DE69016747T2

DE69016747T2 - Knopfzelle mit Leiteranschlüssen.

Info

Publication number: DE69016747T2
Application number: DE69016747T
Authority: DE
Inventors: Kaoru Hisatomi; Tatsuya Takemura; Osamu Watanabe
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-10-20
Also published as: EP0427976B1; DE69016747D1; US5135821A; JP2980620B2; EP0427976A2; JPH03134957A; EP0427976A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Knopfzelle mit Leitungsanschlüssen.
Mit der Entwicklung von Knopfzellen mit guten Speichereigenschaften, beispielsweise Lithium-Knopfzellen, werden Knopfzellen in jüngerer Zeit als elektrische Hilfsquelle für elektrische Vorrichtungen oder Geräte verwendet. An diese Knopf Zellen werden vorab Leitungsanschlüsse befestigt, um das Anbringen der Zelle in einer Schaltungsbasis der elektrischen Vorrichtung oder des elektrischen Gerätes zu erleichtern. Nach der in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Technik wird ein Ende eines Leitungsanschlusses 5 für eine positive Elektrode mit einer positiven Elektrodenhülse verbunden und ein Ende eines Leitungsanschlusses 6 für eine negative Elektrode an der Oberseite des Mittelbereichs einer negativen Elektrodenplatte 3 punktgeschweißt. Das andere Ende jedes der Leitungsanschlüsse 5 und 6 erstreckt sich in radialer Richtung der Knopfzelle 1 über einen Rand hinaus, an dem die negative Elektrodenplatte 3 und die positive Elektrodenhülse 2 einander berühren.
Bei einer tatsächlichen Knopfzelle erstreckt sich der Öffnungsrand 2a der positiven Elektrodenhülse 2 näher zu Oberseite der negativen Elektrodenplatte 3 hin als über die in der vergrößerten Darstellung nach Fig. 1 dargestellte Strecke. Daher wird auf die Oberseite des Leitungsanschlusses 6 der negativen Elektrode eine Last aufgebracht, der Leitungsanschluß 6 wird gebogen und berührt den Umfangsrand der positiven Elektrodenhülse 2, wodurch ein Kurzschluß entsteht.
Um die Entstehung von Kurzschlüssen durch den Kontakt des Leitungsanschlusses 6 mit der positiven Elektrodenhülse 2 zu verhindern, wird der Umfang der positiven Elektrodenhülse 2 mit einem Isolierrohr 7 umgeben, dessen vorderer Bereich weggeschnitten ist (vgl. z.B. Japanisches Gebrauchsmuster Kokai Veröffentlichungsnr. 19145/1985).
Das Abdecken des Umfangs der positiven Elektrodenhülse 2 erhöht jedoch die Herstellungskosten und verringert die Produktivität.
Aus JP-A-62 88 259 ist eine Miniatur-Batterie mit einem festen Leitungsanschlußteil bekannt. Ein im wesentlichen U- förmiger Steg aus Isoliermaterial ist auf der Seite vorgesehen, auf der das Anschlußteil mit der Batterie verbunden ist. Auf diese Weise ist das Anschlußteil von den beiden Anschlußbereichen der Batterie getrennt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Knopfbatterie mit Leitungsanschlüssen zu schaffen, die keine einen Teil der Zelle bedeckende oder entlang eines Leitungsanschlusses vorgesehene Isolierung erfordert, und bei der der Leitungsanschluß für eine negative Elektrode die positive Elektrodenhülse nicht berührt, wenn der Leitungsanschluß aufgrund einer auf seine Oberseite aufgebrachten Last gebogen wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Knopfzelle verhindert Kurzschlüsse durch das Erhöhen der Steifigkeit des zweiten Anschlußteils. Auf diese Weise wird ein Biegen des zweiten Anschlußteils bei auf die Oberseite aufgebrachter Last verhindert. Das Anschlußteil berührt den Umfang der positiven Elektrodenhülse nicht.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 - eine Vorderansicht einer herkömmlichen Knopfzelle mit Leitungsanschlüssen,
Fig. 2 - eine Vorderansicht einer vergleichbaren Knopfzelle mit Leitungsanschlüssen,
Fign. 3 und 4 - eine Vorderansicht bzw. eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Knopfzelle mit Leitungsanschlüssen,
Fig. 5 - eine Draufsicht auf einen bei der Knopfzelle nach den Fign. 3 und 4 verwendeten Leitungsanschluß für eine negative Elektrode,
Fig. 6 - einen Querschnitt durch den Leitungsanschluß nach Fig. 5 entlang der Linie A-A,
Fig. 7 - eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Knopfzelle, die auf einem Versuchsstand zum Prüfen auf Kurzschlüsse zwischen dem negativen Leitungsanschluß für die negative Elektrode und der positiven Elektrodenhülse angeordnet ist.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße flache Elektrode mit ihren Leitungsanschlüssen anhand der Fign. 3 bis 7 beschrieben.
Wenn auf die Oberseite des Leitungsanschlusses 6 am äußeren Ende in radialer Richtung der Zelle eine Last aufgebracht wird, berührt der zum Verhindern von Kurzschlüssen vorgesehene Vorsprung 6a die Oberseite der negativen Elektrodenplatte 3, wodurch ein weiteres Biegen des Leitungsanschlusses 6 verhindert ist. Das heißt, daß durch den zum Verhindern von Kurzschlüssen vorgesehenen Vorsprung 6a die Steifigkeit des Leitungsanschlusses 6 erhöht wird, wodurch das Biegen des Leitungsanschlusses 6 verhindert wird, wenn eine Last auf die Oberseite des Leitungsanschlusses 6 aufgebracht wird, so daß der Leitungsanschluß 6 den Umfang der positiven Elektrodenhülse 2 nicht berührt und eine Entstehung von Kurzschlüssen verhindert wird.
Wie in den Fign. 3 und 4 dargestellt, weist die erfindungsgemäße Knopfzelle 1 eine positive Elektrodenhülse 2, eine negative Elektrodenplatte 3 und eine isolierende Dichtung 4 auf, die zwischen der negativen Elektrodenplatte 3 und der positiven Elektrode 2 angeordnet ist. Die Knopfzelle 1 weist ferner einen Leitungsanschluß 5 für die positive Elektrode und eine Leitungsanschluß 6 für die negative Elektrode auf.
Der Leitungsanschluß 5 für die positive Elektrode weist an einem Ende einen Vorsprung 5a auf und ist über den Vorsprung 5a an der Unterseite der positiven Elektrodenhülse durch Punktschweißen angebracht. Das andere Ende der positiven Elektrode 5 erstreckt sich in radialer Richtung der Zelle über den Umfangsrand der Zelle hinaus und weist ein Loch 5b auf.
Der Leitungsanschluß 6 für die negative Elektrode weist den zum Verhindern von Kurzschlüssen dienenden Vorsprung 6a und einen Vorsprung 6b zum Verschweißen des Anschlusses an einem Ende auf. Der Vorsprung 6b ist der negativen Elektrodenplatte 3 zugewandt und in der Mitte der Oberseite der negativen Elektrodenplatte 3 durch Punktschweißen angebracht.
Der zum Verhindern von Kurzschlüssen dienende Vorsprung 6a ist über einem Bereich angeordnet, in dem der Leitungsanschluß 6 und die positive Elektrode 2 einander benachbart sind. Seine Oberseite ist der negativen Elektrodenplatte 3 zugewandt und der der Zellenmitte zugewandte Rand 6a&sub1; befindet sich innerhalb des Umfangsrandes 3a der Oberseite der negativen Elektrodenplatte 3.
Das andere Ende des Leitungsanschlusses 6 erstreckt sich in radialer Richtung der Zelle 1 über den Bereich hinaus, in dem der Leitungsanschluß 6 und die positive Elektrodenhülse einander benachbart sind. Außerhalb des Bereichs der Zelle ist der Leitungsanschluß 6 abwärts und sodann horizontal in derselben Ebene gebogen wie der Leitungsanschluß 5 für die positive Elektrode, wie in den Fign. 5 und 6 dargestellt.
Die Zelle 1 hat üblicherweise einen Durchmesser von ungefähr 16 mm und eine Dicke von ungefähr 1,6 mm. Der Durchmesser und die Dicke können kleiner oder größer als die genannten Größen sein.
Im allgemeinen besteht die negative Elektrode aus einer Lithium-Aluminium-Legierung und die positive Elektrode besteht aus einer Positiv-Elektroden-Zusammensetzung, die Mangandioxid als aktives Material der positiven Elektrode enthält.
Üblicherweise besteht die positive Elektrodenhülse aus Edelstahl und auch die negative Elektrodenplatte besteht aus Edelstahl.
Die isolierende Dichtung besteht aus Kunstharz oder -gummi, wie zum Beispiel Polypropylen.
Der Leitungsanschluß 5 für die positive Elektrode besteht aus Edelstahl.
Der Leitungsanschluß 6 für die negative Elektrode besteht ebenfalls aus Edelstahl und hat eine Breite von ungefähr 4 mm und eine Dicke von ungefähr 0,2 mm. Die Breite und die Dicke können kleiner oder größer als die angegebenen Werte sein. Der zum Schweißen vorgesehene Vorsprung 6b hat eine Höhe von ungefähr 0,2 mm. Diese Höhe kann je nach Ausbildung der Zelle größer oder kleiner als 0,2 mm sein.
Der Vorsprung 6a zum Verhindern von Kurzschlüssen hat eine Höhe von ungefähr 0,1 mm, eine Länge von ungefähr 3,2 mm und eine Breite von ungefähr 1,4 mm. Diese Abmessungen können entsprechend der Ausbildung der Zelle verändert werden.
Der Rand 6a&sub2; des Vorsprungs 6a befindet sich außerhalb des Umfangsrandes 2a der positiven Elektrodenhülse 2.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nach den Fign. 5 und 6 sind die Vorsprünge 6a und 6b durch Pressen der negativen Elektrodenplatte 3 gebildet.

Versuch

Die in den Fign. 3 und 4 dargestellte Knopfzelle mit dem Leitungsanschluß gemäß der vorliegenden Erfindung (Zelle A) wurde auf einem Versuchsstand 8 angeordnet, wie in Fig. 7 dargestellt, und eine Last von 10 kg wurde auf das äußere Ende des Leitungsanschlusses 6 der negativen Elektrode in der durch den Pfeil in Fig. 7 angegebenen Richtung nach unten wirkend aufgebracht. Sodann wurde festgestellt, ob ein Kurzschluß erzeugt wurde oder nicht.
Das Ergebnis ist in der Tabelle dargestellt.
Zu Vergleichszwecken wurde eine Knopfzelle (Zelle B) mit dem in Fig. 3 dargestellten Aufbau, außer dem Vorsprung 6a, dem genannten Test unterzogen. Das Ergebnis ist in der Tabelle dargestellt.
Für jede Zellenart wurden 10 Probestücke getestet und die Tabelle zeigt die Zahl der Zellen, bei denen ein Kurzschluß entstand. Tabelle Zelle Zahl der Zellen, in denen ein Kurzschluß auftrat

Claims

1. Knopfzelle mit leitenden Anschlußteilen, mit:

- einer positiven Elektrodenhülse (2),

- einer negativen Elektrodenplatte (3), die in Eingriff mit der positiven Elektrodenhülse (2) steht,

- einem ersten leitenden Anschlußteil (5), das an der positiven Elektrodenhülse (2) befestigt ist,

- einem zweiten leitenden Anschlußteil (6), das an der negativen Elektrodenplatte (3) befestigt ist, wobei das zweite Anschlußteil (6) plattenförmig ist und ein Ende an der Oberseite des Mittelteils der negativen Elektrodenplatte (3) angeschweißt ist, und

- einem Vorsprung (6a) auf dem zweiten Anschlußteil (6), wobei der Vorsprung (6a) in einem Bereich angeordnet ist, in dem das zweite Leitungsanschlußteil (6) und die positive Elektrodenhülse (2) einander benachbart sind, und wobei die Oberseite des Vorsprungs (6a) der negativen Elektrodenplatte (3) zugewandt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Vorsprung (6a) ein Versteifungsteil des zweiten Anschlußteils (6) ist, daß das zweite Anschlußteil (6) verstärkt, um zu verhindern, daß das Teil in einem Maße gebogen wird, daß ein direkter Kontakt zwischen dem zweiten Anschlußteil (6) und der positiven Elektrodenhülse (2) entstehen könnte, und

daß das zweite Anschlußteil (6) einstückig mit dem Versteifungsteil (6a) ausgebildet ist.

2. Knopfzelle mit leitenden Anschlußteilen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsteil sich radial in einem Bereich über einem Umfangsrand (3a) der Oberseite der negativen Elektrodenplatte (3) erstreckt, wobei der innere Rand (6a&sub1;) des Versteifungsteils in der Nähe des Umfangsrandes (3a) angeordnet ist, und daß der Außenrand des Versteifungsteils nahe eines umschließenden Randes (2a) der positiven Elektrodenhülse (2) angeordnet ist.

3. Knopfzelle mit leitenden Anschlußteilen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Anschlußteil (6) außerhalb des Zellenbereichs nach unten und schließlich horizontal gebogen ist.