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HINTERGRUND
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Gebiet
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Das Gebiet betrifft Batteriegehäuse und insbesondere aufblasbare Batteriegehäuse.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Die meisten Batterien, die heutzutage verwendet werden, wie zum Beispiel Lithium-Ionen-Batterien, sind mit einem Laminatformfaktor hergestellt und weisen Hartschalenummantelungen auf, die die Formen der Batterien festlegen. Herkömmliche Batterien werden auch unabhängig von den Formen und Größen der Vorrichtungen, die die Batterien verwenden, hergestellt. Somit kann die Auslegung einer Vorrichtung zumindest teilweise von herkömmlichen Batterieformen abhängig sein und kann die Gesamtform und -größe der Vorrichtung begrenzen. Demgemäß besteht immer noch Bedarf an verbesserten Batterien und Batteriegehäusen.
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KURZFASSUNG
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Bei einem Aspekt wird ein Batteriegehäuse offenbart. Das Batteriegehäuse kann eine erste Kammer aufweisen, die zur Aufnahme eines ersten Elektrodenmaterials ausgebildet ist. Die erste Kammer wird durch eine erste aufblasbare Ummantelung zumindest teilweise umgrenzt. Das Batteriegehäuse kann auch eine zweite Kammer aufweisen, die zur Aufnahme eines zweiten Elektrodenmaterials ausgebildet ist. Die zweite Kammer wird durch eine zweite Ummantelung zumindest teilweise umgrenzt. Eine ionisch leitende Trennwand ist zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet. Ein erster elektrischer Kontakt kann mit der ersten aufblasbaren Ummantelung gekoppelt oder damit ausgebildet sein, und der erste elektrische Kontakt erstreckt sich durch eine erste Wand der ersten aufblasbaren Ummantelung. Ein zweiter elektrischer Kontakt kann mit der zweiten Ummantelung gekoppelt oder damit ausgebildet sein, und der zweite elektrische Kontakt erstreckt sich durch eine zweite Wand der zweiten Ummantelung. Die erste aufblasbare Ummantelung ist dahingehend ausgebildet, sich als Reaktion auf ein Einspritzen des ersten Elektrodenmaterials in die erste Kammer aufzublasen.
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Bei einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie, die eine erste Kammer, eine zweite Kammer und eine ionisch leitende Trennwand, die zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist, aufweist, offenbart. Das Verfahren kann einen Schritt des Anordnens eines ersten Elektrodenmaterials in die erste Kammer zum Aufblasen der ersten Kammer aufweisen. Ferner kann das Verfahren einen anderen Schritt des Anordnens eines zweiten Elektrodenmaterials in die zweite Kammer aufweisen.
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Bei einem anderen Aspekt wird eine Batterieanordnung offenbart. Die Batterieanordnung kann eine äußere Ummantelung und eine in der äußeren Ummantelung angeordnete Batterie aufweisen. Die Batterie kann ein Batteriegehäuse aufweisen, das eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die durch eine ionisch leitende Trennwand getrennt sind, aufweisen. Die erste Kammer kann durch eine erste aufgeblasene Ummantelung zumindest teilweise umgrenzt sein, und die zweite Kammer kann durch eine zweite Ummantelung zumindest teilweise umgrenzt sein. Ein erstes Elektrodenmaterial ist in der ersten Kammer angeordnet, und ein zweites Elektrodenmaterial ist in der zweiten Kammer angeordnet. Eine Größe und eine Form der ersten Kammer werden zumindest teilweise durch eine entsprechende Größe und Form der äußeren Ummantelung definiert.
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Details einer oder mehrerer Implementierungen des in dieser Patentschrift beschriebenen Gegenstands werden in den beigefügten Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung angeführt. Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile gehen aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor. Es sei darauf hingewiesen, dass die relativen Abmessungen der folgenden Figuren möglicherweise nicht maßstäblich gezeichnet sind.
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Figurenliste
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Es werden nunmehr spezielle Implementierungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, die beispielhaft und nicht einschränkend bereitgestellt werden, beschrieben.
- 1 ist eine schematische isometrische Ansicht eines quergeschnittenen Batteriegehäuses mit einer ersten Kammer, einer zweiten Kammer und einer ionisch leitenden Trennwand gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des in 1 gezeigten Batteriegehäuses, das in einer äußeren Ummantelung angeordnet ist.
- 3A ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht einer Batterieanordnung mit einer äußeren Ummantelung und einer ersten und zweiten inneren Ummantelung von 2 nach dem Aufblasen der ersten und der zweiten inneren Ummantelung mit einem ersten bzw. zweiten Elektrodenmaterial.
- 3B die ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht der Batterieanordnung, die eine dritte Kammer aufweist, die zur Aufnahme eines Elektrolytmaterials ausgebildet ist, gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 3C ist eine andere als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht der Batterieanordnung mit mehreren ersten Kammern und mehreren zweiten Kammern, die parallel verbunden sind, gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 3D ist eine andere als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht der Batterieanordnung mit mehreren ersten Kammern und mehreren zweiten Kammern, die in Reihe verbunden sind, gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 3E ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht der Batterieanordnung mit einer ersten und einer zweiten Ummantelung, die unterschiedlich dimensioniert sind, gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 4A ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Batteriegehäuses mit aufblasbaren Teilen und starren Teilen und der äußeren Ummantelung vor dem Anordnen des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials in die erste und zweite Ummantelung des Batteriegehäuses gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 4B ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Batteriegehäuses und der äußeren Ummantelung von 4A nach dem Anordnen des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials in die erste und zweite Ummantelung des Batteriegehäuses.
- 4C ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Batteriegehäuses, das eine Balgform aufweist, und der äußeren Ummantelung vor dem Anordnen des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials in die erste und die zweite Ummantelung des Batteriegehäuses gemäß einer anderen Ausführungsform.
- 5 ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht einer Ausführungsform des Batteriegehäuses und der äußeren Ummantelung mit einer oder mehreren darin integrierten elektronischen Vorrichtungen.
- 6 ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht einer Ausführungsform des Batteriegehäuses und der um einen Umfang eines elektronischen Systems angeordneten äußeren Ummantelung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
- 7 ist eine schematische Schnittendansicht der Batterieanordnung, die ein kabelartiges Profil definiert, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
- 8A ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Batteriegehäuses, das ein erstes Reservoir und ein zweites Reservoir aufweist, die in einem ersten Zustand über eine erste und eine zweite Zuführleitung mit einer entsprechenden ersten und zweiten Kammer verbunden sind.
- 8B ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des Batteriegehäuses von 8A in einem zweiten Zustand.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Batterien sind wichtige Energiequellen für viele elektrische oder elektronische Vorrichtungen, die heute alltäglich verwendet werden. Zum Beispiel verwenden unter anderem Armbanduhren, drahtlose Vorrichtungen (einschließlich zum Beispiel Smartphones, Tablet-Rechnergeräte usw.) Fernbedienungen und tragbare Gesundheitsprodukte (zum Beispiel Hörgeräte, biometrische Sensoren, wie zum Beispiel Vorrichtungen zur Überwachung von Vitalzeichen) Batterien zur Versorgung der elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in den Vorrichtungen mit Energie. Mit der Miniaturisierung elektronischer Vorrichtungen geht ein großer Bedarf an Batterien einher, die die Raumausnutzung in elektronischen Vorrichtungen verbessern können. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können nutzbringend Batterien für solche elektronischen Vorrichtungen und insbesondere Batterien, die willkürlich dimensionierten und geformten Räumen in der Vorrichtung genügen können, bereitstellen. Verschiedene Ausführungsformen stellen ferner kleinere Batterien für Vorrichtungen mit kleinerem Formfaktor bereit.
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Weit verbreitete Arten von Batterien haben starre oder feste Hülsen und passen möglicherweise nicht in unregelmäßige und/oder variable Räume, wie zum Beispiel schmale Räume mit Krümmungen und/oder Räume mit zickzackförmigen Umfängen. Deshalb muss ein Raum oder ein Fach in einer Vorrichtung zur Installation solcher Batterien oftmals unabhängig von den elektronischen Bauteilen in der Vorrichtung reserviert werden, was die Gesamtauslegung (einschließlich der Gesamtgröße und/oder -form) der Vorrichtung beeinflussen kann. Des Weiteren sind Größen von weit verbreiteten Arten von Batterien definiert und können nicht geändert werden. Deshalb können solche Batterien bei unregelmäßigen Räumen, die nicht speziell zur Aufnahme der Batterien hergestellt sind, zu einer Platzverschwendung führen. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden Batterien vorgestellt, die in unregelmäßigen Räumen installiert werden können, welche für die Aufnahme der weit verbreiteten Arten von Batterien unregelmäßig sind. Bei solchen Ausführungsformen kann die Batterie ein Batteriegehäuse mit mehreren Ummantelungen aufweisen, die zur Aufnahme von Elektrodenmaterialien und einer ionisch leitenden Trennwand zwischen jeweiligen Ummantelungen ausgebildet sind. Das Batteriegehäuse kann in einen unregelmäßigen Raum positioniert werden, wobei Elektrodenmaterialien (zum Beispiel Anoden- und Kathodenmaterialien) in die Ummantelungen eingespritzt werden können und die Ummantelungen dabei aufblasen, bis die Ummantelungen gewünschte Formen und/oder Größen bilden. Die gewünschten Formen und/oder Größen können als Ganzes oder teilweise durch eine äußere Ummantelung der elektronischen Vorrichtung definiert werden. Äußere Umgrenzungen der Ummantelung können durch den unregelmäßigen Raum teilweise und/oder als Ganzes definiert werden. Somit kann die Batterie den unregelmäßigen Raum effektiv nutzen.
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1 ist eine schematische isometrische Ansicht eines Querschnitts eines Batteriegehäuses 1 mit einer ersten Kammer 10, einer zweiten Kammer 12 und einer ionisch leitenden Trennwand 18, die in mindestens einem Teil einer die erste und die zweite Kammer 10, 12 trennenden Wand 23 vorgesehen ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die ionisch leitende Trennwand 18 die gesamte Wand 23 bilden; bei anderen Ausführungsformen bildet die ionisch leitende Trennwand 18 möglicherweise nur einen Teil der Wand 23, und der verbleibende Teil kann ionisch nicht leitend sein. Die erste und die zweite Kammer 10, 12 können durch eine erste Ummantelung 14 und eine zweite Ummantelung 16 zumindest teilweise umgrenzt werden. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weisen die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 elastische Materialien auf, die sich beim Füllen mit fluidisch bereitgestellten Batterieelektrodenmaterialien aufblasen oder ausdehnen können, ähnlich wie ein Luftballon und/oder eine Wursthülle. Es sollte jedoch ersichtlich sein, dass bei einigen Ausführungsformen nur eine der Ummantelungen 14, 16 aufgeblasen oder ausgedehnt werden kann. Die ionisch leitende Trennwand 18 kann zwischen der ersten und der zweiten Kammer 10, 12 angeordnet sein. Die erste Ummantelung 14 kann einen ersten elektrischen Kontakt 20 an einer ersten Wand 24 aufweisen, und die zweite Ummantelung 16 kann einen zweiten elektrischen Kontakt 22 an einer zweiten Wand 26 aufweisen. Die erste Ummantelung 14 und die zweite Ummantelung 16 können auch einen ersten und einen zweiten Stromkollektor 19, 21 entlang Innenumfängen der ersten und zweiten Ummantelung 14, 16 aufweisen. Der erste elektrische Kontakt 20 ist mit dem ersten Stromkollektor 19 elektrisch verbunden, und der zweite elektrische Kontakt 22 ist mit dem zweiten Stromkollektor 21 elektrisch verbunden. Die Stromkollektoren 19, 22 können Strom in den Batterieelektrodenmaterialien sammeln.
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2 ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht des in 1 gezeigten Batteriegehäuses 1, das in einer äußeren Ummantelung 2 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen kann die äußere Ummantelung 2 einen Hohlraum aufweisen, der in einer von der Batterie zu speisenden elektronischen Vorrichtung definiert ist. Die elektronische Vorrichtung kann zum Beispiel eine Armbanduhr, ein Smartphone, ein Tablett-Rechnergerät, eine Fernbedienung, ein medizinisches Gerät (wie zum Beispiel ein Hörgerät) und/oder jegliche andere Art von elektronischer Vorrichtung aufweisen. Die hier gezeigte äußere Ummantelung 2 ist umschlossen, aber die äußere Ummantelung kann bei verschiedenen Ausführungsformen auch einen oder mehrere offene Teile aufweisen. Die äußere Ummantelung 2 weist gemäß der Darstellung in 2 eine vierseitige (zum Beispiel trapezförmige) Form auf. Die äußere Ummantelung 2 kann jedoch irgendeine geeignete Form aufweisen, darunter einen unregelmäßigen, variablen und/oder kleinen Raum, wie zum Beispiel einen schmalen Abstand mit Krümmungen und/oder einen kleinen Raum mit zickzackförmigen Umfängen. Günstigerweise kann die elektronische Vorrichtung dahingehend ausgelegt sein, einen beliebigen Formfaktor aufzuweisen, der von dem Konstrukteur gewünscht wird, und die äußere Ummantelung 2 der elektronischen Vorrichtung kann irgendeine geeignete Größe und/oder Form aufweisen, vorausgesetzt, die äußere Ummantelung 2 trägt einem ausreichenden Volumen für die Elektrodenmaterialien der Batterie Rechnung.
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3A ist eine als Querschnitt ausgeführte Seitenansicht einer Batterieanordnung 3, die die äußere Ummantelung 2 und die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 von 2 aufweist, nach dem Aufblasen der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 mit dem ersten bzw. dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30. Da die Ummantelungen 14, 16 von 3A bezüglich der Ummantelungen 14, 16 von 2 aufgeblasen sind, können die Ummantelungen 14, 16, wie in 3A gezeigt, hier auch als eine erste aufgeblasene innere Ummantelung 14 und eine zweite aufgeblasene innere Ummantelung 16 bezeichnet werden. Die erste aufgeblasene Ummantelung 14 und die zweite aufgeblasene Ummantelung 16 ähneln allgemein der ersten und der zweiten Ummantelung von 1, außer dass in 3A ein erstes Elektrodenmaterial 28 und ein zweites Elektrodenmaterial 30 in der ersten bzw. zweiten aufgeblasenen Ummantelung 14, 16 angeordnet sind, so dass die Ummantelungen 14, 16 bezüglich ihrer nicht gefüllten Zustände ausgedehnt sind. Bei verschiedenen Ausführungsformen können das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 durch jeweilige durch die Ummantelungen 14, 16 vorgesehene Einspritzkanäle (nicht gezeigt) eingespritzt werden. Deshalb lässt sich das Batteriegehäuse 1 der 1 und 2 auch als voraufgeblasenes oder nicht aufgeblasenes Gehäuse charakterisieren, und das Batteriegehäuse 1 von 3A lässt sich als Nachaufblas- oder aufgeblasenes Gehäuse charakterisieren.
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Wie in 3A gezeigt, kann eine äußere Umgrenzung der ersten und der zweiten aufgeblasenen inneren Ummantelung 14, 16 durch die äußere Ummantelung 2 so definiert werden, dass das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 bewirken, dass sich die inneren Ummantelungen 14, 16 ausdehnen und allgemein an die Innenflächen 25 des äußeren Gehäuses 2 anpassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die äußere Ummantelung 2 die Form der aufgeblasenen Ummantelungen 14, 16 vollständig definieren, so dass sich die inneren aufgeblasenen Ummantelungen 14, 16 im Wesentlichen an die gesamte Innenfläche 25 der äußeren Ummantelung 2 anpassen. Bei anderen Ausführungsformen können sich die erste und/oder zweite aufgeblasene Ummantelung 14, 16 möglicherweise nicht vollständig an die Innenfläche 25 der äußeren Ummantelung 2 anpassen, so dass die äußere Umgrenzung nur teilweise durch die äußere Ummantelung 2 definiert werden kann oder selbstregulierend ist (zum Beispiel nicht von der Form der äußeren Ummantelung 2 abhängig ist). Im Falle der Ausführungsform, bei der die Ummantelungen 14, 16 vollständig und/oder teilweise an die Innenfläche 25 angepasst sind, sind die Ummantelungen stärker verformbar als die Ummantelungen 14, 16 bei einer Ausführungsform, bei der sie selbstregulierend sind. Deshalb können die selbstregulierenden Ummantelungen 14, 16 bei einigen Ausführungsformen eine ungleichmäßige Flexibilität und/oder Aufblasbarkeit um die Ummantelungen 14, 16 herum zum Bilden der gewünschten Form nach dem Einspritzen der Elektrodenmaterialien 28, 30 aufweisen.
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Bei einigen Ausführungsformen können die aufblasbaren Ummantelungen 14, 16 (oder die Voraufblasummantelungen) eine vorbestimmte Struktur aufweisen, damit sie zum Bilden einer bestimmten Form der äußeren Ummantelung 2 geeignet sind. Die untere rechte und untere linke Ecke der Ummantelungen 14, 16 können zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, dahingehend ausgelegt sein, stärker aufblasbare, dehnbarere und/oder flexiblere Eigenschaften zum Anpassen an die Form der in 3A gezeigten äußeren Ummantelung 2 zu haben.
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Bei einigen Ausführungsformen können die Stromkollektoren 19, 21 an den Innenumfängen der Ummantelungen 14, 16 ausgebildet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die Stromkollektoren 19, 21 an der Innenfläche der Ummantelungen 14, 16 eingebettete Leiterbahnen sein. Die in den Figuren, zum Beispiel in den 1-3D, veranschaulichten Stromkollektoren 19, 21 sind an drei Seiten der Ummantelungen 14, 16 ausgebildet. Die Stromkollektoren 19, 21 können jedoch an beliebiger Stelle in den Ummantelungen 14, 16 in irgendeiner Form, die zum Sammeln von Strom in den Elektrodenmaterialien 28, 30 geeignet ist, angeordnet sein. Zum Beispiel können die Stromkollektoren 19, 21 an sechs (allen) Seiten der Ummantelungen 14, 16 und/oder in der Mitte der Ummantelungen 14, 16 ausgebildet sein. Eine leistungsfähige Stromsammlung kann durch einen Bereich der Stromkollektoren 19, 21, die an den Elektrodenmaterialien 28, 30 anliegen, beeinflusst werden. Bei einigen Ausführungsformen kann/können der erste und/oder der zweite Stromkollektor 19, 21 mehrere Biegungen und/oder Kurven haben, damit er/sie dehnbar ist/sind. Zum Vergrößern der Oberfläche und Maximieren des Kontakts mit den Elektrodenmaterialien 28, 30 können die Kollektoren 19, 21 zum Beispiel längliche Elemente in Mustern, wie zum Beispiel Spiralen, aufweisen, die sich ohne zu brechen mit den Ummantelungen 14, 16 ausdehnen können. Der erste und der zweite Stromkollektor 19, 21 können Kupfer, Gold, Aluminium und/oder irgendein anderes zum Sammeln von Strom in den Elektrodenmaterialien 28, 30 geeignetes leitendes Material aufweisen. Bei einer Ausführungsform, bei der das erste Elektrodenmaterial 28 ein Anodenmaterial ist und das zweite Elektrodenmaterial 30 ein Kathodenmaterial ist, kann der erste Stromkollektor 19 zum Beispiel Kupfer aufweisen, und der zweite Stromkollektor 21 kann Aluminium aufweisen.
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Das erste Elektrodenmaterial 28 kann ein Anodenmaterial (zum Beispiel Graphit oder Silizium) aufweisen, und das zweite Elektrodenmaterial 30 kann ein Kathodenmaterial (zum Beispiel Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Oxid (NCA), Lithium-MagnesiumOxid (LMO), Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), Lithium-Cobalt-Oxid (LCO), Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC) usw.) aufweisen. Die Elektrodenmaterialien 28, 30 können auch Additive, wie zum Beispiel Ruß, Kohlenstoffnanoröhren und/oder Graphen aufweisen, um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen. Es versteht sich, dass bei alternativen Ausführungsformen das erste Elektrodenmaterial 28 das Kathodenmaterial sein kann und das zweite Elektrodenmaterial 30 das Anodenmaterial sein kann. Bei einigen Ausführungsformen können das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 durch Einspritzen durch eine Injektionsnadel in die erste und zweite Kammer 10, 12 angeordnet werden. Bei solchen Ausführungsformen können die Ummantelungen 14, 16 aus Materialien hergestellt sein, die ein durch die Nadel nach dem Herausziehen der Nadel ohne einen weiteren Dichtungs- oder Schließprozess erzeugtes Loch abdichten und/oder schließen können. Als Alternative dazu können die Ummantelungen 14, 16 Nippel für die Nadel zum Zugang zum Inneren der Ummantelungen 14, 16 aufweisen. Bei einigen anderen Ausführungsformen können Teile der Ummantelungen 14, 16 geöffnet werden, um Zugang zur Anordnung des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials 28, 30 zu schaffen, und die offenen Teile können durch einen Dichtungsprozess abgedichtet werden. Der Dichtungsprozess kann zum Beispiel Bonden der offenen Teile, Anordnen von Abdeckungen an den offenen Teilen usw. sein. Das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 kann anfangs beim Einspritzen in die erste und die zweite Kammer 10, 12 in einer Flüssigkeits-, Gel- und/oder Pulverform vorliegen. Nach dem Einspritzen können das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 in der gleichen Form, in der sie eingespritzt wurden, bleiben und/oder zu einer anderen Form geändert werden (zum Beispiel von einer flüssigen Form zu einer festen Form ausgehärtet werden).
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Die ionisch leitende Trennwand 18 kann irgendeine geeignete Art von ionisch leitendem Material, wie zum Beispiel Carboxymethylcellulose (CMC) mit Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Polyvinylidenfluorid (PVDF), und/oder irgendwelche anderen ionisch leitende Materialien aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann die ionisch leitende Trennwand 18 eine poröse Ausführung aufweisen, die Poren hat, welche Ionen durchlassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Trennwand 18 aufblasbar, dehnbar, flexibel und/oder biegbar sein. Bei einigen Ausführungsformen ist die Trennwand 18 nicht elastisch. Bei anderen Ausführungsformen kann die Trennwand 18 getrennte flexible Materialien und ionisch leitende Materialien aufweisen. Zum Beispiel kann sich ein Gitter aus elastischen Materialien bei Aufblasen der Ummantelungen 14, 16 ausdehnen, während Fenster aus weniger flexiblen oder unelastischen Materialien als ionische Leiter in dem Gitter dienen. Die Trennwand 18 kann als ein Elektrolyt zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 dienen, zum Beispiel kann die Trennwand 18 die Bewegung von Ionen zwischen der Kathode und der Anode zur Erzeugung von Strom für den Antrieb der elektronischen Vorrichtung fördern.
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Bei einigen Ausführungsformen können die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 vollständig oder teilweise aufblasbar, dehnbar, flexibel und/oder biegbar sein. Bei einigen Ausführungsformen können die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 stärker aufblasbar, dehnbarer, flexibler und/oder biegbarer als die ionisch leitende Trennwand 18 sein. Bei einigen Ausführungsformen ist möglicherweise nur eine von der ersten und zweiten Ummantelung 14, 16 vollständig oder teilweise aufblasbar, dehnbar, flexibel und/oder biegbar, und die andere der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 ist möglicherweise nicht aufblasbar. Somit können bei einigen Ausführungsformen beide Ummantelungen 14, 16 mit einem strömungsfähigen Elektrodenmaterial aufgeblasen werden. Bei anderen Ausführungsformen kann möglicherweise jedoch nur eine Ummantelung 14 oder 16 mit dem strömungsfähigen Elektrodenmaterial aufgeblasen werden, und die andere Ummantelung 14 oder 16 kann ein festes oder anderweitig nicht strömungsfähiges Elektrodenmaterial aufweisen. Einige Beispiele für Materialien, die zum Bilden der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 verwendet werden können, sind Polyimid, Polychlortrifluorethylen (PCTFE) und/oder irgendein anderes nicht leitendes Material. Die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 können vor dem Aufblasen, wie in 1 gezeigt, eine quaderförmige oder parallelepipedförmige Gestalt aufweisen. Vor dem Aufblasen können die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 irgendeine geeignete definierte Form (zum Beispiel eine sphärische Form, eine kubische Form, eine zylindrische Form) und/oder eine undefinierte oder zerknitterte Form (ähnlich wie eine zerknitterte Plastiktüte) aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann/können die erste und/oder die zweite Ummantelung 14, 16 nach dem Aufblasen vollständig oder teilweise aufblasbar, dehnbar, flexibel und/oder biegbar bleiben. Bei solchen Ausführungsformen kann/können sich die erste und/oder die zweite Ummantelung 14, 16 als Reaktion auf eine Volumenänderung der Elektrodenmaterialien 28, 30 während des Ladens/Entladens der Batterie verformen. Solche Ausführungsformen können insbesondere dann günstig sein, wenn Silizium als das Anodenmaterial verwendet wird, weil ein Anodenvolumen in einer solchen Situation bei einigen Ausführungsformen im Vergleich zu seiner Ursprungsgröße bis zu dem Vierfachen ausgedehnt werden kann. Somit können die Ummantelungen 14, 16 die Gefahr einer Beschädigung reduzieren. Bei einigen anderen Ausführungsformen kann/können die erste und/oder die zweite Ummantelung 14, 16 nach dem Aufblasen steif oder steifer als vor dem Aufblasen werden.
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Der erste elektrische Kontakt 20 kann mit dem ersten Stromkollektor 19 der ersten Ummantelung 14 gekoppelt oder ausgebildet sein. Der erste elektrische Kontakt 20 kann sich durch die erste Wand 24 erstrecken. Auf ähnliche Weise kann der zweite elektrische Kontakt 22 mit dem zweiten Stromkollektor 21 der zweiten Ummantelung 16 gekoppelt oder ausgebildet sein. Der zweite elektrische Kontakt 22 kann sich durch die erste Wand 24 erstrecken. Der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 können Elektronen zu und/oder von dem ersten bzw. dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 leiten, um die elektronischen Bauteile der elektronischen Vorrichtung zu speisen. Nach dem Aufblasen der inneren Ummantelungen 14, 16 können der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 einen elektrischen Kontakt mit einem entsprechenden ersten und zweiten Stromkollektor 19, 21 und einem entsprechenden ersten und zweiten elektrischen Anschluss 27, 29 der äußeren Ummantelung 2 herstellen. Somit können der erste und zweite elektrische Anschluss 27, 29 eine elektrische Verbindung zwischen den Bauteilen der elektronischen Vorrichtung und dem ersten und dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 mittels der dazwischenliegenden Kontakte 20, 22 bereitstellen. Bei einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite elektrische Anschluss 27, 29 in der äußeren Ummantelung 2 eingebettete Leiterbahnen sein. Bei einigen Ausführungsformen können der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 durch Lotkugeln, Drähte, eine Leiterplatte (PCB), flexible Substrate oder Verbindungen usw. mit einem entsprechenden ersten und zweiten elektrischen Anschluss 27, 29 elektrisch verbunden sein. Bei einigen anderen Ausführungsformen können Positionen des ersten und des zweiten elektrischen Kontakts 20, 22 und des entsprechenden ersten und zweiten elektrischen Anschlusses 27, 29 so ausgelegt sein, dass der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 und der entsprechende erste und zweite elektrische Anschluss 27, 29 nach dem Aufblasen der Kammern 14, 16 ohne ein dazwischenliegendes leitendes Material Kontakte herstellen.
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Der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 können aus dem gleichen oder aus einem anderen Material als der erste und der zweite Stromkollektor 19, 21 hergestellt sein. Zum Beispiel können der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 Kupfer, Gold, Aluminium und/oder irgendein anderes geeignetes leitendes Material aufweisen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform können die Kontakte 20, 22 relativ kleine oder diskrete Formen aufweisen, aber bei anderen Ausführungsformen können die Kontakte 20, 22 größer sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste elektrische Kontakt 20 mehrere elektrische Kontaktleitungen aufweisen, die zum Beispiel in einem gitterartigen Muster ausgebildet sein können. Die Kontakte 20, 22 können durch die Wände 24, 26 des Gehäuses 1 zwischen dehnbaren Teilen der Ummantelungen 14, 16 ausgebildet sein. Bei einigen anderen Ausführungsformen können der erste und der zweite elektrische Kontakt 20, 22 irgendeine geeignete Form zum Leiten freier Elektronen bilden. Bei einigen Ausführungsformen kann/können der erste und/oder der zweite elektrische Kontakt 20, 22 mehrere Biegungen und/oder Kurven aufweisen, so dass er/sie dehnbar ist/sind. Die Kontakte 20, 22 können zum Beispiel zum Vergrößern der Oberfläche und Maximieren des Kontakts mit Kontakten an der äußeren Ummantelung 2 längliche Elemente in Mustern, wie zum Beispiel Spiralen, aufweisen, die sich ohne zu brechen mit den Ummantelungen 14, 16 ausdehnen. Darüber hinaus befinden sich die in 1 gezeigten Wände 24, 26 in der Darstellung auf der Unterseite der Ummantelungen 14, 16, aber die Wände 24, 26 und die Kontakte 20, 22 können sich bei verschiedenen Ausführungsformen an irgendeiner Seite der Ummantelungen 14, 16 befinden und können dahingehend positioniert sein, sich bei Aufblasen der Ummantelungen 14, 16 mit Elektrodenmaterialien in Kontakt mit entsprechenden Kontakten der äußeren Ummantelung 2 zu bewegen.
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Bei einigen Ausführungsformen kann/können die erste Ummantelung 14 und/oder die zweite Ummantelung 16 jeweilige Einlässe oder Einspritzkanäle zur Aufnahme des ersten Elektrodenmaterials 28 aufweisen. Bei einigen anderen Ausführungsformen können die Ummantelungen 14, 16 jeweilige Öffnungen aufweisen, die nach dem Einspritzen des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials 28, 30 in die erste und die zweite Kammer 10 bzw. 12 ähnlich wie zum Aufblasen verschiedener Bälle verwendete Nippel abgedichtet werden können. Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Ummantelung 16 ähnliche Ausführungen und/oder Eigenschaften wie die erste Ummantelung 14 aufweisen, oder die zweite Ummantelung 16 kann verschiedene Ausführungen aufweisen. Zum Beispiel können die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 verschiedene Formen/Größen, Materialien und/oder eine unterschiedliche Aufblasbarkeit aufweisen.
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Die 3B-3E sind als Querschnitt ausgeführte Seitenansichten verschiedener Ausführungsformen einer Batterieanordnung 3. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 3B gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-3A entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Wie bei der Ausführungsform der 1-3A weisen die Ausführungsformen der 3B-3E die äußere Ummantelung 2, die erste Kammer 10 mit dem ersten Elektrodenmaterial 28 und die zweite Kammer 12 mit dem zweiten Elektrodenmaterial 30, die den unter Bezugnahme auf 3A erläuterten allgemein ähneln, auf. Wie bei 3A können das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 in die Kammern 10, 12 eingespritzt oder auf andere Weise darin vorgesehen werden, um zu bewirken, dass sich die erste innere Ummantelung 14 und die zweite innere Ummantelung 16 aufblasen und sich so der Innenfläche 25 der äußeren Ummantelung 2 allgemein oder teilweise anpassen.
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In 3B kann die Batterieanordnung 3 ferner eine dritte Kammer 13 aufweisen, die zur Aufnahme eines Elektrolytmaterials 32 ausgebildet ist. Wie in 3B gezeigt, kann die dritte Kammer 13 durch eine zwischen der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 (und zwischen der ersten und der zweiten Kammer 10, 12) vorgesehene dritte Ummantelung 17 zumindest teilweise definiert werden. Das Elektrolytmaterial 32 kann in einer festen Form, einer flüssigen Form und/oder irgendwelchen anderen geeigneten Formen vorliegen. Wie bei dem ersten und zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 kann das Elektrolytmaterial 32 vorteilhafterweise in die dritte Kammer 13 eingespritzt werden, um zu bewirken, dass sich die dritte Ummantelung 17 aufbläst und sich an die Innenfläche 25 der äußeren Ummantelung 2 allgemein oder teilweise anpasst. Die dritte Kammer 13 kann durch die dritte Ummantelung 17, die eine ionisch leitende Trennwand 18 (ähnlich der Trennwand 18 von 1) aufweisen kann, von der ersten und der zweiten Kammer 10, 12 getrennt sein. Die ionisch leitende Trennwand 18 können mittels zwischenangeordnetem Elektrolytmaterial 32 in der dritten Ummantelung 17 einen Ionentransfer zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 ermöglichen. Es kann von Vorteil sein, wenn die dritte Kammer 13 eigens für das Elektrolytmaterial 32 bestimmt ist, um durch Verhinderung und/oder Minimierung elektrischer Kurzschlüsse aufgrund von physischem Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 in der Vorrichtung die Sicherheit zu erhöhen, weil die dritte Kammer 13 den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kammer 10, 12 vergrößern kann.
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Auf 3C Bezug nehmend, kann die Batterieanordnung 3 mehrere erste Kammern 10, 10' und mehrere zweite Kammern 12, 12' aufweisen. Die ersten Elektrodenmaterialien 28, 28' können in den ersten Kammern 10, 10 ‚angeordnet sein, und die zweiten Elektrodenmaterialien 30, 30‘ können in den zweiten Kammern 12, 12' angeordnet sein. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 3C gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-3B entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Jegliches Paar einer der mehreren ersten Kammern 10, 10' und einer der mehreren zweiten Kammern 12, 12', die sich nebeneinander befinden, kann allgemein ähnlich wie die Batterieanordnung 3 von 3A wirken. 3C zeigt zur Erläuterung elektrische Verbindungen zwischen den ersten und dem zweiten elektrischen Anschlüssen 27, 29. Bei einigen Ausführungsformen können diese Verbindungen in der äußeren Ummantelung 2 eingebettet sein oder über irgendwelche äußeren Verbindungen erfolgen. Eine erste Batteriezelle 58 kann durch die erste Kammer 10 mit dem ersten Elektrodenmaterial 28 und die zweite Kammer 12 mit dem zweiten Elektrodenmaterial 30 teilweise definiert werden. Eine zweite Batteriezelle 60 kann durch die erste Kammer 10' mit dem ersten Elektrodenmaterial 28' und die zweite Kammer 12' mit dem zweiten Elektrodenmaterial 30' teilweise definiert werden. Solch eine Anordnung kann eine parallele elektrische Verbindung zwischen den Zellen 58, 60 darstellen. Bei der veranschaulichen Ausführungsform kann die ionisch leitende Trennwand 18 zwischen der ersten und der zweiten Zelle 58, 60 angeordnet sein. Bei anderen Ausführungsformen kann die Trennwand oder die Wand jedoch eine nicht leitende Trennwand aufweisen, um die erste Zelle 58 von der zweiten Zelle 60 elektrisch zu trennen. Die Ausführungsform von 3C kann die Batteriezellen 58, 60 parallel zueinander bereitstellen, was etwaige während des Betriebs eine Fehlfunktion aufweisende Kammern günstigerweise isolieren kann. Kammern mit Fehlfunktion können bei der Herstellung der Batterieanordnung 3 verursacht werden. Ein physischer Aufprall während der Verwendung der Batterieanordnung 3 kann auch Kammern mit Fehlfunktion verursachen. Durch Parallelverbindung der Batteriezellen 58, 60 können arbeitende Zellen Kammern mit Fehlfunktionen kompensieren.
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3D ähnelt der in 3C gezeigten Batterieanordnung 3. Anstelle der Parallelverbindung der Batteriezellen 58, 60 verbindet die in 3D veranschaulichte Ausführungsform die Zellen 58, 60 in Reihe. Da die Zellen 58, 60 in Reihe verbunden sind, kann anstatt die ionisch leitende Trennwand 18 zwischen der ersten und der zweiten Zelle 58, 60 bereitzustellen eine nicht leitende Trennwand zwischen den Zellen 58, 60 bereitgestellt werden. Die Ausführungsformen von 3D können mit in Reihe verbundenen Batterien verbundene Vorteile bieten, wie zum Beispiel eine erhöhte Spannung. Bei einigen Ausführungsformen kann die Batterieanordnung 3 von 3D auch zur Erhöhung der Flexibilität und für eine genaue Volumensteuerung der ersten und der zweiten Kammer 10, 10', 12, 12' von Vorteil sein.
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3E zeigt eine Batterieanordnung 3 mit einer anders dimensionierten ersten und zweiten Ummantelung 14, 16. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 3E gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-3D entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist die erste Kammer 10 eine größere Querschnittsfläche als die zweite Kammer 12 auf. Bei einer dreidimensionalen Ausführung dieser Ausführungsform kann die erste Kammer 10 ein größeres Volumen als die zweite Kammer 12 aufweisen. Somit kann bei einigen Ausführungsformen ein größeres Volumen des ersten Elektrodenmaterials 28 als des zweiten Elektrodenmaterials 30 in der in 3E gezeigten Batterieanordnung 3 vorliegen. Die veranschaulichte Ausführungsform kann von Vorteil sein, weil sie das Kompensieren von verschiedenen Materialeigenschaften bei dem ersten und zweiten Elektrodenmaterial 28, 30 gestatten kann.
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Die 4A-4B veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines Batteriegehäuses 1 und einer Batterieanordnung 3, wobei das Batteriegehäuse 1 flexible oder aufblasbare Teile 43 und einen oder mehrere relativ starre Teile 42 aufweisen kann. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten der 4A-4B gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-3D entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. 4A zeigt eine Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 und der äußeren Ummantelung 2 vor der Anordnung des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials 28, 30 in die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 des Batteriegehäuses 1 gemäß einer anderen Ausführungsform. 4B veranschaulicht die Batterieanordnung 3 nach dem Aufblasen der Ummantelungen 14, 16 in der äußeren Ummantelung 2 durch Füllen der Ummantelungen 14, 16 mit einem Anoden- und Kathodenmaterial.
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Wie oben erwähnt, können die erste und die zweite Ummantelung 14, 16 der 4A und 4B starre Teile 42 und flexible oder aufblasbare Teile 43, die mit den starren Teilen 42 gekoppelt oder verbunden sind, aufweisen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann/können der/die starre(n) Teil(e) 42 mit einer Wand 45 der äußeren Ummantelung 2 gekoppelt sein, und der/die flexible(n) oder aufblasbare(n) Teil(e) 43 kann/können sich von der Wand 45 nach außen erstrecken. Wenn das erste und das zweite Elektrodenmaterial 28, 30 in die aufblasbaren oder flexiblen Teile 43 der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 eingespritzt wird, kann sich zu den gewünschten Formen aufblasen oder verformen, die sich, wie oben erläutert wurde, an die Innenfläche der äußeren Ummantelung allgemein oder teilweise anpassen können. Durch Kopplung des starren Teils 42 an die Wand 45 der Ummantelung 2 kann das Ausdehnen oder die Aufblasbarkeit des/der flexiblen oder aufblasbaren Teils/Teile 43 in eine gewünschte Richtung, zum Beispiel nach oben, wie bei der Ausführungsform von 4B gezeigt, gelenkt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann es jedoch wünschenswert sein, das Aufblasen des/der flexiblen oder aufblasbaren Teils/Teile 43 in andere Richtungen und zur Anpassung an andere Formen zu lenken. Solche Ausführungsformen können dadurch bereitgestellt werden, dass sie in verschiedenen Teilen des Batteriegehäuses 1 eine unterschiedliche Flexibilität oder Aufblasbarkeit aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können die starren Teile 42 druckempfindliche Bereiche in der äußeren Ummantelung 2 günstigerweise schützen. Ferner kann/können der/die starre(n) Teil(e) 42 bei einigen Ausführungsformen günstigerweise elektronische Bauteile, wie zum Beispiel elektronische Schaltungen, passive Bauelemente usw., aufweisen, die Leistungshöhen und/oder Frequenzen vor Übertragung zu der elektronischen Vorrichtung modifizieren können.
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4C ist eine als Querschnitt ausgeführte schematische Seitenansicht einer Batterieanordnung 3, bei der das Batteriegehäuse 1 eine balgförmige Ummantelungsstruktur aufweist. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 4C gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-4B entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. In 4C werden das Batteriegehäuse 1 und die äußere Ummantelung 2 vor dem Aufblasen, zum Beispiel ohne das in der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 des Batteriegehäuses 1 angeordnete erste und zweite Elektrodenmaterial 28, 30, gezeigt. Anstatt der elastischen Materialien, die dazu neigen können, sich nach dem Füllen zusammenzuziehen, können die veranschaulichten Ummantelungen relativ unelastische Materialien aufweisen, die sich nichtsdestotrotz nach dem Füllen ausdehnen können, ähnlich wie ein Mylar- oder Folienballon. Bei einigen Ausführungsformen kann die in 4C gezeigte Einrichtung günstigerweise die Belastung in der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 reduzieren, weil die balgförmige Ummantelungsstruktur der Ummantelungen 14, 16 das Aufblasen beim Anordnen der Elektrodenmaterialien 28, 30 durch Reduzieren eines Dehnungsausmaßes der Ummantelungen 14, 16 kompensieren kann. Bei einigen Ausführungsformen kann die in 4C gezeigte Ausführungsform günstigerweise auch die Ausdehnung und das Aufblasvolumen der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 in bestimmte Richtungen lenken. Zum Beispiel kann sich die in 4C veranschaulichte Ausführungsform für eine vertikale Ausdehnung der Ummantelungen 14, 16 eignen. Bei einigen Ausführungsformen können die Ummantelungen 14, 16 jedoch dahingehend ausgelegt sein, Eigenschaften aufzuweisen, die sich für eine horizontale Ausdehnung eignen.
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5 zeigt eine andere Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 mit einer oder mehreren darin integrierten elektronischen Vorrichtungen 36. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 5 gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-4C entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Die elektronischen Vorrichtungen 36 können innerhalb einer Wand 47 des Batteriegehäuses 1 angeordnet sein. Die Wand 47 kann bei verschiedenen Ausführungsformen starr oder flexibel sein. Die elektronischen Vorrichtungen 36 können jegliche geeigneten Arten von elektronischen Bauteilen, wie zum Beispiel integrierte Schaltungen (Analog-Digital-Wandler, einen Verstärker, andere Schaltungskomponenten usw.), eine MEMS-Vorrichtung (MEMS - microelectromechanical system), eine Sensorvorrichtung usw., aufweisen. Die elektronische Vorrichtung 36 kann über Leitungsdrähte, Leiterbahnen auf einer Leiterplatte und/oder auf jegliche andere geeignete Weise mit den elektronischen Kontakten 20, 22 elektrisch verbunden sein.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 und der äußeren Ummantelung 2, bei der die aufblasbaren inneren Ummantelungen 14, 16 um ein elektronisches System 38 herum angeordnet sind. Das elektrische System 38 kann mehrere elektrische Bauteile aufweisen. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 6 gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-5 entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Wie in 6 gezeigt, kann das Batteriegehäuse 1 mehrere aufblasbare innere Ummantelungen 14, 16 aufweisen, die um den Umfang des elektronischen Systems 38 angeordnet sind. Eine Innenwand 37 des Batteriegehäuses 1 kann die Elektrodenmaterialien 28, 30 von dem elektronischen System 38 trennen und kann bewirken, dass sich das Batteriegehäuse 1 um das elektronische System 38 herum allgemein anpasst. Somit kann die Innenwand 37 des Gehäuses 1 bei einigen Ausführungsformen einen hohlen Innenbereich definieren, der zur Aufnahme des Systems 38 darin ausgebildet ist. Eine Anpassung des Batteriegehäuses 1 um das elektronische System 38 herum kann günstigerweise eine integrierte Batterieanordnung 3 in dem System 38 ohne wesentliche Änderung der Form und/oder Größe des Systems 38 ermöglichen, indem praktisch eine Schicht von Batteriematerialien über das elektronische System 38 bereitgestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die Innenwand 37 leitende Kontakte 20, 22 zur Bereitstellung von elektrischer Kommunikation zwischen den Elektrodenmaterialien 28, 30 und dem elektronischen System 38 aufweisen. Darüber hinaus kann bei der Ausführungsform von 6 das elektronische System 38 durch Anordnen der ersten und der zweiten Ummantelung 14, 16 um das elektronische System 38 herum günstigerweise vor physischen Beschädigungen geschützt werden. Wie in den 3C und 3D können bei einigen Ausführungsformen bei Parallelverbindung verschiedener Batteriezellen in der Batterieanordnung 3 jede Batteriezelle trennende Wände die ionisch leitenden Trennwände 18 aufweisen. Wenn die verschiedenen Batteriezellen innerhalb der Batterieanordnung 3 andererseits in Reihe verbunden werden, können die Wände die nicht leitenden Trennwände 31 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen können leitende Kontakte 20, 22 und der erste und der zweite elektrische Anschluss (nicht gezeigt) zur Versorgung eines anderen elektronischen Systems durch eine Außenwand 39 des Gehäuses 1 mit Elektrizität vorgesehen sein.
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7 ist eine schematische Schnittendansicht einer Batterieanordnung 3, die ein kabelartiges Profil definiert, gemäß einer anderen Ausführungsform. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten von 7 gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-6 entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. Bei der Ausführungsform von 7 kann die Batterieanordnung 3 wie ein Kabel oder Draht geformt sein, so dass die Batterieanordnung 3 entlang einer in die Seite gemäß der Darstellung von 7 führenden Richtung langgestreckt sein kann, zum Beispiel in einer quer zu den Wänden der Ummantelungen 14, 16, 17 verlaufenden Richtung langgestreckt sein kann. Wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen können die aufblasbaren inneren Ummantelungen 14, 16 aufblasbar, dehnbar, flexibel und/oder biegbar sein, um ein freies Verformen innerhalb der äußeren Ummantelung 2 zu ermöglichen. Ferner kann das Batteriegehäuse 1 wie bei der Ausführungsform von 3B eine dritte Kammer 13 aufweisen, in der ein Elektrolytmaterial 32 eingespritzt oder auf andere Weise vorgesehen sein kann. Bei der Ausführungsform von 7 kann das Elektrolytmaterial 32 in der dritten Kammer 13 eingespritzt werden, um ein allgemeines oder teilweises Anpassen der dritten aufblasbaren Ummantelung 17 an die Form der Innenfläche 25 der länglichen äußeren Ummantelung 2 zu bewirken. Wie oben in Verbindung mit 3B erläutert wurde, kann das in der dritten Kammer 13 bereitgestellte Elektrolytmaterial 32 bei verschiedenen Ausführungsformen günstigerweise die Gefahr eines Kurzschlusses reduzieren.
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Die Figuren nach 8A-8B veranschaulichen eine andere Ausführungsform eines Batteriegehäuses 1, das ein erstes Reservoir 54 und ein zweites Reservoir 56 aufweist, die über eine erste und eine zweite Zuführleitung 50, 52 mit einer entsprechenden ersten und zweiten Kammer 10, 12 verbunden sind. Das erste Reservoir 54 und die erste Kammer 10 können das erste Elektrodenmaterial 28 aufnehmen, und das zweite Reservoir 56 und die zweite Kammer 12 können das zweite Elektrodenmaterial 30 aufnehmen. Die Elektrodenmaterialien 28, 30 in dem Reservoir 54, 56 erzeugen keinen Strom, deshalb können die Materialien im Gegensatz zu den Elektrodenmaterialien 28, 30 in den Kammern 10, 12, die elektrisch aktiv sind, als inaktiv betrachtet werden. Wenn nicht anders angegeben, können die Komponenten der 8A-8B gleiche Bezugszahlen aufweisenden Komponenten der 1-7 entsprechen oder ihnen allgemein ähneln. 8A zeigt eine Ausführungsform des Batteriegehäuses 1 in einem ersten Zustand, und 8B zeigt das Batteriegehäuse 1 in einem zweiten Zustand. Eine Steuereinheit 48 kann einen Speicher und Verarbeitungselektronik aufweisen, die dahingehend ausgelegt ist, die in die erste und die zweite Kammer 10, 12 abgegebene Menge an Elektrodenmaterialien 28, 30 zu steuern, indem sie das erste Elektrodenmaterial 28 über die erste Zuführleitung 50 zwischen der ersten Kammer 10 und dem ersten Reservoir 54 bewegt und das zweite Elektrodenmaterial 30 über die zweite Zuführleitung 52 zwischen der zweiten Kammer 12 und dem zweiten Reservoir 56 bewegt, und umgekehrt. Die Steuereinheit 48 kann eine oder mehrere Pumpen aufweisen, die zum Antrieb des ersten und des zweiten Elektrodenmaterials 28, 30 zwischen den Kammern 10, 12 und den Reservoirs 54, 56 ausgebildet sind. Die Verarbeitungselektronik kann dahingehend ausgelegt sein, den Betrieb der Pumpe(n), die durch einen oder mehrere Motoren angetrieben werden kann (können), zu steuern. Die in 8B gezeigte erste und zweite Kammer 10, 12 weisen mehr Elektrodenmaterialien 28, 30 auf als die in 8A gezeigten Kammern 10, 12. Somit kann die Batteriezelle im zweiten Zustand (8B) eine höhere Kapazität aufweisen als die Batteriezellen im ersten Zustand (8A). Ferner kann die Batteriezelle im zweiten Zustand (8B) schneller aufgeladen werden als die Batteriezelle im ersten Zustand (8A). Bei verschiedenen Ausführungsformen kann deshalb das Volumen an Elektrodenmaterialien 28, 30 in den Kammern 10, 12 basierend auf der erwarteten Nutzung geändert werden. Wenn die Vorrichtung zum Beispiel eine signifikante oder Spitzennutzung erfährt, können zusätzliche Elektrodenmaterialien 28, 30 in die Kammern 10, 12 gepumpt werden, um die elektrische Ladekapazität zu erhöhen. Wenn die Nutzung andererseits gering ist, dann kann die Menge an Elektrodenmaterialien 28, 30 durch Herauspumpen der Elektrodenmaterialien 28, 30 aus den jeweiligen Kammern 10, 12 reduziert werden, und die Batterie kann schneller geladen werden. Bei einigen Ausführungsformen können sich das erste und das zweite Reservoir 54, 56 in der ersten und der zweiten Kammer 10, 12 oder ansonsten in dem Batteriegehäuse 1 befinden. Bei solchen Ausführungsformen können das erste und das zweite Reservoir 54, 56 ein aktives erstes und zweites Elektrodenmaterial 28, 30 von einem nicht aktiven ersten und zweiten Material 28, 30 in der ersten und zweiten Kammer 10, 12 trennen.
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Obgleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bestimmten Ausführungsformen und Beispielen offenbart worden ist, versteht sich für den Fachmann, dass sich die vorliegende Erfindung über die speziell offenbarten Ausführungsformen hinaus auch auf andere alternative Ausführungsformen und/oder Verwendungen der Erfindung und offensichtliche Modifikationen und Äquivalente davon erstreckt. Während mehrere Variationen der Erfindung ausführlich gezeigt und beschrieben worden sind, werden darüber hinaus für den Fachmann basierend auf dieser Offenbarung andere Modifikationen, die im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegen, leicht ersichtlich. Ferner kommt in Betracht, dass verschiedene Kombinationen oder Unterkombinationen der bestimmten Merkmale und Aspekte der Ausführungsformen erstellt werden können und immer noch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung fallen. Es sollte auf der Hand liegen, dass verschiedene Merkmale und Aspekte der offenbarten Ausführungsformen miteinander kombiniert oder gegeneinander ausgetauscht werden können, um verschiedene Ausführungen der offenbarten Erfindung zu bilden. Somit sollte der hier offenbarte Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht durch die oben beschriebenen bestimmten offenbarten Ausführungsformen eingeschränkt werden, sondern sollte nur durch eine angemessene Auslegung der folgenden Ansprüche bestimmt werden.
