DE102013201145A1 - Energiespeicher-Element, Metallkomponente sowie Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes - Google Patents

Energiespeicher-Element, Metallkomponente sowie Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes Download PDF

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Abstract

Ein Energiespeicher-Element (100) enthält eine Metallkomponente (2), die ein Metallplatten-Element ist, das einen Vorsprung (2b) enthält, der sich von einer Oberfläche des Metallplatten-Elementes aus erstreckt und das als ein Teil eines Behälters vorhanden ist. Der Vorsprung (2b) enthält einen Röhrenabschnitt (22), der an einem vorderen Ende des Vorsprungs (2b) in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, und einen Basisabschnitt (21), der massiv ist und sich von der Oberfläche der Metallkomponente (2) in der Ausdehnungsrichtung zu dem Röhrenabschnitt (22) erstreckt.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 27. Januar 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-015809 sowie der am 21. Dezember 2012 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-280115 und nimmt Priorität derselben in Anspruch. Die gesamte Offenbarung der oben aufgeführten Anmeldungen einschließlich der Patentbeschreibung, der Zeichnungen und der Patentansprüche wird hiermit durch Verweis als Ganzes einbezogen.
  • Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Energiespeicher-Element mit einer Metallkomponente, die ein Metallplatten-Element ist, das einen Teil eines Behälters bildet und einen Vorsprung enthält, der sich von einer Oberfläche desselben aus erstreckt, die Metallkomponente selbst sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes.
  • Hintergrund
  • Metallkomponenten, die mit Vorsprüngen versehen sind, werden für verschiedene Zwecke eingesetzt. In Patentdokument 1 beispielsweise wird eine Metallkomponente unter Verwendung eines Vorsprungs positioniert und mit einer anderen Komponente fixiert.
  • Ausbilden des Vorsprungs an dem Metallplatten-Element kann Ausbilden eines massiven Vorsprungs einschließen, wie dies bei Patentdokument 1 der Fall ist.
  • Liste der Anführungen
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1
    • Japanische ungeprüfte Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2001-340928 .
  • Zusammenfassung
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Metallkomponente zu schaffen, die ausgebildet wird, indem ein Vorsprung an einem plattenförmigen Element ausgebildet wird und gleichzeitig mechanische Festigkeit des Vorsprungs sowie seiner Umgebung gewährleistet wird.
  • Um das oben genannte Ziel zu erreichen, schafft die vorliegende Offenbarung ein Energiespeicher-Element, das eine Metallkomponente enthält, die ein Metallplatten-Element ist, das einen Vorsprung enthält, der sich von einer Fläche der Metallkomponente aus erstreckt, und das einen Teil eines Behälters bildet, wobei der Vorsprung einen Röhrenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Vorsprungs und in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, die die Fläche schneidet, sowie einen Basisabschnitt enthält, der massiv ist oder Röhrenform hat und sich von der Fläche der Metallkomponente in der Ausdehnungsrichtung zu dem Röhrenabschnitt erstreckt, wobei eine Wanddicke des Basisabschnitts, wenn er Röhrenform hat, größer ist als eine Wanddicke des Röhrenabschnitts.
  • Das heißt, wenn das Energiespeicher-Element mit einer Metallkomponente als einem Teil des Behälters versehen ist, die durch Ausbilden eines Vorsprungs an einem Plattenelement ausgebildet wird, und der Vorsprung mit einer anderen Komponente in Eingriff gebracht wird, nimmt das Basisende des Vorsprungs häufig Kraft von außen auf, die entlang der durch den Vorsprung gebildeten Fläche ausgeübt wird.
  • Aus diesem Grund ist das Basisende des Vorsprungs als ein Basisabschnitt ausgebildet, der massiv ist oder Röhrenform mit dicken Wänden hat, um die Festigkeit des Basisendes des Vorsprungs zu gewährleisten.
  • Hingegen ist das vordere Ende des Vorsprungs in der Richtung, in die es sich erstreckt, bzw. der Ausdehnungsrichtung, das nicht notwendigerweise die wirkenden äußeren Kräfte aufnehmen muss, als ein Röhrenabschnitt mit einer hohlen Mitte ausgebildet, um den Prozess des Ausbildens und anschließende durchzuführende Umformungen zu vereinfachen.
  • Des Weiteren können der Basisabschnitt und der Röhrenabschnitt nahtlos sein und eine gemeinsame Mittelachse haben.
  • Das heißt, der Röhrenabschnitt dient dazu, zu gewährleisten, dass der Vorsprung hoch genug ist und dass andere Vorgänge, wie beispielsweise Bearbeitung beim Zusammensetzen des Vorsprungs mit anderen Komponenten, leicht durchgeführt werden können. Des Weiteren gewährleistet das Vorhandensein des massiven Basisabschnitts, dass der Vorsprung ausreichende Tragekraft bzw. -festigkeit aufweist.
  • Weiterhin kann eine Wand des Vorsprungs so ausgebildet werden, dass ihre Dicke in der Richtung des Verlaufs von einem Basisende zu dem vorderen Ende hin allmählich abnimmt.
  • Dadurch ist der Basis-Endbereich dicker als die Wand des vorderen Endbereiches des Röhrenabschnitts, so dass er als der Basisabschnitt dient und gewährleistet, dass der Vorsprung ausreichend fest ist.
  • Weiterhin kann das Energiespeicher-Element eine Vertiefung mit geschlossenem Ende enthalten, die an einer Fläche an einer Seite der Metallkomponente ausgebildet ist, die einer Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung ausgebildet ist, und die so positioniert ist, dass sie, in der Verlaufsrichtung gesehen, eine Position des Vorsprungs überlappt.
  • Das heißt, wenn die Fläche der Metallkomponente, die der Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung ausgebildet ist, so geformt wird, dass sie eine Vertiefung aufweist, ermöglicht dies, die Vertiefung als die Quelle zum Zuführen des Materials zu nutzen, aus dem der Vorsprung wird, wenn der Vorsprung an der Plattenkomponente unter Einsatz von Umformung ausgebildet wird.
  • Des Weiteren kommt es, da die Vertiefung so ausgebildet wird, dass sie ein geschlossenes Ende hat, nicht zur Durchdringung der vorderen Fläche und der hinteren Fläche der Metallkomponente an der Ausbildungsstelle des Vorsprungs. Vielmehr wird eine Wand ausgebildet, die Zirkulation zwischen der vorderen Fläche und der hintere Fläche der Metallkomponente verhindert. Dies ist besonders nützlich, wenn die Metallkomponente einen Teil eines luftdichten Behälters bildet, bei dem Zirkulation zwischen der vorderen Fläche und der hinteren Fläche der Metallkomponente vorzugsweise verhindert wird.
  • Des Weiteren kann ein Abstand zwischen einem Boden der Vertiefung und dem vorderen Ende des Vorsprungs in der Ausdehnungsrichtung, kürzer sein als ein Abstand zwischen der Fläche der Metallkomponente, an der der Vorsprung ausgebildet ist, und dem vorderen Ende des Vorsprung in der Ausdehnungsrichtung.
  • Das heißt, wenn der Vorsprung mittels Umformen ausgebildet wird, wird die Vertiefung, die ausgebildet wird, um Material für die Ausbildung des Vorsprungs zu gewinnen, so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen tief ist, um eine ausreichende Menge an Material für den Vorsprung zu gewährleisten.
  • Auch bei diesem Aufbau kann die Wanddicke des Vorsprungs, die sowohl durch die Seitenflächen der Vertiefung als auch die Seitenflächen des Vorsprungs gebildet wird, eine Dicke sein, die ausreichende Festigkeit verleiht, indem die Breite der Vertiefung entsprechend festgelegt wird.
  • Des Weiteren kann die Vertiefung so ausgebildet werden, dass sie, in der Ausdehnungsrichtung gesehen, breiter ist als der Vorsprung. Das heißt, die Ausbildung eines Vorsprungs ausreichender Größe kann gewährleistet werden, indem die Vertiefung so ausgebildet wird, dass sie breit genug ist, um eine ausreichende Menge an Ausgangsmaterial für den Vorsprung zu gewährleisten.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass die Tiefe der Vertiefung weniger als die Hälfte der Dicke der Metallkomponente beträgt.
  • Damit kann gewährleistet werden, dass die Umgebung des Vorsprungs hohe mechanische Festigkeit aufweist, wenn eine Wand mit ausreichender Dicke in einem Abschnitt der Metallkomponente von dem unteren Ende der Vertiefung bis zu dem unteren Ende des Vorsprungs ausgebildet wird.
  • Weiterhin kann die Vertiefung an der gleichen Fläche der Metallkomponente vorhanden sein, an der der Vorsprung ausgebildet ist.
  • Das heißt, wenn die Vertiefung, die ausgebildet wird, um Ausgangsmaterial für die Ausbildung des Vorsprungs zu gewährleisten, in der Fläche der Plattenkomponente vorhanden ist, an der der Vorsprung ausgebildet wird, kann verhindert werden, dass sich die Fläche der Plattenkomponente, die der Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung ausgebildet ist, bei der Ausbildung des Vorsprungs wesentlich verformt.
  • Des Weiteren kann der Vorsprung mit einer Dichtung (Dichtungselement) in Eingriff sein, das zwischen einem Elektrodenanschluss und der Metallkomponente vorhanden ist. Das heißt, wenn ein Aufbau so ist, dass der Elektrodenanschluss und die Dichtung mit der Metallkomponente als Einzelteile zusammengesetzt werden und die Dichtung sowie der Vorsprung so zusammengesetzt werden, dass sie in Eingriff kommen, kann Drehung des Elektrodenanschlusses über die Dichtung verhindert werden.
  • Des Weiteren kann der Röhrenabschnitt gestaucht werden.
  • Das heißt, wenn der Elektrodenanschluss und die Dichtung als Einzelteile mit der Metallkomponente zusammengesetzt werden, können die Einzelteile fixiert werden, indem der Röhrenabschnitt des Vorsprungs gestaucht wird, der durch die Durchgangslöcher passt.
  • Des Weiteren kann ein Durchgangsloch in der Dichtung ausgebildet werden, und das Durchgangsloch kann eine geneigte Fläche enthalten, die sich von der Oberfläche der Metallkomponente aus dem Durchgangsloch heraus in Eingriff mit dem gestauchten Röhrenabschnitt allmählich nach außen neigt. Dabei kann ein Abstand zwischen der geneigten Fläche und der Oberfläche der Metallkomponente größer sein als ein Abstand zwischen dem Basisabschnitt und der Oberfläche der Metallkomponente.
  • So verformt sich, wenn der Röhrenabschnitt des Vorsprung gestaucht wird, die Wand des Röhrenabschnitts zu einer durch die geneigten Fläche bestimmten Form, so dass zu starke Verformung des röhrenförmigen Wandabschnitts durch das Stauchen eingeschränkt wird und verhindert wird, dass die Wand des Röhrenabschnitts beschädigt wird.
  • Des Weiteren kann durch das Vorhandensein der geneigten Fläche die Länge des Röhrenabschnitts verkürzt werden.
  • Weiterhin ist die Metallkomponente ein Abschnitt des Behälters des Energiespeicher-Elementes, und das Einzelteil bzw. Anbauteil ist eine Dichtung, die zwischen dem Elektrodenanschluss und der Metallkomponente vorhanden ist.
  • Dadurch wird, wenn die Plattenkomponente, die einen Teil des Behälters des Energiespeicher-Elementes bildet, und die Dichtung beim Zusammenbau des Energiespeicher-Elementes zusammengesetzt werden, der in der Plattenkomponente ausgebildete Vorsprung in das in der Dichtung ausgebildete Durchgangsloch eingepasst.
  • Des Weiteren kann eine Vielzahl von Vorsprüngen an der Metallkomponente vorhanden sein, die mit einer Dichtung in Eingriff kommen.
  • Das heißt, eine Vielzahl von Vorsprüngen kann dazu dienen, eine Einzeldichtung zu positionieren und zu fixieren.
  • Weiterhin kann ein Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes, das als einen Abschnitt eines Behälters eine Metallkomponente enthält, die ein Metallplatten-Element ist und einen Vorsprung enthält, der sich von einer Fläche der Metallkomponente aus erstreckt, einschließen, dass durch Pressen des Metallplatten-Elementes der Vorsprung gepresst wird, der a) einen Röhrenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Vorsprungs in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, die die Fläche schneidet, sowie b) einen Basisabschnitt enthält, der massiv oder Röhrenform hat und sich von der Fläche der Metallkomponente in der Ausdehnungsrichtung zu dem Röhrenabschnitt erstreckt, wobei eine Wanddicke des Basisabschnitts, wenn er Röhrenform hat, größer ist als eine Wanddicke des röhrenförmigen Abschnitts.
  • Des Weiteren kann das Verfahren einschließen, dass der Röhrenabschnitt des Vorsprungs gestaucht wird, wenn der Vorsprung in ein Durchgangsloch eingepasst wird, das in einer Dichtung ausgebildet ist, die zwischen einem Elektrodenanschluss und der Metallkomponente angeordnet wird.
  • Das heißt, das Stauchen des Vorsprungs kann aufgrund des Vorhandenseins des Röhrenabschnitts am vorderen Ende des Vorsprungs in der Ausdehnungsrichtung leicht durchgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen.
  • 1 ist eine perspektivische Außenansicht des Energiespeicher-Elementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine Perspektivansicht, die den Innenaufbau des Energiespeicher-Elementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente des Energiespeicher-Elementes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, die einen Zusammenbauvorgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, die einen Zusammenbauvorgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente, die einen Zusammenbauvorgang gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine Perspektivansicht einer Hauptkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Hauptkomponente gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9A ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente eines Energiespeicher-Elementes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9B ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente eines Energiespeicher-Elementes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9C ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente eines Energiespeicher-Elementes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9D ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente eines Energiespeicher-Elementes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9E ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente eines Energiespeicher-Elementes gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 ist eine Schnittansicht einer Hauptkomponente gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Obwohl ein vollständig massiver und mechanisch fester Vorsprung hergestellt werden kann, der gegenüber von Kräften von außen außerordentlich widerstandsfähig ist, ist der Vorgang zum Ausbilden eines derartigen Vorsprungs nicht einfach. Des Weiteren ist die Bearbeitung, die zum weiteren Umformen des Vorsprungs, beispielsweise zum Zusammensetzen mit einem anderen Teil, erforderlich ist, ebenfalls nicht einfach.
  • Obwohl es denkbar wäre, den gesamten Vorsprung zu einer Röhrenstruktur zu pressen, um den Formvorgang zu vereinfachen, wird dadurch die mechanische Festigkeit des Vorsprungs verringert.
  • Des Weiteren ist, wenn ein massiver Vorsprung an der Plattenkomponente mittels plastischer Verformung ausgebildet wird, Verringerung der mechanischen Festigkeit des Vorsprungs ebenfalls ein Problem, da durch die Ausbildung die Dicke eines Abschnitts der Plattenkomponente beeinträchtigt wird.
  • Die Erfindung ist angesichts der oben stehenden Erkenntnisse sowie Ziele gemacht worden, und zielt darauf ab, ein Energiespeicher-Element zu schaffen, das mit einer Metallkomponente als einem Teil des Behälters versehen ist, die einen leicht formbaren und bearbeitbaren Vorsprung enthält und die gewährleisten kann, dass der Vorsprung und der umgebende Bereich ausreichend fest sind.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Die vorliegende Beschreibung konzentriert sich auf ein Energiespeicher-Element, das als ein Teil eines Behälters mit einer Metallkomponente versehen ist, an der ein Vorsprung ausgebildet ist.
  • Eine Sekundärbatterie mit nicht wässrigem Elektrolyt (insbesondere eine Lithiumionen-Batterie), die ein Beispiel einer Sekundärbatterie darstellt, dient dazu, das Energiespeicher-Element beispielhaft darzustellen.
  • Es ist anzumerken, dass der Begriff ”Energiespeicher-Element” hier im weiteren Sinne verwendet wird und Kondensatoren sowie Sekundärbatterien einschließt, die Elemente (Vorrichtungen) sind, die Lade- und Entladevorgänge durchlaufen können.
  • Aufbau des Energiespeicher-Elementes 100 (Sekundärbatterie mit nicht wässrigem Elektrolyt).
  • Das Energiespeicher-Element 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält, wie 1 und 2 zeigen, einen Behälter 101, der aus einer Verkleidung 1, die eine Röhre mit geschlossenem Ende (d. h. eine rechteckige Röhre mit geschlossenem Ende) ist, und einer Abdeckplatte 2 besteht, die eine Metallkomponente ist, die ein offenes Ende der Verkleidung 1 abdeckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Abdeckplatte 2 an der Verkleidung 1 angeschweißt, um die Verkleidung 1 abzudichten.
  • Die Metallkomponente der Abdeckplatte 2 besteht aus einer rechteckigen (langen und schmalen) Plattenkomponente. Ein positiver Elektrodenanschluss PT und ein negativer Elektrodenanschluss NT sind an einer Oberfläche der Abdeckplatte 2 in Richtung ihrer jeweiligen Enden des Behälters 101 vorhanden.
  • Die Form von Verkleidung 1, die die Abdeckplatte 2 enthält, ist die eines dünnen Kubus mit einem Aufnahmeraum darin. Die Gesamtform der Verkleidung 1 ist die einer rechteckigen Röhre bzw. rechteckigen behälterartigen Form mit geschlossenem Ende. Daher ist der Behälter 101, der aus der Verkleidung 1 und der Abdeckplatte 2 besteht, im Wesentlichen dünn und kubisch geformt. Es ist anzumerken, dass 2 den Innenaufbau des Behälters 101 getrennt von der Verkleidung 1 und dem kompletten Energiespeicher-Element 101 (in 1 gezeigt) zeigt. Eine Elektrodenanordnung 3 (weiter unten beschrieben) ist mit einer Punkt-Strich-Linie dargestellt. 2 dient dazu, den Innenaufbau auf einfache Weise sichtbar zu machen.
  • Die Elektrodenanordnung 3, die mit der Punkt-Strich-Linie dargestellt ist, ein Stromsammler 4 und ein Stromsammler 6 sind, wie in 2 gezeigt, im Inneren des Behälters 101 in ein Elektrolyt eingetaucht aufgenommen.
  • Der Stromsammler 4 und der Stromsammler 6 sind Elemente, die die Elektrodenanschlüsse PT und NT mit der Elektrodenanordnung 3 verbinden.
  • Sowohl der Stromsammler 4 als auch der Stromsammler 6 sind Leiter, die im Wesentlichen die gleiche Form haben, und sie sind symmetrisch angeordnet. Darüber hinaus unterscheiden sich die Materialeigenschaften des Stromsammlers 4 und die des Stromsammlers 6 voneinander. Das heißt, der positive Stromsammler 4 enthält hauptsächlich Aluminium, und der negative Stromsammler 6 enthält hauptsächlich Kupfer.
  • 3 ist eine Schnittansicht, die den positiven Elektrodenanschluss PT und ihn umgebende Komponenten zeigt.
  • 8 ist eine auseinandergezogene Perspektivansicht von Einzelteilen einschließlich der Abdeckplatte.
  • Der Stromsammler 4 und der Stromsammler 6, die in 3 und 8 dargestellt sind und im Wesentlichen L-förmig sind, werden ausgebildet, indem Plattenkomponenten aus den oben beschriebenen Materialien gebogen werden. Des Weiteren werden die sich vertikal erstreckenden Abschnitte des Stromsammlers 4 und des Stromsammlers 6 auf die Elektrodenanordnung 3 zu gebogen. Mit dem Biegevorgang werden ein Verbindungsabschnitt 4a und ein Verbindungsabschnitt 6a an dem Stromsammler 4 bzw. dem Stromsammler 6 zum Verbinden mit der Elektrodenanordnung 3 ausgebildet. Ein Niet-Anbringungsloch 4b und ein Niet-Anbringungsloch 6b zum Einführen eines Niets 8 sowie eines Niets 15 sind in dem oberen Ende des Stromsammlers 4 bzw. des Stromsammlers 6 (des sich horizontal erstreckenden Abschnitts) ausgebildet.
  • Die Elektrodenanordnung 3 enthält als ein Paar Elektrodenplatten eine lange folienartige positive Elektrodenplatte, die mit einem aktiven Material beschichtet ist, sowie eine lange folienartige negative Elektrodenplatte, die mit einem aktiven Material beschichtet ist. Die Elektrodenanordnung enthält des Weiteren einen isolierenden Separator, der als ein langes Blech oder ein langer folienartiger Gegenstand ausgebildet ist. Eine geschichtete Struktur, in der der Separator zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet ist, um Leitung zwischen ihnen zu verhindern, wird gewickelt, um die Elektrodenanordnung 3 auszubilden.
  • Ein unbeschichteter Abschnitt 3a der gewickelten Elektrodenanordnung 3, der ein Ende der folienartigen positiven Elektrodenplatte ist, das nicht mit einem aktiven Material beschichtet ist, erstreckt sich an einer Seite (d. h. in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der folienartigen positiven Elektrodenplatte) nach außen, und ein unbeschichteter Abschnitt 3b der gewickelten Elektrodenanordnung 3, der ein Ende der folienartigen negativen Elektrodenplatte ist, das nicht mit einem aktiven Material beschichtet ist, erstreckt sich zu einer anderen Seite nach außen, die entgegengesetzt zu der Seite ist, zu der sich der unbeschichtete Abschnitt 3a erstreckt (d. h. in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der folienartigen negativen Elektrodenplatte).
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Elektrodenanordnung 3 ausgebildet, indem die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und der Separator so gewickelt werden, dass sie in dem Behälter 101 aufgenommen werden.
  • Die Elektrodenanordnung 3 ist so in der Verkleidung 1 aufgenommen, dass die Wickelachse der Elektrodenanordnung parallel zu der Längsrichtung der Abdeckplatte 2 ist. Wie die schematische Darstellung in 2 zeigt, ist der unbeschichtete Abschnitt 3a der positiven Elektrodenplatte, von vorn gesehen, so angeordnet, dass er den Verbindungsabschnitt 4a des Stromsammlers 4 überlappt, und der unbeschichtete Abschnitt 3b der negativen Elektrodenplatte ist so angeordnet, dass er den Verbindungsabschnitt 6a des Stromsammlers 6 überlappt.
  • Der unbeschichtete Abschnitt 3a der positiven Elektrodenplatte wird an dem Verbindungsabschnitt 4a des Stromsammlers 4 angeschweißt und überlappt ihn dabei. Des Weiteren wird der unbeschichtete Abschnitt 3b der negativen Elektrodenplatte an dem Verbindungsabschnitt 3b der negativen Elektrodenplatte an dem Verbindungsabschnitt 6a des Stromsammlers 6 angeschweißt und überlappt ihn dabei.
  • Der positive Elektrodenanschluss PT, der an der Abdeckplatte 2 aus Metall (zu konkreten Beispielen gehören Aluminium und rostfreier Stahl) angebracht ist, ist elektrisch mit dem Stromsammler 4 verbunden, und der negative Elektrodenanschluss NT ist elektrisch mit dem Stromsammler 6 verbunden.
  • Die Art und Weise der Anbringung des positiven Elektrodenanschlusses PT an der Abdeckplatte 2 und der Verbindung mit dem Stromsammler 4 entspricht im Wesentlichen der Art der Anbringung des negativen Elektrodenanschluss NT an der Abdeckplatte 2 und der Verbindung mit dem Stromsammler 6. Des Weiteren sind diese zwei Strukturen symmetrisch angeordnet. Der einzige Unterschied besteht in den Materialeigenschaften der jeweiligen Metallelemente.
  • Im Folgenden wird der Aufbau der Seite der positiven Elektrode erläutert.
  • Ein Nietkopf 8a des Niets 8, der aus einem leitenden Metallmaterial (d. h. Aluminium) besteht, dient als der positive Elektrodenanschluss PT. Das Ende des Niets 8, das im Inneren des Behälters 101 gestaucht ist, ist, wie 3 ebenfalls zeigt, elektrisch mit dem Stromsammler 4 verbunden.
  • Der Nietkopf 8a des Niets 8 wird von einer oberen Dichtung 10 (oberes Abdichtelement) aus Kunststoff umschlossen und gehalten, die ein Abdichtelement darstellt, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht.
  • Die obere Dichtung 10 isoliert die Abdeckplatte 2 und den Niet 8, der als der Elektrodenanschluss PT dient. Die obere Fläche (äußere Fläche) der oberen Dichtung 10 ist so ausgebildet, dass sie eine Aussparung aufweist, die der Form des Nietkopfs 8a (der in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen kubisch geformt ist) des Niets 8 entspricht. Die untere Fläche (innere Fläche) der oberen Dichtung 10 ist so ausgebildet, dass sie eine Aussparung aufweist, die der äußeren Fläche einer erhabenen Sammler-Aufnahme 2a entspricht, die an der oberen Fläche der Abdeckplatte 2 ausgebildet ist. Ein Durchgangsloch 10a, über das der Niet 8 eingeführt ist, ist in der Wand der oberen Dichtung 10 ausgebildet, die die Aussparung an der oberen Fläche und die Aussparung an der unteren Fläche trennt (siehe 8). Die Wand des Durchgangslochs 10a erstreckt sich zylindrisch in der Einführrichtung des Niets 8 und deckt den Umfang des Niets 8 ab.
  • Des Weiteren ist ein Positionierabschnitt 10b an der oberen Dichtung 10 ausgebildet und erstreckt sich in einer Längsrichtung der Abdeckplatte 2 von dem Halteabschnitt des Niets 8. Der Positionierabschnitt 10b ist mit dem Vorsprung 2b in Eingriff, der sich von der Abdeckplatte 2 des Behälters 101 aus nach außen erstreckt.
  • Eine aus Kunststoff bestehende untere Dichtung 12 (unteres Dichtungselement), die ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehendes Abdichtelement ist, ist zwischen der Abdeckplatte 2 und dem Stromsammler 4 an der Innenseite des Behälters 101 an der Seite des Elektrodenanschlusses PT angeordnet.
  • Die obere Fläche der unteren Dichtung 12 ist so ausgebildet, dass sie einen erhabenen Abschnitt aufweist, der der Aussparung entspricht, die beim Ausbilden der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a in der unteren Fläche der Abdeckplatte 2 ausgebildet wird. Die untere Fläche der unteren Dichtung 12 ist so ausgebildet, dass sie eine Aussparung aufweist, in die die Oberseite des Stromsammlers 4 passt. Die untere Dichtung ist ebenfalls mit einem Durchgangsloch 12a versehen, über das beispielsweise der Niet 8 eingeführt wird.
  • Der Niet 8 wird so eingeführt, dass er durch das Durchgangsloch 10a in der oberen Dichtung 10, das Durchgangsloch 2c in der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a der Abdeckplatte 2, das Durchgangsloch 12a in der unteren Dichtung 12 und das Niet-Anbringungsloch 4b in dem Stromsammler 4 hindurchtritt. Der Niet 8 wird dann gestaucht, um diese Teile zusammenzuklemmen. Der Stromsammler 4 und der Nietkopf 8a des Niets 8, der als der Elektrodenanschluss PT dient, werden mit dem Stauchen des Niets 8 an der Abdeckplatte 2 befestigt, und der Niet 8 und der Stromsammler 4 werden durch die obere Dichtung 10 und die untere Dichtung 12, die zwischen ihnen eingeschlossen werden, gegenüber der Abdeckplatte 2 isoliert. Des Weiteren werden die Komponenten durch die Trennkraft des gestauchten Niets 8 hermetisch abgedichtet.
  • Der Aufbau des negativen Elektrodenanschlusses NT gleicht dem des positiven Elektrodenanschlusses und enthält den Niet 15, der aus einem leitenden Metallmaterial besteht, eine aus Kunststoff bestehende obere Dichtung 16 (oberes Dichtungselement), das ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehendes Abdichtelement ist, und eine untere Dichtung 17 (unteres Dichtungselement). An der negativen Seite hält die obere Fläche der oberen Dichtung 16 den Nietkopf 15a des Niets 15, der als der Elektrodenanschluss NT dient, die untere Fläche der oberen Dichtung 16 hält die erhabene Sammler-Aufnahme 2a, und die Wand eines Durchgangslochs 16a verläuft in zylindrischer Form und deckt den Umfang des Niets 8 ab.
  • Des Weiteren passt der an der oberen Fläche der unteren Dichtung 17 ausgebildete erhabene Abschnitt an die untere Fläche der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a der Abdeckplatte 2, und die an der unteren Fläche der unteren Dichtung 17 ausgebildete Vertiefung hält das Ende des Stromsammlers 6.
  • Der Niet 15 wird durch das Durchgangsloch 16a in der oberen Dichtung 16, das Durchgangsloch 2c in der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a der Abdeckplatte 2, das Durchgangsloch 17a in der unteren Dichtung 17 sowie das Niet-Anbringungsloch 6b in dem Stromsammler 6 hindurchgeführt und dann gestaucht, um diese Teile zusammenzuklemmen. Dadurch werden die in Komponenten gegenüber der Abdeckplatte 2 elektrisch isoliert und die Komponenten hermetisch abgedichtet.
  • Im Folgenden wird der Vorgang des Anbauens der Einzelteile an der Abdeckplatte 2 beim Vorgang des Herstellens des Energiespeicher-Elementes 100 erläutert.
  • Die Einzel- bzw. Anbauteile der Abdeckplatte 2, d. h. der Niet 8 (Elektrodenanschluss PT), der Niet 15 (Elektrodenanschluss NT), der Stromsammler 4 und der Stromsammler 6 werden unter Verwendung der oberen Dichtung 10 und 16 sowie der unteren Dichtung 12 und 17 an der Abdeckplatte 2 angebracht.
  • Eine erhabene Sammler-Aufnahme 2a und ein Vorsprung 2b sind an der zentralen Komponente, d. h. der Abdeckplatte 2 an der Seite der positiven und der negativen Elektrode ausgebildet. Es sind, in der Ausdehnungsrichtung (Richtung senkrecht zur Oberfläche der Abdeckplatte 2) gesehen, zwei Vorsprünge 2b zwischen den zwei erhabenen Sammler-Aufnahmen 2a ausgebildet. Des Weiteren sind die zwei Vorsprünge 2b an der Seite (in der Nähe) des Nietkopfs 2a des Niets 8 und des Nietkopfs 15a des Niets 15 ausgebildet, um den Nietkopf 8a des Niets 8 sowie den Nietkopf 15a des Niets 15 zu positionieren, die der Elektrodenanschluss PT bzw. der Elektrodenanschluss NT sind.
  • Die erhabene Sammler-Aufnahme 2a und der Vorsprung 2b werden durch Umformen (d. h. Pressformen) einer dünnen flachen rechteckigen Metallplatte (der Abdeckplatte 2) ausgebildet.
  • Die erhabene Sammler-Aufnahme 2a wird, schematisch dargestellt, auf die Außenseite des Behälters 101 zu gepresst, so dass sie in einer im Wesentlichen rechteckigen Form in der Abdeckplatte 2 angehoben wird. Diese erhabene Sammler-Aufnahme 2a, die von dem Behälter 101 nach außen aufsteigend ausgebildet wird, passt in die untere vertiefte Fläche der oberen Dichtung 10 sowie der oberen Dichtung 16 und positioniert die oberen Dichtung 10 sowie die obere Dichtung 16. Des Weiteren passt die an der Innenseite des Behälters 101 ausgebildete vertiefte Aufnahme auf die untere Dichtung 12 und die untere Dichtung 17 und positioniert diese.
  • 4 und 7 sind vergrößerte Schnittansichten der Position, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist.
  • Der Vorsprung 2b hat, wie dargestellt, eine Form, in der ein Basisabschnitt 21 sowie ein röhrenförmiger Abschnitt bzw. Röhrenabschnitt 22 an der oberen Fläche der Abdeckplatte 2 übereinander angeordnet sind.
  • Der Basisabschnitt 21 bildet das der Abdeckplatte am nächsten liegende Ende des Vorsprungs 2b und erstreckt sich durchgehend von der Oberfläche der Abdeckplatte 2 nach außen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Basisabschnitt 21 ein massiver Zylinder, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche der Abdeckplatte 2 erstreckt.
  • Der röhrenförmige Abschnitt 22 ist am vorderen Ende des Vorsprungs 2b ausgebildet und erstreckt sich durchgehend von dem Basisabschnitt 21 nach außen.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der röhrenförmige Abschnitt 22 eine Röhre (d. h. eine zylindrische Röhre) mit einem offenen Ende an der Vorderseite.
  • In der vorliegenden Ausführungsform haben der Basisabschnitt 21 und der röhrenförmige Abschnitt 22 eine Mittelachse gemeinsam, die der Richtung senkrecht zu der Abdeckplatte 2 (der Ausdehnungsrichtung des Vorsprungs 2b) folgt.
  • Der massive Basisabschnitt 21 bewirkt strukturelle Festigkeit zwischen dem Vorsprung 2b und der Abdeckplatte 2. Das heißt, wenn der Vorsprung 2b über die obere Dichtung 10 und die obere Dichtung 16, die mit dem Vorsprung 2b in Eingriff sind, einer Kraft von außen ausgesetzt sein sollte, verleiht Basisabschnitt 21 dem Vorsprung 2b starken Halt gegenüber der Kraft von außen.
  • Des Weiteren kann durch das Vorhandensein des röhrenförmigen Abschnitts 22 das Gesamtvolumen des Vorsprungs 2b auf einem Minimum gehalten werden, und der Vorsprung 2b kann mittels Umformen ausgebildet werden, ohne dass dies zu sehr auf Kosten der Dicke der Abdeckplatte 2 geht. Es ist anzumerken, dass der röhrenförmige Abschnitt 22, der eine hohle Mitte am vorderen Ende des Vorsprungs 2b in der Ausdehnungsrichtung hat, bei der Montage der oberen Dichtung 10 und der oberen Dichtung 16 gestaucht werden kann.
  • Des Weiteren ist an der Innenfläche der Abdeckplatte 2 des Behälters 101 (d. h. der Fläche der Abdeckplatte 2, die der Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist) eine Vertiefung 23 ausgebildet (siehe beispielsweise 4). Die Vertiefung 23 ist, in der Ausdehnungsrichtung des Vorsprungs 2b gesehen (d. h. in Ebenen parallel zu der Oberfläche der Abdeckplatte 2), so angeordnet, dass sie die Position des Vorsprungs 2b überlappt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vertiefung 23 eine zylindrische Vertiefung, die eine Mittelachse mit dem Vorsprung 2b gemeinsam hat. Weiterhin ist die Plattenkomponente, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist (die Abdeckplatte 2), ein Abschnitt des Behälters 101 des Energiespeicher-Elementes 100. Damit der Behälter 101 eine hermetisch abgedichtete Struktur aufweist, darf der Bereich, in dem der Vorsprung 2b ausgebildet ist, keine Zirkulation zwischen der Außenseite und der Innenseite des Behälters 101 zulassen. Aus diesem Grund ist die Vertiefung 23 so ausgebildet, dass sie ein geschlossenes Ende hat. Der Abschnitt von der unteren Fläche der Vertiefung 23 zu dem Basisabschnitt 21 ist eine Wand 25, die gewährleistet, dass der Behälter 101 luftdicht ist.
  • Es ist anzumerken, dass, wenn der Vorsprung 2b an einem Abschnitt der Abdeckplatte 2 ausgebildet ist, vorzugsweise eine Vertiefung 23 vorhanden ist, die breiter ist als der Vorsprung 2b, und insbesondere eine Vertiefung 23 vorhanden ist, die eine Unterseite bzw. einen Boden hat, die/der breiter ist als der Vorsprung 2b, wie dies 4, 5 und 6 zeigen, um Risse in dem Ausbildungsbereich des Vorsprungs 2b zu verhindern, da so einfacher gewährleistet werden kann, dass die Dicke der Wand 25 größer ist als die Hälfte der Dicke der Abdeckplatte 2 bei dem Umformvorgang zum Ausbilden des Vorsprungs 2b.
  • Das heißt, es ist möglich, hohe mechanische Festigkeit in der Umgebung des Vorsprungs 2b zu gewährleisten, indem, wie 4, 5 und 6 zeigen, die Vertiefung 23 so gestaltet wird, dass sie eine Tiefe D hat, die kleiner ist als die Hälfte der Dicke der Abdeckplatte 2, und eine größere Flächenausdehnung in einer Richtung senkrecht zu ihrer Mittelachse hat, und der Vorsprung 2b durch Umformen ausgebildet wird.
  • Daher kann, selbst wenn der Druck im Inneren des Behälters 101 zunimmt, die Umgebung des Vorsprungs 2b dem Druck ausreichend widerstehen.
  • Wenn die Vertiefung 223 so ausgebildet wird, dass sie flach ist, sind der Vorsprung 2b und seine Umgebung fest genug, um einem Rotationsmoment, einer Kraft beispielsweise über den Karosserie PT oder den Elektrodenanschluss NT im Wesentlichen zu widerstehen, und zwar insbesondere, wenn eine dünne Abdeckplatte 2 eingesetzt wird, um das Gewicht des Energiespeicher-Elementes 100 zu verringern.
  • Die Vertiefung 23 wird zum Verdrängen des Haupt-Ausgangsmaterials für die Ausbildung des Vorsprungs 2b an der Abdeckplatte 2 mittels Pressformen (Umformen) ausgebildet.
  • In der Ausdehnungsrichtung des Vorsprungs 2b ist die Breite der Struktur der Vertiefung 23 (an der Oberfläche der Abdeckplatte 2) größer als die Breite der Struktur des Vorsprungs 2b in der gleichen Richtung, wodurch auf einfache Weise gewährleistet wird, dass ausreichend Material für die Ausbildung des Vorsprungs 2b garantiert ist.
  • Des Weiteren befindet sich die untere Fläche der Vertiefung 23 in der Ausdehnungsrichtung des Vorsprungs 2b näher an der Seite der Fläche der Abdeckplatte 2, an der die Vertiefung 23 ausgebildet ist (die Innenfläche der Abdeckplatte 2 des Behälters 101), als an der Seite der Oberfläche der Abdeckplatte 2, an der der Vorsprung 2 ausgebildet ist (die Außenfläche der Abdeckplatte 2 des Behälters 101).
  • Zusammen mit einer Aussparung an der unteren Fläche zum Einsetzen der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a und einer Aussparung an der oberen Fläche zur Passung mit dem Nietkopf 8a des Niets 8 sowie dem Nietkopf 15a des Niets 15 enthalten, wie bereits beschrieben, die obere Dichtung 10 und die obere Dichtung 16 ein Durchgangsloch 31, das in dem Positionierabschnitt 10 und dem Positionierabschnitt 16 zum Hindurchtreten des Vorsprungs 2b ausgebildet ist (siehe 3 und 4).
  • Die untere Dichtung 12 und die untere Dichtung 17 enthalten, wie bereits beschrieben, einen erhabenen Abschnitt an der oberen Fläche zur Passung mit der an der erhabenen Sammler-Aufnahme 2a ausgebildeten Aussparung sowie eine Aussparung an der unteren Fläche zum Aufnehmen des oberen Endes des Stromsammlers 4 und des Stromsammlers 6.
  • Die oberen Enden des Stromsammlers 4 und des Stromsammlers 6 enthalten einen daran ausgebildeten Absatz, der nach oben ansteigt und in die Aussparung passt, die in der unteren Fläche der unteren Dichtung 12 und der unteren Dichtung 17 ausgebildet ist.
  • Beim Vorgang des Montierens der an der Abdeckplatte 2 anzubringenden Komponenten, werden die obere Dichtung 10 und die obere Dichtung 16 auf die jeweiligen erhabenen Sammler-Aufnahmen 2a sowie die Vorsprünge 2b aufgepasst, die an der Abdeckplatte 2 ausgebildet sind (siehe 5), und die untere Dichtung 12, die untere Dichtung 17, der Stromsammler 4 sowie der Stromsammler 6 werden an die Innenseite der Abdeckplatte 2 des Behälters 101 gepasst. Dann werden der Niet 8 und der Niet 15 in die entsprechenden Durchgangslöcher (beispielsweise das Durchgangsloch 10a), die in jeder der Komponenten ausgebildet sind, von der oberen Seite (der Außenseite des Behälters 101) her eingeführt.
  • In diesem eingeführten Zustand werden die Enden des Niets 8 und des Niets 15 von der Innenseite des Behälters 101 her (siehe 3) gestaucht. Die Enden des Vorsprungs 2b werden, wenn erforderlich, ebenfalls gestaucht (siehe 6). Das Stauchen des Vorsprungs 2b kann durchgeführt werden, indem der Vorsprung 2b mit einem Werkzeug mit sphärischer oder kugelförmiger Spitze gepresst wird, um die Wand des röhrenförmigen Abschnitts 22 nach außen aufzuweiten.
  • Der Positionierabschnitt 10b der oberen Dichtung 10 und der Positionierabschnitt der oberen Dichtung 16 enthalten eine geneigte Fläche 32, mit der der röhrenförmige Abschnitt 22 nach dem Stauchen in dem Durchgangsloch 31 in Eingriff kommt, und der in Bezug auf das Durchgangsloch nach außen geneigt ist, d. h. sich mit zunehmenden Abstand von dem Vorsprung 2b allmählich von der Oberfläche der Abdeckplatte 2 weg neigt. Des Weiteren ist die geneigte Fläche 32 weiter von der Oberfläche der Abdeckplatte 2 entfernt positioniert als der Basisabschnitt 21 von der Oberfläche der Abdeckplatte 2 entfernt ist. Durch das Vorhandensein der geneigten Fläche 32 kann verhindert werden, dass der röhrenförmige Abschnitt 22 des Vorsprungs 2b zu stark gebogen wird.
  • Wenn die an der Abdeckplatte 2 montierten Einzelteile wie oben beschrieben aufgebaut sind, kann, selbst wenn eine äußeren Rotationskraft auf den Elektrodenanschluss NT oder den Elektrodenanschluss PT ausgeübt wird, Drehung des Elektrodenanschlusses NT und des Elektrodenanschlusses PT mit der oberen Dichtung 10 und der oberen Dichtung 16 verhindert werden, da die Vorsprünge 2b an der Abdeckplatte 2 mit dem Positionierabschnitt 10b der oberen Dichtung 10 und dem Positionierabschnitt 16b der oberen Dichtung 16 in Eingriff gebracht werden. Es gibt Beispiele dafür, dass zwei Energiespeicher-Elemente 100, die über eine Sammelschiene mit ihren jeweiligen Elektrodenanschlüssen NT und Elektrodenanschlüssen PT verbunden sind, ihre Position beispielsweise aufgrund von Schwingung der zwei Energiespeicher-Elemente ändern, wenn eine Rotations- bzw. Drehkraft von außen auf den Elektrodenanschluss NT oder den Elektrodenanschluss PT ausgeübt wird. Des Weiteren wird Rotationskraft von außen auf den Elektrodenanschluss NT und den Elektrodenanschluss PT ausgeübt, wenn die den Elektrodenanschluss NT und den Elektrodenanschluss PT befestigenden Schrauben gestaucht werden oder wenn der Elektrodenanschluss NT und der Elektrodenanschluss PT selbst gestaucht werden.
  • Des Weiteren wird in der vorliegenden Ausführungsform Drehung des Elektrodenanschlusses NT und des Elektrodenanschlusses PT verhindert, da die obere Dichtung 10 und die obere Dichtung 16 mit den erhabenen Sammler-Aufnahmen 2a in Eingriff sind.
  • Ausführungsvarianten
  • Varianten der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden aufgeführt.
    • 1) Bei der Ausführungsform wird der Vorsprung 2b auf einfache Weise durch Pressformen an der Abdeckplatte 2 ausgebildet, so dass der röhrenförmige Abschnitt 2 auf den Basisabschnitt 21 aufgesetzt ausgebildet wird, und die Vertiefung 23 wird an der Fläche ausgebildet, die der Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung 2b ausgebildet wird. Jedoch sind eine Reihe von Varianten für jede Komponente bei der Ausbildung des Vorsprungs 2b möglich.
  • 9A und 9E zeigen Beispiele für diese Varianten.
  • Zunächst hat der in 9A gezeigte Aufbau eine Vertiefung 23, die anders geformt ist als der Vorsprung 2b gemäß der Ausführungsform.
  • Die in 9A gezeigte Vertiefung 23 ist so ausgebildet, dass ein Abstand zwischen einer unteren Fläche 23a der Vertiefung 23 und dem vorderen Ende des Vorsprungs 2b in der Ausdehnungsrichtung kürzer ist als ein Abstand zwischen der Fläche der Abdeckplatte 2, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist, und einem vorderen Ende des Vorsprungs 2b in der Ausdehnungsrichtung.
  • Des Weiteren ist die Breite der Vertiefung 23, in der Ausdehnungsrichtung des Vorsprungs 2b (der Richtung senkrecht zu der Abdeckplatte 2) gesehen, kleiner. Das heißt, in der Ausdehnungsrichtung gesehen, ist der Durchmesser A der Vertiefung 23 kleiner als der Durchmesser B des röhrenförmigen Abschnitts 22.
  • Dabei ist in dem Bereich von der Fläche, an dem der Vorsprung 2b an der Abdeckplatte 2 ausgebildet ist, bis zu einer vorgegebenen Position am vorderen Ende des Vorsprungs 2b in der Ausdehnungsrichtung die Wand des Vorsprungs 2b, die aus einer Seitenfläche 23b der Vertiefung 23 und einer Seitenfläche 21a des Vorsprungs 2b besteht, eine dicke Wand, die dicker ist als die Wand des Vorsprungs 2b an dem vorderen Ende in der Ausdehnungsrichtung derselben (der Wand des röhrenförmigen Abschnitts 22).
  • Der Vorsprung 2b weist aufgrund der Ausbildung dieser dicken Wand ausreichende Festigkeit gegenüber Kräften auf, die von außen entlang seiner Ausbildungsfläche wirken.
  • Der in 9B dargestellte Aufbau unterscheidet sich von dem des Vorsprungs 2b gemäß der Ausführungsform dadurch, dass die Vertiefung 23 über die gesamte Abdeckplatte 2 vorhanden ist.
  • Die Wand 25 ist bei dieser Variante am dicksten.
  • Es ist zu bemerken, dass zum Ausbilden des Vorsprungs 2b gemäß dieser Variante mittels Pressformen die Häufigkeit, mit der das Werkstück bei dem Pressvorgang gepresst wird, erhöht werden kann, um beispielsweise das Material zum Ausbilden des Vorsprungs 2b gleichmäßig über die gesamte Abdeckplatte 2 zu sammeln.
  • Der als nächstes in 9C gezeigte Aufbau hat, ähnlich wie in 9A, einen dickwandigen röhrenförmigen Basisabschnitt 21 von der Fläche der Abdeckplatte 2, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist, bis zu der vorgegebenen Position am vorderen Ende in der Ausdehnungsrichtung. Das heißt, der Basisabschnitt 21 ist nicht massiv, sondern ist ein röhrenförmiger Abschnitt, der dickere Wände hat als der Röhrenabschnitt 22. Die Wand des in 9C gezeigten Basisabschnitts ist an wenigstens einer Wandfläche (der geneigten Innenwandfläche 21b in 9C) geneigt. Das heißt, die Dicke der Wand des Basisabschnitts 21 von dem Basisende des Vorsprungs 2b bis zu dem vorderen Ende nimmt allmählich ab.
  • Des Weiteren kann, wie 9D zeigt, wenigstens eine Wandfläche (die Innenwandfläche in 9D) des gesamten Vorsprungs 2b geneigt ausgebildet sein. Das heißt, die Wand des Basisabschnitts 21 von dem Basisende des Vorsprungs 2b bis zum vorderen Ende und die Wand des Röhrenabschnitts 22 sind so ausgebildet, dass ihre Dicke durchgehend und allmählich abnimmt.
  • In diesem Fall kann ein Abschnitt von dem unteren Ende des Vorsprungs 2b bis zu einer bestimmten Position entlang der Länge des Vorsprungs 2b in der Ausdehnungsrichtung als der Basisabschnitt 21 erkannt werden.
  • Der folgende Aufbau in 9E ist im Unterschied zu der Ausführungsform, bei der sich die Vertiefung 23, die ausgebildet ist, um Material für die Ausbildung des Vorsprungs 2b bereitzustellen, an der Fläche der Abdeckplatte 2 befindet, die der Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist, an der gleichen Fläche der Abdeckplatte 2, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist, mit einer ringförmigen Vertiefung 24 versehen, die den Vorsprung 2b umgibt. Das beim Ausbilden der Vertiefung 24 verdrängte Material dient als die Haupt-Materialquelle für die Ausbildung des Vorsprungs 2b.
  • Des Weiteren kann, wie 10 zeigt, der Vorsprung 2b einen massiven Basisabschnitt 21 und einen röhrenförmigen Abschnitt enthalten, der eine Wand hat, deren Dicke von dem Basisende des Vorsprungs 2b zum vorderen Ende hin allmählich abnimmt.
  • Bei den oben angeführten beispielhaften Aufbauten und der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Form des Vorsprungs 2b beispielsweise als Form auf Basis einer runden Säule bzw. runden Röhre beschrieben, die Form des Vorsprungs kann jedoch eine Form sein, die auf einer rechteckigen Säule oder einer rechteckigen Röhre basiert. Die konkreten Formen des Vorsprungs 2b, der Vertiefung 23 bzw. der Vertiefung 24 können entsprechend dem Einsatzzweck geändert werden. Das heißt, die Form der Röhre ist nicht auf eine zylindrische Form beschränkt, sondern kann rechteckig oder jede beliebige andere Säule sein, die eine bestimmte Querschnittsform hat.
  • Es ist anzumerken, dass, wenn der Röhrenabschnitt gestaucht werden soll, der Röhrenabschnitt vorzugsweise zylindrisch ist.
    • 2) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem der Röhrenabschnitt 22 gestaucht wird, nachdem der an der Abdeckplatte 2 ausgebildete Vorsprung 2b in das Durchgangsloch 31 eingepasst wurde, das in dem Positionierabschnitt 10b sowie dem Positionierabschnitt 16b der oberen Dichtung 10 und der oberen Dichtung 16 ausgebildet ist. Jedoch ist eine Konstruktion vorstellbar, bei der der Vorsprung 2b in das Durchgangsloch eingepasst wird und Drehung der oberen Dichtung 10 sowie der oberen Dichtung 16 beispielsweise ohne Stauchen des Röhrenabschnitts verhindert wird.
    • 3) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem ein einzelner Vorsprung 2b beispielsweise für eine einzelne obere Dichtung 10 vorhanden ist. Jedoch können eine Vielzahl von Vorsprüngen 2b für eine einzelne obere Dichtung 10 vorhanden sein und zusammenwirken, um Drehung der oberen Dichtung 10 zu verhindern.
    • 4) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem die Abdeckplatte 2, die ein Metallplatten-Element ist, aus Aluminium besteht. Jedoch kann jeder beliebige Typ Metallmaterial, der beim Umformen eingesetzt werden kann, bei der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Beispielsweise ist rostfreier Stahl vorstellbar.
    • 5) Die Ausführungsform stellt beispielhaft ein Energiespeicher-Element 100 dar, jedoch ist vorgesehen, einen Kondensator oder eine andere Energiespeichereinrichtung in das Energiespeicher-Element 100 zu integrieren.
    • 6) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem die Komponente, die mit dem Vorsprung 2b in Eingriff kommt, das Durchgangsloch 31 ist. Jedoch kann eine einfache Aussparung (eine Eingriffsaussparung) oder Einkerbung, beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie mit dem Vorsprung 2b in Eingriff kommt.
    • 7) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem der Vorsprung 2b an der Außenfläche der Abdeckplatte 2 des Behälters 101 ausgebildet ist. Jedoch kann der Vorsprung an einer Innenfläche der Abdeckplatte 2 des Behälters 101 oder an der Verkleidung 1 vorhanden sein. Dieser Aufbau kann eingesetzt werden, wenn der Vorsprung 2b an der unteren Dichtung 12 und der unteren Dichtung 17 fixiert wird oder wenn der Elektrodenanschluss NT und der Elektrodenanschluss PT an der Verkleidung 1 vorhanden sind.
    • 8) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem der Vorsprung 2b an dem Behälter 101 des Energiespeicher-Elementes 100 ausgebildet ist. Jedoch kann der Vorsprung 2b an einer anderen Metallkomponente ausgebildet werden, die in dem Energiespeicher-Element 100 enthalten ist. Beispielsweise kann, indem der Vorsprung 2b an den oberen Enden des Stromsammlers 4 und des Stromsammlers 6 ausgebildet wird und die Eingriffsaussparungen an der unteren Dichtung 12 sowie der unteren Dichtung 17 ausgebildet werden, der Vorsprung 2b genutzt werden, um den Stromsammler 4 und den Stromsammler 6 zu positionieren und Drehung derselben zu verhindern.
    • 9) Die Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem die Abdeckplatte 2, an der der Vorsprung 2b ausgebildet ist, zur Beschreibung des Aufbaus der Einzelteile an der Seite der Abdeckplatte 2 des Energiespeicher-Elementes 100 und den Aufbau des Behälters 101 dient. Jedoch können bei der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Plattenelementen und Einzelteilen eingesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Abdeckplatte
    2b
    Vorsprung
    10, 16
    Dichtung
    21
    Basisabschnitt
    22
    Röhrenabschnitt
    23, 24
    Vertiefung
    31
    Durchgangsloch
    NT, PT
    Elektrodenanschluss
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Claims (16)

  1. Energiespeicher-Element, das eine Metallkomponente enthält, die ein Metallplatten-Element ist, das einen Vorsprung enthält, der sich von einer Fläche der Metallkomponente aus erstreckt, und das einen Teil eines Behälters bildet, wobei der Vorsprung einen Röhrenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Vorsprungs und in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, die die Fläche schneidet, sowie einen Basisabschnitt enthält, der massiv ist oder Röhrenform hat und sich von der Fläche der Metallkomponente in der Ausdehnungsrichtung zu dem Röhrenabschnitt erstreckt, wobei eine Wanddicke des Basisabschnitts, wenn er Röhrenform hat, größer ist als eine Wanddicke des röhrenförmigen Abschnitts.
  2. Energiespeicher-Element nach Anspruch 1, wobei der Basisabschnitt und der Röhrenabschnitt nahtlos sind und eine gemeinsame Mittelachse haben.
  3. Energiespeicher-Element nach Anspruch 1, wobei eine Wand des Vorsprungs so ausgebildet ist, dass sich ihre Dicke in der Ausdehnungsrichtung von einem Basisende zu einem vorderen Ende hin allmählich verringert.
  4. Energiespeicher-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das umfasst: eine Vertiefung, die ein geschlossenes Ende hat, an einer Fläche einer Seite der Metallkomponente ausgebildet ist, die einer Fläche gegenüberliegt, an der der Vorsprung ausgebildet ist, und die so angeordnet ist, dass sie, in der Ausdehnungsrichtung gesehen, eine Position des Vorsprungs überlappt.
  5. Energiespeicher-Element nach Anspruch 4, wobei ein Abstand zwischen einem Boden der Vertiefung und dem vorderen Ende des Vorsprungs in der Ausdehnungsrichtung kürzer ist als ein Abstand zwischen der Fläche der Metallkomponente, in der der Vorsprung ausgebildet ist, und dem vorderen Ende des Vorsprungs in der Ausdehnungsrichtung.
  6. Energiespeicher-Element nach Anspruch 4, wobei die Vertiefung so ausgebildet ist, dass sie, in der Ausdehnungsrichtung gesehen, breiter ist als der Vorsprung.
  7. Energiespeicher-Element nach Anspruch 4, wobei die Dicke der Metallkomponente mehr als doppelt so groß ist wie die Tiefe der Vertiefung.
  8. Energiespeicher-Element nach Anspruch 1, wobei die Dicke einer Wand des Röhrenabschnitts von einem Basisende zu dem vorderen Ende des Vorsprungs hin allmählich abnimmt.
  9. Energiespeicher-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Vertiefung an der gleichen Fläche der Metallkomponente vorhanden ist wie der Vorsprung.
  10. Energiespeicher-Element nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung mit einer Dichtung in Eingriff ist, die zwischen einem Elektrodenanschluss und der Metallkomponente vorhanden ist.
  11. Energiespeicher-Element nach Anspruch 10, wobei der Röhrenabschnitt des Vorsprungs in ein in der Dichtung ausgebildetes Durchgangsloch eingepasst und gestaucht wird.
  12. Energiespeicher-Element nach Anspruch 11, wobei die Dichtung mit einer geneigten Fläche versehen ist, die sich von der Innenseite des mit dem gestauchten Röhrenabschnitt in Eingriff befindlichen Durchgangslochs von der Fläche der Metallkomponente weg allmählich nach außen neigt.
  13. Energiespeicher-Element nach Anspruch 12, wobei ein Abstand zwischen der geneigten Fläche und der Oberfläche der Metallkomponente größer ist als ein Abstand zwischen dem Basisabschnitt und der Oberfläche der Metallkomponente.
  14. Metallkomponente, die ein Metallplatten-Element ist, wobei die Metallkomponente umfasst: einen Vorsprung, der sich von einer Oberfläche des Metallplatten-Elementes aus erstreckt, wobei der Vorsprung enthält: einen Röhrenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Vorsprungs in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, die die Fläche schneidet; und einen Basisabschnitt, der massiv oder röhrenförmig ist und sich in der Ausdehnungsrichtung von der Fläche der Metallkomponente zu dem Röhrenabschnitt erstreckt, wobei der Basisabschnitt, wenn er röhrenförmig ist, eine Wanddicke hat, die größer ist als eine Wanddicke des Röhrenabschnitts.
  15. Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes, das als einen Abschnitt eines Behälters eine Metallkomponente enthält, die ein Metallplatten-Element ist und einen Vorsprung enthält, der sich von einer Fläche der Metallkomponente aus erstreckt, wobei das Verfahren umfasst: Pressen des Metallplatten-Elementes zum Ausbilden des Vorsprungs, der a) einen Röhrenabschnitt, der an einem vorderen Ende des Vorsprungs in einer Ausdehnungsrichtung vorhanden ist, die die Fläche schneidet, sowie b) einen Basisabschnitt enthält, der massiv oder Röhrenform hat und sich von der Fläche der Metallkomponente in der Ausdehnungsrichtung zu dem Röhrenabschnitt erstreckt, wobei eine Wanddicke des Basisabschnitts, wenn er Röhrenform hat, größer ist als eine Wanddicke des Röhrenabschnitts.
  16. Verfahren zum Herstellen eines Energiespeicher-Elementes nach Anspruch 15, das des Weiteren umfasst: Stauchen des Röhrenabschnitts des Vorsprungs, wenn der Vorsprung in ein Durchgangsloch eingepasst ist, das in einer zwischen einem Elektrodenanschluss und der Metallkomponente befindlichen Dichtung ausgebildet ist.
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