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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Speicherelement.
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Ein in der
JP-A-2012-43564 offenbartes elektrisches Speicherelement weist Isolierabdeckungen auf, die jeweils Ableiterlaschen abdecken, die auf beiden Seiten einer Elektrodenanordnung liegen. Das in der
JP-A-2002-231297 offenbarte elektrische Speicherelement weist eine Harzschaumbahn auf, die in einem Spalt zwischen der Elektrodenanordnung und einem Gehäuse eingefügt ist.
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Da sie aber aus einem Harz hergestellt ist, muss die in der
JP-A-2012-43564 offenbarte Isolierabdeckung eine gewisse Dicke haben. Aus diesem Grund beschränkt die Isolierabdeckung die Größe der Elektrodenanordnung und verringert dadurch eine elektrische Kapazität. Da ferner die Isolierabdeckung die gesamte Fläche der Ableiterlasche abdeckt, ist das Einspritzvermögen (Leichtigkeit des Einspritzens) beim Einspritzen einer Elektrolytlösung in das Innere des Gehäuses beeinträchtigt. Eine Harzschaumbahn in der
JP-A-2002-231297 ist vollständig auf der Unterfläche der Elektrodenanordnung angeordnet. Daher ist kein Spalt zwischen dem unteren Abschnitt der Elektrodenanordnung und der Bodenfläche des Gehäuses gebildet. Dies beeinträchtigt das Einspritzvermögen.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Fremdmaterial in einem Batteriebehälter wirksam an Bewegung zu hindern, ohne eine elektrische Kapazität eines elektrischen Speicherelements zu verringern und das Einspritzvermögen einer Elektrolytlösung zu beeinträchtigen.
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Die Erfindung stellt ein elektrisches Speicherelement bereit, das aufweist:
ein Gehäuse, eine positive Außenklemme und eine negative Außenklemme, die jeweils freiliegende Abschnitte aufweisen, die vom Gehäuse nach außen freiliegen, einen positiven Stromableiter und einen negativen Stromableiter, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit der positiven Außenklemme bzw. der negativen Außenklemme verbunden sind, mehrere Elektrodenanordnungen, die innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jede der Elektrodenanordnungen eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Separator hat, die jeweils eine streifenartige Form haben, die positive und negative Elektrode mit dem dazwischen eingefügten Separator so gewickelt sind, dass sie Positionen haben, die zu Gegenseiten in Breitenrichtung im Hinblick auf den Separator verschoben sind, und die positive und negative Elektrode mit dem positiven bzw. negativen Stromableiter verbunden sind, einen Spalt, der zwischen den beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen und einem Boden des Gehäuses so definiert ist, dass er sich zwischen der positiven Stromableiterseite und der negativen Stromableiterseite erstreckt und Fluidkommunikation zwischen der positiven Stromableiterseite und der negativen Stromableiterseite ermöglicht, und ein Verschlussbauteil, das mindestens einen Teil des Spalts verschließt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine explodierte Perspektivansicht eines Zustands, in dem ein Batteriebehälter im Zustand gemäß 1 entfernt ist;
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3 ist eine explodierte Perspektivansicht der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß 1;
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4 ist eine explodierte Perspektivansicht der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß 1;
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5 ist eine Schnittansicht der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß 1;
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6 ist eine Schnittansicht der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß 1;
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7 zeigt ein Verschlussstück, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) eine Seitenansicht ist;
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8 ist eine schematische Darstellung einer Positionsbeziehung zwischen Verschlussstücken, positiven Elektroden und negativen Elektroden;
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9(a), (b), (c) sind schematische Darstellungen einer Elektrolytlösung und eines Kupferteilchens, wenn die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt waagerecht angebracht ist;
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10 zeigt ein Verschlussstück, das zu einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung gehört, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) eine Seitenansicht ist;
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11 ist eine vergrößerte Teilansicht der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß der zweiten Ausführungsform;
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12 zeigt ein Verschlussstück gemäß einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) eine Seitenansicht ist;
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13 ist eine explodierte Perspektivansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
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14 ist eine explodierte Perspektivansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
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15 zeigt eine Elektrode, wobei (a) eine Seitenansicht der Elektrode im Herstellungsverfahren ist (Zustand, in dem ein bahnartiges Bauteil eingesetzt ist), (b) eine Vorderansicht eines Zustands ist, in dem die Elektrodenanordnung in Dickenrichtung abgeflacht ist, und (c) eine Seitenansicht von (b) ist;
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16 ist eine Schnittansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
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17 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XVII-XVII in 16;
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18 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XVIII-XVIII in 16;
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19 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XIX-XIX in 16;
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20 ist eine Schnittansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
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21 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht an einer Linie XX-XX in 20;
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22 ist eine Schnittansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung;
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23 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XXIII-XXIII in 22;
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24 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XXIV-XXIV in 22; und
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25 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht an einer Linie XXV-XXV in 22.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die Erfindung stellt ein elektrisches Speicherelement bereit, das aufweist: ein Gehäuse, eine positive Außenklemme und eine negative Außenklemme, die jeweils freiliegende Abschnitte aufweisen, die vom Gehäuse nach außen freiliegen, einen positiven Stromableiter und einen negativen Stromableiter, die innerhalb des Gehäuses angeordnet und mit der positiven Außenklemme bzw. negativen Außenklemme verbunden sind, mehrere Elektrodenanordnungen, die innerhalb des Gehäuses so angeordnet sind, dass sie benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jede der Elektrodenanordnungen eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Separator hat, die jeweils eine streifenartige Form haben, die positive und negative Elektrode mit dem dazwischen eingefügten Separator so gewickelt sind, dass sie Positionen haben, die zu Gegenseiten in Breitenrichtung im Hinblick auf den Separator verschoben sind, und die positive und negative Elektrode mit dem positiven bzw. negativen Stromableiter verbunden sind, einen Spalt, der zwischen den beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen und einem Boden des Gehäuses so gebildet ist, dass er sich zwischen der positiven Stromableiterseite und der negativen Stromableiterseite erstreckt und Fluidkommunikation zwischen der positiven Stromableiterseite und der negativen Stromableiterseite ermöglicht, und ein Verschlussbauteil, das mindestens einen Teil des Spalts verschließt.
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Insbesondere ist das Verschlussbauteil auf der positiven Stromableiterseite im Spalt angeordnet. Das Verschlussbauteil, die beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen und der Boden des Gehäuses definieren einen zylindrischen Raum, der eine Öffnung auf der negativen Stromableiterseite hat und mit dem Verschlussbauteil auf der positiven Stromableiterseite verschlossen ist.
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Der Spalt im Gehäuse auf der positiven Elektrodenseite ist mit dem Verschlussbauteil verschlossen. Damit wird ein Fremdmaterial im Gehäuse wirksam an Bewegung gehindert, ohne das Einspritzvermögen einer Elektrolytlösung zu beeinträchtigen. Da das Verschlussbauteil im Spalt angeordnet ist, der zwischen der Elektrodenanordnung und dem Boden des Gehäuses gebildet ist, erfordert der Gebrauch des Verschlussbauteils keine Verkleinerung der Elektrodenanordnung, was dazu führt, dass eine elektrische Kapazität nicht sinkt.
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Da erfindungsgemäß das Verschlussbauteil so angeordnet ist, dass es den Spalt verschließt, der zwischen einer gekrümmten Oberfläche des Elektrodenkörpers und der Bodenfläche des Gehäuses gebildet ist, werden Teilchen daran gehindert, durch einen Bereich zu fließen, der die größte Schnittfläche hat und in dem die Teilchen von der negativen Elektrodenseite leicht fließen, und es kann zuverlässig verhindert werden, dass die Teilchen in die Elektrodenkörper fließen.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden bei Bedarf spezifische Richtungen und Positionen bezeichnende Begriffe (darunter „über, „unter”, „Seite”, Ende” u. ä.) verwendet. Diese Begriffe dienen lediglich zum leichteren Verständnis der Erfindung anhand der Zeichnungen, und die Bedeutungen der Begriffe sollen den technischen Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Ferner stellt die folgende Beschreibungen im Wesentlichen nur Beispiele vor und soll nicht die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch beschränken.
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Erste Ausführungsform
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1 und 2 zeigen eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt (nachfolgend einfach Batterie 1 genannt) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Batterie 1 verfügt über ein Gehäuse 4, das durch einen Batteriebehälter 2 und einen Deckel 3 konfiguriert ist, eine Außenklemme 5 mit einer freiliegenden Oberfläche, die vom Deckel 3 freiliegt, einen Stromableiter 6, der innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und mit der Außenklemme 5 elektrisch verbunden ist, und Elektrodenanordnungen 7, die innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet und mit dem Stromableiter 6 verbunden sind.
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Der Batteriebehälter 2 hat im Wesentlichen eine Quaderform mit einer offenen Oberseite und ist aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung o. ä. hergestellt.
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Gemäß 3 ist der Deckel 3 ein langes Blech mit einer langen Rechteckform in Draufsicht. Am Mittelabschnitt des Deckels 3 befindet sich eine im Wesentlichen elliptische Öffnung 10 mit einer Stufe von einer Oberseite. Ein Metallsicherheitsventil 11 ist durch einen Druckring 12 an der Öffnung 10 angebracht. Im Sicherheitsventil 11 ist ein dünner Abschnitt gebildet, der im Wesentlichen eine H-Form hat. Der dünne Abschnitt spaltet sich auf, wenn ein Innendruck abnorm zunimmt, um den Innendruck zu reduzieren.
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Im Deckel 3 sind von der Öffnung 10 zu den beiden Endseiten ein Durchgangsloch 3a und eine Aussparung 3b in dieser Reihenfolge gebildet. Eine später beschriebene Hilfsklemme 16 durchläuft das Durchgangsloch 3a, um eine Verbindungsklemme 15 und den Stromableiter 6 zu verbinden. In der Aussparung 3b ist ein Abschnitt (Vorsprung) angeordnet, der nach unten vorsteht und durch eine Aussparung 24b einer später beschriebenen ersten Dichtung 24 gebildet ist. Obwohl nicht gezeigt, ist in einem Teil des Deckels 3 ein Einspritzloch mit kleinem Durchmesser gebildet, um eine Elektrolytlösung in das Gehäuse 4 einzuspritzen. Nach Einspritzen der Lösung wird das Einspritzloch mit einem Stopfen verschlossen.
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Die Außenklemme 5 weist eine positive Außenklemme 13 und eine negative Außenklemme 14 auf. Die positive Außenklemme 13 weist die Verbindungsklemme 15, die Hilfsklemme 16 und einen Verbindungsbolzen 17 auf. Die negative Außenklemme 14 weist die Verbindungsklemme 15 und den Verbindungsbolzen 17 auf. Alle zuvor beschriebenen Teile sind aus einem leitenden Material hergestellt, z. B. Aluminium, einer Aluminiumlegierung o. ä. Die Verbindungsklemme 15 auf der positiven Elektrodenseite ist ein plattenartiges Teil. Im plattenartigen Abschnitt sind ein Durchgangsloch 15a, das ein Schaftabschnitt der Hilfsklemme 16 durchläuft, und ein Schraubloch 15b gebildet, in das ein Bolzenabschnitt 17a des Verbindungsbolzens 17 eingeschraubt ist. Ähnlich wie die positive Elektrodenseite ist die Verbindungsklemme 15 auf der negativen Elektrodenseite ein plattenartiger Abschnitt, in dem ein Schraubloch 15b gebildet ist. Jedoch unterscheidet sich die Verbindungsklemme 15 auf der negativen Elektrodenseite von der Verbindungsklemme 15 auf der positiven Seite dadurch, dass ein Vorsprung 15c (der einem später beschriebenen Schaftabschnitt 16b entspricht) von der Unterseite aus gebildet ist. Die Hilfsklemme 16 soll die Verbindungsklemme 15 und den später beschriebenen Stromableiter 6 elektrisch verbinden. Der Verbindungsbolzen 17 weist den Bolzenabschnitt 17a und einen an einem unteren Ende davon gebildeten Flanschabschnitt 17b auf.
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Der Stromableiter 6 weist einen aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung o. ä. hergestellten positiven Stromableiter 18 und einen aus Kupfer, einer Kupferlegierung o. ä. hergestellten negativen Stromableiter 19 auf. In jedem der Ableiter 6 ist ein langes Blech so gepresst, dass es eine Verbindungsaufnahme 20 und Füße 21 bildet, die sich von beiden Enden der Verbindungsaufnahme 20 erstrecken. In jeder der Verbindungsaufnahmen 20 sind ein Durchgangsloch 20a und eine Öffnung 22 gebildet. Der Schaftabschnitt 16b der Hilfsklemme 16 ist mit dem Durchgangsloch 20a der Verbindungsaufnahme 20 des positiven Stromableiters 18 von der Oberseite aus zusammengefügt. Der Vorsprung 15c der Verbindungsklemme 15 ist mit dem Durchgangsloch 20a der Verbindungsaufnahme 20 des negativen Stromableiters 19 von der Oberseite aus zusammengefügt. Eine rechtwinklige Öffnung 22 ist in jeder der Verbindungsaufnahmen 20 gebildet.
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Die Füße 21 erstrecken sich in senkrechten Richtungen, während sie um 90 Grad von einer Kante der Verbindungsaufnahme 20 verdreht sind, und sind an den beiden Endflächen der Elektrodenanordnung 7 entlang angeordnet. Die Füße 21 sind mit einer positiven Elektrode 26 und einer negativen Elektrode 27 der Elektrodenanordnung 7 über Clips 23 verbunden.
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Die erste Dichtung 24 ist zwischen der Außenklemme 5 und dem Deckel 3 angeordnet, und eine zweite Dichtung 25 ist zwischen dem Deckel 3 und dem Stromableiter 6 angeordnet. Die Dichtungen 24 und 25 sind jeweils mit Durchgangslöchern 24a und 25a sowie Aussparungen 24b und 25b ausgebildet. Durchgangslöcher 24c sind jeweils an vier Stellen einer Außenkante der Dichtung 24 gebildet, und rostfreie Kugeln (nicht gezeigt) sind jeweils in den Durchgangslöchern 24c angeordnet.
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Die Elektrodenanordnung 7 weist die positive Elektrode 26, die negative Elektrode 27 und einen Separator 28 auf, der aus einem porösen Harzfilm hergestellt und zwischen der Positiven Elektrode 26 und der negativen Elektrode 27 angeordnet ist. Die positive Elektrode 26, die negative Elektrode 27 und der Separator 28 haben alle eine streifenartige Form. Die positive Elektrode 26, die negative Elektrode 27 und der Separator 28 sind um einen Wickelkern 29 gewickelt und in einem Zustand abgeflacht, in dem die positive Elektrode 26 und die negative Elektrode 27 Positionen haben, die im Hinblick auf den Separator 28 zu Gegenseiten in Breitenrichtung verschoben sind. Als Wickelkern 29 kommt beispielsweise eine Polyethylenbahn zum Einsatz. Mit zusätzlichem Bezug auf 8 weist in dieser Ausführungsform die positive Elektrode 26 eine positive Metallfolie 41 auf, die aus einem Material auf Aluminiumbasis und Aktivmaterialschichten 42 der positiven Elektrode, die auf den beiden Oberflächen der positiven Metallfolie 41 hergestellt ist. Die negative Elektrode 27 weist eine negative Metallfolie 43 auf, die aus einem Material auf Kupferbasis und Aktivmaterialschichten 44 der negativen Elektrode, die auf den beiden Oberflächen der negativen Metallfolie 43 gebildet sind, hergestellt ist.
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Gemäß 3 sind als Elektrodenanordnungen 7, die in Dickenrichtung (X) abgeflacht sind, Paare von Elektrodenanordnungen 7 in Dickenrichtung (X) angeordnet, wobei jedes Paar von Elektrodenanordnungen 7 mit einer Einwickel- bzw. Bündelbahn 32 umwickelt und ineinander integriert ist. Anders gesagt sind die benachbarten Elektrodenanordnungen 7 durch die Bündelbahn 32 miteinander gemeinsam gebündelt. In diesem Zustand stehen die Separatoren 28 von den beiden Enden der Elektrodenanordnung 7 vor, und die positive Elektrode 26 und die negative Elektrode 27 stehen von den Separatoren 28 vor. Mit den beiden Abschnitten, an denen die positive Elektrode 26 und die negative Elektrode 27 vorstehen, sind die beiden Füße 21 des positiven Stromableiters 18 und des negativen Stromableiters 19 jeweils über Clips 23 verbunden. In dieser Ausführungsform sind die positive Elektrode 26 und der positive Stromableiter 18 durch Ultraschallschweißen mit den Clips 23 verbunden, und die negative Elektrode 27 und der negative Stromableiter 19 sind ebenfalls durch Ultraschallschweißen mit den Clips 23 verbunden.
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Gemäß 4 sind die unteren Endabschnitte der Elektrodenanordnung 7 beide mit Schutzbahnen 33A und 33B zusammen mit Ableitern 18 und 19 abgedeckt. Die Schutzbahn 33 ist aus einem Isoliermaterial hergestellt. Vorzugsweise haben die Schutzbahnen 33A und 33B filmartige Formen und sind aus einem Material mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit hergestellt. Durch Verwendung des Materials mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit tritt kein solcher Fehler wie Verformung auf, die durch Wärme von der Elektrodenanordnung 7 verursacht ist. Durch Verwendung der filmartigen Form wird Raumbedarf unterdrückt, was eine Verkleinerung der Elektrodenanordnung 7 verhindert. In dieser Ausführungsform werden als Schutzbahnen 33A und 33B Acrylbänder verwendet, die jeweils eine Oberfläche mit einem aufgetragenen Kleber haben. Die Schutzbahnen 33A und 33B brauchen nur ausgezeichnete Wärmebeständigkeit zu besitzen und brauchen keinen Kleber oder keine Klebemasse zu haben, die aufgetragen ist. In diesem Fall können die Schutzbahnen 33A und 33B mit einem zusätzlichen Klebeband o. ä. angeklebt sein.
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Die Elektrodenanordnungen 7 sind im Batteriebehälter 2 auf zwei Reihen in Breitenrichtung (X-Richtung), d. h. in Richtung der kurzen Seite des Batteriebehälters 2, so untergebracht, dass die über die Clips 23 verbundenen Ableiter 6 an den beiden Enden des Batteriebehälters 2 in seiner Längsrichtung (Y-Richtung) angeordnet sind.
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Wie aus 2 und 4 hervorgeht, sind die Elektrodenanordnungen 7, Abschnitte (darunter die Clips 23) des positiven und negativen Stromableiters 18 und 19, wobei die Abschnitte mit den Elektrodenanordnungen 7 verbunden sind, sowie die gesamten Flächen der Schutzbahnen 33A und 33B mit einer Isolierbahn 8 abgedeckt. Die Isolierbahn 8 ist auf allen Innenflächen (allen Innenflächen einer Bodenwand und von Seitenwänden) des Batteriebehälters 2 angeordnet.
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Wie 6 am deutlichsten zeigt, sind in den beiden Elektrodenanordnungen 7, die benachbart zueinander angeordnet und mit der Bündelbahn 32 umwickelt sind, Außenflächen eines zum Deckel 3 weisenden Abschnitts (obere Endseite in 6) und eines zu einem Boden 2a des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 weisenden Abschnitts (untere Endseite in 6) konvex gekrümmte Oberflächen. Insbesondere haben die Außenflächen dieser Abschnitte im Wesentlichen Kreisbogenformen oder niedrig profilierte Ellipsenbogenformen bei Darstellung in Seitenansicht. Mit zusätzlichem Bezug auf 5 definieren die Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 weisen, und der Boden 2a des Batteriebehälters 2 einen schmalen länglichen Spalt 51, der sich zwischen der Seite des positiven Stromableiters 18 (rechte Wandseite im Batteriebehälter 2 in 5) und der Seite des negativen Stromableiters 19 (linke Wandseite im Batteriebehälter 2 in 5) im Batteriebehälter 2 erstreckt. Der Spalt 51 ermöglicht Fluidkommunikation eines linken und rechten Endes (Seite des positiven Stromableiters 18 und Seite des negativen Stromableiters 19) nahe dem Boden 2a im Batteriebehälter 2.
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Ein Verschlussstück (Verschlussbauteil) 9 ist auf der Seite des positiven Stromableiters 18 (rechte Seite der Mitte des Spalts 51 in 5) des Spalts 51 so angeordnet, dass es den Spalt 51 teilweise verschließt. Da der Spalt 51 durch das Verschlussstück 9 verschlossen ist, hat der Spalt 51 keine Öffnungen an den beiden Enden und bildet einen zylindrischen Raum 52, der eine Öffnung an einem Ende (Seite des negativen Stromableiters 19) hat und am anderen Ende (Seite des positiven Stromableiters 18) verschlossen ist. Insbesondere ist der zylindrische Raum 52 durch die Abschnitte der beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen 7, d. h. die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 weisenden Abschnitte, den Boden 2a des Batteriebehälters 2 und das Verschlussstück 9 gebildet.
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Vorzugsweise ist das Verschlussstück 9 aus einem solchen Material wie Schaumpolyethylen mit Elastizität hergestellt. Mit zusätzlichem Bezug auf 7 weist das Verschlussstück 9 einen Boden 9a, ein Paar Seitenwandabschnitte 9b und 9c und ein Paar Endabschnitte 9d und 9e (ebene Flächen in dieser Ausführungsform) auf, die als beide Enden des Bodens 9a und der Seitenwandabschnitte 9b und 9c in Verlaufsrichtung des Spalts 51 (zylindrischen Raums 52) dienen. Der Boden 9a ist in engen Kontakt mit dem Boden des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 gebracht, und die Seitenwandabschnitte 9b und 9c sind in engen Kontakt mit den zum Boden des Batteriebehälters 2 weisenden Außenflächen der Elektrodenanordnung 7 gebracht, um das Verschließen des Spalts 51 mit dem Verschlussstück 9 zu erreichen. In dieser Ausführungsform ist eine Bodenfläche des Bodens 9a eine ebene Oberfläche und ist auf dem Boden 2a des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 angeordnet. Die Seitenwandabschnitte 9b und 9c haben proximale Seiten, die mit dem Boden 9a verbunden sind. Die Seitenwandabschnitte 9b und 9c nähern sich zur Vorderkante eng aneinander an, um einen spitzwinkligen Punktendabschnitt 9g zu bilden. Jeder der Seitenwandabschnitte 9b und 9c bildet eine flache Oberfläche auf der proximalen Seite (des Bodens 9a) und Abschnitte 9b' und 9c' auf der Seite des Punktendabschnitts 9g bilden gekrümmte Oberflächen, die konkav gekrümmt sind. Die Formen der Seitenwandabschnitte 9b und 9c des Verschlussstücks 9 sind so ausgebildet, dass die zum Boden 2a des Batteriegehäuses 2 weisenden Außenflächen der Elektrodenanordnungen 7 an die konvex gekrümmte Oberfläche angepasst sind. Insbesondere haben die Abschnitte 9b' und 9c' auf den Seiten des Punktendabschnitts 9g der Seitenwandabschnitte 9b und 9c kleine Schaumvolumina und Steifigkeiten, die erheblich niedriger als die anderer Abschnitte des Verschlussstücks 9 sind. Aus diesem Grund werden die Abschnitte 9b' und 9c' entlang den Formen der Böden der Elektrodenanordnungen 7 nicht ohne Weiteres verformt. Haben in dieser Ausführungsform die Abschnitte 9b' und 9c' der Seitenwandabschnitte 9b und 9c auf der Seite des Punktendes 9g gekrümmte Formen, die an die Böden der Elektrodenanordnungen 7 vorab angepasst sind, bevor die Abschnitte 9b' und 9c' an den Böden der Elektrodenanordnungen 7 angeordnet werden, werden die Abschnitte 9b' und 9c' auf der Seite des Punktendabschnitts 9g an die Böden der Elektrodenanordnungen 7 zuverlässig angepasst. Andererseits haben Abschnitte mit Ausnahme der Abschnitte 9b' und 9c' auf der Seite des Punktendes 9g der Seitenwandabschnitte 9b und 9c (Abschnitte der Seitenwandabschnitte 9b und 9c des Verschlussstücks 9 auf der Seite des Bodens 9a) ausreichendes Schaumvolumen. Daher werden bei Anordnung der Abschnitte auf den Böden der Elektrodenanordnungen 7 die Abschnitte elastisch verformt, um an die Böden der Elektrodenanordnungen 7 angepasst zu werden. Wie zuvor beschrieben sind die Formen der Seitenwandabschnitte 9b und 9c so eingestellt, dass sie die Haftung des Verschlussstücks 9 an den Abschnitten der Elektrodenanordnungen 7 verbessern, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisen. Nicht nur die Abschnitte 9b' und 9c' auf der Seite des Punktendabschnitts 9g, sondern auch die gesamten Seitenwandabschnitte 9b und 9c können konkav gekrümmt sein.
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Wird wie später beschrieben das Verschlussstück 9 zwischen den benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen 7 so eingedrückt, dass es auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des Spalts 51 angeordnet ist. An den Positionen stehen die Seitenwandabschnitte 9b und 9c in engem Kontakt mit den zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Außenflächen der Elektrodenanordnungen 7. Andererseits sind gemäß 8 an Enden der Elektrodenanordnungen 7 auf der Seite des positiven Stromableiters 18 ein Ende 42a der Aktivmaterialschicht 42 der positiven Elektrode und ein Ende 44a der Aktivmaterialschichten 44 der negativen Elektrode vorhanden. In dieser Ausführungsform ist die Position des Endes 9d des Verschlussstücks 9 auf der Seite des positiven Stromableiters 18 so eingestellt, dass eine vom Verschlussstück 9 auf die Elektrodenanordnungen 7 wirkende Kraft verhindert wird, die Lasten auf die Enden 42a und 44a der Aktivmaterialschichten 42 und 44 der positiven und negativen Elektroden bewirkt. Die Lasten auf die Enden 42a und 44a können Reißen des Separators 28 und einen Kurzschluss infolge des Reißens bewirken.
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Gemäß 8 liegt das Ende 44a der Aktivmaterialschichten 44 der negativen Elektrode auf der Seite des positiven Stromableiters 18 (rechts in 8) im Hinblick auf das Ende der Aktivmaterialschicht 42 der positiven Elektrode. Das Ende 9d des Verschlussstücks 9 liegt auf der Seite des negativen Stromableiters 19 (linke Seite in 8) im Hinblick auf das Ende 44a der Aktivmaterialschichten 44 der negativen Elektrode auf der Seite des positiven Stromableiters 18. Die Positionseinstellung kann verhindern, dass eine Kraft, die beim Drücken des Verschlussstücks 9 zwischen die Elektrodenanordnungen 7 wirkt, eine Last auf das Ende 44a der Aktivmaterialschichten 44 der negativen Elektrode ausübt. Dies verhindert das Reißen des Separators 28 und den Kurzschluss infolge des Reißens. Das Ende 9d des Verschlussstücks 9 liegt auf der Seite des negativen Stromableiters 19 im Hinblick auf das Ende 42a der Aktivmaterialschicht 42 der positiven Elektrode auf der Seite des positiven Stromableiters 18. Diese Positionseinstellung kann verhindern, dass eine Kraft, die beim Drücken des Verschlussstücks 9 zwischen die Elektrodenanordnungen 7 wirkt, eine Last auf das Ende 42a der Aktivmaterialschichten 42 der positiven Elektrode ausübt. Dies verhindert das Reißen des Separators 28 und den Kurzschluss infolge des Reißens. Das Verschlussstück 9 ist so angeordnet, dass es die Bündelbahn 32 nicht stört. Insbesondere ist ein Ende 9e des Verschlussstücks 9 auf der Seite des negativen Stromableiters 19 auf der Seite des positiven Stromableiters 18 (rechte Seite in 8) im Hinblick auf die Bündelbahn 32 eingestellt.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung der Batterie 1 mit der vorstehenden Konfiguration beschrieben.
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Die streifenförmige positive Elektrode 26, die streifenförmige negative Elektrode 27 und der streifenförmige Separator 28 werden herangeführt und auf dem an einem Rotor (nicht gezeigt) angebrachten Wickelkern 29 so aufgewickelt, dass sie eine Flachform haben. Hierbei sind die positive Elektrode 26 und die negative Elektrode 27 im Hinblick auf den Separator 28 auf Gegenseiten in Breitenrichtung verschoben. Dies bewirkt, dass die positive Elektrode 26 auf einer Endseite vorsteht und die negative Elektrode 27 auf der anderen Endseite vorsteht.
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Zylindrische Körper, die so abgeflacht sind, dass sie Flachformen haben, werden in Dickenrichtung (X) angeordnet, und ihre Außenumfänge werden mit der Bündelbahn 32 so umwickelt, dass sie ineinander integriert werden.
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Die ersten Dichtungen 24 werden jeweils auf der Oberseite des Deckels 3 auf den beiden Endseiten angeordnet. Auf der Oberseite jeder der ersten Dichtungen 24 wird der Flanschabschnitt 17b des Verbindungsbolzens 17 in der Aussparung 24b angeordnet, und die Verbindungsklemme 15 wird darüber angeordnet. Der Bolzenabschnitt 17a des Verbindungsbolzens 17 durchläuft das Durchgangsloch 15b der Verbindungsklemme 15, um nach oben vorzustehen. Andererseits werden die Ableiter 6 jeweils auf Unterseiten des Deckels 3 auf den beiden Endseiten über die zweite Dichtung 25 angeordnet. Die Verbindungsklemme 15 und der Ableiter 6 werden mit der Hilfsklemme 16 so miteinander verbunden, dass sie die erste Dichtung 24, den Deckel 3 und die zweite Dichtung 25 dazwischen halten.
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Der Deckel 3, auf dem die Ableiter 6 u. ä. ineinander integriert sind, und die Elektrodenanordnungen 7 werden so miteinander verbunden, dass die Füße 21 der Ableiter 6 und die negativen Elektroden 27 oder die positiven Elektroden 26 der Elektrodenanordnungen 7 durch Ultraschallschweißen über die Clips 23 verschweißt werden.
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Das Verschlussstück 9 wird durch Drücken mit der Bündelbahn 32 in eine Position gemäß 8 zwischen den beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen 7 befestigt. Insbesondere werden die Seitenwandabschnitte 9b und 9c auf der Vorderkantenseite in einen Raum zwischen den beiden Elektrodenanordnungen 7 so eingesetzt, dass die Seitenwandabschnitte 9b und 9c jeweils an die Außenumfangsflächen der Elektrodenanordnungen 7 gedrückt werden. Ist das Verschlussstück 9 aus einem solchen Material wie Schaumpolyethylen mit Elastizität hergestellt, werden die Seitenwandabschnitte 9b und 9c des Verschlussstücks 9 zuverlässig in Druckkontakt mit den Außenflächen der Elektrodenanordnungen 7 durch elastische Verformung des Verschlussstücks 9 gebracht.
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Danach wird die Isolierbahn 8 im Batteriebehälter 2 angeordnet, gefolgt vom Einsetzen der Elektrodenanordnungen 7 in den Batteriebehälter 2. Der Boden 9a des Verschlussstücks 9 wird in engen Kontakt mit dem Boden 2a des Batteriebehälters 2 durch Drücken über die Isolierbahn 8 gebracht. Beim Zusammendrücken des Verschlussstücks 9 in seiner Höhenrichtung werden die Seitenwandabschnitte 9b und 9c des Verschlussstücks 9 in engen Kontakt mit den Außenumfangsflächen der Elektrodenanordnungen 7 durch weiteres Drücken gebracht. Nach Abschluss der Unterbringung der Elektrodenanordnungen 7 im Batteriebehälter 2 verschließt als Ergebnis das Verschlussstück 9 auf der Seite des positiven Stromableiters 18 den schmalen länglichen Spalt 51, der durch die Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 über die Isolierbahn 8 weisen, und den Boden 2a des Batteriebehälters 2 gebildet ist. Anders gesagt ist nach Abschluss der Unterbringung der Elektrodenanordnungen 7 im Batteriebehälter 2 auf der Seite des Bodens 2a im Batteriebehälter 2 der zylindrische Raum 52 gebildet, der eine Öffnung auf der Seite des negativen Stromableiters 19 hat und auf der Seite des positiven Stromableiters 18 verschlossen ist.
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Anschließend wird eine obere Öffnung des Batteriebehälters 2 mit dem Deckel 3 geschlossen und durch Schweißen o. ä. abgedichtet, gefolgt vom Einspritzen einer Elektrolytlösung in den Batteriebehälter 2 aus dem im Deckel 3 gebildeten Einspritzloch. Nachdem die Elektrolytlösung eingespritzt ist, wird das Einspritzloch abgedichtet, um die Herstellung der Batterie 1 abzuschließen. Das Verschlussstück 9 ist nur auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des Spalts 51 angeordnet. Anders als in dem Fall, in dem die Verschlussstücke 9 sowohl auf der positiven als auch auf der negativen Elektrodenseite angeordnet sind oder die gesamten Unterseiten der Elektrodenanordnungen 7 abdecken (von der negativen Elektrodenseite zur positiven Elektrodenseite), beeinträchtigt somit das Verschlussstück 9 nicht sonderlich den ungestörten Durchfluss der Elektrolytlösung beim Einspritzen. Dadurch beeinträchtigt das angeordnete Verschlussstück 9 nicht das Einspritzvermögen der Elektrolytlösung.
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Bei der Herstellung der Batterie 1 werden die Füße 21 des negativen Stromableiters 19 mit einem vorstehenden Abschnitt der negativen Elektroden 27 der Elektrodenanordnungen 7 von den Separatoren 28 durch Ultraschallschweißen verbunden. Aus diesem Grund können feine Kupferteilchen 34 von der aus Kupferfolie hergestellten negativen Elektrode 27 abgetrennt werden. Die abgetrennten Kupferteilchen 34 fließen in einer überschüssigen Elektrolytlösung in der Batterie 1 (Elektrolytlösung, die fließen kann, ohne in den Elektrodenanordnungen 7 gehalten zu werden) und erreichen die positive Elektrodenseite. Insbesondere können sich die Kupferteilchen 34 gemäß 9A bis 9C wahrscheinlich bewegen, wenn die Batterie 1 so gedreht wird, dass die negative Elektrodenseite zur Oberseite weist (die positive Elektrodenseite zur Unterseite weist).
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Haften die Kupferteilchen 34 an der aus Aluminium hergestellten positiven Elektrode, wird das haftende Kupfer unter dem Einfluss eines positiven Elektrodenpotenzials in der Elektrolytlösung eluiert. Erreichen die eluierten Kupferionen die negative Elektrode, wird Kupfer auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden. Bei zunehmender Abscheidungsmenge kann das Kupfer den Separator 28 durchbrechen, um die positive Elektrodenseite zu erreichen, was zur Bildung eines Mikrokurzschlusses führt. Als Ergebnis fließt der Strom über den Mikrokurzschluss und erzeugt lokal Wärme, wodurch der Separator schmilzt und ein kleines Durchgangsloch bildet. Dies steigert die Reduktionsmenge der Batteriekapazität, und die Batterie kann nicht die gewünschte Leistung zeigen. Auch wenn sich kleine Teilchen (Aluminiumteilchen), die auf der positiven Elektrodenseite erzeugt werden, zur negativen Elektrodenseite bewegen, werden aufgrund der Tatsache, dass die Aluminiumteilchen mit Oxidfilmen beschichtet sind, die an der negativen Elektrode haftenden Aluminiumteilchen nicht eluiert, weshalb die Kapazität der Batterie nicht reduziert wird.
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Als Fließwege der Elektrolytlösung, die die Kupferteilchen 34 zur positiven Elektrodenseite führt, sind sechs Wege gemäß 6 angegeben, d. h. Wege A, A', B, C, D und E. In dieser Ausführungsform ist der Weg A der Spalt 51. Der Weg A' ist ein Spalt, der durch die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Abschnitte der Elektrodenanordnungen 7, den Boden 2a des Batteriebehälters 2 und die Seitenwand des Batteriebehälters 2 definiert ist. Die Wege B und C sind Spalte, die in den Mitten der Elektrodenanordnungen 7 gebildet sind. Der Weg D ist ein Spalt, der durch Abschnitte der beiden benachbarten Elektrodenanordnungen 7, die zum Deckel 3 weisen (obere Endseite der Elektrodenanordnungen 7 in 6), und eine Innenseitenfläche des Deckels 3 definiert ist.
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Gemäß 9(a) bis 9(c) ist in dieser Ausführungsform der Spalt 51 auf der positiven Elektrodenseite mit dem Verschlussstück 9 verschlossen, um den zylindrischen Raum 52 zu bilden, so dass die Kupferteilchen 34 daran gehindert werden können, sich im Hinblick auf die nachfolgenden Punkte zu bewegen.
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Obwohl sich erstens die beim Schweißen auf der negativen Elektrodenseite erzeugten Kupferteilchen 34 von der Öffnung des Spalts 51 auf der negativen Elektrodenseite zur positiven Elektrodenseite bewegen, werden die Kupferteilchen 34 durch das Verschlussstück 9 an Bewegung gehindert. Insbesondere wird bei der Bewegung der Kupferteilchen 34 von der negativen Elektrodenseite durch den Spalt 51 (Weg A) eine Bewegung bis zum Verschlussstück 9 ermöglicht, aber eine Bewegung zur positiven Elektrodenseite über das Verschlussstück 9 hinaus wird verhindert.
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Ist zweitens insbesondere gemäß 9A und 9C die Batterie 1 angeordnet, während sie so auf ihrer Seite liegt, dass die positive Außenklemme 13 zur Unterseite weist und die negative Außenklemme 14 zur Oberseite weist, sinken die in den Spalt 51 eintretenden Kupferteilchen 34 in der Elektrolytlösung herab und erreichen das Verschlussstück 9 (hat die Batterie 1 diese Lage, kann das Verschlussstück 9 als Boden des zylindrischen Raums 52 betrachtet werden). Die das Verschlussstück 9 (den Boden des zylindrischen Raums 52) erreichenden Kupferteilchen 34 treten aus der Öffnung des Verschlussstücks 9 auf der negativen Elektrodenseite aus (oberes Ende des zylindrischen Raums 52, wenn die Batterie 1 diese Lage hat). Anders gesagt werden die Kupferteilchen 34 im Spalt 51 (zylindrischen Raum 52) gehalten. Die einmal im Spalt (zylindrischen Raum 52) gehaltenen Kupferteilchen 34 bewegen sich nicht zur positiven Elektrodenseite über die anhand von 6 beschriebenen anderen Wege A' bis E.
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Wie zuvor beschrieben, können in der Batterie 1 in dieser Ausführungsform bei Verschluss des Spalts 51 im Batteriebehälter 2 mit dem Verschlussstück 9 auf der positiven Elektrodenseite die Kupferteilchen 34 im Batteriebehälter 2 wirksam an Bewegung gehindert werden, ohne das Einspritzvermögen der Elektrolytlösung zu beeinträchtigen. Da das Verschlussstück 9 im Spalt 51 angeordnet ist, der zwischen den Elektrodenanordnungen 7 und dem Boden 2a des Batteriebehälters 2 definiert ist, erfordert der Gebrauch des Verschlussstücks 9 keine Verkleinerung der Elektrodenanordnungen 7, weshalb er keine Verringerung einer elektrischen Kapazität der Batterie verursacht.
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Zweite Ausführungsform
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10 zeigt das Verschlussstück 9, das zur Batterie 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gehört. Der Aufbau der Batterie 1 gemäß dieser Ausführungsform ist der gleiche wie in der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des Verschlussstücks 9. Das Verschlussstück 9 gemäß dieser Ausführungsform weist eine Kleberschicht 53 an der Vorderkantenseite der Seitenwandabschnitte 9b und 9c auf. Wie in 11 als Konzept gezeigt, steht die Kleberschicht 53 in engem Kontakt mit den Außenflächen von Abschnitten der beiden benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen 7, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisen. Aus diesem Grund kann durch Anordnen der Kleberschicht 53 der Spalt 51 mit dem Verschlussstück 9 zuverlässig verschlossen werden. Sobald das Verschlussstück 9 in eine vorbestimmte Position zwischen den beiden benachbarten Elektrodenanordnungen 7 bei der Herstellung der Batterie 1 gedrückt ist, wird die Position des Verschlussstücks 9 für die Elektrodenanordnungen 7 durch die Kleberschicht 53 beibehalten. Daher verbessert die Anordnung der Kleberschicht 53 die Produktivität der Batterie 1.
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Wie in einer Abwandlung gemäß 12 können ausgesparte Nuten 9f an Spitzenenden der Seitenwandabschnitte 9b und 9c des Verschlussstücks 9 gebildet sein, und die Kleberschicht 53 kann in den Nuten 9f angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration wird die Kleberschicht 53 am Verschlussstück 9 stabiler gehalten.
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Dritte Ausführungsform
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Die Batterie 1 gemäß der in 13 gezeigten dritten Ausführungsform der Erfindung weist zusätzlich zum gleichen Verschlussstück 9 wie in der ersten Ausführungsform ein Verschlussstück 55 auf, um einen Spalt 54 (den anhand von 6 beschriebenen Weg A') zu verschließen, der durch die Abschnitte der benachbart zueinander angeordneten Elektrodenanordnungen 7, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisen, den Boden 2a des Batteriebehälters 2 und die Seitenwand des Batteriebehälters 2 definiert ist. Da der Spalt 54 zusätzlich zum Weg A (Spalt 51) verschlossen ist, ist eine Wirkung zur Verhinderung der Bewegung von Kupferteilchen zur positiven Elektrodenseite weiter verbessert.
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Vierte Ausführungsform
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Die Batterie 1 gemäß einer in 14 und 15 gezeigten vierten Ausführungsform der Erfindung weist zusätzlich zum gleichen Verschlussstück 9 wie in der ersten Ausführungsform ein bahnartiges Bauteil 31 auf, das Mittellöcher 30 verschließt, die in den Elektrodenanordnungen 7 gebildet sind. Da die Mittellöcher 30 (die anhand von 6 beschriebenen Wege B und C) mit dem bahnartigen Bauteil 31 verschlossen sind, ist eine Wirkung zur Verhinderung der Bewegung von Kupferteilchen zur positiven Elektrodenseite weiter verbessert.
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Gemäß 15 ist das bahnartige Bauteil 31 in die Mittellöcher 30 der Elektrodenanordnungen 7 eingesetzt, d. h. senkrechte Langlöcher, die (in Z-Richtung) durch flaches Wickeln der Elektroden gebildet sind. Das bahnartige Bauteil 31 ist aus Schaumpolyethylen o. ä. hergestellt und hat Flexibilität. Beim Einsetzen des bahnartigen Bauteils 31 in das Mittelloch 30 der Elektrodenanordnung 7 kann daher das bahnartige Bauteil 31 so verformt werden, dass es eine Wellenform hat, und die beiden Enden des bahnartigen Bauteils 31 können mit den beiden Enden des Mittellochs 30 der Elektrodenanordnung 7 in Kontakt gebracht werden. Durch Abflachen der Elektrodenanordnung 7 in Dickenrichtung (X-Richtung) erstreckt sich das bahnartige Bauteil 31 gleichmäßig ungestört in Übereinstimmung mit einer Formänderung des Mittellochs 30, das in Form eines Schlitzes verformt wird. Das bahnartige Bauteil 31 verschließt das verformte Mittelloch 30 an einem Abschnitt der positiven Elektrode 26 entlang, der vom Separator 28 vorsteht. Dadurch ist die Länge des bahnartigen Bauteils 31 gleich der Länge des verformten Mittellochs 30.
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Ist das bahnartige Bauteil 31 aus Schaumpolyethylen o. ä. hergestellt, kann auch ein Bauteil mit geschlossenen Poren (Aufbau mit unabhängigen Poren) verwendet werden. Jedoch wird angesichts der Permeabilität der Elektrolytlösung vorzugsweise ein Bauteil mit kontinuierlichen Poren (Aufbau, in dem kontinuierliche Spalte gebildet sind) verwendet. Grund dafür ist, dass infolge der Größen der Spalte das Bauteil mit geschlossenen Poren nicht nur später beschriebene kleine Teilchen, sondern auch die Elektrolytlösung am Fließen hindert. Andererseits hindert das Bauteil mit kontinuierlichen Poren die kleinen Teilchen, ermöglicht aber der Elektrolytlösung, sich zu bewegen.
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Bei der Herstellung der Batterie 1 gemäß dieser Ausführungsform wird das bahnartige Bauteil 31 von der positiven Elektrodenseite in das Mittelloch 30 des abgeflachten zylindrischen Körpers eingesetzt. Das bahnartige Bauteil 31 wird eingesetzt, während es in Wellenform gebogen ist, und die beiden Enden des bahnartigen Bauteils 31 werden mit den beiden Endseiten des länglichen Mittellochs 30 in Kontakt gebracht. Anschließend wird der zylindrische Körper von den beiden Seiten aus abgeflacht. Auf diese Weise hat das Mittelloch 30 eine senkrechte langschlitzartige Form, und das bahnartige Bauteil 31 hat eine Flachform in Übereinstimmung mit der Formänderung des Mittellochs 30. Als Ergebnis ist das schlitzartige Mittelloch 30 mit dem bahnartigen Bauteil 31 an einer Position entlang der positiven Elektrode 26 vollständig verschlossen, die von einer Endseite des zylindrischen Körpers vorsteht.
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Wird wie zuvor beschrieben das bahnartige Bauteil 31 vorab in Wellenform geformt, kann das bahnartige Bauteil 31 ungestört in das Mittelloch 30 eingesetzt werden, da die Steifigkeit des bahnartigen Bauteils 31 verbessert ist. In diesem Fall hat die Wellenform des bahnartigen Bauteils 31 konvexe Vorspringe, so dass die Anzahl konvexer Vorsprünge rechts von einer Mittellinie gleich der Anzahl konvexer Vorsprünge links davon ist, so dass das bahnartige Bauteil 31 auf ausgeglichene Weise positioniert werden kann, wenn es in das Mittelloch 30 eingesetzt wird.
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Fünfte Ausführungsform
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16 zeigt die Batterie 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Die Isolierbahn 8 steht in engem Kontakt mit den Bodenabschnitten der Elektrodenanordnungen 7. Ein Spalt 60 ist zwischen den Elektrodenanordnungen 7 und dem Boden 2a des Batteriebehälters 2 gebildet. Mit zusätzlichem Bezug auf 17 definieren die beiden Elektrodenanordnungen 7 und die Bündelbahn 32, die die beiden Elektrodenanordnungen 7 umwickelt und bündelt, einen schmalen länglichen Spalt 61, der eine Öffnung an den beiden Enden hat und sich in Gegenrichtung des positiven Stromableiters 18 und des negativen Stromableiters 19 erstreckt (Links- und Rechtsrichtung im Batteriebehälter 2 in 16). Insbesondere ist der Spalt 61 durch die Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7, die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisen, und die Bündelbahn 32 gebildet. Mit zusätzlichem Bezug auf 18 definieren an den beiden Enden der beiden Elektrodenanordnungen 7 die Elektrodenanordnungen 7 und die Schutzbahnen 33A und 33B, die die unteren Enden der Elektrodenanordnungen 7 auf den beiden Endseiten abdecken, zusammen mit den Ableitern 18 und 19 kurze Spalte 62A bzw. 62B, die jeweils Öffnungen an den beiden Enden haben. Insbesondere sind die Spalte 62A und 62B durch die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7 und die Schutzbahnen 33A und 33B definiert. Die Spalte 62A und 62B sind am Spalt 61 entlang nahezu geradlinig angeordnet und stehen in Fluidkommunikation mit dem Spalt 61. Anders gesagt konfigurieren die miteinander kommunizierenden Spalte 61, 62A und 62B einen einzelnen schmalen länglichen Spalt 63 mit Öffnungen an den beiden Enden wie der Spalt 51 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Mit zusätzlichem Bezug auf 19 ist das Verschlussstück 9, das den Spalt 63 teilweise verschließt, auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des Spalts 63 (der rechten Seite im Hinblick auf die Mitte des Spalts 63 in 6) angeordnet. Insbesondere ist das Verschlussstück 9 an einer Position auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des durch die Elektrodenanordnungen 7 und die Bündelbahn 32 definierten Spalts 61 angeordnet. Durch Anordnen des Verschlussstücks 9 im Spalt 61 hat der Spalt 61 keine Öffnungen an den beiden Enden und ist ein zylindrischer Raum 64, der eine Öffnung an einem Ende hat (Seite des negativen Stromableiters 19) und am anderen Ende verschlossen ist (Seite des positiven Stromableiters 18). Insbesondere ist der zylindrische Raum 64 durch den Spalt 62B auf der Seite des negativen Stromableiters 19, der durch die Elektrodenanordnungen 7 und die Schutzbahn 33B definiert ist, und einen Bereich auf der Seite des negativen Stromableiters 19 im Hinblick auf das Verschlussstück 9 im Spalt 61 konfiguriert, der durch die Elektrodenanordnungen 7 und die Bündelbahn 32 definiert ist.
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Das Verschlussstück 9 ähnelt in Aufbau, Form und Material dem der ersten Ausführungsform (siehe beispielsweise 7). Das Verschlussstück 9 kann in Aufbau, Form und Material dem der zweiten Ausführungsform ähneln (siehe zum Beispiel 10 und 12).
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Da das Verschlussstück 9 nur auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des Spalts 63 angeordnet ist, ist der ungestörte Durchfluss von Elektrolytlösung beim Einspritzen der Elektrolytlösung in den Batteriebehälter 2 nicht wesentlich behindert. Fließen andererseits feine Kupferteilchen (siehe beispielsweise die Bezugszahl 34 in 9), die beim Verschweißen der Füße 21 des negativen Stromableiters 19 und der negativen Elektroden 27 der Elektrodenanordnungen 7 durch Ultraschallschweißen erzeugt werden, in die Elektrolytlösung und treten in den Spalt 63 ein, können sich die feinen Kupferteilchen zum Verschlussstück 9 bewegen, aber können sich nicht über das Verschlussstück 9 zur positiven Elektrodenseite bewegen. Anders gesagt ist es durch Verschließen der positiven Elektrodenseite des Spalts 63 mit dem Verschlussstück 9 zur Bildung des zylindrischen Raums 64 möglich, die feinen Kupferteilchen wirksam daran zu hindern, sich zur positiven Elektrodenseite zu bewegen. Da das Verschlussstück 9 im Spalt 63 angeordnet ist, der durch die Elektrodenanordnungen 7, die Bündelbahn 32 und die Schutzbahnen 33A und 33B definiert ist, erfordert der Gebrauch des Verschlussstücks 9 keine Verkleinerung der Elektrodenanordnungen 7, weshalb er nicht die elektrische Kapazität senkt.
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Die anderen Konfigurationen und Betriebsabläufe der fünften Ausführungsform sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
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Sechste Ausführungsform
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Die Batterie 1 gemäß einer in 20 und 21 gezeigten sechsten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform durch eine Position, an der der Spalt 63 mit dem Verschlussstück 9 verschlossen ist. In 20 und 21 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen die gleichen Elemente wie in der fünften Ausführungsform (16 bis 19).
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In der fünften Ausführungsform ist das Verschlussstück 9 im Spalt 61 der Spalte 61, 62A und 62B angeordnet, die den Spalt 63 konfigurieren. Dagegen ist in der jetzigen Ausführungsform das Verschlussstück 9 in einem Spalt 62A angeordnet, der auf der positiven Elektrodenseite im Hinblick auf den Spalt 61 liegt. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform das Verschlussstück 9 im Spalt 62A angeordnet, der durch die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7 und die Schutzbahn 33A auf der positiven Elektrodenseite definiert ist.
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Da das Verschlussstück 9 nur auf der Seite des positiven Stromableiters 18 des Spalts 63 angeordnet ist, ist der ungestörte Durchfluss von Elektrolytlösung im Batteriebehälter 2 nicht wesentlich behindert. Durch Verschließen der positiven Elektrodenseite des Spalts 63 mit dem Verschlussstück 9 zur Bildung des zylindrischen Raums 64 ist es andererseits möglich, die feinen Kupferteilchen an Bewegung zur positiven Elektrodenseite zu hindern. Ferner erfordert der Gebrauch des Verschlussstücks 9 keine Verkleinerung der Elektrodenanordnungen 7, weshalb er nicht die elektrische Kapazität senkt.
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Die anderen Konfigurationen und Betriebsabläufe der sechsten Ausführungsform sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Siebente Ausführungsform
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22 bis 25 zeigen die Batterie 1 gemäß einer siebenten Ausführungsform der Erfindung. Die erfindungsgemäße Batterie 1 unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform dadurch, dass die Schutzbahnen 33A und 33B nicht vorgesehen sind. In 22 bis 25 bezeichnen die gleichen Bezugszahlen die gleichen Elemente wie in der fünften Ausführungsform (16 bis 19).
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Gemäß 23 definieren die zum Boden 2a des Behälters 2 weisenden Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7 und die Bündelbahn 32 einen Spalt 71, der in Gegenrichtung des positiven Stromableiters 18 und des negativen Stromableiters 19 schmal langgestreckt ist. Die Außenseite der Bündelbahn 32 ist mit der Isolierbahn 8 abgedeckt. Ferner definieren gemäß 24 auf den beiden Enden der Elektrodenanordnungen 7 die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Abschnitte der Elektrodenanordnungen 7 und die Isolierbahn 8 kurze Spalte 72A und 72B, die jeweils Öffnungen an den beiden Enden haben. Insbesondere sind die Spalte 72A und 72B durch die zum Boden 2a des Batteriebehälters 2 weisenden Abschnitte der beiden Elektrodenanordnungen 7 und die Isolierbahn 8 definiert. Diese Spalte 72A und 72B sind am Spalt 61 entlang nahezu geradlinig angeordnet und stehen in Fluidkommunikation mit dem Spalt 61. Anders gesagt konfigurieren die miteinander kommunizierenden Spalte 71, 72A und 72B einen einzelnen schmalen länglichen Spalt 73 mit Öffnungen an den anderen Enden.
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Mit zusätzlichem Bezug auf 25 ist das den Spalt 73 teilweise verschließende Verschlussstück 9 auf der Seite des positiven elektrischen Ableiters 18 des Spalts 73 angeordnet. Insbesondere ist das Verschlussstück 9 im Spalt 72A angeordnet, der durch die Abschnitte der Elektrodenanordnungen 7 auf der Seite des positiven Stromableiters 18 und die Isolierbahn 8 definiert ist. Durch Anordnen des Verschlussstücks 9 im Spalt 72A bildet der Spalt 73 einen zylindrischen Raum 74, der eine Öffnung an einem Ende (Seite des negativen Stromableiters 19) hat und am anderen Ende (Seite des positiven Stromableiters 18) verschlossen ist.
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Da das Verschlussstück 9 nur auf der Seite des positiven Stromableiters 18 angeordnet ist, ist der ungestörte Durchfluss von Elektrolytlösung nicht wesentlich behindert. Andererseits werden durch Verschließen der positiven Elektrodenseite des Spalts 73 mit dem Verschlussstück 9 zur Bildung des zylindrischen Raums 74 die Mikrokupferteilchen wirksam daran gehindert, sich zur positiven Elektrodenseite zu bewegen. Ferner erfordert die Anwendung des Verschlussstücks 9 keine Verkleinerung der Elektrodenanordnungen 7, weshalb er eine elektrische Kapazität der Batterie nicht senkt.
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Die anderen Konfigurationen und Betriebsabläufe der siebenten Ausführungsform sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen beschränkt, und verschiedene Abwandlungen können daran vorgenommen werden.
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Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform die Schutzbahnen 33A und 33B an die beiden Endflächen der Elektrodenanordnungen 7 geklebt sind, kann nur eine Endfläche der Elektrodenanordnungen 7 mit einer der Schutzbahnen 33A oder 33B abgedeckt sein. In diesem Fall kann die Schutzbahn 33A auf der positiven Elektrodenseite oder die Schutzbahn 33B auf der negativen Elektrodenseite angeordnet sein. Die Schutzbahn 33A auf der positiven Elektrodenseite anzuordnen ist angesichts dessen bevorzugt, dass die Kupferteilchen 34 daran gehindert werden können, direkt in die Elektrodenanordnungen 7 zu fließen. Die Schutzbahnen 33A und 33B brauchen nur mindestens die unteren Enden der Elektrodenanordnungen 7 abzudecken, und die Größe der Schutzbahnen 33A und 33B ist so zu begrenzen, dass die Elektrolytlösung in die Mittellöcher 30 der Elektrodenanordnungen 7 eintreten kann, wenn die Elektrolytlösung eingespritzt wird. Vorzugsweise sind die Oberkanten der Schutzbahnen 33A und 33B so konfiguriert, dass sie über dem Pegel der Elektrolytlösung liegen, die zwischen den Elektrodenanordnungen 7 und dem Batteriebehälter 2 eingefüllt ist.
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In den vorstehenden Ausführungsformen hat das elektrische Speicherelement die Konfiguration, in der die Elektrodenanordnungen 7 auf zwei Reihen in Breitenrichtung angeordnet sind. Sind aber die Elektrodenanordnungen 7 auf einer Reihe oder drei oder mehr Reihen angeordnet, kann eine Konfiguration mit den gleichen Schutzbahnen wie die erfindungsgemäßen Schutzbahnen 33A und 33B zum Einsatz kommen.
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Obwohl ferner eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt in den vorstehenden Ausführungsformen als Beispiel für das elektrische Speicherelement beschrieben ist, kann die Erfindung auf verschiedene Batterien, z. B. eine Bleibatterie, und Kondensatoren o. ä angewendet werden.
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Obwohl weiterhin die Isolierbahn 8 und das Verschlussstück 9 in den vorstehenden Ausführungsformen unterschiedliche Bauteile sind, können diese Bauteile miteinander integriert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-43564 A [0002, 0003]
- JP 2002-231297 A [0002, 0003]
