NL1014590C2 - Batterij omvattende meerdere in serie geschakelde galvanische cellen. - Google Patents

Description

BATTERIJ OMVATTENDE MEERDERE IN SERIE GESCHAKELDE

GALVANISCHE CELLEN

De uitvinding heeft betrekking op een batterij omvattende meerdere in serie 5 geschakelde galvanische cellen, een metalen omhulling en tussen de cellen en de omhulling althans een laag elektrisch isolatiemateriaal. Dergelijke batterijen zijn van algemene bekendheid, bijvoorbeeld de 9 volts batterijen, waarin zes in serie geschakelde cellen zijn ondergebracht. Dergelijke cellen kunnen binnen de batterij gestapeld zijn of als staande staafvormige cellen naast elkaar zijn geplaatst. In het 10 algemeen zijn bij deze batterijen de gestapelde cellen van het zink-koolstof type.

Gebruikelijk is het om deze batterijen een blokvorm te geven met een rechthoekige dwarsdoorsnede. Aan één uiteinde draagt een plaat isolatiemateriaal dan twee polen. Bij de gestapelde batterij zijn de verschillende polen van opeenvolgende cellen met elkaar in metallisch contact, waarbij de bovenste pool van 15 de bovenste cel is verbonden met de positieve pool van de batterij en de onderste pool van de onderste cel door een elektrische verbinding is aangesloten op de negatieve pool van de batterij. Deze laatstgenoemde verbinding is dan veelal verpakt in een kartonconstructie.

Op verschillende wijzen kunnen de gestapelde cellen tot een eenheid worden 20 gevormd. Bijvoorbeeld kunnen ze in een hars worden gegoten, of in een kunststof huls zijn geschoven.

Daar de omtrek van elk van de gestapelde cellen onder een verschillende spanning staat, is het van belang dat de omtrek van deze cellen niet in elektrisch contact kunnen komen met de metalen omhulling. Om deze reden worden daarom de 25 gestapelde cellen veelal verpakt in een extra kunststoffolie welke kan bestaan uit een zogenaamde krimp folie.

In het geval de batterij bestaat uit naast elkaar gerangschikte staafvormige cellen zijn deze cellen als regel met de polen in verschillende richtingen gerangschikt. Hierdoor kunnen deze cellen eenvoudig in serie worden 30 doorgeschakeld, waarbij de eerste en de laatste cel zijn aangesloten op de polen van de batterij. Ook in dit geval hebben de mantels van de cellen een verschillende spanning, waardoor deze cellen onderling, maar zeker ook ten opzichte van de 1 0 1 4590*1 metalen omhulling elektrisch moeten worden geïsoleerd. Om die reden wordt het geheel van deze cellen dan ook omgeven door een zware kunststoffolie, bij voorbeeld in de vorm van een krimpfolie.

2

Gebleken is dat deze krimpfolie een duur constructie-element is omdat het 5 inbouwen van de speciale krimpeigenschappen extra kostbare procesgangen vereist. Ook is het aanbrengen van de krimpfolie arbeidsintensief. Verder neemt deze folie extra ruimte in beslag binnen de batterij, welke ruimte ten koste gaat van de afmetingen van de cellen.

Volgens de uitvinding omvat de metalen omhulling aan de binnenzijde een 10 organische bekledingslaag van het filmtype, welke als de laag elektrisch isolatiemateriaal dient. Hierdoor kan deze organische bekledingslaag de kunststof krimpfolie vervangen, waardoor kosten van deze krimpfolie en het aanbrengen ervan kunnen worden bespaard. Onder een bekledingslaag van het filmtype worden polymeerfïlms verstaan die door lamineren op het metaal zijn aangebracht, maar ook 15 polymeerfïlms die door extrusie op het metaaloppervlak zijn gevormd. Het gebruik van een bekledingslaag van het filmtype heeft het voordeel dat deze laag, samen met de metalen omhulling goed vervormbaar is, zoals via dieptrekken of wandstrekken. Tevens is volgens de uitvinding gebleken dat een organische bekledingslaag op de metalen omhulling met een gelijk effect aanzienlijk dunner kan zijn dan een 20 krimpfolie, waardoor extra ruimte in de batterij wordt bespaard, welke ruimte ten goede kan komen aan de afmetingen van de cellen. Opgemerkt wordt dat de metalen omhulling geen elektrische functie vervult in het galvanisch proces binnen de batterij.

De metalen omhulling kan volgens de uitvinding ook aan de buitenzijde van 25 een organische bekledingslaag zijn voorzien, welke bekledingslaag bedrukbaar of zelfs vooraf bedrukt kan zijn. Het betreft hier dan, in afwijking van de bekende metalen omhulling, de toepassing van een tweezijdig beklede metaalplaat, bij voorbeeld een staalplaat, waarbij de bekledingslaag aan de binnenzijde van de metalen omhulling de functie heeft van de elektrische isolatie tegenover de cellen, en 30 de buitenzijde de functie heeft van de bedrukbaarheid en eventueel van de bescherming van de metaalplaat zelf.

1 0 1 4 59 0 3

De uitvinding heeft ook betrekking op de nieuwe batterij, waarbij de metalen omhulling uit een wikkel bestaat met een langsnaad, welke wikkel aan de einden van de batterij naar binnen is gekraald, waarbij de gevormde kraalranden de onderdelen van de batterij tot een samenhangend geheel omsluiten. Daarbij is het dan in het 5 bijzonder voordelig indien de organische bekledingslaag aan de binnenzijde van de wikkel een thermoplastische kunststof omvat, welke ter plaatse van de langsnaad door tijdelijke verhitting tot onderlinge hechting van de naadranden is gebracht.

De organische bekledingslaag kan worden aangebracht op de wikkel direct voordat hij bij het vormen van de batterij wordt aangebracht. Gebleken is echter dat 10 het de voorkeur verdient om de wikkel te vervaardigen uit een met een organische bekledingslaag voorziene metaalplaat.

Een alternatieve constructie van de batterij volgens deze uitvinding bestaat er verder in dat de metalen omhulling niet uit een wikkel met een langsnaad bestaat, doch dat hij uit een gevormde bus bestaat welke is vervaardigd uit een met een 15 organische bekledingslaag voorbeklede metaalplaat. Onder een gevormde bus wordt hier een bus verstaan die door dieptrekken en/of wandstrekken is vervaardigd. Deze constructie biedt het voordeel dat de gevormde bus als een stroomvoerend element kan worden gebruikt. Indien de batterij verder van het type is waarin de geschakelde cellen gestapeld zijn, kan de bodem van de bus elektrisch verbonden zijn met de 20 onderzijde van de onderste cel en dat de bovenrand van de bus elektrisch is verbonden met één van de polen van de batterij. Als regel zal dit dan de negatieve pool zijn. De verbinding tussen de bovenzijde van de celstapeling en de positieve pool wordt op een gebruikelijke wijze dan tot stand gebracht. Door de huls als stroomvoerend element te gebruiken is het niet nodig om een afzonderlijke 25 elektrische verbinding door de batterij aan te brengen tussen de bodem van de onderste cel en de negatieve pool van de batterij. Ook is bij deze batterij constructie een afzonderlijke losse bodemplaat overbodig geworden. Beide maatregelen leiden tot een eenvoudiger assemblageproces van de batterij, hetgeen tot een duidelijke kostenbesparing leidt.

30 De uitvinding zal vervolgens worden toegelicht aan de hand van enkele figuren.

4

Fig. 1 toont schematisch een 9 volts batterij van een bekend type.

Fig. 2 toont een verbetering daarop volgens de uitvinding.

Fig. 3 toont een andere uitvoering van de verbetering volgens de uitvinding.

In Fig. 1 is schematisch een 9 volts batterij van het zink-koolstof type 5 afgebeeld. Met verwijzingscijfers 1 zijn daarbij zes gestapelde galvanische cellen aangegeven welke onderling in serie geschakeld zijn. Elk van deze cellen hebben een spanning van 1,5 volt. De zes cellen zijn in een kunsthars tot een blok 2 samengegoten. Het blok 2 is omgeven door een zware krimpfolie 4, welke de cellen 1 elektrisch isoleren van een metalen omhulling 5. De metalen omhulling 5 bestaat 10 uit een wikkel welke door middel van een langsnaad is gesloten (niet afgebeeld). Aan het boveneind en het ondereind van de batterij is de metalen omhulling naar binnen toe omgekraald, waardoor een bodemplaat 8 en een topplaat 13 zijn opgesloten. In de topplaat 13 zijn een positieve pool 7 en een negatieve pool 6 bevestigd. Daarbij is de positieve pool 7 met de positieve pool van de bovenste cel 1 verbonden door middel 15 van een scherp gekarteld element 10 hetwelk door kunststoflaag 2 is geprikt. Op overeenkomstige wijze bevinden zich op de bodemplaat 8 één of meerdere scherp gekartelde elementen 9, die in elektrisch contact zijn met de negatieve pool van de benedenste galvanische cel 1. Deze elementen 9 zijn met de negatieve pool 6 verbonden door middel van een in karton verpakte metalen strip 3.

20 De kunststof krimpfolie is van een op zichzelf bekend type. Een dergelijke kunststof krimpfolie is vrij kostbaar, en het aanbrengen om het blok 2 is arbeidsintensief. Bovendien neemt deze kunststof krimpfolie extra ruimte in binnen de batterij.

Bij de uitvoering volgens de uitvinding, zoals afgebeeld in Fig. 2 zijn deze 25 bezwaren vermeden. De metalen omhulling 5, welke hier ook een wikkel is, is daarbij vervaardigd uit een metaalplaat welke aan de binnenzijde van de te vormen wikkel is voorzien van een organische filmvormige bekledingslaag 11. Deze laag neemt de functie van de kunststof krimpfolie over, waardoor deze krimpfolie kan worden gemist. De hierdoor beschikbaar gekomen extra ruimte binnen de wikkel kan 30 worden benut door de cellen 1 iets groter uit te voeren, waardoor de capaciteit van de batterij tevens wordt vergroot. Overigens verwijzen in Fig. 2 veel van de verwijzingscijfers naar overeenkomstige elementen in Fig. 1.

J w' - - .

5

Het zal duidelijk zijn dat de metaalplaat met de bekledingslaag 11 aan de binnenzijde van de gevormde wikkel, tevens aan de buitenzijde van wikkel van tevoren met een organische bekledingslaag kan zijn voorzien. Een dergelijke bekledingslaag is in Fig. 2 niet afgebeeld. Zo'n laag wordt bij voorkeur gekozen van 5 het type hetwelk bedrukbaar is. Eventueel kan deze laag al bedrukt zijn voordat er een wikkel uit is gevormd.

In Fig. 3 is een uitvoeringsvorm van de nieuwe batterij uitgebeeld waarbij de metalen omhulling bestaat uit een gevormde stalen bus , welke is vervaardigd uit een met een organische bekledingslaag voorbeklede staalplaat. Bus 5 draagt daarbij aan 10 de binnenzijde een organische bekledingslaag welke uit elektrisch isolatiemateriaal bestaat. De buitenzijde van de bus 5 kan hierbij ook desgewenst weer zijn bekleed met een voorbedrukte of een bedrukbare kunststoflaag.

In deze uitvoeringsvorm vervangt de bodem van de bus 5 de bodemplaat 8. De gekartelde elementen 9 zijn direct aan de metalen busbodem bevestigd, terwijl de 15 negatieve pool 6 door middel van een soldeerverbinding 12 ook in elektrisch contact staat met de wand van bus 5. Hierdoor is de buswand een stroomgeleidend element geworden tussen de negatieve pool van de onderste cel 1 en de negatieve pool van de gehele batterij. De in karton verpakte metalen strip 3 uit Fig. 1 en 2 is hierdoor overbodig geworden.

20 Het zal duidelijk zijn dat de nieuwe constructies volgens deze uitvinding tevens toepasbaar zijn op batterijen waarbij in serie geschakelde galvanische cellen niet gestapeld zijn, maar bestaan uit naast elkaar opgestelde staafcellen.

1014590'

Claims (6)

1. Batterij omvattende meerdere in serie geschakelde galvanische cellen, een metalen omhulling en tussen de cellen en de omhulling althans een laag 5 elektrisch isolatiemateriaal, met het kenmerk, dat de metalen omhulling aan de binnenzijde een organische bekledingslaag van het filmtype omvat welke als de laag elektrisch isolatiemateriaal dient.

2. Batterij volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de metalen omhulling ook 10 aan de buitenzijde van een organische bekledingslaag is voorzien, welke bekledingslaag bedrukbaar of bedrukt is.

3. Batterij volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de metalen omhulling uit een wikkel bestaat met een langsnaad, welke wikkel aan de einden van de 15 batterij naar binnen is gekraald, waarbij de gevormde kraalranden de onderdelen van de batterij tot een samenhangend geheel opsluiten.

4. Batterij volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de organische bekledingslaag aan de binnenzijde van de wikkel een thermoplastische 20 kunststof omvat, welke ter plaatse van de langsnaad door tijdelijke verhitting tot onderlinge hechting van de naadranden is gebracht.

5. Batterij volgens conlcusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de wikkel is vervaardigd uit een met een organische bekledingslaag voorziene metaalplaat. 25

6. Batterij volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de metalen omhulling uit een gevormde bus bestaat uit een met een organische bekledingslaag voorbeklede metaalplaat. 1 Batterij volgens conclusie 6, verder van het type waarin de geschakelde cellen gestapeld zijn, met het kenmerk, dat de bodem van de bus elektrisch is verbonden met de onderzijde van de onderste cel en waarbij de bovenrand van de bus elektrisch is verbonden met één van de polen van de batterij. Wv.