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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Speicherelement, z. B. eine Batterie, darunter eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, und einen Kondensator.
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Einige Elektrodenanordnungen für ein elektrisches Speicherelement, z. B. eine Batterie, darunter eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, und einen Kondensator, haben einen Aufbau, in dem eine positive Bahn, eine negative Bahn und zwei Separatoren, die alle eine streifenartige Form haben, übereinander gelegt und gewickelt sind. Aktivmaterialschichten sind auf beiden Oberflächen der positiven Bahn und der negativen Bahn gebildet. An einen Enden in Breitenrichtung der positiven und negativen Bahn sind keine Aktivmaterialschichten gebildet, damit die Metallfolien freiliegen, um Leitungen zu bilden. Die Separatoren sind jeweils zwischen der positiven Bahn und der negativen Bahn eingefügt. Die Leitung steht von einem der beiden Enden in Breitenrichtung der Separatoren vor.
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Eine zu einer Sekundärbatterie gehörende Elektrodenanordnung, die in der
JP-A-2011-216399 offenbart ist, weist einen Fügeabschnitt auf, der die beiden Separatoren an einem Ende auf einer Gegenseite im Hinblick auf die Leitung der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn in Breitenrichtung zusammenfügt. Der Fügeabschnitt wird z. B. durch Thermoverschmelzen der beiden Separatoren durch Heizwalzen beim Wickeln gebildet. Durch Bildung des Fügeabschnitts werden die positive Bahn und/oder die negative Bahn mit den beiden Separatoren an einem Ende auf der Gegenseite im Hinblick auf die Leitung umhüllt, was dazu führt, dass Fremdmaterial daran gehindert wird, mit den Abschnitten in Kontakt zu kommen. Das Fremdmaterial weist z. B. Metallteilchen auf, die beim Verschweißen der Leitungen der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn mit einem elektrischen Ableiter durch Ultraschallschweißen erzeugt werden.
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Da aber der die beiden Separatoren zusammenfügende Fügeabschnitt auf der äußersten Seite in Breitenrichtung des Endes der Separatoren liegt, wird der Fügeabschnitt durch Schwingung, Stoß o. ä. in direkten Kontakt mit den Leitungen oder dem elektrischen Ableiter gebracht. Dies beeinträchtigt die Fügefestigkeit des Fügeabschnitts und kann Trennung (Fügeverlust) der beiden Separatoren am Fügeabschnitt verursachen. Nachteilig bewirkt die Trennung der beiden Separatoren am Fügeabschnitt einen Verlust des Schutzes der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn vor Kontakt mit dem Fremdmaterial.
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Die
JP-A-2011-216399 lehrt keine Einrichtung zum Schützen der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn vor dem Fremdmaterial mit Ausnahme des in den Separatoren gebildeten Fügeabschnitts.
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Aus diesem Grund ist es für die in der
JP-A-2011-216399 offenbarte Elektrodenanordnung schwierig, die positive Bahn und/oder die negative Bahn zuverlässig daran zu hindern, mit dem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die positive Bahn und/oder die negative Bahn, die zu einer Elektrodenanordnung eines elektrischen Speicherelements gehören, zuverlässig daran zu hindern, mit dem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen.
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Die Erfindung stellt ein elektrisches Speicherelement bereit, das aufweist: eine Elektrodenanordnung, die aufweist: eine positive Bahn mit einer positiven Metallfolie und einer auf der positiven Metallfolie gebildeten positiven Aktivmaterialschicht, eine negative Bahn mit einer negativen Metallfolie und einer auf der negativen Bahn gebildeten negativen Aktivmaterialschicht sowie einen ersten und einen zweiten Separator, wobei die positive Bahn und die negative Bahn durch Wickeln oder Laminieren übereinander gelegt sind, während der erste oder zweite Separator dazwischen eingefügt ist, einen Fügeabschnitt, der den ersten Separator und den zweiten Separator so zusammenfügt, dass die positive Bahn und/oder die negative Bahn mit dem ersten und zweiten Separator umhüllt ist, und einen Trennabschnitt, der außerhalb des Fügeabschnitts so gebildet ist, dass der erste Separator und der zweite Separator voneinander getrennt sind. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine explodierte Perspektivansicht einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist eine schematische Schnittansicht einer Elektrodenanordnung (Linie II-II in 1);
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3 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der Elektrodenanordnung;
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4 ist eine schematische Perspektivansicht eines Teilstücks zum Thermoverschmelzen der Vorrichtung zur Herstellung der Elektrodenanordnung;
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5A ist eine schematische Draufsicht auf einen Fügeabschnitt beim Mäandern in einem Vergleichsbeispiel;
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5B ist eine schematische Draufsicht auf einen Fügeabschnitt beim Mäandern in dieser Ausführungsform;
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6 ist eine schematische Schnittansicht einer Elektrodenanordnung in einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
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7 ist eine schematische Schnittansicht einer Elektrodenanordnung in einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die Erfindung stellt ein elektrisches Speicherelement bereit, das aufweist: eine Elektrodenanordnung, die aufweist: eine positive Bahn mit einer positiven Metallfolie und einer auf der positiven Metallfolie gebildeten positiven Aktivmaterialschicht, eine negative Bahn mit einer negativen Metallfolie und einer auf der negativen Metallfolie gebildeten negativen Aktivmaterialschicht sowie einen ersten und einen zweiten Separator, wobei die positive Bahn und die positive Bahn durch Wickeln oder Laminieren übereinander gelegt sind, während der erste oder zweite Separator dazwischen eingefügt ist, einen Fügeabschnitt, der den ersten Separator und den zweiten Separator so zusammenfügt, dass die positive Bahn und/oder die negative Bahn mit dem ersten und zweiten Separator umhüllt sind, und einen Trennabschnitt, der außerhalb des Fügeabschnitts so gebildet ist, dass der erste Separator und der zweite Separator voneinander getrennt sind.
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In einem konkreten Aspekt ist die positive Bahn durch Bilden der positiven Aktivmaterialschichten auf beiden Oberflächen der positiven Metallfolie so konfiguriert, dass eine positive Leitung durch Freilegen der positiven Metallfolie an einem Ende in Breitenrichtung der streifenförmigen positiven Metallfolie gebildet ist. Die negative Bahn ist durch Bilden der negativen Aktivmaterialschichten auf beiden Oberflächen der negativen Metallfolie so konfiguriert, dass eine negative Leitung durch Freilegen der negativen Metallfolie an einem Ende in Breitenrichtung der streifenförmigen negativen Metallfolie gebildet ist. Der erste und zweite Separator sind streifenförmig. Die negative Bahn, der erste Separator und der zweite Separator sind so übereinander gelegt und gewickelt, dass veranlasst ist, dass die positive und negative Leitung jeweils von einem beider Enden in Breitenrichtung des ersten und zweiten Separators vorstehen. Der Fügeabschnitt fügt den ersten und zweiten Separator an einem der beiden Enden in Breitenrichtung davon so zusammen, dass die positive und/oder negative Bahn mit dem ersten und zweiten Separator auf einer Gegenseite in Breitenrichtung im Hinblick auf die Leitung umhüllt sind. Der Trennabschnitt ist außerhalb des Fügeabschnitts in Breitenrichtung gebildet.
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Mit der Bildung des Fügeabschnitts, der den ersten und zweiten Separator zusammenfügt, sind die positive Bahn und/oder die negative Bahn mit den beiden Separatoren an einem Ende umhüllt, wodurch ein Fremdmaterial daran gehindert wird, mit den Abschnitten in Kontakt zu kommen. Das Fremdmaterial weist z. B. Metallteilchen auf, die beim Verschweißen der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn mit einem elektrischen Ableiter durch Ultraschallschweißen erzeugt werden.
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Außerhalb des Fügeabschnitts ist der Trennabschnitt gebildet, an dem der erste und zweite Separator nicht zusammengefügt sind. Da der Trennabschnitt als Pufferbauteil dient, kann der Fügeabschnitt daran gehindert werden, in direkten Kontakt mit der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn oder dem elektrischen Ableiter infolge von Schwingung, Stoß o. ä. zu kommen, wodurch eine Beeinträchtigung der Fügefestigkeit des Fügeabschnitts verhindert wird. Da somit die beiden Separatoren daran gehindert werden können, am Fügeabschnitt durch die Beeinträchtigung der Fügefestigkeit voneinander getrennt zu werden, können die positive Bahn und/oder die negative Bahn zuverlässig daran gehindert werden, mit einem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen.
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Der Fügeabschnitt kann durch Thermoverschmelzen oder Verpressen des ersten und zweiten Separators gebildet sein.
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Die Elektrodenanordnung kann eine Schutzschicht aufweisen, die auf einer Endfläche des mindestens einen Endes der positiven Bahn und der negativen Bahn gebildet ist, das mit dem ersten und zweiten Separator durch Bilden des Fügeabschnitts umhüllt ist.
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Mit der Bereitstellung der Schutzschicht ist es möglich, die positive Bahn und/oder die negative Bahn zuverlässiger daran zu hindern, mit einem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen.
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Die Schutzschicht kann aus einem Isoliermaterial hergestellt sein, z. B. Aluminiumoxid. Auf diese Weise können die Metallfolien der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn zuverlässig an elektrochemischer Beschädigung gehindert werden, indem das Metallfremdmaterial mit der positiven Bahn und/oder der negativen Bahn in Kontakt gebracht wird.
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Erfindungsgemäß ist außerhalb des Fügeabschnitts, der die beiden Separatoren zusammenfügt, der Trennabschnitt gebildet, an dem die Separatoren getrennt sind. Daher ist die Haftfestigkeit der beiden Separatoren am Fügeabschnitt stabilisiert, wodurch es möglich ist, die positive Bahn und/oder die negative Bahn zuverlässig daran zu hindern, mit einem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen.
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Nachstehend werden Ausführungsformen 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 Beschreibung im Wesentlichen nur Beispiele vor und soll nicht die Erfindung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch beschränken. Erste Ausführungsform
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1 zeigt eine Sekundärbatterie 1 mit nichtwässrigem Elektrolyt (nachstehend einfach Batterie genannt) gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Batterie 1 weist ein Gehäuse 4 auf, das durch einen Behälter 2 mit einer Öffnung an einem oberen Ende davon und einen Deckel 3 konfiguriert ist, der die Öffnung des Behälters 2 verschließt. Im Gehäuse 4 ist eine Elektrodenanordnung 5 untergebracht. Eine Elektrolytlösung ist in das Gehäuse 4 über ein Flüssigkeitseinspritzloch 3a eingefüllt, das im Deckel 3 gebildet ist.
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Mit zusätzlichem Bezug auf 2 weist die Elektrodenanordnung 5 eine positive und eine negative Leitung 17 und 23 auf, die später näher beschrieben werden. Diese positive und negative Leitung 17 und 23 sind jeweils mit Füßen 6a eines positiven und eines negativen Stromableiters 6A und 6B elektrisch verbunden. Der positive und negative Stromableiter 6A und 6B sind jeweils mit einer positiven und einer negativen Außenklemme 7A und 7B elektrisch verbunden, die bolzenartige Verbindungsabschnitte 7a hat, die vom Deckel 3 nach außen vorstehen. Eine untere Dichtung 8 ist zwischen den Ableitern 6A und 6B und einer Unterseite des Deckels 3 eingefügt, und eine obere Dichtung 9 ist zwischen den Außenklemmen 7A und 7B und einer Oberseite des Deckels 3 eingefügt.
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Erhalten wird die Elektrodenanordnung 5 durch Übereinanderlegen und Wickeln einer positiven Bahn 11, einer negativen Bahn 12 und zweier durch mikroporöse Harzbahnen konfigurierter Separatoren 13 und 14, die jeweils eine streifenartige Langform haben, zu einer elliptischen Zylinderform mit hoher Flachheit. Einer der beiden Separatoren 13 und 14 ist zwischen einer Schicht der positiven Bahn 11 und einer dazu benachbarten Schicht der negativen Bahn 12 eingefügt.
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Die positive Bahn 11 weist eine streifenförmige positive Metallfolie 15 und positive Aktivmaterialschichten 16 auf, die auf beiden Oberflächen der positiven Metallfolie 15 gebildet sind. An einem Ende 11a der positiven Bahn 11 in Breitenrichtung (rechts in 2) erreichen die positiven Aktivmaterialschichten 16 eine Seitenkante 11c. Nahe dem anderen Ende 11b der positiven Bahn 11 in Breitenrichtung (links in 2) ist eine positive Leitung 17 durch Freilegen der positiven Metallfolie 15 ohne Bildung der positiven Aktivmaterialschichten 16 gebildet.
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Die negative Bahn 12 weist eine streifenförmige negative Metallfolie 21 und negative Aktivmaterialschichten 22 auf, die auf beiden Oberflächen der negativen Metallfolie 21 gebildet sind. An einem Ende 12b der negativen Bahn 12 in Breitenrichtung (links in 2) erreicht die negative Aktivmaterialschicht 22 eine Seitenkante 12c, wogegen nahe dem anderen Ende 12a der negativen Bahn 12 in Breitenrichtung (rechts in 2) eine negative Leitung 23 durch Freilegen der negativen Metallfolie ohne Bildung der negativen Aktivmaterialschichten 22 gebildet ist.
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Die beiden Separatoren 13 und 14 sind an Positionen von einen Enden 13a und 14a (rechte Enden in 2) in Breitenrichtungen und Positionen der anderen Enden 13b und 14b (linke Enden in 2) ausgerichtet. Die positive Bahn 11 und die negative Bahn 12 sind im Hinblick auf die Separatoren 13 und 14 in Breitenrichtungen so verschoben, dass die positive Leitung 17 und die negative Leitung 23 von einen der Enden 13a bis 14b der beiden Separatoren 13 und 14 in Breitenrichtungen vorstehen. Im Hinblick auf die positive Bahn 11 steht das Ende 11b mit der positiven Leitung 17 von den linken Enden 13b und 14b der Separatoren 13 und 14 in 2 vor, wogegen das Ende 11a entgegengesetzt zur positiven Leitung 17 im Hinblick auf die rechten Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 in 2 in Breitenrichtung nach innen liegt. Im Hinblick auf die negative Bahn 12 steht das Ende 12a mit der negativen Leitung 23 von den rechten Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 in 2 vor, wogegen das Ende 12b entgegengesetzt zur negativen Leitung 23 im Hinblick auf die linken Enden 13b und 14b der Separatoren 13 und 14 in 2 in Breitenrichtung nach innen liegt.
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Gemäß 1 sind die positive Leitung 17 und die negative Leitung 23, die von den Separatoren 13 und 14 vorstehen, mit den Füßen 6a der Stromableiter 6A und 6B über Clips 24 verbunden. Beispielsweise sind die Leitungen 17 und 23 durch Ultraschallschweißen mit den Clips 24 verschweißt, und die Clips 24 sind durch Ultraschallschweißen mit den Füßen 6a der Ableiter 6A und 6B verschweißt.
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An einen Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 (rechts in 2) ist ein Fügeabschnitt 26 gebildet, der die Separatoren 13 und 14 zusammenfügt. Der Fügeabschnitt 26 ist so kontinuierlich gebildet, dass er in Wickelrichtung der positiven und negativen Bahn 11, 12 und der Separatoren 13, 14 (Längsrichtung der Separatoren 13 und 14) mit einer im Wesentlichen konstanten Breite W1 (siehe 4) langgestreckt ist. In dieser Ausführungsform sind die beiden Separatoren 13 und 14 durch Thermoverschmelzen behandelt, um den Fügeabschnitt 26 zu bilden. Der Fügeabschnitt 26 kann auch durch mechanisches Verpressen der beiden Separatoren 13 und 14 gebildet sein. Durch Bildung des Fügeabschnitts 26 ist das Ende 11a der positiven Bahn 11 (Ende auf der Gegenseite zur positiven Leitung 17) mit den Separatoren 13 und 14 umhüllt oder abgedeckt.
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Durch Umhüllen des Endes 11a der positiven Bahn 11 mit den Separatoren 13 und 14 wird dieser Abschnitt daran gehindert, mit einem Fremdmaterial in Kontakt gebracht zu werden. Das Fremdmaterial weist ein Metallteilchen auf, das z. B. erzeugt wird, wenn die negative Leitung 23 der negativen Bahn 12 durch Ultraschallschweißen mit den Clips 24 verschweißt wird. Die positive Metallfolie 15 der positiven Bahn 11 kann aus Aluminium hergestellt sein, und die negative Metallfolie 21 der negativen Bahn 12 kann aus Kupfer hergestellt sein. Wird in diesem Fall die negative Leitung 23 der negativen Bahn 12, d. h. die negative Metallfolie 21, durch Ultraschallschweißen mit dem Clip 24 verschweißt, werden Kupferteilchen erzeugt. Kommen die Kupferteilchen mit der positiven Bahn 11 in Kontakt, werden die Kupferteilchen elektrochemisch gelöst, wonach das ionisierte Kupfer die Oberseite der negativen Bahn erreicht. Anschließend wird Kupfer auf der negativen Bahn abgeschieden, wonach das abgeschiedene Kupfer den Separator durchbricht und mit der positiven Elektrode elektrisch verbunden wird, wodurch ein winziger elektrischer Strom fließt, durch den die Batteriespannung abnimmt. Da der Fügeabschnitt 26 der Separatoren 13 und 14 so angeordnet ist, dass er die positive Bahn 11 mit der positiven Metallfolie 15 aus Aluminium abdeckt, ist es möglich, die Kupferteilchen daran zu hindern, durch Kontakt mit der positiven Bahn elektrochemisch gelöst zu werden.
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Der Fügeabschnitt 26 ist so gebildet, dass er nicht die äußerste Seite der Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 erreicht, d. h. rechte Seitenkanten 13c und 14c der Separatoren 13 und 14 in 2. Zwischen dem Fügeabschnitt 26 und den Seitenkanten 13c und 14c der Separatoren 13 und 14 ist ein Trennabschnitt 27 gebildet. Im Trennabschnitt 27 sind die Separatoren 13 und 14 mit einer nahezu konstanten Breite W2 (siehe 4) nicht zusammengefügt. Da der Trennabschnitt 27 als Pufferbauteil dient, kann der Fügeabschnitt 26 daran gehindert werden, in direkten Kontakt mit der positiven Bahn 11 oder dem Stromableiter 6A infolge von Schwingung o. ä. zu kommen, wodurch Beeinträchtigung der Fügefestigkeit des Fügeabschnitts 26 verhindert wird. Da somit die beiden Separatoren 13 und 14 daran gehindert werden können, am Fügeabschnitt 26 durch die Beeinträchtigung der Fügefestigkeit voneinander getrennt zu werden, kann die positive Bahn 11 zuverlässig daran gehindert werden, mit einem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen. Der Trennabschnitt 27 kann so gebildet sein, dass die Seitenkanten 13c und 14c vom Fügeabschnitt 26 gemäß 2 nach außen aufgeweitet sind, oder so, dass die Seitenkanten 13c und 14c einander kontaktieren.
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3 ist eine schematische Konzeptdarstellung einer Herstellungsvorrichtung 30 für die Elektrodenanordnung 5. Die Herstellungsvorrichtung 30 weist vier Ablauftrommeln 31 bis 34 auf. Auf den Ablauftrommeln 31 und 32 sind die positive Bahn 11 und die negative Bahn 12 jeweils in Spulenform aufgewickelt. Auf den Ablauftrommeln 33 und 34 sind die Separatoren 13 und 14 jeweils in Spulenform aufgewickelt. Die positive Bahn 11, die negative Bahn 12 und die beiden Separatoren 13 und 14, die von den Ablauftrommeln 31 bis 34 abgewickelt werden, werden durch einen Drehwickelrahmen 35 wieder aufgewickelt, während sie übereinander gelegt werden. Die Bahnen und die Separatoren werden so wieder aufgewickelt, dass eine elliptisch zylinderförmige Elektrodenanordnung 5 erhalten wird, in der die positive Bahn 11, negative Bahn 12 und die beiden Separatoren 13 und 14, die übereinander gelegt sind, vielfach gewickelt sind.
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Die Herstellungsvorrichtung 30 weist ein Teilstück 36 zum Thermoverschmelzen auf. Mit zusätzlichem Bezug auf 4 werden am Teilstück 36 zum Thermoverschmelzen die beiden von den Ablauftrommeln 33 und 34 abgewickelten Separatoren 13 und 14 übereinander gelegt, und dazwischen wird die von der Ablauftrommel 31 abgewickelte positive Bahn 11 angeordnet. Das Ende 11b der positiven Bahn 11 auf der Seite der positiven Leitung 17 steht von den Enden 13b und 14b der Separatoren 13 und 14 vor. Andererseits liegt das Ende 11a der positiven Bahn 11 auf der Gegenseite der positiven Leitung 17 im Hinblick auf die linken Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 in Breitenrichtung nach innen. Das Teilstück 36 zum Thermoverschmelzen verfügt über ein Paar Heizwalzen 37A und 37B, zwischen denen die Separatoren 13 und 14 nahe den Enden 13a und 14a gepresst werden, sowie Zuführwalzen 38A und 38B, durch die die Separatoren 13 und 14 und die positive Bahn 11 nahe den Enden 13b und 14b durchgeführt werden. Die Heizwalzen 37A und 37B sowie die Zuführwalzen 38A und 38B drehen in einer Richtung, in der die Separatoren 13 und 14 und die positive Bahn 11 dem Wickelrahmen 35 zugeführt werden. In 4 ist eine Zuführrichtung der Separatoren 13 und 14 und der positiven Bahn 11 am Teilstück 36 zum Thermoverschmelzen mit einem Pfeil A angegeben.
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Die Heizwalzen 37A und 37B liegen im Hinblick auf die Seitenkanten 13c und 14c der Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 mit einer Breite W2 nach innen. Laufen die Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 zwischen den Heizwalzen 37A und 37B durch, werden die Separatoren 13 und 14 durch Erwärmen und Pressen durch die Heizwalzen 37A und 37B miteinander teilweise thermoverschmolzen, um den Fügeabschnitt 26 mit einer Breite W1 zu bilden. Die Separatoren 13 und 14, die an einem Außenabschnitt des Fügeabschnitts 26 in Breitenrichtung nicht thermoverpresst werden, dienen als Trennabschnitt 27 mit der Breite W2.
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Die von der Ablauftrommel 32 abgewickelte negative Bahn 12 wird auf die Separatoren 13 und 14, auf denen der Fügeabschnitt 26 durch Durchführen durch das Teilstück 36 zum Thermoverschmelzen gebildet ist, und die positive Bahn 11 gelegt, und der resultierende Aufbau wird durch den Wickelrahmen 35 aufgewickelt.
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Wie zuvor beschrieben, kann der Fügeabschnitt 26 nicht nur durch Thermoverschmelzen, sondern auch durch Verpressen gebildet werden. Wird der Fügeabschnitt 26 durch Verpressen gebildet, kann ein Paar Presswalzen, z. B. mechanische Zahnräder, anstelle der Heizwalzen 37A und 37B in 3 und 4 angeordnet sein. Durch pressen mit dem Presswalzen wird der Fügeabschnitt 26 auf den Separatoren 13 und 14 gebildet. Der Fügeabschnitt 26 kann auch durch ein doppelseitiges Klebeband oder eine Klebepaste gebildet werden. Beim Thermoverschmelzen besteht die Möglichkeit, dass sich die Separatoren durch Wärme zusammenziehen und knittern. Durch Verwendung des doppelseitigen Klebebands oder der Klebepaste kann Knittern des Separators aber verhindert werden.
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Anhand von 5A und 5B wird die Funktion des Trennabschnitts 27 beschrieben.
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5A zeigt einen Fall, in dem ein äußerster Abschnitt der Heizwalzen 37A und 37B (der Presswalzen, wie zuvor beschrieben, wenn der Fügeabschnitt 26 durch Verpressen gebildet wird) an den Seitenkanten 13c und 14c an den Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 liegt. Sind in diesem Fall gemäß einem Pfeil B die Separatoren 13 und 14 in Breitenrichtung, d. h. einer Richtung senkrecht zu einer Zuführrichtung (Wickelrichtung durch den Wickelrahmen 35) gemäß einem Pfeil A, im Hinblick auf die Heizwalzen 37A und 37B, verschoben (mäandert), ist die Position des Fügeabschnitts 26 auf den Separatoren 13 und 14 in Breitenrichtung verschoben. Infolge der Verschiebung in Breitenrichtung breitet sich der Fügeabschnitt 26 aus den Seitenkanten 13c und 14c der Separatoren 13 und 14 aus. Als Ergebnis ist der Fügeabschnitt 26 von der Breite W1 auf eine Breite W1' teilweise verengt. Die verengte Breite des Fügeabschnitts 26 beeinträchtigt die Fügefestigkeit der beiden Separatoren 13 und 14. Werden die beiden Separatoren 13 und 14 am Fügeabschnitt 26 infolge der Beeinträchtigung der Fügefestigkeit voneinander getrennt, geht eine Funktion zum Schutz des Endes 11a der positiven Bahn vor Kontakt mit einem Fremdmaterial verloren.
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Andererseits ist in dieser Ausführungsform der Trennabschnitt 27 auf der Außenseite in Breitenrichtung im Hinblick auf den Fügeabschnitt 26 der Separatoren 13 und 14 angeordnet. Daher liegt gemäß 5B der äußerste Abschnitt der Heizwalzen 37A und 37B (der Presswalzen, wie zuvor beschrieben, wenn der Fügeabschnitt 26 durch Verpressen gebildet wird) im Hinblick auf die Seitenkanten 13c und 14c an den Enden 13a und 14a der Separatoren 13 und 14 mit der Breite W2 nach innen. Auch wenn also die Separatoren 13 und 14 im Hinblick auf die Heizwalzen 37A und 37B in Breitenrichtung verschoben werden, was Verschiebung des Fügeabschnitts 26 in Breitenrichtung im Hinblick auf die Separatoren 13 und 14 verursacht, breitet sich der Fügeabschnitt 26 nicht aus den Seitenkanten 13c und 14c der Separatoren 13 und 14 aus. Obwohl somit die Separatoren 13 und 14 im Hinblick auf die Heizwalzen 37A und 37B in Breitenrichtung verschoben sind, ist die Breite W1 des Fügeabschnitts 26 nicht verengt und bleibt konstant. Da der Fügeabschnitt 26 nicht verengt ist und die erforderliche Breite W1 zuverlässig behält, tritt keine teilweise Beeinträchtigung der Fügefestigkeit des Fügeabschnitts 26 auf, wodurch die Trennung der Separatoren 13 und 14 am Fügeabschnitt 26 verhindert wird. Da die Separatoren 13 und 14 am Fügeabschnitt 26 an Trennung voneinander gehindert werden können, kann das Ende 11a der positiven Bahn 11 zuverlässig daran gehindert werden, mit dem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen. Zweite Ausführungsform
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6 zeigt die Elektrodenanordnung 5, die zur Batterie gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gehört. Ein Gesamtaufbau der Batterie gemäß dieser Ausführungsform ist mit dem in der ersten Ausführungsform (siehe 1) identisch.
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Eine Schutzschicht 41 ist auf einer Endfläche 11c der positiven Bahn 11 am Ende 11a gebildet. In dieser Ausführungsform ist die Schutzschicht 41 aus einem Isoliermaterial hergestellt. Das Isoliermaterial weist Aluminiumoxid auf. Beispielsweise kann die Schutzschicht 41 mit Isoliervermögen durch Auftragen einer Aluminiumoxidpaste auf die Endfläche 11c der positiven Bahn 11 gebildet sein.
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Im Fall der Bildung der Schutzschicht 41 kann auch bei Trennung der Separatoren 13 und 14 voneinander am Fügeabschnitt 26 zuverlässig verhindert werden, dass die Endfläche 11c der positiven Bahn 11 mit einem Fremdmaterial in Kontakt kommt. Ist beispielsweise die positive Metallfolie 15 aus Aluminium hergestellt und ist die negative Metallfolie 21 aus Kupfer hergestellt, wird die Schutzschicht 41 mit Isoliereigenschaften besonders vorteilhaft gebildet. Auch wenn insbesondere durch Ultraschallschweißen der negativen Metallfolie 21 erzeugte Kupferteilchen die Endfläche 11c der positiven Bahn 11 über den Abschnitt erreichen, an dem die Separatoren 13 und 14 am Fügeabschnitt 26 getrennt sind, tritt infolge des Vorhandenseins der Schutzschicht 41 kein Kurzschluss auf, und die positive Metallfolie 15 aus Aluminium wird nicht gelöst. Dritte Ausführungsform
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7 zeigt die Elektrodenanordnung 5, die zu einer Batterie gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung gehört. Ein Gesamtaufbau der Batterie gemäß dieser Ausführungsform ist mit dem in der ersten Ausführungsform (siehe 1) identisch.
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In der Elektrodenanordnung 5 gemäß dieser Ausführungsform ist zusätzlich zum Fügeabschnitt 26 der Separatoren 13 und 14, der so gebildet ist, dass er das Ende 11a der positiven Bahn 11 auf der Gegenseite zur positiven Leitung 17 umhüllt, ein Fügeabschnitt 46 der Separatoren 13 und 14 so gebildet, dass er das Ende 12b der negativen Bahn 12 auf der Gegenseite zur negativen Leitung 23 umhüllt. Anders gesagt sind die Fügeabschnitte 26 und 46 sowohl an den Enden 13a, 14a als auch an den Enden 13b, 14b der Separatoren 13 und 14 gebildet. Ein Trennabschnitt 47 ist außerhalb des Fügeabschnitts 46 gebildet. Da der Fügeabschnitt 46 so gebildet ist, dass das Ende 12b der negativen Bahn 12 mit den Separatoren 13 und 14 umhüllt ist, ist es möglich, das Ende 12b der negativen Bahn 12 daran zu hindern, mit dem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen. Da die Trennabschnitte 27 und 47 als Pufferbauteile dienen, kann verhindert werden, dass die Fügeabschnitte 26 und 46 in direkten Kontakt mit der positiven Bahn 11, der negativen Bahn 12 oder den Stromableitern 6A und 6B infolge von Schwingung o. ä. kommen, was dazu führt, dass Beeinträchtigung der Fügefestigkeiten der Fügeabschnitte 26 und 46 verhindert werden kann. Da also die beiden Separatoren 13 und 14 daran gehindert werden können, durch die Beeinträchtigung der Fügefestigkeit an den Fügeabschnitten 26 und 46 voneinander getrennt zu werden, können die positive Bahn 11 und die negative Bahn 12 zuverlässig daran gehindert werden, mit dem Fremdmaterial in Kontakt zu kommen. Die gleiche Schutzschicht 41 (siehe 6) wie in der zweiten Ausführungsform kann auf der Endfläche 11c der positiven Bahn 11 und/oder der Endfläche 12c der negativen Bahn 12 gebildet sein.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind in jeder Hinsicht lediglich Beispiele und sollten nicht einschränkend ausgelegt werden. Obwohl die Erfindung insbesondere mit Hilfe einer Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt als Beispiel beschrieben wurde, kann die Erfindung auf andere Batterien mit Elektrodenanordnungen und Kondensatoren angewendet sein, die die gleichen wie zuvor beschriebenen Aufbauten oder den zuvor beschriebenen Aufbauten ähnelnde Aufbauten haben. Beispielsweise kann die Erfindung auf eine Elektrodenanordnung mit einer positiven Bahn und einer negativen Bahn angewendet sein, in der mehrere Aktivmaterialschichten auf Metallfolien in Intervallen gebildet sind. Ferner kann die Erfindung auch auf eine Elektrodenanordnung mit einer positiven Bahn und einer negativen Bahn angewendet sein, in der Aktivmaterialschichten auf gesamten Oberflächen von Metallfolien in Breitenrichtung gebildet sind. Weiterhin kann die Erfindung auch auf eine Elektrodenanordnung mit einem Aufbau angewendet sein, der durch Laminieren positiver Bahnen und negativer Bahnen mit Einfügen von Separatoren dazwischen erhalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2011-216399 A [0003, 0005, 0006]
