DE102006045432B4

DE102006045432B4 - Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus

Info

Publication number: DE102006045432B4
Application number: DE102006045432A
Authority: DE
Inventors: Donald P H Wu
Original assignee: Wu Donald P H Hsin-Feng
Current assignee: Pihsiang Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: DE102006045432A1

Abstract

Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus, der im Inneren eines Akkugehäuses (20) vorgesehen und über zwei Verbindungselemente elektrisch an eine Anoden- und Kathodenanschlussklemme an den Endseiten des Akkugehäuses angeschlossen ist, wobei der Kernaufbau aufweist:
eine Mittelstange (30),
einen gewickelten Elektrodenaufbau (40), der wenigstens eine Anodenschicht (41), wenigstens eine Isolierschicht (42) und wenigstens eine Kathodenschicht (43) aufweist, die drei der Reihenfolge nach aufeinander an der Außenseite der Mittelstange (30) gewickelt sind, wobei die Anodenschicht (41) an einer Seite mit einem Anodenanschlussbereich (411) versehen ist, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht (43) an einer dem Anodenanschlussbereich (411) gegenüberliegenden Seite mit einem Kathodenanschlussbereich (431) versehen ist, auf den kein Kathodenstoff aufgetragen ist, und wobei der Anoden- und Kathodenanschlussbereich (411, 431) aus den jeweiligen Seiten des gewickelten Elektrodenaufbaus (40) herausragen;
zwei leitende Plattenverbinder (50), von denen jeder wenigsten einen Befestigungsstift (51) und wenigstens eine leitende Druckplatte (52) aufweist, wobei...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus, insbesondere eine Konfiguration zum Sammeln und Ausleiten der elektrischen Energie eines gewickelten Elektrodenaufbaus im Inneren des sekundären Lithium-Akkus sowie die Verbindungskonstruktion zwischen dem Kernaufbau und der Anschlussklemme des Akkus.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein Kernaufbau eines sekundären Lithium-Akkus aus DE 20 2006 010 635 U1 bekannt, der hauptsächlich der Verbesserung eines Kernaufbaus eines herkömmlichen Akkus dient. Es ist notwendig, zunächst eine Vielzahl von Leiterstiften auszuformen oder anzuschweißen und dann sie nacheinander an die Akkuanschlussklemme anzuschließen. Probleme des Verfahrens liegen darin, dass der Schweißvorgang einen großen Zeit- und Kraftaufwand erfordert, die Konfiguration des Bauteils kompliziert ist sowie das Verfahren schwierig und kompliziert durchführbar ist.
Aus 1 ist ersichtlich, dass eine große Fläche des Anoden- und Kathodenanschlussbereichs 11, 12 an einem Ende einer Anoden- bzw. Kathodenschicht des gewickelten Elektrodenaufbaus 10 integral ausgebildet ist. Außerdem ist eine große Fläche eines leitenden Sammelbereichs 131 in der Mitte einer Anschlussklemme 13 vorhanden. Der leitende Sammelbereich 131 befindet sich an einer dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 11, 12 entsprechenden Stelle. Ein Druckelement 141 einer Klemmeinheit 14 ist außen am Anoden- und Kathodenanschlussbereichs 11, 12 angeordnet, wobei der Anoden- und Kathodenanschlussbereichs 11, 12 sowie der Sammelbereich 131 mit dem Druckelement 141 so zusammengedrückt werden, dass die Schichten des Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereichs 11, 12 des gewickelten Elektrodenaufbaus 10 gegeneinander drückbar sind. Darüber hinaus wird eine elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Sammelbereich 131 und dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 11, 12 hergestellt (siehe 2).
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass die Bauteile des oben erwähnten sekundären Lithium-Akkus sehr genau dimensioniert sein müssen. Das heißt, dass eine problematische Montage des Kernaufbaus und des Akkugehäuses auftritt, wenn das Höhenmaß des Akkugehäuses oder das Höhenmaß nach dem Zusammenbau der Mittelstange und der Anschlussklemme vom vorgegebenen Maße abweicht. Eine Interferenz einer Akkugehäuseabdeckung mit dem Kernaufbau findet beispielsweise statt, wenn die gesamte Höhe des Akkugehäuses oder des Kernaufbaus zu groß ist. So wird eine feste Verbindung der Akkugehäuseabdeckung mit dem Akkugehäuse nicht erzielt. Es kann aber auch vorkommen, dass ein Ende des Kernaufbaus problemlos mit einem entsprechenden Ende des Akkugehäuses verbunden ist, während das andere Ende mit der Akkugehäuseabdeckung nicht richtig verbunden werden kann, wenn die gesamte Höhe des Kernaufbaus nach dem Zusammenbau zu klein ist.
Die oben erwähnte Gestaltung kann zwar das Problem lösen, dass das leitende Verbindungsverfahren des Leiterstifts eines Kernaufbaus kompliziert ist. In der Praxis müssen die Bauteile sehr präzis sein, da sonst eine problematische Montage auftreten kann. Daher ist die erfindungsgemäße Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus entwickelt worden, der geringfügig so abgewandelt ist, dass das Problem mit der Längenabweichung gelöst werden kann, was den Anforderungen genügt.
Durch die Erfindung wird ein Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus geschaffen, wobei über ein leitendes Verbindungselement das leitende Verbindungselement des Kernaufbaus und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme des Akkugehäuses elektrisch miteinander verbunden sind. Das leitende Verbindungselement ist als flexibles, umgebogenes Element so ausgeführt, dass eine problemlose Montage durch das flexible Abdämpfen des leitenden Verbindungselements erfolgt, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau und dem Akkugehäuse vorliegt.
Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Konfiguration gemäß DE 20 2006 010 635 U1 ;
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 in montiertem Zustand;
3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen gewickelten Elektrodenaufbaus vor dem Aufwickeln;
4 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;
5 einen vergrößerten Ausschnitt aus 4 in montiertem Zustand;
6 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kernaufbau, der in das Akkugehäuse eingebaut ist; und
7 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Kernaufbau gemäß 6 zusätzlich mit einer leitenden Hülse.
Bezugnehmend auf die 3 bis 6 weist ein erfindungsgemäßer Kernaufbau eines kreisrunden sekundären Lithium-Akkus eine Mittelstange, einen gewickelten Elektrodenaufbau und zwei Plattenverbinder auf. Der Kernaufbau ist im Inneren eines rechteckigen Akkugehäuses vorgesehen und über zwei leitende Verbindungselemente elektrisch an eine Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme an den Endkappen des Akkugehäuses 20 angeschlossen.
Die Mittelstange 30 befindet sich im Inneren des Akkugehäuses 20.
Der gewickelte Elektrodenaufbau 40 wenigstens eine Anodenschicht 41, wenigstens eine Isolierschicht 42 und wenigstens eine Kathodenschicht 43 aufweist, die drei der Reihenfolge nach aufeinander an der Außenseite der Mittelstange 30 gewickelt sind. Die Anodenschicht 41 ist an einer Seite mit einem Anodenanschlussbereich 411 versehen, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht 43 an einer dem Anodenanschlussbereich 411 gegenüberliegenden Seite mit einem Kathodenanschlussbereich 431 versehen ist, auf den kein Kathodenstoff aufgetragen ist. Die Isolierschicht 42 ist zwischen der Anoden- und Kathodenschicht 41, 43 vorgesehen. Der Anodenanschlussbereich 411 und der Kathodenanschlussbereich 431 ragen aus den jeweiligen Seiten des gewickelten Elektrodenaufbaus 40 heraus, wenn die Schichten nacheinander außen auf die Mittelstange zur Bildung des gewickelten Elektrodenaufbaus 40 aufgewickelt werden.
Zwei Plattenverbinder 50 weisen jeweils einen Befestigungsstift 51 und zwei leitende Druckplatten 52 auf, wobei die leitende Druckplatten 52 mit je einer Durchgangsbohrung 521 versehen sind. Die beiden leitenden Druckplatten 52 sind außen am Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 411, 431 angebracht. Der Befestigungsstift 51 kann als Bolzen ausgeführt sein. Außerdem geht der Befestigungsstift 51 der Reihenfolge nach durch die Durchgangsbohrung 521 der leitenden Druckplatte 52, die Mittelstange 30 und die Durchgangsbohrung 521a der anderen leitenden Druckplatte 52a hindurch. Auf diese Weise können die leitenden Druckplatten 52 an der Mittelstange 30 befestigt werden. Durch die feste Berührung der leitenden Druckplatten 52 mit dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 411, 431 des gewickelten Elektrodenaufbaus 40 ergibt sich eine elektrische Verbindung.
Das Verbindungselement 60 ist als leitfähiges Element ausgeführt. Ein Ende des Verbindungselements 60 ist elektrisch an die leitende Druckplatte 52 am gewickelten Elektrodenaufbau 40 angeschlossen, während das andere Ende elektrisch mit der Anoden- oder Kathodenanschlussklemme 21, 22 verbunden ist.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf die Konfiguration des erfindungsgemäßen Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus sowie deren relevante Bauteile. Die Erfindung ist als Verbesserung des Kernaufbaus anzusehen. Über das leitende Verbindungselement sind der Kernaufbau und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme elektrisch miteinander verbunden. Außerdem ist das leitende Verbindungselement als flexibles Element ausgeführt. Eine problemlose Montage erfolgt durch das flexible Abdämpfen des leitenden Verbindungselements, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau 30 und dem Akkugehäuse 20 vorliegt. Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kernaufbaus eines kreisförmigen bzw. kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus beschrieben.
Wie aus den 3 bis 6 ersichtlich, sind der Kernaufbau und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 über das leitende Verbindungselement 60 elektrisch miteinander verbunden. Das Verbindungselement 60 ist als flexibles Element ausgeführt, mit dem ein gewisses Zusammendrücken oder Ausdehnen des Hauptkörpers des Verbindungselements 60 vorkommt. Eine problemlose Verbindung zwischen dem Kernaufbau des Akkus und dem Akkugehäuse 20 erfolgt durch das flexible Abdämpfen des Verbindungselements 60, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau und dem. Akkugehäuse 20 vorliegt.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass der Kernaufbau durch die erfindungsgemäße Gestaltung sehr kompakt ist. Durch die leitenden Druckplatten 52 und die leitenden Verbindungselemente 60 ergibt sich eine unmittelbare Verbindung zwischen dem gewickelten Elektrodenaufbau 40 und der Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22.
Außerdem kommt eine elektrische Verbindung der Verbindungsabschnitte 423 der leitenden Druckplatten 42 mit der Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 des Akkus zustande. Aufgrund der geringen Anzahl der Verbindungselemente sowie der unmittelbaren Verbindung kommt die Herabsetzung des inneren Widerstands des Akkus zustande.
Wie aus 7 ersichtlich, ist jeweils eine leitende Hülse 70 auf die beiden Seiten der Mittelstange 30 aufgesetzt. Die leitende Hülse 70 bewirkt, dass der an den beiden Seiten der Mittelstange 30 zusammengedrückte Anoden- und Kathodenanschlussbereich 431, 432 weiterhin miteinander verbunden sind, wenn die leitenden Druckplatten 52 an alle Schichten im Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 431, 432 angedrückt werden. Damit wird die Anzahl der Strompfade beim Aufladungs- und Entladungsvorgang erhöht, sodass der Widerstand im Inneren des Akkus ferner reduziert wird.

10: gewickelter Elektrodenaufbau
11: Anodenanschlussbereich
12: Kathodenanschlussbereich
13: Anschlussklemme
131: Sammelbereich
14: Klemmeinheit
141: Druckelement
20: Akkugehäuse
21: Anodenanschlussklemme
22: Kathodenanschlussklemme
30: Mittelstange
40: gewickelter Elektrodenaufbau
41: Anodenschicht
411: Anodenanschlussbereich
42: Isolierschicht
43: Kathodenschicht
431: Kathodenanschlussbereich
50: Plattenverbinder
51: Befestigungsstift
52: leitende Druckplatte
52a: leitende Druckplatte
521: Durchgangsbohrung
521a: Durchgangsbohrung
60: Verbindungselement
70: leitende Hülse

Claims

Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus, der im Inneren eines Akkugehäuses (20) vorgesehen und über zwei Verbindungselemente elektrisch an eine Anoden- und Kathodenanschlussklemme an den Endseiten des Akkugehäuses angeschlossen ist, wobei der Kernaufbau aufweist: eine Mittelstange (30), einen gewickelten Elektrodenaufbau (40), der wenigstens eine Anodenschicht (41), wenigstens eine Isolierschicht (42) und wenigstens eine Kathodenschicht (43) aufweist, die drei der Reihenfolge nach aufeinander an der Außenseite der Mittelstange (30) gewickelt sind, wobei die Anodenschicht (41) an einer Seite mit einem Anodenanschlussbereich (411) versehen ist, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht (43) an einer dem Anodenanschlussbereich (411) gegenüberliegenden Seite mit einem Kathodenanschlussbereich (431) versehen ist, auf den kein Kathodenstoff aufgetragen ist, und wobei der Anoden- und Kathodenanschlussbereich (411, 431) aus den jeweiligen Seiten des gewickelten Elektrodenaufbaus (40) herausragen; zwei leitende Plattenverbinder (50), von denen jeder wenigsten einen Befestigungsstift (51) und wenigstens eine leitende Druckplatte (52) aufweist, wobei die leitende Druckplatte (52) außen am Anodenanschlussbereich (411) oder Kathodenanschlussbereich (431) angebracht ist, und wobei die Befestigungsstifte (51) durch jeweilige Durchgangsbohrungen der leitenden Druckplatten (52) hindurchgehen und in die Mittelstange (30) hineingreifen, und zwar derart, dass die leitenden Druckplatten (52) mit dem Anoden- oder Kathodenanschlussbereich (411, 431) in Kontakt kommen und dadurch eine elektrische Verbindung herstellen, und wobei die Plattenverbinder (50) elektrisch an die Anoden- oder, Kathodenanschlussklemme (21, 22) angeschlossen sind, nachdem die Plattenverbinder (50) elektrisch mit einem Verbindungselement (60) verbunden sind.
Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Verbindungselement (60) als flexibler Leitungsdraht ausgeführt ist.
Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden leitenden Druckplatten (52) paarweise außen am Anoden- und Kathodenanschlussbereich (411, 431) angebracht sind, wobei der Befestigungsstift (51) durch die leitende Druckplatte (52), die Mittelstange (30) und die andere leitende Druckplatte (52) hindurchgeht, und zwar derart, dass die beiden leitenden Druckplatten (52) paarweise elektrisch mit dem Anoden- und Kathodenanschlussbereich (411, 431) in fester Klemmverbindung stehen.
Kernaufbau eines kreisrunden, sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Mittelstange (30) jeweils eine leitende Hülse (70) montiert ist, die bewirkt, dass die Anoden- und Kathodenanschlussklemmen (21, 22) mit den beiden Seiten der Grundplatte (40) verbunden sind, wenn die leitenden Druckplatten (52) an die Schichten des Anoden- und Kathodenanschlussbereichs (411, 431) angedrückt werden.