DE10031453C2 - Elektrodenansatz-Verbundstruktur und Verfahren zum Verbinden eines Elektrodenansatzes - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten bereit, die ein zylinderförmiges Batterieelement aufweist, das eine positive und eine negative Elektrode und einen zwischen die positive und die negative Elektrode eingeschobenen Separator umfaßt. Jede der positiven und negativen Elektroden besitzt einen von aktivem Material freien Bereich, auf den kein aktives Material aufgebracht ist. Dieser von aktivem Material freie Bereich hat einen vorstehenden Randbereich, der über einen ersten Seitenrand des Seprators vorsteht oder sich erstreckt, wobei ein erstes Ende des zylinderförmigen Batterieelements den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Bereichs einer der positiven und negativen Elektroden umfaßt, und das erste Ende des zylinderförmigen Batterieelements einen vertieften Teil aufweist, und ein Elektrodenansatz einen ersten Teil besitzt, der in den vertieften Teil eingreift und mit diesem verschweißt ist, und einen zweiten Teil, der mit einem Elektrodenanschluß elektrisch in Kontakt steht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektrodenansatz- Verbundstruktur einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten und insbesondere auf eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, die mit hohem Wirkungsgrad geladen und entladen werden kann.

Eine typische Batterie dieser Art ist eine Lithiumionen- Sekundärbatterie mit einer negativen Elektrode, die mit Lithium gedopt und entdopt ist, und mit einer positiven Elektrode, die ein Übergangs-Metalloxid einschließt. Die negative Elektrode enthält einen streifenförmigen negativen Elektrodenkollektor, auf den ein aktives Material für die negative Elektrode aufgebracht ist. Die positive Elektrode weist einen streifenförmigen positiven Elektrodenkollektor auf, auf den ein positives elektrodenaktives Material aufgebracht ist. Die negative Elektrode und die positive Elektrode bilden eine Sandwich-Struktur, also eine Schichtenstruktur. Die Schichtenstruktur sitzt in einer Packung (Gehäuse). Alternativ ist es möglich, daß die Schichtenstruktur gerollt ist, um ein zylinderförmiges Batterieelement zu bilden, das als Gelee-Rolle (jelly roll) bezeichnet wird, so daß das zylinderförmige Batterielelement in einem zylinderförmigen Batteriebecher sitzt.

Die zylinderförmige Batterie ist überlegen, was die Abdichtbarkeit angeht, und gestattet eine gleichförmige Batteriereaktion über die Plätze des zylinderförmigen Batterieelements. Falls von der Sekundärbatterie mit dem nichtwässrigen Elektrolyten ein starker Strom benötigt wird, dann ist die zylinderförmige Batterie geeignet und wichtig. Die zylinderförmige Sekundärbatterie mit dem nichtwässrigen Elektrolyten ist vorteilhaft als eine große Batterie für Elektroauto, Fahrrad mit Elektrohilfsmotor und ähnlichem.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt einer herkömmlichen zylinderförmigen Sekundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyten.

Fig. 1B zeigt eine Ansicht eines Paares positiver und negativer Elektroden, die sich in der herkömmlichen zylinderförmigen Se­ kundärbatterie mit einem nichtwässrigen Elektrolyten, die in Fig. 1A gezeigt ist, befinden.

Fig. 1C ist eine schematische Perspektivansicht eines zylinder­ förmigen Batterieelements, das eine gerollte Struktur von Schichten eines Separators aufweist, die mit positiven und nega­ tiven Elektroden in Sandwichstruktur liegen, und in der herkömm­ lichen zylinderförmigen Sekundärbatterie mit einem nichtwässri­ gen Elektrolyten liegen, die in Fig. 1A gezeigt ist.

Eine zylinderförmige Sekundärbatterie 51 mit einem nichtwässri­ gen Elektrolyten weist einen zylinderförmigen Batteriebecher 52 und ein zylinderförmiges Batterieelement 56 auf, das in dem zy­ linderförmigen Batteriebecher sitzt. Das zylinderförmige Bat­ terieelement 56 enthält eine gerollte Struktur von Schichten streifenförmiger positiver und negativer Elektroden 54 und 53, die einen streifenförmigen Separator 55 in Sandwichstruktur auf­ nehmen. Die streifenförmige positive Elektrode 54 weist einen streifenförmigen positiven Elektrodenkollektor auf, auf den ein positives elektrodenaktives Material aufgebracht ist. Die strei­ fenförmige negative Elektrode 53 weist einen streifenförmigen negativen Elektrodenkollektor auf, der mit negativem elektro­ denaktiven Material belegt ist. Der streifenförmige Separator 55 ist breiter als die streifenförmigen negativen und positiven Elektroden 53 und 54, so daß entgegengesetzte Seiten der Schich­ ten gegenüberliegende Seiten des streifenförmigen Separators 55 enthalten. Auf diese Weise enthalten entgegengesetzte Enden der gerollten Struktur der Schichten gegenüberliegende Seiten des streifenförmigen Separators 55. Der zylindrisch geformte Bat­ teriebecher 52 kann als Anschluß auf der Seite der negativen Elektrode dienen, worin die streifenförmige negative Elektrode 53 elektrisch an den zylinderförmigen Batteriebecher durch einen negativen Elektrodenansatz 57 angeschlossen ist. Ein erstes Ende des Ansatzes 57 der negativen Elektrode ist an die streifenför­ mige negative Elektrode 53 gelegt, und ein zweites Ende des Ansatzes 57 der negativen Elektrode ist an eine Innenwand des zy­ linderförmigen Batteriebechers 52 geschweißt.

Falls von der zylinderförmigen Sekundärbatterie mit einem nicht­ wässrigen Elektrolyten Lade- und Entladevorgänge hohen Wirkungs­ grads gefordert werden, so werden mehrere negative Elektro­ denansätze miteinander auf die Innenwand des zylinderförmigen Batteriebechers verschweißt, um einen IR-Verlust (Innenwider­ standsverlust) zu verringern und eine gleichförmige Bat­ teriereaktion zu ermöglichen.

Es sind auch Ansätze 58 für positive Elektroden vorhanden. Ein erstes Ende jedes Ansatzes 58 der positiven Elektroden ist an die streifenförmigen positiven Elektroden 54 gelegt, und ein zweites Ende des Ansatzes 58 der positiven Elektrode ist auf ein Batteriekopfstück gelegt, das als Anschluß auf der Seite der po­ sitiven Elektrode dient. Das Batteriekopfstück 59 weist ein Druckentlastungsventil oder ein Druckregelventil zum Freisetzen eines Innendrucks der Batterie auf, falls der Innendruck übermä­ ßig ansteigt.

Wie in Fig. 1B gezeigt, enthält die streifenförmige positive Elektrode 54 den streifenförmigen positiven Elektrodenkollektor, der mit dem aktiven Material der positiven Elektrode beschichtet ist, ausgenommen auf einem Bereich auf einer Seite, der frei von aktivem Material ist. Der einseitige Bereich, der frei von akti­ vem Material ist, ist nämlich nicht mit dem aktiven Material der positiven Elektrode belegt. Die Ansätze 58 der positiven Elek­ trode sind mit dem von aktivem Material freien Bereich des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors der streifenför­ migen positiven Elektrode 54 verschweißt. Auch weist die strei­ fenförmige negative Elektrode 53 den streifenförmigen negativen Elektrodenkollektor auf, auf den das aktive Material der negati­ ven Elektrode gelegt ist, mit Ausnahme des auf einer Seite von aktivem Material freien Bereichs. Dieser auf einer Seite von ak­ tivem Material freie Bereich ist nämlich nicht mit dem aktiven Material der negativen Elektrode belegt. Die Ansätze 57 der negativen Elektroden sind mit dem auf einer Seite von aktivem Ma­ terial freien Bereich des streifenförmigen negativen Elektroden­ kollektors der streifenförmigen negativen Elektrode 53 ver­ schweißt. Die streifenförmigen negativen und positiven Elektro­ den 53 und 54 umgeben in Sandwichform den streifenförmigen Sepa­ rator 55, um die Schichtung zu bilden. Die Schichtung wird dann zum Formen der gerollten Schichtstruktur gerollt, wobei die ge­ rollte Struktur das zylinderförmige Batterieelement bildet, wie in Fig. 1C zu sehen ist. Das zylinderförmige Batterieelement sitzt in dem zylinderförmigen Batteriebecher 52. Die Ansätze 57 der negativen Elektrode und die Ansätze 58 der positiven Elek­ trode sind so lang, daß sie die Stromverluste an den Ansätzen 57 der negativen Elektrode und den Ansätzen 58 der positiven Elek­ trode erhöhen. Auch ist es schwierig, die Länge der vielen Elek­ trodenzuleitungen gleichmäßig zu machen, wodurch die Stromver­ luste zwischen den Ansätzen 57 der negativen Elektrode und den Ansätzen 58 der positiven Elektrode wahrscheinlich nicht gleich­ mäßig sind. Das kann dazu führen, daß ein Teil der Ansätze 57 der negativen Elektrode und der Ansätze 58 der positiven Elek­ trode eine Wärmeentwicklung zeigt. Die Stromverteilung ist zwi­ schen dem Teil, der dem Verbundteil des Ansatzes 57 der negati­ ven Elektrode und des Ansatzes 58 der positiven Elektrode nahe- bzw. fernliegt, verschieden. Dadurch wird es schwierig, eine hochwirksame Lade- und Entladeoperation zu realisieren.

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-6749 ist beschrie­ ben, daß eine zylinderförmige Sekundärbatterie positive und ne­ gative Elektroden und Kollektoranschlüsse mit kammförmigen Schweißteilen hat. Diese Veröffentlichung gibt auch ein Ver­ fahren zur Herstellung der zylinderförmigen Sekundärbatterie an.

Dieses herkömmliche Verfahren wendet ein Punktschweißen an, wo­ bei ein Schweißstrom auf vorstehende Teile des Kollektors kon­ zentriert wird. Die verfügbaren Elektrodenmaterialien sind auf solche, wie Nickel, beschränkt, mit denen ein Punktschweißen möglich ist. Es ist auch nötig, daß der Separator thermisch sta­ bil gegen die Wärmeerzeugung aufgrund des Punktschweißens ist.

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-306465 ist be­ schrieben, daß bei einer zylinderförmigen Sekundärbatterie die Anzahl der Verbindungsteile zwischen der positiven und der negativen Elektrode und den Kollektoren vom innersten Teil zum äußersten Teil des zylinderförmigen Batterieelements zunimmt.

Die positive und die negative Elektrode sind an die Kollekto­ ren mittels Punktschweißung angeschlossen. Diese Punktschwei­ ßung wird durch mehrfaches Kontaktieren eines Schweißstabs auf verschiedene Stellen ausgeführt, weswegen es schwierig ist, das genau verlangte Schweißen zu realisieren. Des weiteren ist das Elektrodenmaterial auf das für ein Punktschweißen geeig­ nete Material beschränkt.

In der US 5,849,431 ist eine Sekundär-Batterie offenbart, bei der rechtwicklige Nasen einer Elektrodenwicklung zusammenge­ legt und elektrisch mit einem Anschluß verbunden sind. Der An­ schluß ist Teil der Batterie-Abdeckung. Bei dieser Lösung müs­ sen die zahlreichen zusammengefassten Nasen durch Laser- oder Ultraschall-Schweißen verbunden werden. Die recht große Dicke der Sammelscheibe steht dem Bestreben nach einer Verkleinerung der Batterie entgegen.

Angesichts der obigen Umstände bestand der Bedarf für die Ent­ wicklung einer neuen Elektrodenansatz-Verbundstruktur einer Sekundärbatterie Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektro­ lyten, die dieses Problem nicht aufwies.

Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, eine neue Elektrodenansatz-Verbundstruktur einer Se­ kundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten bereitzu­ stellen, welche die vorgenannten Probleme nicht aufweist.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Elektrodenansatz-Verbundstruktur einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten zu schaffen, die einen reduzierten Innenwiderstandsverlust durch Elektrodenansätze zwischen einem Batterieelement und einem Batteriebecher oder einer Batteriekappe bei Lade- und Entladeoperationen mit hohem Wirkungsgrad aufweist.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich ferner damit, eine neue Elektrodenansatz-Verbundstruktur einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten bereitzustellen, die eine gleichmäßige Stromverteilung über die Positionen eines Batterielements zeigt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrodenansatz- Verbundstruktur einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, die ein zylinderförmiges Batterie-element mit einer positiven und einer negativen Elektrode, sowie einen Separator, der zwischen die positive und die negative Elektrode eingeschoben ist, aufweist. Jede positive und negative Elektrode weist einen von aktivem Material freien Bereich auf, auf den kein aktives Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Bereich weist einen vorstehenden Randbereich auf, der über einen ersten Seitenrand des Separators vorsteht oder übersteht, wobei ein erstes Ende des zylinderförmigen Batterieelements den vorstehenden Rand­ bereich des von aktivem Material freien Randbereichs der positiven und der negativen Elektrode umfaßt, und das erste Ende des zylinderförmigen Batterieelements einen vertieften Teil hat, und ein Elektrodenansatz einen ersten Teil hat, der mit dem vertieften Teil im Eingriff steht und damit ver­ schweißt ist, und einen zweiten Teil, der mit einem Elektro­ denanschluß elektrisch in Kontakt ist.

Die obigen und anderen Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschrei­ bung ersichtlich.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1A einen Aufriß im Querschnitt, der eine herkömmliche zylinderförmige Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten erläutert.

Fig. 1B ein Paar von positiven und negativen Elektroden, die in der herkömmlichen zylinderförmigen Sekundärbatterie eingesetzt sind, die in Fig. 1A dargestellt ist.

Fig. 1C eine schematische Perspektivansicht eines zylinderförmi­ gen Batterieelements, das eine gerollte Struktur von Schichten eines Separators enthält, der sich zwischen positiven und negativen Elektroden befindet, die in der herkömmlichen zylinderförmigen Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, die in Fig. 1A gezeigt ist, vorhanden sind.

Fig. 2A einen Aufriß im Querschnitt einer neuen Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten nach einer ersten Aus­ bildung gemäß vorliegender Erfindung.

Fig. 2B eine abgebrochene schematische Perspektivansicht einer Seite eines Batterieelements mit einem Ansatz zum An­ schluß der positiven Elektrode einer neuen Sekundärbat­ terie mit nichtwässrigem Elektrolyten nach Fig. 2A.

Fig. 3A eine fragmentarische Draufsicht der Grundstrukturen der positiven und der negativen Elektrode, die auf den Sepa­ rator des in den Fig. 2A und 2B gezeigten Batterieele­ ments der neuen Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten aufgebracht sind.

Fig. 3B eine fragmentarische Draufsicht der modifizierten Struk­ turen der positiven und der negativen Elektrode, die auf den Separator des in den Fig. 2A und 2B dargestellten Batterieelements der neuen Sekundärbatterie mit nicht­ wässrigem Elektrolyten aufgebracht sind.

Fig. 4A bis 4C fragmentarische schematische Perspektivansichten eines Verfahrens zum Verbinden eines Ansatzes zum An­ schluß einer positiven Elektrode mit einem vertieften Teil auf der ersten Seite des zylinderförmigen Bat­ terieelements der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5A bis 5D fragmentarische schematische Perspektivansichten eines anderen Verfahrens zum Verbinden eines Ansatzes zum Anschluß einer positiven Elektrode mit einem ver­ tieften Teil auf der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 eine schematische Perspektivansicht eines abgeänderten Ansatzes zum Anschluß einer positiven Elektrode, die mit der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements verbunden ist.

Nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindungsstruktur mit Elektrodenansatz einer Sekundärbat­ terie mit nichtwässrigem Elektrolyten bereitgestellt, die ein zylinderförmiges Batterieelement aufweist, das eine positive und eine negative Elektrode und einen zwischen die positive und die negative Elektrode eingeschobenen Separator enthält. Sowohl die positive als auch die negative Elektrode hat einen von aktivem Material freien Bereich, auf den kein aktives Material aufge­ bracht ist. Der von aktivem Material freie Bereich weist einen vorstehenden Randbereich auf, der über einen ersten Rand des Se­ parators herausragt oder sich erstreckt, so daß ein erstes Ende des zylinderförmigen Batterieelements den vorstehenden Rand­ bereich des von aktivem Material freien Bereichs der positiven und der negativen Elektrode umfaßt, wobei ein Elektrodenansatz einen ersten Bereich hat, der mit einem vertieften Teil des er­ sten Endes des zylinderförmigen Batterieelements im Eingriff steht und verschweißt ist, und einem zweiten Teil, der elek­ trisch in Kontakt mit einem Elektrodenanschluß ist.

Es wird bevorzugt, daß der vertiefte Teil eine Rinne aufweist, die sich auf dem ersten Ende des zylinderförmigen Batterieele­ ments erstreckt.

Es wird des weiteren bevorzugt, daß die Rinne eine einzige gera­ de Rinne darstellt, die sich über den Mittelpunkt des ersten En­ des des zylinderförmigen Batterieelements erstreckt, und daß der erste Teil des Elektrodenansatzes ebenfalls die Form einer ein­ zigen Geraden hat.

Vorzugsweise stellt die Rinne auch eine Rinne dar, die sich ra­ dial von einer Mitte des ersten Endes des zylinderförmigen Bat­ terieelements erstreckt, und der erste Teil des Elektrodenansat­ zes hat ebenfalls die Form von mehreren sich radial erstrecken­ den Segmenten.

Es wird auch bevorzugt, daß der Elektrodenansatz einen Zwi­ schenabschnitt in U-Form hat, der den ersten und den zweiten Ab­ schnitt in einem Stück miteinander verbindet.

Vorzugsweise hat der von aktivem Material freie Bereich der po­ sitiven und/oder der negativen Elektrode eine Breite in einer Richtung parallel zu einer Achse des zylinderförmigen Batterie­ elements, und die Breite liegt in einem Bereich, der nicht weni­ ger als eine Steigung in diametraler Richtung der positiven und der negativen Elektrode bis nicht mehr als ein Radius des zylin­ derförmigen Batterielements beträgt.

Vorzugsweise ist auch der von aktivem Material freie Bereich der positiven und der negativen Elektrode mit einer porösen Folie beschichtet, die im wesentlichen die gleiche Dicke wie eine Schicht des aktiven Materials hat.

Vorzugsweise ist auch die positive und/oder die negative Elek­ trode aus Aluminium hergestellt, und der erste Teil des Elektro­ denansatzes ist mittels Ultraschallschweißung verschweißt.

Es wird ferner bevorzugt, daß die eine der positiven und negati­ ven Elektroden die positive Elektrode ist.

Bevorzugt umfaßt auch der Elektrodenanschluß, der Kontakt mit dem zweiten Teil des Elektrodenansatzes hat, ein elektrisch leitfähiges Anschlußteil eines Batteriekopfstückes.

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden des Elektrodenansatzes mit einer Seite eines zylinderförmigen Batterieelements einer Sekundärbat­ terie mit nichtwässrigem Elektrolyten. Das Verfahren umfaßt fol­ gende Schritte: Formen eines zylinderförmigen Batterieelements mit einer positiven und einer negativen Elektrode, und eines Se­ parators, der zwischen die positive und die negative Elektrode eingeschoben wird, wobei sowohl die positive als auch die negative Elektrode einen von aktivem Material freien Bereich hat, auf den kein aktives Material aufgebracht wird, und wobei der von aktivem Material freie Bereich einen vorstehenden Rand­ bereich hat, der über einen ersten Seitenrand des Separators vorsteht oder sich erstreckt, so daß ein erstes Ende des zylin­ derförmigen Batterieelements den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Bereichs einer der positiven und ne­ gativen Elektroden umfaßt; Bilden eines vertieften Teils am er­ sten Ende des zylinderförmigen Batterieelements; Plazieren eines ersten Teils eines Elektrodenansatzes in dem vertieften Teil; und Verschweißen des ersten Teils des Elektrodenansatzes mit dem vertieften Teil.

Vorzugsweise wird der erste Teil des Elektrodenansatzes nach einem Ultraschall-Schweißverfahren angeschweißt.

Vorzugsweise wird der vertiefte Teil durch Drücken eines Preß­ werkzeuges in das erste Ende des zylinderförmigen Batterieele­ ments gebildet.

Vorzugsweise wird der vertiefte Teil durch folgende Schritte ge­ formt:
Erzeugen von Schnittlinien, die sich durch den vorstehenden Randbereich erstrecken, um mehrere teilweise geschnittene Teile des vorstehenden Randbereichs, wie durch die Schnittlinien defi­ niert, zu bilden, und Biegen teilweise geschnittener Teile in einer Richtung parallel zu einer Ebene des ersten Endes des zy­ linderförmigen Batterieelements, wodurch der vertiefte Teil ge­ bildet wird.

Vorzugsweise werden die Schnittlinien durch Laser-Bestrahlung auf dem vorstehenden Randbereich gebildet.

Ein erstes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung wird detalliert mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Fig. 2A ist ein Aufriß im Querschnitt, der eine neue Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Fig. 2B ist eine fragmentarische schematische Perspektivansicht, die eine Seite eines Batterielements mit einem Ansatz zum Anschluß für die po­ sitive Elektrode einer neuen nichtwässrigen Sekundärbatterie nach Fig. 2A zeigt.

Eine zylinderförmige Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elek­ trolyten 1 umfaßt einen zylinderförmigen Batteriebecher 2 und ein zylinderförmiges Batterieelement 6, das in dem zylinderför­ migen Batteriebecher enthalten ist. Das zylinderförmige Bat­ terieelement 6 umfaßt eine gerollte Struktur von Schichten streifenförmiger positiver und negativer Elektroden 3 und 4, zwischen die ein streifenförmiger Separator 5 eingeschoben ist. Die streifenförmige positive Elektrode 3 umfaßt einen streifen­ förmigen positiven Elektrodenkollektor, auf den ein aktives Ma­ terial für die positive Elektrode aufgebracht ist. Die streifen­ förmige negative Elektrode 4 umfaßt einen streifenförmigen nega­ tiven Elektrodenkollektor, auf den ein aktives Material für die negative Elektrode aufgebracht ist.

Der streifenförmige positive Elektrodenkollektor weist einen von aktivem Material freien Seitenbereich 7 auf, auf den kein akti­ ves Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 7 erstreckt sich über einen Seitenrand des strei­ fenförmigen Separators 5 und auch über einen Seitenrand der streifenförmigen negativen Elektrode 4 in einer Richtung paral­ lel zu einer Achse der gerollten Struktur oder des zylinderför­ migen Batterieelements 6, so daß eine erste Seite der gerollten Struktur der Schichten, welche das zylinderförmige Batterieele­ ment bilden, den von aktivem Material freien Bereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 umfaßt. Die erste Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieele­ ments 6, welche den von aktivem Material freien Bereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 umfaßt, weist einen ver­ tieften Teil 8 auf. Der vertiefte Teil 8 wird nämlich in dem von aktivem Material freien Bereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 gebildet. Der vertiefte Teil 8 auf der ersten Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieele­ ments 6 bildet eine gerade dünne Rinne, die sich diametral über die Mittelachse der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6 erstreckt. Der vertiefte Teil 8 in der Form der geraden dünnen Rinne nimmt ein erstes Kontaktteil 9a eines Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode auf. Das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elek­ trode erstreckt sich entlang der Rinne 8 und ist damit im Ein­ griff. Falls die streifenförmige positive Elektrode 3 aus Alu­ minium hergestellt ist, wird das erste Kontaktteil 9a des Ansat­ zes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode mittels eines Ultra­ schallschweißverfahrens mit dem vertieften Teil 8 auf der ersten Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 verbunden. Das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode wird mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 verbunden. Die erste Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6 ragt nach oben. Der zylinderförmige Batteriebecher 2 hat einen oberen Teil, der mit einem Batteriekopfstück 10 in Eingriff steht, das als Kappe für den zylinderförmigen Batteriebecher 2 dient. Das Batteriekopf­ stück 10 weist einen elektrisch leitfähigen Anschlußteil 11 auf, der eine elektrisch leitfähige ebene Fläche darstellt. Ein zwei­ tes Kontaktteil 9b des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode erstreckt sich auf einer Bodenfläche des elektrisch leitfähigen Teils des Batteriekopfstückes 10 und ist damit ver­ bunden, so daß die streifenförmige positive Elektrode 3 über den Ansatz 9 zum Anschluß der positiven Elektrode elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Anschlußteil 11 verbunden ist, der als äußerer Anschluß dient. Das erste und das zweite Kontaktteil 9a und 9b des Ansatzes 9 für den Anschluß der positiven Elektrode sind in einem Stück über ein U-förmiges Zwischenteil 9c mit­ einander verbunden. Der Ansatz 9 zum Anschluß der positiven Elektrode umfaßt nämlich ein einzelnes elektrisch leitfähiges Teil, das in U-Form gebogen ist, und der gebogene Teil ent­ spricht dem U-förmigen Zwischenteil 9c. Das einzelne elektrisch leitfähige streifenförmige Teil ist elastisch, so daß der Ansatz 9 zum Anschluß der positiven Elektrode eine elastische Kraft hervorbringt, welche das zylinderförmige Batterieelement 6 nach unten drückt, wodurch das zylinderförmige Batterieelement 6 in dem zylinderförmigen Batteriebecher 2 stabilisiert wird. Die stabilisierende Struktur kann einen von außen aufgebrachten me­ chanischen Stoß auf das zylinderförmige Batterieelement 6 auf­ fangen. Das Batteriekopfstück 10 enthält auch eine druckentla­ stende Platte 12, die einen übermäßig angestiegenen Innendruck im zylinderförmigen Batteriebecher 2 freigibt. Das Batteriekopf­ stück 10 kann auch ein elektrisches Element zum Abschalten eines übermäßigen Stroms haben. Der zylinderförmige Batteriebecher 2 hat einen eingepreßten Abschnitt 13 nahe dem Oberteil des zylin­ derförmigen Batteriebechers 2, so daß das obere Teil des zylin­ derförmigen Batteriebechers 2 zwischen dem Oberteil und dem ein­ gepreßten Abschnitt 13 definiert ist. Eine Dichtung 14 sitzt zwischen den Innenwänden des oberen Teils des zylinderförmigen Batteriebechers 2 und einem Außenrand des Batteriekopfstückes 10, so daß der obere Teil des zylinderförmigen Batteriebechers 2 abgedichtet ist, und der zylinderförmige Batteriebecher versie­ gelt ist.

Wie oben beschrieben, umfaßt die streifenförmige negative Elek­ trode 4 den streifenförmigen negativen Elektrodenkollektor, auf den das aktive Material der negativen Elektrode aufgebracht ist. Der streifenförmige Kollektor der negativen Elektrode weist einen von aktivem Material freien Bereich 15 auf, auf den kein aktives Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 15 erstreckt sich über einen Seitenrand des strei­ fenförmigen Separators 5 und auch über einen Seitenrand der streifenförmigen positiven Elektrode 3 in einer Richtung paral­ lel zu einer Achse der gerollten Struktur oder des zylinderför­ migen Batterieelements 6, so daß die zweite Seite der gerollten Struktur der Schichten, welche das zylinderförmige Batterieele­ ment bildet, den von aktivem Material freien Seitenbereich 15 der streifenförmigen negativen Elektrode 4 umfaßt. Die zweite Seite der gerollten Struktur der Schichten, die das zylinderför­ mige Batterieelement bildet, ist mit einem Boden des zylinder­ förmigen Batteriebechers 2 verbunden und in elektrischem Kon­ takt, wobei der zylinderförmige Batteriebecher 2 als ein äußerer Anschluß auf der Seite der negativen Elektrode dient.

Fig. 3A ist eine Teilansicht, welche die Basisstrukturen der po­ sitiven und der negativen Elektrode zeigt, die auf den Separator des Batterieelements der neuen Sekundärbatterie mit nichtwässri­ gem Elektrolyten laminiert sind, wie in den Fig. 2A und 2B zu sehen ist. Wie vorstehend beschrieben, umfaßt die streifenförmi­ ge positive Elektrode 3 einen streifenförmigen positiven Elek­ trodenkollektor 21, der eine Aluminiumfolie darstellt. Der streifenförmige Kollektor 21 der positiven Elektrode ist selek­ tiv mit einer Schicht 22 aus aktivem Material für die positive Elektrode versehen. Die Schicht 22 aus aktivem Material für die positive Elektrode kann durch selektives Aufbringen einer Dispersion des aktiven Materials der positiven Elektrode auf den streifenförmigen Kollektor 21 der positiven Elektrode und Trock­ nen des aufgebrachten aktiven Materials der positiven Elektrode gebildet werden. Die streifenförmige negative Elektrode 4 umfaßt einen streifenförmigen Kollektor 23 für die negative Elektrode, der eine Kupferfolie darstellt. Der streifenförmige Kollektor 23 der negativen Elektrode wird selektiv mit einer aktiven Mate­ rialschicht 24 für die negative Elektrode geformt. Die Schicht 24 des aktiven Materials der negativen Elektrode läßt sich durch selektives Aufbringen einer Dispersion aktiven Materials der ne­ gativen Elektrode auf den streifenförmigen Kollektor 23 der ne­ gativen Elektrode und Trocknen des aufgebrachten aktiven Mate­ rials der negativen Elektrode erzeugen.

Der streifenförmige positive Elektrodenkollektor 21 weist einen von aktivem Material freien Seitenbereich 7 auf, auf den kein aktives Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 7 weist einen überstehenden Randbereich auf, der über einen ersten Seitenrand des streifenförmigen Separators 5 übersteht oder sich erstreckt, und zwar um einen Abstand "h" in einer ersten Richtung parallel zur Achse der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6. Der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 hat eine Breite mit dem Abstand "h" in der ersten Richtung von nicht weniger als einer Steigung in diametraler Richtung zur positiven Elektrode 3 in Form des zylinderförmigen Batterieelements 6 bis nicht mehr als einem Radius des zylinderförmigen Batterieele­ ments 6. Der gesamte Bereich der Schicht 22 des aktiven Mate­ rials der positiven Elektrode ist im Kontakt mit dem streifen­ förmigen Separator 5.

Der streifenförmige negative Elektrodenkollektor 23 weist eben­ falls einen von aktivem Material freien Seitenbereich 15 auf, auf den kein aktives Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 15 besitzt einen vorstehenden Rand­ bereich, der um einen Abstand "h" in einer zweiten Richtung ent­ gegengesetzt zur ersten Richtung über einen zweiten Seitenrand des streifenförmigen Separators 5 hinausragt oder sich er­ streckt. Der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 hat eine Breite mit dem Abstand "h" in der zweiten Richtung von nicht weniger als einer Steigung in einer Richtung diametral zur negativen Elektrode 4 in Form des zylinderförmigen Batterieelements 6, bis nicht mehr als ein Ra­ dius des zylinderförmigen Batterieelements 6. Der gesamte Be­ reich der Schicht 24 des aktiven Materials der negativen Elek­ trode ist im Kontakt mit dem streifenförmigen Separator 5. Eine erste Kontaktfläche zwischen der Schicht 22 des aktiven Mate­ rials der positiven Elektrode und dem streifenförmigen Separator 5 ist kleiner als eine zweite Kontaktfläche zwischen der Schicht 24 des aktiven Materials der negativen Elektrode und dem strei­ fenförmigen Separator 5.

Fig. 3B ist eine fragmentarische Draufsicht von modifizierten Strukturen der positiven und der negativen Elektrode, die auf den Separator des Batterieelements der neuen Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, wie in den Fig. 2A und 2B gezeigt, laminiert sind. Wie vorstehend beschrieben, umfaßt die streifenförmige positive Elektrode 3 einen streifenförmigen po­ sitiven Elektrodenkollektor 21 aus einer Aluminiumfolie. Der streifenförmige positive Elektrodenkollektor ist selektiv mit einer Schicht 22 aus aktivem Material der positiven Elektrode gebildet. Die Schicht 22 aus aktivem Material der positiven Elektrode kann durch selektives Aufbringen einer Dispersion eines aktiven Materials der positiven Elektrode auf den strei­ fenförmigen Kollektor 21 der positiven Elektrode und Trocknen des aufgebrachten aktiven Materials der positiven Elektrode ge­ bildet werden. Die streifenförmige negative Elektrode 4 umfaßt einen streifenförmigen Kollektor 23 der negativen Elektrode aus einer Kupferfolie. Der streifenförmige Kollektor 23 der negati­ ven Elektrode ist selektiv mit einer Schicht 24 des aktiven Ma­ terials der negativen Elektrode gebildet. Die Schicht 24 des ak­ tiven Materials der negativen Elektrode kann durch selektives Aufbringen einer Dispersion eines aktiven Materials der negati­ ven Elektrode auf den streifenförmigen Kollektor 23 der negati­ ven Elektrode und Trocknen des aufgebrachten aktiven Materials der negativen Elektrode gebildet werden.

Der streifenförmige Kollektor 21 der positiven Elektrode weist einen von aktivem Material freien Seitenbereich 7 auf, auf den kein aktives Material aufgebracht wird. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 7 hat einen vorstehenden Randbereich, der über einen ersten Seitenrand des streifenförmigen Separators 5 um einen Abstand "h" in einer ersten Richtung parallel zur Achse der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieele­ ments 6 vorsteht oder sich erstreckt. Der vorstehende Rand­ bereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 hat eine Breite mit dem Abstand "h" in der ersten Richtung von nicht weniger als einer Steigung diametral zur positiven Elektrode 3 in Form des zylinderförmigen Batterieelements 6, bis nicht mehr als einem Radius des zylinderförmigen Batterieelements 6. Der gesamte Bereich der Schicht 22 des aktiven Materials der positi­ ven Elektrode ist im Kontakt mit dem streifenförmigen Separator 5.

Weiterhin ist bei dieser abgeänderten Ausführungsform eine streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite selektiv auf dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 vorgesehen. Die streifenförmige poröse Folie 25 an der Seite der positiven Elektrode weist eine Dicke auf, die gerade gleich oder angenä­ hert gleich einer Dicke der Schicht 22 aus aktivem Material der positiven Elektrode ist. Die streifenförmige poröse Folie 25 kann auf der Seite der positiven Elektrode irgendeine verfügbare poröse Folie einschließen, wie z. B. ein Wirrvlies aus Kunstharz und ein Metall- und ein Schaumstoffharz. Die streifenförmige po­ röse Folie 25 der positiven Elektrodenseite kann nach ir­ gendeinem verfügbaren Verbundverfahren mit dem von aktivem Mate­ rial freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elek­ trodenkollektors 21 verbunden werden. Falls ein Kunstharz für die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodensei­ te benutzt wird, kann zum Verbinden der streifenförmigen porösen Folie 25 der positiven Elektrodenseite mit dem von aktivem Mate­ rial freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen Positivelektro­ denkollektors ein thermisches Schweißverfahren angewendet wer­ den. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektro­ denseite erstreckt sich vorzugsweise auf den vorstehenden Rand­ bereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7. Deswe­ gen wird bevorzugt die streifenförmige poröse Folie 25 der posi­ tiven Elektrodenseite vom Rand des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 um den Abstand "h" zurückgezogen, der nicht weniger als eine Steigung in diametra­ ler Richtung zur negativen Elektrode 4 in Form des zylinderför­ migen Batterieelements 6 bis nicht mehr als der Radius des zy­ linderförmigen Batterieelements 6 beträgt. Jedoch ist es als eine Abänderung möglich, daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite sich teilweise auf den vorstehen­ den Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 erstreckt. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite dient als ein Abstandsstück im zylinderförmigen Batterieelement 2, so daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite als Abstandsstück den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 stabilisiert und eine Deformation des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 verhütet, ins­ besondere, wenn ein Beschallkopf in Kontakt mit einer Schweiß­ position des vertieften Teils 8 des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 gebracht wird, um ein Ultraschallschweißen auszuführen. Die streifenförmige po­ röse Folie 25 der positiven Elektrodenseite hat Poren, die ein Durchdringen des Elektrolyten erlauben, sowie ein Ausströmen eines Gases ermöglichen, das im zylinderförmigen Batterieelement 6 erzeugt wird.

Der streifenförmige negative Elektrodenkollektor 23 weist auch einen von aktivem Material freien Seitenbereich 15 auf, auf dem kein aktives Material aufgebracht ist. Der von aktivem Material freie Seitenbereich 15 hat einen vorstehenden Randbereich, der über einen zweiten Seitenrand des streifenförmigen Separators 5 in einem Abstand "h" in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung vorsteht oder sich erstreckt. Der vorstehen­ de Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 hat eine Breite des Abstands "h" in der zweiten Richtung im Be­ reich von nicht weniger als einer Steigung in diametraler Rich­ tung zur negativen Elektrode 4 in Form des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6, bis nicht mehr als ein Radius des zylinderför­ migen Batterieelements 6. Der gesamte Bereich der Schicht 24 des aktiven Materials der negativen Elektrode steht in Kontakt mit dem streifenförmigen Separator 5. Ein erstes Kontaktgebiet zwi­ schen der Schicht 22 des aktiven Materials der positiven Elek­ trode und dem streifenförmigen Separator 5 ist kleiner als ein zweites Kontaktgebiet zwischen der Schicht 24 des aktiven Mate­ rials der negativen Elektrode und dem streifenförmigen Separator 5.

Des weiteren ist bei diesem modifizierten Beispiel eine strei­ fenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite selek­ tiv auf dem von aktivem Material freien Seitenbereich 15 des streifenförmigen negativen Elektrodenkollektors 23 vorgesehen. Die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodensei­ te weist eine Dicke auf, die gerade gleich oder ungefähr gleich einer Dicke der Schicht 24 des aktiven Materials der negativen Elektrode ist. Die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite kann irgendeine verfügbare poröse Folie umfas­ sen, wie z. B. ein Wirrvlies aus Kunstharz und ein Metall- und ein Schaumstoffharz. Die streifenförmige poröse Folie 26 der ne­ gativen Elektrodenseite läßt sich mittels irgendeiner der ver­ fügbaren Verbundverfahren mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 15 des streifenförmigen negativen Elektrodenkol­ lektors 23 verbinden. Falls das Kunstharz für die streifenförmi­ ge poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite verwendet wird, steht ein thermisches Schweißen zum Verbinden der streifenförmi­ gen porösen Folie 26 der negativen Elektrodenseite mit dem von aktivem Material freien Bereich 15 des streifenförmigen negati­ ven Elektrodenkollektors 23 zur Verfügung. Die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite erstreckt sich vorzugsweise ausschließlich auf den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15. Deswegen ist vor­ zugsweise die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite vom Rand des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 um den Abstand "h" zu­ rückgezogen, die nicht weniger als eine Steigung in diametraler Richtung zur negativen Elektrode 4 in Form des zylinderförmigen Batterieelements 6 bis nicht mehr als der Radius des zylinder­ förmigen Batterieelements 6 beträgt. Als Abänderung ist es je­ doch möglich, daß die streifenförmige poröse Folie 26 der nega­ tiven Elektrodenseite sich teilweise auf den vorstehenden Rand­ bereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 er­ streckt. Die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elek­ trodenseite dient als ein Abstandsstück im zylinderförmigen Bat­ terieelement 2, so daß die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodenseite als Abstandshalter den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 stabilisiert und eine Verformung des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 verhindert.

Die streifenförmige poröse Folie 26 der negativen Elektrodensei­ te weist Poren auf, die ein Durchdringen des Elektrolyten erlau­ ben, sowie das Ausströmen eines Gases, das im zylinderförmigen Batterieelement 6 erzeugt wird.

Die Fig. 4A bis 4C sind aufgebrochene schematische Perspek­ tivansichten, die ein Verfahren zum Verbinden eines Ansatzes zum Anschluß einer positiven Elektrode mit einem vertieften Teil auf der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements der Se­ kundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten gemäß der vorlie­ genden Erfindung darstellen.

Bezugnehmend auf Fig. 4A sind der streifenförmige Separator 5 und die streifenförmigen positiven und negativen Elektroden 3 und 4 so geschichtet, daß der streifenförmige Separator 5 zwi­ schen die streifenförmigen positiven und negativen Elektroden 3 und 4 geschoben ist, worin der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 vom ersten Seitenrand des streifenförmigen Separa­ tors 5 hervorsteht, während der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 des streifenförmigen negativen Elektrodenkollektors 23 der streifenförmigen negativen Elektrode 4 vom zweiten Seitenrand des streifenförmigen Separa­ tors 5 hervorsteht, und dadurch eine Schichtstruktur bildet. Die Schichtstruktur wird dann zum Formen des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 gerollt, so daß die erste Seite des zylinderför­ migen Batterieelements 6 den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 umfaßt, während die zweite Seite des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 den vorstehenden Randbereich des von ak­ tivem Material freien Seitenbereichs 15 des streifenförmigen ne­ gativen Elektrodenkollektors 23 der streifenförmigen negativen Elektrode 4 umfaßt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4B wird ein geradkantiges Preßwerkzeug 31 auf die erste Seite der gerollten Struktur oder des zylinder­ förmigen Batterieelements 6 gedrückt, so daß der vertiefte Teil 8 auf der ersten Seite der Rollstruktur oder des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 geformt wird, worin der vertiefte Teil 8 die gerade schlanke Rinne bildet, die sich diametral über die Mittelachse der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6 erstreckt.

Bezugnehmend auf Fig. 4C ist der Ansatz 9 zum Anschluß der posi­ tiven Elektrode so plaziert, daß der vertiefte Teil 8 in Gestalt der geraden schlanken Rinne das erste Kontaktteil 9a des Ansat­ zes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode aufnimmt. Das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elek­ trode erstreckt sich entlang und ist im Eingriff mit der Rinne des vertieften Teils 8. Die streifenförmige positive Elektrode 3 ist aus Aluminium gefertigt. Ein Halter 33 wird zum Halten des zylinderförmigen Batterieelements 6 benutzt. Ein Beschallkopf 32 mit geradem Rand wird in Kontakt mit dem ersten Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode gebracht, das im Eingriff innerhalb des vertieften Teils 8 in Form der ge­ raden schlanken Rinne steht, so daß das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode mittels eines Ultraschallschweißverfahrens mit dem vertieften Teil 8 auf der ersten Seite der Rollstruktur oder des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 verbunden wird. Das erste Kontaktteil 9a des An­ satzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode wird mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen po­ sitiven Elektrode 3 verbunden.

Als Option ist es möglich, daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite selektiv auf dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 vorgesehen ist. Die streifenförmige po­ röse Folie 25 der positiven Elektrodenseite weist eine Dicke auf, die gerade gleich oder ungefähr gleich einer Dicke der ak­ tiven Materialschicht 22 der positiven Elektrode ist. Die streifenförmige poröse Folie der positiven Elektrodenseite kann ir­ gendeine verfügbare poröse Folie umfassen, wie z. B. ein Wirr­ vlies aus Kunstharz und ein Metall- und ein Schaumstoffharz. Die streifenförmige Folie 25 der positiven Elektrodenseite kann mit­ tels irgendeines der verfügbaren Verbundverfahren mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen po­ sitiven Elektrodenkollektors 21 verbunden werden. Falls das Kunstharz für die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite verwendet wird, so ist ein thermisches Schweißen zum Verbinden der streifenförmigen porösen Folie 25 der positi­ ven Elektrodenseite mit dem von aktivem Material freien Seiten­ bereich 7 des streifenförmigen Elektrodenkollektors 21 anwend­ bar. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektro­ denseite erstreckt sich ausschließlich auf dem vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7. Auf diese Weise ist die streifenförmige poröse Folie 25 der po­ sitiven Elektrodenseite vom Rand des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 um den Abstand "h" zurückgezogen, der nicht weniger als eine Steigung diametral zur negativen Elektrode 4 in Form des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 bis nicht mehr als der Radius des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 beträgt. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite dient als ein Abstandsstück im zylinderförmigen Batterieelement 2, so daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite als das Abstands­ stück den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 stabilisiert und eine Deformation des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Sei­ tenbereichs 7 verhütet, insbesondere wenn ein Beschallkopf in Kontakt mit einer Schweißposition des vertieften Teils 8 des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Sei­ tenbereichs 7 gebracht wird, um ein Ultraschallschweißen durch­ zuführen. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite weist Poren auf, die ein Durchdringen des Elek­ trolyten gestatten und auch das Ausströmen von Gas erlauben, das im zylinderförmigen Batterieelement 6 erzeugt wird.

Die Fig. 5A bis 5D sind fragmentarische schematische Perspek­ tivansichten, die ein anderes Verfahren des Verbindens eines An­ satzes zum Anschluß der positiven Elektrode mit einem vertieften Teil auf der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Bezugnehmend auf Fig. 5A sind der streifenförmige Separator 5 und die streifenförmigen positiven und negativen Elektroden 3 und 4 so geschichtet, daß der streifenförmige Separator 5 zwi­ schen die streifenförmigen positiven und negativen Elektroden 3 und 4 eingeschoben ist, worin der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifenförmi­ gen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen posi­ tiven Elektrode 3 vom ersten Seitenrand des streifenförmigen Se­ parators 5 vorsteht, während der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 15 des streifenförmigen negativen Elektrodenkollektors 23 der streifenförmigen negativen Elektrode 4 vom zweiten Seitenrand des streifenförmigen Separa­ tors 5 vorsteht und dadurch eine Schichtstruktur bildet. Diese Schichtstruktur wird dann gerollt, um das zylinderförmige Bat­ terieelement 6 zu bilden, so daß die erste Seite des zylinder­ förmigen Batterieelements 6 den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 umfaßt, während die zweite Seite des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 den vorstehenden Randbereich des von ak­ tivem Material freien Seitenbereichs 15 des streifenförmigen ne­ gativen Elektrodenkollektors 23 der streifenförmigen negativen Elektrode 4 umfaßt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5B wird die erste Seite der gerollten Struktur oder das zylinderförmige Batterieelement 6 einer Be­ strahlung mit Laserstrahl 34 mittels eines YAG-Laser unterzogen, wobei die Laserbestrahlung 34 auf zwei parallele gerade Schnittlinien 35 angewandt wird, was einen geraden streifenför­ migen Bereich definiert, der sich diametral und über die Mitte der Mittelachse der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6 erstreckt, so daß der vorstehende Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifen­ förmigen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 entlang der zwei parallelen geraden Schnittlinien 35 geschnitten wird, um fragmentarische Schnittab­ schnitte zu bilden, die zwischen den zwei parallelen geraden Schnittlinien 35 gebildet werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5C sind die fragmentarischen Schnittabschnitte des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 in einer Richtung parallel zu einer Ebene der ersten Seite des zylinderförmigen Batterielements 6 gebogen, so daß der vertiefte Teil 8 auf der ersten Seite der gerollten Struktur oder des zy­ linderförmigen Batterieelements 6 gebildet wird, wobei der ver­ tiefte Teil 8 die gerade schlanke Rinne bildet, die sich diame­ tral über die Mittelachse der gerollten Struktur oder des zylin­ derförmigen Batterieelements 6 ausdehnt. Der vertiefte Teil 8 hat einen Boden, der die gebogenen fragmentarischen Schnittab­ schnitte des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 umfaßt.

Mit Bezug auf Fig. 5D ist der Ansatz 9 zum Anschluß der positi­ ven Elektrode so plaziert, daß der vertiefte Teil 8 in Form der geraden schlanken Rinne das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode aufnimmt. Das erste Kon­ taktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode erstreckt sich entlang und greift in die Rinne des vertieften Teils 8 ein. Die streifenförmige positive Elektrode 3 ist aus Aluminium hergestellt. Ein Halter 33 wird zum Halten des zylin­ derförmigen Batterieelements 6 benutzt. Ein Beschallkopf 32 mit geradem Rand wird in Kontakt mit dem ersten Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode gebracht, die im vertieften Teil 8 in die Form der geraden schlanken Rinne ein­ greift, so daß das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode mittels eines Ultraschallschweiß­ verfahrens mit dem vertieften Teil 8 auf der ersten Seite der Rollstruktur oder des zylinderförmigen Batterieelements verbun­ den wird. Das erste Kontaktteil 9a des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode wird nämlich mit dem von aktivem Mate­ rial freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen positiven Elek­ trode 3 verbunden.

Als Option ist es möglich, daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite selektiv auf dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 vorgesehen ist. Die streifenförmige po­ röse Folie 25 der positiven Elektrodenseite hat eine Dicke gera­ de gleich oder ungefähr gleich einer Dicke der aktiven Material­ schicht 22 der positiven Elektrode. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite kann irgendeine verfüg­ bare poröse Folie umfassen, wie z. B. ein Wirrvlies aus Kunstharz und ein Metall- und ein Schaumstoffharz. Die streifenförmige po­ röse Folie 25 der positiven Elektrodenseite kann mittels ir­ gendeines verfügbaren Bindeverfahrens mit dem von aktivem Mate­ rial freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elek­ trodenkollektors 21 verbunden werden. Falls das Kunstharz für die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodensei­ te benutzt wird, so ist ein thermisches Schweißen zum Verbinden der streifenförmigen porösen Folie 25 der positiven Elektro­ denseite mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 des streifenförmigen positiven Elektrodenkollektors 21 verfügbar. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodensei­ te erstreckt sich ausschließlich auf den vorstehenden Rand­ bereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7. Auf diese Weise wird die streifenförmige poröse Folie 25 der positi­ ven Elektrodenseite vom Rand des vorstehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 um den Abstand "h" zurückgezogen, der nicht weniger als eine Steigung diametral über die negative Elektrode 4 in Form des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 bis nicht mehr als der Radius des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 beträgt. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite dient als ein Abstandsstück im zylinderförmigen Batterieelement 2, so daß die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektrodenseite als Abstandsstück den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Seitenbereichs 7 stabilisiert, und eine Deformation des vorste­ henden Randbereichs des von aktivem Material freien Seiten­ bereichs 7 verhütet, insbesondere wenn ein Beschallkopf in Kon­ takt mit einer Schweißposition des vertieften Teils 8 des vor­ stehenden Randbereichs des von aktivem Material freien Seiten­ bereichs 7 zum Durchführen einer Ultraschallschweißung gebracht wird. Die streifenförmige poröse Folie 25 der positiven Elektro­ denseite hat Poren, die ein Durchdringen des Elektrolyten ge­ statten, und erlaubt ein Ausströmen eines im zylinderförmigen Batterieelement 6 erzeugten Gases.

Die Fig. 6 gibt eine schematische Perspektivansicht eines modi­ fizierten Ansatzes zum Anschluß der positiven Elektrode wieder, die mit der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements verbunden ist. Die erste Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmigen Batterieelements 6, welche den von aktivem Ma­ terial freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 umfaßt, weist einen abgeändert geformten vertieften Teil auf. Der modifiziert geformte vertiefte Teil ist im von ak­ tivem Material freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen posi­ tiven Elektrode 3 gebildet. Der abgeändert geformte vertiefte Teil auf der ersten Seite der gerollten Struktur oder des zylin­ derförmigen Batterieelements 6 bildet eine Rinne, die sich ra­ dial von einer Mitte der ersten Seite des zylinderförmigen Bat­ terieelements 6 erstreckt. Das erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 36Iso zum Anschluß der positiven Elektrode hat die Form radial sich erstreckender vielfacher Segmente, so daß der vertiefte Teil 8 in Form der radial sich erstreckenden Rinne das erste Kontaktteil 36 des Ansatzes zum Anschluß der positiven Elektrode aufnimmt. Das sich radial erstreckende erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode erstreckt sich entlang und ist im Eingriff in der radial sich erstreckenden Rinne des vertieften Teils 8. Falls die streifenförmige positive Elektrode 3 aus Aluminium hergestellt ist, wird das sich radial erstreckende erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode mittels eines Ultraschallschweißver­ fahrens mit dem sich radial erstreckenden vertieften Teil 8 auf der ersten Seite der gerollten Struktur oder des zylinderförmi­ gen Batterieelements 6 verbunden. Das sich radial erstreckende erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode wird mit dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen positiven Elektrode 3 verbunden. Das sich radial erstreckende erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 9 zum An­ schluß der positiven Elektrode und die sich radial erstreckende Rinne des vertieften Teils 8 erhöhen die Kontaktfläche zwischen dem Ansatz 9 zum Anschluß der positiven Elektrode und dem von aktivem Material freien Seitenbereich 7 der streifenförmigen po­ sitiven Elektrode 3. Des weiteren gestatten das radial sich er­ streckende erste Kontaktteil 36 des Ansatzes 9 zum Anschluß der positiven Elektrode und die sich radial erstreckende Rinne des vertieften Teils 8 eine gleichförmige Stromverteilung.

Die oben beschriebene Erfindung kommt zur Anwendung, wenn der zylinderförmige Batteriebecher 2 aus Aluminium hergestellt ist und auch als Anschluß der positiven Elektrode dient.

Es wird kein Schweißvorgang zum Verbinden des Ansatzes mit dem Kollektor vor dem Vorgang des Rollens der Schichten positiver und negativer Elektroden unter Einschieben des Separators ausge­ führt. Es ist nicht nötig, eine Mehrzahl von Ansätzen bereitzu­ stellen. Das Verbinden des Ansatzes mit dem Kollektor wird nur mittels des einzigen Vorgangs des Anschweißens des Ansatzes an den vertieften Teil auf der einen Seite des zylinderförmigen Batterieelements durchgeführt. Die mehrfachen Positionen des Kollektors werden elektrisch durch den einzelnen Ansatz an den Anschluß angeschlossen, wodurch die Impedanz reduziert wird. Der einzelne U-förmige Zwischenabschnitt des Ansatzes erstreckt sich durch den Zwischenraum zwischen der ersten Seite des zylinder­ förmigen Batterieelements und dem Anschluß des Batteriekopf­ stücks, wobei der Koeffizient im Gebrauch des Zwischenraums zwischen der ersten Seite des zylinderförmigen Batterieelements und dem Anschluß des Batteriekopfstücks erhöht wird.

Claims (15)

1. Elektrodenansatz-Verbundstruktur einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyten, die ein zylinderförmiges Bat­ terieelement aufweist, das eine positive und eine negative Elek­ trode und einen Separator, der zwischen der positiven und der negativen Elektrode eingeschoben ist, umfaßt, und sowohl die po­ sitive als auch die negative Elektrode einen von aktivem Mate­ rial freien Bereich aufweist, auf den kein aktives Material auf­ gebracht ist, und der von aktivem Material freie Bereich einen vorstehenden Randbereich hat, der über einen ersten Seitenrand des Separators vorsteht oder sich erstreckt, so daß ein erstes Ende des zylinderförmigen Battererieelements den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Bereichs der positi­ ven und der negativen Elektrode umfaßt, wobei ein Elektrodenansatz einen ersten Teil, der in einen ver­ tieften Teil des ersten Endes des zylinderförmigen Batterieele­ ments eingreift und mit diesem verschweißt ist, und einen zwei­ ten Teil aufweist, der mit einem Elektrodenanschluß elektrisch in Kontakt steht.

2. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 1, worin der vertiefte Teil eine Rinne umfaßt, die sich auf dem ersten Ende des zylinderförmigen Batterieelements erstreckt.

3. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 2, worin die Rinne eine einzige gerade Rinne darstellt, die sich über die Mitte des ersten Endes des zylinderförmigen Batterieelements er­ streckt, und der erste Teil des Elektrodenansatzes die Form einer einzigen Geraden hat.

4. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 2, worin die Rinne eine Rinne darstellt, die sich radial von der Mitte des ersten Endes des zylinderförmigen Batterieelements aus er­ streckt, und der erste Teil des Elektrodenansatzes auch die Form von mehreren sich radial erstreckenden Segmenten hat.

5. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 1, worin der Elektrodenansatz einen U-förmigen Zwischenteil aufweist, der einstückig den ersten und den zweiten Teil miteinander verbin­ det.

6. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 1, worin der von aktivem Material freie Bereich der positiven und der negati­ ven Elektrode eine Breite in einer Richtung parallel zu einer Achse des zylinderförmigen Batterieelements hat, die nicht weni­ ger als eine Steigung in diametraler Richtung zur positiven und zur negativen Elektrode bis nicht mehr als ein Radius des zylin­ derförmigen Batterieelements beträgt.

7. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 1, worin der von aktivem Material freie Bereich der positiven und der negati­ ven Elektrode mit einer porösen Folie beschichtet ist, die im wesentlichen die gleiche Dicke wie eine Schicht des aktiven Ma­ terials hat.

8. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 1, worin die positive und/oder die negative Elektrode aus Aluminium gefertigt ist, und der erste Teil des Elektrodenansatzes durch Ultra­ schallschweißung angeschweißt ist.

9. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 8, worin eine der Elektroden die genannte positive Elektrode ist.

10. Elektrodenansatz-Verbundstruktur nach Anspruch 8, worin der Elektrodenanschluß im Kontakt mit dem zweiten Teil des Elektro­ denansatzes ein elektrisch leitfähiges Anschlußteil eines Bat­ teriekopfstücks darstellt.

11. Verfahren zum Verbinden eines Elektrodenansatzes mit einer Seite eines zylinderförmigen Batterieelements einer Sekundärbat­ terie mit nichtwässrigem Elektrolyten, welches folgende Schritte umfaßt:
Formen eines zylinderförmigen Batterieelements mit einer positi­ ven und einer negativen Elektrode und eines zwischen die positi­ ve und die negative Elektrode eingeschobenen Separators, wobei die positive und die negative Elektrode einen von aktivem Mate­ rial freien Bereich haben, auf den kein aktives Material aufge­ bracht wird, und der von aktivem Material freie Bereich einen vorstehenden Randbereich hat, der über einen ersten Seitenrand des Separators vorsteht oder sich erstreckt, so daß ein erstes Ende des zylinderförmigen Batterieelements den vorstehenden Randbereich des von aktivem Material freien Bereichs der positi­ ven und der negativen Elektrode umfaßt;
Bilden eines vertieften Teils auf dem ersten Ende des zylinder­ förmigen Batterieelements;
Anbringen eines ersten Teils eines Elektrodenansatzes in den vertieften Teil; und
Verschweißen des ersten Teils des Elektrodenansatzes mit dem vertieften Teil.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin der erste Teil des Elek­ trodenansatzes durch Ultraschallschweißung angeschweißt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, worin der vertiefte Teil durch Eindrücken eines Preßwerkzeugs in das erste Ende des zylinder­ förmigen Batterieelements geformt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11, worin der vertiefte Teil durch folgende Schritte geformt wird:
Erzeugen von Schnittlinien, die sich durch den vorstehenden Randbereich erstrecken, um mehrere teilweise geschnittene Teile des vorstehenden Randbereichs mittels der Schnittlinien zu for­ men;
Biegen der teilweise geschnittenen Teile in einer Richtung pa­ rallel zu einer Ebene des ersten Endes des zylinderförmigen Bat­ terieelements, wodurch der vertiefte Teil gebildet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, worin die Schnittlinien mittels Laser-Bestrahlung auf den vorstehenden Randbereich gebildet wer­ den.