DE102023208319A1

DE102023208319A1 - Batteriezelle

Info

Publication number: DE102023208319A1
Application number: DE102023208319.1A
Authority: DE
Inventors: Jae Sik Shin; Seung Hoon JU; Jae Gyu BYUN; Gi Jeong Seo
Original assignee: SK On Co Ltd
Current assignee: SK On Co Ltd
Priority date: 2022-09-07
Filing date: 2023-08-30
Publication date: 2024-03-07
Also published as: US20240079691A1

Abstract

Batteriezelle umfassend: eine Elektrodenanordnung, in der mehrere Elektrodenplatten gestapelt sind; eine Schutzanordnung, die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung angeordnet ist und ein Isoliermaterial umfasst; und ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung angeordnet ist, wobei die Schutzanordnung eine Durchgangsöffnung aufweist, die ausgebildet ist, den Durchtritt von Elektrolyt zu ermöglichen.

Description

HINTERGRUND
1. TECHNISCHES GEBIET
Die in diesem Patentdokument offenbarte Technologie und die in diesem Patentdokument offenbarten Anwendungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine Batteriezelle.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Eine Sekundärbatterie (eine Batteriezelle) kann, anders als eine Primärbatterie, leicht geladen und entladen werden und hat als Energiequelle für verschiedene mobile Geräte und Elektrofahrzeuge viel Aufmerksamkeit erhalten.
Eine solche Sekundärbatterie kann eine Struktur aufweisen, bei der eine Elektrodenanordnung, die durch Stapeln einer positiven Elektrodenplatte, einer negativen Elektrodenplatte und eines Separators gebildet wird oder in Form einer Rolle gewickelt ist, in einem Gehäuse angeordnet ist.
Wenn ein Stoß auf eine Batteriezelle ausgeübt wird, kann der Stoß auf eine Elektrodenanordnung in der Batteriezelle übertragen werden und die Elektrodenanordnung beschädigen. Wenn die Elektrodenanordnung beschädigt wird, kann außerdem ein Kurzschluss mit einer inneren Seitenfläche eines Gehäuses auftreten, was einen anomalen Betrieb der Batteriezelle verursacht.
Dementsprechend kann es notwendig sein, eine Struktur zu entwickeln, die die Elektrodenanordnung vor äußeren Einflüssen schützt und eine elektrische Verbindung zwischen der Elektrodenanordnung und einem Anschlussabschnitt der Batteriezelle stabil aufrechterhalten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend besteht eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine verbesserte Batteriezelle bereitzustellen, insbesondere eine Batteriezelle mit einem verbesserten Schutz der Elektrodenanordnung. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batteriezelle gemäß Anspruch 1 und eine Batteriezelle gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die offenbarte Technologie kann in Form einiger Ausführungsformen implementiert werden, um eine Batteriezelle mit einer Schutzstruktur bereitzustellen, die eine Elektrodenanordnung schützen kann.
Die offenbarte Technologie kann in Form einiger Ausführungsformen implementiert werden, um eine Batteriezelle mit einer Schutzstruktur bereitzustellen, die bei der Einbringung (Einspritzung) des Elektrolyten nicht stört.
Die offenbarte Technologie kann in Form einiger Ausführungsformen implementiert werden, um eine Batteriezelle bereitzustellen, die die Energiedichte durch eine vereinfachte Verbindungsstruktur zwischen einer Elektrodenanordnung und einem Anschlussabschnitt einer Batteriezelle erhöhen kann.
Die offenbarte Technologie kann in Form einiger Ausführungsformen implementiert werden, um eine Batteriezelle bereitzustellen, die einen Montageprozess vereinfachen kann.
In einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie umfasst eine Batteriezelle eine Elektrodenanordnung, in der mehrere Elektrodenplatten gestapelt sind; eine Schutzanordnung, die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung angeordnet ist und ein Isoliermaterial umfasst; und ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung angeordnet ist, wobei die Schutzanordnung eine Durchgangsöffnung aufweist, die ausgebildet ist, den Durchtritt von Elektrolyt zu ermöglichen.
Die Batteriezelle kann ferner eine oder mehrere Kappenanordnungen umfassen, die mit dem Gehäuse gekoppelt sind und den Innenraum verschließen, wobei die eine oder die mehreren Kappenanordnungen eine Elektrolyteinspritzöffnung umfassen, die ausgebildet, die Elektrolyteinbringung zu ermöglichen.
Die Durchgangsöffnung der Schutzanordnung kann so angeordnet sein, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung, die in der einen oder den mehreren Kappenanordnungen vorgesehen ist, gegenüberliegt.
Die Schutzanordnung kann einen Schutzrahmen umfassen, der so angeordnet ist, dass er der einen oder den mehreren Kappenanordnungen gegenüberliegt.
Die Durchgangsöffnung kann so ausgebildet sein, dass sie sich von einer Oberfläche des Schutzrahmens zur anderen Oberfläche des Schutzrahmens erstreckt.
Der Schutzrahmen kann umfassen: einen Körperabschnitt, der der Elektrodenanordnung in einer ersten Richtung gegenüberliegt, und einen oder mehrere gebogene Abschnitte, die sich ausgehend vom Körperabschnitt erstrecken und der Elektrodenanordnung in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gegenüberliegen.
Die Durchgangsöffnung kann im Körperabschnitt angeordnet sein und der Elektrolyteinspritzöffnung in der ersten Richtung gegenüberliegen.
Der eine oder die mehreren gebogenen Abschnitte können einen ersten gebogenen Abschnitt und einen zweiten gebogenen Abschnitt umfassen, die voneinander beabstandet sind, wobei zumindest ein Abschnitt der Elektrodenanordnung zwischen dem ersten gebogenen Abschnitt und dem zweiten gebogenen Abschnitt angeordnet ist.
Das Gehäuse kann eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung aufweisen, die voneinander beabstandet sind, und die eine oder mehrere Kappenanordnungen können eine erste Kappenanordnung, die die erste Öffnung verschließt, und eine zweite Kappenanordnung, die die zweite Öffnung verschließt, aufweisen.
In einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie umfasst eine Batteriezelle eine Elektrodenanordnung, in der mehrere Elektrodenplatten gestapelt sind; ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung angeordnet ist; eine Kappenanordnung, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist und einen darauf angeordneten Anschlussabschnitt aufweist; und eine Schutzanordnung, die zwischen der Elektrodenanordnung und der Kappenanordnung angeordnet ist und die Elektrodenanordnung schützt, wobei die Schutzanordnung zumindest eine Seitenkante der Elektrodenanordnung abdeckt.
Die Schutzanordnung kann einen Schutzrahmen umfassen, der so angeordnet ist, dass er der Kappenanordnung gegenüberliegt und ein isolierendes Material umfasst.
Der Schutzrahmen kann umfassen: einen Körperabschnitt, der der Elektrodenanordnung in einer ersten Richtung gegenüberliegt; und einen oder mehrere gebogene Abschnitte, die mit dem Körperabschnitt verbunden sind und der Elektrodenanordnung in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gegenüberliegen.
Der Körperabschnitt des Schutzrahmens kann eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die die Elektrolytlösung fließt.
Die Kappenanordnung kann eine Kappenplatte mit einer Elektrolyteinspritzöffnung umfassen, wobei die Durchgangsöffnung des Schutzrahmens so angeordnet sein kann, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung gegenüberliegt.
Die Schutzanordnung kann ferner ein mit dem Schutzrahmen gekoppeltes und mit der Elektrodenanordnung elektrisch verbundenes Stromsammelelement umfassen.
Die Schutzanordnung kann ferner ein Verbindungselement umfassen, das sowohl mit dem Stromsammelelement als auch mit dem Anschlussabschnitt elektrisch verbunden ist, wobei zumindest ein Abschnitt des Verbindungselements in den Anschlussabschnitt eingeführt ist.
In einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie umfasst eine Energiespeichervorrichtung eine Elektrodenanordnung, in der mehrere Elektrodenplatten gestapelt sind; eine Schutzanordnung, die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung angeordnet ist und ein Isoliermaterial umfasst; und ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung angeordnet ist, wobei die Schutzanordnung mehrere Batteriezellen mit Durchgangsöffnungen einschließt, wobei die Durchgangsöffnungen so ausgebildet sind, dass Elektrolyt durch sie hindurchtreten kann, und wobei die mehreren Batteriezellen elektrisch miteinander verbunden sind.
Die Energiespeichervorrichtung kann ferner eine oder mehrere Kappenanordnungen umfassen, die mit dem Gehäuse gekoppelt sind und den Innenraum verschließen, wobei die eine oder die mehreren Kappenanordnungen so ausgebildet sind, dass sie das Einspritzen des Elektrolyten gestatten, und wobei die eine oder die mehreren Kappenanordnungen eine Elektrolyteinspritzöffnung umfassen, die der Durchgangsöffnung gegenüberliegt.
Die Schutzanordnung kann einen Schutzrahmen umfassen, der so angeordnet ist, dass er der einen oder den mehreren Kappenanordnungen gegenüberliegt.
In einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie umfasst eine Energiespeichervorrichtung eine Elektrodenanordnung, in der mehrere Elektrodenplatten gestapelt sind; ein Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung angeordnet ist; eine Kappenanordnung, die mit dem Gehäuse gekoppelt ist und einen darauf angeordneten Anschlussabschnitt aufweist; und eine Schutzanordnung, die zwischen der Elektrodenanordnung und der Kappenanordnung angeordnet ist, um die Elektrodenanordnung zu schützen, wobei die Schutzanordnung mehrere Batteriezellen einschließt, die zumindest eine Seitenkante der Elektrodenanordnung abdecken, und die mehreren Batteriezellen elektrisch miteinander verbunden sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung können aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klarer verstanden werden.

1 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Batteriezelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine erste Kappenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine zweite Kappenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Schutzanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Elektrodenanordnung und eine Schutzanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung miteinander verbunden sind;
7 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Kappenanordnung und ein Gehäuse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung miteinander gekoppelt sind;
8 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie I-I' in 1;
9 ist eine vergrößerte Darstellung, die den Abschnitt A in 8 zeigt; und
10 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie II-II' in 1.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Batteriezelle 10 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Batteriezelle 10 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
In einigen Ausführungsformen kann die Batteriezelle 10 als eine Sekundärbatterie ausgebildet sein, die geladen und entladen werden kann. Die Batteriezelle 10 kann als Sekundärbatterie mit einer eckigen Außenform ausgebildet sein, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist. Das spezifische Aussehen ist jedoch nicht auf das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel beschränkt. So kann die Batteriezelle beispielsweise als zylindrische Sekundärbatterie oder als beutelartige Sekundärbatterie ausgebildet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die Batteriezelle 10 eine Elektrodenanordnung 100, ein Gehäuse 300 mit einem Innenraum, in dem die Elektrodenanordnung 100 angeordnet ist, und eine oder mehrere Kappenanordnungen umfassen, die mit dem Gehäuse 300 verbunden sind und den Innenraum des Gehäuses 300 verschließen.
Die Elektrodenanordnung 100 kann mehrere Elektrodenplatten und einen zwischen den Elektrodenplatten angeordneten Separator umfassen. Zum Beispiel können die mehreren positiven Elektrodenplatten, die mehreren negativen Elektrodenplatten und ein oder mehrere Separatoren der Elektrodenanordnung 100 in einer Richtung gestapelt sein. Alternativ dazu kann die Elektrodenanordnung 100 eine Jelly-Roll-Struktur aufweisen, in der die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und der dazwischen liegende Separator gewickelt sind.
In einigen Ausführungsformen kann die Batteriezelle 10 eine oder mehrere Elektrodenanordnungen 100 umfassen. Wenn die Batteriezelle 10 mehrere Elektrodenanordnungen umfasst, können die Elektrodenanordnungen gestapelt und in einer Richtung (z.B. in Richtung der X-Achse) angeordnet sein.
Ein Gehäuse 300 kann einen Innenraum S zur Aufnahme der Elektrodenanordnung 100 und einer Elektrolytlösung (nicht dargestellt) aufweisen.
Das Gehäuse 300 kann aus einem Material bestehen, das eine ausreichende Steifigkeit aufweist, um die darin befindliche Elektrodenanordnung 100 zu schützen und die äußere Form der gesamten Batteriezelle 10 aufrecht zu erhalten. Zum Beispiel kann zumindest ein Teil des Gehäuses 300 aus einem Metallmaterial wie Aluminium, Eisen oder rostfreiem Stahl gebildet sein. Das Material des Gehäuses 300 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann aus einem Material gebildet sein, das eine geeignete Festigkeit aufweist, um die äußere Form der Batteriezelle 10 aufrecht zu erhalten und die innere Elektrodenanordnung zu schützen.
Das Gehäuse 300 kann einen Innenraum S aufweisen und eine Form haben, bei der zumindest eine Seite offen ist. Beispielsweise kann das Gehäuse 300 eine sechsflächige Form haben, in der eine erste Öffnung 301 und eine zweite Öffnung 302 an beiden Enden in Längsrichtung (z. B. in Richtung der Z-Achse) ausgebildet sind (siehe 1 und 2). Der Innenraum S kann zwischen der ersten Öffnung 301 und der zweiten Öffnung 302 ausgebildet sein, wobei die Elektrodenanordnung 100 im Innenraum S angeordnet sein kann.
In der folgenden Beschreibung werden die Ausführungsformen unter der Voraussetzung beschrieben, dass das Gehäuse 300 eine sechsflächige Form hat, wobei beide Seiten offen sind, wie in 2 dargestellt. Die spezifische Form des Gehäuses 300 ist jedoch nicht auf das in den Zeichnungen dargestellte Beispiel beschränkt. Das Gehäuse 300 kann in jeder beliebigen Form ausgebildet sein, solange das Vorhandensein des Innenraums S, in den die Elektrodenanordnung 100 eingesetzt und in dem sie angeordnet sein kann, gewährleistet ist. Zum Beispiel kann das Gehäuse die Form eines Zylinders mit einer offenen Oberseite oder einer offenen Unterseite oder eine polyedrische Form mit zumindest einer offenen Seite haben.
In einigen Ausführungsformen kann die Batteriezelle 10 eine oder mehrere Kappenanordnungen 400a und 400b umfassen, die mit dem Gehäuse 300 verbunden sind. Beispielsweise können mit Blick auf 2 eine erste Kappenanordnung 400a und eine zweite Kappenanordnung 400b mit der ersten Öffnung 301 bzw. der zweiten Öffnung 302 des Gehäuses 300 gekoppelt sein und den Innenraum S des Gehäuses 300 verschließen.
Die Kappenanordnungen 400a und 400b können Kappenplatten 420a und 420b, die mit dem Gehäuse 300 gekoppelt sind, und Anschlussabschnitte 410a und 410b, die an den Kappenplatten 420a bzw. 420b angeordnet sind, umfassen.
Die Anschlussabschnitte 410a und 410b können elektrisch mit der Elektrodenanordnung 100 im Gehäuse 300 verbunden sein. Die Elektrodenanordnung 100 kann über die Anschlussabschnitte 410a und 410b elektrisch mit anderen Komponenten (z.B. einer leitenden Stromschiene) verbunden sein, die außerhalb der Batteriezelle 10 angeordnet sind.
Die Anschlussabschnitte 410a und 410b können an den Kappenplatten 420a und 420b befestigt sein. Die Kappenplatten 420a und 420b können mit dem Gehäuse 300 verbunden sein und zumindest eine Seitenfläche der Batteriezelle 10 bilden.
Die Kappenplatten 420a und 420b können ein Material mit einem vorbestimmten Grad an Steifigkeit umfassen, so dass die Kappenplatten 420a und 420b eine offene Seite des Gehäuses 300 schließen und die im Innenraum S angeordnete Elektrodenanordnung 100 schützen können. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Kappenplatten 420a und 420b aus demselben Material wie das des Gehäuses 300 gebildet sein.
Die Kappenanordnungen 400a und 400b können mit dem Gehäuse 300 verschweißt sein. Während beispielsweise die Kappenplatten 420a und 420b der Kappenanordnungen 400a und 400b die Öffnungen 301 und 302 des Gehäuses 300 abdecken, können Abschnitte der Kappenplatten 420a und 420b, die das Gehäuse 300 berühren, durch Laserschweißen mit dem Gehäuse 300 verbunden werden. Das Verfahren zur Verbindung der Kappenanordnungen 400a und 400b mit dem Gehäuse 300 ist jedoch nicht auf das obige Beispiel beschränkt.
In einer Batteriezelle 10 können mehrere Kappenanordnungen 400a und 400b vorgesehen sein. Beispielsweise können die Kappenanordnungen 400a und 400b eine erste Kappenanordnung 400a und eine zweite Kappenanordnung 400b umfassen, in denen jeweils ein erster Anschlussabschnitt 410a und ein zweiter Anschlussabschnitt 410b mit entgegengesetzten Polaritäten angeordnet sind.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, können die erste Kappenanordnung 400a und die zweite Kappenanordnung 400b mit beiden Enden des Gehäuses 300 verbunden sein. Zum Beispiel kann die erste Kappenanordnung 400a einen ersten Anschlussabschnitt 410a aufweisen, der ein negativer Anschluss ist, und mit der ersten Öffnung 301 des Gehäuses 300 gekoppelt und verschweißt sein, um die erste Öffnung 301 zu verschließen. Die zweite Kappenanordnung 400b kann einen zweiten Anschlussabschnitt 410b aufweisen, der ein positiver Anschluss ist, und mit der zweiten Öffnung 302 des Gehäuses 300 gekoppelt und verschweißt sein, um die zweite Öffnung 302 zu verschließen. Dementsprechend können die erste Kappenanordnung 400a und die zweite Kappenanordnung 400b beide Seiten des Gehäuses 300, in dem die Elektrodenanordnung 100 angeordnet ist, verschließen.
Für die Verbindung zwischen der Kappenanordnung 400 und dem Gehäuse 300 kann ein Laserschweißverfahren angewendet werden. Das Verfahren zur Verbindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
Die Position der Kappenanordnung 400 ist nicht auf die in 1 und 2 dargestellten Beispiele beschränkt. Beispielsweise können abweichend von den in den 1 und 2 dargestellten Beispielen die mehreren Kappenanordnungen 400a und 400b in der Batteriezelle 10 auf denselben beiden Seitenflächen des Gehäuses 300 angeordnet sein.
Die Batteriezelle 10 kann eine Schutzanordnung 200 umfassen, die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung 100 angeordnet ist und die die Elektrodenanordnung 100 schützen kann.
Die Schutzanordnung 200 kann umfassen: einen Schutzrahmen 210, der zum Schutz der Elektrodenanordnung ausgebildet ist, und ein Verbindungselement 220, das die Elektrodenanordnung 100 mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b elektrisch verbindet.
Die Schutzanordnung 200 kann auf der der Kappenanordnung gegenüberliegenden Seite der Elektrodenanordnung angeordnet sein und den Anschlussabschnitt der Elektrodenanordnung und die Kappenanordnung elektrisch verbinden, während sie die Elektrodenanordnung schützt. Beispielsweise kann der Schutzrahmen 210 der Schutzanordnung 200 ein Material zum Absorbieren von Stößen enthalten und verhindern, dass die Elektrodenanordnung durch einen auf die Batteriezelle ausgeübten Stoß beschädigt wird. Beispielsweise kann das Verbindungselement 220 der Schutzanordnung 200 ein leitfähiges Metallmaterial enthalten und kann den Anschlussabschnitt der Elektrodenanordnung mit der Kappenanordnung elektrisch verbinden.
Außerdem kann der Schutzrahmen 210 ein isolierendes Material umfassen, wodurch verhindert wird, dass eine Elektrodenanordnung und ein Gehäuse ungewollt kurzgeschlossen werden.
Wenn ein Stoß auf die Batteriezelle einwirkt, kann die Gefahr bestehen, dass der Randabschnitt der Elektrodenanordnung und das Gehäuse zusammenstoßen und beschädigt werden. Dementsprechend kann ein Kurzschluss zwischen dem Randabschnitt der Elektrodenanordnung und dem Gehäuse auftreten. Um dies zu verhindern, kann der Schutzrahmen 210 so ausgebildet sein, dass er zumindest eine Seitenkante der Elektrodenanordnung abdeckt. Beispielsweise können das obere Ende und das untere Ende des Schutzrahmens 210 so angeordnet sein, dass sie die obere Endkante und die untere Endkante der Elektrodenanordnung umgeben, wodurch Stöße, die auf die Batteriezelle einwirken, absorbiert werden und die Kante der Elektrodenanordnung geschützt wird.
Das Verbindungselement 220 der Schutzanordnung 200 kann so ausgebildet sein, dass zumindest ein Abschnitt in die Kappenanordnung 400 eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann das Verbindungselement 220 in Form einer Stiftstruktur vorgesehen sein, die in Richtung der Kappenanordnung vorsteht, und es kann in die Anschlussabschnitte 410a und 410b der Kappenanordnung 400 eingeführt werden und mit diesen in Kontakt stehen. Dementsprechend kann die Elektrodenanordnung 100 mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b der Kappenanordnung 400 über das Verbindungselement 220 elektrisch verbunden werden.
In der Batteriezelle 10 können mehrere Schutzanordnungen 200 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Schutzanordnung 200 so angeordnet sein, dass sie eine Seite gegenüber der Kappenanordnung (siehe 2)und die andere Seite gegenüber einer Seite der Elektrodenanordnung abdeckt.
Die Kappenanordnung 400 kann so ausgebildet sein, dass sie in der Öffnung des Gehäuses 300 in der ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) zusammengesetzt ist, und die Verbindungseinheit kann so angeordnet sein, dass sie der Kappenanordnung 400 in der ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) gegenüberliegt. Zumindest ein Abschnitt des Verbindungselements 220 kann sich in einer ersten Richtung erstrecken, so dass die Kappenanordnung 400 auf einfache Weise in die Anschlussabschnitte 410a und 410b eingeführt werden kann, während sie mit dem Gehäuse 300 verbunden werden.
Gemäß der Batteriezelle 10 in der Ausführungsform, da die Anschlussabschnitte 410a und 410b und die Elektrodenanordnung 100 einfach miteinander verbunden werden können, während die Kappenanordnung 400 und das Gehäuse 300 zusammengebaut werden, kann der Prozess des Verbindens der Elektrodenanordnung 100 mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b vereinfacht werden, was von Vorteil sein kann. Da zumindest ein Abschnitt des Verbindungselements 220 in die Anschlussabschnitte 410a und 410b in der Batteriezelle 10 gemäß den Ausführungsformen eingefügt ist, kann auch der Raum, der für die Verbindung der Elektrodenanordnung 100 mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b verschwendet wird, reduziert werden, wodurch die Energiedichte erhöht wird.
Die Batteriezelle 10 kann ferner ein Entlüftungselement 310 aufweisen, das zum Ablassen von im Innenraum S erzeugtem Gas ausgebildet ist. Das Entlüftungselement 310 kann früher als andere Bereiche der Batteriezelle 10 geöffnet werden, wenn der Innendruck der Batteriezelle 10 höher als der vorbestimmte Druck ist, wodurch eine Explosion der Batteriezelle 10 verhindert wird.
Das Entlüftungselement 310 kann mit dem Gehäuse 300 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das Entlüftungselement 310 mit einer Entlüftungsöffnung 303 verbunden sein, die an beiden Seitenflächen des Gehäuses 300 ausgebildet ist.
Das Entlüftungselement 310 kann so ausgebildet sein, dass es mit der Entlüftungsöffnung 303 gekoppelt ist und die Entlüftungsöffnung 303 verschließt. Wenn der Innendruck des Gehäuses 300 niedriger als der vorbestimmte Druck ist, kann das Entlüftungselement 310 so ausgebildet sein, dass es die Entlüftungsöffnung 303 abdichtet, wodurch verhindert wird, dass Fremdmaterialien durch die Entlüftungsöffnung 303 in die Batteriezelle 10 eindringen oder der in der Batteriezelle 10 befindliche Elektrolyt ausfließt.
Wenn im Innenraum S des Gehäuses 300 Gas erzeugt wird, während die Batteriezelle 10 wiederholt geladen und entladen wird, so dass der Innendruck höher als ein vorbestimmter Druck ansteigt, kann zumindest ein Abschnitt des Entlüftungselements 310 so ausgebildet sein, dass es durchbrochen wird. Beispielsweise kann ein Kerbenabschnitt 311 mit einer geringeren Dicke als die der anderen Abschnitte auf dem Entlüftungselement 310 ausgebildet sein. Wenn der Innendruck des Gehäuses 300 höher als der vorbestimmte Druck ist, kann bevorzugt der Kerbenabschnitt 311 des Entlüftungselements 310 durchbrochen werden, und das Gas im Innenraum S kann aus der Batteriezelle 10 durch den gebrochenen Kerbenabschnitt 311 abgeleitet werden.
Nachfolgend wird die Kappenanordnung 400, die in der Batteriezelle 10 vorhanden ist, unter Bezugnahme auf 3 und 4 im Detail beschrieben.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine erste Kappenanordnung 400a gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine zweite Kappenanordnung 400b gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Da die Kappenanordnungen 400a und 400b, die unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben werden, den Kappenanordnungen 400a und 400b entsprechen können, die in der oben erwähnten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben sind, kann auf eine Wiederholung von deren Beschreibung verzichtet werden.
Die erste Kappenanordnung 400a kann umfassen: einen ersten Anschlussabschnitt 410a, der elektrisch mit der Elektrodenanordnung 100 verbunden ist, und eine erste Kappenplatte 420a, die den ersten Anschlussabschnitt 410a trägt. Außerdem kann die erste Kappenanordnung 400a einen ersten Anschlussisolator 450a und eine erste Dichtung 430a umfassen, die den ersten Anschlussabschnitt 410a und die erste Kappenplatte 420a elektrisch voneinander trennen. Außerdem kann die erste Kappenanordnung 400a einen ersten Kappenisolator 440a umfassen, um zu verhindern, dass die erste Kappenplatte 420a die Elektrodenanordnung 100 direkt kurzschließt.
Der erste Anschlussabschnitt 410a der ersten Kappenanordnung 400a kann eine erste Anschlusseinheit 411a und eine erste Niete 412a umfassen.
Die erste Anschlusseinheit 411a kann auf der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein und als Verbindungsanschluss fungieren, der die Batteriezelle 10 mit einer externen Komponente (z.B. einer leitfähigen Stromschiene) elektrisch verbindet. Zu diesem Zweck kann die erste Anschlusseinheit 411a als plattenförmiges Element aus einem leitfähigen Metall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen sein. Das Material der ersten Anschlusseinheit 411a ist jedoch nicht auf Aluminium beschränkt.
Die erste Niete 412a kann mit der ersten Anschlusseinheit 411a verbunden sein. Die erste Niete 412a kann zum Beispiel die erste Anschlusseinheit 411a durchdringen und mit der ersten Anschlusseinheit 411a vernietet sein. Auch können die erste Niete 412a und die erste Anschlusseinheit 411a durch Laserschweißen miteinander verbunden sein.
Die erste Niete 412a kann sowohl die erste Anschlusseinheit 411a als auch die erste Kappenplatte 420a durchdringen, und ein Ende davon kann so angeordnet sein, dass es einer Seite der Elektrodenanordnung 100 gegenüberliegt.
Die erste Niete 412a kann eine erste Einführungsöffnung 413a aufweisen, die so ausgebildet ist, dass das Verbindungselement 220 eingeführt werden kann. Die erste Einführungsöffnung 413a kann die Form einer Öffnung haben, die durch die erste Niete 412a hindurchgeht. Das Verbindungselement 220 kann in die erste Einführungsöffnung 413a der ersten Niete 412a eingeführt und mit dieser verbunden sein und kann so elektrisch mit der ersten Niete 412a verbunden sein.
Die erste Niete 412a kann aus einem anderen Material als das der ersten Anschlusseinheit 411a bestehen. Die erste Anschlusseinheit 411a kann beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen, und die erste Niete 412a kann aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Die erste Niete 412a kann jedoch auch aus demselben Material wie die erste Anschlusseinheit 411a bestehen.
Die erste Kappenplatte 420a kann mit dem Gehäuse 300 verbunden sein und den ersten Anschlussabschnitt 410a tragen.
Die erste Kappenplatte 420a kann ausgebildet sein, um die erste Öffnung 301 des Gehäuses 300 zu schließen. Zum Beispiel kann die erste Kappenplatte 420a als plattenförmiges Element bereitgestellt sein. Sie kann mit dem Gehäuse 300 durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen verbunden sein und kann so die erste Öffnung 301 schließen. Um das Schweißen zu erleichtern, kann die erste Kappenplatte 420a aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 300 bestehen. Zum Beispiel können sowohl die erste Kappenplatte 420a als auch das Gehäuse 300 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das in der ersten Kappenplatte 420a enthaltene Material ist jedoch nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Sie kann aus einem beliebigen Material bestehen, das die erste Öffnung 301 des Gehäuses 300 verschließen und die darin befindlichen innere Komponenten stabil schützen kann.
Wenn die erste Kappenplatte 420a ein leitfähiges Material enthält, können isolierende Elemente, die aus einem isolierenden Material gebildet sind, zwischen dem ersten Anschlussabschnitt 410a und der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein, so dass der erste Anschlussabschnitt 410a und die erste Kappenplatte 420a elektrisch voneinander getrennt sein können. Beispielsweise kann eine erste Dichtung 430a, die mit einem ersten Anschlussisolator 450a und einer ersten Niete 412a, die auf einer hinteren Fläche einer ersten Anschlusseinheit 411a angeordnet sind, eingesetzt ist, dem Isolierelement entsprechen (siehe 3).
Der erste Anschlussisolator 450a kann ein isolierendes Material (z.B. einen Kunststoff) enthalten. Er kann zwischen der ersten Anschlusseinheit 411a und der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein und kann die erste Anschlusseinheit 411a und die erste Kappenplatte 420a gegeneinander isolieren.
Die erste Dichtung 430a kann ein isolierendes Material (z.B. einen Kunststoff) enthalten. Sie kann zwischen der ersten Niete 412a und der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein und kann die erste Niete 412a und die erste Kappenplatte 420a voneinander isolieren. Die erste Dichtung 430a kann so angeordnet sein, dass sie die erste Niete 412a umgeben und den Spalt zwischen der ersten Niete 412a und der ersten Kappenplatte 420a verschließen kann, so dass Fremdmaterialien außerhalb der Batteriezelle 10 daran gehindert werden können, in einen Spalt einzudringen, oder der in der Batteriezelle 10 befindliche Elektrolyt daran gehindert werden kann, durch den Spalt herauszufließen.
Ein Isolierelement, das verhindert, dass die erste Kappenplatte 420a unbeabsichtigt mit einer im Gehäuse 300 angeordneten Komponente (z.B. der Elektrodenanordnung 100) kurzgeschlossen wird, kann auf der Rückseite der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein. Zum Beispiel kann in der ersten Kappenanordnung 400a der erste Kappenisolator 440a, der die Rückseite der ersten Kappenplatte 420a abdeckt, dem Isolierelement entsprechen (hier kann sich die „Rückseite der ersten Kappenplatte 420a“ auf eine Oberfläche der ersten Kappenplatte 420a beziehen, die dem Innenraum S des Gehäuses 300 gegenüberliegt). Der erste Kappenisolator 440a kann ein isolierendes Material enthalten, so dass ein Kurzschluss durch unbeabsichtigten Kontakt zwischen der ersten Kappenplatte 420a und der Elektrodenanordnung 100 verhindert werden kann.
Die erste Kappenanordnung 400a kann ferner ein erstes Befestigungselement 460a umfassen, das mit der ersten Niete 412a verbunden ist. Das erste Befestigungselement 460a kann auf der Rückseite der ersten Kappenplatte 420a angeordnet sein und kann mit dem Ende der ersten Niete 412a gekoppelt sein. Das erste Befestigungselement 460a kann so ausgebildet sein, dass es eine Breite aufweist, die größer ist als diejenige einer Öffnung, durch die die erste Niete 412a in der ersten Kappenplatte 420a verläuft. Hier kann sich „Breite“ auf eine Länge in einer Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung (Z-Achsenrichtung) beziehen, die eine Richtung ist, in der die erste Niete 412a die erste Kappenplatte 420a durchdringt. Das erste Befestigungselement 460a kann mit dem Ende der ersten Niete 412a, die in die erste Kappenanordnung 400a eindringt, gekoppelt sein und kann verhindern, dass Komponenten, die in der ersten Kappenanordnung 400a enthalten sind, voneinander getrennt werden.
Die zweite Kappenanordnung 400b kann umfassen: einen zweiten Anschlussabschnitt 410b, der elektrisch mit der Elektrodenanordnung 100 verbunden ist, und eine zweite Kappenplatte 420b, die den zweiten Anschlussabschnitt 410b trägt. Außerdem kann die zweite Kappenanordnung 400b eine zweite Dichtung 430b umfassen, die einen Spalt zwischen dem zweiten Niet und der zweiten Kappenplatte 420b verschließt. Außerdem kann die zweite Kappenanordnung 400b einen zweiten Kappenisolator 440b aufweisen, um zu verhindern, dass die zweite Kappenplatte 420b die Elektrodenanordnung 100 direkt kurzschließt.
Der zweite Anschlussabschnitt 410b der zweiten Kappenanordnung 400b kann eine zweite Anschlusseinheit 411b und eine zweite Niete 412b umfassen.
Die zweite Anschlusseinheit 411b kann auf der zweiten Kappenplatte 420b angeordnet sein und als Verbindungsanschluss fungieren, der die Batteriezelle 10 mit einer externen Komponente (z.B. einer leitenden Stromschiene) elektrisch verbindet. Zu diesem Zweck kann die zweite Anschlusseinheit 411b als plattenförmiges Element aus einem leitfähigen Metall wie Aluminium oder einer Aluminiumlegierung vorgesehen sein. Das Material der zweiten Anschlusseinheit 411b ist jedoch nicht auf Aluminium beschränkt.
Die zweite Niete 412b kann mit der zweiten Anschlusseinheit 411b verbunden sein. Zum Beispiel kann die zweite Niete 412b die zweite Anschlusseinheit 411b durchdringen und mit der zweiten Anschlusseinheit 411b vernietet sein. Außerdem können die zweite Niete 412b und die zweite Anschlusseinheit 411b durch Laserschweißen miteinander verbunden sein.
Die zweite Niete 412b kann so angeordnet sein, dass sie sowohl die zweite Anschlusseinheit 411b als auch die zweite Kappenplatte 420b durchdringt, so dass ihre Enden der Elektrodenanordnung 100 gegenüberliegen können. In diesem Fall kann die erste Niete 412a so angeordnet sein, dass sie einer Seite der Elektrodenanordnung 100 gegenüberliegt, und die zweite Niete 412b kann so angeordnet sein, dass sie der anderen Seite gegenüberliegt, die der einen Seite der Elektrodenanordnung 100 gegenüberliegt.
Die zweite Niete 412b kann eine zweite Einführungsöffnung 413b aufweisen, die so ausgebildet ist, dass das Verbindungselement 220 eingeführt werden kann. Die zweite Einführungsöffnung 413b kann die Form einer Öffnung haben, die durch die zweite Niete 412b hindurchführt. Das Verbindungselement 220 kann in die zweite Einführungsöffnung 413b der zweiten Niete 412b eingeführt und mit dieser verbunden sein und kann so elektrisch mit der zweiten Niete 412b verbunden sein.
Die zweite Niete 412b kann aus demselben Material bestehen wie das Material, aus dem die zweite Anschlusseinheit 411b besteht. Zum Beispiel können sowohl die zweite Anschlusseinheit 411b als auch die zweite Niete 412b aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Die zweite Niete 412b kann jedoch, falls gewünscht, aus einem anderen Material als das der zweiten Anschlusseinheit 411b gebildet sein.
Die zweite Kappenplatte 420b kann mit dem Gehäuse 300 verbunden sein und den zweiten Anschlussabschnitt 410b tragen.
Die zweite Kappenplatte 420b kann ausgebildet sein, die zweite Öffnung 302 des Gehäuses 300 zu schließen. Zum Beispiel kann die zweite Kappenplatte 420b als plattenförmiges Element bereitgestellt sein. Sie kann durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen mit dem Gehäuse 300 verbunden sein und die zweite Öffnung 302 schließen. Um das Schweißen zu erleichtern, kann die zweite Kappenplatte 420b aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 300 bestehen. Zum Beispiel können sowohl die zweite Kappenplatte 420b als auch das Gehäuse 300 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das in der zweiten Kappenplatte 420b enthaltene Material ist jedoch nicht auf das obige Beispiel beschränkt und kann aus einem beliebigen Material bestehen, das die zweite Öffnung 302 des Gehäuses 300 verschließen und die darin befindlichen Komponenten stabil schützen kann.
Die zweite Dichtung 430b kann zwischen der zweiten Niete 412b und der zweiten Kappenplatte 420b angeordnet sein und den Spalt zwischen der zweiten Niete 412b und der zweiten Kappenplatte 420b verschließen, so dass Fremdmaterialien außerhalb der Batteriezelle 10 daran gehindert werden können, in den Spalt einzudringen, oder der in der Batteriezelle 10 befindliche Elektrolyt daran gehindert werden kann, durch den Spalt herauszufließen. Die zweite Dichtung 430b kann auch ein isolierendes Material (z. B. einen Kunststoff) enthalten.
Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann ein zweiter Anschlussisolator, der beide Komponenten elektrisch voneinander isoliert, zwischen der zweiten Anschlusseinheit 411b und der zweiten Kappenplatte 420b angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen, in denen es nicht notwendig ist, die zweite Anschlusseinheit 411b und die zweite Kappenplatte 420b voneinander zu isolieren, kann jedoch auch, wie in 4 dargestellt, kein zweiter Anschlussisolator vorgesehen sein. In diesem Fall können die zweite Anschlusseinheit 411b und die zweite Kappenplatte 420b in Kontakt miteinander sein.
Ein Isolierelement, das verhindert, dass die zweite Kappenplatte 420b unbeabsichtigt mit einer im Gehäuse 300 angeordneten Komponente (z. B. der Elektrodenanordnung 100) kurzgeschlossen wird, kann auf der Rückseite der zweiten Kappenplatte 420b angeordnet sein. Mit Blick auf 4 kann zum Beispiel in der zweiten Kappenanordnung 400b der zweite Kappenisolator 440b, der die Rückseite der zweiten Kappenplatte 420b abdeckt, dem Isolierelement entsprechen (hier kann sich die „Rückseite der zweiten Kappenplatte 420b“ auf eine Fläche der zweiten Kappenplatte 420b beziehen, die dem Innenraum S des Gehäuses 300 gegenüberliegt). Der zweite Kappenisolator 440b kann ein isolierendes Material enthalten, so dass verhindert werden kann, dass die zweite Kappenplatte 420b mit der Elektrodenanordnung 100 in Kontakt kommt und kurzgeschlossen wird.
Die zweite Kappenanordnung 400b kann ferner ein zweites Befestigungselement 460b umfassen, das mit der zweiten Niete 412b verbunden ist. Das zweite Befestigungselement 460b kann auf der Rückseite der zweiten Kappenplatte 420b angeordnet sein und kann mit dem Ende der zweiten Niete 412b gekoppelt sein. Das zweite Befestigungselement 460b kann so ausgebildet sein, dass es eine Breite aufweist, die größer ist als eine Durchgangsöffnung, durch die die zweite Niete 412b in der zweiten Kappenplatte 420b verläuft. Hier kann sich „Breite“ auf eine Länge in einer Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung (Z-Achsenrichtung) beziehen, die eine Richtung ist, in der die zweite Niete 412b die zweite Kappenplatte 420b durchdringt. Die zweite Niete 460b kann mit dem Ende der zweiten Niete 412b, die die zweite Kappenanordnung 400b durchdringt, gekoppelt sein und kann verhindern, dass Komponenten, die in der zweiten Kappenanordnung 400b enthalten sind, voneinander getrennt werden.
Zumindest eine der mehreren Kappenanordnungen 400a und 400b kann eine Elektrolyteinspritzöffnung 421 aufweisen, die zum Einleiten von Elektrolyt in das Gehäuse 300 dient. Beispielsweise können die erste Kappenanordnung 400a und die zweite Kappenanordnung 400b jeweils eine Elektrolyteinspritzöffnung 421 aufweisen (siehe 3 und 4).
Die Elektrolyteinspritzöffnung 421 kann auf den Kappenplatten 420a und 420b vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Elektrolyteinspritzöffnung 421 in Form einer Öffnung vorgesehen sein, die durch die Kappenplatten 420a und 420b verläuft.
Entsprechend der Position der Elektrolyteinspritzöffnung der Kappenplatten 420a und 420b kann eine Durchlassöffnung 441 auch in den Kappenisolatoren 440a und 440b vorgesehen sein, die auf der Rückseite der Kappenplatten 420a und 420b angeordnet sind. Die Durchlassöffnung 441 der Kappenisolatoren 440a und 440b kann ausreichend groß sein, dass sie die Elektrolyteinspritzöffnung 421 nicht behindert.
Nach der Elektrolyteinbringung kann die Elektrolyteinspritzöffnung 421 mit einem Stopfen 422 verschlossen werden. Der Stopfen 422 kann so ausgebildet sein, dass er in die Elektrolyteinspritzöffnung 421 eingesetzt werden kann. Der Stopfen 422 kann in die Elektrolyteinspritzöffnung 421 eingepasst werden. Der Stopfen 422 kann die Elektrolyteinspritzöffnung 421 blockieren, um zu verhindern, dass der im Gehäuse 300 befindliche Elektrolyt aus der Batteriezelle 10 ausläuft.
Die Elektrolyteinspritzöffnung 421 kann sowohl in der ersten Kappenanordnung 400a als auch in der zweiten Kappenanordnung 400b oder in nur einer Kappenanordnung vorgesehen sein.
In einigen Ausführungsformen können die erste Kappenplatte 420a, die erste Anschlusseinheit 411a, die zweite Kappenplatte 420b und die zweite Anschlusseinheit 411b aus demselben Material gebildet sein. In diesem Fall kann auch das Gehäuse 300 aus demselben Material gebildet sein.
Der erste Anschlussabschnitt 410a der ersten Kappenanordnung 400a und der zweite Anschlussabschnitt 410b der zweiten Kappenanordnung 400b können unterschiedliche Polaritäten aufweisen. Zum Beispiel kann in der Batteriezelle 10 der erste Anschlussabschnitt 410a elektrisch mit negativen Elektrodenplatten und der zweite Anschlussabschnitt 410b elektrisch mit positiven Elektrodenplatten (oder umgekehrt) verbunden sein.
Nachfolgend wird die Schutzanordnung 200 der Batteriezelle 10 unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 im Detail beschrieben.
5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die eine Schutzanordnung 200 gemäß einer Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine Elektrodenanordnung und eine Schutzanordnung 200 gemäß einer Ausführungsform miteinander gekoppelt sind.
7 ist eine Darstellung, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine Kappenanordnung und ein Gehäuse gemäß einer Ausführungsform miteinander gekoppelt sind.
Da die Batteriezelle und ihre Komponenten, die unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben werden, der Batteriezelle und ihren Komponenten entsprechen können, die unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben wurden, kann auf eine Wiederholung von deren Beschreibung verzichtet werden. Zum Beispiel kann die Schutzanordnung 200 in den 5 bis 7 der Schutzanordnung 200 entsprechen, die unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben ist.
Die Schutzanordnung 200 kann umfassen: ein Stromsammelelement 230, das elektrisch mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 verbunden ist, ein Verbindungselement 220, das aus dem Stromsammelelement 230 herausragt, und einen Schutzrahmen 210, der das Stromsammelelement 230 und das Verbindungselement 220 trägt.
Der Schutzrahmen 210 kann auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung angeordnet sein und kann die Elektrodenanordnung schützen.
Der Schutzrahmen 210 kann ein stoßabsorbierendes Material umfassen, um zu verhindern, dass die Elektrodenanordnung durch äußere Stöße auf die Batteriezelle beschädigt wird. Außerdem kann der Schutzrahmen 210 ein isolierendes Material umfassen, um zu verhindern, dass die Elektrodenanordnung mit dem Gehäuse in Kontakt kommt und einen Kurzschluss verursacht. Der Schutzrahmen 210 kann auch ein Material umfassen, das nicht mit dem Elektrolyt reagiert, und kann stabil um die Elektrodenanordnung angeordnet sein. Der Schutzrahmen 210 kann zum Beispiel aus einem nicht leitfähigen Metall, Kunststoff oder Polymerharz bestehen. Alternativ kann der Schutzrahmen 210 einen keramischen Füllstoff umfassen, auf den Keramikpartikel wie Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid, Bornitrid, Siliziumnitrid, SiC oder BeO aufgebracht sind. Das Material des Schutzrahmens 210 ist jedoch nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt.
Der Schutzrahmen 210 kann einen Körperabschnitt 211, an den ein Stromsammelelement gekoppelt ist, und einen oder mehrere gebogene Abschnitte 212 umfassen, die sich ausgehend vom Körperabschnitt 211 erstrecken und einen Rand einer Elektrodenanordnung schützen.
Der Körperabschnitt 211 des Schutzrahmens 210 kann so angeordnet sein, dass er zumindest einem Abschnitt der Elektrodenanordnung in der ersten Richtung gegenüberliegt.
Der Körperabschnitt 211 kann eine Struktur mit entlang der Höhenrichtung unterschiedlichen Breiten aufweisen, so dass der unbeschichtete Abschnitt der Elektrodenanordnung durch ihn hindurchtreten kann. Mit Blick auf 5 kann beispielsweise die Breite des oberen Endes und des unteren Endes des Körperabschnitts 211 größer sein als die Breite des mittleren Endes des Körperabschnitts 211. Durch diese Struktur können das obere Ende und das untere Ende des Körperabschnitts 211 eine Seite der Elektrodenanordnung ausreichend abdecken und schützen, und außerdem kann der unbeschichtete Abschnitt der Elektrodenanordnung durch das mittlere Ende des Körperabschnitts 211 herauskommen, so dass der Schutzrahmen 210 in Kontakt mit einer Seite der Elektrodenanordnung stehen kann.
Der Schutzrahmen 210 kann einen oder mehrere gebogene Abschnitte 212 umfassen, die mit dem Körperabschnitt 211 verbunden sind. Der gebogene Abschnitt 212 kann zumindest einem Abschnitt der Elektrodenanordnung 100 in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, gegenüberliegen. Zum Beispiel kann die zweite Richtung eine Richtung senkrecht zur ersten Richtung sein.
Mit Blick auf 5 kann der Schutzrahmen 210 einen ersten gebogenen Abschnitt 212a, der sich von einer Seite des Körperabschnitts 211 erstreckt, und einen zweiten gebogenen Abschnitt 212b, der sich von der anderen Seite des Körperabschnitts 211 erstreckt, umfassen. Zum Beispiel können sich der erste gebogene Abschnitt 212a und der zweite gebogene Abschnitt 212b von beiden Enden des Körperabschnitts 211 in einer Richtung senkrecht zum Körperabschnitt 211 erstrecken.
Der Körperabschnitt 211 und der erste gebogene Abschnitt 212a können zumindest einen Abschnitt einer Seitenkante der Elektrodenanordnung abdecken. Der Körperabschnitt 211 und der erste gebogene Abschnitt 212a können zumindest einen Abschnitt einer anderen Seitenkante der Elektrodenanordnung abdecken.
Das Stromsammelelement 230 kann mit dem Schutzrahmen 210 verbunden sein. Das Stromsammelelement 230 kann vom Schutzrahmen 210 getragen werden und kann stabil mit der Elektrodenanordnung verbunden sein.
Das Stromsammelelement 230 kann als ein plattenförmiges Element mit einem leitfähigen Metall ausgebildet sein. Es kann elektrisch mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 der Elektrodenanordnung 100 verbunden sein und zu einer Leitung für einen Stromfluss zwischen der Elektrodenanordnung 100 und dem Anschlussabschnitt 410 werden.
Das Stromsammelelement 230 kann an der Vorderfläche des Körperabschnitts 211 des Schutzrahmens 210 befestigt sein. Dabei kann sich die Vorderfläche des Körperabschnitts 211 auf eine Fläche beziehen, die vom Körperabschnitt 211 aus gesehen der Kappenanordnung 400 gegenüberliegt. Für die Kopplung zwischen dem Stromsammelelement 230 und dem Schutzrahmen 210 können verschiedene Kopplungsmethoden angewendet werden. Zum Beispiel kann im Körperabschnitt 211 ein Kopplungsvorsprung 214 ausgebildet sein, der das Stromsammelelement 230 durchdringt. Der Kopplungsvorsprung 214 kann thermisch verschmolzen werden, wenn er das Stromsammelelement 230 durchdringt, und der Kopplungsvorsprung 214 kann so das Stromsammelelement fixieren. Alternativ können das Stromsammelelement 230 und der Körperabschnitt 211 durch ein Klebematerial, wie z. B. ein Klebebindemittel, aneinander befestigt werden.
Das Stromsammelelement 230 kann aus einem Material bestehen, dessen mechanische Festigkeit größer ist als die eines im Schutzrahmen 210 enthaltenen Materials. Beispielsweise kann der Schutzrahmen 210 ein Kunststoff- oder Harzmaterial enthalten, und das Stromsammelelement 230 kann ein leitfähiges Material aus Metall enthalten.
Da das Stromsammelelement 230, das ein metallisches Material enthält, mit dem Schutzrahmen 210 verbunden ist, kann die strukturelle Steifigkeit im Vergleich zu dem Beispiel, bei dem sowohl der Schutzrahmen 210 als auch das Stromsammelelement 230 getrennt angeordnet sind, weiter erhöht werden.
Außerdem kann der Schutzrahmen 210, der eine Seite der Elektrodenanordnung 100 abdeckt, das Stromsammelelement 230 stabil abstützen, so dass die elektrische Verbindung zwischen dem Stromsammelelement 230 und der Elektrodenanordnung 100 stabil aufrechterhalten werden kann.
Da das Stromsammelelement 230 am Schutzrahmen 210 befestigt ist, kann auch die relative Position zur Elektrodenanordnung fixiert werden, so dass die Einfachheit der Verbindung zwischen der Elektrodenanordnung 100 und dem Stromsammelelement 230 erhöht werden kann.
Der Schutzrahmen 210 kann so angeordnet sein, dass er einen Abschnitt der Oberfläche des Stromsammelelements 230 abdeckt. Dementsprechend ist es möglich, dass das Stromsammelelement 230 nur in einem bestimmten Bereich mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 verbunden ist.
Das Verbindungselement 220 kann so ausgebildet sein, dass es von einer Oberfläche des Stromsammelelements 230 in Richtung der Umgebung der Elektrodenanordnung 100 vorsteht. Beispielsweise kann das Verbindungselement 220 als eine stiftförmige Struktur vorgesehen sein, die das Stromsammelelement 230 durchdringt, und zumindest ein Abschnitt kann so angeordnet sein, dass er von einer Oberfläche des Stromsammelelements 230 in der ersten Richtung vorsteht, die die Richtung ist, in der die Kappenanordnung 400 zusammengesetzt wird.
Wenigstens ein Abschnitt des Verbindungselements 220 kann in Kontakt mit dem Stromsammelelement 230 sein, während der andere Abschnitt in Kontakt mit dem Anschlussabschnitt 410 der Kappenanordnung 400 stehen kann.
Das Verbindungselement 220 kann ein leitfähiges Material enthalten und kann das Stromsammelelement 230 mit dem Anschlussabschnitt 410 der Kappenanordnung 400 elektrisch verbinden.
Wenn ein plattenförmiges Element auf einer Seite der Elektrodenanordnung 100 angeordnet ist, kann der Fluss des Elektrolyten im Gehäuse 300 behindert werden.
Um dies zu verhindern, kann die Schutzanordnung 200 gemäß der Ausführungsform eine Durchgangsöffnung 213 aufweisen, die so ausgebildet ist, dass der Elektrolyt durch sie hindurchfließen kann. Beispielsweise kann die Durchgangsöffnung 213 des Schutzrahmens 210 (siehe 5 und 7) so ausgebildet sein, dass sie eine Öffnungsform aufweist, die den Körperabschnitt 211 durchdringt und sich von einer Oberfläche des Schutzrahmens 210 zur anderen Oberfläche des Schutzrahmens 210 erstreckt.
Während des Herstellungsprozesses der Batteriezelle 10 kann zumindest ein Teil des von der Außenseite des Gehäuses eingespritzten Elektrolyten durch die Durchgangsöffnung 213 des Schutzrahmens 210 in die Elektrodenanordnung 100 fließen. Das heißt, die Durchgangsöffnung 213 des Schutzrahmens 210 kann eine problemlose Einbringung des Elektrolyten ermöglichen.
Die Durchgangsöffnung 213 der Schutzanordnung 200 kann so angeordnet sein, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung 421 der Kappenanordnung 400 gegenüberliegt. Zum Beispiel können die Durchgangsöffnung 213 und die Elektrolyteinspritzöffnung 421 einander in der ersten Richtung gegenüberliegen, die die Richtung der Kopplung zwischen der Kappenanordnung 400 und dem Gehäuse 300 ist.
Da die Durchgangsöffnung 213 in der Schutzanordnung 200 angeordnet ist, kann der aus der Elektrolyteinspritzöffnung 421 fließende Elektrolyt durch die Durchgangsöffnung 213 hindurchtreten und problemlos in das Gehäuse 300 fließen.
6 kann Verfahren veranschaulichen, bei denen die Elektrodenanordnung 100 und die Schutzanordnung 200 bei der Herstellung der Batteriezelle 10 nacheinander miteinander verbunden werden.
Mit Blick auf die linke obere Abbildung in 6 kann die Elektrodenanordnung 100 mehrere Elektrodenplatten 110 umfassen, die in einer Richtung gestapelt sind. Zumindest eine der mehreren Elektrodenplatten 110 kann einen beschichteten Abschnitt 111, der mit einem aktiven Material beschichtet ist, und einen unbeschichteten Abschnitt 112, der nicht mit einem aktiven Material beschichtet ist, umfassen. Beim Stapeln oder Wickeln der mehreren Elektrodenplatten 110 können die unbeschichteten Abschnitte 112 nebeneinander in einer vorbestimmten Position ausgerichtet werden.
Der unbeschichtete Abschnitt 112 kann über die Schutzanordnung 200 mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b der Kappenanordnungen 400a und 400b elektrisch verbunden sein und eine Leitung für einen Stromfluss zwischen der Elektrodenanordnung 100 und den Anschlussabschnitten 410a und 410b bilden.
In der Elektrodenanordnung 100 können die unbeschichteten Abschnitte 112 so ausgebildet sein, dass sie sich von einer Seite des beschichteten Abschnitts 111 erstrecken. In diesem Fall können die unbeschichteten Abschnitte der positiven Elektrodenplatte Seite an Seite auf einer Seite der Elektrodenanordnung 100 angeordnet sein, und die unbeschichteten Abschnitte der negativen Elektrodenplatte können Seite an Seite auf der anderen Seite gegenüber einer Seite der Elektrodenanordnung 100 angeordnet sein. Zum Beispiel kann die Gesamtheit der nicht bedeckten Abschnitte 112, die in 6 an der linken oberen Abbildung dargestellt sind, die gleiche Polarität aufweisen.
Mit Blick auf die rechte obere Abbildung in 6 können die unbeschichteten Abschnitte 112, die dieselbe Polarität aufweisen, miteinander verbunden sein und in Kontakt miteinander stehen. Falls gewünscht, kann zumindest ein Teil der unbeschichteten Abschnitte 112 so geformt sein, dass sie mit anderen benachbarten unbeschichteten Abschnitten 112 in Kontakt stehen.
Mit Blick auf die linke untere Abbildung in 6 können die unbeschichteten Abschnitte 112 mit der gleichen Polarität gebündelt werden und mehrere Gruppen bilden, und die Schutzanordnung 200 kann zwischen den Gruppen der unbeschichteten Abschnitte 112 angeordnet und montiert werden. In der Schutzanordnung 200 kann zumindest ein Abschnitt des Schutzrahmens 210 der Elektrodenanordnung 100 in der ersten Richtung gegenüberliegen, und der erste gebogene Abschnitt 212a und der zweite gebogene Abschnitt 212b des Schutzrahmens 210 können so angeordnet sein, dass sie jeweils verschiedene Kanten der Elektrodenanordnung 100 abdecken. Hier kann die erste Richtung eine Richtung sein, in der sich der unbeschichtete Abschnitt 112 ausgehend vom beschichteten Abschnitt 111 der Elektrodenanordnung 100 erstreckt.
Nach dem Aufsetzen der Schutzanordnung 200 kann das Stromsammelelement 230 der Schutzanordnung 200 elektrisch mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 verbunden werden.
Mit Blick auf die rechte untere Abbildung in 6 kann zumindest ein Teil des unbeschichteten Abschnitts 112 gebogen sein, um den Verbindungsabschnitt 113 zu bilden, und der Verbindungsabschnitt 113 kann zumindest einen Abschnitt der Vorderfläche des Stromsammelelements 230 abdecken. Hier kann sich die Vorderfläche des Stromsammelelements 230 auf eine Fläche des Stromsammelelements 230 beziehen, die der Kappenanordnung 400 gegenüberliegt.
Der Kontaktierungsabschnitt 113 des unbeschichteten Abschnitts 112 und das Stromsammelelement 230 können elektrisch miteinander verbunden sein. Beispielsweise können der Verbindungsabschnitt 113 des unbeschichteten Abschnitts 112 und das Stromsammelelement 230 verschweißt sein, um miteinander in Kontakt zu stehen und elektrisch verbunden zu sein.
Der Schweißvorgang kann durch die Vorderfläche des Verbindungsabschnitts 113 in einem Zustand durchgeführt werden, in dem der Verbindungsabschnitt 113 die Vorderfläche des Stromsammelelements 230 abdeckt. Da in diesem Fall das Stromsammelelement 230 auf der Rückseite des Verbindungsabschnitts 113 angeordnet ist, können Beschädigungen im Innenbereich der Elektrodenanordnung 100 durch das Schweißen verhindert werden.
Für das Verbinden des unbeschichteten Abschnitts und der Verbindungseinheit kann ein Laserschweißverfahren angewendet werden. Es kann jedoch jedes beliebige Verbindungsverfahren angewendet werden, solange das Verfahren wie das Laserschweißen den unbeschichteten Abschnitt mit der Anschlusseinheit elektrisch verbinden kann.
Der unbeschichtete Abschnitt 112 der Elektrodenanordnung 100 kann einen Vermeidungsabschnitt 114 zur Vermeidung von Behinderungen des Verbindungselements 220 aufweisen. Beispielsweise kann, wie in 6 dargestellt, ein Teil des unbeschichteten Abschnitts 112 abgeschnitten sein, um einen Vermeidungsabschnitt 114 zu bilden, und dementsprechend kann beim Vorgang des Biegens des unbeschichteten Abschnitts 112, um zumindest einen Teil der Schutzanordnung 200 abzudecken, eine Störung des Verbindungselements 220 verhindert werden.
Die Elektrodenanordnung 100, die mit der Schutzanordnung 200 verbunden ist, kann im Gehäuse 300 angeordnet und mit den Anschlussabschnitten 410a und 410b der Kappenanordnungen 400a und 400b elektrisch verbunden sein. In einem Zustand, in dem die Elektrodenanordnung 100 im Gehäuse 300 angeordnet ist, kann beispielsweise die Kappenanordnung 400 am Gehäuse 300 angebracht sein, wobei das Verbindungselement 220 in die Anschlussabschnitte 410a und 410b der Kappenanordnungen 400a und 400b eingefügt sein kann (siehe 7). Die in 7 dargestellte Kappenanordnung 400 kann einer der in den 1 bis 4 dargestellten ersten Kappenanordnung 400a oder zweiten Kappenanordnung 400b entsprechen.
Da die Kappenanordnung 400 mit dem Gehäuse 300, der Elektrodenanordnung 100 und dem Stromsammelelement 230 gekoppelt ist, können das Verbindungselement 220 und die Anschlussabschnitte 410a und 410b elektrisch verbunden sein.
Nachfolgend werden die Komponenten der Kappenanordnung 400 auf der Seite der Batteriezelle 10 unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 mit Blick auf deren Querschnittsflächen beschrieben.
8 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie I-I' in 1.
9 ist eine vergrößerte Darstellung, die den Abschnitt A in 8 zeigt.
10 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie II-II' in 1.
Da die Batteriezelle 10 und ihre Komponenten, die unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben werden, der Batteriezelle 10 und ihren Komponenten entsprechen können, die in den vorgenannten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben werden, kann auf eine Wiederholung von deren Beschreibung verzichtet werden. Beispielsweise kann die unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschriebene Kappenanordnung 400 einer der unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschriebenen ersten Kappenanordnung 400a oder der zweiten Kappenanordnung 400b entsprechen.
Die Kappenanordnung 400 der Batteriezelle 10 kann mit dem Gehäuse 300 entlang der ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) gekoppelt sein, und dementsprechend kann der Anschlussabschnitt 410a der Kappenanordnung 400 mit der Elektrodenanordnung 100 über das Verbindungselement 220 elektrisch verbunden sein.
Die Schutzanordnung 200 kann umfassen: ein Stromsammelelement 230, das elektrisch mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 der Elektrodenanordnung 100 verbunden ist, ein Verbindungselement 220, das elektrisch mit dem Stromsammelelement 230 verbunden ist, und einen Schutzrahmen 210, der zumindest einen Abschnitt des Stromsammelelements 230 abdeckt.
Das Verbindungselement 220 kann das Stromsammelelement 230 durchdringen und sich in Richtung der Kappenanordnung 400 erstrecken.
Das Verbindungselement 220 kann als separates, mit dem Stromsammelelement 230 verbundenes Element bereitgestellt oder in das Stromsammelelement 230 integriert sein.
Das Stromsammelelement 230 und das Verbindungselement 220 können aus demselben Material bestehen wie das Material, das den unbeschichteten Abschnitt 112 bildet, der mit dem Stromsammelelement 230 verbunden ist. Wenn zum Beispiel der unbeschichtete Abschnitt 112, der mit dem Stromsammelelement 230 verbunden ist, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist, können das Stromsammelelement 230 und das Verbindungselement 220 ebenfalls aus Kupfer oder aus derselben Kupferlegierung gebildet sein. Wenn der unbeschichtete Abschnitt 112, der mit dem Stromsammelelement 230 verbunden ist, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, können das Stromsammelelement 230 und das Anschlusselement 220 ebenfalls aus Aluminium oder aus derselben Aluminiumlegierung gebildet sein. Die Materialien des Stromsammelelements 230 und des Verbindungselements 220 sind jedoch nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt und können beispielsweise aus einem anderen Material als dem des unbeschichteten Abschnitts 112, der mit dem Stromsammelelement 230 verbunden ist, gebildet sein.
Der Schutzrahmen 210 kann ein isolierendes Material umfassen und kann zwischen dem Stromsammelelement 230 und dem unbeschichteten Abschnitt 112 angeordnet sein. Der Schutzrahmen 210 kann eine Teilfläche (z.B. die Rückseite) des Stromsammelelements 230 abdecken, so dass das Stromsammelelement 230 nur in einem bestimmten Abschnitt mit dem unbeschichteten Abschnitt 112 verbunden ist.
Der Anschlussabschnitt 410a der Kappenanordnung 400 kann elektrisch mit dem Verbindungselement 220 verbunden sein.
Der Anschlussabschnitt 410a kann eine Anschlusseinheit 411 umfassen, die außerhalb der Kappenanordnung 400 freiliegt, und eine Niete 412, die mit der Anschlusseinheit 411 verbunden ist.
Die Niete 412 kann eine Einführungsöffnung 413 aufweisen, in die das Verbindungselement 220 eingeführt wird. Das Verbindungselement 220 kann geschweißt werden, während es in die Einführungsöffnung 413 eingeführt wird. Während das Verbindungselement 220 in die Einführungsöffnung 413 eingeführt wird, kann beispielsweise das obere Ende von der Batteriezelle 10 freigelegt werden, und durch diesen Abschnitt können das Verbindungselement 220 und der Kontaktabschnitt der Niete 412 verschweißt und miteinander verbunden werden.
Die Breite der Einführungsöffnung 413 der Niete 412 kann eine Größe haben, die der Dicke des Verbindungselements 220 entspricht.
Die Niete 412 kann ferner eine Führungsrille zur Führung einer Einführungsposition des Verbindungselements 220 aufweisen. Die Führungsrille kann beispielsweise die Form einer schrägen Fläche haben, die am Eingang der Einführungsöffnung 413 ausgebildet ist. Dementsprechend kann das obere Ende des Verbindungselements 220 auch dann, wenn die Einführungsöffnung 413 eine zum Verbindungselement 220 passende Größe hat, leicht in die Einführungsöffnung 413 entlang der geneigten Oberfläche der Führungsnut eingeführt werden, wodurch die Einfachheit der Montage erhöht wird.
Die Niete 412 kann mit einem Ende in den Vermeidungsabschnitt 114a eingeführt werden, der vorgesehen ist, um zu vermeiden, dass das Verbindungselement 220 sich am unbeschichteten Abschnitt 112 befindet. Zum Beispiel kann in einem Zustand, in dem die Kappenanordnung 400 mit dem Gehäuse 300 gekoppelt ist, ein Ende der Niete 412 neben dem Stromsammelelement 230 angeordnet sein, das durch den Vermeidungsabschnitt 114a freiliegt. Durch die Einbeziehung dieser Struktur können die Kappenanordnung 400 und die Elektrodenanordnung 100 in engerem Kontakt zueinander stehen, so dass die Raumeffizienz erhöht werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann das Material, aus dem die Niete 412 besteht, dasselbe sein wie das Material, aus dem das in die Niete 412 eingesetzte Verbindungselement 220 besteht. Wenn beispielsweise das Verbindungselement 220 Kupfer enthält, kann auch die Niete 412 Kupfer enthalten. Wenn die Niete 412 und das Verbindungselement 220 aus demselben Material gebildet sind, kann die Einfachheit und Zuverlässigkeit des Schweißens zwischen der Niete 412 und dem Verbindungselement 220 weiter erhöht sein.
In diesem Fall können sich das Material, aus dem die Niete 412 und das Material, aus dem die Anschlusseinheit 411 besteht, voneinander unterscheiden. Die Niete 412 kann zum Beispiel Kupfer enthalten oder durch Aufbringen von Nickel auf Kupfer gebildet sein, während die Anschlusseinheit 411 Aluminium enthalten kann.
Da das Verbindungselement 220 mit der Anschlusseinheit 411 über die Niete 412 verbunden ist, die aus demselben Material besteht, kann die Einfachheit der Verbindung und die Zuverlässigkeit der Verbindung im Vergleich zu dem Beispiel erhöht werden, in dem das Verbindungselement 220 direkt mit der Anschlusseinheit 411 verbunden ist, die aus einem anderen Material besteht.
Das heißt, die Niete 412, die direkt mit dem Verbindungselement 220 verbunden ist, kann aus demselben Material wie das Verbindungselement 220 gebildet sein, und die Anschlusseinheit 411 kann aus einem Material gebildet sein, das sich von dem der Niete 412 und des Verbindungselements 220 unterscheidet, so dass der Freiheitsgrad bei der Auswahl des Materials des Anschlussabschnitts 410 erhöht werden kann und die Einfachheit der Verbindung und die Stabilität der Verbindung gewährleistet werden können.
Die Durchgangsöffnung 213 der Schutzanordnung 200 kann so angeordnet sein, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung 421 der Kappenanordnung 400 gegenüberliegt. Beispielsweise können sich die Durchgangsöffnung 213 und die Elektrolyteinspritzöffnung 421 in der ersten Richtung (Richtung der Z-Achse) gegenüberliegen (siehe 8 und 9).
Der Elektrolyt, der durch die Elektrolyteinspritzöffnung an der Kappenplatte in das Gehäuse eingebracht wird, kann durch die Durchgangsöffnung 213 des Schutzrahmens 210 fließen und in die Elektrodenanordnung gelangen.
Nachdem die Einleitung des Elektrolyten abgeschlossen ist, kann die Elektrolyteinspritzöffnung durch den Stopfen 422 verschlossen werden. Wie in den 8 und 9 dargestellt, kann ein Seitenende des Stopfens 422 durch die Elektrolyteinspritzöffnung hindurchgehen und die Durchgangsöffnung 213 des Schutzrahmens 210 erreichen. Die spezifische Form des Stopfens 422 ist jedoch nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel beschränkt.
Die Form und Größe der Elektrolyteinspritzöffnung und der Durchgangsöffnung 213 können variiert werden. Zum Beispiel kann die Durchgangsöffnung 213 so geformt sein, dass sie gleich groß oder größer ist als die Elektrolyteinspritzöffnung. Zum Beispiel kann die Durchgangsöffnung 213 die Form einer kreisförmigen Öffnung oder einer elliptischen Öffnung oder eines Schlitzes haben.
Falls gewünscht, können mehrere Elektrolyteinspritzöffnungen und mehrere Durchgangsöffnungen 213 vorgesehen sein. Beispielsweise können die mehreren Durchgangsöffnungen 213 in einem Abschnitt des Schutzrahmens 210 vorgesehen sein, der einer Elektrolyteinspritzöffnung gegenüberliegt.
In der Zeichnung hat die Durchgangsöffnung 213 die Form einer Öffnung, die in der ersten Richtung (Z-Achsen-Richtung) verläuft, aber dies ist lediglich ein Beispiel, und die spezifische Form der Durchgangsöffnung 213 kann sich vom dargestellten Beispiel unterscheiden. Zum Beispiel kann die Durchgangsöffnung 213 die Form einer Öffnung haben, die einen Weg aufweist, der sich in einer zur ersten Richtung geneigten Richtung erstreckt, oder eine Form einer Öffnung, die einen Weg aufweist, der mehr als einmal von einer Oberfläche des Schutzrahmens 210 zur anderen Oberfläche gebogen ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Batteriezelle 10 eine Schutzanordnung 200 umfassen, die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung 100 angeordnet ist und die Elektrodenanordnung sicher vor Stößen, die auf die Batteriezelle 10 einwirken, schützen kann.
Außerdem kann die Schutzanordnung 200 ein isolierendes Material und ein Material, das nicht mit dem Elektrolyt reagiert, umfassen, wodurch verhindert wird, dass die Elektrodenanordnung 100 unbeabsichtigt mit dem Gehäuse 300 kurzgeschlossen wird.
Indem die Schutzanordnung 200 ein ein Metallmaterial enthaltendes Stromsammelelement aufweist, kann sie auch als Schutzstruktur mit einem hohen Maß an struktureller Steifigkeit verwendet werden.
Außerdem kann die Schutzanordnung 200 ein Verbindungselement 220 aufweisen, das so ausgebildet ist, dass es in den Anschlussabschnitt 410 der Kappenanordnung 400 eingesetzt sein kann, so dass die Elektrodenanordnung 100 und der Anschlussabschnitt 410 einfach und stabil miteinander verbunden sein können und ein Raum zum Verbinden der Elektrodenanordnung 100 mit dem Anschlussabschnitt 410 reduziert werden kann, so dass die Energiedichte der Batteriezelle 10 erhöht werden kann.
Gemäß den vorgenannten Ausführungsformen kann die Batteriezelle die Elektrodenanordnung sicher vor äußeren Einflüssen schützen.
In der Batteriezelle kann der Elektrolyt auch dann effizient eingespritzt werden, wenn eine Schutzanordnung in der Kappenanordnung angeordnet ist.
Außerdem kann die Batteriezelle ein Verbindungselement umfassen, von dem zumindest ein Abschnitt in den Anschlussabschnitt eingefügt ist, wodurch verschwendeter Raum im Gehäuse reduziert werden kann, wodurch die Energiedichte erhöht wird.
Da die Batteriezelle während des Zusammenbaus der Kappenanordnung mit dem Gehäuse elektrisch mit dem Verbindungselement und dem Anschlussabschnitt verbunden wird, kann der Montageprozess vereinfacht werden.

Claims

Batteriezelle (10), umfassend: eine Elektrodenanordnung (100), in der mehrere Elektrodenplatten (110) gestapelt sind; eine Schutzanordnung (200), die auf zumindest einer Seite der Elektrodenanordnung (100) angeordnet ist und ein Isoliermaterial umfasst; und ein Gehäuse (300) mit einem Innenraum (S), in dem die Elektrodenanordnung (100) angeordnet ist, wobei die Schutzanordnung (200) eine Durchgangsöffnung (213) aufweist, die ausgebildet ist, den Durchtritt von Elektrolyt zu ermöglichen.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine oder mehrere Kappenanordnungen (400a, 400b), die mit dem Gehäuse (300) verbunden sind und den Innenraum (S) verschließen, wobei die eine oder die mehreren Kappenanordnungen (400a, 400b) eine Elektrolyteinspritzöffnung (421) aufweisen, die ausgebildet ist, das Einbringen des Elektrolyten zu ermöglichen.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Durchgangsöffnung (213) der Schutzanordnung (200) so angeordnet ist, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung (421), die in der einen oder den mehreren Kappenanordnungen (400a, 400b) vorgesehen ist, gegenüberliegt.
Batteriezelle gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Schutzanordnung (200) einen Schutzrahmen (210) aufweist, der so angeordnet ist, dass er der einen oder den mehreren Kappenanordnungen (400a, 400b) gegenüberliegt.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 4, wobei die Durchgangsöffnung (213) ausgebildet ist, sich von einer Oberfläche des Schutzrahmens (210) zur anderen Oberfläche des Schutzrahmens (210) zu erstrecken.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Schutzrahmen (210) umfasst: einen Körperabschnitt (211), der der Elektrodenanordnung (100) in einer ersten Richtung gegenüberliegt; und einen oder mehrere gebogene Abschnitte (212), die sich ausgehend vom Körperabschnitt (211) erstrecken und der Elektrodenanordnung (100) in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gegenüberliegen.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 6, wobei die Durchgangsöffnung (213) im Körperabschnitt (211) angeordnet ist und der Elektrolyteinspritzöffnung (421) in der ersten Richtung gegenüberliegt.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der eine oder die mehreren gebogenen Abschnitte (212) einen ersten gebogenen Abschnitt (212a) und einen zweiten gebogenen Abschnitt (212b) umfassen, die voneinander beabstandet sind, und wobei zumindest ein Abschnitt der Elektrodenanordnung (100) zwischen dem ersten gebogenen Abschnitt (212a) und dem zweiten gebogenen Abschnitt (212b) angeordnet ist.
Batteriezelle (10) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das Gehäuse (300) eine erste Öffnung (301) und eine zweite Öffnung (302) aufweist, die voneinander beabstandet sind, und wobei die Kappenanordnungen (400a, 400b) eine erste Kappenanordnung (400a), die die erste Öffnung (301) verschließt, und eine zweite Kappenanordnung (400b), die die zweite Öffnung (302) verschließt, umfassen.
Batteriezelle (10), umfassend: eine Elektrodenanordnung (100), in der mehrere Elektrodenplatten (110) gestapelt sind; ein Gehäuse (300) mit einem Innenraum (S), in dem die Elektrodenanordnung (100) angeordnet ist; eine Kappenanordnung (400a, 400b), die mit dem Gehäuse (300) gekoppelt ist und einen darauf angeordneten Anschlussabschnitt (410a, 410b) aufweist; und eine Schutzanordnung (200), die zwischen der Elektrodenanordnung (100) und der Kappenanordnung (400a, 400b) angeordnet ist und die Elektrodenanordnung (100) schützt, wobei die Schutzanordnung (200) zumindest eine Seitenkante der Elektrodenanordnung (100) abdeckt.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 10, wobei die Schutzanordnung (200) einen Schutzrahmen (210) umfasst, der so angeordnet ist, dass er der Kappenanordnung (400a, 400b) gegenüberliegt und ein Isoliermaterial umfasst.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 11, wobei der Schutzrahmen (210) umfasst: einen Körperabschnitt (211), der der Elektrodenanordnung (100) in einer ersten Richtung gegenüberliegt; und einen oder mehrere gebogene Abschnitte (212), die mit dem Körperabschnitt (211) verbunden sind und der Elektrodenanordnung (100) in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung gegenüberliegen.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei der Körperabschnitt (211) des Schutzrahmens (210) eine Durchgangsöffnung (213) aufweist, durch die die Elektrolytlösung fließt.
Batteriezelle (10) gemäß Anspruch 13, wobei die Kappenanordnung (400a, 400b) eine Kappenplatte (420a, 420b) mit einer Elektrolyteinspritzöffnung (421) aufweist, und wobei die Durchgangsöffnung (213) des Schutzrahmens (210) so angeordnet ist, dass sie der Elektrolyteinspritzöffnung (421) gegenüberliegt.
Batteriezelle (10) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Schutzanordnung (200) ferner ein Stromsammelelement (230) umfasst, das mit dem Schutzrahmen (210) gekoppelt und mit der Elektrodenanordnung (100) elektrisch verbunden ist.