DE2545404A1 - BATTERY - Google Patents
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Description
HÖGER - STELLRECHT - GRIFSSBACh - HAECKER HÖGER - LEGAL LAW - GRIFSSBACh - HAECKER
A 41 396 bA 41 396 b
k - 163 k - 163
3. Oktober 19753rd October 1975
Timex CorporationTimex Corporation
Waterbury, Conn. 06720, USAWaterbury, Conn. 06720, USA
Batteriebattery
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einem Batteriegehäuse, mit zwei miteinander verbundenen, aus Kunststoff bestehenden Gehäuseteilen, von denen der eine mit Anodenmaterial und der andere mit depolarisierendem Kathodenmaterial gefüllt ist, mit Separatoreinrichtungen zwischen dem Anoden- und dem kathodenmaterial und mit einem Elektrolyten im Inneren des Batteriegehäuses. The invention relates to a battery with a battery housing, with two interconnected, made of plastic Housing parts, one of which is filled with anode material and the other with depolarizing cathode material, with Separator means between the anode and cathode material and with an electrolyte inside the battery case.
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3. Oktober 1975 - 2 -Oct. 3, 1975 - 2 -
Insbesondere befasst sich die Erfindung mit Kleinbatterien, die für elektrische bzw. elektronische Uhren, Hörhilfen usw. geeignet sind. Kleine Batterien bzw. Primärzellen, die in Uhren und Hörhilfen Verwendung finden, sind seit langem bekannt. Im allgemeinen sind diese Batterien kreisrund und werden wegen ihrer Form auch als Knopfzellen bezeichnet. Derartige Batterien sind gewöhnlich alkalische Batterien und besitzen Metallgehäuse, welche wegen der kreisrunden Form um ein isolierendes Zwischenstück herum umgebördelt oder -gepresst werden können, um die beiden Gehäuseteile zusammenzuhalten. Beispiele für derartige Batterien finden sich in den US-PSen 2 859 26.6 und 3 708 343.In particular, the invention is concerned with small batteries that are used for electrical or electronic clocks, hearing aids, etc. are suitable. Small batteries or primary cells that are used in watches and hearing aids have long been known. in the In general, these batteries are circular and are also known as button cells because of their shape. Such batteries are usually alkaline batteries and have metal housings, which because of the circular shape around an insulating spacer can be crimped or pressed around to hold the two housing parts together. Examples of such Batteries can be found in U.S. Patents 2,859 26.6 and 3,708,343.
Es ist auch bekannt, das Gehäuse von derartigen Kleinbatterien aus einem Kunststoffmaterial herzustellen und die aus Kunststoff bestehenden Gehäuseteile längs eines umlaufenden Flansches dichtend miteinander zu verbinden, wie dies in der US-PSIt is also known to manufacture the housing of such small batteries from a plastic material and that from plastic to connect existing housing parts sealingly together along a circumferential flange, as in the US-PS
2 966 538 beschrieben ist. Ferner ist es bekannt, bei Batterien mit einem Kunststoffgehäuse selektiv leitfähiges Kunststoffmaterial als Füllmaterial zu verwenden, wie dies in der US-PS2,966,538. It is also known to use selectively conductive plastic material in batteries with a plastic housing to be used as filler material, as described in U.S. Patent
3 384 514 beschrieben ist.3,384,514.
Im Hinblick auf die Grosse und die Form der im Inneren eines Gehäuses angeordneten Bauteile von Geräten wie Hörhilfen, elektrischen Uhren und dergleichen ist es in einigen Fällen wünschenswert, wenn für derartige Geräte eine Batterie zur Verfügung steht, deren Form von der üblichen kreisrunden Form der Knopfzellen abweicht. Andererseits ergeben sich bei unüblichen Batterieformen Schwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung einer sauberen Dichtung zwischen den metallischen Gehäuseteilen durch Umbördeln oder -pressen.In terms of the size and shape of the inside one Housing-arranged components of devices such as hearing aids, electrical clocks and the like, it is in some cases desirable if a battery is available for such devices whose shape differs from the usual circular shape of button cells. On the other hand result in unusual Battery forms Difficulties in achieving a clean seal between the metallic housing parts by flanging or pressing.
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3. Oktober 1975 - 3 -Oct. 3, 1975 - 3 -
Ausgehend von dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Aufbau einer Batterie mit Kunststoffgehäuse vorzuschlagen, der auch bei einer von der üblichen runden Form abweichenden Batterieform die Herstellung einer isolierenden, lecksicheren Dichtung zwischen den Gehäuseteilen ermöglicht.Starting from the prior art, the invention is based on the object of having an improved structure of a battery To propose plastic housing that is also used in one of the usual round shape deviating battery shape the production of an insulating, leak-proof seal between the housing parts enables.
Diese Aufgabe ist durch eine Batterie der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder der Gehäuseteile einen Kontaktbereich aus leitfähigem Kunststoffmaterial und einen umlaufenden Flansch aufweist, dass die Flansche der Gehäuseteile einander gegenüberliegen, dass in jedem der Gehäuseteile ein metallisches Zwischenstück vorgesehen ist, das den jeweiligen Kontakthere.ich elektrisch mit dem Anodenmaterial bzw. dem Kathodenmaterial verbindet, und dass die Gehäuseteile im Bereich der Flansche dichtend miteinander verbunden, insbesondere verschweisst, sind, wobei mindestens eines der an die Verbindungsstelle angrenzenden Teilstücke aus nichtleitendem Kunststoff besteht. This object is achieved by a battery of the type described at the outset, which is characterized according to the invention is that each of the housing parts has a contact area made of conductive plastic material and a circumferential flange has that the flanges of the housing parts are opposite one another, that in each of the housing parts a metallic An intermediate piece is provided which electrically connects the respective contact area with the anode material or the cathode material connects, and that the housing parts are sealingly connected to one another, in particular welded, in the area of the flanges, wherein at least one of the sections adjoining the connection point consists of non-conductive plastic.
Ein besonderer Vorteil der Batterie gemäss der Erfindung besteht darin, dass sie als verbesserte Kunststoffbatterie vom alkalischen Typ als Batterie für eine Uhr besonders geeignet ist.A particular advantage of the battery according to the invention is that it is an improved plastic battery from alkaline type is particularly suitable as a battery for a watch.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche. In der Zeichnung zeigen:Further details and advantages of the invention are provided below explained in more detail with reference to a drawing and / or are the subject of the claims for protection. In the drawing show:
Fig. 1 einen zu den Hauptflächen senkrechten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Batterie1 shows a section perpendicular to the main surfaces through a preferred embodiment of a battery
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gemäss der Erfindung;according to the invention;
Fig. 2Fig. 2
und 3 Querschnitte durch abgewandelte Ausführungsformen von Batterien gemäss der Erfindung undand 3 cross sections through modified embodiments of batteries according to the invention and
Fig. 4Fig. 4
und 5 Draufsichten auf Batterien gemäss der Erfindung, die aufgrund ihrer speziellen Form, insbesondere für elektrische Uhren geeignet sind.and FIG. 5 plan views of batteries according to the invention, which due to their special shape, in particular are suitable for electrical clocks.
Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine alkalische Batterie mit einem ersten Gehäuseteil 1 aus Kunststoff, dem ein zweiter aus Kunststoff bestehender Gehäuseteil 2 gegenüberliegt, wobei die beiden Gehäuseteile über angeformte einander gegenüberliegende umlaufende Flansche 3,4 miteinander verbunden sind.Fig. 1 of the drawing shows an alkaline battery with a first housing part 1 made of plastic, from which a second part Plastic existing housing part 2 is opposite, the two housing parts over molded opposite one another circumferential flanges 3, 4 are connected to one another.
Im Inneren des Gehäuses befindet sich das aktive Material, welches in mehr oder weniger üblicher Weise angeordnet ist, wobei Art und Anordnung des aktiven Materials jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Im einzelnen enthält der erste Gehäuseteil' 1 ein Anodenmaterial 5, beispielsweise granuliertes Zink, Kadmium oder Indium. Der in der Zeichnung untere zweite Gehäuseteil 2 enthält ein depolarisierendes Kathodenmaterial 6, beispielsweise Quecksilberoxid oder monovalentes Silberoxid, welches mit Graphit gemischt ist, oder eine Mischung aus monovalentem und divalentem Silberoxid und Silberpulver. Als Separatoreinrichtungen sind zwischen dem Anoden - und dem Kathodenmaterial ein absorbierender Zelluloseseparator 7, eine Polyäthylen-Methacryl-Polymer-Membran 8 und eine Membran 9 aus einem modifizierten Polyvinylalkohol vorgesehen, wobei das Polyäthylen-Methacryl-Polymer ein handeis-Inside the housing is the active material, which is arranged in a more or less conventional manner, however, the nature and arrangement of the active material are not the subject of the present invention. Contains in detail the first housing part 1 an anode material 5, for example granulated zinc, cadmium or indium. The Indian Drawing lower second housing part 2 contains a depolarizing cathode material 6, for example mercury oxide or monovalent silver oxide, which is mixed with graphite, or a mixture of monovalent and divalent silver oxide and Silver powder. An absorbent cellulose separator is used as a separator between the anode and cathode material 7, a polyethylene methacrylic polymer membrane 8 and a membrane 9 made of a modified polyvinyl alcohol are provided, where the polyethylene-methacrylic polymer is a commercial
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übliches Polyäthylen-Methacrylsäure-Propfpolymer sein kann, wie es von der Firma RAI Research Corporation, USA, unter der Bezeichnung'Permion 2291 vertrieben wird, während der modifizierte Polyvinylalkohol (PVA) für die Membran 9 aus einer luftgetrockneten handelsüblichen Lösung bestehen kann, welche von der Firma Borden Chemical Co., USA, unter der Bezeichnung "Lemoflex" vertrieben wird. Der Separator 7 und die Membranen 8 und 9 liegen im wesentlichen in der Ebene der Flansche 3 und 4.common polyethylene methacrylic acid graft polymer, as sold by RAI Research Corporation, USA, under the name 'Permion 2291, while the modified Polyvinyl alcohol (PVA) for the membrane 9 can consist of an air-dried commercial solution which by Borden Chemical Co., USA, under the name "Lemoflex". The separator 7 and the membranes 8 and 9 lie essentially in the plane of the flanges 3 and 4.
Gemäss der Erfindung ist der erste Gehäuseteil 1 ein einstückiges Bauteil, welches einen Kontaktbereich 10 aus elektrisch leitfähigem Kunststoffmaterial sowie einen Wandbereich 11 aus nichtleitendem Kunststoffmaterial umfasst, wobei der Kontaktbereich 11 die Oberseite des Batteriegehäuses bildet. Die Bereiche 10 und 11 sind längs eines Übergangs 12 miteinander verbunden. Der in Fig. 1 untere zweite Gehäuseteil 2 ist ähnlich aufgebaut wie der erste Gehäuseteil 1 und umfasst einen elektrisch leitenden unteren Kontaktbereich 13, der mit einem nichtleitendem Wandbereich 14 im Bereich eines Übergangs 15 verschweisst ist.According to the invention, the first housing part 1 is a one-piece Component which has a contact area 10 made of electrically conductive plastic material and a wall area 11 comprises non-conductive plastic material, wherein the contact area 11 forms the top of the battery housing. the Areas 10 and 11 are connected to one another along a transition 12. The lower second housing part 2 in FIG. 1 is constructed similarly to the first housing part 1 and comprises an electrically conductive lower contact area 13, which is connected to a non-conductive wall area 14 is welded in the area of a transition 15.
Als Kunststoff für die Gehäuseteile 1 und 2 kann ein handelsübliches Kunstharz verwendet werden, wie es beispielsweise von der Firma Allied Chemical International S.A., USA als Harz Nr. H3100 vertrieben wird. Der einzige Unterschied zwischen den leitfähigen Bereichen 10 und 13 und den nichtleitenden Bereichen 11 und 14 besteht dabei darin, dass die leitfähigen Bereiche dadurch leitfähig gemacht werden, dass man das ungehärtete Kunstharz mit Russ oder einem anderen elektrisch leitfähigen, kompatiblen Material mischt. Es können auch andere Arten vonA commercially available plastic can be used as the plastic for the housing parts 1 and 2 Synthetic resin can be used, as it is, for example, from Allied Chemical International S.A., USA as resin no. H3100 is sold. The only difference between the conductive areas 10 and 13 and the non-conductive areas 11 and 14 is that the conductive areas can be made conductive by coating the uncured synthetic resin with carbon black or another electrically conductive, compatible material mixes. There can be other types of
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polymerisieren Kunstharzen verwendet werden, und zwar vorzugsweise thermoplastische Kunstharze, welche durch Spritzgiessen in die gewünschte Form gebracht werden können.polymerize synthetic resins are used, preferably thermoplastic synthetic resins, which can be brought into the desired shape by injection molding.
Die Herstellung der einstückigen Gehäuseteile, nämlich der Gehäuseteile 1 und 2, welche jeweils sowohl einen leitenden als auch einen nichtleitenden Bereich aus Kunststoffmaterial umfassen, geschieht folgendermassen: ein ringförmiges, aus nichtleitendem Kunststoff bestehendes Element, welches die gewünschte Gestalt besitzt, wird in ein Formteil eingelegt, das die gewünschten Konturen zur Herstellung des Wandbereichs 11 besitzt. Auf den Boden des Formteils wird dann ein Stückchen leitfähiges Kunststoffmaterial gelegt, und anschliessend werden die beiden Kunststoffteile mit Hilfe eines zu dem Formteil komplementären Formteils unter Anwendung von Wärme und Druck längs des Übergangs 12 miteinander verschweisst.The production of the one-piece housing parts, namely the housing parts 1 and 2, which each have both a conductive as well as a non-conductive area made of plastic material, happens as follows: an annular, from non-conductive plastic element, which has the desired shape, is inserted into a molded part, which has the desired contours for producing the wall area 11. A piece is then placed on the bottom of the molding conductive plastic material placed, and then the two plastic parts with the aid of a molded part complementary to the molded part using heat and Pressure welded together along the transition 12.
In dem ersten Gehäuseteil 1 befindet sich zwischen dem Anodenmaterial 5 und dem Kontaktbereich 10 aus leitfähigem Kunststoffmaterial ein metallisches Zwischenstück 16, welches vorzugsweise aus Kupfer besteht und einerseits einer mechanischen Verstärkung der Anordnung und andererseits der Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anodenmaterial 5 und dem Kontaktbereich 10 dient. Dem gleichen Zweck dient ein im zweiten Gehäuseteil 2 angeordnetes metallisches Zwischenstück 17, welches vorzugsweise aus Nickel besteht und das Kathodenmaterial 6 mit dem Kontaktbereich 13 aus leitfähigem Kunststoff elektrisch verbindet.In the first housing part 1 is located between the anode material 5 and the contact area 10 made of conductive plastic material, a metallic intermediate piece 16, which is preferably consists of copper and on the one hand a mechanical reinforcement of the arrangement and on the other hand the production an electrical connection between the anode material 5 and the contact area 10 is used. The same purpose serves a in the second housing part 2 arranged metallic intermediate piece 17, which is preferably made of nickel and the Cathode material 6 with the contact area 13 made of conductive Plastic connects electrically.
Beim Zusammenbau der Batterie werden die in Fig. 1 erkennbaren Bestandteile in die beiden Gehäusehälften bzw. -teile eingegebenWhen assembling the battery, the components that can be seen in FIG. 1 are entered into the two housing halves or parts
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und es wird ein geeigneter Elektrolyt, wie z.B. Kalium- oder Natriumhydroxid zugegeben. Danach werden die umlaufenden Flansche 3 und 4 längs des Umfangs der Batterie unter Anwendung von Druck und Wärme miteinander verschweisst.and a suitable electrolyte such as potassium or sodium hydroxide is added. After that the revolving Flanges 3 and 4 welded together along the perimeter of the battery using pressure and heat.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemässe Batterie mit einer von der Kreisform abweichenden Form, welche besonders für eine elektrische Ohr geeignet ist. Man erkennt, dass die gesamte Oberseite einen leitfähigen Kontaktbereich 10 der Batterie bildet und dass die Gehäuseteile längs der umlaufenden Flansche miteinander verbunden sind. Ein Querschnitt, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, ergibt sich, wenn man die Schnittlinie so legt, wie dies in Fig. 4 mit der Linie A-A angedeutet ist.Fig. 4 shows a battery according to the invention with a shape deviating from the circular shape, which is particularly suitable for an electric Ear is suitable. It can be seen that the entire top side forms a conductive contact area 10 of the battery and that the housing parts are connected to one another along the circumferential flanges. A cross section as shown in FIG. 1 is obtained when the cutting line is laid as indicated in FIG. 4 with the line A-A.
Während Fig« 4 der Zeichnung eine etwa nierenförmige BatterieWhile FIG. 4 of the drawing shows an approximately kidney-shaped battery
20 zeigt, ist in Fig. 5 eine etwa D-förmige Batterie 21 gemäss der Erfindung dargestellt, welche insbesondere für eine elektrische Uhr geeignet ist. Wie aus dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch die Batterie 22 gemäss Fig. 5 längs der Linie B-B in dieser Figur deutlich wird, besitzt die Batterie20 shows, an approximately D-shaped battery 21 according to the invention is shown in Fig. 5, which in particular for an electrical Clock is suitable. As from the cross section shown in FIG. 2 through the battery 22 according to FIG. 5 along the Line B-B in this figure clearly owns the battery
21 einen nach oben vorstehenden Kontaktbereich 22. Zu diesem Zweck ist der Formteil, in welchem das ringförmige Teilstück aus nichtleitendem Kunststoffmaterial und das Teilstück aus leitfähigem Kunststoffmaterial miteinander verschweisst werden, eine Vertiefung, in der der überstehende Kontäktbereich ausgebildet wird. Der untere zweite Gehäuseteil 25 kann in genau der gleichen Weise hergestellt werden, wie dies oben für den unteren zweiten Gehäuseteil 2 in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den unteren Gehäuseteil 25, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, voll-21 an upwardly protruding contact area 22. For this purpose, the molded part in which the annular section made of non-conductive plastic material and the section made of conductive plastic material are welded together, a recess in which the protruding contact area is formed. The lower second housing part 25 can in exactly made the same way as above for the lower second housing part 2 was explained in connection with FIG. Another option is to use the lower Housing part 25, as shown in the drawing, fully
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3. Oktober 1975 - 8 -Oct. 3, 1975 - 8 -
ständig aus leitfähigem Kunststoffmaterial herzustellen, so dass bei der fertigen Batterie der Boden, der Wandbereich des unteren Gehäuseteils und auch der umlaufende Flansch 26 leitfähig sind. constantly made of conductive plastic material, so that in the finished battery the base, the wall area of the lower housing part and also the circumferential flange 26 are conductive.
Die umlaufenden Flansche 24, 26 werden, wie vorstehend beschrieben, dichtend miteinander verbunden, wobei sich an der Verbindungsstelle eine geeignete Isolierung zwischen dem mit dem Anodenmaterial 5 verbundenen Kontaktbereich 22 und dem unteren Gehäuseteil 25 ergibt, da mindestens einer der Flansche 24 aus nichtleitendem Kunststoffmaterial besteht. Im übrigen ist die betrachtete Batterie ebenso aufgebaut, wie dies oben in Verbindung mit der Fig. 1 erläutert wurde.The circumferential flanges 24, 26 are, as described above, sealingly connected to each other, being at the junction a suitable insulation between the contact area 22 connected to the anode material 5 and the lower one Housing part 25 results because at least one of the flanges 24 is made of non-conductive plastic material. By the way, the considered battery constructed in the same way as this above in connection with the Fig. 1 was explained.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform gemäss der Erfindung, wie sie in Fig. 3 im Querschnitt gezeigt ist, bestehen beide Gehäuseteile 25 und 27 einschliesslich ihrer umlaufenden Flansche 26 bzw. 28 vollständig aus leitfähigem Kunststoffmaterial. Um in diesem Fall die erforderliche Isolation zwischen den einander gegenüberliegenden leitfähigen Flanschen 26 und 28 zu erreichen, ist ein nichtleitender Kunststoffring 29 mit einer Mittelöffnung 30 als Zwischenelement zwischen den Flanschen 26 und 28 angeordnet. Durch Anwendung von Wärme und Druck wird auch bei dieser Batterie eine einwandfreie Dichtung längs des umlaufenden Flansches des Batteriegehäuses erreicht. Auch bei dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau der Batterie lässt.sich wieder eine unregelmässige bzw. unkonventionelle Formgebung des Batteriegehäuses erreichen, wobei die Gehäuseteile beispiels weise die aus den Fig. 4 und 5 ersichtliche Form erhalten können.In a modified embodiment according to the invention, As shown in cross section in FIG. 3, there are both housing parts 25 and 27 including their circumferential ones Flanges 26 and 28 made entirely of conductive plastic material. In order to achieve the required isolation between To reach the opposing conductive flanges 26 and 28 is a non-conductive plastic ring 29 with a central opening 30 arranged as an intermediate element between the flanges 26 and 28. By applying heat and Pressure is also achieved with this battery, a perfect seal along the circumferential flange of the battery housing. Even with the structure of the battery shown in FIG. 3, an irregular or unconventional shape can again be used achieve the battery housing, the housing parts example, the form shown in FIGS. 4 and 5 obtained can.
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A 41 396 bA 41 396 b
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3. Oktober 1975 - 9 -October 3, 1975 - 9 -
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass erfindungsgemäss Batterien mit einem Kunststoffgehäuse hergestellt werden können, bei welchen durch eine isolierende umlaufende Verbindung im Bereich eines Flansches und durch die selektive Verwendung von leitfähigen und nichtleitenden Kunststoffmaterialien praktisch alle gewünschten Gehäuseformen verwirklicht werden können. Dabei versteht es sich, dass,vorstehend nur einige bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert wurden und dass dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung stehen, ausgehend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Form und des Aufbaus der Batterie Abwandlungen vorzunehmen, ohne dass er dabei den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung verlassen müsste.From the above description it is clear that according to the invention Batteries with a plastic housing can be produced, in which by an insulating circumferential Connection in the area of a flange and through the selective use of conductive and non-conductive plastic materials practically all desired housing shapes can be realized. It goes without saying that, above only some preferred embodiments have been explained in more detail and that numerous possibilities are available to the person skilled in the art are based on the described embodiment with regard to the shape and structure of the battery modifications to undertake without having to depart from the basic concept of the present invention.
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609832/0827609832/0827
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