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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung basiert auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-177975 , die am 7. November 2022 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde, wobei deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin enthalten ist.
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HINTERGRUND
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Energie- bzw. Leistungsspeicherzelle und ein Verfahren zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen einem Deckel und einem externen Anschluss.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die japanische Patentanmeldung Nr.
2015-204284 offenbart eine wiederaufladbare Batterie, die eine Elektrodenanordnung, ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung aufnimmt, und eine mit dem Gehäuse verbundene Kappenanordnung umfasst. Das Gehäuse ist nach oben hin offen. Die Kappenanordnung umfasst eine Kappenplatte, die an der Öffnung des Gehäuses befestigt ist, ein Paar von Anschlussplatten, die mit der Oberseite der Kappenplatte verbunden sind, und eine Umkehrplatte, die mit der Kappenplatte verbunden ist. Die Kappenplatte ist elektrisch mit der Anschlussplatte der positiven Elektrode bzw. Positivelektrode verbunden, und die Umkehrplatte ist elektrisch mit der Kappenplatte verbunden. Oberhalb der Umkehrplatte befindet sich die Anschlussplatte der negativen Elektrode bzw. Negativelektrode.
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Bei dieser Energiespeicherzelle kommt die Umkehrplatte bei Umkehrung der Umkehrplatte mit der Anschlussplatte der negativen Elektrode in Kontakt. Dadurch kommt es zu einem Kurzschluss zwischen der Anschlussplatte der positiven Elektrode und der Anschlussplatte der negativen Elektrode über die Umkehrplatte und die Kappenplatte, wodurch ein Kurzschlussstrom in der Umkehrplatte fließt.
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KURZDARSTELLUNG
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In der in der japanischen Patentanmeldung Nr.
2015-204284 beschriebenen wiederaufladbaren Batterie kann die Umkehrplatte aufgrund von Schwingungen oder dergleichen wieder in die Richtung weg von der Anschlussplatte umgekehrt werden.
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Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Energiespeicherzelle sowie ein Verfahren zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen einem Deckel und einem externen Anschluss bereitzustellen, die es beide ermöglichen, eine Rückumkehrung der Umkehrplatte zu verhindern.
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Eine Energiespeicherzelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Elektrodenanordnung, eine Elektrodenanordnung, die das Zellengehäuse aufnimmt, und einen externen Anschluss, der an einer Oberseite des Zellengehäuses befestigten, wobei das Zellengehäuse umfasst: einen Gehäusekörper; und einen Deckel, der mit dem Gehäusekörper verbunden ist, der Deckel umfasst: einen Deckelkörper, der mit dem Gehäusekörper verbunden ist und die gleiche elektrische Polarität wie eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode in der Elektrodenanordnung besitzt; eine Umkehrplatte, die mit dem Deckelkörper verbunden ist und dazu geeignet ist, einen Kurzschluss zwischen dem Deckelkörper und dem externen Anschluss herzustellen; und ein Verhinderungsteil, das mit der Umkehrplatte verbunden ist, die Umkehrplatte zwischen einer normalen Form, die zu dem externen Anschluss beabstandet ist, und einer umgekehrten Form in Kontakt mit dem externen Anschluss verformbar ist, der Deckelkörper einen Aufnahmeabschnitt hat, der das Verhinderungsteil aufnimmt, wenn sich die Umkehrplatte in der umgekehrten Form befindet, und der Aufnahmeabschnitt den Durchgang des Verhinderungsteils ermöglicht, wenn sich die Umkehrplatte in die umgekehrte Form verformt, und sich mit dem Verhinderungsteil in Kontakt befindet, wenn sich die Umkehrplatte in einer umgekehrten Form befindet.
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Ein Verfahren zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen einem Deckel und einem externen Anschluss gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen einem Deckel und einem externen Anschluss einer Energiespeicherzelle, wobei die Energiespeicherzelle eine Elektrodenanordnung, ein die Elektrodenanordnung aufnehmendes Zellengehäuse und einen an einer Oberseite des Zellengehäuses befestigten externen Anschluss umfasst, wobei das Zellengehäuse einen Gehäusekörper und einen mit dem Gehäusekörper verbundenen Deckel aufweist, der Deckel einen Deckelkörper aufweist, der mit dem Gehäusekörper verbunden ist und die gleiche elektrische gleichen Polarität wie eine positiven Elektrode oder eine negative Elektrode in der Elektrodenanordnung besitzt, eine Umkehrplatt, die mit dem Deckelkörper verbunden und dazu geeignet ist, einen Kurzschluss zwischen dem Deckelkörper und dem externen Anschluss herzustellen, und ein Verhinderungsteil, das mit der Umkehrplatte verbunden ist, wobei der Deckelkörper einen Aufnahmeabschnitt aufweist, der das Verhinderungsteil aufnimmt, wobei das Verfahren umfasst: Umkehren der Umkehrplatte und Ermöglichen, dass das Verhinderungsteil durch den Aufnahmeabschnitt hindurchgeht, wenn ein innerer Druck des einen bestimmten Druck oder höher erreicht, und Halten des Verhinderungsteils in Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt, um den Kontaktzustand zwischen der Umkehrplatte in und dem externen Anschluss aufrechtzuerhalten, wenn sich die Umkehrplatte in Kontakt mit dem externen Anschluss befindet.
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Die vorgenannten und andere Gegenstände, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Offenbarung deutlicher.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Energiespeicherzelle gemäß einer Ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle.
- 3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle.
- 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umkehrplatte und ihrer Umgebung.
- 5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand einer Umkehrplatte nach ihrer Bewegung zeigt.
- 6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umkehrplatte gemäß einer Modifikation und ihre Umgebung.
- 7 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand der in 6 gezeigten Umkehrplatte nach ihrer Bewegung zeigt.
- 8 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umkehrplatte gemäß einer Modifikation und ihre Umgebung.
- 9 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand der in 8 gezeigten Umkehrplatte nach ihrer Bewegung darstellt.
- 10 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umkehrplatte gemäß einer Modifikation und ihre Umgebung.
- 11 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand der in 10 gezeigten Umkehrplatte nach ihrer Bewegung darstellt.
- 12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Umkehrplatte gemäß einer Modifikation und ihre Umgebung.
- 13 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch den Zustand der in 12 gezeigten Umkehrplatte nach ihrer Bewegung zeigt.
- 14 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Energiespeicherzelle gemäß einer Zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
- 15 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 14 gezeigten Energiespeicherzelle.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen, auf die unten Bezug genommen wird, sind dieselben oder äquivalente Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Energiespeicherzelle gemäß einer Ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle. 3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Energiespeicherzelle.
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Wie es in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst eine Energiespeicherzelle 1 eine Elektrodenanordnung 100, ein Zellengehäuse 200, einen externen Anschluss 300, ein Verbindungselement 400 und ein Isolierungselement 500.
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Die Elektrodenanordnung 100 hat mehrere Einheitselektrodenkörper 111, 112 und einen Isolierungsfilm 120. In der vorliegenden Ausführungsform bestehen die mehreren Einheitselektrodenanordnungen aus zwei Einheitselektrodenkörper 111, 112. Jede Einheitselektrodenkörper 111, 112 umfasst mehrere Laschen, nämlich mehrere Positivelektrodenlaschen 110P und mehrere Negativelektrodenlaschen 110N. Die Einheitselektrodenkörper 111, 112 haben die gleiche Struktur. Daher wird im Folgenden der Einheitselektrodenkörper 111 beschrieben.
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Der Einheitselektrodenkörper 111 umfasst eine Positivelektrodenblatt, einen Separator und eine Negativelektrodenblatt. Die Positivelektrodenblatt, die Negativelektrodenblatt und der Separator sind jeweils in einer langen Rechteckform ausgebildet.
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Die Positivelektrodenblatt umfasst eine Metallfolie und eine auf der Metallfolie ausgebildete Positiv-Elektroden-Kompositmaterialschicht. Die obere Längsseite der Metallfolie umfasst einen unbeschichteten Abschnitt, an dem die Positivelektroden-Kompositmaterialschicht nicht vorgesehen ist, und an diesem unbeschichteten Abschnitt sind die mehreren Positivelektrodenlaschen 110P in einem gewissen Abstand zueinander ausgebildet.
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Die Negativelektrodenblatt umfasst eine Metallfolie und eine auf der Metallfolie ausgebildete Negativelektroden-Kompositmaterialschicht. Die obere Längsseite der Metallfolie umfasst einen unbeschichteten Abschnitt, an dem die Negativelektroden-Kompositmaterialschicht nicht vorgesehen ist, und an diesem unbeschichteten Abschnitt sind die mehreren Negativelektrodenlaschen 110N in einem gewissen Abstand zueinander ausgebildet.
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In einem Zustand, in dem die Blätter zu einer Rolle aufgewickelt sind, sind die Positivelektrodenlaschen 110P in der Dickenrichtung (in 3 die Richtung senkrecht zur Papieroberfläche) und die Negativelektrodenlaschen 110N in der Dickenrichtung ausgerichtet. Die Positivelektrodenlasche 110P und Negativelektrodenlasche 110N sind in der Breitenrichtung (die Richtung senkrecht zu sowohl der Dickenrichtung als auch der Höhenrichtung) zueinander beabstandet.
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Der Isolierungsfilm 120 hat eine Form, die sowohl die Umfangsoberfläche als auch die Bodenoberfläche eines Satzes der mehreren Einheitselektrodenkörper 111, 112 überdeckt.
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Das Zellengehäuse 200 nimmt die Elektrodenanordnung 100 auf. Das Zellengehäuse 200 nimmt auch eine Elektrolytlösung auf, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Das Zellengehäuse 200 ist hermetisch verschlossen bzw. abgedichtet. Das Zellengehäuse 200 hat einen Gehäusekörper 210 und einen Deckel 220.
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Der Gehäusekörper 210 hat eine Öffnung 211, die nach oben offen ist. Der Gehäusekörper 210 ist aus einem Metall wie z.B. Aluminium hergestellt. Der Gehäusekörper 210 hat eine Bodenwand 212 und eine Umfangswand 214. Die Bodenwand 212 ist in einer rechteckigen flachen Form ausgebildet. Die Umfangswand 214 erstreckt sich von der Bodenwand 212 nach oben. Die Umfangswand 214 ist rechteckig und röhrenförmig ausgebildet. Die Umfangswand 214 ist in der Breitenrichtung länger als die Umfangswand 214 in der Dickenrichtung. Die Umfangswand 214 ist in der Höhenrichtung länger als die Umfangswand 214 in der Dickenrichtung.
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Der Deckel 220 verschließt die Öffnung 211 des Gehäusekörpers 210. Der Deckel 220 ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit der Öffnung 211 verbunden. Der Deckel 220 ist in einer flachen Form ausgebildet. Der Deckel 220 ist aus einem Metall wie z.B. Aluminium hergestellt. Der Deckel 220 hat einen Deckelkörper 222, eine umkehrbare Platte bzw. Umkehrplatte 224 und ein Verhinderungsteil 226.
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Der Deckelkörper 222 ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit dem Gehäusekörper 210 verbunden. Der Deckelkörper 222 umfasst ein Druckentlastungsventil 222a, ein Flüssigkeitseinlassloch 222b, ein Dichtungselement 222c und ein Paar von Stifteinführungslöchern 222d.
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Das Druckentlastungsventil 222a ist an dem mittleren Abschnitt des Deckelkörpers 222 ausgebildet. Das Druckentlastungsventil 222a ist so ausgebildet, dass es bricht, wenn der innere Druck des Zellengehäuses 200 einen bestimmten Druck oder mehr erreicht. Wenn das Druckentlastungsventil 222a bricht, entweicht das Gas im Inneren des Zellengehäuses 200 durch das Druckentlastungsventil 222a nach außen, wodurch der innere Druck des Zellengehäuses 200 abnimmt.
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Das Flüssigkeitseinlassloch 222b ist ein Durchgangsloch, durch das die Elektrolytlösung während der Herstellung der Energiespeicherzelle 1 in das Zellengehäuse 200 eingespritzt wird.
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Das Dichtungselement 222c ist ein Element, das das Flüssigkeitseinlassloch 222b abdichtet. Das Flüssigkeitseinlassloch 222b wird durch das Dichtungselement 222c abgedichtet, nachdem die Elektrolytlösung in den Gehäusekörper 210 eingespritzt wurde.
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Das Paar von Stifteinführungslöchern 222d ist in einem gewissen Abstand zueinander in der Breitenrichtung ausgebildet. Jedes Stifteinführungsloch 222d ist ein Durchgangsloch, durch das ein unten beschriebener Verbindungsstift 420 eingeführt wird.
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Die Umkehrplatte 224 ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit dem Deckelkörper 222 verbunden. Die Umkehrplatte 224 ist dazu geeignet, zwischen dem Deckelkörper 222 und dem externen Anschluss 300 einen Kurzschluss zu erzeugen. Wie es in 4 gezeigt ist, hat die Umkehrplatte 224 einen Basisabschnitt 224a und einen Umkehrabschnitt 224b.
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Der Basisabschnitt 224a ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit dem Deckelkörper 222 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Basisabschnitt 224a mit einem Teil des Deckelkörpers 222, der sich unterhalb einer weiter unten beschriebenen Negativelektroden-Anschlussplatte 330 befindet, verbunden. Der Basisabschnitt 224a ist ringförmig, genauer gesagt kreisringförmig, ausgebildet.
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Der Umkehrabschnitt 224b ist mit der Innenseite des Basisabschnitts 224a verbunden. Der Umkehrabschnitt 224b ist scheibenförmig ausgebildet. Der Umkehrabschnitt 224b ist verformbar zwischen einer normalen Form, die gekrümmt ist, um in eine Richtung weg von der Negativelektroden-Anschlussplatte 330 zu ragen (die in 4 gezeigte Form), und einer umgekehrten Form, die gekrümmt ist, um in Richtung der Negativelektroden-Anschlussplatte 330 zu ragen, und befindet sich in Kontakt mit der Negativelektroden-Anschlussplatte 330 (die in 5 gezeigte Form). Wenn der innere Druck des Zellengehäuses 200 geringer als ein bestimmter Druck ist (d. h. unter normalen Umständen), hat der Umkehrabschnitt 224b die in 4 gezeigte normale Form. Wenn der innere Druck des Zellengehäuses 200 den bestimmten Druck oder mehr erreicht, verformt sich der Umkehrabschnitt 224b von der normalen Form in die umgekehrte Form, wie es in 5 gezeigt ist. Dadurch gelangt der Umkehrabschnitt 224b in Kontakt mit der Negativelektroden-Anschlussplatte 330.
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Das Verhinderungsteil 226 ist mit der Umkehrplatte 224 verbunden. Genauer gesagt ist das Verhinderungsteil 226 mit der Unterseite des Umkehrabschnitts 224b verbunden. Das Verhinderungsteil 226 ist aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt. Das Verhinderungsteil 226 verhindert die Verformung des Umkehrabschnitts 224b von der umgekehrten Form in die normale Form. Das Verhinderungsteil 226 hat einen Befestigungsabschnitt 226a und einen Beinabschnitt 226b.
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Der Befestigungsabschnitt 226a ist ein Teil, der an der Unterseite des Umkehrabschnitts 224b befestigt ist. Der Befestigungsabschnitt 226a ist an einem oberen Abschnitt 224b1 des Umkehrabschnitts 224b befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform hat der Befestigungsabschnitt 226a eine Form, die sich in einer Richtung weg vom Umkehrabschnitt 224b erstreckt.
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Der Beinabschnitt 226b erstreckt sich vom Befestigungsabschnitt 226a. Der Beinabschnitt 226b kann mehrere Beinabschnittselemente aufweisen, die eine Form haben, die sich radial vom Befestigungsabschnitt 226a in Richtung der Außenseite des Umkehrabschnitts 224b erstreckt. Die mehreren Beinabschnittselemente sind in der Umfangsrichtung des Umkehrabschnitts 224b zueinander beabstandet. Der Beinabschnitt 226b kann kreisringförmig ausgebildet sein.
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Wie es in 4 und 5 gezeigt ist, hat der Deckelkörper 222 einen Aufnahmeabschnitt 223, der das Verhinderungsteil 226 aufnimmt, wenn sich die Umkehrplatte 224 eine umgekehrte Form hat. Der Aufnahmeabschnitt 223 ist am Deckelkörper 222 an einer Position vorgesehen, die die Umkehrplatte 224 in der Höhenrichtung überlappt. Der Aufnahmeabschnitt 223 ermöglicht den Durchtritt des Verhinderungsteils 226, wenn sich die Umkehrplatte 224 von der normalen Form in die umgekehrte Form verformt. Andererseits bleibt der Aufnahmeabschnitt 223 in Kontakt mit dem Verhinderungsteil 226, wenn sich die Umkehrplatte 224 eine umgekehrte Form hat, um eine Verformung der Umkehrplatte 224 von der umgekehrten Form in Richtung der normalen Form zu verhindern.
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Der Außenrand des Beinabschnitts 226b ist dem Aufnahmeabschnitt 223 zugewandt. Wie es in 4 und 5 gezeigt ist, ist der Abstand in der Breitenrichtung zwischen den Außenrändern des Beinabschnitts 226b größer als der Abstand in derselben Richtung zwischen den Rändern des Aufnahmeabschnitts 223. Es ist zu beachten, dass sich zu dem Zeitpunkt, zu dem sich der Umkehrabschnitt 224b von der normalen Form in die umgekehrte Form verformt, der Beinabschnitt 226b elastisch verformt, um durch den Aufnahmeabschnitt 223 zu gelangen. Nachdem der Umkehrabschnitt 224b umgekehrt ist und der Beinabschnitt 226b den Aufnahmeabschnitt 223 durchdrungen hat, befindet sich der Beinabschnitt 226b in Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt 223.
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Der externe Anschluss 300 ist an der Oberseite des Zellengehäuses 200 befestigt. Mit dem externen Anschluss 300 ist eine Stromschiene (die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist) durch Schweißen und/oder dergleichen verbunden. Der externe Anschluss 300 hat ein Positiv-Elektrodenelement 300P und ein Negativ-Elektrodenelement 300N.
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Das Positiv-Elektrodenelement 300P ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit der Oberseite des Zellengehäuses 200 verbunden. Das Positivelektrodenelement 300P hat eine Positivelektroden-Anschlussplatte 310 und einen Anschlussblock 320.
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Die Positivelektroden-Anschlussplatte 310 ist quaderförmig ausgebildet. Die Positivelektroden-Anschlussplatte 310 besteht aus einem Metall wie z.B. Aluminium.
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Der Anschlussblock 320 ist quaderförmig ausgebildet. Der Anschlussblock 320 ist aus einem Metall (z. B. Eisen) hergestellt, das sich von dem Metall unterscheidet, aus dem die Positivelektroden-Anschlussplatte 310 besteht. Der Anschlussblock 320 ist durch Schweißen mit der Oberseite des Deckelkörpers 222 verbunden, und die Positivelektroden-Anschlussplatte 310 ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit der Oberseite des Anschlussblocks 320 verbunden. Mit anderen Worten, der Gehäusekörper 210 und der Deckel 220 sind elektrisch mit der Positivelektroden-Anschlussplatte 310 verbunden, wobei der Anschlussblock 320 dazwischen angeordnet ist, und besitzen elektrisch die gleiche Polarität wie die Positivelektroden-Anschlussplatte 310. Sowohl die Positivelektroden-Anschlussplatte 310 als auch der Anschlussblock 320 umfassen jeweils ein Durchgangsloch, durch das ein nachfolgend beschriebener Positivelektroden-Verbindungsstift 420P gesteckt wird.
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Das Negativelektrodenelement 300N ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit der Oberseite des Zellengehäuses 200 verbunden. Das Negativelektrodenelement 300N ist in der Breitenrichtung zu dem Positivelektrodenelement 300P beabstandet. Das Negativelektrodenelement 300N hat eine Negativelektroden-Anschlussplatte 330 und ein Isolierungsblatt 340.
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Die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 ist oberhalb der Umkehrplatte 224 angeordnet. Wie es in 4 gezeigt ist, hat die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 einen gegenüberliegenden Abschnitt 332, der der Umkehrplatte 224 zugewandt ist. Der gegenüberliegende Abschnitt 332 ist flach ausgebildet.
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In der vorliegenden Ausführungsform hat die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 einen Vorsprungsabschnitt 333, der von dem gegenüberliegenden Abschnitt 332 in Richtung der Umkehrplatte 224 vorragt. Der Vorsprungsabschnitt 333 kann kreisringförmig ausgebildet sein oder ein Paar von Vorsprungselementen umfassen, die sich an Positionen befinden, die die Mittelachse L (siehe 5) des Umkehrabschnitts 224b in der Breitenrichtung flankieren. Wie es in 4 und 5 gezeigt ist, hat der Vorsprungsabschnitt 333 eine Kontaktfläche 333a, die eine Form hat, die der Kontur der Umkehrplatte 224 in der umgekehrten Form folgt. Wie es oben beschrieben ist, ist der Umkehrabschnitt 224b der Umkehrplatte 224 zu der Kontaktfläche 333a beabstandet, wenn der innere Druck des Zellengehäuses 200 kleiner als ein bestimmter Druck ist (d. h. unter normalen Umständen), und wenn der innere Druck des Zellengehäuses 200 den bestimmten Druck oder höher erreicht, befindet der Umkehrabschnitt 224b in Kontakt mit der Kontaktfläche 333a.
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Wie es in 5 gezeigt ist, umfasst der Umkehrabschnitt 224b in der umgekehrten Form einen gekrümmten Abschnitt 224b2, der sich nach unten wölbt. Die Kontaktfläche 333a ist vorzugsweise an einer Stelle ausgebildet, die sich in Kontakt mit einem Bereich der Oberseite des Umkehrabschnitts 224b zwischen dem gekrümmten Abschnitt 224b2 und einer Stelle befindet, die eine zweite Länge L2 nach innen/weg von dem gekrümmten Abschnitt 224b2 in einer Richtung parallel zur Breitenrichtung liegt. Die zweite Länge L2 ist die Hälfte des Abstands L1 zwischen dem gekrümmten Abschnitt 224b2 und der Mittelachse L des Umkehrabschnitts 224b in eine Richtung parallel zur Breitenrichtung.
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Das Isolierungsblatt 340 ist an der Oberseite des Deckels 220 befestigt. Das Isolierungsblatt 340 trägt die Negativelektroden-Anschlussplatte 330. Das Isolierungsblatt 340 isoliert den Deckel 220 von der Negativelektroden-Anschlussplatte 330. Sowohl die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 als auch das Isolierungsblatt 340 umfassen jeweils ein Durchgangsloch, durch das ein unten beschriebener Negativelektroden-Verbindungsstift 420N gesteckt ist. Wie es in 3 und 4 gezeigt ist, hat das Isolierungsblatt 340 ein Freilegungsloch 342, durch das der gegenüberliegende Abschnitt 332 belichtet wird.
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Das Verbindungselement 400 verbindet die mehreren Laschen 11 0P, 110N und den externen Anschluss 300. Das Verbindungselement 400 hat eine Stromsammel- bzw. kollektorplatte 410 und einen Verbindungsstift 420.
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Die Stromsammelplatte 410 ist mit den mehreren Laschen verbunden. Die Stromsammelplatte 410 hat eine Positivelektroden-Stromsammelplatte 410P und eine Negativelektroden-Stromsammelplatte 410N.
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Die Positivelektroden-Stromsammelplatte 410P ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit den mehreren Positivelektrodenlaschen 110P verbunden. Die Positivelektroden-Stromsammelplatte 410P hat einen ersten flachplattigen Abschnitt 411 und einen zweiten flachplattigen Abschnitt 412.
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Durch Ultraschallschweißen und/oder dergleichen sind die mehreren Positivelektrodenlaschen 110P mit dem ersten flachplattigen Abschnitt 411 verbunden. Der erste flachplattige Abschnitt 411 umfasst ein Durchgangsloch. Die mehreren Positivelektrodenlaschen 110P sind mit der Unterseite des ersten flachplattigen Abschnitts 411 verbunden. Alternativ können die mehreren Positivelektrodenlaschen 110P mit der Oberseite des ersten flachplattigen Abschnitts 411 verbunden sein.
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Der zweite flachplattige Abschnitt 412 ist an der Außenseite in der Breitenrichtung des ersten flachplattigen Abschnitts 411 angeordnet. Der zweite flachplattige Abschnitt 412 umfasst ein Verbindungsloch 412h und einen Sicherungsabschnitt 412a. Der Sicherungsabschnitt 412a besteht aus einem Durchgangsloch, das den zweiten flachplattigen Abschnitt 412 in dessen Dickenrichtung durchdringt. Wie es in 3 gezeigt ist, kann ein dünner Abschnitt zwischen dem zweiten flachplattigen Abschnitt 412 und dem ersten flachplattigen Abschnitt 411 gebildet werden.
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Die Negativelektroden-Stromsammelplatte 410N ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit den mehreren Negativelektrodenlaschen 110N verbunden. Der Aufbau der Negativelektroden-Stromsammelplatte 410N ist im Wesentlichen der gleiche wie der der Positivelektroden-Stromsammelplatte 410P.
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Der Verbindungsstift 420 verbindet die Stromsammelplatte 410 mit dem externen Anschluss 300. Der Verbindungsstift 420 umfasst den Positivelektroden-Verbindungsstift 420P und den Negativelektroden-Verbindungsstift 420N.
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Der Positivelektroden-Verbindungsstift 420P verbindet die Positivelektroden-Stromsammelplatte 410P und die Positivelektroden-Anschlussplatte 310. Der Positivelektroden-Verbindungsstift 420P hat eine zylindrische Form. Das untere Ende des Positivelektroden-Verbindungsstiftes 420P ist mit dem zweiten flachplattigen Abschnitt 412 verbunden, wenn er in das Verbindungsloch 412h eingeführt ist. Das obere Ende des Positivelektroden-Verbindungsstiftes 420P ist mit der Positivelektroden-Anschlussplatte 310 verpresst.
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Der Negativelektroden-Verbindungsstift 420N verbindet die Negativelektroden-Stromsammelplatte 410N und die Negativelektroden-Anschlussplatte 330. Der Negativelektroden-Verbindungsstift 420N hat eine zylindrische Form. Das untere Ende des Negativelektroden-Verbindungsstiftes 420N ist mit dem zweiten flachplattigen Abschnitt 412 verbunden, wenn er in das Verbindungsloch 412h eingeführt ist. Das obere Ende des Negativelektroden-Verbindungsstiftes 420N ist mit der Negativelektroden-Anschlussplatte 330 verpresst.
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Das Isolierungselement 500 isoliert das Verbindungselement 400 vom Zellengehäuse 200. Das Isolierungselement 500 hat ein Isolierungsblatt 510 und einen Isolator 520.
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Das Isolierungsblatt 510 ist mit der Unterseite des Deckelkörpers 222 verbunden. Das Isolierungsblatt 510 umfasst Durchgangslöcher an einem Teil, der das Druckentlastungsventil 222a überlappt, einem Teil, der das Flüssigkeitseinlassloch 222b überlappt, einem Teil, der jedes Stifteinführungsloch 222d überlappt, und einem Teil, der die Umkehrplatte 224 überlappt (wobei der betreffende Teil jeweils in Höhenrichtung überlappt).
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Der Isolator 520 hat eine Form, die den Verbindungsstift 420 umgibt, und isoliert den Verbindungsstift 420 vom Zellengehäuse 200. Der Isolator 520 hat einen positivelektrodenseitigen Isolator 520P und einen negativelektrodenseitigen Isolator 520N.
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Der positivelektrodenseitige Isolator 520P bedeckt den Positivelektroden-Verbindungsstift 420P. Der positivelektrodenseitige Isolator 520P hat eine runde, rohrförmige Form. Der positivelektrodenseitige Isolator 520P isoliert den Positivelektroden-Verbindungsstift 420P von dem Deckelkörper 222.
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Der negativelektrodenseitige Isolator 520N umfasst den Negativelektroden-Verbindungsstift 420N. Der negativelektrodenseitige Isolator 520N hat den gleichen Aufbau wie der positivelektrodenseitige Isolator 520P.
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Wenn in der Energiespeicherzelle 1, wie oben beschrieben, der innere Druck des Zellengehäuses 200 aufgrund einer Anomalie der Elektrodenanordnung 100 auf den oben erwähnten bestimmten Druck oder höher ansteigt, wird der Umkehrabschnitt 224b der Umkehrplatte 224 wie in 5 umgekehrt (d.h. er verformt sich von der normalen Form in die umgekehrte Form) und kommt dadurch in Kontakt mit der Kontaktfläche 333a der Negativelektroden-Anschlussplatte 330. Dadurch bilden der externe Anschluss 300, das Verbindungselement 400 und die Elektrodenanordnung 100 zusammen einen geschlossenen Stromkreis mit dem dazwischen angeordneten Deckel 220, wodurch ein hoher elektrischer Strom in dem Stromkreis fließt. Dann schmilzt der Sicherungsabschnitt 412a des zweiten flachplattigen Abschnitts 412. Infolgedessen wird die elektrische Verbindung zwischen der Elektrodenanordnung 100 und dem Zellengehäuse 200 unterbrochen.
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Wenn die Umkehrplatte 224 umgekehrt wird (d.h. wenn sie sich von der normalen Form in die umgekehrte Form verformt), kommt das Verhinderungsteil 226 mit dem Aufnahmeabschnitt 223 in Kontakt, wie es in 5 gezeigt ist, wodurch die Verformung der Umkehrplatte 224 von der umgekehrten Form in die normale Form, d.h. die erneute Umkehrung der Umkehrplatte 224 verhindert wird.
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Nachfolgend sind Modifikationen in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben.
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(Erste Modifikation)
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Wie es in 6 und 7 gezeigt ist, hat der Beinabschnitt 226b des Verhinderungsteils 226 eine Form, die so geneigt ist, dass sie in der Breitenrichtung vom Befestigungsabschnitt 226a nach unten fortschreitend nach außen verläuft.
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(Zweite Modifikation)
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Wie es in 8 und 9 gezeigt ist, hat das Verhinderungsteil 226 außerdem einen Vorsprung 226c, der vom Außenrand des Beinabschnitts 226b nach unten ragt. Der Aufnahmeabschnitt 223 hat einen der Basis 223a zugewandten Vorsprung 226c, sowie eine ansteigende Wand 223b, die von dem inneren Ende der Basis 223a ansteigt und dem Beinabschnitt 226b zugewandt ist. Diese Modifikation ist auch auf das Verhinderungsteil 226 in der oben beschriebenen Ausführungsform anwendbar.
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(Dritte Modifikation)
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Wie es in 10 und 11 gezeigt ist, hat die Kontaktfläche 333a des Vorsprungsabschnitts 333 eine Form, die mit der gesamten Fläche der Oberseite des Umkehrabschnitts 224b in der umgekehrten Form, die von dem gekrümmten Abschnitt 224b2 nach innen positioniert ist, in Kontakt kommt.
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(Vierte Modifikation)
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Wie es in 12 und 13 gezeigt ist, hat die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 keinen Vorsprungsabschnitt 333, und der gegenüberliegende Abschnitt 332 umfasst die Kontaktfläche 333a.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachfolgend ist mit Bezug auf 14 und 15 eine Energiespeicherzelle 1 gemäß einer Zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Zweiten Ausführungsform sind nur die Teile erläutert, die sich von der Ersten Ausführungsform unterscheiden, und es wird nicht noch einmal auf den gleichen Aufbau, die gleiche Wirkung und den gleichen Effekt wie bei der Ersten Ausführungsform eingegangen.
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Die Energiespeicherzelle 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ferner einen inneren Isolator 610 und einen äußeren Isolator 620.
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Der innere Isolator 610 ist in dem Zellengehäuse 200 angeordnet. Genauer gesagt ist der innere Isolator 610 zwischen der Elektrodenanordnung 100 und der Stromabnehmerplatte 410 angeordnet. Die positive Elektrodenlasche 110P und die negative Elektrodenlasche 110N sind jeweils an einer Position oberhalb des inneren Isolators 610 mit der Stromkollektorplatte 410 verbunden. Der innere Isolator 610 umfasst ein Durchgangsloch, an einem Abschnitt, der das Durchgangsloch des ersten flachplattigen Abschnitts 411 in der Höhenrichtung überlappt. In der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 15 gezeigt ist, hat die Elektrodenanordnung 100 vier Einheitselektrodenkörper 111 bis 114.
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Der äußere Isolator 620 ist an der Außenseite des Zellengehäuses 200 angeordnet. Genauer gesagt, wird der äußere Isolator 620 an der Oberseite des Deckels 220 angeordnet. Der äußere Isolator 620 umfasst an einem Abschnitt, der das Positivelektrodenelement 300P überlappt, einem Abschnitt, der das Negativelektrodenelement 300N überlappt, einem Abschnitt, der das Druckentlastungsventil 222a überlappt, und einem Abschnitt, der das Flüssigkeitseinlassloch 222b überlappt, Durchgangslöcher (in jedem Fall überlappt der betreffende Abschnitt in der Höhenrichtung).
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Wie es in 15 gezeigt ist, umfasst das Isolierungselement 500 ferner ein Paar von Seitenblättern 511, die mit dem Isolierungsblatt 510 verbunden sind. Jedes Seitenblatt 511 hat eine Form, die sich von einer in Dickenrichtung verlaufenden Kante des Isolierungsblatts 510 nach unten erstreckt. Jedes Seitenblatt 511 ist zwischen einer Seite der Elektrodenanordnung 100 und dem Gehäusekörper 210 angeordnet.
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Wie es in 14 und 15 gezeigt ist, hat das Negativelektrodenelement 300N ferner ein Isolierungsblatt 350. Ferner hat die Negativelektroden-Anschlussplatte 330 einen Anschlussblock 331 und eine elektrisch leitende Platte 335. Die elektrisch leitende Platte 335 ist auf dem Isolierungsblatt 340 befestigt, und der Anschlussblock 331 ist durch Schweißen und/oder dergleichen mit der elektrisch leitenden Platte 335 verbunden. Die elektrisch leitende Platte 335 und der Anschlussblock 331 umfassen jeweils ein Durchgangsloch, durch das der Negativelektroden-Verbindungsstift 420N eingeführt ist. Die elektrisch leitende Platte 335 hat einen gegenüberliegenden Abschnitt 332. Das Isolierungsblatt 350 überdeckt einen Teil der elektrisch leitenden Platte 335 ab, der sich oberhalb der Umkehrplatte 224 befindet.
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Ein Fachmann wird erkennen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen spezielle Beispiele für die folgenden Aspekte sind.
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[Aspekt 1]
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Eine Energiespeicherzelle, die umfasst:
- eine Elektrodenanordnung;
- ein Zellengehäuse das die Elektrodenanordnung aufnimmt; und
- einen externen Anschluss, der an einer Oberseite des Zellengehäuses befestigt ist, wobei
- das Zellengehäuse umfasst:
- einen Gehäusekörper, der die Elektrodenanordnung aufnimmt und eine nach oben offene Öffnung besitzt; und
- einen Deckel, der so mit dem Gehäusekörper verbunden ist, dass die Öffnung des Gehäusekörpers verschlossen ist,
- der Deckel umfasst:
- ein Deckelkörper, der mit der Öffnung des Gehäusekörpers verbunden ist und die gleiche elektrische Polarität wie eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode in der Elektrodenanordnung besitzt;
- eine Umkehrplatte, die mit dem Deckelkörper verbunden und dazu geeignet ist, einen Kurzschluss zwischen dem Deckelkörper und dem externen Anschluss herzustellen und
- ein an die Umkehrplatte angeschlossenes Verhinderungsteil,
- die Umkehrplatte zwischen einer normalen Form, die so gewölbt ist, dass sie in eine Richtung weg vom externen Anschluss ragt, und einer umgekehrten Form, die so gewölbt ist, dass sie in Richtung des externen Anschlusses ragt und sich in Kontakt mit dem externen Anschluss befindet, verformbar ist,
- der Deckelkörper einen Aufnahmeabschnitt hat, der das Verhinderungsteil aufnimmt, wenn sich die Umkehrplatte in der umgekehrten Form befindet, und
- das Verhinderungsteil ein Hindurchtreten des Aufnahmeabschnitt erlaubt, wenn sich die Umkehrplatte von der normalen Form in die umgekehrte Form verformt, und sich in Kontakt mit dem Verhinderungsteil befindet, wenn sich die Umkehrplatte in einer umgekehrten Form befindet, um eine Verformung der Umkehrplatte von der umgekehrten Form in Richtung der normalen Form zu verhindern.
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In dieser Energiespeicherzelle kommt das Verhinderungsteil mit dem Aufnahmeabschnitt in Kontakt, wenn die Umkehrplatte umgekehrt wird (d. h. wenn sie sich von der normalen Form in die umgekehrte Form verformt), wodurch die Verformung der Umkehrplatte von der umgekehrten Form in die normale Form, d. h. die Rückumkehrung der Umkehrplatte, verhindert wird.
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[Aspekt 2]
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Die Energiespeicherzelle gemäß Aspekt 1, wobei
das Verhinderungsteil umfasst:
- einen Befestigungsabschnitt, der an einer Unterseite der Umkehrplatte befestigt ist;
- einen Beinabschnitt, der sich von dem Befestigungsabschnitt aus erstreckt und dem Aufnahmeabschnitt zugewandt ist; und
- einen Vorsprung, der von einem Außenrand des Beinabschnitts nach unten ragt, und
- der Aufnahmeabschnitt umfasst:
- eine Basis, die dem Vorsprung zugewandt ist; und
- eine ansteigende Wand, die von einem inneren Ende der Basis ausgeht und dem Beinabschnitt zugewandt ist.
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In diesem Aspekt greifen der Vorsprung und die ansteigende Wand ineinander, wodurch eine Verformung der Umkehrplatte von der umgekehrten Form in die normale Form zuverlässiger verhindert wird.
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[Aspekt 3]
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Die Energiespeicherzelle gemäß Aspekt 1 oder 2, wobei der externe Anschluss eine Kontaktfläche hat, die eine Form besitzt, die einer Kontur der Umkehrplatte in der umgekehrten Form folgt.
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In diesem Aspekt wird die Kontaktfläche zwischen der Umkehrplatte und dem externen Anschluss sichergestellt, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen der Umkehrplatte und dem externen Anschluss reduziert wird. Infolgedessen wird die von der Umkehrplatte erzeugte Wärme reduziert, während ein Strom durch die Umkehrplatte fließt.
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[Aspekt 4]
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Ein Verfahren zum Erzeugen eines Kurzschlusses zwischen einem Deckel und einem externen Anschluss einer Energiespeicherzelle, wobei die Energiespeicherzelle eine Elektrodenanordnung, ein die Elektrodenanordnung aufnehmendes Zellengehäuse und einen an einer Oberseite des Zellengehäuses befestigten externen Anschluss umfasst, das Zellengehäuse einen die Elektrodenanordnung aufnehmenden Gehäusekörper mit einer nach oben offenen Öffnung und einen mit dem Gehäusekörper verbundenen Deckel umfasst, um die Öffnung des Gehäusekörpers zu verschließen, wobei der Deckel einen mit der Öffnung des Gehäusekörpers verbundenen Deckelkörper aufweist, der mit die gleiche elektrische Polarität wie eine positive Elektrode oder eine negative Elektrode in der Elektrodenanordnung besitzt, eine Umkehrplatte, die mit dem Deckelkörper verbunden und dazu geeignet ist, einen Kurzschluss zwischen dem Deckelkörper und dem externen Anschluss herzustellen, und ein Verhinderungsteil, das mit der Umkehrplatte verbunden ist, und der Deckelkörper einen Aufnahmeabschnitt hat, der das Verhinderungsteil aufnimmt, und das Verfahren umfasst, wenn ein innerer Druck des Zellengehäuses einen bestimmten Druck oder höher erreicht, Umdrehen der Umkehrplatte und Durchlassen des Verhinderungsteils durch den Aufnahmeabschnitt und, in einem Zustand, in dem die Umkehrplatte in Kontakt mit dem externen Anschluss ist, Halten des Verhinderungsteils in Kontakt mit dem Aufnahmeabschnitt, um den Kontaktzustand zwischen der Umkehrplatte und dem externen Anschluss aufrechtzuerhalten.
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Obwohl oben die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, sind die hierin offenbarten Ausführungsformen in jeder Hinsicht illustrativ und nicht einschränkend.
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Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ist durch die Ansprüche definiert und soll alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs umfassen, die den Ansprüche entsprechen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2022177975 [0001]
- JP 2015204284 [0003, 0005]
