
die in den 10A–10D gezeigt
wird.
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In 10A wird eine Batteriezuführungs-Vorrichtung 15,
die ein Batteriegehäuse 1 hält, direkt
unter eine Wickelstange 33 einer Installationsvorrichtung
für den
röhrenförmigen Separator 32 bewegt,
nachdem ein positives Elektroden-Mischgranulat 2 in
dem Batteriegehäuse 1 in
einem vorherigen Schritt untergebracht wurde, der nicht gezeigt
wird. Der Durchmesser der Wickelstange 33 unter dem Absatz 38 ist
kleiner gebildet als der Durchmesser darüber, in einem Maß, welches
der Dicke des röhrenförmigen Separators 35 entspricht,
und diese Wickelstange wird gestützt,
um in den Vor- und den Zurückbewegungen
rotiert zu werden, und sie kann angehoben und abgesenkt werden.
Wenn Separatorpapier, das in vorgeschriebenen Abmessungen zugeschnitten
wurde, in den Spalt zwischen der Wickelstange 33 und Wickelführungen 34 eingeführt wird, wird
die Wickelstange 33 in der Vorwärtsrichtung rotiert, und das
Separatorpapier wird um den Abschnitt der Wickelstange 33 unterhalb
des Absatzes 38 gewickelt. Bei diesem Vorgang wird eine
Lockerung bei dem Aufwickeln vermieden, durch das Pressen des Separatorpapiers
auf die Wickelstange 33 mittels Wickelrollen 37.
Auf diese Art und Weise wird wie dargestellt ein röhrenförmiger Separator 35 auf
einer Wickelstange 33 geformt, durch das Wickeln des Separatorpapiers
um eine Wickelstange 33 eine vorgeschriebene Anzahl von
Malen.
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Wie
in 10B gezeigt, werden als nächstes Wickelrollen 37 von
der Wickelstange 33 zurückgezogen,
die Wickelstange 33 wird abgesenkt und die Batterie- Zuführvorrichtung 15 wird
angehoben, so dass die Wickelstange 33 mit dem darum gewickelten
röhrenförmigen Separator 35 in
das Batteriegehäuse 1 eingeführt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird der röhrenförmige Separator 35,
wenn dieser in das Batteriegehäuse 1 eingeführt ist,
von der Zwangsführung,
die durch Wickelführungen 34 angelegt
wird, gelöst,
und dadurch vergrößert er
seinen Wickelradius durch das Zurückspringen durch seinen eigenen Antrieb,
so dass er sich in einem dichten Kontakt mit dem positiven Elektroden-Mischgranulat 2 befindet. Da
das obere Ende des röhrenförmigen Separators 35 in
einem hohlen Zustand gewickelt wurde, ohne eine Wickelstange 33 in
seiner Mitte, wird der röhrenförmige Separator 35 durch
den Absatz 38 gepresst und auf diese Weise in das Batteriegehäuse 1 eingeführt; außerdem,
wenn er gegen die Bodenfläche
des Batteriegehäuses 1 gepresst
wird, wird dieses obere Ende nach innen gedrückt. Durch einen durch das obere
Ende der Wickelstange 33 weiter ausgeübten Druck wird dann die Biegung,
welche durch dieses Zusammendrücken
erzeugt wird, in einen flachen Zustand geformt, wobei ein Bodenabschnitt 35a gebildet
wird (siehe 9). Danach wird die Wickelstange 33 durch
eine Rückwärtsdrehung
von dem röhrenförmigen Separator 35 gelöst und angehoben,
während die
Batterie-Zuführvorrichtung 15 abgesenkt
wird, so dass der röhrenförmige Separator 35 in
einem Zustand gelassen wird, in dem er in dem Batteriegehäuse 1 eingebaut
ist.
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Dann
wird das Batteriegehäuse 1 mit
dem darin eingebauten röhrenförmigen Separator 35 durch
die Batterie-Zuführvorrichtung 15 zu
dem nächsten
Schritt geführt,
wie in 10C gezeigt, und wird unter
eine Bodenseparator-Installationsvorrichtung 39 bewegt.
Die Bodenseparator-Installationsvorrichtung 39 ist mit
einer Einführstange 40 und
einem Einführ-Führungsloch 41 ausgestattet;
wenn der Bodenseparator 36, der in einer kreisförmigen Form zugeschnitten
wurde, oberhalb des Einführ-Führungsloches 41 zugeführt wurde,
wird die Einführstange 40 abgesenkt.
Gleichzeitig wird die Batterie-Zuführvorrichtung 15 angehoben
und das offene Ende des Batteriegehäuses 1 wird in Kontakt
mit einem Ausrichtelement 42 der Bodenseparator-Installationsvorrichtung 39 gebracht.
Da das Einführ-Führungsloch 41 in
einer zylindrischen Form mit einem kleineren Durchmesser als der
Durchmesser des Bodenseparators 36 gebildet ist, wird – wenn der
Bodenseparator 36 durch die Einführstange 40 in das Einführ-Führungsloch 41 eingeführt wurde – der Umfangsbereich
des Bodenseparators 36 angehoben, wobei eine U-Form mit
flachem Boden im Querschnitt gebildet wird. Wenn die Einführstange 40 weiter
abgesenkt wird, wie in 10D gezeigt,
wird der Bodenseparator 36 auf dem Bodenabschnitt 35a eingebaut,
erzeugt durch das Hineindrücken
des Boden-Endes des röhrenförmigen Separators 35.
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Nach
dem Durchführen
der Schritte des Einführens
des röhrenförmigen Separators 35 und
des Bodenseparators 36, wird das Batteriegehäuse 1 den folgenden
Schritten zugeführt
(nicht gezeigt), um die Alkali-Trockenbatterie 30 fertig
zu stellen.
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Jedoch
waren die Batteriekonstruktion und ihre Herstellungsschritte in
dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik Gegenstand der folgenden
Probleme.
- (1) Der untere Endabschnitt des röhrenförmigen Separators 35 wurde
nach innen zusammengedrückt,
um den unteren Abschnitt 35a zu bilden, und ferner, um
die Öffnung
zu blockieren, die in der Mitte des Bodenabschnitts 35a erzeugt
wurde, wurde dieser Öffnungsabschnitt
geschlossen, indem ein Bodenseparator 36 auf den Bodenabschnitt 35a platziert
wurde. Da eine Zweischicht-Struktur angenommen wurde, bei der zusätzlich zu
dem aufeinander Falten – das
durch das Zusammendrücken
des Bodenabschnitts 35a erzeugt wird – ein Bodenseparator 36 darüber gelegt
wird, wird deshalb die Dicke des Separator-Abschnitts vergrößert, was
zu einer Erzeugung eines Absatzes (versetzt in der axialen Richtung)
in den Reaktionsflächen
des negativen Elektroden-Gels 4 und des positiven Elektroden-Mischgranulats
führt 2,
welche durch den röhrenförmigen Separator 35 einander
gegenüber angeordnet
sind. Auch wenn, wie vorstehend beschrieben, ein Absatz 1a in
der Bodenfläche
des Batteriegehäuses 1 vorgesehen
ist, ist das immer noch unzureichend, um den vorstehend genannten
Absatz zu beseitigen. Außerdem
wird die Entladungsleistung der Batterie vermindert, aufgrund der
Verringerung der Kapazität,
das negative Elektroden-Gel aufzunehmen.
- (2) Zusätzlich
zu der Überlappung
in die gefaltete Form des Bodenabschnitts 35a, welche erzeugt wird
durch das Zusammendrücken
des unteren Endabschnitts des röhrenförmigen Separators 35, aufgrund
der doppellagigen Konstruktion mit dem Bodenseparator 36,
wird eine Konstruktion erzeugt, bei welcher der Separa tor-Abschnitt
an dem Boden des Batteriegehäuses 1 beständig gegen
Verformung ist. Wenn infolgedessen verursacht wird, dass sich das
negative Elektroden-Gel 4 durch ein übermäßiges Entladen ausdehnt, da diese
Ausdehnungskraft nicht an dem Boden entweichen kann, wirkt dieser
innere Druck – der durch
die Ausdehnung erzeugt wird – auf
die Verschlussplatte 7, wobei ein Defekt eines dünnen Abschnitts 7a riskiert
wird, der in der Verschlussplatte 7 ausgebildet ist. Der
Sinn des Bereitstellens dieses dünnen
Abschnitts 7a ist in erster Linie der, das Bersten der
Batterie zu verhindern, wenn der innere Druck unnormal ansteigt,
aufgrund von fehlerhafter Verwendung – so wie das Mischen neuer
und alter Batterien oder das Einsetzen in der falschen Richtung-,
und ihr Defekt aufgrund einer Ausdehnung des negativen Elektroden-Gels 4,
erzeugt durch ein übermäßiges Entladen,
muss verhindert werden.
- (3) Da der Bodenseparator 36 in Kontakt mit negativem
Elektroden-Gel 4 eingerichtet ist, welches dazu neigt,
zu fließen,
kann er leicht durch ein Fließen
des negativen Elektroden-Gels 4 verlagert werden, wenn
die Batterie einem Stoß oder Erschütterungen
ausgesetzt ist. Innere Kurzschlüsse
aufgrund der Verlagerung des Bodenseparators 36 können folglich
leicht erfolgen.
- (4) In dem Schritt des Einführens
von Bodenseparatoren 36 in Batteriegehäuse 1 mittels einer
Bodenseparator-Installationsvorrichtung 36 werden Bodenseparatoren 36,
die in vorgeschriebenen Abmessungen vorgeschnitten und auf einem
Stapel eingerichtet sind, zugeführt,
indem sie – einer zur
Zeit – durch
Vakuum-Ansaugen
aufgenommen werden. Durch dieses Verfahren können dünne Bodenseparatoren 36 nicht
eingesetzt werden, wenn aber die Dicke des Bodenseparators 36 groß ist, wird
eine Entladungsleistung ungünstig
beeinflusst, wie in dem vorstehenden Absatz (1) beschrieben.
- (5) Da der röhrenförmige Separator 35 und
der Bodenseparator 36 in einzelnen Schritten in das Batteriegehäuse 1 eingebaut
werden, wird die Anzahl der Schritte vergrößert und die Produktivität gesenkt,
und die Größe der Fertigungsausstattung
wird vergrößert.
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Die
vorliegende Erfindung wurde erarbeitet, um die vorstehenden Probleme
des Standes der Technik zu beheben, wobei es ihre Aufgabe ist, ein Verfahren
zur Herstellung und eine Vorrichtung dafür vorzustellen, wobei eine
zylindrische Batterie mit einer hohen Batterieleistung und Zuverlässigkeit
in einer effizienten Art und Weise hergestellt werden kann.
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Offenbarung
der Erfindung
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Eine
zylindrische Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst Folgendes:
ein Batteriegehäuse, welches
in einer zylindrischen Form gebildet ist und einen Boden sowie einen
Vorsprung aufweist, welcher in der Mitte der Bodenfläche nach
außen
hervorsteht; positives Elektroden-Mischgranulat, welches in einer
zylindrischen Form gebildet und in dem Batteriegehäuse untergebracht
ist; einen röhrenförmigen Separator,
gebildet in einer zylindrischen Form; negatives Elektroden-Gel,
welches auf einer Innenseite des positiven Elektroden-Mischgranulats
untergebracht ist, wobei der röhrenförmige Separator
dazwischen angeordnet ist;
ein Bodenseparator, angeordnet an
der Bodenfläche auf
der Innenseite des Batteriegehäuses;
und eine Verschlussplatte, die das offene Ende des Batteriegehäuses verschließt; wobei
der Bodenseparator in der Form einer dünnen Schicht gebildet ist,
mit einer geringeren Dicke als der des röhrenförmigen Separators, und Abmessungen
aufweist, größer als
der Durchmesser des röhrenförmigen Separators,
und angeordnet ist, so dass ein Randabschnitt von diesem an der
Außenseite
des röhrenförmigen Separators
empor steht und auf diese Weise das negative Elektroden-Gel und
das Batteriegehäuse
voneinander trennt.
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Durch
eine wie vorstehend beschriebene Konstruktion wird die Kapazität, das negative
Elektroden-Gel aufzunehmen, erhöht,
da der röhrenförmige Separator
ohne das Hineindrücken
in die nach innen gerichteten Richtungen an seinem unteren Ende geformt
ist, und der untere Teil des negativen Elektroden-Gels und die innere
untere Fläche
des Batteriegehäuses
sind nur durch einen dünnen
Bodenseparator getrennt; auch ist die Entladungsleistung der Batterie
verbessert, da der Reaktionsbereich vergrößert ist, in dem das positive
Elektroden-Mischgranulat
und das negative Elektroden-Gel gegenüber voneinander angeordnet
sind. Da der dünne
Bodenseparator leicht verformt wird und ein Raum – gebildet durch
eine Aussparung in der Bodenfläche
des Batteriegehäuses – an der
unteren Oberfläche
des Bodenseparators ausgebildet ist, wenn das negative Elektroden-Gel
aufgrund einer übermäßigen Entladung
anwächst
usw., kann zudem diese Ausdehnung absorbiert werden durch eine Verformung
des Bodenseparators in Richtung auf den Raum dieser Aussparung.
Folglich kann ein Austreten von Flüssigkeit aus der inneren Druckauslösungs-Öffnung,
die in der Verschlussplatte gebildet ist, verursacht durch ein Ansteigen
des inneren Drucks, der durch ein Anwachsen des negativen Elektroden-Gels
erzeugt wird, verhindert werden. Da das untere Ende des röhrenförmigen Separators
von der Außenseite
von dem bezüglich
des Umfangs angehobenen Abschnitt des Bodenseparators umgeben ist,
welcher einen Zustand aufweist, in dem er schichtweise zwischen
dem röhrenförmigen Separator
und dem positiven Elektroden-Mischgranulat angeordnet ist, besteht – selbst wenn
starke Stöße oder
Erschütterungen
auf die Batterie angewendet werden – keine Möglichkeit, dass der Bodenseparator
von seiner Position verschoben wird, so dass ein Austreten von negativem
Elektroden-Gel, verursacht durch ein Verschieben des Bodenseparators
von seiner Position, verhindert werden kann, und es besteht folglich
keine Möglichkeit, dass
innere Kurzschlüsse
entstehen.
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Bei
einer zylindrischen Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht der Bodenseparator, der das negative Elektroden-Gel
und das Batteriegehäuse
isoliert, aus einer dünnen
Schicht mit einer Dicke von 0,03 bis 0,2 mm; folglich ist, verglichen
mit dem dicken Separator der doppellagigen Konstruktion, die bei
dem Stand der Technik verwendet wird, die Unterbringungskapazität für das negative
Elektroden-Gel erhöht
und der Reaktionsbereich ist ebenso vergrößert. Auch aufgrund dieses
dünnen
Zustandes, kann der Bodenseparator leicht verformt werden, so wenn
das negative Elektroden-Gel im Falle einer übermäßigen Entladung zunimmt, wobei
es sich in Richtung auf den Raum verformen kann, der durch die Aussparung
gebildet ist, die in der Bodenfläche
des Batteriegehäuses
geformt ist, um auf diese Art und Weise diese Ausdehnung aufzufangen. Wenn
die Dicke des Bodenseparators weniger als 0,03 mm beträgt, ist
es schwierig, einen einheitlich dünnen Film zu gestalten, und
der Widerstand wird geschwächt.
Andererseits, wenn die Dicke größer ist als
0,2 mm, wird die Wirkung des Absorbierens der Ausdehnung durch die
Verformung abgeschwächt, so
dass eine Dicke innerhalb dieses Bereichs angemessen ist.
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Da
der Bodenseparator in einer zylindrischen Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung durch die Verwendung einer für Ionen durchlässigen Schicht
geformt ist, auch wenn ihr den Umfang betreffend erhöhter Abschnitt
zwischen dem positiven Elektroden-Mischgranulat und dem negativen
Elektroden-Gel angeordnet ist, wird die Reaktion von diesen beiden
auch nicht behindert.
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Da
der Bodenseparator in einer zylindrischen Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer rechtwinkligen Form gebildet ist, kann der Verlust,
der damit verbunden ist, ihn aus dem Papiervorrat auszuschneiden,
beseitigt werden, und da folglich kein Schnittverlust produziert
wird, kann auch die Zeit, die erforderlich ist, um einen solchen
Schnittabfall zu entsorgen, vernachlässigt werden.
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Bei
einem Verfahren zum Herstellen einer zylindrischen Batterie, wird
diese hergestellt durch das Einführen
eines positiven Elektroden-Mischgranulats, das in einer zylindrischen
Form gebildet ist, in ein zylindrisches Gehäuse, welches einen Boden aufweist,
das Einführen
eines röhrenförmigen Separators,
um die innere Umfangsfläche
des positiven Elektroden-Mischgranulats zu berühren, das Einführen eines
Bodenseparators an der Bodenfläche
des Batteriegehäuses,
das Einspritzen eines negativen Elektroden-Gels in den zentralen
Raum, der durch die zwei Separatoren umschlossen wird, und das Verschließen des
offenen Endes des Batteriegehäuses
mittels einer Verschlussplatte; gemäß der Erfindung ist der Bodenseparator
in der Form einer Schicht von Abmessungen gebildet, die größer sind als
der Durchmesser des röhrenförmigen Separators,
und beide Separatoren werden gleichzeitig in das Batteriegehäuse eingeführt, wobei
das vordere Ende des röhrenförmigen Separators
den Bodenseparator berührt,
wobei auf diese Weise beide Separatoren in das Batteriegehäuse eingeführt werden, wobei
der Umfangsabschnitt des Bodenseparators einen erhöhten Zustand
aufweist, so dass das vordere Ende des röhrenförmigen Separators an dem Umfang
des Bodenseparators von außen
von dem erhöhten
Abschnitt umgeben ist.
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Durch
das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung können der
röhrenförmige Separator
und der Bodenseparator gleichzeitig in das Batteriegehäuse eingeführt werden,
so dass die Schritte des Einführens
von beiden Separatoren zu einem kombiniert werden können, wobei
ermöglicht
wird, die Produktionseffizienz zu steigern. Da der Bodenseparator
mit dem vorderen Ende des röhren förmigen Separators
in das Batteriegehäuse
eingeführt wird,
von außen
umgeben von dem den Umfang betreffenden erhöhten Abschnitt des Bodenseparators, kann
der Bodenseparator – selbst
wenn die Batterie Stößen oder
Erschütterungen
ausgesetzt ist – nicht leicht
von seiner Position verschoben werden. Da der Teil des negativen
Elektroden-Gels, welcher der Bodenfläche am nächsten ist, nur durch den Bodenseparator
von dem Batteriegehäuse
abgeteilt ist, wird außerdem
die Kapazität
für das
negative Elektroden-Gel erhöht
und es wird kein Absatz in der Reaktionsfläche mit dem positiven Elektroden-Mischgranulat
erzeugt, so dass außerdem
eine Entladungsleistung verbessert werden kann.
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In
einer Vorrichtung zum Herstellen einer zylindrischen Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung, durch die eine zylindrische Batterie hergestellt wird
durch das Einführen
von positivem Elektroden-Mischgranulat, geformt in einer zylindrischen Form,
in ein zylindrisches Batteriegehäuse,
welches einen Boden aufweist, dann das Einführen eines röhrenförmigen Separators,
um die innere Umfangsfläche
des positiven Elektroden-Mischgranulats zu berühren und das Einführen eines
Bodenseparators auf die Bodenfläche
des Batteriegehäuses,
und das Einspritzen eines negativen Elektroden-Gels in den zentralen
Raum, der durch die zwei Separatoren umschlossen wird, folgendes
umfassend: eine Separator-Einführvorrichtung,
welche ein kreisförmiges
Führungsloch
einschließt,
entlang dessen Mittelachse ein röhrenförmiger Separator
hindurchgeführt
wird, einen zylindrischen Abschnitt, welcher unterhalb dieses Führungsloches
angeordnet ist und welcher in das offene Ende des Batteriegehäuses eingeführt werden
kann, und einen Halteabschnitt, welcher oberhalb des Führungsloches
angeordnet ist, für
das Halten des Bodenseparators; Bodenseparator-Zuführmittel,
wobei ein Bodenseparator, welcher auf Abmessungen größer als
der Durchmesser des röhrenförmigen Separators
zugeschnitten ist, in den Halteabschnitt der Separator-Einführvorrichtung
zugeführt
wird; und ein Separator-Installationsmittel, welches eine Wickelstange
aufweist und wobei ein röhrenförmiger Separator
durch das Wickeln von Separatorpapier auf diese Wickelstange gebildet
wird und wobei dieser röhrenförmige Separator
in das Batteriegehäuse
durch das Führungsloch
zusammen mit dem Bodenseparator eingeführt wird, welcher in dem Halteabschnitt
der Separator-Einführvorrichtung
gehalten wird; wobei die Separator-Einführvorrichtung, zu
welcher der Bodenseparator von dem Bodenseparator-Zuführmittel
zugeführt
wurde, die Wickelstange des Separator- Installationsmittels, auf der ein röhrenförmiger Separator
gebildet worden ist, und das Batteriegehäuse, in welches das positive
Elektroden-Mischgranulat eingeführt
wurde, betreffend ihrer Position angeordnet sind, so dass ihre jeweiligen
Mittelachsen mit derselben Linie übereinstimmen; der zylindrische
Abschnitt der Separator-Einführvorrichtung
auf das offene Ende des Batteriegehäuses eingepasst ist; und die
Separator-Einführvorrichtung,
die Wickelstange und das Batteriegehäuse relativ so bewegt werden,
dass die Wickelstange durch das Führungsloch in das Batteriegehäuse eingeführt wird
und dann noch einmal in den die Lage betreffend angeordneten Zustand
zurückgeführt wird,
wodurch der röhrenförmige Separator
und der Bodenseparator gleichzeitig in dem Batteriegehäuse installiert
werden.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung sind die Separator-Installationsmittel,
die einen röhrenförmigen Separator
halten, der auf eine Wickelstange gewickelt wurde, und das Batteriegehäuse jeweils
in einer Position über
und unter der Separator-Einführvorrichtung
angeordnet, welche einen Halteabschnitt, ein Führungsloch und einen zylindrischen
Abschnitt aufweist, und das offene Ende des Batteriegehäuses ist
auf den zylindrischen Abschnitt der Separator-Einführvorrichtung
eingepasst; die Wickelstange des Separator-Installationsmittels wird dann durch
den Halteabschnitt und das Führungsloch
der Separator-Einführvorrichtung
vorwärts
in das Batteriegehäuse
bewegt. Da der Bodenseparator zuvor in den Halteabschnitt zugeführt wurde
und der röhrenförmige Separator
auf der Wickelstange durch dessen oberstes Ende den Bodenseparator
in das Führungsloch
drückt,
wird der Umfangsabschnitt des Bodenseparators emporgehoben und nimmt
einen Zustand an, in dem er die Spitze des röhrenförmigen Separators umgibt, und
in diesem Zustand werden beide Separatoren gleichzeitig in das Batteriegehäuse eingeführt. Da
der röhrenförmige Separator,
der auf die Wickelstange gewickelt ist, von dem Führungsloch
der Separator-Einführvorrichtung
durch ihren zylindrischen Abschnitt in das Batteriegehäuse eingeführt ist,
wird dessen aufgewickelter Zustand nicht gelöst bis er in das Batteriegehäuse eingeführt ist,
das heißt
der aufgewickelte Zustand wird nur durch seine eigene zurückspringende Wirkung
gelöst,
sobald er in das Batteriegehäuse
eingeführt
wurde. Dann haftet er eng anliegend an dem zuvor eingeführten positiven
Elektroden-Mischgranulat und ist von der Wickelstange gelöst. An diesem Punkt
kann der röhrenförmige Separator
durch das Drehen der Wickelstange in der entgegengesetzten Richtung
zu der Aufwickel-Richtung leicht gelöst werden. Die Installation
der zwei Separatoren wird folglich gleichzeitig fertig gestellt,
durch das Anheben der Wickelstange, von welcher der röhrenförmige Separator
gelöst
wurde, und das Absenken des Batteriegehäuses, so dass es von dem zylindrischen
Abschnitt der Separator-Einführvorrichtung
gelöst
wird.
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Da
das Bodenseparator-Zuführmittel
in der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung den Bodenseparator
zu der Separator-Einführvorrichtung
weiterleitet – wobei
es ihn durch ein Vakuum-Ansaugen hält, unmittelbar nachdem dieser
Bodenseparator aus dem Papier-Vorrat ausgeschnitten wurde-, ist
es möglich,
das jeweils einzelne Zuführen von
Bodenseparatoren zu bewirken, in einer Art und Weise, indem dieses
mit der Operation des Separator-Installationsschrittes
verbunden ist. Durch das herkömmliche
Verfahren, in dem Bodenseparatoren zuvor ausgeschnitten und in Bereitschaft
gehalten werden, ist es schwierig, die kleinen, leichten und dünnen Bodenseparatoren
zu handhaben und es ist schwierig, ein zuverlässiges Vakuum-Ansaugen von jeweils
nur einem Separator von dem Stapel von Separatoren zu erzielen.
Durch das Bereitstellen der Bodenseparator-Ausschneidevorrichtung
in dem Bodenseparator-Zuführmittel
kann jedoch mit der vorliegenden Erfindung der Schritt des Verarbeitens
eines kleinen Teils, das schwierig zu handhaben ist, beseitigt werden.
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Außerdem werden
die Bodenseparatoren in der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung
in einer rechteckigen Form von dem Papier-Vorrat ausgeschnitten,
so dass sie von einem bandförmigen
Papier-Vorrat mit einer Breite, die der Länge von einer Seite der rechteckigen
Form entspricht, ausgeschnitten werden können; auf diese Weise wird
kein Schnittabfall produziert und ein Materialverlust wird ausgeschlossen.
Es kann auch die Ausschneide-Vorrichtung selbst in einer einfachen
Art und Weise konstruiert werden.
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Da
außerdem
der Halteabschnitt der Separator-Einführvorrichtung in der vorstehend
beschriebenen Herstellungsvorrichtung einen Unterbringungsraum umfasst,
der in einer kreisförmigen
Form gebildet ist, die einen inneren Durchmesser aufweist, der in
etwa derselbe ist wie die diagonale Länge der rechteckig geformten
Bodenseparatoren, und ein Einführloch
mit einem Durchmesser, der kleiner ist als die diagonale Länge der
Bodenseparatoren, sowie eine Öffnung
an dem o bersten Ende dieses Unterbringungsraumes aufweist, wenn
ein rechteckiger Bodenseparator in den Unterbringungsraum von dem
Einführloch
eingeführt
ist, auch wenn die Eckenteile der rechteckigen Form verformt werden,
da der innere Durchmesser des kreisförmigen Unterbringungsraumes
in etwa gleich der diagonalen Länge der
rechteckigen Form gebildet ist, wenn der Bodenseparator in den Unterbringungsraum
eingeführt wird,
kehrt er in einen flachen Zustand zurück, wobei er automatisch in
der richtigen Position angeordnet wird, so dass die Eckenteile die
innere Umfangsoberfläche
des Unterbringungsraumes berühren.
Auch das Halten und das positionelle Anordnen eines kleinen, leichten
und dünnen
Bodenseparators kann einfach erzielt werden, ohne dass dessen Position
durch die Wirkungen von Luftströmen
und/oder Erschütterungen
verschoben wird, die durch die Bewegung der Separator-Einführvorrichtung
erzeugt werden.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht, teilweise im Schnitt, der Konstruktion einer Alkali-Trockenbatterie gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Ansicht, teilweise im Schnitt, des Zustandes, in welchem der röhrenförmige Separator und
der Bodenseparator in dieser Batterie eingebaut sind;
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3 eine
Ansicht, teilweise im Schnitt, des Zustandes, in welchem eine Ausdehnung
des negativen Elektroden-Gels
in dieser Batterie erfolgt ist;
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4 eine
Ansicht, teilweise im Schnitt, eines modifizierten Beispiels der
Form des Batteriegehäuses
dieser Batterie;
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5A–5C schematische
Seitenansichten, teilweise im Schnitt, welche die Sequenz von Schritten
der Bodenseparator-Zufuhr
in einer Vorrichtung zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Batterie
zeigen;
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6 eine
Aufsicht der Konstruktion einer Separator-Einführvorrichtung
in der vorstehend genannten Herstellungsvorrichtung;
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7 eine
Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie VII-VII von 6;
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8A–8D schematische
Seitenansichten, teilweise im Schnitt, welche die Sequenz von Schritten
des Separator-Einführens in
dieser Herstellungsvorrichtung zeigen;
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9 eine
Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Konstruktion einer Alkali-Mangan-Trockenbatterie
des Standes der Technik; und
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10A–10D schematische Seitenansichten, teilweise im
Schnitt, welche die Sequenz von Schritten der Separator-Installation in einer
Herstellungsvorrichtung des Standes der Technik zeigen.
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Bestes Verfahren
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
Konstruktion einer Alkali-Trockenbatterie (zylindrische Batterie)
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben unter Bezugnahme
auf die 1 bis 4. Den Elementen,
die mit denen der Konstruktion des Standes der Technik übereinstimmen,
werden dieselben Bezugszeichen gegeben.
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In 1 ist
eine Alkali-Trockenbatterie 10 in dieser Ausführungsform
gebildet durch das Unterbringen in einem Batteriegehäuse 1 – in der
Anordnung von außen – von folgenden
Bestandteilen: positivem Elektroden-Mischgranulat 2, einem
röhrenförmigen Separator 3 und
einem Bodenseparator 5, und negativem Elektroden-Gel 4,
wobei das offene Ende des Batteriegehäuses 1 durch die Verschlussplatte 7 verschlossen
ist und ein negativer Elektroden-Anschlusspunkt 8 mit einem
negativen Elektroden-Stromabnehmer 9 verbunden ist, der
in das negative Elektroden-Gel 4 eingeführt ist. Das Batteriegehäuse 1 ist
von der Art, die integral mit dem positiven Elektroden-Anschlusspunkt
gebildet ist, und ist mit einer Aussparung in der Bodenfläche innerhalb des
Gehäuses
gebildet, das eine zylindrische Form mit einem Boden aufweist, so
dass ein positiver Elektrodenvorsprung 6 nach außen hervorsteht.
Wie in einem größeren Maßstab in 2 gezeigt,
weist der Bodenseparator 5, der an dem Boden dieser Alkali-Trockenbatterie 10 eingerichtet
ist, einen erhöhten Abschnitt 5a auf,
und – dank
dieses erhöhten
Abschnitts 5a – ist
er gebildet, um von außen
das untere Ende des röhrenförmigen Separators 3 zu
umschließen,
der in einer zylindrischen Form gebildet ist, und verhindert innere
Kurzschlüsse
durch das Isolieren des negativen Elektroden-Gels 4 und
des Batteriegehäuses 1,
das den positiven Elektroden-Anschlusspunkt der Batterie bildet.
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Der
röhrenförmige Separator 3 ist
in einer zylindrischen Form durch Aufwickeln gebildet, um vier Lagen
zu bilden, wobei das Separatorpapier aus Chemiefaserstoff – Flies
gefertigt ist. Im Gegensatz dazu ist der Bodenseparator 5 durch
die Verwendung von feinporigem Film gebildet, der nur das Hindurchtreten
von Ionen gestattet. In dieser Ausführungsform wird ein Bodenseparator 5 eingesetzt,
der durch das Schneiden von Separatorpapier mit einer Dicke von 0,03
bis 0,2 mm in rechteckige Formen erzeugt wird, wobei das Separatorpapier
gebildet wird durch das Laminieren von Vliesstoff auf beiden Seiten
von Cellophan, wobei die Länge
von einer Seite von diesem größer ist
als der Durchmesser des röhrenförmigen Separators 3.
Es würde
möglich
sein, den Bodenseparator 5 in einer kreisförmigen Form
zu schneiden, wobei jedoch in diesem Fall viel Schnittverlust auftreten
wird, wenn er von dem Papier-Vorrat (Band-Vorrat) ausgeschnitten
wird; der Bereich entsprechend dieses Verlustes wird als Verschnitt
zurückgelassen, wobei
es Arbeit bedeutet, dieses zu entsorgen; folglich ist es wünschenswert,
das Ausschneiden in einer rechtwinkligen Form vorzunehmen.
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Dank
der vorstehend beschriebenen Konstruktion sind die untere Oberfläche des
negativen Elektroden-Gels 4 und die Bodenfläche des
Batteriegehäuses 1 in
einem Zustand nur durch einen dünnen
Bodenseparator 5 von einander getrennt, so dass kein Absatz
(verschobener Zustand in der axialen Richtung) in den elektromotorischen
Reaktionsoberflächen
des positiven Mischgranulats 2 und des negativen Elektroden-Gels 4 erzeugt
wird, welche – wie
gezeigt – durch
den röhrenförmigen Separator 3 einander
gegenüber
angeordnet sind; außerdem kann
die Aufnahmekapazität
des negativen Elektroden-Gels 4 erhöht werden, so dass eine Entladungsleistung
verbessert werden kann. Auch wenn der erhöhte Ab schnitt 5a des
Bodenseparators 5 zwischen dem röhrenförmigen Separator 3 und
dem positiven Elektroden-Mischgranulat 2 angeordnet ist,
besteht dank der lonenleitung keine Möglichkeit, dass die elektromotorische
Reaktion erschwert wird, da – wie vorstehend
beschrieben – der
Bodenseparator 5 aus einem für Ionen durchlässigen Film
besteht.
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Da
die Dicke des Bodenseparators 5 gering ist, bei 0,03 bis
0,2 mm, und ein Raum – gebildet durch
einen positiven Elektroden-Vorsprung 6 – an seiner unteren Oberfläche geformt
ist, wenn sich das negative Elektroden-Gel 4 aufgrund einer übermäßigen Entladung
ausdehnt, wie in 3 gezeigt, wird zudem eine Ausdehnung
des negativen Elektroden-Gels 4 durch die Verformung des
Bodenseparators 5 in Richtung auf diesen Raum absorbiert.
Folglich kann das Austreten von Flüssigkeit aufgrund eines Fehlers
des dünnen
Abschnitts 7a der Verschlussplatte 7, verursacht
durch den Anstieg des inneren Druckes, erzeugt durch die Ausdehnung
des negativen Elektroden-Gels 4, verhindert werden. Wenn
der Bodenseparator 5 dicker ist als 0,2 mm, wird dessen
Wirkung des Absorbierens einer Ausdehnung des negativen Elektroden-Gels 4 mittels solcher
Verformung nicht ausreichend manifestiert. Wenn er dünner als
0,03 mm ist, ist es auch schwierig, einen einheitlich dünnen Film
zu erzielen, und es ist schwierig, eine ausreichende Festigkeit
zu erzielen. Ein dünner
Abschnitt 7a ist für
die Aufgabe bestimmt, bei einem Defekt ein Bersten der Batterie durch
das Freigeben des inneren Drucks nach außen zu verhindern, wenn ein
außergewöhnlicher
Anstieg des inneren Drucks aufgrund von falscher Verwendung erfolgt,
so wie einem Kurzschließen
der Batterie oder einem Einsetzen der Batterie in der falschen Richtung,
und es ist nicht wünschenswert,
wenn er durch eine Ausdehnung des negativen Elektroden-Gels 4 zerbrochen
wird. Die vorstehend beschriebene Konstruktion funktioniert jedoch
wirksam, indem die untere Oberfläche
des negativen Elektroden-Gels 4 von dem Batterie-Gehäuse 1 nur
durch einen dünnen
Bodenseparator 5 getrennt ist, so dass ein Defekt des dünnen Abschnitts 7a,
verursacht durch die Ausdehnung des negativen Elektroden-Gels, verhindert
wird.
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Da
das untere Ende des röhrenförmigen Separators 3 so
eingerichtet ist, dass es an seinem Umfang von außen von
dem erhöhten
Abschnitt 5a umgeben ist, wobei sich der erhöhte Abschnitt 5a in
einem Zustand befindet, in dem er zwischen dem röhrenförmigen Separator 3 und
dem positiven Elektroden-Mischgranulat 2 gehalten wird,
besteht keine Möglichkeit
des Verschiebens des Bodenseparators 5 aufgrund des Flusses
von negativem Elektroden-Gel 4, wenn dieses starken Stößen ausgesetzt ist,
wenn die Batterie fallen gelassen wird, oder wenn es während des
Transportes Erschütterungen
ausgesetzt ist; infolgedessen werden innere Kurzschlüsse aufgrund
des Austretens von negativem Elektroden-Gel 4 verhindert.
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Es
sollte beachtet werden, dass auch wenn in dieser Ausführungsform
das Batteriegehäuse 1 als ein
Typ mit integrierter positiver Elektrode gebildet ist, dass – selbst
in dem Falle eines Batteriegehäuses des
Typs, bei dem der positive Elektroden-Anschlusspunkt einen separierten
Zustand aufweist – der
positive Elektroden-Anschlusspunkt, der separat befestigt ist, einen
erhöhten
Abschnitt bedeckt, in dem die untere Oberfläche des Gehäuses nach außen hervorsteht,
und da ein Raum vorhanden ist, in dem dieser erhöhte Abschnitt gebildet ist,
kann dieser als ein Raum zum Absorbieren einer Ausdehnung des negativen
Elektroden-Gels genutzt werden.
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Wie
vorstehend beschrieben, ereignet sich bei der Konstruktion der zylindrischen
Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung kein nach innen gerichtetes Zusammendrücken an dem Boden des röhrenförmigen Separators 3,
wie es sich in dem Fall der herkömmlichen
Konstruktion ereignet, so dass der Bodenabschnitt des negativen
Elektroden-Gels 4 nur von einem dünnen Bodenseparator 5 abgeteilt
wird; infolgedessen kann ein Batteriegehäuse 1 gebildet werden,
ohne einen Absatz 1a bereitzustellen, so wie er beschrieben
wurde in der Beschreibung der Konstruktion des Standes der Technik.
Das heißt,
wie in 4 gezeigt, dass die Bodenfläche des Batteriegehäuses 1 in
einer Form ohne einen Absatz 1a gebildet sein kann, in
dem nur ein positiver Elektroden-Vorsprung 6 nach außen hervorsteht.
Selbst in diesem Fall, da der Bodenseparator 5 dünn ist,
wird kein großer
Absatz in den Reaktionsoberflächen
erzeugt, wo das negative Elektroden-Gel 4 und das positive Elektroden-Mischgranulat 2 einander
gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Als
nächstes
wird die Konstruktion einer Herstellungsvorrichtung, mit der eine
Alkali-Trockenbatterie 10 der vorstehend beschriebenen
Konstruktion hergestellt wird, im Folgenden unter Bezugnahme auf
die 5 bis 8 beschrieben.
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In 5A wird
ein Bodenseparator-Papier 16, welches als Band-Vorrat mit
einer Dicke von 0,03 bis 0,2 mm durch das Laminieren von Vliesstoff
auf beiden Seiten von Cellophan präpariert ist, zu einer Schnittposition
herausgezogen und durch eine Thompson-Form 17 in einer
rechteckigen Form mit vorgeschriebenen Abmessungen ausgestanzt,
um einen Bodenseparator 5 herzustellen. Ein Bodenseparator 5,
der in dieser Art und Weise hergestellt wurde, wird unmittelbar
durch das Ansaugen mittels einer Saugdüse (Bodenseparator-Zuführmittel) 18 gehalten
und zu einer Separator-Einführvorrichtung 11 weitergeleitet,
wie in den 5B und 5C gezeigt.
Da auf diese Weise Bodenseparatoren 5 durch die Saugdüse 18 weitergeleitet
werden, unmittelbar nachdem sie aus dem Bodenseparator-Papier 16 ausgeschnitten
wurden, können
selbst dünne
Bodenseparatoren 5 – jeweils
ein Bogen zur Zeit – zuverlässig von
der Saugdüse 18 gehalten
werden. Da außerdem
die Breite des Bodenseparator-Papiervorrats 16, welcher
die Form eines Bandes aufweist, der Länge von einer Seite des Bodenseparators 5 gleicht,
der in eine rechtwinklige Form geschnitten wurde, besteht kein Verlust
von Material, wenn der Bodenseparator 5 aus dem Bodenseparator-Papiervorrat 16 in
eine rechtwinklige Form geschnitten wird, so dass kein Verschnitt
erzeugt wird und die Frage des Entsorgens dieses Abfalls erübrigt werden
kann. Auch wenn die dargestellte Thompson-Form 17 vom reziproken
Typ ist, könnte
natürlich
außerdem
eine Anordnung angenommen werden, in der eine rotierende Thompson-Form
eingesetzt wird.
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Wie
in 6 und 7 gezeigt, weist die Separator-Einführvorrichtung 11 ein
kreisförmiges Führungsloch 20 in
einer mittleren Position auf und ist mit einem zylindrischen Abschnitt 21 an
dem Boden des Führungsloches 20 geformt,
der einen Durchmesser aufweist, so dass er in das offene Ende des
Batteriegehäuses 1 eingeführt werden
kann. An dem oberen Ende des Führungsloches 20 ist
ein Halteabschnitt 22 vorgesehen, welcher einen Durchmesser
entsprechend der Länge
der Diagonale des quadratisch geformten Bodenseparators 5 aufweist, und
definiert einen Raum, wobei der Bodenseparator 5 in einem
flachen Zustand untergebracht werden kann. An dem oberen Ende des
Halteabschnitts 22 ist zu sätzlich ein Einführloch 23 ausgebildet,
welches einen Durchmesser aufweist, der kürzer ist als die Läge der Diagonale
des Bodenseparators 5.
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Wie
in 7 gezeigt, wenn der Bodenseparator 5,
der auf der Saugdüse 18 gehalten
wird, in den Halteabschnitt 22 von dem Einführloch 23 eingeführt wird,
werden die Ecken der rechteckigen Form verformt, aber da der unterbringende
Raum des Halteabschnitts 22 eine ausreichende Höhendimension aufweist,
wenn dieser in den unterbringenden Raum eingeführt wird, können die Ecken dieses verformten Bodenseparators 5 wieder
die ursprüngliche
Form einnehmen. Auf diese Weise nimmt ein Bodenseparator 5,
der in den Raum des Halteabschnitts 22 eingeführt ist,
einen flachen Zustand ein, wobei er das Führungsloch 20 blockiert,
und die Mitte des Führungsloches 20 und
die Mitte des Bodenseparators 5 stimmen automatisch überein.
Da der Durchmesser des Einführloches 23 kleiner
ist als der innere Durchmesser des Halteabschnitts 22,
besteht außerdem keine
Möglichkeit,
dass selbst ein dünner
und leichter Bodenseparator 50 aus dem Halteabschnitt 22 herausspringt,
oder durch Erschütterungen
oder Luftströme
fehlerhaft positioniert wird. Folglich wird – selbst wenn die Separator-Einführvorrichtung 11 mit einem
in den Halteabschnitt 22 eingeführten Bodenseparator 5 bewegt
wird – der
Bodenseparator 5 in einer stabilen Art und Weise in der
vorgeschriebenen Position gehalten.
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Wenn
der Bodenseparator 5 weitergeleitet wird, wird die Separator-Einführvorrichtung 11 unter die
Separator-Installationsvorrichtung (Separator-Installationsmittel) 12 bewegt,
wie in 8A gezeigt. Die Batterie-Zuführvorrichtung 15,
welche ein Batteriegehäuse 1 hält, das
bereits in einem vorherigen Schritt, der nicht gezeigt wird, positives
Elektroden-Mischgranulat 2 aufgenommen hat, wird dann unter
diese Separator-Einführvorrichtung 11 bewegt. Die
Separator-Einführvorrichtung 11 und
die Batterie-Zuführvorrichtung 15 sind
an diesem Punkt in der richtigen Position angeordnet, so dass die
jeweiligen Mittelachsen der Separator-Einführvorrichtung 11 und
des Batteriegehäuses 1 mit
der Mittelachse der Wickelstange 13 der Separator-Installationsvorrichtung 12 übereinstimmen.
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Die
Separator-Installationsvorrichtung 12 umfasst folgendes:
eine Wickelstange 13, die in einer Rotation in den Vorwärts- und
Rückwärtsrichtungen angetrieben wird,
eine Wickelführung 19,
die mit der Bereitstellung eines Spaltes eingerichtet ist, welcher einsprechend
der Dicke des röhrenförmigen Separators 3 zwischen
diesem und der Oberfläche
der Wickelstange 13 eingerichtet ist, und eine Wickelrolle 14,
wobei diese Rolle gegen das röhrenförmige Separatorpapier
presst, das auf die Wickelstange 13 gewickelt ist, so dass
kein Spiel in der Wicklung erzeugt wird. Wie in 8D gezeigt,
umfasst die Wickelstange 13 eine Basisstange 13b und
einen Wickelabschnitt 13a darunter, auf den röhrenförmiges Separatorpapier
gewickelt ist, einen Absatz 24, der an dem unteren Ende
der Basisstange 13b vorgesehen ist, so dass der Durchmesser
des Wickelabschnitts 13a kleiner geformt ist als der Durchmesser
der Basisstange 13b, in einem Maß entsprechend der Dicke des
röhrenförmigen Separators 3.
Auch ist ein Bodenseparator-Installationsabschnitt 13c vorgesehen, der
einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Wickelabschnitts 13a aufweist,
in einem Maß entsprechend
der Dicke des Bodenseparators 5, und ist an dem unteren
Ende des Wickelabschnitts 13a gebildet.
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In 8A,
wenn ein röhrenförmiges Separatorpapier,
das in den vorgeschriebenen Abmessungen ausgeschnitten wurde, zwischen
die Wickelstange 13 und die Wickelführung 19 zugeführt wird,
wird röhrenförmiges Separatorpapier
eine vorgeschriebene Anzahl von Malen gewickelt, während der
Wickelstab 13 in der Wickelrichtung rotiert wird und die
Wickelrolle 14 gegen den Wickelstab 13 gepresst
wird, wobei auf diese Weise ein röhrenförmiger Separator 3 auf
der Wickelstange 13 in einer zylindrischen Form mit einer
vorgeschriebenen Dicke geformt wird.
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Als
nächstes
wird die Wickelrolle 14 von der Wickelstange 13 entfernt
und die Wickelstange 13 wird abgesenkt. An diesem Punkt,
wie in 8B gezeigt, wird die Batterie-Zuführvorrichtung 15 angehoben,
so dass der zylindrische Abschnitt 21 der Separator-Einführvorrichtung 11 in
das offene Ende des Batteriegehäuses 1 eingeführt wird,
wobei Letzteres gehalten wird. Wenn die Wickelstange 13,
auf welcher der röhrenförmige Separator 3 gewickelt
ist, durch das Einführloch 23 der
Separator-Einführvorrichtung 11 hindurchtritt,
drückt
dessen Spitze den mittleren Abschnitt des Bodenseparators 5 hinaus, der
in dem Halteabschnitt 22 gehalten wird, wobei dieses verursacht,
dass er in das Führungsloch 20 der
Separator-Einführvorrichtung 11 weiterbewegt wird.
Infolgedessen wird der röhren förmige Separator 3 in
das Batteriegehäuse 1 eingeführt, indem
er durch das Führungsloch 20 in
einem Zustand hindurchtritt, in dem der Umfangsabschnitt an seinem vorderen
Ende von dem Umfangsabschnitt des Bodenseparators 5 umgeben
ist. Da die Wickelstange 13 mit einem Bodenseparator-Installationsabschnitt 13c mit
einem ein bisschen kleineren Durchmesser an seinem unteren Ende
geformt ist, sind – selbst wenn
der Umfangsabschnitt des Bodenseparators 5 den Umfangsabschnitt
des vorderen Endes des röhrenförmigen Separators 3 umgibt – der vordere
Endabschnitt, der von dem Bodenseparator 5 umgeben ist,
und die anderen Abschnitte mit demselben Durchmesser geformt, durch
das Hindurchführen
des vorderen Endes des röhrenförmigen Separators 3 durch
das Führungsloch 20.
Wenn der röhrenförmige Separator 3 in
das Batteriegehäuse
eingeführt
ist, wird der röhrenförmige Separator 3 – wenn sich
der Wickelstab 13 abwärts
bewegt – von
der Wickelführung 19 gehalten,
bis zu dem Zeitpunkt, an dem das vordere Ende des röhrenförmigen Separators 3 in das
Führungsloch 20 der
Separator-Einführvorrichtung 11 eintritt,
so dass genau bis zu dem Ende des Vorgangs kein Lockern der Wicklung
des röhrenförmigen Separators 3 eintreten
kann. Der röhrenförmige Separator 3,
der in das Batteriegehäuse 1 eingedrungen
ist, wird durch den Ansatz 24 der Wickelstange 13 geschoben,
so dass es eingeführt
wird, bis der Bodenseparator 5 in Kontakt mit der Bodenfläche des
Batteriegehäuses 1 kommt.
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Wie
in 8C gezeigt, wenn sich der Wickelstab 13 zu
der Position absenkt, an welcher der Bodenseparator 5 die
Bodenfläche
des Batteriegehäuses 1 berührt, wird
die Batterie-Zuführvorrichtung 15,
die das Batteriegehäuse 1 hält, abgesenkt,
während
der Wickelstab 13 angehoben wird, während sie in der entgegengesetzten
Richtung zu der Richtung der Wicklung rotiert. Aufgrund der umgekehrten
Rotation dieser Wickelstange 13 und des Zurückspringens
des röhrenförmigen Separators 3 selbst,
wird der röhrenförmige Separator 3 von
der Wickelstange 13 abgetrennt und haftet an der inneren
Umfangsfläche
des positiven Elektroden-Mischgranulats 2.
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Wie
in 8D gezeigt, wenn die Wickelstange 13 in
ihre Ausgangsposition angehoben wird, wird das Batteriegehäuse 1,
in dem der röhrenförmige Separator 3 und
der Bodenseparator 5 nun eingebaut wurden, durch die Batteriezuführvorrichtung 15 dem nächsten Schritt
zugeführt,
der nicht gezeigt ist. Auch bewegt sich die Separator-Einführvorrichtung 11 in dem
Zustand, der in 5B gezeigt ist, um mit der Operation
des Überführens des
nächsten
Bodenseparators 5 zu beginnen, und die Separator-Installationsvorrichtung 12 beginnt
mit der Operation des Aufwickelns des röhrenförmigen Separators 3.
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Wie
vorstehend beschrieben, werden mit der Herstellungsvorrichtung für zylindrische
Batterien gemäß der vorliegenden
Erfindung der röhrenförmige Separator 3 und
der Bodenseparator 5 gleichzeitig in dem Batteriegehäuse 1 eingebaut,
und so können
die Schritte für
das Einführen
der Separatoren in einem einzelnen Schritt zusammengefasst werden;
dieses ermöglicht
die Verbesserung der Produktivität
aufgrund der Reduzierung der Anzahl von Schritten und die Vereinfachung
der Herstellungsvorrichtung.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Da
bei einer zylindrischen Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung
ein dünner
Bodenseparator 5 eingesetzt wird und kein Zusammendrücken des röhrenförmigen Separators 3 nach
innen an seinem unteren Ende erfolgt, kann die elektromotorische
Reaktionsoberfläche,
an der das positive Mischgranulat 2 und das negative Elektroden-Gel 4 einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, vergrößert werden und
die Menge des untergebrachten negativen Elektroden-Gels 4 kann
erhöht
werden, wobei auf diese Weise ermöglicht wird, die Entladungsleistung
der Batterie zu erhöhen.
Selbst wenn die Batterie Stößen oder
Erschütterungen
ausgesetzt wird, verändert
zudem der Bodenseparator 5 nicht seine Position, und außerdem,
wenn sich das negative Elektroden-Gel 4 ausdehnt, kann
diese Ausdehnung durch die Verformung des Bodenseparators absorbiert
werden, wobei auf diese Weise ein Austreten von Flüssigkeit oder
das Auftreten von inneren Kurzschlüssen verhindert wird, und so
ermöglicht
wird, die Zuverlässigkeit
der Batterie zu verbessern.
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Da
der röhrenförmige Separator 3 und
der Bodenseparator 5 gleichzeitig in das Batteriegehäuse 1 eingebaut
werden, wobei das untere Ende des röhrenförmigen Separators 3 in
einen Zustand versetzt wird, in der dieser von dem erhöhten Abschnitt 5a des
Bodenseparators 5 von dessen Außenseite umgeben ist, kön nen außerdem mit
der Herstellungsvorrichtung für
eine zylindrische Batterie gemäß der vorliegenden
Erfindung die Schritte des Einbauens der Separatoren in einem einzigen
Schritt zusammengefasst werden, wobei auf diese Weise ermöglicht wird,
die Produktivität
zu erhöhen
und die Herstellungsvorrichtung kann vereinfacht werden.