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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2021-0026126 , eingereicht am 26. Februar 2021 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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1. GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Batteriezelle, die einen Gasentladungsabschnitt enthält.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Eine Sekundärbatterie, wie beispielsweise eine Batteriezelle, kann im Gegensatz zu einer Primärbatterie mit Elektrizität geladen und entladen werden und kann somit auf Vorrichtungen in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise einer Digitalkamera, einem Mobiltelefon, einem Laptop-Computer und einem Hybridfahrzeug angewendet werden. Ein Beispiel der Sekundärbatterie kann eine Nickel-Cadmium-Batterie, eine Nickel-Metallhydrid-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie, eine Lithium-Sekundärbatterie oder dergleichen sein.
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Im Allgemeinen kann die Sekundärbatterie durch Stapeln einer Kathode, eines Separators und einer Anode gebildet werden. Außerdem können Materialien der Batterie unter Berücksichtigung von Batterielebensdauer, Lade-/Entladekapazität, Temperaturcharakteristik, Stabilität und dergleichen ausgewählt werden.
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Die Sekundärbatterie kann basierend auf einem Material eines Gehäuses, das eine Elektrodenanordnung aufnimmt, als eine Batterie vom Beuteltyp, eine Batterie vom Bechertyp oder dergleichen klassifiziert werden. Die Batterie vom Beuteltyp kann die Elektrodenanordnung in einem Beutel unterbringen, der aus einem weichen Polymermaterial mit einer ungleichmäßigen Form gebildet ist. Unterdessen kann die Batterie vom Bechertyp die Elektrodenanordnung in einem Gehäuse unterbringen, das aus einem Material wie Metall oder Kunststoff mit einer einheitlichen Form gebildet ist.
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Die Batteriezelle vom Beuteltyp kann einen Pfad zu einer externen Quelle aufweisen, der in einem abschließenden Prozess seiner Herstellung vollständig geschlossen wird, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit oder Luft in den Beutel strömt. Dieses Verfahren kann für eine lange Lebensdauer der Batteriezelle sehr nützlich sein. Dieses Verfahren kann jedoch ein Faktor sein, der verhindert, dass eine Entladung eines Gases aufgrund einer Verschlechterung der Batteriezelle auftritt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Batteriezelle bereitstellen, die einen Gasentladungsabschnitt enthält, der ein in der Batteriezelle auftretendes Gas effektiv entladen kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Batteriezelle umfassen: eine Elektrodenanordnung; ein Batteriegehäuse, das die Elektrodenanordnung und einen Elektrolyten aufnimmt; und einen Gasabgabeabschnitt, der zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem Batteriegehäuse angeordnet ist und einen Strömungsweg basierend auf dem Druck innerhalb des Batteriegehäuses öffnet und schließt, wobei der Gasabgabeabschnitt umfasst: ein bewegliches Element, das in dem Strömungsweg bewegt wird; eine Vielzahl von elastischen Elementen, die jeweils das bewegliche Element elastisch halten; und eine Vielzahl von Stützelementen, die jeweils zwischen dem beweglichen Element und dem elastischen Element angeordnet sind und in Punktkontakt mit dem beweglichen Element stehen.
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Der Strömungsweg kann enthalten: einen zweiten Strömungsweg, auf dem das bewegliche Element, die Vielzahl von elastischen Elementen und die Vielzahl von Stützelementen angeordnet sind; einen ersten Strömungsweg, der mit dem zweiten Strömungsweg verbunden ist, von dem wenigstens ein Teil in dem Batteriegehäuse angeordnet ist; und einen dritten Strömungsweg, der mit dem zweiten Strömungsweg verbunden ist, von dem mindestens ein Teil von dem Batteriegehäuse nach außen freigelegt ist.
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Das bewegliche Element kann in dem zweiten Strömungsweg bewegt werden, um die Verbindung zwischen dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zu öffnen oder zu schließen.
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Der zweite Strömungsweg kann ein rechteckiger Parallelepiped-Raum sein, und das bewegliche Element kann eine Oberfläche in Kontakt mit dem Stützelement haben und eine elliptische Form aufweisen.
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Das bewegliche Element kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die zum ersten Strömungsweg hin verringert ist.
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Das bewegliche Element kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die kleiner als eine Querschnittsfläche des zweiten Strömungswegs und größer als entsprechende Querschnittsflächen des ersten Strömungswegs und des dritten Strömungswegs ist.
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Das Stützelement kann eine sphärische Form haben und das elastische Element kann eine Schraubenfeder sein.
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Die Stützelemente können in vier Richtungen in Bezug auf die eine Oberfläche des beweglichen Elements verteilt sein.
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Der Gasabgabeabschnitt kann enthalten: einen Körperabschnitt, der den darin ausgebildeten zweiten Strömungsweg enthält; einen rohrförmigen Einlassabschnitt, der mit einer Seite des Körperabschnitts verbunden ist und den darin ausgebildeten ersten Strömungsweg enthält; und einen Abgabeabschnitt, der mit der anderen Seite des Körperabschnitts verbunden ist und den darin ausgebildeten dritten Strömungsweg enthält.
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Der Gasabgabeabschnitt kann ferner einen Verlängerungsabschnitt enthalten, der sich von dem Körperabschnitt in einer Längsrichtung des Körperabschnitts erstreckt.
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Der Verlängerungsabschnitt kann eine Dicke aufweisen, die in einer Richtung weg von dem Körperabschnitt abnimmt.
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Der Verlängerungsabschnitt kann mit dem Batteriegehäuse verbunden sein.
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Der Körperabschnitt kann die Form eines rechteckigen Parallelepipeds haben und kann breite Oberflächen haben, die jeweils mit dem Batteriegehäuse verbunden sind.
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Der Gasabgabeabschnitt kann mit dem Batteriegehäuse gekoppelt sein.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer verständlich, in denen:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Batteriezelle vom Beuteltyp gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Batteriezelle;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines in 2 gezeigten Gasausstoßabschnitts;
- 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' des in 3 gezeigten Gasabgabeabschnitts;
- 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II' von 3;
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III' von 5;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines in 5 gezeigten beweglichen Elements; und
- 8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Betrieb des in 4 gezeigten Gasabgabeabschnitts zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Beispielsweise werden in der vorliegenden Beschreibung Begriffe „obere Seite“, „oberer Abschnitt“, „untere Seite“, „unterer Abschnitt“, „Seitenfläche“ und dergleichen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben und es ist vorab anzumerken, dass diese Begriffe unterschiedlich beschrieben werden können, wenn ihre entsprechenden Ziele die Richtung geändert haben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Batteriezelle vom Beuteltyp gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Batteriezelle.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann eine Batteriezelle 100 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform eine Elektrodenbaugruppe 130, ein Batteriegehäuse 110, das die Elektrodenbaugruppe aufnimmt, und einen Gasentladungsabschnitt 10 beinhalten, der mit dem Batteriegehäuse 110 gekoppelt ist.
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Die Batteriezelle 100 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform kann eine wiederaufladbare Sekundärbatterie sein und eine Lithium-Ionen-Batterie (d.h. Li-Ionen-Batterie) oder eine Nickel-Metallhydrid-Batterie (Ni-MH-Batterie) enthalten. Die Nickel-Metallhydrid-Batterie kann eine Sekundärbatterie sein, die Nickel für ihre positive Elektrode, eine Wasserstoffspeicherlegierung für ihre negative Elektrode und eine wässrige alkalische Lösung als ihren Elektrolyten verwendet und eine große Kapazität pro Volumeneinheit aufweist. Daher kann die Nickel-Metallhydrid-Batterie nicht nur als Energiequelle für ein Elektrofahrzeug (EV) und ein Hybridfahrzeug (HEV) verwendet werden, sondern auch für verschiedene Bereiche, wie etwa die Energiespeicherung.
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Die Batteriezelle 100 kann eine beutelartige Struktur haben und ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Batteriezelle 100 eine prismatische Struktur haben. Diese beispielhafte Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Batteriezelle 100 als ein Beispiel die beutelartige Struktur aufweist.
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Das Batteriegehäuse 110 kann beispielsweise verwendet werden, indem eine Isolationsbehandlung auf einer Oberfläche einer aus Aluminium hergestellten Metallschicht durchgeführt wird. Die Isolationsbehandlung kann durchgeführt werden, indem modifiziertes Polypropylen, das ein Polymerharz ist, beispielsweise gegossenes Polypropylen (CPP), auf die Oberfläche der Metallschicht aufgebracht wird, um eine Heißsiegelschicht zu bilden, und dann ein Harzmaterial, wie beispielsweise Nylon oder Polyethylenterephthalat (PET) auf einer äußeren Oberfläche davon, gebildet wird.
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Das Batteriegehäuse 110 kann einen darin vorgesehenen Aufnahmeraum 113 aufweisen. Die Elektrodenbaugruppe 130 kann in dem Aufnahmeraum 113 in dem Batteriegehäuse 110 untergebracht sein. Zusätzlich kann eine Elektrodenleitung 120 nach außen von dem Batteriegehäuse 110 vorstehen.
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Die Elektrodenbaugruppe 130 kann zusammen mit dem Elektrolyten in dem Aufnahmeraum 113 in dem Batteriegehäuse 110 aufgenommen werden. Das Batteriegehäuse 110 kann fertiggestellt werden, indem ein unteres Gehäuse 110b und ein oberes Gehäuse 110a gekoppelt werden und dann Kanten des unteren Gehäuses 110b und des oberen Gehäuses 110a verbunden werden, wobei das untere und das obere Gehäuse miteinander in Kontakt stehen, um den Aufnahmeraum 113 abzudichten. Ein thermisches Schmelzverfahren kann verwendet werden, um die zwei Kanten miteinander zu verbinden, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Nachfolgend wird die verbundene Kante als ein Dichtungsabschnitt 115 bezeichnet.
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Der Dichtungsabschnitt 115 kann eine Form eines Flansches aufweisen, der sich von dem Aufnahmeraum 113 nach außen erstreckt, und somit entlang einer Peripherie des Aufnahmeraums 113 angeordnet sein.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform kann der Dichtungsabschnitt 115 in einen ersten Dichtungsabschnitt 115a, in dem die Elektrodenleitung 120 angeordnet ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt 115b, in dem die Elektrodenleitung 120 nicht angeordnet ist, unterteilt sein.
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Die Elektrodenleitung 120 kann eine positive Leitung 120a und eine negative Leitung 120b enthalten. Die positive Leitung 120a und die negative Leitung 120b können von beiden Seitenflächen des Batteriegehäuses 110 vorstehen und können jeweils mit der Elektrodenbaugruppe 130 verbunden sein.
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Die positive Leitung 120a und die negative Leitung 120b können jeweils aus einem dünnen plattenförmigen Metall gebildet sein. Beispielsweise kann die positive Leitung 120a aus Aluminium (AI) hergestellt sein und die negative Leitung 120b kann aus Kupfer (Cu) hergestellt sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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In dieser beispielhaften Ausführungsform können die positive Leitung 120a und die negative Leitung 120b in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt und kann bei Bedarf auf verschiedene Weise modifiziert werden, und beispielsweise können die positive Leitung 120a und die negative Leitung 120b in der gleichen Richtung angeordnet sein.
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Außerdem kann die Batteriezelle 100 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform mindestens einen Gasentladungsabschnitt 10 enthalten.
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Der Gasabgabeabschnitt 10 kann zwischen der Elektrodenbaugruppe 130 und dem Batteriegehäuse 110 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Gasabgabeabschnitt 10 mit dem Dichtungsabschnitt 115 des Batteriegehäuses 110 gekoppelt sein, zumindest ein Abschnitt des Gasabgabeabschnitts 10 kann in dem Aufnahmeraum 113 in dem Batteriegehäuse 110 angeordnet sein, und zumindest ein Abschnitt des Gasabgabeabschnitts 10 kann von dem Batteriegehäuse 110 nach außen freigelegt sein.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Gasabgabeabschnitts; 4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' des in 3 gezeigten Gasabgabeabschnitts; 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II' von 3; und 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III' von 5.
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Unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 zusammengenommen kann der Gasabgabeabschnitt 10 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ein Gehäuse 28, das fest mit dem Dichtungsabschnitt 115 gekoppelt ist, ein bewegliches Element 30, das in dem Gehäuse 28 angeordnet ist, ein Stützelement 40 und ein elastisches Element 50, beinhalten.
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Das Gehäuse 28 kann ein Gesamterscheinungsbild des Gasabgabeabschnitts 10 bilden. Das Gehäuse 28 kann aus einem isolierenden Material, wie z.B. einem Harz oder einem Metallmaterial, hergestellt sein und kann einen Strömungsweg enthalten, der beide Enden offen hat.
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Der Strömungsweg in dem Gehäuse 28 kann durch das unten beschriebene bewegliche Element 30 geschlossen bleiben und kann geöffnet werden, wenn das bewegliche Element 30 bewegt wird.
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Mindestens ein Abschnitt des Gehäuses 28 kann zwischen den Dichtungsabschnitten 115 angeordnet sein, um mit dem Batteriegehäuse 110 verbunden zu werden. Zusätzlich kann das Gehäuse 28 ein Ende beinhalten, das extern von dem Batteriegehäuse 110 freiliegt, und das andere Ende, das in dem Aufnahmeraum 113 in dem Batteriegehäuse 110 angeordnet ist.
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Genauer gesagt kann das Gehäuse 28 einen Körperabschnitt 20, der zwischen den Dichtungsabschnitten 115 angeordnet ist, einen Einlassabschnitt 24 , der extern von dem Batteriegehäuse 110 freigelegt ist, und einen Entladungsabschnitt 26, der in dem Raum in dem Batteriegehäuse angeordnet ist, aufweisen.
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Außerdem kann der im Gehäuse 28 ausgebildete Strömungsweg als Raum verwendet werden, durch den das Gas bewegt wird, wenn das Gas abgegeben wird, und kann einen ersten Strömungsweg 24a, einen zweiten Strömungsweg 20a und einen dritten Strömungsweg 26a umfassen.
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Der erste Strömungsweg 24a, der zweite Strömungsweg 20a und der dritte Strömungsweg 26a können alle eine Rohrform haben und können auf einer geraden Linie angeordnet sein.
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Außerdem kann das Gehäuse 28 den Körperabschnitt 20 mit dem darin ausgebildeten zweiten Strömungsweg 20a, einen Verlängerungsabschnitt 22, der sich von dem Körperabschnitt 20 in einer Flügelform erstreckt, einen Einlassabschnitt 24, der den darin ausgebildeten ersten Strömungspfad 24a enthält, und einen Abgabeabschnitt 26, der den darin ausgebildeten dritten Strömungspfad 26a enthält, umfassen.
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Der Körperabschnitt 20 kann ein Abschnitt mit dem größten Volumen sein, und das bewegliche Element 30, das Stützelement 40 und das elastische Element 50 können in dem zweiten Strömungsweg 20a, der in dem Körperabschnitt 20 positioniert ist, angeordnet sein.
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Der Körperabschnitt 20 kann eine Länge (im Folgenden erste Länge L1) in einer X-Achsenrichtung haben, die, unter Bezugnahme auf 3, größer als eine Länge (im Folgenden zweite Länge L2) in einer Y-Achsenrichtung ist. Hier kann die erste Länge L1 eine Länge des Körperabschnitts 20 in einer Längsrichtung des Dichtungsabschnitts 115 angeben, mit dem der Gasabgabeabschnitt 10 verbunden ist, und die zweite Länge L2 kann eine Dicke des Körperabschnitts 20 angeben, d.h. ein Abstand zwischen den Dichtungsabschnitten 115, die mit beiden Oberflächen des Körperabschnitts 20 verbunden sind.
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Dementsprechend kann der Körperabschnitt 20 in dieser beispielhaften Ausführungsform eher eine rechteckige Parallelepipedform als eine regelmäßige Hexaederform haben und kann breite Oberflächen des rechteckigen Parallelepipeds aufweisen, die jeweils mit den Dichtungsabschnitten 115 verbunden sind, wodurch sie mit dem Batteriegehäuse 110 gekoppelt sind. Dementsprechend kann der zweite Strömungsweg 20a, der der Raum in dem Körperabschnitt 20 ist, auch die Form eines rechteckigen Parallelepipeds haben.
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Wie in 2 gezeigt, kann in dem Gasabgabeabschnitt 10 in dieser beispielhaften Ausführungsform ein Verbindungsbereich, in dem der Gasabgabeabschnitt in Kontakt mit dem Dichtungsabschnitt 115 ist, vergrößert werden, wenn die erste Länge L1 vergrößert wird, wodurch die Verbindungszuverlässigkeit davon erhöht wird. Jedoch kann ein Abstand zwischen den Dichtungsabschnitten 115 vergrößert werden, wenn die zweite Länge L2 vergrößert wird, und es kann somit schwierig sein, den Dichtungsabschnitt 115 und den Gasabgabeabschnitt 10 fest miteinander zu verbinden.
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Daher kann der Gasabgabeabschnitt 10 in dieser beispielhaften Ausführungsform die erste Länge L1 länger als die zweite Länge L2 haben. Außerdem kann der zweite Strömungsweg 20a, der in dem Körperabschnitt 20 positioniert ist, entsprechend der Form des Körperabschnitts 20 auch eine Länge in einer Richtung der ersten Länge L1 haben, die größer als eine Länge in einer Richtung einer zweiten Länge L2 ist.
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Unterdessen kann eine Länge (im Folgenden dritte Länge L3) des Körperabschnitts 20 in einer Z-Achsenrichtung eine Länge des Körperabschnitts 20 zwischen dem Einlassabschnitt 24 und dem Abgabeabschnitt 26 angeben, die nachstehend beschrieben werden, und kann gleich oder ähnlich einer Breite des Dichtungsabschnitts 115 sein.
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Der Körperabschnitt 20 in dieser beispielhaften Ausführungsform kann die erste Länge L1 aufweisen, die das Doppelte oder mehr als die zweite Länge L2 beträgt. Außerdem können die zweite Länge L2 und die dritte Länge L3 gleich oder ähnlich sein. Beispielsweise kann der Körperabschnitt 20 in dieser beispielhaften Ausführungsform die erste Länge L1 von 10 bis 100 mm, die zweite Länge L2 von 5 bis 20 mm und die dritte Länge L3 von 5 bis 20 mm aufweisen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Der Verlängerungsabschnitt 22 kann von jeder Seite des Körperabschnitts 20 des Gehäuses 28 nach außen vorstehen und kann eine Dicke aufweisen, die in einer Richtung weg von dem Körperabschnitt 20 des Gehäuses 28 abnimmt. Der Verlängerungsabschnitt 22 kann mit dem Dichtungsabschnitt 115 des Batteriegehäuses 110 verbunden sein. Der Verlängerungsabschnitt 22 in dieser beispielhaften Ausführungsform kann somit von dem Körperabschnitt 20 in der Längsrichtung des Körperabschnitts 20 verlängert werden und kann erweitert werden, um einen Bereich, in dem der Verlängerungsabschnitt 22 und der Dichtungsabschnitt 115 miteinander verbunden sind, zu vergrößern. Wie oben beschrieben, kann der Gasabgabeabschnitt 10 in dieser beispielhaften Ausführungsform den Verlängerungsabschnitt 22 umfassen und kann somit den Bereich erweitern, in dem der Gasabgabeabschnitt und der Dichtungsabschnitt 115 miteinander verbunden sind, wodurch die Verbindungszuverlässigkeit zwischen dem Dichtungsabschnitt 115 und dem Gasabgabeabschnitt 10 verbessert wird.
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Der Körperabschnitt 20 in dieser beispielhaften Ausführungsform kann aus dem gleichen Material wie das Batteriegehäuse 110 hergestellt sein. Genauer gesagt kann der Körperabschnitt 20 aus demselben Material hergestellt sein wie ein Material eines Abschnitts des Batteriegehäuses 110, das mit dem Körperabschnitt 20 verbunden ist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Außerdem kann der Körperabschnitt 20 in dieser beispielhaften Ausführungsform unter Verwendung eines Polymerfilms an dem Dichtungsabschnitt 115 befestigt werden. Beispielsweise kann der Gasabgabeabschnitt 10 mit dem Batteriegehäuse 110 gekoppelt sein, indem beide Seitenflächen des Körperabschnitts 20 jeweils mit dem Dichtungsabschnitt 115 des unteren Gehäuses 110b und dem Dichtungsabschnitt 115 des oberen Gehäuses 110a unter Verwendung der Polypropylenfolie verbunden werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Gasabgabeabschnitt 10 mit dem Batteriegehäuse 110 gekoppelt wird. Jedoch ist eine Konfiguration der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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Der im Gehäuse 28 ausgebildete Strömungsweg kann als der Raum verwendet werden, durch den das Gas bewegt wird, wenn das Gas abgegeben wird, und kann den ersten Strömungsweg 24a, den zweiten Strömungsweg 20a und den dritten Strömungsweg 26a umfassen.
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Der erste Strömungsweg 24a, der zweite Strömungsweg 20a und der dritte Strömungsweg 26a können alle die Rohrform haben und können auf einer geraden Linie angeordnet sein.
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Der erste Strömungsweg 24a kann als ein Weg verwendet werden, durch den das Gas in der Batteriezelle 100 strömt, und zumindest ein Teil des ersten Strömungswegs 24a kann in dem Raum in der Batteriezelle 100 angeordnet sein.
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Genauer gesagt kann der erste Strömungsweg 24a mit einer Seite des Körperabschnitts 20 verbunden sein und kann in dem Einlassabschnitt 24 ausgebildet sein. Außerdem kann der dritte Strömungsweg 26a als ein Weg verwendet werden, durch den das in den zweiten Strömungsweg 20a strömende Gas extern von der Batteriezelle 100 abgeführt werden kann, und zumindest ein Teil des dritten Strömungswegs 26a kann außerhalb der Batteriezelle 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann der dritte Strömungsweg 26a in dem Abgabeabschnitt 26, der mit der anderen Seite des Körperabschnitts 20 verbunden ist, ausgebildet sein.
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Der zweite Strömungsweg 20a in dieser beispielhaften Ausführungsform kann zwischen dem ersten Strömungsweg 24a und dem dritten Strömungsweg 26a angeordnet sein und kann größer als der erste Strömungsweg 24a oder der dritte Strömungsweg 26a gemacht sein. Der zweite Strömungsweg 20a kann somit eine größere Querschnittsfläche aufweisen als der erste Strömungsweg 24a oder der dritte Strömungsweg 26a. Eine Stufe kann somit jeweils in einem Abschnitt, in dem der erste Strömungsweg 24a mit dem zweiten Strömungsweg 20a verbunden ist, und einem Abschnitt, in dem der dritte Strömungsweg 26a mit dem zweiten Strömungsweg 20a verbunden ist, ausgebildet sein.
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Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann zulassen, dass die Strömungswege eine umgekehrte Konfiguration oder die gleiche Querschnittsfläche haben. In diesem Fall kann an jeder Grenze zwischen dem ersten Strömungsweg 24a, dem zweiten Strömungsweg 20a und dem dritten Strömungsweg 26a eine vorsprungsförmige Backe ausgebildet sein.
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Das bewegliche Element 30, das Stützelement 40 und das elastische Element 50 können in dem zweiten Strömungsweg 20a angeordnet sein.
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7 ist eine perspektivische Ansicht des in 5 gezeigten beweglichen Elements und unter Bezugnahme auf diese Zeichnung zusammen kann das bewegliche Element 30 in dieser beispielhaften Ausführungsform in dem zweiten Strömungsweg 20a in einer Längsrichtung des Strömungswegs bewegt werden. Deshalb kann, unter Bezugnahme auf 4, das bewegliche Element 30 eine Höhe aufweisen, die kleiner als eine Länge (in einer Richtung von L3) des zweiten Strömungswegs 20a ist.
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Das bewegliche Element 30 in dieser beispielhaften Ausführungsform kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die in Richtung des dritten Strömungswegs 26a (im Folgenden untere Oberfläche) vergrößert ist. Dementsprechend kann das bewegliche Element 30 eine untere Fläche 30a mit einer größten Fläche und eine obere Fläche mit der kleinsten Fläche aufweisen.
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Zu diesem Zweck kann eine Seitenfläche 30c des beweglichen Elements 30 eine geneigte Fläche sein. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Seitenfläche des beweglichen Elements kann je nach Bedarf auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann die Seitenfläche des beweglichen Elements 30 durchgehende Stufen wie etwa Treppen umfassen. Alternativ kann die Seitenfläche des beweglichen Elements 30 eine konkav oder konvex gekrümmte Fläche sein.
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Wie oben beschrieben, kann der Körperabschnitt 20 die erste Länge L1 aufweisen, die länger ist als die zweite und dritte Länge L2 und L3. Das in dem zweiten Strömungsweg 20a angeordnete bewegliche Element 30 kann somit auch eine Länge in Richtung der ersten Länge L1 aufweisen, die größer ist als eine Länge in einer anderen Richtung.
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Zusätzlich kann, wie in 6 gezeigt, das bewegliche Element 30 in dieser beispielhaften Ausführungsform die untere Oberfläche 30a mit einer elliptischen Form aufweisen. Der zweite Strömungsweg 20a in dieser beispielhaften Ausführungsform kann der rechteckige Parallelepiped-Raum sein, und das bewegliche Element 30 kann somit derart angeordnet sein, dass eine teilweise untere Fläche 30a anstelle der gesamten unteren Fläche 30a in Kontakt mit einer Innenfläche des Körperabschnitts 20 stehen kann. Daher kann der zweite Strömungsweg 20a in dieser beispielhaften Ausführungsform nicht vollständig durch das bewegliche Element 30 geschlossen werden.
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Das bewegliche Element 30 kann eine Querschnittsfläche haben, die kleiner als die Querschnittsfläche des zweiten Strömungswegs 20a und größer als die Querschnittsfläche des ersten Strömungswegs 24a ist. Außerdem kann eine obere Oberfläche des beweglichen Elements 30 eine gekrümmte Oberfläche sein, die konvex nach außen vorsteht, und zumindest ein Abschnitt des vorspringenden Abschnitts kann in den ersten Strömungsweg 24a eingeführt sein.
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Mindestens ein Teil des beweglichen Elements 30 kann an einem Punkt angeordnet sein, an dem sich der erste Strömungsweg 24a und der zweite Strömungsweg 20a treffen, und das bewegliche Element 30 kann in dem zweiten Strömungsweg 20a bewegt werden, um die Verbindung des ersten Strömungswegs 24a und des zweiten Strömungswegs 20a zu öffnen oder zu schließen.
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Zu diesem Zweck kann ein oberes Ende 30b des beweglichen Elements 30 in engem Kontakt mit dem ersten Strömungsweg 24a sein, um den ersten Strömungsweg 24a vollständig zu schließen. Außerdem kann das obere Ende 30b des beweglichen Elements 30 eine Form aufweisen, bei der das obere Ende 30b den ersten Strömungsweg 24a fest von dem zweiten Strömungsweg 20a abschließt.
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Wie oben beschrieben, kann das bewegliche Element 30 in dieser beispielhaften Ausführungsform die Querschnittsfläche aufweisen, die in Richtung des ersten Strömungswegs 24a verringert ist. Daher kann, wenn das bewegliche Element 30 den ersten Strömungsweg 24a vollständig schließt, das obere Ende des beweglichen Elements 30 teilweise in den ersten Strömungsweg 24a eingeführt werden, wie in 4 gezeigt.
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Der erste Strömungsweg 24a in dieser beispielhaften Ausführungsform kann einen elliptischen Querschnitt haben. Dementsprechend kann das bewegliche Element 30 auch einen elliptischen Querschnitt eines Abschnitts aufweisen, der in Kontakt mit dem ersten Strömungsweg 24a ist.
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Das bewegliche Element 30 ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt und kann irgendeine von verschiedenen Formen haben, solange das bewegliche Element 30 den ersten Strömungsweg 24a leicht schließt.
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Das Stützelement 40 kann auf der unteren Fläche 30a des beweglichen Elements 30 angeordnet sein. Zu diesem Zweck kann die untere Oberfläche 30a des beweglichen Elements 30 eine flache Oberfläche sein. Die untere Fläche 30a ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt und kann bei Bedarf auf verschiedene Weise modifiziert werden, und beispielsweise kann eine Nut, in die das Stützelement 40 teilweise eingeführt wird, in der unteren Fläche 30a des beweglichen Elements 30 ausgebildet sein.
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Das Stützelement 40 kann eine sphärische Form wie etwa eine Kugel aufweisen und kann jeweils zwischen dem beweglichen Element 30 und dem unten beschriebenen elastischen Element 50 angeordnet sein, um das bewegliche Element 30 zu stützen.
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Die Vielzahl der Stützelemente 40 kann verteilt sein und die untere Fläche 30a des beweglichen Elements 30 vollständig stützen. Dementsprechend kann eine Kraft, die auf das bewegliche Element 30 durch einen Druck des Gases ausgeübt wird, während das Gas in der Batteriezelle 100 entladen wird, auf die Vielzahl von Stützelementen 40 verteilt werden.
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Wie in 5 gezeigt, kann diese beispielhafte Ausführungsform vier Stützelemente 40 bereitstellen, und die Stützelemente können jeweils mit einem Abschnitt der unteren Fläche 30a des beweglichen Elements 30 in Kontakt sein, der mit dem Körperabschnitt 20 in Kontakt steht oder dem Körperabschnitt 20 am nächsten angeordnet ist. Beispielsweise können die Stützelemente 40 in vier Richtungen in Bezug auf die untere Oberfläche 30a des beweglichen Elements 30 angeordnet sein, um die untere Oberfläche 30a stabil zu stützen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann bei Bedarf mehr oder weniger Stützelemente 40 enthalten.
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Das elastische Element 50 kann zwischen dem Stützelement 40 und dem Körperabschnitt 20 angeordnet sein, um das Stützelement 40 elastisch zu stützen.
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Das elastische Element 50 kann ein Ende aufweisen, das auf einer Stufe gelagert ist, die an einem Punkt ausgebildet ist, an dem sich der zweite Strömungsweg 20a und der dritte Strömungsweg 26a treffen, und das andere Ende das Stützelement 40 lagert. Dementsprechend kann das elastische Element 50 einen Außendurchmesser aufweisen, der gleich oder kleiner als ein Durchmesser des Stützelements 40 ist.
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Das elastische Element 50 kann eine Schraubenfeder sein. Jedoch ist das elastische Element 50 nicht darauf beschränkt und kann irgendeine von verschiedenen Arten von elastischen Körpern verwenden, solange das Stützelement 40 elastisch gestützt wird.
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Wie oben beschrieben, kann der Gasabgabeabschnitt 10 in dieser beispielhaften Ausführungsform die Vielzahl von Stützelementen 40 enthalten. Dementsprechend kann die Vielzahl von elastischen Elementen 50 vorgesehen sein, um jedes der Stützelemente 40 elastisch zu stützen.
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Nachfolgend beschreibt die Beschreibung einen Betrieb des Gasabgabeabschnitts 10.
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8 ist eine Querschnittsansicht, die den Betrieb des in 4 gezeigten Gasabgabeabschnitts zeigt.
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Wenn die Batteriezelle 100 oder ein Batteriemodul, in dem die Vielzahl von Batteriezellen miteinander verbunden sind, normal betrieben wird, kann das bewegliche Element 30 in engem Kontakt mit dem ersten Strömungsweg 24a, durch eine elastische Kraft des elastischen Elements 50 sein, wie in 4 gezeigt, und der erste Strömungsweg 24a und der zweite Strömungsweg 20a können somit durch das bewegliche Element 30 gegeneinander geschlossen gehalten werden.
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Das elastische Element 50 kann dann durch den Druck des Gases komprimiert werden, wenn eine Anomalie in der Batteriezelle 100 oder dem Batteriemodul auftritt, um Gas in der Batteriezelle zu verursachen, wodurch der Druck des Gases größer als die elastische Kraft des elastischen Elements 50 gemacht wird. Bei diesem Prozess kann das bewegliche Element 30 durch den Druck des Gases in Richtung des dritten Strömungswegs 26a bewegt werden, um von dem ersten Strömungsweg 24a beabstandet zu sein, und der erste Strömungsweg 24a und der zweite Strömungsweg (20a) können miteinander verbunden sein, wie in 8 gezeigt.
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Da der erste Strömungsweg 24a und der zweite Strömungsweg 20a miteinander verbunden sind, kann Gas G, das in der Batteriezelle 100 auftritt, zu dem ersten Strömungsweg 24a, dem zweiten Strömungsweg 20a und dem dritten Strömungsweg 26a übertragen werden, um extern von der Batteriezelle 100 abgeführt zu werden.
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Unterdessen kann das elastische Element 50 erneut gedehnt werden, wenn der Druck innerhalb der Batteriezelle 100 geringer als die elastische Kraft des elastischen Elements 50 ist, weil das Gas abgegeben wird. Bei diesem Vorgang kann das bewegliche Element 30 wieder in Richtung des ersten Strömungswegs 24a bewegt werden, um in den ersten Strömungsweg 24a eingeführt zu werden, und der erste Strömungsweg 24a und der zweite Strömungsweg 20a können somit wieder voneinander geschlossen werden.
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Der Gasabgabeabschnitt 10, der wie oben beschrieben in dieser beispielhaften Ausführungsform konfiguriert ist, kann die Vielzahl von Stützelementen 40 und die Vielzahl von elastischen Elementen 50 aufweisen, die das bewegliche Element 30 elastisch stützen. Dementsprechend kann, wenn das bewegliche Element 30 durch den erhöhten Druck in der Batteriezelle 100 bewegt wird, die auf das bewegliche Element 30 aufgebrachte Kraft gleichmäßig auf die Vielzahl von Stützelementen 40 verteilt werden.
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Dementsprechend kann das bewegliche Element 30 nur in der Längsrichtung (Z-Achsenrichtung) des Strömungswegs ohne unnötiges Schütteln oder Strömen während seiner Bewegung bewegt werden, und der Gasausstoßabschnitt 10 kann somit in einem Prozess zum Ausstoßen des Gases stabil betrieben werden.
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Im Gegensatz zu dieser beispielhaften Ausführungsform kann, wenn das bewegliche Element 30 in direktem Kontakt mit dem elastischen Element 50 steht, d.h. wenn das bewegliche Element 30 in Oberflächenkontakt oder Linienkontakt mit dem elastischen Element 50 steht, ein Abschnitt breit sein, in dem sich das bewegliche Element 30 und das elastische Element 50 befinden, und weisen daher einen angehobenen Abschnitt auf, an dem das bewegliche Element 30 und das elastische Element 50 nicht in gleichmäßigem Kontakt miteinander stehen. In diesem Fall kann das bewegliche Element 30 bewegt werden, während es geschüttelt oder verdreht wird.
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Jedoch kann in dieser beispielhaften Ausführungsform eine Kraft, die von dem beweglichen Element 30 auf das elastische Element 50 übertragen wird, durch das Stützelement 40 übertragen werden, und die Stützelemente 40 können jeweils die sphärische Form haben und in Punktkontakt mit dem beweglichen Element 30 sein. Auf diese Weise ist es möglich zu verhindern, dass der Kontaktpunkt zwischen dem beweglichen Element 30 und dem Stützelement 40 angehoben wird, wodurch das bewegliche Element 30 stabiler elastisch gestützt wird.
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Daher kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Gasausstoßabschnitt im Prozess des Ausstoßens des Gases stabil betrieben werden.
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Während die beispielhaften Ausführungsformen oben gezeigt und beschrieben wurden, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass Modifikationen und Variationen vorgenommen werden könnten, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Beispielsweise kann eine Überzugsschicht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit auf einer Innenwand jedes Strömungswegs oder jeder Oberfläche des Stützelements, des beweglichen Elements und des elastischen Elements, die in dem Strömungsweg angeordnet sind, gebildet werden. Die Überzugsschicht kann aus einem Titan-(Ti)-Material bestehen und ist nicht darauf beschränkt.
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Außerdem kann jede der Ausführungsformen in Kombination mit jeder anderen davon implementiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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