DE69932525T2 - Zylindrische batterie und verfahren und vorrichtung zur herstellung dafür - Google Patents

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Description

  • Technisches Anwendungsgebiet
  • 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.
  • Stand der Technik
  • 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.
  • 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 10A10D gezeigt wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Offenbarung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
  • 1 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, der Konstruktion einer Alkali-Trockenbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des Zustandes, in welchem der röhrenförmige Separator und der Bodenseparator in dieser Batterie eingebaut sind;
  • 3 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, des Zustandes, in welchem eine Ausdehnung des negativen Elektroden-Gels in dieser Batterie erfolgt ist;
  • 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines modifizierten Beispiels der Form des Batteriegehäuses dieser Batterie;
  • 5A5C schematische Seitenansichten, teilweise im Schnitt, welche die Sequenz von Schritten der Bodenseparator-Zufuhr in einer Vorrichtung zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Batterie zeigen;
  • 6 eine Aufsicht der Konstruktion einer Separator-Einführvorrichtung in der vorstehend genannten Herstellungsvorrichtung;
  • 7 eine Querschnittsansicht, gesehen entlang der Linie VII-VII von 6;
  • 8A8D schematische Seitenansichten, teilweise im Schnitt, welche die Sequenz von Schritten des Separator-Einführens in dieser Herstellungsvorrichtung zeigen;
  • 9 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Konstruktion einer Alkali-Mangan-Trockenbatterie des Standes der Technik; und
  • 10A10D schematische Seitenansichten, teilweise im Schnitt, welche die Sequenz von Schritten der Separator-Installation in einer Herstellungsvorrichtung des Standes der Technik zeigen.
  • Bestes Verfahren zum Ausführen der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • 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.
  • 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.

Claims (10)

  1. Zylindrische Batterie, folgendes umfassend: ein Batteriegehäuse (1), 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 (2), welches in einer zylindrischen Form gebildet und in dem Batteriegehäuse (1) untergebracht ist; einen röhrenförmigen Separator (3), gebildet in einer zylindrischen Form; negatives Elektroden-Gel (4), welches auf einer Innenseite des positiven Elektroden-Mischgranulats (2) untergebracht ist, wobei der röhrenförmige Separator (3) dazwischen angeordnet ist; ein Bodenseparator (5), angeordnet an der Bodenfläche auf der Innenseite des Batteriegehäuses (1); und eine Verschlussplatte (7), die das offene Ende des Batteriegehäuses (1) verschließt; wobei der Bodenseparator (5) in der Form einer dünnen Schicht gebildet ist, mit einer geringeren Dicke als der des röhrenförmigen Separators (3), und Abmessungen aufweist, größer als der Durchmesser des röhrenförmigen Separators (3), und angeordnet ist, so dass ein Randabschnitt von diesem an der Außenseite des röhrenförmigen Separators (3) emporsteht und auf diese Weise das negative Elektroden-Gel und das Batteriegehäuse (1) voneinander trennt.
  2. Zylindrische Batterie nach Anspruch 1, wobei die Dicke des Bodenseparators (5) 0,03 bis 0,2 mm beträgt.
  3. Zylindrische Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Bodenseparator (5) eine für Ionen durchlässige dünne Schicht umfasst.
  4. Zylindrische Batterie nach Anspruch 3, wobei der Bodenseparator (5) einen porösen Film umfasst, welcher Ionen gestattet hindurchzutreten, und nichtgewebten Stoff umfasst, welcher auf beide Seiten des porösen Films geschichtet ist.
  5. Zylindrische Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bodenseparator (5) in einer rechteckigen Form gebildet ist.
  6. Vorrichtung zur Herstellung einer zylindrischen Batterie, wobei eine zylindrische Batterie hergestellt wird durch das Einführen von positivem Elektroden-Mischgranulat (2), welches in einer zylindrischen Form in einem zylindrischen Batteriegehäuse (1) mit einem Boden gebildet ist, dann das Einsetzen eines röhrenförmigen Separators (3), um die innere Umfangsfläche des positiven Elektroden-Mischgranulats (2) zu berühren, und das Einführen eines Bodenseparators (5) auf die Bodenfläche des Batteriegehäuses (1) und das Einspritzen eines negativen Elektroden-Gels (4) in den von den Separatoren (3, 5) umschlossenen Mittelraum, folgendes umfassend: eine Separator-Einführvorrichtung (11), welche ein kreisförmiges Führungsloch (20) einschließt, entlang dessen Mittelachse ein röhrenförmiger Separator (3) hindurchgeführt wird, einen zylindrischen Abschnitt (21), welcher unterhalb dieses Führungsloches (20) angeordnet ist und welcher in das offene Ende des Batteriegehäuses (1) eingeführt werden kann, und einen Halteabschnitt (22), welcher oberhalb des Führungsloches (20) angeordnet ist, für das Halten des Bodenseparators (5); Bodenseparator-Zuführmittel (18), wobei ein Bodenseparator (5), welcher auf Abmessungen größer als der Durchmesser des röhrenförmigen Separators (3) zugeschnitten ist, in den Halteabschnitt (22) der Separator-Einführvorrichtung (11) zugeführt wird; und ein Separator-Installationsmittel (12), welches eine Wickelstange (13) aufweist, und wobei ein röhrenförmiger Separator (3) durch das Wickeln von Separatorpapier auf diese Wickelstange (13) gebildet wird und wobei dieser röhrenförmige Separator (3) in das Batteriegehäuse (1) durch das Führungsloch (20) zusammen mit dem Bodenseparator (5) eingeführt wird, welcher in dem Halteabschnitt (22) der Separator-Einführvorrichtung (11) gehalten wird; wobei die Separator-Einführvorrichtung (11), zu welcher der Bodenseparator (5) von dem Bodenseparator-Zuführmittel (18) zugeführt wurde, die Wickelstange (13) des Separator-Installationsmittels (12), auf der ein röhrenförmiger Separator (3) gebildet worden ist, und das Batteriegehäuse (1), in welches das positive Elektroden-Mischgranulat (2) eingeführt wurde, betreffend ihre Position so ange ordnet sind, so dass ihre jeweiligen Mittelachsen mit derselben Linie übereinstimmen; der zylindrische Abschnitt (21) der Separator-Einführvorrichtung (11) auf das offene Ende des Batteriegehäuses (1) eingepasst ist; und die Separator-Einführvorrichtung (11), die Wickelstange (13) und das Batteriegehäuse (1) relativ so bewegt werden, dass die Wickelstange (13) durch das Führungsloch (20) in das Batteriegehäuse (1) eingeführt wird und dann noch einmal in den die Lage betreffend angeordneten Zustand zurückgeführt wird, wodurch der röhrenförmige Separator (3) und der Bodenseparator (5) gleichzeitig in dem Batteriegehäuse (1) installiert werden.
  7. Vorrichtung zur Herstellung einer zylindrischen Batterie nach Anspruch 6, wobei das Bodenseparator-Zuführmittel (8) so konstruiert ist, dass, unmittelbar nachdem ein Bodenseparator (5) aus Papier ausgeschnitten wurde, der Bodenseparator (5) zu der Separator-Einführvorrichtung (11) bewegt wird, indem dieser durch ein Vakuum-Ansaugen gehalten wird.
  8. Vorrichtung zur Herstellung einer zylindrischen Batterie nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Bodenseparatoren (5) in einer quadratischen Form aus Papier geschnitten werden.
  9. Vorrichtung zur Herstellung einer zylindrischen Batterie nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Separator-Einführvorrichtung (11) ferner ein Einführloch (23) mit einem Öffnungsdurchmesser umfasst, welcher kürzer ist als die Länge der Diagonale des Bodenseparators (5), der in eine quadratische Form geschnitten wurde, und der Halteabschnitt (22) mit einem kreisförmigen Unterbringungsraum gebildet ist, dessen Innendurchmesser praktisch dieselbe Länge wie die diagonale Länge des Bodenseparators (5) aufweist, welcher in eine quadratische Form zugeschnitten wurde.
  10. Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Batterie, welche hergestellt wird durch das Einführen von positivem Elektroden-Mischgranulat (2), das in einer zylindrischen Form in einem zylindrischen Gehäuse (1) mit einem Boden gebildet ist, das Einsetzen eines röhrenförmigen Separators (3), um die innere Umfangsfläche des positiven Elektroden-Mischgranulats (2) zu berühren, das Einführen eines Bodenseparators (5) auf die Bodenfläche des Batteriegehäuses (1), das Einspritzen eines negativen Elektroden-Gels (4) in den von den Separatoren (3, 5) umschlossenen Mittelraum und das Verschließen des offenen Endes des Batteriegehäuses (1) durch eine Verschlussplatte (7); wobei der Bodenseparator (5) in der Form einer dünnen Schicht gebildet ist, mit einer geringeren Dicke als der des röhrenförmigen Separators, und mit Abmessungen, größer als der Durchmesser des röhrenförmigen Separators (3), und beide Separatoren (3) und (5) gleichzeitig in das Batteriegehäuse (1) eingeführt werden, wobei das vordere Ende des röhrenförmigen Separators (3) den Bodenseparator (5) berührt, wobei dadurch beide Separatoren (3, 5) in das Batteriegehäuse eingeführt werden, so dass der Randabschnitt des Bodenseparators (5) einen erhabenen Zustand aufweist, so dass das vordere Ende des röhrenförmigen Separators (3) von außen durch den emporstehenden Abschnitt am Rand des Bodenseparators (5) umgeben ist.
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