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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichereinheit mit mehreren Energiespeichereinrichtungen.
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Fahrzeuge, die einen Elektromotor als Antriebsquelle verwenden, wie beispielsweise Hybrid- und Elektrofahrzeuge, gewinnen in Hinsicht auf das globale Umweltproblem zunehmend an Popularität als Ersatz für herkömmliche Benzinfahrzeuge.
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Als Energiequellen zum Zuführen von Spannung zu den Elektromotoren in diesen Hybridfahrzeugen werden außerdem Energiespeichereinheiten weit verbreitet verwendet, die mehrere Energiespeichereinrichtungen aufweisen, wie beispielsweise Lithiumionen-Sekundärenergiespeichereinrichtungen.
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In einer derartigen Energiespeichereinheit sind mehrere Energiespeichereinrichtungen, die durch zwischen benachbarten Energiespeichereinrichtungen bereitgestellte Stromschienen elektrisch verbunden sind, in einem aus einem starren Metall hergestellten Abdeckungselement angeordnet.
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Patentdokument 1 (ungeprüfte
japanische Patentanmeldung Nr. 2011-216400 ) beschreibt eine Technik zum Verhindern eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der Stromschiene und dem Metallabdeckungselement in einer derartigen Energiespeichereinheit.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeichereinheit bereitzustellen, die mehrere Energiespeichereinrichtungen aufweist und dazu geeignet ist, einen elektrischen Kurzschluss zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung in einem abnormalen Zustand zu verhindern.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, weist die Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mehrere Energiespeichereinrichtungen auf, die jeweils (i) einen Behälter, der eine Elektrodeneinheit aufnimmt, und (ii) einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss aufweisen, die mit der Elektrodeneinheit elektrisch verbunden sind und sich vom Behälter in die gleiche Richtung erstrecken, wobei die Energiespeichereinheit aufweist: eine Stromschiene, die einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss elektrisch verbindet, wobei der erste Anschluss ein positiver Elektrodenanschluss oder ein negativer Elektrodenanschluss einer ersten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen ist und der zweite Anschluss der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss einer zweiten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen mit einer der Polarität des ersten Anschlusses entgegengesetzten Polarität ist, ein zwischen dem ersten Anschluss und dem Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung angeordnetes erstes Isolierelement und ein zwischen der Stromschiene und dem Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung angeordnetes zweites Isolierelement.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Struktur einer Ausführungsform einer Energiespeichereinheit.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der inneren Struktur der Ausführungsform der Energiespeichereinheit.
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3 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Beispiels der Positionierung der Stromschiene und des Isolierelements gemäß der Ausführungsform.
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4 zeigt eine 3 entsprechende Seitenansicht.
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5 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Beispiels der Form des Isolierelements gemäß der Ausführungsform.
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6A zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Konfigurationsbeispiels des Isolierelements gemäß der Ausführungsform.
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6B zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines anderen Konfigurationsbeispiels des Isolierelements.
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7 zeigt ein Beispiel des durch ein einzelnes Isolierelement abgedeckten Bereichs.
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8A zeigt ein Beispiel der Form eines Isolierelements, das dafür konfiguriert ist, mit drei oder mehr Elektrodenanschlüssen verwendet zu werden.
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8B zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Struktur der Energiespeichereinheit, die das in 8A dargestellte Isolierelement aufweist.
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9 zeigt ein anderes Beispiel der Form eines Isolierelements, das dafür konfiguriert ist, mit drei oder mehr Elektrodenanschlüssen verwendet zu werden.
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10A zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen eines Beispiels der Form eines Zwischenelements, das als ein erstes Isolierelement und ein zweites Isolierelement dient.
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10B zeigt eine 10A entsprechende Draufsicht.
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11A zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen eines anderen Beispiels der Verbindungskonfiguration der Stromschiene und der Energiespeichereinrichtung.
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11B zeigt eine 11A entsprechende Draufsicht.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Eine Stromschiene ist ein aus einem nicht mit einer Isolierbeschichtung hergestellter platten- oder stabförmiger Leiter. Die Behälter der Energiespeichereinrichtungen sind ebenfalls allgemein aus Metall hergestellt. Außerdem sind der positive Elektrodenanschluss und/oder der negative Elektrodenanschluss einer Energiespeichereinheit, die am Behälter befestigt sind, vom Behälter elektrisch isoliert.
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Daher ist in der Energiespeichereinheit jede Stromschiene derart angeordnet, dass sie mit den Behältern der Energiespeichereinrichtungen nicht in Kontakt kommt. Weil die Stromschienen mit den Elektrodenanschlüssen der Energiespeichereinrichtungen verbunden sind, sind sie jedoch relativ nahe an den Behältern der Energiespeichereinrichtungen angeordnet.
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Außerdem ist es aufgrund der Nachfrage nach kompakten Energiespeichereinheiten nicht möglich, den Abstand zwischen den Stromschienen und den Behältern der Energiespeichereinrichtungen zu vergrößern.
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Daher ist es, wenn die Energiespeichereinheit in einen abnormalen Zustand kommen würde, z. B. in einen Zustand, in dem die Energiespeichereinheit aufgrund eines starken Aufpralls verformt wird, denkbar, dass eine Stromschiene mit dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung in Kontakt kommt. D. h., es ist möglich, dass zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung ein elektrischer Kurzschluss auftritt. Mit der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik ist es jedoch nicht möglich, einen elektrischen Kurzschluss zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung in einem abnormalen Zustand zu verhindern.
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Im Hinblick auf das vorstehend erwähnte herkömmliche Problem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Energiespeichereinheit bereitzustellen, die mehrere Energiespeichereinrichtungen aufweist und dazu geeignet ist, einen elektrischen Kurzschluss zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung in einem abnormalen Zustand zu verhindern.
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Um das vorstehende Ziel zu erreichen, weist die Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung mehrere Energiespeichereinrichtungen auf, die jeweils (i) einen Behälter, der eine Elektrodeneinheit aufnimmt, und (ii) einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss aufweisen, die mit der Elektrodeneinheit elektrisch verbunden sind und sich vom Behälter in die gleiche Richtung erstrecken, wobei die Energiespeichereinheit aufweist: eine Stromschiene, die einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss elektrisch verbindet, wobei der erste Anschluss der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss einer ersten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen ist und der zweite Anschluss der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss einer zweiten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen mit einer der Polarität des ersten Anschlusses entgegengesetzten Polarität ist, ein zwischen dem ersten Anschluss und dem Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung angeordnetes erstes Isolierelement und ein zwischen der Stromschiene und dem Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung angeordnetes zweites Isolierelement.
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Hierbei ist das zweite Isolierelement zwischen einem Behälter einer Energiespeichereinrichtung und einer Stromschiene angeordnet, die isoliert vom Behälter mit dem ersten Anschluss verbunden ist, d. h., einer Stromschiene, die derart konfiguriert ist, dass sie vom Behälter elektrisch isoliert ist.
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Daher vermindert, auch wenn die Energiespeichereinheit sich verformt und die Stromschiene und der Behälter sich näher kommen würden als normal, das zweite Isolierelement die Wahrscheinlichkeit eines Kontakts zwischen der Stromschiene und dem Behälter.
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D. h., mit der Energiespeichereinheit gemäß der Ausführungsform kann ein elektrischer Kurzschluss zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinheit in einem abnormalen Zustand vermieden werden.
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Außerdem kann in der Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, betrachtet man die erste Energiespeichereinrichtung von einer Seite, auf der die Stromschiene angeordnet ist, das zweite Isolierelement mindestens einen Bereich abdecken, in dem die Stromschiene und eine Oberfläche des Behälters der ersten Energiespeichereinrichtung sich überlappen, von der sich der erste Anschluss erstreckt.
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Dadurch kann ein elektrischer Kurzschluss zwischen einer Stromschiene und einem Behälter einer Energiespeichereinrichtung zuverlässiger verhindert werden.
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Außerdem kann in der Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das zweite Isolierelement zwei Löcher aufweisen und angeordnet sein zwischen (i) der Stromschiene und (ii) dem Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung und dem Behälter der zweiten Energiespeichereinrichtung, und die Stromschiene kann über die beiden im zweiten Isolierelement ausgebildeten Löcher mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss elektrisch verbunden sein.
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Außerdem kann in der Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das zweite Isolierelement zwei Löcher aufweisen, kann der erste Anschluss über ein erstes der beiden Löcher mit der Stromschiene elektrisch verbunden sein und kann der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss der ersten Energiespeichereinrichtung, der die entgegengesetzte Polarität wie der erste Anschluss hat, über ein zweites der beiden Löcher mit einer anderen Stromschiene elektrisch verbunden sein.
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Auf diese Weise kann durch Bereitstellen des zweiten Isolierelements derart, dass es mehreren Elektrodenanschlüssen zugeordnet ist, beispielsweise eine zuverlässigere Isolierung in einem mehrere Elektrodenanschlüsse umschließenden Bereich zwischen einer Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung unter Verwendung eines einzelnen Elements (des zweiten Isolierelements) gewährleistet werden. Außerdem ist dies beispielsweise vom Standpunkt der Produktionseffizienz der Energiespeichereinheit vorteilhafter als ein separates zweites Isolierelement für jeden Elektrodenanschluss bereitzustellen.
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Außerdem kann das zweite Isolierelement in der Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung in einer Dickenrichtung eine Schichtstruktur aus einer Harzschicht mit einem Harzmaterial und einer Keramikschicht mit einem Keramikmaterial aufweisen.
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Dadurch können beispielsweise die Flexibilität und die Festigkeit des zweiten Isolierelements erhöht werden. Dadurch würde, auch wenn beispielsweise das zweite Isolierelement zwischen der Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung fest eingeklemmt würde, weil das zweite Isolierelement gegen Bruchbildung widerstandsfähig ist, die Isolierfunktion des zweiten Isolierelements aufrechterhalten.
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Außerdem können in der Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement als ein einzelnes Element integriert sein.
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Dadurch kann beispielsweise ein zwischen dem ersten Anschluss und dem Behälter angeordnetes Zwischenelement die Funktionen des ersten Isolierelements und des zweiten Isolierelements erfüllen. Vom Standpunkt beispielsweise der Produktionseffizienz der Energiespeichereinheit ist dies vorteilhafter als die Bereitstellung des ersten Isolierelements und des zweiten Isolierelements als separate Elemente in der Energiespeichereinheit.
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Außerdem kann die Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Energiespeichereinheit mit mehreren Energiespeichereinrichtungen sein, die jeweils (i) einen Behälter, der eine Elektrodeneinheit aufnimmt, und (ii) einen positiven Elektrodenanschluss und einen negativen Elektrodenanschluss aufweisen, die mit der Elektrodeneinheit elektrisch verbunden sind und sich vom Behälter in die gleiche Richtung erstrecken, wobei die Energiespeichereinheit aufweist: eine Stromschiene, die einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss elektrisch verbindet, wobei der erste Anschluss der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss einer ersten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen ist und der zweite Anschluss der positive Elektrodenanschluss oder der negative Elektrodenanschluss einer zweiten Energiespeichereinrichtung der mehreren Energiespeichereinrichtungen mit einer der Polarität des ersten Anschlusses entgegengesetzten Polarität ist, und ein Isolierelement zum elektrischen Isolieren der Stromschiene vom Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung, wobei der Behälter der ersten Energiespeichereinrichtung vom ersten Anschluss elektrisch isoliert ist.
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Dadurch kann, weil das Isolierelement zwischen dem Behälter und einer Stromschiene angeordnet ist, die derart konfiguriert ist, dass sie vom Behälter isoliert ist, ein elektrischer Kurzschluss zwischen der Stromschiene und dem Behälter einer Energiespeichereinrichtung in einem abnormalen Zustand verhindert werden.
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Nachstehend wird die Energiespeichereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass jede der Zeichnungen eine schematische und somit nicht unbedingt eine exakte Darstellung ist.
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Die nachstehend beschriebene exemplarische Ausführungsform zeigt ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung. Die in der folgenden exemplarischen Ausführungsform dargestellten numerischen Werte, Formen, Materialien, Strukturelemente und die Anordnung und Verbindung der Strukturelemente usw. stellen lediglich Beispiele dar und sollen somit den durch die beigefügten Ansprüchen und ihre Äquivalente definierten Umfang der Erfindung nicht einschränken. Außerdem sind unter den Strukturelementen in der folgenden exemplarischen Ausführungsform Strukturelemente, die nicht in irgendwelchen der unabhängigen Ansprüche angegeben sind, die den allgemeinsten Teil des erfindungsgemäßen Konzepts definieren, als beliebige Strukturelemente beschrieben.
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Struktur der Energiespeichereinheit
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Zunächst wird unter Verwendung der 1 und 2 die Struktur der Energiespeichereinheit 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Struktur der Energiespeichereinheit 1 gemäß der Ausführungsform.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht der inneren Struktur einer Energiespeichereinrichtung 10 gemäß der Ausführungsform. Es wird darauf hingewiesen, dass in 2 der Behälter 100 transparent dargestellt ist, um sein Inneres darzustellen.
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Die Energiespeichereinheit 1 weist mehrere Energiespeichereinrichtungen 10 und eine Stromschiene 150 auf, die zwei der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 elektrisch verbindet.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Energiespeichereinheit 1 mehrere Stromschienen 150 auf, die jeweils zwei Anschlüsse mit entgegengesetzter Polarität zweier benachbarter der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 elektrisch verbinden, wodurch die mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 in Serie geschaltet werden.
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Außerdem weist die Energiespeichereinheit 1 ein zwischen dem Behälter 100 einer Energiespeichereinrichtung 10 und der mit dieser Energiespeichereinrichtung 10 verbundenen Stromschiene 150 angeordnetes Isolierelement 160 auf. Modifikationen der Positionierung und der Konfiguration des Isolierelements 160 werden später unter Bezug auf die 3 bis 10B beschrieben.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Energiespeichereinheit 1 beispielsweise auch als ein ”Batteriemodul” bezeichnet wird, weil sie mehrere Batteriespeichereinrichtungen aufweist. Außerdem wird jede der Energiespeichereinheiten 10 auch als eine ”Zelle” bezeichnet.
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Darüber hinaus weist die Energiespeichereinheit 1 auch andere, in 1 nicht dargestellte Strukturelemente auf, wie beispielsweise ein Gehäuse, das die mehreren in Serie geschalteten Energiespeichereinheiten 10 aufnimmt. Zum deutlichen Beschreiben der Eigenschaften der Energiespeichereinheit 1 gemäß der Ausführungsform werden jedoch Darstellungen in den Zeichnungen und Beschreibungen für das Gehäuse und andere Strukturelemente weggelassen.
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Jede der in der Energiespeichereinheit 1 gemäß der Ausführungsform vorgesehenen Energiespeichereinheiten 10 ist eine Sekundärbatterie, die elektrisch aufladbar und entladbar ist, wie beispielsweise eine nicht-wässerige Elektrolyt-Sekundärbatterie.
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Eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, bei der beispielsweise das aktive Material der positiven Elektrode ein Lithium-Übergangsmetall-Oxid wie Lithium-Kobalt-Oxid und das aktive Material der negativen Elektrode ein Kohlenstoffmaterial ist, ist ein Beispiel einer nicht-wässerigen Elektrolyt-Sekundärbatterie.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Energiespeichereinrichtung 10 nicht auf eine nicht-wässerige Elektrolyt-Sekundärbatterie beschränkt ist. Die Energiespeichereinrichtung 10 kann eine von einer nicht-wässerigen Elektrolyt-Sekundärbatterie verschiedene Sekundärbatterie oder eine Primärbatterie sein.
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Wie in 2 dargestellt ist, weist die Energiespeichereinrichtung 10 einen Behälter 100 auf, der eine Elektrodeneinheit 400, einen positiven Elektrodenanschluss 200 und einen negativen Elektrodenanschluss 300 aufnimmt. Der positive Elektrodenanschluss 200 und der negative Elektrodenanschluss 300 stehen in der gleichen Richtung vom Behälter 100 hervor und sind mit der Elektrodeneinheit 400 elektrisch verbunden.
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Der Behälter 100 ist aus einem rechteckigen, rohrförmigen Metallbehälterkörper 101 mit einem Boden und einer Abdeckplatte 110 konfiguriert, die aus Metall besteht und die Öffnung des Behälterkörpers 101 hermetisch abschließt.
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Eine Elektrodeneinheit 400, ein positiver Elektrodenstromkollektor 120 und ein negativer Elektrodenstromkollektor 130 sind im Inneren des Behälters 100 angeordnet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass, auch wenn dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, der Behälter 100 der Energiespeichereinrichtung 10 eine Flüssigkeit, wie beispielsweise einen Elektrolyt, enthält.
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Außerdem wird das Innere des Behälters 100 nach dem Einsetzen der Elektrodeneinheit 400 z. B. durch Verschweißen der Abdeckplatte 110 mit dem Behälterkörper 101 hermetisch abgeschlossen.
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Die Elektrodeneinheit 400, eine Komponente, die dazu geeignet ist, elektrische Energie zu speichern, weist die positive Elektrode, die negative Elektrode und einen Separator auf. Insbesondere wird die Elektrodeneinheit 400 durch Wickeln einer aus der negativen Elektrode, der positiven Elektrode und des dazwischen angeordneten Separators gebildeten Laminatstruktur in einer länglichen Form ausgebildet. Außerdem ist die positive Elektrodenfolie beispielsweise aus Aluminium und die negative Elektrodenfolie beispielsweise aus Kupfer hergestellt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Elektrodeneinheit 400 in einer länglichen Form dargestellt ist, die Elektrodeneinheit 400 kann aber auch eine Kreisform oder eine elliptische Form haben. Außerdem ist die Konfiguration der Elektrodeneinheit 400 nicht auf eine gewickelte Struktur beschränkt, sondern kann eine Konfiguration sein, in der flache Elektrodenplatten laminiert sind.
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Der positive Elektrodenanschluss 200 ist ein Elektrodenanschluss, der mit der positiven Elektrode der Elektrodeneinheit 400 elektrisch verbunden ist, und der negative Elektrodenanschluss 300 ist ein Elektrodenanschluss, der mit der negativen Elektrode der Elektrodeneinheit 400 elektrisch verbunden ist.
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Darüber hinaus sind der positive Elektrodenanschluss 200 und der negative Elektrodenanschluss 300 an der über der Elektrodeneinheit 400 angeordneten Abdeckplatte 110 befestigt, während sie von der Abdeckplatte 110 isoliert sind.
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D. h., der positive Elektrodenanschluss 200 ist über ein Zwischenelement 230 an der Abdeckplatte 110 befestigt, und der negative Elektrodenanschluss 300 ist über ein Zwischenelement 330 an der Abdeckplatte 110 befestigt.
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Das Zwischenelement 230 und das Zwischenelement 330 sind jeweils aus einem Isoliermaterial, wie beispielsweise Harz, hergestellt.
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D. h., die Zwischenelemente 230 und 330 dienen dazu, die elektrische Isolierung und die Luftdichtheit zwischen dem positiven bzw. dem negativen Elektrodenanschluss 200 und 300 und der Abdeckplatte 110 aufrechtzuerhalten.
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Der positive Elektrodenstromkollektor 120 ist eine starre leitfähige Komponente, die mit dem positiven Elektrodenanschluss 200 und der positiven Elektrode der Elektrodeneinheit 400 verbunden und zwischen der positiven Elektrode der Elektrodeneinheit 400 und einer Seitenwand des Behälters 100 angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der positive Elektrodenstromkollektor 120 und die positive Elektrodenfolie der Elektrodeneinheit 400 aus Aluminium hergestellt sind.
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Der negative Elektrodenstromkollektor 130 ist eine starre leitfähige Komponente, die mit dem negativen Elektrodenanschluss 300 und der negativen Elektrode der Elektrodeneinheit 400 verbunden und zwischen der negativen Elektrode der Elektrodeneinheit 400 und einer Seitenwand des Behälters 100 angeordnet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der negative Elektrodenstromkollektor 130 und die negative Elektrodenfolie der Elektrodeneinheit 400 aus Kupfer hergestellt sind.
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Für den im Behälter 100 eingeschlossenen, nicht-wässerigen Elektrolyt können verschiedenartige Elektrolyte ausgewählt werden.
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Beispiele organischer Lösungsmittel für den nicht-wässerigen Elektrolyt sind Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Butylencarbonat, Trifluorpropylencarbonat, y-Butyrolacton, y-Valerolacton, Sulfolan, 1,2-Dimethoxyethan, 1,2-Diethoxyethan, Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran, 2-Methyl-1,3-dioxolan, Dioxolan, Fluorethylmethylether, Ethylenglykoldiacetat, Propylenglykoldiacetat, Ethylenglykoldipropionat, Propylenglykoldipropionat, Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methylpropionat, Ethylpropionat, Propylpropionat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat, Methylpropylcarbonat, Ethylpropylcarbonat, Dipropylcarbonat, Methylisopropylcarbonat, Ethylisopropylcarbonat, Diisopropylcarbonat, Dibutylcarbonat, Acetonitril, Fluoracetonitril, durch Alkoxy und Halogen substituierte zyklische Phosphazene oder lineare Phosphazene, wie beispielsweise Ethoxypentafluorcyclotriphosphazen, Diethoxytetrafluorcyclotriphosphazen und Phenoxypentafluorcyclotriphosphazen, Phosphorsäureester, wie beispielsweise Triethylphosphat, Trimethylphosphat und Trioctylphosphat, Borsäureester, wie beispielsweise Triethylborat und Tributylborat, und nicht-wässerige Lösungsmittel, wie beispielsweise N-Methyloxazolidinon und N-Ethyloxazolidinon. Außerdem können diesen bekannte Zusatzstoffe beigemischt werden.
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Wenn ein Festelektrolyt verwendet wird, kann eine poröse Polymer-Festelektrolytmembran als Polymer-Festelektrolyt verwendet werden, wobei der Polymer-Festelektrolyt ferner eine Elektrolytlösung enthalten kann. Wenn ein gelatineförmiger Polymer-Festelektrolyt verwendet wird, können der das Gel bildende Elektrolyt und die beispielsweise in den Poren enthaltene Elektrolytlösung verschieden sein. Im Fall einer mittelgroßen oder großformatigen Energiespeichereinrichtung, die eine hohe Ausgangsspannung und eine hohe Kapazität ermöglicht, ist es jedoch bevorzugt, wenn anstatt eines Festelektrolyts oder eines Polymer-Festelektrolyts ein nicht-wässeriger Elektrolyt verwendet wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform weist die Energiespeichereinheit 1 beispielsweise zwölf Energiespeichereinrichtungen 10 mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration auf. Wenn die elektromotorische Kraft einer der Energiespeichereinrichtungen 10 4,2 V beträgt, beträgt die elektromotorische Kraft der Energiespeichereinheit 1 50,4 V.
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In der Energiespeichereinheit 1 werden außerdem elf Stromschienen 150 zum seriellen Verbinden der zwölf Energiespeichereinrichtungen 10 bereitgestellt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die angegebene Anzahl der Energiespeichereinrichtungen 10 und der Stromschienen 150 lediglich beispielhaft ist. Die Energiespeichereinheit 1 kann mindestens zwei Energiespeichereinrichtungen 10 und eine Stromschiene 150 aufweisen, die Anschlüsse entgegengesetzter Polarität der Energiespeichereinrichtungen 10 verbindet.
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(Beispiel der Stromschienen- und der Isolierelementpositionierung)
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Nachstehend wird die Positionierung der Stromschiene 150 und des Isolierelements 160 in der Energiespeichereinheit 1 gemäß der Ausführungsform mit einer Basisstruktur wie sie vorstehend beschriebenen ist unter Bezug auf die 3 bis 6A erläutert.
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3 zeigt eine Draufsicht eines Positionierungsbeispiels der Stromschiene 150 und des Isolierelements 160 gemäß der Ausführungsform, und 4 zeigt eine 3 entsprechende Seitenansicht.
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5 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen eines Beispiels der Form des Isolierelements 160 gemäß der Ausführungsform.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Ausführungsform für Darstellungszwecke die Vorsprungrichtung (Z-Achsenrichtung) des Elektrodenanschlusses (des positiven Elektrodenanschlusses 200 und/oder des negativen Elektrodenanschlusses 300) der Energiespeichereinrichtungen 10 vertikal dargestellt ist, wobei aber die Anordnung der Energiespeichereinheit 1, wenn sie beispielsweise in einem Fahrzeug installiert wird, nicht besonders eingeschränkt ist.
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In den 3 und 4 richtet sich das Augenmerk auf zwei der mehreren Energiespeichereinrichtungen 10 und eine einzelne Stromschiene 150, die diese beiden Energiespeichereinrichtungen 10 verbindet. Daher konzentriert sich die Erläuterung auf die Positionierung der Stromschiene 150 und des der dargestellten Stromschiene 150 zugeordneten Isolierelements 160.
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Außerdem wird zum Unterscheiden zwischen den beiden Energiespeichereinrichtungen 10 zur Vereinfachung eine der beiden Energiespeichereinrichtungen 10 als eine erste Energiespeichereinrichtung 10a und die andere als eine zweite Energiespeichereinrichtung 10b bezeichnet.
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Die Stromschiene 150 ist ein platten- oder leistenförmiger Leiter, der aus einem nicht mit einer Isolierbeschichtung beschichteten Metall hergestellt ist, und, wie in den 3 und 4 dargestellt ist, den positiven Elektrodenanschluss 200 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a und den negativen Elektrodenanschluss 300 der zweiten Energiespeichereinrichtung 10b verbindet.
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D. h., Anschlüsse mit entgegengesetzter Polarität zweier benachbarter Energiespeichereinrichtungen 10 sind durch die Stromschiene 150 elektrisch verbunden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der positive Elektrodenanschluss 200 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a ein Beispiel des ersten Anschlusses und der negative Elektrodenanschluss 300 der zweiten Energiespeichereinrichtung 10b ein Beispiel des zweiten Anschlusses ist.
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Außerdem sind in der Ausführungsform die Stromschiene 150 und der Elektrodenanschluss durch Schweißen miteinander verbunden, es kann jedoch ein von Schweißen verschiedenes Verfahren verwendet werden.
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Beispielsweise können der Elektrodenanschluss und die Stromschiene 150 durch einen Bolzen oder eine Niete befestigt werden.
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Hinsichtlich des positiven Elektrodenanschlusses 200 ist ein Zwischenelement 230 zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 200 und dem Behälter 100 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a angeordnet, und das Isolierelement 160 ist zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a angeordnet. In dieser Konfiguration ist das Zwischenelement 230 ein Beispiel des ersten Isolierelements und das Isolierelement 160 ein Beispiel des zweiten Isolierelements.
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Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform, wie in den 3 und 4 dargestellt ist, ein einzelnes Isolierelement 160 zwischen der Stromschiene 150 und den Behältern 100 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a und der zweiten Energiespeichereinrichtung 10b bereitgestellt.
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Darüber hinaus ist die Stromschiene 150 über zwei im Isolierelement 160 ausgebildete Löcher 165 (vergl. 5) mit dem ersten Anschluss (dem positiven Elektrodenanschluss 200 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a) und dem zweiten Anschluss (dem negativen Elektrodenanschluss 300 der zweiten Energiespeichereinrichtung 10b) verbunden.
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Außerdem ist, wie in 3 dargestellt ist, das Isolierelement 160 von oben betrachtet größer als die Stromschiene 150. Infolgedessen würde, auch wenn eine von außen einwirkende Kraft auf die Energiespeichereinheit 1 ausgeübt und veranlassen würde, dass die Energiespeichereinrichtung 10a und/oder die Energiespeichereinrichtung 10b sich biegen, verhindert, dass die Stromschiene 150 mit dem Behälter 100 der ersten Energiespeichereinrichtung 10a und dem Behälter 100 der zweiten Energiespeichereinrichtung 10b direkt in Kontakt kommt.
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D. h. beispielsweise, auch im Fall einer Kollision zwischen einer Vorrichtung, in dem die Energiespeichereinheit 1 installiert ist, und einem anderen Objekt, wodurch die Energiespeichereinheit 1 verformt und dadurch in einen abnormalen Zustand versetzt wird, wird verhindert, dass zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 der Energiespeichereinrichtung 10 ein elektrischer Kurzschluss auftritt.
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Infolgedessen können abnormale Erscheinungen, wie beispielsweise Wärmeerzeugung aufgrund eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 der Energiespeichereinrichtung 10 und Rauchentwicklung aufgrund eines Kontakts zwischen dem erwärmten Bereich und dem Elektrolyt, verhindert werden.
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Nachstehend wird das für das Isolierelement 160 verwendete Material beschrieben, durch das eine derartige vorteilhafte Wirkung erzielt wird.
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(Isolierelementmaterial)
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6A zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Konfigurationsbeispiels des Isolierelements 160 gemäß der Ausführungsform.
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Das Isolierelement 160 gemäß der Ausführungsform wird in der Dickenrichtung (Richtung, in der der Elektrodenanschluss sich durch das Isolierelement 160 erstreckt) aus einer Schichtstruktur aus einer Harzschicht 162, die ein Harzmaterial enthält, und einer Keramikschicht 161 gebildet, die ein Keramikmaterial enthält.
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Die Harzschicht 162 ist ein lagenförmiges Element, das aus einem Hochtemperaturfasermaterial (das beispielsweise einen Schmelzpunkt von 200°C oder mehr hat), beispielsweise aus Harz, gebildet wird. Beispiele von für das Hochtemperaturfasermaterial verwendeten Materialien sind Nylon, Aramid, Polyacrylat, Polyvinylalkohol (PVA), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyimid und Fluorkohlenstoffpolymere.
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Außerdem kann als das für die Harzschicht 162 verwendete Material ein Fasermaterial mit einem Schmelzpunkt von weniger als 200°C verwendet werden (z. B. Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP)).
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Außerdem kann die Harzschicht 162 aus einem Verbundmaterial aus Kohlenstofffasern, die Hochtemperaturfasern sind, und aus einem Harz mit hoher Wärmefestigkeit gebildet werden.
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Die Keramikschicht 161 ist ein lagenförmiges Element, das beispielsweise durch Mischen von Keramikpartikeln und einem Bindemittel, wie beispielsweise Epoxidharz, hergestellt wird.
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Beispiele des in der Keramikschicht 161 enthaltenen Keramikmaterials sind Oxidkeramikmaterialien, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Ceroxid, Yttriumoxid, Zinkoxid und Eisenoxid, und Nitridkeramikmaterialien, wie beispielsweise Siliziumnitrid, Titannitrid und Bornitrid.
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Weitere Beispiele des in der Keramikschicht 161 enthaltenen Keramikmaterials sind Siliziumcarbid, Calciumcarbonat, Aluminiumsulfat, Aluminiumhydroxid, Kaliumtitanat, Talk, Kaolin-Tonerde, Kaolinit, Halloysit, Pyrophyllit, Montmorillonit, Serizit, Glimmer, Amesit, Bentonit, Zeolit, Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Diatomit und Silikatsand.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Dicke des Isolierelements 160 beispielsweise vorzugsweise zwischen 1 μm und 3000 μm und bevorzugter zwischen 100 μm und 1000 μm beträgt.
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Außerdem wird das Isolierelement 160 beispielsweise durch Aufbringen eines Verbundmaterials aus Keramikpartikeln und einem Bindemittel auf die Oberfläche der Harzschicht 162 gebildet.
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Außerdem können durch Schneiden der laminierten Lagenmaterialien aus der Harzschicht 162 und der Keramikschicht 161 eine gewünschte Größe und eine gewünschte Form des Isolierelements 160 erhalten werden.
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Weil das Isolierelement 160 gemäß der Ausführungsform auf diese Weise aus der Harzschicht 162 und der Keramikschicht 161 gebildet ist, hat es sowohl isolierende Eigenschaften als auch Wärmefestigkeitseigenschaften und ist flexibel und haltbar.
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Aus diesem Grund würde, auch wenn beispielsweise das Isolierelement 160 aufgrund einer von außen auf die Energiespeichereinheit 1 ausgeübten großen Kraft zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 einer Energiespeichereinrichtung festgeklemmt würde, weil das Isolierelement 160 bruchfest ist, die Isolierfunktion des Isolierelements 160 aufrechterhalten. D. h., ein elektrischer Kurzschluss der Stromschiene 150 und des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 wird verhindert.
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Außerdem haben, weil das Isolierelement 160 Keramikpartikel enthält, auch wenn die Elektrolytlösung in der Energiespeichereinrichtung 10 durch Leckverluste aus dem Behälter 100 entweicht, die Keramikpartikel die vorteilhafte Wirkung, dass die Säure von einer Hydrolyse des Elektrolyts in der Elektrolytlösung absorbiert wird.
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Darüber hinaus kann beispielsweise unter Verwendung eines wasserabweisenden Harzes als das in der Harzschicht 162 enthaltene Harz die Kondensationsbildung auf der Oberfläche der Harzschicht 162 unterdrückt werden.
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Das Isolierelement 160 ist insgesamt ein lagenförmiges dünnes Element. Daher kann, auch wenn die Länge, über die der Elektrodenanschluss vom Behälter 100 hervorsteht, nur etwa ein paar Millimeter beträgt, das Isolierelement 160 zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 bereitgestellt werden. D. h., die Bereitstellung des Isolierelements 160 ermöglicht eine kompaktere und stabilere Energiespeichereinheit 1.
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Außerdem kann, indem das Isolierelement 160 in der Energiespeichereinheit 1 bereitgestellt wird, beispielsweise ein relativ dünnes und leichtgewichtiges Gehäuse für die Energiespeichereinheit 1 verwendet werden. Dies ist aus dem Gesichtspunkt der kompakteren und leichtgewichtigeren Herstellung der Energiespeichereinheit 1 vorteilhaft.
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Durch Bereitstellen einer kompakten, leichtgewichtigen und stabilen Energiespeichereinheit 1 wird ermöglicht, die Energiespeichereinheit 1 beispielsweise unter der Haube eines Fahrzeugs anzuordnen, wo Aufprallenergie bei einer Kollision leicht absorbiert wird. Die Energiespeichereinheit 1 mit diesen Eigenschaften ist auch als Energiequelle beispielsweise in tragbaren Mobilitätsfahrzeugen anwendbar.
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(Zusatzinformation für die Ausführungsform)
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Für das Isolierelement 160 können verschiedenartige Konfigurationen verwendet werden, die sich von der in 6A dargestellten Konfiguration unterscheiden. Beispielsweise kann das Isolierelement 160 nur aus der Harzschicht 162 konfiguriert sein. Außerdem kann das Isolierelement 160 beispielsweise nur aus der Keramikschicht 161 konfiguriert sein, in der ein Keramikmaterial mit isolierenden Eigenschaften verwendet wird.
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Außerdem kann als die Konfiguration des Isolierelements 160 eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Harzschicht 162 sandwichartig zwischen zwei Keramikschichten 161 angeordnet ist, sowie eine Konfiguration mit vier oder mehr Schichten, die die Harzschicht 162 und die Keramikschicht 161 einschließen.
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Außerdem können die Keramikschicht 161 und die Harzschicht 162 jeweils verschiedene Substanzzusammensetzungen (Keramik oder Harz) aufweisen. Außerdem ist eine Konfiguration verwendbar, bei der das Keramikmaterial in der Harzschicht 162 dispergiert ist. Es wird darauf hingewiesen, dass unter Berücksichtigung der Umgebung, in der die Energiespeichereinheit 1 angeordnet ist, und hinsichtlich der Möglichkeit einer Beschädigung der Energiespeichereinheit 1 eine geeignete mechanische Festigkeit zum Verhindern eines elektrischen Kurzschlusses beispielsweise im Fall einer Kollision erforderlich ist, und dass es vorteilhaft ist, wenn das Isolierelement 160 eine geeignete Wärmefestigkeit aufweist. Es ist außerdem bevorzugt, wenn das Isolierelement 160 auch im Fall einer Verformung in der Lage ist, zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 zu verbleiben.
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Es ist insbesondere bevorzugt, wenn das Isolierelement 160 eine wärmefeste Komponente mit einem Schmelzpunkt von mindestens 200°C (wärmefestes Harz, Keramikmaterial (in der Form eines Lagenmaterials oder von Partikeln), Kohlenstofffasern, Fiberglas, usw.) aufweist. D. h., das Isolierelement 160 kann beispielsweise nur aus einem wärmefesten Harz mit einem Schmelzpunkt von 200°C oder mehr konfiguriert sein.
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Außerdem beinhalten vorstellbare Materialkombinationen zum Herstellen des Isolierelements 160 eine beliebige Kombination mindestens zweier der folgenden Komponenten: ein wärmefestes Harz, ein nicht-wärmefestes Harz, Kohlenstofffasern, ein Harz mit Keramikanteil und ein Keramikmaterial in der Form eines Lagenmaterials.
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Hierbei ist das Isolierelement 160 in der Ausführungsform aus Schichten wechselseitig verschiedener Materialien ausgebildet, wie in 6A dargestellt ist. Das Isolierelement 160 kann jedoch derart konfiguriert sein, dass eines der wechselseitig verschiedenen Materialien im anderen dispergiert ist.
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6B zeigt eine Querschnittansicht zum Darstellen eines anderen Konfigurationsbeispiels des Isolierelements 160.
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Wie in 6(B) unter (a) dargestellt ist, kann das Isolierelement 160 derart konfiguriert sein, dass eine partikelförmige wärmefeste Komponente β in einer wärmefesten Komponente oder in einer nicht-wärmefesten Komponente α dispergiert ist.
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Alternativ kann, wie in 6B unter (b) dargestellt ist, das Isolierelement 160 derart konfiguriert sein, dass eine faserförmige wärmefeste Komponente γ in einer wärmefesten Komponente oder in einer nicht-wärmefesten Komponente α dispergiert ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Beispiele der für α, β oder γ verwendeten wärmefesten Komponenten verschiedene Keramikmaterialien in Lagen- oder Partikelform, in der Form von Kohlenstofffasern, Fiberglas, und ein wärmefestes Harz beinhalten.
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Beispiele des wärmefesten Harzes sind zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Materialen PVA, PPS, PEEK, Polyimid, usw. die folgenden Substanzen: Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenimin (PEI), Polyphenylsulfon (PPSU), Polyamidimid (PAI), Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSF), Polyarylat (PAR), flüssigkristallines Polymer (LCP), Melaminharz (MF), Phenolharz (PF), Silikonharz (SI) und Epoxidharz (EP).
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Beispiele von Fluorkohlenstoffpolymeren, die einen Typ eines wärmefesten Harzes darstellen, sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluoretylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer (ETFE), Tetrafluorethylen-Perfluoralkyl-Vinylether (FEP) und Polychlortrifluorethen (PCTFE).
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Beispiele der für α verwendeten nicht-wärmefesten Komponente sind zusätzlich zu den vorstehend aufgelisteten Materialien PE und PP Polystyrol, ABS-Harz, Polyvinyl, Methacrylharz, Cellulosen und Kautschuke.
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In der Ausführungsform ist das Isolierelement 160 derart geformt und dimensioniert, dass es den umgebenden Bereich des positiven Elektrodenanschlusses 200 einer von zwei benachbarten Energiespeichereinrichtungen 10 und des negativen Elektrodenanschlusses 300 der anderen der beiden benachbarten Energiespeichereinrichtungen 10 abdeckt (vergl. z. B. 3).
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D. h., das Isolierelement 160 ist derart geformt und dimensioniert, dass es vorgegebene Bereiche zweier Energiespeichereinrichtungen 10 abdeckt, in denen ein Kontakt mit einer einzelnen Stromschiene 150 möglich ist.
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Das Isolierelement 160 kann jedoch derart geformt und dimensioniert sein, dass es den Bereich abdeckt, der den positiven Elektrodenanschluss 200 und den negativen Elektrodenanschluss 300 einer einzelnen Energiespeichereinrichtung 10 abdeckt, in dem ein Kontakt mit zwei Stromschienen 150 möglich ist.
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D. h., das Isolierelement 160 kann zwei Löcher aufweisen, und der positive Elektrodenanschluss 200 einer Energiespeichereinrichtung 10 kann über eines der beiden Löcher mit einer Stromschiene 150 elektrisch verbunden sein, und der negative Elektrodenanschluss 300 der gleichen Energiespeichereinrichtung 10 kann über das andere der beiden Löcher mit einer anderen Stromschiene 150 elektrisch verbunden sein.
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D. h., ein einzelnes Isolierelement 160 kann zwei Löcher aufweisen, durch die die beiden Elektrodenanschlüsse einer einzelnen Energiespeichereinrichtung 10 sich erstrecken, und derart angeordnet sein, dass es im Wesentlichen die gesamte obere Fläche des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 abdeckt.
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In diesem Fall kann ein Isolierelement 160, das derart konfiguriert ist, dass es den beiden Elektrodenanschlüssen einer einzelnen Energiespeichereinrichtung 10 angepasst ist, an jeder der mehreren in der Energiespeichereinheit 1 bereitzustellenden Energiespeichereinrichtungen 10 befestigt werden, bevor die Energiespeichereinrichtungen 10 montiert und miteinander verbunden werden.
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Außerdem ist es nicht notwendig, das Isolierelement 160 für mehrere Elektrodenanschlüsse bereitzustellen; das Isolierelement 160 kann derart geformt und dimensioniert sein, dass es einen vorgegebenen Bereich auf einer einzelnen Energiespeichereinrichtung 10 abdeckt, in dem ein Kontakt mit einer Stromschiene 150 möglich ist.
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7 zeigt ein Beispiel des durch ein einzelnes Isolierelement 160 abgedeckten Bereichs A. Es wird darauf hingewiesen, dass in 7 der Umriss des Isolierelements 160 durch eine gestrichelte Linie dargestellt und der Bereich A mit Punkten gefüllt ist.
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Betrachtet man die Energiespeichereinrichtung 10 von einer Seite, auf der die Stromschiene 150 angeordnet ist, ist das in 7 dargestellte Isolierelement 160 derart angeordnet, dass es mindestens den Bereich A abdeckt, in dem die Stromschiene 150 und eine Oberfläche des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 sich überlappen, von der sich ein Elektrodenanschluss (in 7 der positive Elektrodenanschluss 200) erstreckt.
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D. h., das Isolierelement 160 ist derart dimensioniert und geformt, dass es von oben betrachtet den Bereich A abdeckt und über dem Bereich A und unter der Stromschiene 150 angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann durch Anordnen des Isolierelements 160 derart, dass es einen Bereich des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 abdeckt, in dem die Stromschiene 150 mit hoher Wahrscheinlichkeit elektrisch kurzgeschlossen wird, das Auftreten eines derartigen elektrischen Kurzschlusses zuverlässiger verhindert werden.
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D. h., das Isolierelement 160 kann nur für eines der beiden Elektrodenanschlüsse einer einzelnen Energiespeichereinrichtung 10 bereitgestellt werden.
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Es wird beispielsweise ein Fall betrachtet, in dem in der Energiespeichereinrichtung 10 der positive Elektrodenanschluss 200 vom Behälter 100 isoliert und der negative Elektrodenanschluss 300 nicht vom Behälter 100 isoliert ist, d. h. ein Fall, in dem der Behälter 100 und der negative Elektrodenanschluss 300 das gleiche elektrische Potential haben.
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In diesem Fall kann, wenn das Isolierelement 160 für den positiven Elektrodenanschluss 200 angeordnet ist, wie in 7 dargestellt ist, ein elektrischer Kurzschluss zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 in 7 verhindert werden, wodurch Wärme und dergleichen erzeugt würde.
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Außerdem kann ein einzelnes Isolierelement 160 für drei oder mehr Elektrodenanschlüsse bereitgestellt werden.
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8A zeigt ein Beispiel der Form des Isolierelements 160, das dafür konfiguriert ist, mit drei oder mehr Elektrodenanschlüssen verwendet zu werden.
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8B zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Struktur der Energiespeichereinheit 1 mit dem in 8A dargestellten Isolierelement 160.
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Beispielsweise weist, wie in 8A dargestellt ist, ein Isolierelement 160, das im Wesentlichen derart dimensioniert ist, dass es die positiven Elektrodenanschlüsse 200 und die negativen Elektrodenanschlüsse 300 der mehreren in der Energiespeichereinheit 1 bereitgestellten Energiespeichereinrichtungen 10 abdeckt, Löcher 165 auf, durch die die Elektrodenanschlüsse passen.
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Dadurch wird, wie in 8B dargestellt ist, ein großer Abschnitt der Behälter 100 der mehreren in der Energiespeichereinheit 1 angeordneten Energiespeichereinrichtungen 10 durch ein einzelnes Isolierelement 160 abgedeckt.
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Infolgedessen kann durch das einzelne Isolierelement 160 eine Isolierung zwischen den Stromschienen 150 und den Behältern 100 der Energiespeichereinrichtungen 10 über mehrere Elektrodenanschlüsse zuverlässiger gewährleistet werden.
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Außerdem ist es beispielsweise möglich, die Produktionseffizienz der Energiespeichereinheit 1 über diejenige hinaus zu erhöhen, die erzielt wird, wenn ein Isolierelement 160 pro Elektrodenanschluss bereitgestellt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Form und die Größe des in 8A dargestellten Isolierelements 160 lediglich beispielhaft sind. Das für drei oder mehr Elektrodenanschlüsse konfigurierte Isolierelement 160 kann anders geformt und dimensioniert sein als in 8A dargestellten Beispiel.
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Beispielsweise kann das Isolierelement 160 nur eine Reihe von Löchern 165 aufweisen, die gemäß dem Abstand zwischen den Energiespeichereinrichtungen 10 beabstandet sind, wie in 9 dargestellt ist.
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Wenn die Energiespeichereinheit 1 beispielsweise zwölf Energiespeichereinrichtungen 10 aufweist, weist das Isolierelement 160 zwölf Löcher zum Durchführen der positiven Elektrodenanschlüsse 200 und der negativen Elektrodenanschlüsse 300 der Energiespeichereinrichtungen 10 auf. Dadurch wird ein elektrischer Kurzschluss zwischen den Stromschienen 150 und den Behältern 100 der Energiespeichereinrichtungen 10 auf der Seite der positiven Elektrode oder auf der Seite der negativen Elektrode jeder Energiespeichereinrichtung 10 verhindert.
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Außerdem wird durch Bereitstellen von zwei in 9 dargestellten Isolierelementen 160 ein Kurzschluss zwischen den Stromschienen 150 und den Behältern 100 der Energiespeichereinrichtungen 10 sowohl auf der Seite der positiven Elektrode als auch auf der Seite der negativen Elektrode jeder Energiespeichereinrichtung 10 verhindert.
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Außerdem sind in der Ausführungsform das erste Isolierelement (das Zwischenelement 230 und 330), das den Elektrodenanschluss vom Behälter 100 isoliert, und das zweite Isolierelement (das Isolierelement 160), das dafür vorgesehen ist, die Stromschiene 150 vom Behälter 100 zu isolieren, als separate Elemente bereitgestellt.
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Das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement können jedoch als ein einzelnes Element integriert sein. Beispielsweise kann bezüglich des positiven Elektrodenanschlusses 200 das Zwischenelement 230 derart dimensioniert und geformt sein, dass es den Bereich A abdeckt (vergl. 7). Dadurch kann ein Zwischenelement 231 erhalten werden, das die Funktionen sowohl des ersten Isolierelements als auch des zweiten Isolierelements erfüllt.
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10A zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen eines Beispiels der Form des Zwischenelements 231, das als das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement funktioniert.
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10B zeigt eine 10A entsprechende Draufsicht.
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Indem das in den 10A und 10B dargestellte Zwischenelement 231 zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 200 und dem Behälter 100 angeordnet wird, dient es dazu, die Isolierung und die Luftdichtigkeit zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 200 und dem Behälter 100 aufrechtzuerhalten.
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Außerdem erstreckt sich das Zwischenelement 231 in die Richtung, in die sich die Stromschiene 150 erstreckt (y-Achsenrichtung), derart, dass es die obere Fläche (die obere Fläche der Abdeckplatte 110, vergl. 2) des Behälters 100 über den Endrand der Stromschiene 150 hinausgehend abdeckt.
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Dadurch bewirkt das Zwischenelement 231 auch, dass ein elektrischer Kurzschluss zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 verhindert wird.
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D. h., in der Energiespeichereinheit 1 kann das Zwischenelement 231 als ein einzelnes Element dienen, in dem das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement als ein Element integriert sind.
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Daher ist im Vergleich zu dem Fall, in dem beispielsweise das erste Isolierelement und das zweite Isolierelement separate Elemente sind, die Anzahl der in der Energiespeichereinheit enthaltenen Komponenten vermindert, wodurch die Produktionseffizienz der Energiespeichereinheit 1 erhöht wird.
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Außerdem kann beispielsweise eine Konfiguration verwendet werden, in der die Stromschiene 150 und das zweite Isolierelement (in der Ausführungsform die Stromschiene 150 und das Isolierelement 160) kombiniert sind.
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Außerdem können die Stromschiene 150 und der Elektrodenanschluss durch Verbinden der Stromschiene 150 und eines Elektrodenanschlusses über ein anderes Element anstatt durch direktes Verbinden der Stromschiene 150 und des Elektrodenanschlusses verbunden werden.
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11A zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen eines anderen Beispiels der Verbindungskonfiguration der Stromschiene 150 und der Energiespeichereinrichtung 10.
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11B zeigt eine 11A entsprechende Draufsicht.
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Auf der in 11A dargestellten Energiespeichereinrichtung 10 ist ein am negativen Elektrodenanschluss 200 befestigtes leitfähiges Element 180 über einem Basiselement 240 angeordnet, das isolierende Eigenschaften hat und auf der oberen Fläche des Behälters 100 angeordnet ist.
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Außerdem ist die Stromschiene 150 durch einen Bolzen am Ende des leitfähigen Elements 180 befestigt, das dem negativen Elektrodenanschluss 200 entsprechenden Ende gegenüberliegt.
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Die Seite der positiven Elektrode hat die gleiche Struktur. D. h., ein am positiven Elektrodenanschluss 300 befestigtes leitfähiges Element 190 ist über einem Basiselement 250 angeordnet. Außerdem ist die Stromschiene 150 durch einen Bolzen am Ende des leitfähigen Elements 190 befestigt, das dem positiven Elektrodenanschluss 300 entsprechenden Ende gegenüberliegt.
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In der Energiespeichereinrichtung 10 mit der Stromschiene 150, die durch eine derartige Konfiguration damit verbunden ist, ist ferner ein Isolierelement 160 zwischen der Stromschiene 150 und dem Behälter 100 der Energiespeichereinrichtung 10 angeordnet.
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Insbesondere ist das Isolierelement 160 derart angeordnet, dass es mindestens einen Bereich abdeckt, in dem die Stromschiene 150 und eine Oberfläche des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 sich überlappen, von der die Elektrodenanschlüsse sich erstrecken.
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Auf diese Weise ist es möglich, das Isolierelement 160 derart anzuordnen, dass es einen Bereich des Behälters 100 der Energiespeichereinrichtung 10 abdeckt, in dem mit hoher Wahrscheinlichkeit ein elektrischer Kurzschluss der Stromschiene 150 auftritt, auch wenn die Stromschiene 150 und ein Elektrodenanschluss über ein leitfähiges Element (180 oder 190) elektrisch verbunden sind.
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Daher kann ein derartiger elektrischer Kurzschluss zuverlässiger verhindert werden.
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Außerdem ist es durch Verwendung des leitfähigen Elements (180 oder 190) für die Verbindung der Stromschiene 150 mit dem Elektrodenanschluss möglich, zu verhindern, dass das beim Festziehen des Bolzens 170 auftretende Drehmoment zum Elektrodenanschluss übertragen wird, wenn die Stromschiene 150 befestigt wird. Aus diesem Grunde ist es, wenn die Stromschiene 150 durch den Bolzen 170 an der Energiespeichereinrichtung 10 befestigt wird, beispielsweise möglich, zu verhindern, dass der Elektrodenanschluss sich dreht.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in den 11A und 11B dargestellte Anordnung des Isolierelements 160 lediglich beispielhaft ist. Beispielsweise kann das Isolierelement 160 durch einen Vorsprung an der Energiespeichereinrichtung 10 befestigt werden, der im Basiselement (240 oder 250) ausgebildet ist und durch das Isolierelement 160 passt.
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Vorstehend ist die Energiespeichereinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung basierend auf der exemplarischen Ausführungsform und der Zusatzinformation beschrieben worden, der Umfang der vorliegenden Erfindung soll jedoch nicht darauf beschränkt sein. Für Fachleute sind innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verschiedenartige Modifikationen der exemplarischen Ausführungsform und der Zusatzinformation sowie Ausführungsformen ersichtlich, die sich aus beliebigen Kombinationen der Bestandteile der verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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