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DE2324491A1 - Festkoerperbatterie - Google Patents

Festkoerperbatterie

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Publication number
DE2324491A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stack
battery
battery according
terminal
elements
Prior art date
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Granted
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DE2324491A
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English (en)
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DE2324491C3 (de
DE2324491B2 (de
Inventor
Gerard Henry Boyle
James Epstein
Charles Chi Liang
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.)
Duracell Inc USA
Original Assignee
PR Mallory and Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PR Mallory and Co Inc filed Critical PR Mallory and Co Inc
Publication of DE2324491A1 publication Critical patent/DE2324491A1/de
Publication of DE2324491B2 publication Critical patent/DE2324491B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2324491C3 publication Critical patent/DE2324491C3/de
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/42Grouping of primary cells into batteries
    • H01M6/46Grouping of primary cells into batteries of flat cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

14.05.73 DIPL.-ING. R. LEMCKE (11063/64) Ίι/Br
Patentanwalt
75Karlsruhe1 2324491
P. R. MALLORY & GO. INC., eine Gesellschaft nach, den Gesetzen des Staates Delaware, 3029 East Washington Street, Indianapolis, Indiana 46206, Vereinigte Staaten von Amerika
Festkörperbatterie
Die Erfindung "bezieht sich auf eine Festkörperbatterie, bei der insbesondere die einzelnen Bestandteile und aktiven Materialien als selbsttragende Festkörper ausgebildet sind, die leicht und einfach gehandhabt
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sowie zu einzelnen Elementen zusammengesetzt werden können, um. dann gegebenenfalls zu einer mehrere Elemente aufweisenden Batterie vereinigt zu werden.
Die Wachfrage nach Batterien hat ungeheuer zugenommen, wobei insbesondere der Einsatz in vielen allgemeinen Anwendungsfällen eine Rolle spielt, bei denen die Verhältnisse so gelagert sind, daß. die Batterie nach Ausgebrauch weggeworfen wird. Derartige Anwendungsfälle fordern insbesondere eine billige und einfache Bauweise ohne Verzicht auf Qualität und Güte der Gebrauchseigenschaften.
Bei der Entwicklung von Batterien hoher Qualität wurden die negativen und positiven Elektroden als feste, selbsttragende Bauteile ausgebildet, wobei zusätzlich insbesondere eine bedeutende Verbesserung darin bestand, auch den Elektrolyten als festen, selbsttragenden Bestandteil auszubilden, der gleichzeitig als mechanischer Abstandshalter zwischen den beiden Elektroden dient. Insbesondere derartige Elektrolyten können ebenso wie die Elektroden beispielsweise in Form von Scheiben einfach manuell gehandhabt werden.
Um die so geschaffenen Vorzüge der Festkörperstruktur der Bestandteile der einzelnen Elemente voll ausnutzen zu können, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, daraus Elemente zu bilden, die sich leicht, einfach und wirtschaftlich zu einer Batterie mit langer Haltbarkeit vereinigen lassen. Dabei besteht eine besondere
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Schwierigkeit darin, den einzelnen Bauteilen der Elemente über die gesamte Lebensdauer hin einen guten Kontakt untereinander zu geben und diesen Kontakt auch in ebensoguter Weise zu den Polen der Batterie aufrecht zu erhalten. Daher hat die Erfindung gleichzeitig zum Ziele, Batterien mit einem oder mehreren Elementen so auszubilden, daß über den gesamten Zeitraum der Lebensdauer der Batterien ein guter elektrischer Kontakt der einzelnen Bestandteile untereinander garantiert ist. Dabei soll die Herstellung derartigger Batterien besonders einfach und raumsparend sein und es sollen die Batterien gut lagerfähig ohne Herabsetzung ihrer Leistungsfähigkeit auch bei langer Lagerzeit sein,,
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Element eine positive und eine negative Elektrode sowie einen einen Elektrolyten enthaltenden Abstandshalter dazwischen aufweist, daß alle Teile selbsttragende Festkörper in flacher Scheibenform sowie in koaxialer Anordnung zueinander sind und damit einen -Stapel bilden und daß elastisch vorgespannte, federnde Druckmittel zur mechanischen, axialen Vorspannung der Teile gegeneinander und deren elektrischer Verbindung untereinander vorgesehen sind.
Dabei können die Druckmittel kreisringförmige, in Axialrichtung gewellte Pedern sein,· wodurch sich eine geringe Baulänge ergibt, andererseits aber eine größere Zahl mechanischer und elektrischer Verbindungsstellen
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gebildet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Batterie ein metallenes, den Stapel enthaltendes Gehäuse aufweist und daß die Druckmittel elektrisch leitend sind sowie sich in Anlage an eine endständige Elektrode des Stapels einerseits und eine endständige Wand des Behälters andererseits befinden. Dabei kann zwischen der endständigen Elektrode und der Wellfeder eine metallene Unterlegscheibe angeordnet sein, um die endständige Elektrode nicht durch' die durch die Wellfeder gebildeten Druckstellen'zu beschädigen und einen besseren Stromübergang zu gewährleisten, indem die Unterlegscheibe als Stromsammler dient.
Ferner ist es zweckmäßig, zwischen Stapel und Behälter eine den Stapel umgebende Isolierhülse anzuordne n, um innere Kurzschlüsse der Batterie zu vermeiden. Dabei kann zur Vereinfachung der Fertigung die Isolierhülse die Federn und den Stapel zu einer zum Einsetzen in den Behälter manuell zu handhabenden Einheit zusammenhalten. -
Bei der erfindungsgemäßen Batterie können sämtliche Elemente so aufeinandergestapelt sein, daß sie in Eeihe geschaltet sind, womit sich eine zu der Zahl der Elemente proportionale Klemmspannung der Batterie ergibt. Es ist jedoch auch möglich, daß die Elemente mehrere, untereinander koaxiale Stapel bilden, daß zwischen aneinandergrenzenden, endständigen Elektroden-
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scheiben gleicher Polarität elektrische Verbindungen der Stapel untereinander angeordnet sind, daß die elektrischen Verbindungen sich durch die Hülse nach außen erstrecken und zur Vermeidung von Kurzschlüssen außerhalb der Hülse entlanggeführt sind und daß die Verbindungen mit den übrigen Teilen zu einer zum Einsetzen in den Behälter manuell zu handhabende Einheit zusammengehalten sind. Dabei ist es besonders zweckmäßig, daß zur gegenseitigen Anlage endständige Elektrodenscheiben gleicher Polarität aufeinanderfolgende Stapel in der Anordnung ihrer Elemente jeweils umgekehrt angeordnet sind. Auf die zuletzt genannte Weise läßt sich besonders einfach eine Parallelschaltung mehrerer Elemente bzw. Elementenstapel verwirklichen, um dadurch Einfluß auf die Stromstärke zu nehmen, die die Batterie abzugeben in der Lage ist. *
Zweckmäßig ist es hier, daß sowohl die endständigen negativen als auch die endständigen positiven Elektrodenscheiben je durch einen im wesentlichen ununterbrochenen Leiter zu einem Pol der Batterie zusammengefaßt sind.
Schließlich ist es von Vorteil, daß die Druckmittel gleichzeitig als elektrisch leitendes Endglied zur Weitergabe des Polpotentials des ihnen benachbarten Elementes an einen- äußeren Stromkreis dienen.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen ermöglichen in einfacher Weise die Herstellung einer selbst bei langer
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Lagerung oder Lebensdauer voll funktionsfähig "bleibenden Batterie, die andererseits mit einem Minimum an herstellungs™ und teilemäßigem Aufwand auskommt, so daß sie bei gegenüber vergleichbaren Batterien besonders geringen Gestehungskosten und Platzbedarf doch keine Einbußen hinsichtlich Gebrauchsfähigkeit bringt. Insbesondere ist sichergestellt, daß während des Gebrauchs der erfindungsgemäßen Batterie die gewünschte innere Kontaktgabe voll erhalten bleibt, so daß die Leistungsfähigkeit der Batterie voll ausgenutzt werden kann, . . .
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die auf der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer senkrecht stehenden Batterie, wobei der Vorderteil des Behälters fortgeschnitten ist, um ihren inneren Aufbau zu zeigen;
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht des inneren Aufbaus der Batterie gemäß Pig. 1;
Pig. 3 eine perspektivische Vorderansicht einer anderen Batterie, wobei ebenfalls Teile des Gehäuses fortgeschnitten sind, um den inneren Aufbau der Batterie zu zeigen;
Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht durch den
inneren Aufbau der Batterie g,emäß Fig. 3 und
Fig. 5 die Draufsicht auf einen in Axialrichtung gewellten Federring.
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Fig. 1 zeigt eine Batterie 10, die einen Stapel von Elementen in Serie mit kreisringförmigen Wellfedern 22, 24 enthält, durch die der Elementenstapel zusammengedrückt wird, um. einen guten Stromfluß durch gute,n gegenseitigen, Oberflächenkontakt "benachbarter Elemente sicherzustellen, damit sich die volle Leistungsfähigkeit der Batterie über ihre gesamte Lebensdauer erhalten läßt. Jedes Element beste ht aus einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem zwischen diesen angeordneten Elektrolyten.
Sowohl die positive Elektrode als auch die negative Elektrode als auch der Elektrolyt bilden flache Scheiben aus einem festen, selbsttragenden Material. Die Festkörperelektrolyt-Scheibe dient außerdem dazu, die die negative und die positive Elektrode bildenden Scheiben im Abstand voneinander zu halten; negative Elektrode, Elektrolyt und positive Elektrode fluchten axial miteinander und haben in dieser Richtung untereinander Oberflächenkontakt.
Das unterste Element 12 sitzt auf einer metallenen Unterlegscheibe 22A, die ihrerseits auf einer kreisringförmigen Wellfeder 22 sitzt, die zwei Aufgaben zu erfüllen hat:
1. Sie hat die axiale Vorspannung des Elementenstapels aufrecht zu erhalten und
2. sie dient als Stromsammler für das untere Ende des Stapels und bildet die elektrische Verbindung zwischen
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diesem Unterende des Stapels und dem leitfähigen Metallgehäuse 28, das als einer der Kontakte der Batterie dient«
Die in Pig. 1 dargestellte Batterie 10 weist "beispielsweise 36 Elemente auf, von denen die unteren 12 "bis T8 zu einer Gruppe zusammengefaßt sind«
Die dargestellten Elemente können zu .Vierergruppen zusammengefaßt werden, um eine Klemmspannung von 7,6 V aufzuweisen. Diese Yierergruppen können dann zur Erreichung einer höheren Klemmspannung in Reihe angeordnet werden, sie können aber auch parallelgeschaltet werden, damit die Batterie eine bestimmte gewünschte Stromstärke aufweist. Schließlich ist es aber auch möglich, Reihen- und Serienschaltung zu mischen, um so eine bestimmte Klemmspannung und Stromstärke zu erreichen. .
In dem dargestellten Elementenstapel ist die Unterseite jedes Elementes durch eine positive Elektrode gebildet, die unmittelbar auf der darunterliegenden Oberfläche der negativen Elektrode des benachbarten Elementes sitzt. Ausgenommen hiervon ist die positive Elektrode des untersten Elementes, die auf der Unterlegscheibe 22A sitzt, die ihrerseits auf der Wellfeder 22 liegt.
Eine zweite, kreisringförmige Wellfeder 24, die der Wellfeder 22 ähnlich ist, sitzt und drückt auf eine
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als Schutz dienende Unterlegscheibe 25, die auf das obere Element 50 des Elementenstapels gelegt ist. Über der Wellfeder 24 sitzt eine feste Isolierscheibe 26 als G-egenlager für die Wellfeder 24, wobei die Wellfeder 24 durch die Isolierscheibe beim Zusammenbau der Batterie und beim Verschließen des Gehäuses 28 vorgespannt wird.
jjas Gehäuse 28 hat an seinem offenen Oberende eine kreisringförmige Sitzfläche 30 und einen dazu konzentrischen Bo-rd 31 zur Anpassung an und zur Aufnahme einer Deckelscheibe 32, um die der Bord 31 des Behälters 28 zum Verschluß des Behälters gebogen sein kann. Es besteht auch die Möglichkeit, den Verschluß durch ein Lot, durch Elektronenschweißung, durch Kaltpreßschweißen od. dgl. herzustellen. Die dargestellte Deckelscheibe 32 weist eine zentrale Keramik- oder Glasscheibe 36 auf, mit der ein kreisringförmiger, metallischer Ring 38 in gleicher Weise verbunden sein kann, wie dies zwischen Deckelscheibe und Behälteröffnung der Fall ist.
Wenn die Elemente in Serie miteinander verbunden sind, findet der Anschluß an die negative Elektrode für die Batterie über eine Metallplatte 42 statt, die beim Zusammenbau der Batterie zwischen Isolierscheibe 26 und der oberen Wellfeder 24 eingesetzt wird. Ein zur Metallplatte 42 konzentrischer Leiter 44, der mit der Metallplatte verbunden ist, ragt durch eine koaxiale Öffnung 26A der Isolierscheibe 26 und eine koaxiale
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Öffnung 46 in der Deckelscheibe 32. Wenn nun das Gehäuse bei nach unten auf die Isolierscheibe 26 gedrückter Deckelscheibe unter Vakuum verschlossen wird, kann durch die beschriebene Anordnung die im Batteriegehäuse 28 enthaltene Luft über die öffnung 46 entweichen und dann kann die Deckelscheibe beispielsweise dadurch dicht-verschlossen werden, daß der Leiter 44 mit einer metallenen, zylindrischen Büchse verlötet wird, die in der Öffnung 46 angeordnet wird, nachdem die Deckelscheibe in der weiter oben beschriebenen Weise fest mit der Oberkante des Gehäuses 28 verbunden ist.
Um die Elemente gegen inneren Kurzschluß zu schützen, kann im Gehäuse 28 eine geeignete Hülse 48 aus Isoliermaterial angeordnet sein, durch die der Elementen-* stapel über seine gesamte Länge umgeben ist.
Bei einer derartigen Konstruktion können alle Scheiben der verschiedenen Stapel für die gesamte Batterie zu ihrer gehörigen gegenseitigen Anordnung bei freier oder in einer inerten Atmosphäre auf einem Arbeitstisch oder durch eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung in der Hülse 48 aus Isoliermaterial zusammengesetzt werden und danach in den metallenen Behälter 28 eingesetzt werden. Der gesamte Stapel kann dann in geeigneter Weise axial bei an Ort und Stelle befindlicher Deckelscheibe zusammengedrückt werden, so daß der der abschließende Arbeitsgang die dichte Verbindung
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des Leiters 44 mit der Deckelscheibe 32 sein kann«
Das unterste Element des Stapels liegt deshalb auf der dünnen, metallenen Unterlegscheibe 22A, um punktförffiige Druckstellen zwischen der untersten Scheibe des Elementes 12 und der Wellfeder zu vermeiden. Anderenfalls könnte der durch die Wellfeder ausgeübte Druck dieses unterste Element 12 beschädigen. In ähnlicher Weise befindet sich die Wellfeder 24 in Anlage an eine metallene Unterlegscheibe 25, die auf das oberste Element des Stapels gelegt ist. Wie bereits vorstehend beschrieben, wird die Deckelscheibe 32 nach unten auf die Isolierscheibe 26 gedrückt, damit die Deckelscheibe dicht mit der Oberkante des Gehäuses 28 verbunden werden kann. Um jedoch die Darstellung in Mg. 1 zu vereinfachen, ist dort die Deckelscheibe 32 nicht in der nach unten gedrückten Stellung dargestellt.
Fig. 2 zeigt einen Batterieaufbau, bestehend aus der Hülse 48 und den- darin angeordneten Teilen, nämlich dem Elementenstapel, der Wellfeder 24, der Metallplatte 42, der Isolierscheibe 26 und der Wellfeder Diese Anordnung kann vorgefertigt und dann als eine Einheit gehandhabt werden, die sich in das Gehäuse einsetzen läßt, das dann in der beschriebenen Weise verschlossen wird, wobei gleichzeitig der Elementenstapel und die Wellfedern axial vorgespannt werden. Diese axiale Vorspannung sichert' einen guten elektrischen Rontakt zwischen Elementenstapel und Gehäuse einerseits und der Metallplatte 42 andererseits, ferner
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guten elektrischen Kontakt der einzelnen Elemente des Stapels untereinander und schließlich einen guten Kontakt zwischen den einzelnen Scheiben, aus denen die Elemente bestehen. Da die Vorspannung während der gesamten Lebensdauer der Batterie erhalten bleibt, kann auch während des Gebrauchs der Batterie eine Beeinträchtigung oder Verschlechterung der geschilderten Kontaktgabe nicht stattfinden.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Batterie, in der vier Elementenstapel parallel zueinander geschaltet sind, um so eine höhere Stromstärke zu erhalten. Wie aus Fig. ersichtlich, enthält jeder der einzelnen Elementenstapel vier Elemente.
Wie aus Fig. 3' ersichtlich, sind an zwei Stellen 60 und 62 Teile des Gehäuses 28 fortgelassen, um einen Teil der Batterie darzustellen und die Metallstreifen 64 und 66 zu zeigen, durch die die Parallelschaltung der vier Elementenstapel untereinander hergestellt wird. Die Metallstreifen sind entlang der Seiten der Elemente geführt und diesen gegenüber durch eine die Elemente umgebende Hülse 48 aus Polypropylen isoliert, die zwischen den Elementen und den Metallstreifen 64 und 66 angeordnet ist, wie dies noch deutlicher anhand der Fig. 4 ersichtlich ist.
Wie diese Fig. 4 zeigt, enthält jeder der parallelgeschalteten, Stapel 71 bis 74 vier Elemente. Dadurch ist die Stromstärke der Batterie gegenüber der Reihen-
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schaltung gemäß Fig. 1 vervierfacht, während andererseits die Klemmspannung herabgesetzt ist, da lediglich vier Elemente in jedem der Stapel 71 "bis 74 in Serie geschaltet sind.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der untere Stapel 71 so angeordnet, daß sich seine positive Kontaktelektrode unten und seine negative Kontaktelektrode oben befindet. Der nächste Stapel 72befindet sich in umgekehrter Stellung, während der Stapel 73 in seiner Lage wieder dem Stapel 71 entspricht und der Stapel dem Stapel .72.
Um die vier Stapel elektrisch untereinander zu verbinden, befindet sich der Metallstreifen 64 in Anlage an der positiven Elektrode des Stapels 71, ist dann zwischen die beiden positiven Elektroden der Stapel und 73 geführt und verläuft schließlich nach oben zur oben liegenden, positiven Elektrode des Stapels 74» wo er gleichzeitig in Verbindung mit der oberen Wellfeder 24 steht. Im vorliegenden Falle ist die obere Fläche der Wellfeder 24 in Kontakt mit einer Metallplatte 27, die der Metallplatte 42 in Fig. 2 entspricht, welche einen den Pol der Batterie bildenden Leiter 44 aufweist, der nach oben durch eine Druckscheibe 26 aus isolierendem Material ragt, wie dies auch bei der Batterie gemäß Fig. 2 der Fall war. So bildet der Leiter 64 den positiven Sammler der Batterie,
Den negativen Sammler der Batterie stellt der Metall-
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streifen 66 dar, der sich über die metallene Unterlegscheibe 22A und die untere Wellfeder 22 in elektrischem Kontakt mit der inneren Oberfläche des Behälters 28 aus elektrisch leitendem Material befindet.
In Fig. 3 sind die Metallstreifen 64 und 66, durch die die einzelnen Elementenstapel elektrisch miteinander verbunden sind, an den weggebrochenen Stellen und 62 des Gehäuses 28 sichtbar. Um eine geeignete Isolierung dieser beiden Metallstreifen gegenüber den Elementen einerseits und gegenüber dem Gehäuse 28 andererseits zu erhalten, werden Hülsen aus elektrisch isolierendem Material eingesetzt, nämlich, eine innere Hülse 48, die zur Vereinfachung des Aufbaus aus mehreren kurzen Stücken bestehen kann und die Elemente unmittelbar umgibt, und außerdem eine zweite, äußere Hülse 80 als Isolierung zwischen Metallstreifen 64 und 66 und Gehäuse 28. Die Isolierhülsen können aus Papier, dünnem Kunststoff od. dgl. bestehen.
Um die beiden Metallstreifen 64 und 66 unterhalb des gesamten Stapels gegeneinander zu isolieren, ist dort eine Isolierscheibe 82 zwischengelegt, die innerhalb der Hülse 48 gehalten ist. Die Wellfeder 22 sowie das mit ihr in Kontakt stehende Ende des Metallstreifens werden durch die umgebördelten Unterkanten der iso- ' ' lierenden Hülse 80 an Ort und Stelle gehalten, so daß der gesamte innere Aufbau der Batterie bei ihrer Herstellung manuell gehandhabt werden kann, um ihn in das Gehäuse 28 einzusetzen. Nachdem dies geschehen ist,
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wird der gesamte Stapel in geeigneter Weise im Gehäuse 28 axial zusammengedrückt, um d'ie untere Well— feder 22 gegen die innere Bodenfläche des Gehäuses 28 zur Herstellung eines guten elektrischen Kontaktes zu drücken.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Wellfeder, um ihre Kreisringform und die Mehrzahl von Stellen zu zeigen, mit denen sie mechanischen und elektrischen Kontakt mit der inneren Bodenfläche des Gehäuses 28 "bzw. der Metallplatte bzw. Unterlegscheibe am oberen und unteren Ende des Stapels hat. Die Verwendung derartiger Wellfedern ist außerordentlich zweckmäßig, da sie mit ihrer verhältnismäßig großen Zahl von Berührungsstellen das Problem der Aufrechterhaltung der axialen Vorspannung und niedriger Übergangswxderstände an den Kontaktstellen des Stapels löst, so daß Erosion oder Korrosion und demzufolge eine Verringerung der Größenverhältnisse während der Benutzung der Batterie ihre Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigen können. Andererseits ist die axiale Erstreckung der Wellfeder geringer als die einer Schraubenfeder, wodurch sich die Größe der Batterie insgesamt herabsetzen läßt«
Jede der beschriebenen Batterien, enthalte sie nun eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung, enthält eine Mehrzahl von Elementenstapeln, in denen die einzelnen Bestandteile der Elemente sich in festem Zustand befinden, so daß sie von Hand erfaßt und zusammengefügt und dann manuell in das Gehäuse eingesetzt
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werden können. Die Wellenform der verwendeten Federn hat im erläuterten Zusammenhang zwei Aufgaben. Eine dieser Aufgaben besteht darin,,' den Druck zu erzeugen, um während "der gesamten Lebensdauer der Batterie die in ihr angeordneten scheibenförmigen Bestandteile fest zusammengedrückt zu halten, während die andere Aufgabe darin-besteht, als leitender Abschluß des Elementenstapels zu dienen und so die elektrisehe Verbindung mit dem Gehäuse einerseits und dem den anderen Pol bildenden leiter andererseits herzustellen.
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Claims (1)

  1. (11063/64) - 17 -
    Patentansprüche
    1. Festkörperbatterie mit wenigstens einem Element, dadurch gekennzeichnet,
    daß jedes Element (12, H, 16, 18, 50) eine positive und eine negative Elektrode sowie einen einen Elektrolyten enthaltenden Abstandshalter dazwischen aufweist, daß alle Teile selbsttragende i'estkörper in flacher Scheibenform sowie in koaxialer Anordnung zueinander sind und damit einen Stapel (71, 72, 73, 74) bilden und daß elastisch vorgespannte, federnde Druckmittel (22, 24) zur mechanischen, axialen Vorspannung der Teile gegeneinander und deren elektrischer Verbindung untereinander vorgesehen sind.
    2. Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel kreisringförmige, in Axialrichtung gewellte Federn (22, 24) sind.
    3. Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch· gekennzeichnet, daß die Batterie (10) ein metallenes, den Stapel enthaltendes Gehäuse (28) aufweist und daß die Druckmittel (22, 24) elektrisch leitend sind sowie sich in Anlage an eine endständige Elektrode des Stapels einerseits und eine endständige Wand des Behälters andererseits befinden.
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    '4. Batterie nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der endständigen Elektrode und der Wellfeder (22, 24) eine metallene Unterlegscherbe (22A, 25) angeordnet ist.
    5., Batterie nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß-zwischen Stapel und Behälter (28) eine den Stapel umgebende Isolierhülse (48, 80) angeordnet ist.
    6. Batterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülse (48, 80) die Federn (22, 24) und de η Stapel zu einer zum Einsetzen in. den Behälter (28) manuell zu handhabenden Einheit zusammenhält»
    7. Batterie nach Anspruch 5 oder 6, dadurch geke nii-: zeichnet, daß die Elemente (12, 14, 16, 18, 50) mehrere untereinander koaxiale Stapel (71 bis 74) "bilden, daß zwischen anexnandergrenzenden, endständigen Elektrodenseheiben gleicher Polarität elektrische Verbindungen (64, 66) der Stapel.untereinander angeordnet sind, daß die elektrischen Verbindungen sich durch die Hülse (48) nach außen,erstrecken und zur Vermeidung von Kurzschlüssen außerhalb der Hülse entlanggeführt sind und daß die Verbindungen mit den übrigen Teilen zu einer zum Einsetzen in den Behälter (28) manuell zu handhabenden Einheit zusammengehalten sind.
    8. Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegenseitigen Anlage endständiger Elektroden-
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    scheiben gleicher Polarität aufeinanderfolgende Stapel (71 bis 74) in der Anordnung ihrer Elemente jeweils umgekehrt angeordnet sind.
    9. Batterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die endständigen negativen als auch die endständigen positiven Elektrodenscheiben je durch einen im wesentlichen ununterbrochenen Leiter (64, 66) zu einem Pol der Batterie zusammengefaßt sind.
    10. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel (22, 24) gleichzeitig als elektrisch leitendes Endglied zur Weitergabe des Polpotentials des ihnen benachbarten Elementes (12, 50) an einen äußeren Stromkreis dienen.
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DE2324491A 1972-05-19 1973-05-15 Festkörperbatterie Expired DE2324491C3 (de)

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DE2324491A Expired DE2324491C3 (de) 1972-05-19 1973-05-15 Festkörperbatterie

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