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DE102023111815B4 - Battery, in particular button cell, and method for its production - Google Patents

Battery, in particular button cell, and method for its production Download PDF

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DE102023111815B4
DE102023111815B4 DE102023111815.3A DE102023111815A DE102023111815B4 DE 102023111815 B4 DE102023111815 B4 DE 102023111815B4 DE 102023111815 A DE102023111815 A DE 102023111815A DE 102023111815 B4 DE102023111815 B4 DE 102023111815B4
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DE
Germany
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battery
electronic device
electronic component
cathode
anode
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German (de)
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Inventor
Guido Weckwerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Esperta GmbH
Original Assignee
Esperta GmbH
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Publication date
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Abstract

Batterie, insbesondere Knopfzelle, mit einer Anode (13) und einer Kathode (11) sowie einem dazwischen angeordneten Separator (15) und
einem Gehäuse, das aus einem Becher (5) und einem Deckel (3) sowie einer dazwischen liegenden ringförmigen Isolations- und Dichtungsschicht (17) besteht,
wobei in dem Gehäuse (3, 5) der Batterie (1) zusätzlich eine Elektronikeinrichtung (7) mit wenigstens einem elektronischen Bauelement (9) angeordnet ist,
wobei die Elektronikeinrichtung (7) als elektronisches Bauelement (9) eine Sensoreinrichtung in Form eines Bewegungs- oder Beschleunigungssensors umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie bei einem Detektieren eines vordefinierten Ereignisses eine Aktion auslöst,
die Elektronikeinrichtung (7) als elektronisches Bauelement (9) eine Schalteinrichtung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie als Aktion ein Abschalten der Batteriespannung bewirkt, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne mittels des Bewegungs- oder Beschleunigungssensor keine Bewegung detektiert wird und/oder ein Einschalten der Batteriespannung über eine detektierte Bewegung oder ein detektiertes vorgegebenes Bewegungsmuster erfolgt,
die Elektronikeinrichtung (7) kreis- oder ringförmig ausgebildet ist und
wobei zumindest ein empfindliches elektronisches Bauelement (9) ringförmig an oder in der Elektronikeinrichtung (7) angeordnet ist und durch die ringförmige Isolations- und Dichtungsschicht (17) vor der Kathode (11) und/oder der Anode (13) geschützt ist.

Figure DE102023111815B4_0000
Battery, in particular button cell, with an anode (13) and a cathode (11) and a separator (15) arranged therebetween and
a housing consisting of a cup (5) and a lid (3) and an annular insulation and sealing layer (17) therebetween,
wherein an electronic device (7) with at least one electronic component (9) is additionally arranged in the housing (3, 5) of the battery (1),
wherein the electronic device (7) comprises, as an electronic component (9), a sensor device in the form of a motion or acceleration sensor, which is designed such that it triggers an action upon detection of a predefined event,
the electronic device (7) comprises, as an electronic component (9), a switching device which is designed such that it causes the battery voltage to be switched off if no movement is detected by the movement or acceleration sensor over a predetermined period of time and/or the battery voltage is switched on via a detected movement or a detected predetermined movement pattern,
the electronic device (7) is circular or annular and
wherein at least one sensitive electronic component (9) is arranged in a ring shape on or in the electronic device (7) and is protected from the cathode (11) and/or the anode (13) by the ring-shaped insulation and sealing layer (17).
Figure DE102023111815B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere Knopfzelle, mit einer Anode und einer Kathode, sowie einem dazwischen angeordneten Separator sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Batterie.The invention relates to a battery, in particular a button cell, with an anode and a cathode, as well as a separator arranged therebetween, and to a method for producing such a battery.

Derartige Batterien werden in einer Unzahl von Geräten (Fernbedienungen jeglicher Art, medizinische Geräte, Messgeräte, etc.) verwendet, um diese Geräte batteriebetrieben oder -gestützt autark von der Netzstromversorgung verwenden zu können. Zudem werden derartige Batterien verwendet, um in nicht autarken Geräten (Computer, Smartphones, Laptops, Notebooks, etc.) Teile der Elektronik batteriegestützt auszugestalten, um beispielsweise Stand-by-Schaltungen mit Strom zu versorgen, flüchtigen Speicherinhalt zu erhalten oder kurzzeitige Netzstromausfälle zu überbrücken.Such batteries are used in countless devices (remote controls of all kinds, medical devices, measuring instruments, etc.) to enable these devices to be used independently of the mains power supply, either battery-operated or battery-assisted. Such batteries are also used to make electronic components in non-autonomous devices (computers, smartphones, laptops, notebooks, etc.) battery-assisted, for example, to power standby circuits, preserve volatile memory content, or bridge short-term power outages.

Im Sinne der Erfindung umfasst der Begriff Batterie sowohl aufladbare als auch nicht aufladbare Energiespeicher, also auch sogenannte Akkumulatoren, die in ihrem Inneren Stoffe aufweisen, welche aufgrund einer chemischen Reaktion Energie speichern und abgeben können. Unter dem Begriff Batterie werden im Sinne der Erfindung auch mehrzellige, in einem Gehäuse zusammen gefasste, Batteriezellen verstanden, jedoch in bevorzugter Ausgestaltung eine einzelne Batteriezelle, insbesondere herkömmlicher standardisierter Bauform, wie beispielsweise Mono, Mignon, Micro, Mini, Baby, Lady, 9 V-Block und vorzugsweise unterschiedliche Knopfzellentypen.For the purposes of the invention, the term "battery" encompasses both rechargeable and non-rechargeable energy storage devices, including so-called accumulators, which contain substances inside that can store and release energy through a chemical reaction. For the purposes of the invention, the term "battery" also includes multi-cell battery cells combined in a housing, but in a preferred embodiment, it refers to a single battery cell, particularly of a conventional, standardized design, such as mono, mignon, micro, mini, baby, lady, 9 V block, and preferably various button cell types.

Klar zu trennen sind hiervon sogenannte Akkupacks, die mehrere Batterien beinhalten. Derartige Akkupacks sind, selbst wenn sie in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, nicht im Sinne der Erfindung als Batterie zu verstehen.A clear distinction must be made between so-called battery packs, which contain multiple batteries. Such battery packs, even if they are arranged in a common housing, are not to be understood as batteries within the meaning of the invention.

Um verschieden Eigenschaften der Batterie, wie beispielsweise deren Ladezustand, zu detektieren, muss in dem Gerät, in das die Batterie eingelegt wird, eine entsprechende Messeinrichtung vorgesehen sein. Soll in geeichten Geräten (z.B. Messgeräte) oder sicherheitsrelevanten Geräten, wie beispielsweise medizinischen Geräten, das erste und/oder wiederholte korrekte Einlegen dieser Batterien detektiert, überwacht oder gar dokumentiert werden, so sind in diesen Geräten geeignete Vorrichtungen erforderlich, die nur eine bedingte Sicherheit gegen Betrug oder Missbrauch bieten.To detect various battery properties, such as its charge level, the device into which the battery is inserted must be equipped with a corresponding measuring device. If the first and/or repeated correct insertion of these batteries is to be detected, monitored, or even documented in calibrated devices (e.g., measuring instruments) or safety-relevant devices, such as medical devices, these devices require suitable devices that offer only limited security against fraud or misuse.

Aus der DE 11 2017 000 614 T5 ist eine in einem Fahrzeug zu montierende Batterievorrichtung mit einem Lageänderungsdetektor im Inneren des Batteriepacks bekannt. Weitere Batterien sind aus der US 2015 / 0 349 388 A1 und der US 2008 / 0 090 134 A1 , der DE 10 2015 002 149 A1 , der DE 10 2016 105 219 A1 und der DE 11 2014 003 323 T5 bekannt.From the DE 11 2017 000 614 T5 A battery device to be mounted in a vehicle with a position change detector inside the battery pack is known. Other batteries are known from US 2015 / 0 349 388 A1 and the US 2008 / 0 090 134 A1 , the DE 10 2015 002 149 A1 , the DE 10 2016 105 219 A1 and the DE 11 2014 003 323 T5 known.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, vorstehende Nachteile zu vermeiden und eine Batterie sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Batterie zu schaffen, welche(s) das Einsatzgebiet der Batterie erhöht und/oder ein Detektieren der Batterieeigenschaften erleichtert.The present invention is therefore based on the object of avoiding the above disadvantages and of providing a battery and a manufacturing method for such a battery which increases the field of application of the battery and/or facilitates detection of the battery properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.This object is achieved according to the invention by a battery having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 5.

Erfindungsgemäß ist innerhalb eines aus einem Becher und einem Deckel bestehenden Gehäuses einer Batterie zusätzlich eine Elektronikeinrichtung mit wenigstens einem elektronischen Bauelement angeordnet. Durch die Unterbringung der Elektronikeinrichtung im Gehäuse der Batterie kann die Batterie autark oder im Zusammenspiel mit Vorrichtungen die außerhalb der Batterie - insbesondere innerhalb von Geräten, in welche die Batterie eingelegt wird - angeordnet sind, verschiedene Aufgaben oder Aktionen erledigen.According to the invention, an electronic device with at least one electronic component is additionally arranged within a battery housing consisting of a cup and a lid. By accommodating the electronic device in the battery housing, the battery can perform various tasks or actions independently or in conjunction with devices arranged outside the battery—particularly within devices into which the battery is inserted.

Die Elektronikeinrichtung kann beispielsweise eine vorzugsweise prozessorgesteuerte Schalteinrichtung umfassen, die ein An- und/oder Abschalten der Batteriespannung ermöglicht. Weiterhin ist es denkbar, dass die Elektronikeinrichtung eine Sensoreinrichtung (insbesondere mit einem Bewegungs- oder Beschleunigungssensor), und/oder eine Messeinrichtung und/oder eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung und/oder eine Auswerteeinheit und/oder eine Speichereinheit umfasst.The electronic device can, for example, comprise a preferably processor-controlled switching device that enables the battery voltage to be switched on and/or off. Furthermore, it is conceivable for the electronic device to comprise a sensor device (in particular with a motion or acceleration sensor), and/or a measuring device, and/or a transmitting and/or receiving device, and/or an evaluation unit, and/or a memory unit.

So kann als eine erfindungsgemäße Aktion beispielsweise die Batteriespannung abgeschaltet werden, wenn über längere Zeit, insbesondere eine vorgegebene Zeitspanne, mittels eines Bewegungs- oder Beschleunigungssensor keine Bewegung detektiert wird. Ein Einschalten der Batteriespannung kann erfindungsgemäß auch bei Bedarf, beispielsweise über eine detektierte Bewegung oder ein detektiertes vorgegebenes Bewegungsmuster oder über ein mittels einer Empfangseinrichtung empfangenes Signal bzw. Daten erfolgen.For example, as an action according to the invention, the battery voltage can be switched off if no movement is detected by a motion or acceleration sensor for a longer period of time, in particular a predetermined period of time. According to the invention, the battery voltage can also be switched on as needed, for example, via a detected movement or a detected predetermined movement pattern or via a signal or data received by a receiving device.

Zudem ist es denkbar, in der Batterie in einer Speichereinheit empfangene Daten und/oder detektierte Aktionen wie Bewegung, Bewegungsmuster, Abgabe von Batteriestrom, Batteriezustand, Ladezyklen (bei aufladbaren Batterien), etc. als Historie zu speichern.It is also conceivable to store data received and/or detected actions such as movement, movement patterns, battery current output, battery status, charging cycles (in the case of rechargeable batteries), etc. as a history in a storage unit in the battery.

Als elektronische Bauelemente, die einzeln oder in beliebiger Kombination von der Elektronikeinrichtung umfasst werden, kommen beispielsweise Speicher, Mikroprozessor oder FPGA, Schalttransistor, Sensoren (insbesondere Beschleunigungs- oder Bewegungssensoren, Feuchtigkeitssensoren) in Frage.Electronic components that may be included individually or in any combination by the electronic device include, for example, memory, microprocessor or FPGA, switching transistor, sensors (in particular acceleration or motion sensors, humidity sensors).

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eines der Bauelemente, insbesondere säureempfindliche Bauelemente, durch die Isolations- und Dichtungsschicht von der Anode und/oder der Kathode säuredicht oder gar gasdicht getrennt. Hierdurch wird ein frühzeitiger Defekt des jeweiligen Bauelements bedingt durch eine unerwünschte chemische Reaktion (z.B. Oxidation) verhindert, wobei vorteilhafterweise das Abdichten vorzugsweise durch eine in der Batterie bereits vorhandene Isolations- und Dichtungsschicht (zwischen Becher und Deckel der Batterie) erfolgt.In a preferred embodiment of the invention, at least one of the components, particularly acid-sensitive components, is separated from the anode and/or cathode by the insulating and sealing layer in an acid-tight or even gas-tight manner. This prevents premature failure of the respective component due to an undesirable chemical reaction (e.g., oxidation). Advantageously, the sealing is preferably achieved by an insulating and sealing layer already present in the battery (between the can and the lid of the battery).

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist die Elektronikeinrichtung kreis- oder ringförmig, vorzugsweise mit einem Durchmesser nahezu dem Innendurchmesser des Bechers des Batteriegehäuses, ausgebildet. Dies erleichtert das Einlegen und Positionieren bei der Herstellung, so dass abgesehen von dem Einlegen der Elektronikeinrichtung im Vergleich zum herkömmlichen Herstellungsprozess kein zusätzlicher (Arbeits-)Schritt erforderlich ist.In an embodiment according to the invention, the electronic device is circular or ring-shaped, preferably with a diameter almost equal to the inner diameter of the battery housing cup. This facilitates insertion and positioning during production, so that, apart from inserting the electronic device, no additional (work) step is required compared to the conventional manufacturing process.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist zumindest ein empfindliches elektronisches Bauelement (Mikroprozessor, etc.) ringförmig an oder in der Elektronikeinrichtung angeordnet und durch die ringförmigen Isolations- und Dichtungsschicht von der Kathode und/oder der Anode gasdicht getrennt und damit vor chemisch aggressiven Stoffen bzw. Materialien geschützt. Durch die ringförmige Anordnung kann vorteilhafterweise die in der Batterie bereits vorhandene ringförmige Isolations- und Dichtungsschicht verwendet werden, ohne dass an dieser ringförmigen Isolations- und Dichtungsschicht, abgesehen von einer eventuellen Aussparung, wesentliche Änderungen vorgenommen werden müssen.In a configuration according to the invention, at least one sensitive electronic component (microprocessor, etc.) is arranged in a ring on or in the electronic device and is separated from the cathode and/or the anode in a gas-tight manner by the annular insulation and sealing layer, thus protecting it from chemically aggressive substances or materials. The annular arrangement advantageously allows the use of the annular insulation and sealing layer already present in the battery without requiring any significant modifications to this annular insulation and sealing layer, apart from a possible recess.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektronikeinrichtung als kreisförmige Fläche ausgebildet und weist eine Kontaktfläche, vorzugsweise einen Innenkreis, zur Kathode und eine weitere Kontaktfläche, vorzugsweise eine Lasche oder Nase, zum Pluspol (Becher) der Batterie auf. Soweit die Kontaktflächen chemisch aggressive Materialen kontaktieren, sind diese vorzugsweise aus entsprechendem resistentem leitfähigem Material gefertigt.In a further advantageous embodiment of the invention, the electronic device is designed as a circular surface and has a contact surface, preferably an inner circle, to the cathode and another contact surface, preferably a tab or nose, to the positive pole (cup) of the battery. If the contact surfaces come into contact with chemically aggressive materials, they are preferably made of a correspondingly resistant conductive material.

Wie bereits vorstehend erläutert, kann die Elektronikeinrichtung als elektronisches Bauelement eine Schalteinrichtung umfassen, die derart ausgebildet ist, dass sie das An- und Abschalten der Batteriespannung bewirkt, also Plus und/oder Minuspol trennt und damit spannungslos (bzw. potenziallos) schaltet.As already explained above, the electronic device can comprise a switching device as an electronic component which is designed in such a way that it causes the battery voltage to be switched on and off, i.e. it separates the plus and/or minus pole and thus switches it to a voltage-free state (or potential-free).

Weiterhin ist es denkbar, dass die Elektronikeinrichtung als elektronisches Bauelement eine Sensoreinrichtung (insbesondere Bewegungs- oder Beschleunigungssensor) umfasst, und bei einem Detektieren eines vordefinierten Ereignisses (z.B. Bewegung oder ein Bewegungsmuster) eine Aktion, wie beispielsweise An- und Abschalten der Batteriespannung, Senden eines vordefinierten Musters (Datensignal), auslöst.Furthermore, it is conceivable that the electronic device comprises a sensor device (in particular a motion or acceleration sensor) as an electronic component, and upon detection of a predefined event (e.g. movement or a movement pattern) triggers an action, such as switching the battery voltage on and off, sending a predefined pattern (data signal).

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Elektronikeinrichtung als elektronisches Bauelement eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung, mittels welcher, über Funk und/oder Modulation der Batteriespannung und/oder des Batteriestroms Daten gesendet und/oder empfangen werden können. Beispielsweise können in der Batterie Daten (in einer Speichereinrichtung) abgespeichert werden, um später einen Nachweis (beispielsweise zu Zwecken der Qualitätssicherung, Eichung, Garantie) führen zu können, dass die Batterie in dem jeweiligen Gerät eingelegt war.In a particular embodiment of the invention, the electronic device comprises, as an electronic component, a transmitting and/or receiving device, by means of which data can be transmitted and/or received via radio and/or modulation of the battery voltage and/or battery current. For example, data can be stored in the battery (in a storage device) in order to later provide evidence (e.g., for quality assurance, calibration, or warranty purposes) that the battery was inserted in the respective device.

Nach der Erfindung wird bei der Herstellung der Batterie als zusätzlicher und vorzugsweise einziger weiterer Verfahrensschritt eine runde oder ringförmige Elektronikeinrichtung in den Becher eingelegt. Dies kann in einem ersten Schritt vor dem Einbringen der Isolations- und Dichtungsschicht, dem Einbringen von weiterem Material zur Bildung der Kathode, dem Einbringen eines Separators, Einbringen von weiterem Material oder Vorsehen von Luftlöchern zur Bildung der Anode und dem Einsetzen des Deckels erfolgen, so dass nur eine geringfügige und damit kostengünstige Änderung des herkömmlichen Herstellungsprozesses erforderlich ist.According to the invention, during battery production, a round or ring-shaped electronic device is inserted into the can as an additional and preferably only further process step. This can be done in a first step before the application of the insulation and sealing layer, the introduction of additional material to form the cathode, the introduction of a separator, the introduction of additional material or the provision of air holes to form the anode, and the insertion of the lid, so that only a minor and therefore cost-effective modification of the conventional manufacturing process is required.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous embodiments of the invention emerge from the dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:

  • 1 eine schematische gebrochene Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Batterie mit einer Elektronikeinrichtung;
  • 2 und schematische perspektivische Detailansicht einer Elektronikeinrichtung nach 1 als Einzelheit und
  • 3 eine schematische Seitenansicht einer Elektronikeinrichtung nach 2.
The drawing shows:
  • 1 a schematic broken longitudinal sectional view of a battery according to the invention with an electronic device;
  • 2 and schematic perspective detailed view of an electronic device according to 1 as an individual and
  • 3 a schematic side view of an electronic device according to 2 .

1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 1 beispielhaft in Form einer typischen Knopfzelle mit einem aus einem Becher 5 als Pluspol und einem Deckel 3 als Minuspol der Batterie 1 bestehenden Gehäuse, meist aus Edelstahl. 1 shows a battery 1 according to the invention, for example in the form of a typical button cell with a housing consisting of a cup 5 as the positive pole and a lid 3 as the negative pole of the battery 1, usually made of stainless steel.

Die im Grundriss (x-y-Eben) bzw. im Querschnitt kreisförmig ausgebildete Batterie 1 weist wie herkömmliche Batterien zwei unterschiedliche Elemente auf, die als Reduktionsmittel (Anode 13: beispielsweise Zink oder Lithium) und Oxidationsmittel (Kathode 11: beispielsweise Quecksilberoxid, Silberoxid oder Manganoxid) dienen.The battery 1, which is circular in plan view (x-y plane) and in cross-section, has, like conventional batteries, two different elements which serve as reducing agents (anode 13: for example zinc or lithium) and oxidizing agents (cathode 11: for example mercury oxide, silver oxide or manganese oxide).

Die Anode 13 kontaktiert den Deckel und bildet den technischen Minuspol. Unterhalb der Anode 13 ist durch einen Separator 15 getrennt die Kathode 11 angeordnet, die den Becher 5 kontaktiert und den technischen Pluspol der Batterie 1 bildet.The anode 13 contacts the lid and forms the technical negative pole. The cathode 11 is arranged below the anode 13, separated by a separator 15. It contacts the can 5 and forms the technical positive pole of the battery 1.

Im Unterschied zu einer herkömmlichen Batterie befindet sich bei der erfindungsgemäßen Batterie unterhalb des Separators 15, vorzugsweise am Boden des Bechers 5, eine Elektronikeinrichtung 7, beispielsweise in Form einer runden Platine.In contrast to a conventional battery, in the battery according to the invention, an electronic device 7, for example in the form of a round circuit board, is located below the separator 15, preferably at the bottom of the cup 5.

Die Elektronikeinrichtung 7 weist an ihrer Unterseite mehrere (beispielsweise drei, siehe auch 3) Kontaktfedern 29 auf, um den Becher 5 und damit den Pluspol der Batterie 1 zu kontaktieren.The electronic device 7 has on its underside several (for example three, see also 3 ) contact springs 29 to contact the cup 5 and thus the positive pole of the battery 1.

Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass die Elektronikeinrichtung 7 nicht ganzflächig ausgebildet ist. So kann die Elektronikeinrichtung 7 auch nicht direkt auf den Boden des Bechers 5 eingelegt werden, sondern vorzugsweise nur innerhalb der Isolations- und Dichtungsschicht 17 angeordnet sein, wobei die Kathode 11 oder der Becher 5 dann über eine entsprechende Kontaktfläche kontaktiert werden kann.Of course, it is also conceivable that the electronic device 7 is not formed over the entire surface. Thus, the electronic device 7 can also not be placed directly on the bottom of the can 5, but preferably only be arranged within the insulation and sealing layer 17, whereby the cathode 11 or the can 5 can then be contacted via a corresponding contact surface.

Wie aus 2 ersichtlich, weist die Elektronikeinrichtung 7 an ihrer Oberseite im Bereich der Kathode 11 einen, vorzugsweise kreisflächenfömigen, inneren Teil bzw. Innenbereich 23 auf, der mit den Kontaktfedern 29 direkt oder über eine Schalteinrichtung verbunden ist, so dass die Kathode, vorzugsweise über ihren gesamten Querschnitt, mit dem Pluspol der Batterie direkt (durchkontaktiert) oder über die Schalteinrichtung verbunden ist.As from 2 As can be seen, the electronic device 7 has on its upper side in the region of the cathode 11 a preferably circular inner part or inner region 23 which is connected to the contact springs 29 directly or via a switching device, so that the cathode is connected, preferably over its entire cross section, to the positive pole of the battery directly (through-contacted) or via the switching device.

Am, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, Rand 21 der Elektronikeinrichtung 7 sind je nach Anforderung elektronische Bauelemente 9 in beliebiger Kombination, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, eine Bewegungssensor, eine elektronische Schalteinrichtung, eine Speichereinrichtung, eine Auswerteeinrichtung, etc., angeordnet.Depending on the requirements, electronic components 9 in any combination, such as a microprocessor, a motion sensor, an electronic switching device, a memory device, an evaluation device, etc., are arranged on the preferably ring-shaped edge 21 of the electronic device 7.

Die Elektronikeinrichtung 7 weist einen Vorsprung in Form einer Kontaktnase 25 mit einer im Endbereich angeordneten Kontaktfläche 27 auf, um die Anode 13 oder unmittelbar den Deckel 3 und damit den Minuspol der Batterie 1 zu kontaktieren.The electronic device 7 has a projection in the form of a contact nose 25 with a contact surface 27 arranged in the end region in order to contact the anode 13 or directly the cover 3 and thus the negative pole of the battery 1.

Hierzu kann die Kontaktnase beispielsweise rechtwinklig nach oben (in z-Richtung) gebogen sein, um einen üblicherweise sich nach unten erstreckenden Rand des Deckels 3 oder die (in z-Richtung gesehen) oberhalb des Separators 15 angeordnete Anode 13 zu kontaktieren.For this purpose, the contact nose can, for example, be bent upwards at a right angle (in the z-direction) in order to contact a usually downwardly extending edge of the cover 3 or the anode 13 arranged above the separator 15 (seen in the z-direction).

Der Rand 21 der Elektronikeinrichtung 7 und damit in diesem Bereich angeordnete Bauelemente 9 werden durch die Isolations- und Dichtungsschicht 17 von der Kathode 11 und Anode 13 geschützt, so dass die Bauelemente nur über die Elektronikeinrichtung 7 kontaktiert werden und in gewünschter Weise jeweils mit Plus- und Minuspol der Batterie über ihre Anschlüsse in Verbindung stehen. Der Rand 21 kann hierzu beispielsweise in üblicher Weise als Platine (evtl. auch mehrlagig) ausgebildet sein und entsprechend Leiterbahnen aufweisen.The edge 21 of the electronic device 7 and thus the components 9 arranged in this area are protected by the insulation and sealing layer 17 from the cathode 11 and anode 13, so that the components are only contacted via the electronic device 7 and are connected, as desired, to the positive and negative poles of the battery via their terminals. For this purpose, the edge 21 can, for example, be designed in the usual way as a circuit board (possibly also multi-layered) and have corresponding conductor tracks.

Die nach oben gebogene Kontaktnase 25 ist durch die Isolations- und Dichtungsschicht 17 (bzw. Isolationsring) derart abgedichtet, dass nur die Kontaktfläche 27 mit dem Deckel 3 oder der Anode 13 in Verbindung steht. Der Rand 21 der Elektronikeinrichtung 7 bleibt von der Kathode 11 und der Anode durch die Isolations- und Dichtungsschicht 17 getrennt und wird damit vor aggressiven chemischen Reaktionen geschützt.The upwardly bent contact nose 25 is sealed by the insulating and sealing layer 17 (or insulating ring) such that only the contact surface 27 is in contact with the cover 3 or the anode 13. The edge 21 of the electronic device 7 remains separated from the cathode 11 and the anode by the insulating and sealing layer 17 and is thus protected from aggressive chemical reactions.

Auf diese Weise werden die Bauelemente 9 von der Batterie 1 mit Strom versorgt, um ihre Aufgaben, wie beispielsweise das An- und Abschalten der Batteriespannung zu erledigen.In this way, the components 9 are supplied with power from the battery 1 in order to carry out their tasks, such as switching the battery voltage on and off.

Wie aus 1 ersichtlich kann die Elektronikeinrichtung 7, insbesondere in Form einer kreisförmigen Platine, bei der Herstellung in einen Becher 5 eingelegt werden, wobei der Rand 21 durch die Isolations- und Dichtungsschicht 17 - die nachfolgend oder gleichzeitig eingebracht wird - gegenüber dem Innenraum der Batterie 1 und den sich darin befindlichen meist chemisch aggressiven Materialen nicht nur elektrisch isoliert (bis auf Kontaktfläche 27), sondern vorzugsweise auch geschützt ist.As from 1 As can be seen, the electronic device 7, in particular in the form of a circular circuit board, can be inserted into a cup 5 during production, wherein the edge 21 is not only electrically insulated (except for contact surface 27) but preferably also protected from the interior of the battery 1 and the mostly chemically aggressive materials located therein by the insulation and sealing layer 17 - which is introduced subsequently or simultaneously.

Die elektronischen Bauelemente 9 befinden sich dabei im Bereich des umlaufenden Dichtungsrings bzw. der ringförmig ausgebildeten Isolations- und Dichtungsschicht 17.The electronic components 9 are located in the area of the circumferential sealing ring or the ring-shaped insulation and sealing layer 17.

Auch wenn die Erfindung vorstehend anhand einer runden Knopfzelle erläutert wurde, umfasst die Erfindung selbstverständlich auch eckige Grundformen von Batterien bzw. Batteriezellen. Der Begriff ringförmig ist entsprechend auch als eckig ausgebildete Ringe zu verstehen.Although the invention was explained above using a round button cell, the invention naturally also encompasses square basic shapes of batteries or battery cells. Accordingly, the term "ring-shaped" also refers to square-shaped rings.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Batteriebattery
33
Deckel (- Pol der Batterie)Cover (- battery terminal)
55
Becher (+ Pol der Batterie)Cup (+ battery pole)
77
Elektronikeinrichtung in Form einer PlatineElectronic device in the form of a circuit board
99
Elektronische Bauelemente Electronic components
1111
Kathodecathode
1313
Anodeanode
1515
Separatorseparator
1717
Isolations- und DichtungsschichtInsulation and sealing layer
2121
Rand der Platineedge of the board
2323
Innerer Teil der Platine/InnenbereichInner part of the board/interior
2525
KontaktnaseContact nose
2727
KontaktflächeContact surface
2929
KontaktfedernContact springs

Claims (6)

Batterie, insbesondere Knopfzelle, mit einer Anode (13) und einer Kathode (11) sowie einem dazwischen angeordneten Separator (15) und einem Gehäuse, das aus einem Becher (5) und einem Deckel (3) sowie einer dazwischen liegenden ringförmigen Isolations- und Dichtungsschicht (17) besteht, wobei in dem Gehäuse (3, 5) der Batterie (1) zusätzlich eine Elektronikeinrichtung (7) mit wenigstens einem elektronischen Bauelement (9) angeordnet ist, wobei die Elektronikeinrichtung (7) als elektronisches Bauelement (9) eine Sensoreinrichtung in Form eines Bewegungs- oder Beschleunigungssensors umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie bei einem Detektieren eines vordefinierten Ereignisses eine Aktion auslöst, die Elektronikeinrichtung (7) als elektronisches Bauelement (9) eine Schalteinrichtung umfasst, die derart ausgebildet ist, dass sie als Aktion ein Abschalten der Batteriespannung bewirkt, wenn über eine vorgegebene Zeitspanne mittels des Bewegungs- oder Beschleunigungssensor keine Bewegung detektiert wird und/oder ein Einschalten der Batteriespannung über eine detektierte Bewegung oder ein detektiertes vorgegebenes Bewegungsmuster erfolgt, die Elektronikeinrichtung (7) kreis- oder ringförmig ausgebildet ist und wobei zumindest ein empfindliches elektronisches Bauelement (9) ringförmig an oder in der Elektronikeinrichtung (7) angeordnet ist und durch die ringförmige Isolations- und Dichtungsschicht (17) vor der Kathode (11) und/oder der Anode (13) geschützt ist. A battery, in particular a button cell, comprising an anode (13) and a cathode (11), a separator (15) arranged therebetween, and a housing consisting of a cup (5) and a lid (3), as well as an annular insulating and sealing layer (17) arranged therebetween. An electronic device (7) with at least one electronic component (9) is additionally arranged in the housing (3, 5) of the battery (1). The electronic device (7) comprises, as the electronic component (9), a sensor device in the form of a motion or acceleration sensor, which is designed to trigger an action upon detection of a predefined event. The electronic device (7) comprises, as the electronic component (9), a switching device, which is designed to switch off the battery voltage as an action if no movement is detected by the motion or acceleration sensor over a predetermined period of time and/or to switch on the battery voltage via a detected movement or a detected predetermined movement pattern, the electronic device (7) is circular or annular, and wherein at least one sensitive electronic component (9) is arranged in a ring shape on or in the electronic device (7) and is protected from the cathode (11) and/or the anode (13) by the annular insulation and sealing layer (17). Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine elektronische Bauelement (9) der Elektronikeinrichtung (7) durch die Isolations- und Dichtungsschicht (17) von der Anode (13) und/oder der Kathode (11) säuredicht getrennt ist.Battery after Claim 1 , characterized in that the at least one electronic component (9) of the electronic device (7) is separated from the anode (13) and/or the cathode (11) in an acid-tight manner by the insulation and sealing layer (17). Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinrichtung (7) als kreisförmige Fläche ausgebildet ist und Kontaktflächen zu Kathode (11) und Pluspol der Batterie aufweist.Battery after Claim 1 or 2 , characterized in that the electronic device (7) is designed as a circular surface and has contact surfaces to the cathode (11) and the positive pole of the battery. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinrichtung (7) als elektronisches Bauelement (9) eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung umfasst, mittels welcher über Funk und/oder Modulation der Batteriespannung und/oder des Batteriestroms Daten gesendet und/oder empfangen werden können.Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic device (7) comprises, as an electronic component (9), a transmitting and/or receiving device by means of which data can be transmitted and/or received via radio and/or modulation of the battery voltage and/or the battery current. Verfahren zur Herstellung einer Batterie (1), insbesondere Knopfzelle, nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem als ein Verfahrensschritt die kreis- oder ringförmige Elektronikeinrichtung (7) in das Gehäuse (3, 5) der Batterie (1) eingelegt wird, wobei in der Elektronikeinrichtung (7) als wenigstens ein elektronisches Bauelement (9) die Sensoreinrichtung in Form eines Bewegungs- oder Beschleunigungssensors angeordnet wird, wobei zumindest ein empfindliches elektronisches Bauelement (9) ringförmig an oder in der Elektronikeinrichtung (7) angeordnet wird und durch die ringförmige Isolations- und Dichtungsschicht (17) vor der Kathode (11) und/oder der Anode (13) geschützt wird. A method for producing a battery (1), in particular a button cell, according to one of the preceding claims, in which, as a method step, the circular or ring-shaped electronic device (7) is inserted into the housing (3, 5) of the battery (1), wherein the sensor device in the form of a motion or acceleration sensor is arranged in the electronic device (7) as at least one electronic component (9), wherein at least one sensitive electronic component (9) is arranged in a ring shape on or in the electronic device (7) and is protected from the cathode (11) and/or the anode (13) by the ring-shaped insulation and sealing layer (17). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinrichtung (7) in den Becher (5) der Batterie (1) eingelegt wird bevor weitere Verfahrensschritte zur Bildung der Anode (13), der Kathode (11) oder des Separators (15) erfolgen.Procedure according to Claim 5 , characterized in that the electronic device (7) is inserted into the cup (5) of the battery (1) before further process steps for forming the anode (13), the cathode (11) or the separator (15) take place.
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