DE102020207326A1

DE102020207326A1 - Sekundärbatterie

Info

Publication number: DE102020207326A1
Application number: DE102020207326.0A
Authority: DE
Inventors: Sang Mok Park; Young Woo Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US11322785B2; CN113067110A; KR20210074835A; US20210184292A1

Abstract

Eine Sekundärbatterie umfasst eine erste Elektrodenanordnung mit einer ersten Kathode und einer ersten Anode, eine zweite Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegt und die eine zweite Kathode und eine zweite Anode umfasst, eine Kühlplatte, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung zum Kühlen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung angeordnet ist, ein Außenmaterial, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung angeordnet sind, eine Kathodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Kathode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist, und eine Anodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Anode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist, wobei zumindest eine der Kathodenlasche und der Anodenlasche mit der Kühlplatte gekoppelt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Sekundärbatterie.
HINTERGRUND
Eine Sekundärbatterie umfasst eine Elektrodenanordnung mit einer Kathode und einer Anode, ein Außenmaterial zum Aufnehmen der Elektrodenanordnung und eine Kathodenlasche und eine Anodenlasche zum elektrischen Verbinden der Kathode und der Anode mit der Außenseite des Außenmaterials. Die Laschen verformen sich leicht, wenn Lasten darauf aufgebracht werden. Darüber hinaus können die auf die Laschen aufgebrachten Lasten auf die Elektrodenanordnung übertragen werden, um die Elektrodenanordnung zu verformen. Diese Probleme treten bei einer Sekundärbatterie vom Beutel- bzw. Pouchtyp merklich auf. Des Weiteren muss eine Dichtung zwischen dem Außenmaterial und den Laschen gebildet werden, und aufgrund dessen kann eine Auswahl des Außenmaterials oder ein Dichtungsverfahren für das Außenmaterial beschränkt sein. Ferner kann es schwierig sein, die Sekundärbatterie bei hoher Temperatur normal zu betreiben. Um dieses Problem zu vermeiden, kann zusätzlich eine Struktur bzw. Anordnung zum Kühlen der Sekundärbatterie für eine Vorrichtung erforderlich sein, in der die Sekundärbatterie angebracht ist. Die Struktur kann jedoch dazu führen, dass die entsprechende Vorrichtung komplex ist.
Die Informationen, die in dem obigen Hintergrundabschnitt offenbart sind, sollen das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung erleichtern und sollten nicht als Bestätigung dafür angesehen werden, dass diese Informationen einen Teil des Standes der Technik bilden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung ist gemacht worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, die im Stand der Technik auftreten, während durch den Stand der Technik erzielte Vorteile erhalten bleiben.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung stellt eine Sekundärbatterie zum Verhindern einer Verformung von Laschen oder einer Verformung von Elektrodenanordnungen bereit, obwohl Lasten auf die Laschen aufgebracht werden.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung stellt eine Sekundärbatterie bereit, um eine freie Auswahl eines Außenmaterials oder eines Dichtungsverfahrens davon zu ermöglichen, indem eine Dichtung zwischen dem Außenmaterial und den Laschen ausgeschlossen bzw. herausgenommen wird.
Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung stellt eine Sekundärbatterie mit einer eigenen Anordnung bereit, die in der Lage ist, die Sekundärbatterie kühlen zu können.
Die technischen Probleme die durch die vorliegende Offenbarung gelöst werden sollen, sind nicht auf die vorgenannten Probleme beschränkt, und alle anderen hier nicht erwähnten technischen Probleme werden aus der folgenden Beschreibung von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, klar verstanden.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Sekundärbatterie eine erste Elektrodenanordnung mit einer ersten Kathode und einer ersten Anode, eine zweite Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegt, und die eine zweite Kathode und eine zweite Anode umfasst, eine Kühlplatte, die zwischen der ersten und zweiten Elektrodenanordnung zum Kühlen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung angeordnet ist, ein Außenmaterial, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung angeordnet sind, eine Kathodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Kathode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist, und eine Anodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Anode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist, wobei zumindest eine der Kathodenlasche und der Anodenlasche mit der Kühlplatte gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform kann die Kühlplatte umfassen eine erste Kühlplatte, die mit einer Fläche bzw. Oberfläche der ersten Elektrodenanordnung in Kontakt steht, die der zweiten Elektrodenanordnung zugewandt ist, und eine zweite Kühlplatte, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Kühlplatte gegenüberliegt und mit einer Fläche bzw. Oberfläche der zweiten Elektrodenanordnung in Kontakt steht, die der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist.
In einer Ausführungsform kann die Kühlplatte ferner eine Klebeschicht umfassen, die zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte angeordnet ist und die die erste und die zweite Kühlplatte miteinander verbindet.
In einer Ausführungsform können die Kathodenlasche und die Anodenlasche zwischen der ersten und zweiten Kühlplatte angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann die Sekundärbatterie umfassen ein erstes Isoliermaterial, das einen Bereich der Kathodenlasche umgibt, um die Kathodenlasche von der ersten und zweiten Kühlplatte zu isolieren, wobei der Bereich der Kathodenlasche die erste und zweite Kühlplatte in einer Stapelrichtung der ersten und zweiten Elektrodenanordnung überlappt, und ein zweites Isoliermaterial, das einen Bereich der Anodenlasche umgibt, um die Anodenlasche von der ersten und zweiten Kühlplatte zu isolieren, wobei der Bereich der Anodenlasche die erste und zweite Kühlplatte in der Stapelrichtung überlappt.
In einer Ausführungsform können sich das erste und zweite Isoliermaterial außerhalb der ersten und zweiten Kühlplatte erstrecken, um freigelegt zu sein.
In einer Ausführungsform kann die Kühlplatte ferner umfassen eine erste Kathodenöffnung, die durch einen ersten Bereich der ersten Kühlplatte gebildet ist und die die Kathodenlasche außerhalb der ersten Kühlplatte freigelegt, wobei der erste Bereich der Kühlplatte die Kathodenlasche in der Stapelrichtung überlappt, eine erste Anodenöffnung, die durch einen zweiten Bereich der ersten Kühlplatte gebildet ist und die die Anodenlasche außerhalb der ersten Kühlplatte freigelegt, wobei der zweite Bereich der ersten Kühlplatte die Anodenlasche in der Staplerrichtung überlappt, eine zweite Kathodenöffnung, die durch einen ersten Bereich der zweiten Kühlplatte gebildet ist und die die Kathodenlasche außerhalb der zweiten Kühlplatte freigelegt, wobei der erste Bereich der zweiten Kühlplatte die Kathodenlasche in der Staplerrichtung überlappt, und eine zweite Anodenöffnung, die durch einen zweiten Bereich der zweiten Kühlplatte gebildet ist und die die Anodenlasche außerhalb der zweiten Kühlplatte freigelegt, wobei der zweite Bereich der zweiten Kühlplatte die Anodenlasche der Stapelrichtung überlappt.
In einer Ausführungsform kann die erste Elektrodenanordnung ferner umfassen eine erste Kathodenleitung, die sich von der ersten Kathode erstreckt und durch die erste Kathodenöffnung mit der Kathodenlasche verbunden ist, und eine erste Anodenleitung, die sich von der ersten Anode erstreckt und durch die erste Anodenöffnung mit der Anodenlasche verbunden ist, und die zweite Elektrodenanordnung kann ferner umfassen eine zweite Kathodenleitung, die sich von der zweiten Kathode erstreckt und durch die zweite Kathodenöffnung mit der Kathodenlasche verbunden ist, und eine zweite Anodenleitung, die sich von der zweiten Anode erstreckt und durch die zweite Anodenöffnung mit der Anodenlasche verbunden ist.
In einer Ausführungsform kann die Sekundärbatterie ferner umfassen dritte Isoliermaterialien, die entlang von Innenflächen der ersten Kühlplatte angeordnet sind, die die erste Kathodenöffnung und die erste Anodenöffnung bilden bzw. definieren, und vierte Isoliermaterialien, die entlang von Innenflächen der zweiten Kühlplatte angeordnet sind, die die zweite Kathodenöffnung und die zweite Anodenöffnung bilden bzw. definieren.
In einer Ausführungsform kann das Außenmaterial ein oberes Außenmaterial und ein unteres Außenmaterial umfassen, wobei ein Aufnahmeraum, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung angeordnet sind, zwischen dem oberen und unteren Außenmaterial gebildet bzw. definiert ist, und die Kühlplatte kann derart gebildet sein, dass ein Umfang der Kühlplatte außerhalb des oberen und des unteren Außenmaterials freigelegt ist.
In einer Ausführungsform kann die Sekundärbatterie ferner umfassen eine obere Dichtungsschicht, die das obere Außenmaterial hermetisch mit einer oberen Fläche der Kühlplatte verbindet, und eine untere Dichtungsschicht, die das untere Außenmaterial hermetisch mit einer unteren Fläche der Kühlplatte verbindet.
In einer Ausführungsform kann die Kühlplatte umfassen eine erste Kühlplatte, die an einer Seite der ersten Elektrodenanordnung angeordnet ist, die der zweiten Elektrodenanordnung zugewandt ist, eine zweite Kühlplatte, die an einer Seite der zweiten Elektrodenanordnung derart angeordnet ist, dass sie der ersten Kühlplatte gegenüberliegt, wobei die Seite der zweiten Elektrodenanordnung der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist, eine Klebeschicht, die zwischen der ersten und zweiten Kühlplatte angeordnet ist und die die erste und zweite Kühlplatte verbindet, und eine Sensoreinführungsöffnung, die in der Klebeschicht gebildet ist, um ein Einsetzen eines Temperatursensors zu ermöglichen, und die sich von einem Abschnitt der Klebeschicht, der außerhalb des oberen und des unteren Außenmaterials freigelegt ist, zu einem anderen Abschnitt der Klebeschicht erstreckt, wo sich die erste und zweite Elektrodenanordnung befinden.
In einer Ausführungsform können die Kühlplatte und das Außenmaterial Durchgangslöcher aufweisen, die durch die Kühlplatte und das Außenmaterial in entsprechenden Positionen gebildet sind.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Sekundärbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Sekundärbatterie von 1;
3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts A der Sekundärbatterie von 2;
4 zeigt eine Schnittdarstellung der Sekundärbatterie entlang der Linie X-X von 1;
5 zeigt eine Draufsicht der Sekundärbatterie von 1;
6 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt; und
8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein drittes modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Beim Hinzufügen der Bezugszeichen zu den Komponenten jeder Zeichnung ist zu beachten, dass die identische oder äquivalente Komponente durch das Bezugszeichen bezeichnet ist, auch wenn sie in anderen Zeichnungen angegeben ist. Ferner wird bei der Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine ausführliche Beschreibung von bekannten Merkmalen oder Funktionen ausgeschlossen, um den Kern der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig unklar werden zu lassen.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Sekundärbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellt. 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung der Sekundärbatterie von 1. 3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts A der Sekundärbatterie von 2. 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Sekundärbatterie entlang der Linie X-X von 1. 5 zeigt eine Draufsicht der Sekundärbatterie von 1. Wie in 1 bis 5 dargestellt, umfasst die Sekundärbatterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine erste Elektrodenanordnung 110, eine zweite Elektrodenanordnung 120, eine Kühlplatte 160, ein Außenmaterial 170, eine Kathodenlasche 181 und eine Anodenlasche 182.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die erste Elektrodenanordnung 110 eine erste Kathode lila und eine erste Anode 111b. Die erste Kathode lila und die erste Anode 111b können eine allgemeine Kathode und eine allgemeine Anode sein, die bei einer Lithiumionen-Sekundärbatterie Anwendung finden. Dies ist auch im Fall einer zweiten Kathode 121a und einer zweiten Anode 121b, die nachstehend beschrieben werden, gleich.
Beispielsweise kann die erste Kathode lila durch Aufbringen eines aktiven Kathodenmaterials auf gegenüberliegende Flächen eines Kathoden-Stromabnehmers hergestellt werden, und die erste Anode 111b kann durch Aufbringen eines aktiven Anodenmaterials auf gegenüberliegende Flächen eines Anoden-Stromabnehmers hergestellt werden. Eine erste Kathodenleitung 113a, die nachstehend beschrieben wird, kann ein Abschnitt des Kathoden-Stromabnehmers sein, an dem das aktive Kathodenmaterial nicht aufgebracht ist, und eine erste Anodenleitung 113b, die nachstehend beschrieben wird, kann ein Abschnitt des Anoden-Stromabnehmers sein, an dem das aktive Anodenmaterial nicht aufgebracht ist. Die erste Elektrodenanordnung 110 kann eine allgemeine gewickelte Elektrodenanordnung (Elektrodenanordnung vom Jelly-Roll-Typ) oder eine allgemeine Stapelelektrodenanordnung sein. Die erste Elektrodenanordnung 110 umfasst ferner einen Separator 112.
Wie in 4 dargestellt, umfasst die zweite Elektrodenanordnung 120 die zweite Kathode 121a und die zweite Anode 121b. Die zweite Elektrodenanordnung 120 kann eine allgemeine gewickelte Elektrodenanordnung (Elektrodenanordnung vom Jelly-Roll-Typ) oder eine allgemeine Stapelelektrodenanordnung sein. Die zweite Elektrodenanordnung 120 umfasst ferner einen Separator 122. Wie in 2 dargestellt, kann die zweite Elektrodenanordnung 120 derart angeordnet sein, dass sie der ersten Elektrodenanordnung 110 gegenüberliegt. Beispielsweise kann die zweite Elektrodenanordnung 120 derart angeordnet sein, dass eine obere Fläche der zweiten Elektrodenanordnung 120 einer unteren Fläche der ersten Elektrodenanordnung 110 in Bezug auf 2 zugewandt ist.
Wie in 2 und 3 dargestellt, ist die Kühlplatte 160 zum Kühlen der ersten und zweiten Elektrodenanordnung 110 und 120 zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung 110 und 120 angeordnet. Die Kühlplatte 160 kann Wärme aufnehmen, die von der ersten und zweiten Elektrodenanordnung 110 und 120 erzeugt wird, und kann die Wärme an die Außenseite der Sekundärbatterie abgeben, wodurch die Wärme von der ersten und zweiten Elektrodenanordnung 110 und 120 abgeleitet wird. Die Sekundärbatterie dieser Ausführungsform umfasst die Kühlplatte 160. Demzufolge muss eine separate Kühlanordnung nicht unbedingt verwendet werden, oder die Verwendung der separaten Kühlanordnung kann reduziert werden. Die Kühlplatte 160 kann nicht nur zum Kühlen der Elektrodenanordnungen 110 und 120 verwendet werden, sondern auch zum Erwärmen der Elektrodenanordnungen 110 und 120.
Das Außenmaterial 170 nimmt die erste und zweite Elektrodenanordnung 110 und 120 auf. Zu diesem Zweck kann das Außenmaterial 170 darin einen Aufnahmeraum S aufweisen (sie 2). Das Außenmaterial 170 kann ein allgemeiner Aluminiumbeutel sein.
Die Kathodenlasche 181 ist elektrisch mit der ersten und zweiten Kathode lila und 121a verbunden. Zum Beispiel, wie in 4 dargestellt, kann die Kathodenlasche 181 elektrisch mit der ersten und der zweiten Katode lila und 121a durch die erste und die zweite Kathodenleitung 113a und 123a verbunden sein, indem sie mit der ersten und der zweiten Kathodenleitung 113a und 123a verbunden ist, die mit der ersten und der zweiten Kathode lila bzw. 121a verbunden sind. Die Kathodenlasche 181 erstreckt sich in einer ersten Richtung der Sekundärbatterie und ist in der ersten Richtung außerhalb des Außenmaterials 170 freigelegt.
Die Anodenlasche 122 ist elektrisch mit der ersten und der zweiten Anode 111b und 121b verbunden. Beispielsweise kann die Anodenlasche 182 elektrisch mit der ersten und der zweiten Anode 111b und 121b durch die erste und die zweite Anodenleitung 113b und 123b verbunden sein, indem sie mit der ersten und der zweiten Anodenleitung 113b und 123b verbunden ist, die mit der ersten und zweiten Anode 111b bzw. 121b verbunden sind. Die Anodenlasche 182 erstreckt sich in der ersten Richtung und ist in der ersten Richtung außerhalb des Außenmaterials 170 freigelegt. Die Kathodenlasche 181 und die Anodenlasche 182 können an gegenüberliegenden Seiten der Sekundärbatterie in der ersten Richtung angeordnet sein.
Zumindest eine der Kathodenlasche 181 und der Anodenlasche 182 ist mit der Kühlplatte 160 gekoppelt. Beispielsweise können die Kathodenlasche 181 und die Anodenlasche 182 mit der Kühlplatte 160 gekoppelt sein, indem sie zwischen die erste und zweite Kühlplatte 130 und 140 eingesetzt sind. Das Koppeln kann durch eine Klebeschicht 150 durchgeführt werden, die nachstehend beschrieben wird. In 2 ist beispielhaft dargestellt, dass sowohl die Kathodenlasche 181 als auch die Anodenlasche 182 mit der Kühlplatte 160 gekoppelt sind.
Im Stand der Technik werden die Laschen leicht verformt, wenn Lasten bzw. Belastungen darauf aufgebracht werden. Darüber hinaus können die auf die Laschen aufgebrachten Lasten auf Elektrodenanordnungen übertragen werden, um die Elektrodenanordnungen zu verformen. Diese Probleme treten bei einer Sekundärbatterie vom Beuteltyp merklich auf. Um diese Probleme zu überwinden, sind die Laschen 181 und 182 mit der Kühlplatte 160 in der Sekundärbatterie dieser Ausführungsform gekoppelt. In der Sekundärbatterie dieser Ausführungsform sind die Laschen 181 und 182 an der Kühlplatte 160 befestigt, indem sie mit der Kühlplatte gekoppelt sind. Demzufolge kann eine Verformung der Laschen 181 und 182 minimiert werden, obwohl in einem Herstellungsprozess Lasten auf die Laschen 181 und 182 aufgebracht werden. Ferner werden aufgrund der Kühlplatte 160 die auf die Laschen 181 und 182 aufgebrachten Lasten nicht direkt an die Elektrodenanordnung 110 und 120 übertragen, und somit kann eine Verformung der Elektrodenanordnung 110 und 120 minimiert werden, selbst wenn die Lasten auf die Laschen 181 und 182 in dem Herstellungsprozess aufgebracht werden.
Die Kühlplatte 160 ist derartig gebildet, um eine größere Fläche als die Laschen 181 und 182 aufzuweisen. Ferner kann die Kühlplatte 160 aus einem Material mit einer höheren Steifigkeit als die Laschen 181 und 182 gebildet sein. Aufgrund dessen kann die Kühlplatte 160 eine höhere Steifigkeit als die Laschen 181 und 182 aufweisen und kann somit eine Verformung wirksamer verhindern.
Wie in 3 dargestellt, können die Kühlplatte 160 die erste Kühlplatte 130 und die zweite Kühlplatte 140, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Kühlplatte 130 gegenüberliegt, umfassen. Die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 können flache Platten aus Aluminium, Kupfer, Nickel, rostfreiem Stahl oder dergleichen sein. Die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 können derart gebildet sein, dass sie eine Dicke von 0,3 mm bis 3,0 mm aufweisen.
Die erste Kühlplatte 130 kann angeordnet sein, um einen Kontakt mit der Oberfläche der ersten Elektrodenanordnung 110 herzustellen, die der zweiten Elektrodenanordnung 120 zugewandt ist, und die zweite Kühlplatte 140 kann angeordnet sein, um einen Kontakt mit der Oberfläche der zweiten Elektrodenanordnung 120 herzustellen, die der ersten Elektrodenanordnung 110 zugewandt ist. Beispielsweise in Bezug auf 3, kann die erste Kühlplatte 130 angeordnet sein, um einen Kontakt mit der unteren Fläche der ersten Elektrodenanordnung 110 herzustellen, und die zweite Kühlplatte 140 kann angeordnet sein, um einen Kontakt mit der Oberfläche der zweiten Elektrodenanordnung 120 herzustellen. Wenn die Kühlplatte 160 direkten Kontakt mit den Elektrodenanordnungen 110 und 120 hat, kann die Wärmeübertragungseffizienz verbessert werden. Aufgrund dessen können die Elektrodenanordnungen 110 und 120 schnell gekühlt oder erwärmt werden.
Wie in 2 und 3 dargestellt, kann die Kühlplatte 160 ferner die Klebeschicht 150 umfassen, die zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 angeordnet ist und die die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 verbindet. Die Klebeschicht 150 kann aus Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET) oder dergleichen gebildet sein. Die Klebeschicht 150 kann derart gebildet sein, dass sie eine Dicke von 0,5 mm bis 3,5 mm aufweist. Wenn die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 durch die Klebeschicht 150 verbunden sind, können die zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 angeordneten Laschen 181 und 182 stabiler befestigt sein. Beispielsweise kann die Klebeschicht 150 den Druck, der auf die Sekundärbatterie ausgeübt wird, von oben nach unten oder von unten nach oben in Bezug auf 2 entlasten bzw. verringern. Die Klebeschicht 150 kann eine Dichtung zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte 130und 140 bilden.
Wie in 3 dargestellt, kann die Sekundärbatterie dieser Ausführungsform ferner ein erstes Isoliermaterial 191 zum Isolieren der Kathodenlasche 181 von der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 und ein zweites Isoliermaterial 192 zum Isolieren der Anodenlasche 182 von der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 umfassen. Das erste Isoliermaterial 191 kann den Bereich der Kathodenlasche 181 umgeben, der die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 überlappt. Das zweite Isoliermaterial 192 kann den Bereich der Anodenlasche 182 umgeben, der die erste und die zweite Kühlplatte 130 und 140 überlappt. Das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 können aus Polypropylen (PP) gebildet sein. Das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 können getrennt von der Klebeschicht 150 vorgesehen sein, können aber wie in 3 dargestellt in die Klebeschicht 150 integriert sein.
Das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 können die Laschen 181 und 182 und die Kühlplatten 130 und 140 verbinden und können eine Dichtung zwischen den Kühlplatten 130 und 140 bilden sowie die Laschen 181 und 182 isolieren. Da die Laschen 181 und 182 durch das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 zwischen den Kühlplatten 130 und 140 abgedichtet sind, kann ein separater Prozess zum Bilden einer Dichtung zwischen den Laschen 181 und 182 und dem Außenmaterial 170 weggelassen werden. Demzufolge muss in dem Falle eines Herstellens der Sekundärbatterie dieser Ausführungsform eine Dichtung zwischen den Laschen 181 und 182 und dem Außenmaterial 170 nicht berücksichtigt werden, und somit kann das Außenmaterial 170 oder ein Dichtungsverfahren für das Außenmaterial 170 freier ausgewählt werden.
Wie in 4 dargestellt, können sich das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 derart erstrecken, dass sie außerhalb der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 freigelegt sind. Das heißt, das erste und das zweite Isoliermaterial 191 und 192 können Abschnitte 191a und 192a, die an der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 angeordnet sind, wie in 3 dargestellt, und Abschnitte 191b und 192b, die außerhalb der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 freigelegt sind, wie in 4 dargestellt, umfassen. Demzufolge können Kurzschlüsse zwischen den Laschen 181 und 182 und der ersten und zweiten Kühlplatte 130 und 140 oder Kurzschlüsse zwischen den Laschen 181 und 182 und dem Außenmaterial 170 verhindert werden.
Wie in 3 dargestellt, kann die Kühlplatte 160 ferner eine erste und eine zweite Kathodenöffnung 131a und 141a für eine elektrische Verbindung zwischen den Kathoden lila und 121a und der Kathodenlasche 181 umfassen. Die Kühlplatte 160 kann ferner eine erste und eine zweite Anodenöffnung 131b und 141b für eine elektrische Verbindung zwischen den Anoden 111b und 121b und der Anodenlasche 182 umfassen. Eine genauere Beschreibung dazu wird unten angegeben.
Um die Kathodenlasche 181 außerhalb der ersten Platte 130 freizulegen, ist die erste Kathodenöffnung 131a durch den Bereich der ersten Kühlplatte 130 gebildet, der die Kathodenlasche 181 überlappt. Um die Anodenlasche 182 außerhalb der ersten Kühlplatte 130 freizulegen, ist die erste Anodenöffnung 131b durch den Bereich der ersten Platte 130 gebildet, der die Anodenlasche 182 überlappt. Um die Kathodenlasche 181 außerhalb der zweiten Kühlplatte 140 freizulegen, ist die zweite Kathodenöffnung 141a durch den Bereich der zweiten Kühlplatte 140 gebildet, der die Kathodenlasche 181 überlappt. Um die Anodenlasche 182 außerhalb der zweiten Kühlplatte 140 freizulegen, ist die zweite Anodenöffnung 141b durch den Bereich der zweiten Kühlplatte 140 gebildet, der die Anodenlasche 182 überlappt.
Wie in 4 dargestellt, kann die erste Kathodenleitung 113a, die sich von der ersten Kathode lila erstreckt, mit der Kathodenlasche 181 durch die erste Kathodenöffnung 131a verbunden sein. Die erste Anodenleitung 113b, die sich von der ersten Anode 111b erstreckt, kann mit der Anodenlasche 182 durch die erste Anodenöffnung 131b verbunden sein. Die zweite Kathodenleitung 123a, die sich von der zweiten Kathode 121a erstreckt, kann mit der Kathodenlasche 181 durch die zweite Kathodenöffnung 141a verbunden sein. Die zweite Anodenleitung 123b, die sich von der zweiten Anode 121b erstreckt, kann mit der Anodenlasche 182 durch die zweite Anodenöffnung 141b verbunden sein. Durch diese Verbindungen können die Kathoden lila und 121b und die Kathodenlasche 181 elektrisch miteinander verbunden sein, und die Anordnung 111b und 121b und die Anodenlasche 182 können elektrisch miteinander verbunden sein. Die Leitungen können durch Schweißen mit den Laschen verbunden werden.
Wie in 3 und 4 dargestellt, kann die Sekundärbatterie dieser Ausführungsform ferner dritte Isoliermaterialien 193a und 193b und vierte Isoliermaterialien 194a und 194b umfassen. Die dritten Isoliermaterialien 193a und 193b sind Isoliermaterialien, die entlang der Innenflächen der ersten Kühlplatte 130 angeordnet sind, die die erste Kathodenöffnung 131a bzw. die erste Anodenöffnung 131b festlegen. Die vierten Isoliermaterialien 194a und 194b sind Isoliermaterialien, die entlang der Innenflächen der zweiten Kühlplatte 141 angeordnet sind, die die zweite Kathodenöffnung 141a bzw. die zweite Anodenöffnung 141b festlegen. Wie in 3 dargestellt, können die dritten Isoliermaterialien 193a und 193b und die vierten Isoliermaterialien 194a und 194b in die Klebeschicht 150 integriert sein.
Wie in 2 dargestellt, kann das Außenmaterial 170 ein oberes Außenmaterial 171 und ein unteres Außenmaterial 172 umfassen. Das untere Außenmaterial 172 kann zusammen mit dem oberen Außenmaterial 171 den Aufnahmeraum S bilden, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung 110 und 120 aufgenommen sind. Der Aufnahmeraum S kann mit einem Elektrolyten gefüllt sein. Wie in 5 dargestellt, kann die Kühlplatte 160 derart gebildet sein, dass der Umfang der Kühlplatte 160 außerhalb des oberen und des unteren Außenmaterials 171 und 172 freigelegt ist. Der Abschnitt der Kühlplatte 160, der außerhalb des Außenmaterials 170 freigelegt ist, kann als eine Kühlrippe wirken, die Wärme abstrahlt.
Wie in 2 dargestellt, kann die Sekundärbatterie dieser Ausführungsform ferner eine obere Dichtungsschicht 196 (z.B. einen Flanschabschnitt usw.), der das obere Außenmaterial 171 hermetisch mit einer oberen Fläche der Kühlplatte 160 verbindet, und eine untere Dichtungsschicht 170, die das untere Außenmaterial 172 hermetisch mit einer unteren Fläche der Kühlplatte 160 verbindet, umfassen. Beispielsweise in Bezug auf 2 kann die obere Dichtungsschicht 196 an/auf einem Abschnitt einer unteren Fläche des oberen Außenmaterials 171 gebildet sein, der mit einer oberen Fläche der ersten Kühlplatte 130 in Kontakt kommt, und die untere Dichtungsschicht 197 kann an/auf einem Abschnitt einer oberen Fläche des unteren Außenmaterials 172 gebildet sein, der mit einer unteren Fläche der zweiten Kühlplatte 140 in Kontakt kommt. Demzufolge kann die Innenseite des Außenmaterials 170 von außen abgedichtet sein. Die obere und die untere Dichtungsschicht 196 und 197 können durch thermisches Schmelzen gebildet werden. Alternativ können die obere und die untere Dichtungsschicht 196 und 197 durch eine Kombination aus thermischen Schmelzen und Laserschweißen gebildet werden.
Wie in 1 dargestellt, kann die Kühlplatte 160 ferner eine Sensoreinführungsöffnung 190 umfassen, die in der Klebeschicht 150 gebildet ist, um ein Einsetzen eines Temperatursensors zu ermöglichen. Die Sensoreinführungsöffnung 190 kann sich von einem Abschnitt (siehe 1) der Klebeschicht 150, der nach außen bzw. zur Außenseite zwischen dem oberen und dem unteren Außenmaterial 171 und 172 freigelegt ist, bis zu einem anderen Abschnitt (siehe 5) der Klebeschicht 150 erstrecken, wo sich die erste und die zweite Elektrode Anordnung 110 und 120 befinden. Die Sensoreinführungsöffnung 190 stellt einen Raum bereit, in dem der Temperatursensor angebracht ist. Da die Sensoreinführungsöffnung 190 neben den Elektrodenanordnungen 110 und 120 gebildet ist, kann die Genauigkeit der gemessenen Temperaturen verbessert werden und eine Zeitdifferenz der Temperaturmessung kann reduziert werden, wenn die Temperaturen der Elektrodenanordnungen 110 und 120 durch den in die Sensoreinführungsöffnung 190 eingesetzten Temperatursensor gemessen werden.
Wie in 1 und 3 dargestellt, können die Kühlplatte 160 und das Außenmaterial 170 Durchgangslöcher 132 und 142 und Durchgangslöcher 173 und 174 aufweisen, die durch die Kühlplatte 160 und das Außenmaterial 170 in entsprechenden Positionen gebildet sind. Beispielsweise wie in 2 dargestellt, können das obere und das untere Außenmaterial 171 und 172 die Durchgangslöcher 173 und 174 aufweisen, die durch Ecken des oberen und des unteren Außenmaterials 171 und 172 gebildet sind. Wie in 3 dargestellt, können die Durchgangslöcher 132 und 142 durch die erste Kühlplatte 130 und die zweite Kühlplatte 140 gebildet sein, um den Durchgangslöchern 173 und 174 zu entsprechen. Ferner kann die Klebeschicht 150 darin gebildete Durchgangslöcher aufweisen. Wenn mehrere Sekundärbatterien zu einem Modul zusammengebaut werden, können die Durchgangslöcher Räume bereitstellen, in denen Koppelstangen eingesetzt werden, um die Sekundärbatterien zu koppeln.
Die Sekundärbatterie von 1 kann wie in 6 dargestellt modifiziert werden. 6 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung, die ein erstes modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt. 6 entspricht 3. Wie in 6 dargestellt, können Klebeschichten 150a und 150b, die Laschen 181 und 182 und Kühlplatten 160 verbinden und isolieren, nur in Bereichen gebildet sein, die zum Abdichten der Laschen erforderlich sind.
Die Sekundärbatterie von 1 kann wie in 7 dargestellt modifiziert werden. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt. Wie in 7 dargestellt, können ein oberes und ein unteres Außenmaterial 171a und 172a in einer Form gebildet sein, in der Bereiche des oberen und des unteren Außenmaterials 171a und 172a, die Durchgangslöchern der ersten und der zweiten Kühlplatte 130 und 140 entsprechen, entfernt werden.
Die Sekundärbatterie von 1 kann wie in 8 dargestellt modifiziert werden. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein drittes modifiziertes Beispiel der Sekundärbatterie von 1 darstellt. Wie in 8 dargestellt, kann eine der ersten und der zweiten Kühlplatte 130a und 140 derart gebildet sein, dass sie kürzer als die andere ist. Beispielsweise wie in 8 dargestellt, kann die erste Kühlplatte 130a derart gebildet sein, dass sie eine Größe aufweist, die Elektrodenanordnungen 110 und 120 entspricht, und die zweite Kühlplatte 140 kann derart gebildet sein, dass sie in Bezug auf eine (beliebige) Richtung länger als die erste Kühlplatte 130a ist. Eine Klebeschicht 150a kann eine Größe aufweisen, die einer kürzeren der ersten und der zweiten Kühlplatte 130a und 140 entspricht.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist die Kühlplatte zwischen den Elektrodenanordnungen angeordnet und ist in der Lage, die Elektrodenanordnungen zu kühlen. Demzufolge muss eine separate Kühlanordnung nicht unbedingt verwendet werden oder die Verwendung davon kann reduziert werden.
Darüber hinaus sind gemäß der vorliegenden Offenbarung die Laschen mit der Kühlplatte gekoppelt und somit kann eine Verformung der Laschen minimiert werden, selbst wenn Belastungen auf die Laschen ausgeübt werden. Außerdem werden aufgrund der Kühlplatte die auf die Laschen ausgeübten Belastungen nicht direkt an die Elektrodenanordnungen übertragen, und somit kann eine Verformung der Elektrodenanordnungen minimiert werden, auch wenn die Belastungen auf die Laschen aufgebracht werden.
Darüber hinaus sind gemäß der vorliegenden Offenbarung die Laschen zwischen den Kühlplatten abgedichtet. Demzufolge kann ein separater Prozess zum Bilden einer Abdichtung zwischen den Laschen und dem Außenmaterial weggelassen werden, und aufgrund dessen kann das Außenmaterial oder ein Dichtungsverfahren davon freier ausgewählt werden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele und die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Offenbarung oben nicht darauf beschränkt, sondern kann von einem Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Offenbarung bezieht, auf verschiedene Weise modifiziert und geändert werden, ohne von der Lehre und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, die in den folgenden Ansprüchen beansprucht werden. Daher werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt, um die Lehre und den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu erklären, sie jedoch nicht einzuschränken, so dass die Lehre und der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht durch die Ausführungsformen beschränkt sind. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung sollte auf der Grundlage der beigefügten Ansprüche ausgelegt werden, und alle technischen Ideen innerhalb des Umfangs, der den Ansprüchen entspricht, sollten in den Umfang der vorliegenden Offenbarung aufgenommen werden.
Bezugszeichenliste

110:: erste Elektrodenanordnung
111a:: erste Kathode
111b:: erste Anode
112:: Separator
113a:: erste Kathodenleitung
113b:: erste Anodenleitung
120:: zweite Elektrodenanordnung
121a:: zweite Kathode
121b:: zweite Anode
122:: Separator
123a:: zweite Kathodenleitung
123b:: zweite Anodenleitung
130:: erste Kühlplatte
131a:: erste Kathodenöffnungen
131b:: erste Anodenöffnung
132:: Durchgangsloch
140:: zweite Kühlplatte
141a:: zweite Kathodenöffnungen
141b:: zweite Anodenöffnung
142:: Durchgangsloch
150:: Klebeschicht
160:: Kühlplatte
170:: Außenmaterial
171:: oberes Außenmaterial
172:: unteres Außenmaterial
173:: Durchgangsloch
174:: Durchgangsloch
181:: Kathodenlasche
182:: Anodenlasche
190:: Sensoreinführungsöffnung
191:: erstes Isoliermaterial
192:: zweites Isoliermaterial
193a, 193b:: dritte Isoliermaterialien
194a, 194b:: vierte Isoliermaterialien
196:: obere Dichtungsschicht
197:: untere Dichtungsschicht

Claims

Sekundärbatterie, aufweisend: eine erste Elektrodenanordnung mit einer ersten Kathode und einer ersten Anode; eine zweite Elektrodenanordnung, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegt, wobei die zweite Elektrodenanordnung eine zweite Kathode und eine zweite Anode umfasst; eine Kühlplatte, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung zum Kühlen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung angeordnet ist; ein Außenmaterial, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung angeordnet sind; eine Kathodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Kathode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist; und eine Anodenlasche, die elektrisch mit der ersten und der zweiten Anode verbunden ist und außerhalb des Außenmaterials freigelegt ist, wobei zumindest eine der Kathodenlasche und der Anodenlasche mit der Kühlplatte gekoppelt ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei die Kühlplatte umfasst: eine erste Kühlplatte, die mit einer Fläche der ersten Elektrodenanordnung in Kontakt steht, wobei die Fläche der ersten Elektrodenanordnung der zweiten Elektrodenanordnung zugewandt ist; und eine zweite Kühlplatte, die derart angeordnet ist, dass sie der ersten Kühlplatte gegenüberliegt und mit einer Fläche der zweiten Elektrodenanordnung in Kontakt steht, wobei die Fläche der zweiten Elektrodenanordnung der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 2, wobei die Kühlplatte ferner umfasst: eine Klebeschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte angeordnet ist und eingerichtet ist, um die die erste und die zweite Kühlplatte miteinander zu verbinden.
Sekundärbatterie nach Anspruch 2, wobei die Kathodenlasche und die Anodenlasche zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte angeordnet sind.
Sekundärbatterie nach Anspruch 4, ferner aufweisend: ein erstes Isoliermaterial, das einen Bereich der Kathodenlasche umgibt, um die Kathodenlasche von der ersten und der zweiten Kühlplatte zu isolieren, wobei der Bereich der Kathodenlasche die erste und die zweite Kühlplatte in einer Stapelrichtung der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung überlappt; und ein zweites Isoliermaterial, das einen Bereich der Anodenlasche umgibt, um die Anodenlasche von der ersten und der zweiten Kühlplatte zu isolieren, wobei der Bereich der Anodenlasche die erste und die zweite Kühlplatte in der Stapelrichtung überlappt.
Sekundärbatterie nach Anspruch 5, wobei sich das erste und das zweite Isoliermaterial außerhalb der ersten und der zweiten Kühlplatte erstrecken, um freigelegt zu sein.
Sekundärbatterie nach Anspruch 4, wobei die Kühlplatte ferner umfasst: eine erste Kathodenöffnung, die durch einen ersten Bereich der ersten Kühlplatte gebildet ist und derart eingerichtet ist, dass die Kathodenlasche außerhalb der ersten Kühlplatte freigelegt ist, wobei der erste Bereich der Kühlplatte die Kathodenlasche in der Stapelrichtung der ersten Elektrodenanordnung und der zweiten Elektrodenanordnung überlappt; eine erste Anodenöffnung, die durch einen zweiten Bereich der ersten Kühlplatte gebildet ist und derart eingerichtet ist, dass die Anodenlasche außerhalb der ersten Kühlplatte freigelegt ist, wobei der zweite Bereich der ersten Kühlplatte die Anodenlasche in der Staplerrichtung überlappt; eine zweite Kathodenöffnung, die durch einen ersten Bereich der zweiten Kühlplatte gebildet ist und derart eingerichtet ist, dass die Kathodenlasche außerhalb der zweiten Kühlplatte freigelegt ist, wobei der erste Bereich der zweiten Kühlplatte die Kathodenlasche in der Staplerrichtung überlappt; und eine zweite Anodenöffnung, die durch einen zweiten Bereich der zweiten Kühlplatte gebildet ist und derart eingerichtet ist, dass die Anodenlasche außerhalb der zweiten Kühlplatte freigelegt ist, wobei der zweite Bereich der zweiten Kühlplatte die Anodenlasche der Stapelrichtung überlappt.
Sekundärbatterie nach Anspruch 7, wobei die erste Elektrodenanordnung ferner umfasst: eine erste Kathodenleitung, die sich von der ersten Kathode erstreckt und durch die erste Kathodenöffnung mit der Kathodenlasche verbunden ist; und eine erste Anodenleitung, die sich von der ersten Anode erstreckt und durch die erste Anodenöffnung mit der Anodenlasche verbunden ist, und wobei die zweite Elektrodenanordnung ferner umfasst: eine zweite Kathodenleitung, die sich von der zweiten Kathode erstreckt und durch die zweite Kathodenöffnung mit der Kathodenlasche verbunden ist; und eine zweite Anodenleitung, die sich von der zweiten Anode erstreckt und durch die zweite Anodenöffnung mit der Anodenlasche verbunden ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 8, ferner aufweisend: dritte Isoliermaterialien, die entlang von Innenflächen der ersten Kühlplatte angeordnet sind, wobei die Innenflächen der ersten Kühlplatte die erste Kathodenöffnung und die erste Anodenöffnung definieren; und vierte Isoliermaterialien, die entlang von Innenflächen der zweiten Kühlplatte angeordnet sind, wobei die Innenflächen der zweiten Kühlplatte die zweite Kathodenöffnung und die zweite Anodenöffnung definieren.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei das Außenmaterial ein oberes Außenmaterial und ein unteres Außenmaterial umfasst, wobei ein Aufnahmeraum, in dem die erste und die zweite Elektrodenanordnung angeordnet sind, zwischen dem oberen und unteren Außenmaterial definiert ist, und wobei die Kühlplatte derart eingerichtet und angeordnet ist, dass ein Umfang der Kühlplatte außerhalb des oberen und des unteren Außenmaterials freigelegt ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 10, ferner aufweisend: eine obere Dichtungsschicht, die eingerichtet und angeordnet ist, dass das obere Außenmaterial hermetisch mit einer oberen Fläche der Kühlplatte verbunden ist; und eine untere Dichtungsschicht, die eingerichtet und angeordnet ist, dass das untere Außenmaterial hermetisch mit einer unteren Fläche der Kühlplatte verbunden ist.
Sekundärbatterie nach Anspruch 10, wobei die Kühlplatte umfasst: eine erste Kühlplatte, die an einer Seite der ersten Elektrodenanordnung angeordnet ist, wobei die eine Seite der ersten Elektrodenanordnung der zweiten Elektrodenanordnung zugewandt ist; eine zweite Kühlplatte, die an einer Seite der zweiten Elektrodenanordnung derart angeordnet ist, dass sie der ersten Kühlplatte gegenüberliegt, wobei die eine Seite der zweiten Elektrodenanordnung der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist; und eine Klebeschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Kühlplatte angeordnet ist und eingerichtet ist, um die erste und die zweite Kühlplatte zu verbinden, wobei eine Sensoreinführungsöffnung in der Klebeschicht gebildet ist, um ein Einsetzen eines Temperatursensors zu ermöglichen, wobei sich die Sensoreinführungsöffnung von einem Abschnitt der Klebeschicht, der außerhalb des oberen und des unteren Außenmaterials freigelegt ist, zu einem anderen Abschnitt der Klebeschicht erstreckt, wo sich die erste und die zweite Elektrodenanordnung befinden.
Sekundärbatterie nach Anspruch 1, wobei die Kühlplatte und das Außenmaterial Durchgangslöcher aufweisen, die durch die Kühlplatte und das Außenmaterial in entsprechenden Positionen gebildet sind.