DE112010005442T5 - Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, Herstellungsverfahren dafür, Fahrzeug und Vorrichtung - Google Patents

Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, Herstellungsverfahren dafür, Fahrzeug und Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorgesehen sind eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie mit hoher Verbindungs-Festigkeit und mechanischer Festigkeit um einen Verbindungsabschnitt zwischen einer Stromabnahmeplatte einer positiven Elektrode und einem Kernmaterial der positiven Elektrode, und um einen Verbindungsabschnitt zwischen einer Stromabnahmeplatte einer negativen Elektrode und einem Kernmaterial der negativen Elektrode herum, ein Herstellungsverfahren dafür, ein Fahrzeug und eine Vorrichtung. Das vordere Ende (PX) eines Kernmaterials (PB) der positiven Elektrode und eine Stromabnahmeplatte (110) der positiven Elektrode sind durch ein Verbindungsmaterial (111) verbunden. Der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials (111) ist niedriger als der Schmelzpunkt des Kernmaterials (PB) der positiven Elektrode. Der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials (111) ist vorzugsweise niedriger als der Schmelzpunkt der Stromabnahmeplatte (110) der positiven Elektrode. Indessen ist das vordere Ende (NX) eines Kernmaterials (NB) der negativen Elektrode und eine Stromabnahmeplatte (120) der negativen Elektrode durch ein Verbindungsmaterial (121) verbunden. Der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials (121) ist niedriger als der Schmelzpunkt des Kernmaterials (NB) der negativen Elektrode. Der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials (121) ist vorzugsweise niedriger als der Schmelzpunkt der Stromabnahmeplatte (120) der negativen Elektrode.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, ein Herstellungsverfahren der Batterie, ein Fahrzeug und eine Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie mit hoher mechanischer Festigkeit bei einem Verbindungsabschnitt zwischen einer positiven Stromabnahmeplatte und einem positiven Elektroden-Kernelement, und einem Verbindungsabschnitt zwischen einer negativen Stromabnahmeplatte und einem negativen Elektroden-Kernelement, ein Herstellungsverfahren der Batterie, ein Fahrzeug und eine Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Sekundärbatterien werden in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise elektronischen Vorrichtungen, wie Mobiltelefonen und Computer, Fahrzeugen, wie Hybridfahrzeugen und elektrischen Fahrzeugen, und weiteren verwendet. Jede solche Sekundärbatterie enthält eine positive Elektrodenplatte(n), eine negative Elektrodenplatte(n) und einen Elektrolyten. Zwischen der positiven Elektrodenplatte(n) und der negativen Elektrodenplatte(n) werden für deren gegenseitige Isolation allgemein Separatoren vorgesehen.
  • Die Gestaltungen dieser Batterien sind beispielsweise zylindrisch, rechteckig und so weiter. In diesen Batterien verwendete Elektrodenkörper enthalten einen Elektrodenkörper vom gewundenen bzw. gewickelten Typ, bei dem eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte geschichtet und in einer Spiralform gewunden sind, und einen Elektrodenkörper vom flach geschichteten Typ, bei dem positive Elektrodenplatten und negative Elektrodenplatten flach geschichtet sind. Für die Stromabnahme von diesen Elektrodenkörpern vom geschichteten Typ ist das nachfolgende Verfahren konzipiert. Ein positives Elektroden-Kernelement ist derart angeordnet, um in einer Richtung überzustehen und dessen Überstandsabschnitt ist mit einer positiven Stromabnahmeplatte verbunden. In gleicher Weise ist ein negatives Elektroden-Kernelement derart angeordnet, um in der anderen Richtung überzustehen und dessen Überstandsabschnitt ist mit einer negativen Stromabnahmeplatte verbunden.
  • Diese Verbindung ist durch Verschweißen oder dergleichen ausgeführt, wodurch eine mechanische Verbindung und eine elektrische Verbindung vorgesehen wird. Solche verbundene Abschnitte müssen eine Verbindungs-Festigkeit und eine mechanische Festigkeit besitzen. In dem Fall, wenn die verbundenen Abschnitte teilweise abgelöst oder weggebrochen sind oder in dem Fall, wenn die verbundenen Abschnitte oder deren Umgebungen ausgefallen sind, könnten diese schadhaften Stellen nicht repariert werden und die elektrischen Leitfähigkeit selbst könnte verloren gehen. Dieser Verlust der elektrischen Verbindung unterbindet die Stromabnahme davon. Die verbundenen Abschnitte benötigen außerdem einen niedrigen elektrischen Widerstand, da der Energieverlust groß wird, während der elektrische Widerstand hoch ist.
  • Unter den vorstehenden Umständen wurde eine Technologie entwickelt, um die mechanische Festigkeit der verbundenen Abschnitte zu verbessern. Patentdokument 1 offenbart beispielsweise eine Sekundärbatterie mit einem gewundenen Elektrodenkörper, bei dem ein Endabschnitt des Überstandesabschnittes des positiven Elektroden-Kernelements oder des negativen Elektroden-Kernelements leicht gekrümmt oder gebogen ist, so dass dieser einen Grat bildet. Es ist offenbart, dass dieser Grat dazu beiträgt, den Endabschnitt des Überstandabschnittes davor zu bewahren, durch Druck, welcher während des Schweißens aufgebracht wird, geknickt oder verbogen zu werden, so dass Schweiß-Fehler verhindert werden.
  • Andererseits wurde eine Technologie entwickelt, um den elektrischen Widerstand zu reduzieren. Patentdokument 2 offenbart beispielsweise einen zylindrischen Akku, bei dem eine positive Strom-Glättungs-Platte mit einem Endabschnitt eines positiven Elektroden-Kernelements verschweißt ist und eine negative Strom-Glättungs-Platte mit einem Endabschnitt eines negativen Elektroden-Kernelements verschweißt ist. Es ist offenbart, dass diese Glättungs-Platten dazu beitragen, den Innenwiderstand der Sekundärbatterie zu reduzieren und dadurch vor einem plötzlichen Spannungsabfall bewahren, selbst wenn ein großer Betrag von Strom zu der Sekundärbatterie geführt wird.
  • Dokumente des Standes der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: JP-A-2001-266899
    • Patentdokument 2: JP-A-2004-139898
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösende Probleme
  • Wenn jedoch der Endabschnitt des positiven oder negativen Elektroden-Kernelements mit der positiven oder negativen Stromabnahmeplatte verschweißt wird, wird der verschweißte Endabschnitt dünner als vor dem Verschweißen. Dies liegt daran, da der Endabschnitt durch die Wärme während des Schweißens teilweise schmilzt. Die mechanische Festigkeit eines dünnen Abschnittes in solch einem elektrisch leitfähigen Bereich ist niedriger als diese von anderen Abschnitten, welche dicker als der relevante dünne Abschnitt sind. Darüber hinaus ist der elektrische Widerstand des dünnen Abschnittes in einem Strompfad höher als dieser von anderen Abschnitten. Daher ist es wahrscheinlich, dass der dünne Abschnitt viel elektrische Energie verliert. Dieses Problem konnte nicht durch solch eine Konfiguration gelöst werden, dass der Überstandabschnitt des positiven oder negativen Elektroden-Kernelement gebogen ist, um einen Grat zu bilden, wie in Patentdokument 1, oder dass die Glättungs-Platten angeordnet sind, wie in Patentdokument 2.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme zu lösen und besitzt den Zweck, eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie mit einer hohen Verbindungs-Festigkeit und hoher mechanischer Festigkeit in einem Verbindungsabschnitt und dessen Umgebungsabschnitt zwischen einer positiven Stromabnahmeplatte und einem positiven Elektroden-Kernelement, und einem Verbindungsabschnitt und dessen Umgebungsabschnitt zwischen einer negativen Stromabnahmeplatte und einem negativen Elektroden-Kernelement, ein Herstellungsverfahren der Batterie, ein Fahrzeug und eine Vorrichtung vorzusehen.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Um den vorstehenden Zweck zu erreichen, sieht ein Aspekt der Erfindung eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie vor, welche aufweist: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei die geschichtete Elektroden-Typ-Batterie aufweist: ein Verbindungsmaterial der positiven Elektrode, welches den Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements und den positiven Stromabnehmer verbindet; und ein Verbindungsmaterial der negativen Elektrode, welches den Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements und den negativen Stromabnehmer verbindet, wobei ein Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der positiven Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements ist, und ein Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der negativen Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements ist. Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass sich das positive Elektroden-Kernelement bei dem Verbindungsabschnitt von dem positiven Stromabnehmer ablöst. Darüber hinaus besitzt das positive Elektroden-Kernelement um den Verbindungsabschnitt herum eine ausreichende mechanische Festigkeit. Gleiches trifft auf die negative Elektrode zu.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie ist der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der positiven Elektrode vorzugsweise niedriger als ein Schmelzpunkt des positiven Stromabnehmers, und der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der negativen Elektrode ist niedriger als ein Schmelzpunkt des negativen Stromabnehmers. Dies liegt daran, da der positive Stromabnehmer nahe dem Verbindungsmaterial der positiven Elektrode eine ausreichende mechanische Festigkeit vorsieht. Gleiches trifft auf die negative Elektrode zu.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie ist vorzugsweise das positive Elektroden-Kernelement aus Aluminium hergestellt, das negative Elektroden-Kernelement aus Kupfer hergestellt, das Verbindungsmaterial der positiven Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Al-Si-basiertem Lötmaterial, Al-Si-Mg-basiertem Lötmaterial, Al-Zn-basiertem Lötmaterial und Zn-Sn-basiertem Lötmaterial hergestellt, und das Verbindungsmaterial der negativen Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Ni-basiertem Lötmaterial, Ag-basiertem Lötmaterial und Cu-basiertem Lötmaterial hergestellt. Entsprechend werden der positive Stromabnehmer und das positive Elektroden-Kernelement durch das naß aufgestrichene bzw. flüssig verteilte Lötmaterial durch Löten mit ausreichender Verbindungs-Festigkeit verbunden.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie sind vorzugsweise das positive Elektroden-Kernelement und der positive Stromabnehmer aus Aluminium hergestellt, das negative Elektroden-Kernelement und der negative Stromabnehmer sind aus Kupfer hergestellt, das Verbindungsmaterial der positiven Elektrode ist aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Al-Si-basiertem Lötmaterial, Al-Si-Mg-basiertem Lötmaterial, Al-Zn-basiertem Lötmaterial und Zn-Sn-basiertem Lötmaterial hergestellt, und das Verbindungsmaterial der negativen Elektrode ist aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Ni-basiertem Lötmaterial, Ag-basiertem Lötmaterial und Cu-basiertem Lötmaterial hergestellt. Entsprechend werden der positive Stromabnehmer und das positive Elektroden-Kernelement durch das flüssig ausgebrachte Lötmaterial durch Löten mit ausreichender Verbindungs-Festigkeit verbunden.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie ist vorzugsweise ein nicht wässriger Elektrolyt zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte vorgesehen.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie befindet sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des positiven Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, vorzugsweise in einem Bereich von 12% der Dicke des Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das positive Elektroden-Kernelement an dessen Ende bricht.
  • Bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie befindet sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des negativen Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, vorzugsweise in einem Bereich von 3% der Dicke des Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass das negative Elektroden-Kernelement an dessen Ende bricht.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie vor, welche aufweist: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des positiven Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 12% der Dicke des Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet. Entsprechend ist es bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie weniger wahrscheinlich, dass das positive Elektroden-Kernelement an dessen Ende bricht.
  • Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie vor, welche aufweist: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des negativen Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 3% der Dicke des Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet. Entsprechend ist es bei der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie weniger wahrscheinlich, dass das negative Elektroden-Kernelement an dessen Ende bricht.
  • Darüber hinaus sieht ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Fahrzeug vor, welches die vorstehende geschichtete Elektroden-Type-Batterie trägt.
  • Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, welche die vorstehende geschichtete Elektroden-Type-Batterie trägt.
  • Außerdem sieht ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Herstellungsverfahren einer geschichteten Elektroden-Typ-Batterie vor, bei welchem ein geschichteter Elektrodenkörper durch Schichten einer positiven Elektrodenplatte, bei welcher ein Teil zumindest einer Oberfläche eines positiven Elektroden-Kernelements mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, einer negativen Elektrodenplatte, bei welcher ein Teil zumindest einer Oberfläche eines negativen Elektroden-Kernelements mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, so dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen, hergestellt ist; ein Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, welcher von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, mit einem positiven Stromabnehmer verbunden ist, und ein Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, welcher von der negativen Elektrodenplatte des geschichtete Elektrodenkörpers übersteht, mit einem negativen Stromabnehmer verbunden ist, wobei der Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements und der positive Stromabnehmer unter Verwendung eines Lötmaterials für die positive Elektrode verbunden sind, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements besitzt, und der Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements und der negative Stromabnehmer unter Verwendung eines Lötmaterials für die negative Elektrode verbunden sind, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements besitzt. Gemäß dem Herstellungsverfahren der vorstehenden geschichteten Elektroden-Typ-Batterie besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass das positive Elektroden-Kernelement während des Verbindens zwischen dem positiven Elektroden-Kernelement und dem positiven Stromabnehmer schmilzt. Darüber hinaus wird das Lötmaterial während des Verbindens ausreichend flüssig verteilt. Entsprechend ist es nicht wahrscheinlich, dass sich der verbundene Abschnitt der hergestellten geschichteten Elektroden-Typ-Batterie abgelöst. Zusätzlich besitzt das positive Elektroden-Kernelement eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit. Gleiches trifft auf die negative Elektrode zu.
  • Bei dem vorstehenden Herstellungsverfahren einer geschichteten Elektroden-Typ-Batterie ist vorzugsweise das Lötmaterial für die positive Elektrode ein Lötmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des positiven Stromabnehmers, und das Lötmaterial für die negative Elektrode ist ein Lötmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des negativen Stromabnehmers. Dies liegt daran, da der positive Stromabnehmer und der negative Stromabnehmer eine hohe mechanische Festigkeit zeigen.
  • Effekte der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung werden eine geschichtete Elektroden-Type-Batterie mit hoher Verbindungs-Festlichkeit und mechanischer Festigkeit bei einem Verbindungsabschnitt und dessen Umgebungsabschnitt zwischen einer positiven Stromabnahmeplatte und einem positiven Elektroden-Kernelement, und einem Verbindungsabschnitt und dessen Umgebungsabschnitt zwischen einer negativen Stromabnahmeplatte und einem negativen Elektroden-Kernelement, ein Herstellungsverfahren der Batterie, ein Fahrzeug und eine Vorrichtung vorgesehen.
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, um eine innere Struktur einer Batterie in einer Ausführungsform zu erläutern;
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche lediglich einen Elektroden-Wicklungskörper, eine positive Stromabnahmeplatte und eine negative Stromabnahmeplatte der Batterie in der Ausführungsform zeigt;
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht, um den Elektroden-Wicklungskörper der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht, um eine Wicklungsstruktur des Elektroden-Wicklungskörpers der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, um eine Struktur einer positiven Elektrodenplatte oder einer negativen Elektrodenplatte der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 6 ist eine Querschnittsansicht (Beispiel 1), um ein Verbindungsmaterial zum Verbinden einer positiven Stromabnahmeplatte und eines positiven Elektroden-Kernelements, oder ein Verbindungsmaterial zum Verbinden einer negativen Stromabnahmeplatte und eines negativen Elektroden-Kernelements der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 7 ist eine schematische Darstellung, um das Verbindungsmaterial zum Verbinden der positiven Stromabnahmeplatte und des positiven Elektroden-Kernelements der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 8 ist eine schematische Darstellung, um das Verbindungsmaterial zum Verbinden einer positiven Stromabnahmeplatte und eines positiven Elektroden-Kernelements einer herkömmlichen Batterie zu erläutern;
  • 9 ist eine Querschnittsansicht, um ein Verfahren zum Messen der Zugfestigkeit des Verbindungsmaterials der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 10 ist eine Querschnittsansicht (Beispiel 2), um ein Verbindungsmaterial zum Verbinden einer positiven Stromabnahmeplatte und eines positiven Elektroden-Kernelements, oder ein Verbindungsmaterial zum Verbinden einer negativen Stromabnahmeplatte und eines negativen Elektroden-Kernelements der Batterie in der Ausführungsform zu erläutern;
  • 11 ist eine perspektivische Projektionsansicht, um ein Fahrzeug in einer weiteren Ausführungsform zu erläutern; und
  • 12 ist eine perspektivische Ansicht, um eine Schlagbohrmaschine in einer weiteren Ausführungsform zu erläutern.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Batterie
    101
    Batterie-Behälter
    102
    Deckel
    110
    positive Stromabnahmeplatte
    120
    negative Stromabnahmeplatte
    200
    Elektroden-Wicklungskörper
    111, 121, 311, 321
    Verbindungsmaterial
    P
    positive Elektrodenplatte
    PA
    positive Elektroden-Gemisch-Schicht
    PB
    positives Elektroden-Kernelement
    P1
    beschichteter Teil der positiven Elektrode
    P2
    unbeschichteter Teil der positiven Elektrode
    N
    negative Elektrodenplatte
    NA
    negative Elektroden-Gemisch-Schicht
    NB
    negatives Elektroden-Kernelement
    N1
    beschichteter Teil der negativen Elektrode
    N2
    unbeschichteter Teil der negativen Elektrode
    M
    Elektroden-Hauptteil
    S, T
    Separator
  • Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
  • Nun wird eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen gegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Erfindung als eine zylindrische Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ausgebildet.
  • 1. Zylindrische Sekundärbatterie
  • Eine Batterie in dieser Ausführungsform ist eine zylindrische Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Es handelt sich insbesondere um eine geschichtete Elektroden-Typ-Batterie mit einem geschichteten Elektrodenkörper, welcher durch Wickeln einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte in einem abwechselnd geschichteten Zustand hergestellt ist. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform. Die Batterie 100 enthält, wie 1 gezeigt ist, einen Elektroden-Wicklungskörper 200, eine positive Stromabnahmeplatte 110 und eine negative Stromabnahmeplatte 120, welche in einem Batterie-Behälter 101 enthalten sind, der durch einen Deckel 102 abgedichtet ist. Die positive Stromabnahmeplatte 110 ist mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 mithilfe der Verbindungsmaterialien 111 verbunden. Die negative Stromabnahmeplatte 120 ist mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 mithilfe der Verbindungsmaterialien 121 verbunden. Diese Verbindungsmaterialien 111 und 121 werden zu einem späteren Zeitpunkt detailliert erwähnt. Der Batterie-Behälter 11 enthält ebenso eine darin eingespeiste Elektrolytlösung.
  • Der Elektroden-Wicklungskörper 200 wiederholt Laden und Entladen in der Elektrolytlösung, wodurch dieser direkt zur Erzeugung von elektrischer Leistung beiträgt. Die positive Stromabnahmeplatte 110 ist ein positiver Stromabnehmer zum Sammeln bzw. Aufnehmen der elektrischen Leistung von dem Elektroden-Wicklungskörper 200 oder zum Freigeben von elektrischer Leistung zu dem Elektroden-Wicklungskörper 200. Die positive Stromabnahmeplatte 110 ist aus Aluminium hergestellt. Die negative Stromabnahmeplatte 120 ist ein negativer Stromabnehmer zum Sammeln bzw. Aufnehmen der elektrischen Leistung von dem Elektroden-Wicklungskörper 200 oder zum Freigeben von elektrischer Leistung zu dem Elektroden-Wicklungskörper 200. Die negative Stromabnahmeplatte 120 ist aus Kupfer hergestellt.
  • Die in den Batterie-Behälter 101 eingespeiste Elektrolytlösung ist durch das Auflösen eines Elektrolyten in einem organischen Lösungsmittel vorbereitet. Das organische Lösungsmittel kann beispielsweise Ester-Lösungsmittel, wie Propylencarbonat (PC), Ethylencarbonat (EC), Dimethylcarbonat (DMC) und Ethyl-Methyl-Carbonat (EMC), und organische Lösungsmittel enthalten, welche durch Mischen eines Ether-Lösungsmittels oder dergleichen, wie γ-Butyrolacton (γ-BL) und Dithoxyethan (DEE), mit einem Ester-Lösungsmittel vorbereitet sind. Ein Salz, welches als der Elektrolyt verwendet wird, kann aus Lithium-Salzen, wie Lithium-Perchlorat (LiClO4), Lithium-Fluoroborat (LiBF4) und Lithium-Hexafluorophosphat (LiPF6) ausgewählt sein.
  • 2. Elektroden-Wicklungskörper
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche lediglich den Elektroden-Wicklungskörper 200, die positive Stromabnahmeplatte 110 und die negative Stromabnahmeplatte 120 der Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In 2 sind Bereiche 140, bei denen die positive Stromabnahmeplatte 110 mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 verbunden ist, mit einer Schraffur dargestellt. Die in 1 dargestellten Verbindungsmaterialien 111 befinden sich bei den Positionen entsprechend der Bereiche 140 auf einer inneren Oberfläche der positiven Stromabnahmeplatte 110, d. h., der Oberfläche, welche dem Elektroden-Wicklungskörper 200 gegenübersteht. In gleicher Weise befinden sich auf der negativen Stromabnahmeplatte 120 die Verbindungsmaterialien 121 bei Positionen, welche im Wesentlichen den auf der positiven Stromabnahmeplatte 110 vorgesehenen Verbindungsmaterialien 111 gegenüberstehen.
  • 3 ist eine perspektivische Ansicht des Elektroden-Wicklungskörpers 200. Wie in 3 gezeigt ist, besteht der Elektroden-Wicklungskörper 200 aus einem Elektroden-Hauptteil M, welcher in der Mitte vorgesehen ist, und einem unbeschichteten Teil P2 der positiven Elektrode und einem unbeschichteten Teil N2 der negativen Elektrode, welche an beiden Enden angeordnet sind. Der Elektroden-Hauptteil M ist ein Abschnitt, bei dem die positive Elektrodenplatte und die negative Elektrodenplatte gewickelt sind, während Separatoren dazwischen angeordnet sind. Der unbeschichtete Teil P2 der positiven Elektrode und der unbeschichtete Teil N2 der negativen Elektrode werden später erwähnt.
  • Die positive Elektrodenplatte ist derart konfiguriert, dass ein streifenförmiges positives Elektroden-Kernelement aus Aluminiumfolie mit einem Gemisch aus einem positiven aktiven Material, welches in der Lage ist, Lithium-Ionen zu absorbieren und freizugeben, versehen ist. Das positive aktive Material kann Lithium-Komponenten-Oxide, wie Lithium-Nickel-Oxide (LiNiO2), Lithium-Mangan-Oxide (LiMnO2) und Lithium-Kobalt-Oxide (LiCoO2) enthalten. Die negative Elektrodenplatte ist derart konfiguriert, dass ein streifenförmiges negatives Elektroden-Kernelement aus Kupferfolie mit einem Gemisch aus einem negativen aktiven Material, welches in der Lage ist, Lithium-Ionen zu absorbieren und freizugeben, versehen ist. Das negative aktive Material kann kohlenstoffhaltige Substanzen, wie amorphen Kohlenstoff, hart graphitierten Kohlenstoff, leicht graphitierten Kohlenstoff und Graphit enthalten.
  • 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht, um eine Wicklungsstruktur des Elektroden-Wicklungskörpers 200 zu zeigen. Dieser Elektroden-Wicklungskörpers 200 ist durch Zusammenwickeln einer positiven Elektrodenplatte P, eines Separators S, einer negativen Elektrodenplatte N und eines Separators T, welche, wie in 4 gezeigt ist, in dieser Reihenfolge von innen geschichtet sind, hergestellt. Hierbei sind der Separator S und der Separator T aus dem gleichen Material hergestellt und diesen sind lediglich deshalb unterschiedliche Zeichen zugewiesen, um die vorstehende Wicklungsreihenfolge klarzustellen.
  • Die positive Elektrodenplatte P enthält einen beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode und den unbeschichteten Teil P2 der positiven Elektrode. Der beschichtete Teil P1 der positiven Elektrode ist ein Teil eines positiven Elektroden-Kernelements, auf dessen beiden Oberflächen positives aktives Material und andere aufgebracht sind. Der unbeschichtete Teil P2 der positiven Elektrode ist der verbleibende Abschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem kein positives aktives Material und andere aufgebracht sind. Daher besitzt der beschichtete Teil P1 eine größere Dicke als der unbeschichtete Teil P2.
  • Die negative Elektrodenplatte N enthält einen beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode und einen unbeschichteten Teil N2 der negativen Elektrode. Der beschichtete Teil N1 der negativen Elektrode ist ein Teil eines negativen Elektroden-Kernelements, auf dessen beiden Oberflächen negatives aktives Material und andere aufgebracht sind. Der unbeschichtete Teil N2 der negativen Elektrode ist der verbleibende Abschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem kein negatives aktives Material und andere aufgebracht sind. Daher besitzt der beschichtete Teil N1 eine größere Dicke als der unbeschichtete Teil N2.
  • In 4 stellt ein Pfeil A eine Breitenrichtung der positiven Elektrodenplatte P, der negativen Elektrodenplatte N und der Separatoren S und T dar (eine Vertikalrichtung in 3) und ein Pfeil B stellt eine Längsrichtung der positiven Elektrodenplatte P, der negativen Elektrodenplatte N und der Separatoren S und T dar (eine Querrichtung in 3). Eine Auftrags-Breite des beschichteten Teils P1 der positiven Elektrode in der Breitenrichtung ist geringfügig schmaler als die Auftrags-Breite des beschichteten Teils N1 der negativen Elektrode in der Breitenrichtung. Dies geschieht, um einen Anstieg der Konzentration von Lithium-Ionen in der Elektrolytlösung durch das Ermöglichen, dass das negative aktive Material die Lithium-Ionen stärker absorbiert, wenn die Konzentration hoch ist, zu verhindern. Falls die Lithium-Ionen-Konzentration in der Elektrolytlösung zu hoch ist, kann Lithium dendritisch abgelagert werden. Dies verschlechtert die Batterie-Leistung.
  • 5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht der positiven Elektrodenplatte P (oder der negativen Elektrodenplatte N). In 5 bezeichnen Zeichen vor den Klammern Teile der positiven Elektrode und Zeichen in den Klammern bezeichnen Teile der negativen Elektroden. Ein Pfeil A in 5 gibt die gleiche Richtung an wie diese, welche durch den Pfeil A in 4 dargestellt ist, d. h., die Breitenrichtung der positiven Elektrodenplatte P. Ein Pfeil B in 5 gibt die gleiche Richtung an wie diese, welche durch den Pfeil B in 4 dargestellt ist, d. h., die Längsrichtung der positiven Elektrodenplatte P.
  • Wie in 5 gezeigt, ist die positive Elektrodenplatte P aus einem streifenförmigen positiven Elektroden-Kernelement PB und positiven Elektroden-Gemisch-Schichten PA, welche auf beiden Oberflächen des Kernelements PB ausgebildet sind, gebildet. Auf einer linken Seite in 5 steht der unbeschichtete Teil P2 der positiven Elektrode der positiven Elektrodenplatte P in der Breitenrichtung über. Dieser unbeschichtete Teil P2 ist streifenförmig ausgebildet. Der unbeschichtete Teil P2 der positiven Elektrode ist ein Bereich, auf welchem kein positives aktives Material aufgebracht ist. Bei dem unbeschichteten Teil P2 der positiven Elektrode bleibt deshalb das positive Elektroden-Kernelement PB blank und freigelegt. Andererseits ist auf einer rechten Seite in 5 kein Überstandsabschnitt entsprechend des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode ausgebildet. Bei dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode sind die positiven Elektroden-Gemisch-Schichten PA mit gleicher Dicke auf beiden Oberflächen des positiven Elektroden-Kernelements PB ausgebildet.
  • Die negativen Elektrodenplatte N ist aus einem streifenförmigen negativen Elektroden-Kernelement NB und negativen Elektroden-Gemisch-Schichten NA, welche auf beiden Oberflächen des Kernelements NB ausgebildet sind ausgebildet, wie in den Klammern in 5 angegeben ist. Wie bei der positiven Elektrode sind der beschichtete Teil N1 der negativen Elektrode und der unbeschichtete Teil N2 der negativen Elektrode vorgesehen. Jedoch werden die positive Elektrodenplatte P und die negative Elektrodenplatte N gewickelt, indem der unbeschichtete Teil P2 der positiven Elektrode und der unbeschichtete Teil N2 der negativen Elektrode an gegenüberliegenden Seiten überstehen, wie in 4 gezeigt ist.
  • 3. Verbindungsabschnitte zwischen Elektrodenplatten und Elektroden-Stromabnahmeplatten
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, welche lediglich die Umgebung des Elektroden-Wicklungskörpers 200 durch Entfernen der anderen Teile von der in 1 gezeigten Batterie 100 zeigt. Wie in 6 gezeigt, ist der Elektroden-Wicklungskörper 200 ein Elektrodenkörper, bei dem die positive Elektrodenplatte P, der Separator S, die negative Elektrodenplatte N und der Separator T in dieser Reihenfolge gewickelt sind. Die positive Stromabnahmeplatte 110 und die negative Stromabnahmeplatte 120 sind derart angeordnet, um sich gegenseitig gegenüberzustehen, während der Elektroden-Wicklungskörper 200 dazwischen angeordnet ist.
  • In 6 sind der beschichtete Teil P1 der positiven Elektrode und der beschichtete Teil N1 der negativen Elektrode in gleicher Weise mit schrägen Linien schraffiert. Jedoch ist der beschichtete Teil P1 der positiven Elektrode tatsächlich ein Abschnitt des positiven Aluminium-Elektroden-Kernelements PB, das mit einem Gemisch, welches das positive aktive Material enthält, beschichtet ist. Andererseits ist der beschichtete Teil N1 der negativen Elektrode ein Abschnitt des negativen Kupfer-Elektroden-Kernelements NB, das mit einem Gemisch, welches das negative aktive Material enthält, beschichtet ist. Diese Schraffur-Linien besitzen in den 1, 9 und 10 ebenso die gleiche Bedeutung.
  • Ein Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode ist ein Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements PB, welcher von dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode in Richtung der positiven Stromabnahmeplatte 110 übersteht. Der Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB ist durch die Verbindungsmaterialen 111 mit der positiven Stromabnahmeplatte 110 verbunden, wie vorstehend beschrieben ist. Die Verbindungsmaterialen 111 sind Verbindungsmaterialien der positiven Elektrode, welche dazu verwendet werden, den Endbschnitt PX des Elektroden-Kernelements PB mit der positiven Stromabnahmeplatte 110 zu verbinden. Diese Verbindung wird durch Löten durchgeführt. Entsprechend sind die Verbindungsmaterialen 111 hauptsächlich aus einem Lötmaterial hergestellt. Die Arten dieses Lötmaterials werden später detailliert beschrieben.
  • Ein Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialen 111 ist niedriger als ein Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB. Daher schmilzt der Endabschnitt PX des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode beim Verbinden des Endabschnitts PX des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode und der positiven Stromabnahmeplatte 110 nicht durch Wärme, wie später beschrieben ist. Darüber hinaus ist der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialen 111 niedriger als ein Schmelzpunkt der positiven Stromabnahmeplatte 110. Entsprechend schmilzt ein Teil der positiven Stromabnahmeplatte 110 beim Löten ebenso nicht durch Wärme.
  • Ein Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB des unbeschichteten Teils N2 der negativen Elektrode ist ein Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements NB, welcher von dem beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode in Richtung der negativen Stromabnahmeplatte 120 in einer Richtung, gegenüberliegend der Überstandrichtung des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB, übersteht. Der Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB ist durch die Verbindungsmaterialen 121 mit der negativen Stromabnahmeplatte 120 verbunden, wie vorstehend beschrieben ist. Die Verbindungsmaterialen 121 sind Verbindungsmaterialien der negativen Elektrode, welche dazu verwendet werden, den Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB mit der negativen Stromabnahmeplatte 120 zu verbinden. Diese Verbindungen wird vorzugsweise durch Löten durchgeführt. Entsprechend sind die Verbindungsmaterialen 121 hauptsächlich aus einem Lötmaterial hergestellt. Die Art dieses Lötmaterials ist unterschiedlich zu der Art des für die positive Elektrode verwendeten Lötmaterials. Die Arten des Lötmaterials werden später detailliert beschrieben.
  • Ein Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialen 121 ist niedriger als ein Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements NB. Daher schmilzt der Endabschnitt NX des unbeschichteten Teils N2 der negativen Elektrode beim Verbinden des Endabschnitts NX des unbeschichteten Teils N2 der negativen Elektrode und der negativen Stromabnahmeplatte 120 nicht durch Wärme, wie später beschrieben ist. Darüber hinaus ist der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialen 121 niedriger als ein Schmelzpunkt der negativen Stromabnahmeplatte 120. Entsprechend schmilzt ein Teil der negativen Stromabnahmeplatte 120 beim Löten ebenso nicht durch Wärme.
  • Der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 auf der Seite der positiven Elektrode kann höher oder niedriger als der Schmelzpunkt der negativen Stromabnahmeplatte 120 und des unbeschichteten Teils N2 der negativen Elektrode auf der Seite der negativen Elektrode sein. Darüber hinaus kann der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 auf der positiven Seite höher oder niedriger als der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 121 sein. Mit anderen Worten, dem kommt keine besondere Bedeutung zu. Dies liegt daran, da der Elektroden-Wicklungskörper 200 eine ausreichende Breite besitzt und somit negativ-seitige Teile kaum erhitzt werden, wenn positiv-seitige Teile erhitzt werden. Gleicherweise kann der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 121 auf der Seite der negativen Elektrode höher oder niedriger als der Schmelzpunkt der positiven Stromabnahmeplatte 110 und des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode auf der Seite der positiven Elektrode sein. Darüber hinaus kann der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 121 auf der Seite der negativen Elektrode höher oder niedriger als der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 sein. Dies liegt daran, da positiv-seitige Teile kaum erhitzt werden, wenn negativ-seitige Teile erhitzt werden.
  • Während des Verbindens schmelzen das positive Elektroden-Kernelement PB und das negative Elektrode-Kernelement NB nicht, wie vorstehend erwähnt ist. Die Dicke des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB ist daher annähernd gleich der Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB des beschichteten Teils P1 der positiven Elektrode. Gleiches gilt für die negative Elektrode.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Batterie 100 derart konfiguriert, dass die Verbindungsmaterialien 111 zwischen dem positiven Elektroden-Kernelement PB des Elektroden-Wicklungskörpers 200 und der positiven Stromabnahmeplatte 110 vorgesehen sind, und die Verbindungsmaterialien 121 zwischen dem negativen Elektroden-Kernelement NB des Elektroden-Wicklungskörpers 200 und der negativen Stromabnahmeplatte 120 vorgesehen sind. Der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 ist niedriger als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB. Der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 121 ist niedriger als der Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements NB.
  • Die Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB nahe den Verbindungsmaterialien 111 ist beinahe gleich der Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB bei dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode. Daher zeigen die Verbindungsmaterialien 111 und das positive Elektroden-Kernelement PB nahe den Verbindungsmaterialien 111 eine hohe mechanische Festigkeit. Wie bei der positiven Elektrode ist die Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB nahe der Verbindungsmaterialien 121 beinahe gleich der Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB bei dem beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode.
  • 4. Herstellungsverfahren der Batterie
  • Hier wird ein Herstellungsverfahren der Batterie 100 beschrieben. Ein Verbindungs-Schritt, der die Verbindungsmaterialien 111 und 121, welche charakteristische Punkte der Erfindung sind, verwendet, wird detailliert erläutert und weitere Schritte werden kurz erläutert.
  • Eine Gemisch, welches ein positives aktives Material enthält, wird zunächst auf beide Oberflächen des positiven Elektroden-Kernelements PB aufgebracht und dann getrocknet. Die getrocknete positive Elektrodenplatte wird zu der positiven Elektrodenplatte P gestanzt. Für die negative Elektrode wird die negative Elektrodenplatte N auf eine ähnliche Art und Weise hergestellt. Nachfolgend wird, wie in 4 gezeigt ist, die positive Elektrodenplatte P, der Separator S, die negative Elektrodenplatte N und der Separator T in dieser Reihenfolge von innen gewickelt. Der Elektroden-Wicklungskörper 200 ist somit hergestellt.
  • Die negative Stromabnahmeplatte 120 ist mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 verbunden. Zu diesem Zeitpunkt werden diese mit Lötmaterial, welches in Tabelle 1 gezeigt ist, verlötet. Ein Beispiel eines Nickel-Löt-Zusatzwerkstoffes ist BNi-6 (JIS).
  • Ein Beispiel von Silberlot ist BAg-8 (JIS). Ein Beispiel eines Kupfer-Phosphor-Löt-Zusatzwerkstoffes ist BCuP-2 (JIS). Das Lötmaterial ist nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt. Jedes der hierin verwendeten Lötmaterialen besitzt einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt von Kupfer, 1357°C, welches als das negative Elektroden-Kernelement NB verwendet wird. Eine Solidustemperatur von BNi-6 (JIS) beträgt 875°C. Eine Solidustemperatur von BAg-8 (JIS) beträgt 780°C.
  • Eine Solidustemperatur von BCuP-2 (JIS) beträgt 710°C. Entsprechend besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass der Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB und ein Teil der negativen Stromabnahmeplatte 120, in 6 gezeigt, während des Lötens schmelzen. Tabelle 1
    Negative Stromabnahmeplatte Verbindungsmaterial (negatives Lötmaterial) Negativer unbeschichteter Abschnitt
    Materialien Kupfer Nickel-Löt-Zusatzwerkstoff Silberlot Kupfer-Phosphor-Löt-Zusatzwerkstoff Kupfer
  • Nachfolgend wird die positive Stromabnahmeplatte 110 mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 verbunden. Bei diesem Verlöten wird beispielsweise ein Lötmaterial, A4047 (JIS), verwendet. A4047 (JIS) ist eine Al-Si-Legierung. Zusätzlich sind bei dem Verlöten die in Tabelle 2 gezeigten Lötmaterialien verwendbar. Jeder Schmelzpunkt der hier verwendeten Lötmaterialien ist niedriger als der Schmelzpunkt von Aluminium, 660°C, welches als das positive Elektroden-Kernelement PB verwendet wird. Beispielsweise beträgt eine Schmelztemperatur von A4047 (JIS) etwa 577°C. Entsprechend besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass der Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB und ein Teil der positiven Stromabnahmeplatte 110, in 6 gezeigt, während des Lötens schmelzen. Tabelle 2
    Positive Stromabnahmeplatte Verbindungsmaterial (positives Lötmaterial) Positiver unbeschichteter Abschnitt
    Materialien Aluminium Al-Si-Löt-Zusatzwerkstoff Al-Si-Mg-Löt-Zusatzwerkstoff Al-Zn-Löt-Zusatzwerkstoff Zn-Sn-Löt-Zusatzwerkstoff Aluminium
  • Hierin sind die anderen notwendigen Eigenschaften des Lötmaterial neben dem Schmelzpunkt erläutert. Das Lötmaterial muss aus Materialien ausgewählt werden, welche widerstandsfähig gegenüber Korrosion sind, die durch eine elektrolytische Lösung hervorgerufen wird, während das Lötmaterial einem elektrischen Potenzial unterzogen wird. In dem Fall, wenn eine Korrosion vorliegt, tritt bei den Verbindungsmaterialien 111 und den Verbindungsmaterialien 121 eine Abschälung oder Ablösung auf. Darüber hinaus muss das Lötmaterial ein elektrisch leitfähiges Material, wie Metall, sein. Dies liegt daran, da die Leitfähigkeit für die Verbindungsmaterialien 111 und die Verbindungsmaterialien 121 notwendig ist, um entsprechende Elektrodenplatten und Stromabnahmeplatten elektrisch zu verbinden.
  • Zusätzlich ist ebenso ein Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand vorzuziehen, da dessen elektrischer Energieverlust gering ist. Es ist ferner vorzuziehen, dass ein Material eine gute Benetzbarkeit und gute Verbindungs-Eigenschaften bezüglich der positiven Stromabnahmeplatte 110 und der negativen Stromabnahmeplatte 120 besitzt, so dass die Verbindungsmaterialien 111 und 121 nach dem Verbinden eine hohe mechanische Festigkeit vorsehen können.
  • Nachfolgend wird eine Anordnung, welche durch Verbinden der positiven Stromabnahmeplatte 110 und der negativen Stromabnahmeplatte 120 mit dem Elektroden-Wicklungskörper 200 erhalten wird, in den Batterie-Behälter 101 eingeführt. Eine elektrolytische Lösung wird dann in den Batterie-Behälter 101 gegossen. Nach einer darauffolgenden Konditionierung und verschiedenen Inspektions-Vorgängen ist die Batterie 100 vervollständigt.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren der Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, schmilzt der Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB oder der Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB nicht. Darüber hinaus schmilzt ein Teil der positiven Stromabnahmeplatte 110 oder der negativen Stromabnahmeplatte 120 nicht. Die in der vorliegenden Ausführungsform hergestellte Batterie 100 kann dadurch eine hohe Festigkeit bei dem Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB und dem Endabschnitt NX des negativen Elektroden-Kernelements NB vorsehen.
  • 5. Vergleich mit herkömmlicher Batterie
  • A) Vergleich der Elektrodenplatte
  • Die nachfolgende Erläuterung ist zum Vergleich zwischen der Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsformen und einer herkömmlichen Batterie gegeben. Dieser Vergleich ist anhand jedes Verbindungsmaterials 111 der positiven Elektrode und dessen Umgebungen erläutert. 7 ist eine schematische Darstellung, welche lediglich die positive Stromabnahmeplatte 110 und das positive Elektroden-Kernelement PB des unbeschichteten Teils P2 der positiven Elektrode gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 8 ist eine schematische Darstellung, welche lediglich eine positive Stromabnahmeplatte 1110 und eine positive Elektrodenplatte QB eines unbeschichteten Teils Q2 einer positiven Elektrode bei einer herkömmlichen Art und Weise zeigt.
  • Im Vergleich zwischen den 7 und 8 ist jedes Verbindungsmaterial 111 der vorliegenden Erfindung größer bzw. umfangreicher als jedes herkömmliche Verbindungsmaterial 1111. Dies liegt daran, da bei der vorliegenden Erfindung ein Lötmaterial im Vorhinein zwischen der positiven Stromabnahmeplatte 110 und dem Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB, vor dem Verbinden dieser, angebracht wird. Ein weiterer Grund liegt darin, da das Lötmaterial eine gute Benetzbarkeit bei der positiven Stromabnahmeplatte 110 besitzt und sich somit während des Schmelzens gut naß aufträgt bzw. flüssig verteilt. Andererseits werden Schmelzbereiche des unbeschichteten Teils Q2 der positiven Elektrode und der positiven Stromabnahmeplatte 1110 zu groß, um diese ausreichend zu verbinden, wenn die Verbindungsabschnitte 1111 hin zu zu hohen Temperaturen erhitzt werden. Infolgedessen ist die mechanische Festigkeit der Verbindungsmaterialen 111 höher als diese der Verbindungsabschnitte 1111.
  • Die Dicke des Endabschnittes PX in der vorliegenden Ausführungsform ist größer als diese eines herkömmlichen Endabschnittes QX. Daher ist die mechanische Festigkeit des Endabschnittes PX bei der Seite der positiven Elektrode der Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform höher als diese des Endabschnittes QX auf der Seite der positiven Elektrode der herkömmlichen Batterie. Bei der herkömmlichen Batterie konzentriert sich Spannung vorzugsweise bei dem Endabschnitt QX, welcher daher anfällig gegenüber Brüchen ist.
  • Der elektrische Widerstand des Endabschnittes PX auf der Seite der positiven Elektrode der Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform ist niedriger als der elektrische Widerstand des Endabschnittes QX auf der Seite der positiven Elektrode der herkömmlichen Batterie. Dies liegt daran, da der Endabschnitt PX, welcher als ein elektrischer Pfad dient, dicker als der Endabschnitt QX ist. Darüber hinaus ist die Batterie 100 in der vorliegenden Ausführungsform widerstandsfähiger gegenüber einem großen Betrag von Strom als es die herkömmliche Batterie ist. Die gleichen Bedingungen treffen auf die Seite der negativen Elektrode zu.
  • B) Test
  • Die Dicke eines Endabschnittes eines positiven Elektroden-Kernelements oder negativen Elektroden-Kernelements einer Batterie in der vorliegenden Ausführungsform und die Dicke eines Endabschnittes eines positiven Elektrode-Kernelements oder negativen Elektroden-Kernelements der herkömmlichen Batterie wurden zum Vergleich gemessen. Insbesondere wurde die Dicke des Endabschnittes PX in der in 7 gezeigten Ausführungsform und des in 8 gezeigt herkömmlichen Endabschnittes QX gemessen.
  • Das positive Elektroden-Kernelement ist eine Aluminiumfolie. Die Dicke dieser Aluminiumfolie ist vor dem Verbinden 15 μm, mit einer Dickentoleranz von ±0,9 μm. Andererseits ist das negative Elektroden-Kernelement eine Kupferfolie. Die Dicke dieser Kupferfolie vor dem Verbinden ist 10,3 μm, mit einer Dickentoleranz von ±0,2 μm.
  • Zusätzlich wurde das Verbindungsmaterial 111 der Batterie der vorliegenden Ausführungsform und der Verbindungsabschnitt 1111 der herkömmlichen Batterie für die Zugfestigkeit gemessen. Dieses Messverfahren ist in 9 gezeigt. Der Elektroden-Wicklungskörper 200 wird durch das Aufbringen von Kräften, welche wie durch Pfeile E und F in 9 angegeben ausgerichtet sind, auf die Seitenflächen des Elektroden-Wicklungskörpers 200 fixiert. Während der Elektroden-Wicklungskörper 200 fixiert ist, wird die positive Stromabnahmeplatte 110 nach außen gezogen, das heißt, in eine Richtung, welche durch Pfeile G in 9 angegeben ist. Die Kraft G wird zu dem Zeitpunkt gemessen, wenn der Elektroden-Wicklungskörper 200 und die positive Stromabnahmeplatte 110 getrennt sind. Zu beachten ist, dass die negative Elektrode dem gleichen Test unterzogen wird.
  • B-1. Beispiel 1
  • Beispiel 1 ist ein Ergebnis des Verwendens von BNi-6 (JIS) als das Lötmaterial für die negative Elektrode. Die Dicke des Endabschnittes NX des negativen Elektroden-Kernelements NB nach dem Verbinden war 10 μm. Diese 10 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 1N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-2. Beispiel 2
  • Beispiel 2 ist ein Ergebnis des Verwendens von BAg-8 (JIS) als das Lötmaterial für die negative Elektrode. Die Dicke des Endabschnittes NX des negativen Elektroden-Kernelements NB nach dem Verbinden war 10 μm. Diese 10 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 1N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-3. Beispiel 3
  • Beispiel 3 ist ein Ergebnis des Verwendens von BCuP-2 (JIS) als das Lötmaterial für die negative Elektrode. Die Dicke des Endabschnittes NX des negativen Elektroden-Kernelements NB nach dem Verbinden war 10 μm. Diese 10 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 1N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-4. Beispiel 4
  • Beispiel 4 ist ein Ergebnis des Verwendens von Al-Si-Löt-Zusatzwerkstoff (äquivalent zu JIS A4047) als das Lötmaterial für die positive Elektrode. Dessen Solidustemperatur beträgt 577°C und die Liquidus-Linien-Temperatur ist 592°C. Die Dicke des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB nach dem Verbinden war 15 μm. Diese 15 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 0,75 N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-5. Beispiel 5
  • Beispiel 5 ist ein Ergebnis des Verwendens von Al-Si-Mg-Löt-Zusatzwerkstoff (äquivalent zu JIS A4004) als das Lötmaterial für die positive Elektrode. Dessen Solidustemperatur beträgt 559°C und die Liquidus-Linien-Temperatur ist 591°C. Die Dicke des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB nach dem Verbinden war 15 μm. Diese 15 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 0,75 N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-6. Beispiel 6
  • Beispiel 6 ist ein Ergebnis des Verwendens von Al-Zn-Löt-Zusatzwerkstoff (weiches Lörmaterial) als das Lötmaterial für die positive Elektrode. Dessen Solidustemperatur beträgt 360°C und die Liquidus-Linien-Temperatur ist 362°C. Die Dicke des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB nach dem Verbinden war 15 μm. Diese 15 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 0,75 N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-7. Beispiel 7
  • Beispiel 7 ist ein Ergebnis des Verwendens von Zn-Sn-Löt-Zusatzwerkstoff (weiches Lörmaterial) als das Lötmaterial für die positive Elektrode. Dessen Solidustemperatur beträgt 195°C und die Liquidus-Linien-Temperatur ist 235°C. Die Dicke des Endabschnittes PX des positiven Elektroden-Kernelements PB nach dem Verbinden war 15 μm. Diese 15 μm befinden sich innerhalb eines Bereiches der Folien-Dickentoleranz und sind in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit war 0,75 N pro Punkt, was eine ausreichend hohe Festigkeit darstellt.
  • B-8. Vergleichsbeispiel 1
  • Vergleichsbeispiel 1 ist ein Ergebnis des Verbinden einer negativen Stromabnahmeplatte und eines negativen Elektroden-Kernelements durch Schweißen anstatt von Löten unter Verwendung des Lötmaterials für die negative Elektrode. Die Dicke des Endabschnittes (entsprechend NX) des negativen Elektroden-Kernelements war 4 μm bis 6 μm, was der halben Dicke vor dem Verbinden entspricht. Die Zugfestigkeit war 0,35 N pro Punkt, was in etwa der Hälfte eines Referenzwertes (0,75 N/Punkt) entspricht.
  • B-9. Vergleichsbeispiel 2
  • Vergleichsbeispiel 2 ist ein Ergebnis des Verbinden einer positiven Stromabnahmeplatte und eines positiven Elektroden-Kernelements durch Schweißen anstatt von Löten unter Verwendung des Lötmaterials für die positive Elektrode. Die Dicke des Endabschnittes (entsprechend PX) des positiven Elektroden-Kernelements war 8 μm bis 10 μm, was der halben Dicke vor dem Verbinden entspricht. Die Zugfestigkeit war 0,50 N pro Punkt, was weniger als der Referenzwert (0,75 N/Punkt) ist.
  • Die Batterie in der vorliegenden Ausführungsform ist in Tabelle 3 als Beispiele 1 bis 7 gezeigt. Die herkömmliche Batterie ist als Vergleichsbeispiele 1 und 2 in Tabelle 3 gezeigt. Die Zugfestigkeit ist als die Zugfestigkeit pro verbundenen Punkt zwischen einer Elektroden-Stromabnahmeplatte und einer Elektrodenplatte definiert. Eine für den verbundenen Punkt erforderliche Zugfestigkeit ist auf 0,75 N/Punkt oder mehr eingestellt. Dieser Wert ist ein allgemeiner Wert zwischen positiver Elektrode und negativer Elektrode. In Tabelle 3 ist der Al-Si-Löt-Zusatzwerkstoff als Al-Si dargestellt, der Al-Si-Mg-Löt-Zusatzwerkstoff ist als Al-Si-Mg dargestellt, der Al-Zn-Löt-Zusatzwerkstoff ist als Al-Zn dargestellt und der Zn-Sn-Löt-Zusatzwerkstoff ist als Zn-Sn dargestellt. Tabelle 3
    Material Vor dem Löten Nach dem Löten
    Art der Elektrode Lötmaterial Dicke des Elektroden-Kerns (μm) Dicke des Elektroden-Kerns (μm) Zugfestigkeit (N/Punkt)
    Beispiel 1 Negativ BNi-6 10 10 1
    Beispiel 2 Negativ BAg-8 10 10 1
    Beispiel 3 Negativ BCuP-2 10 10 1
    Beispiel 4 Positiv Al-Si 15 15 0,75
    Beispiel 5 Positiv Al-Si-Mg 15 15 0,75
    Beispiel 6 Positiv Al-Zn 15 15 0,75
    Beispiel 7 Positiv Zn-Sn 15 15 0,75
    Vergleichsbeispiel 1 Negativ Keines 10 4–6 0,35
    Vergleichsbeispiel 2 Positiv Keines 15 8–10 0,50
  • Im Falle des Verwendens des Lötmaterials mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des Elektroden-Kernelements, wie vorstehend beschrieben, bleibt die Dicke des positiven Elektroden-Kernelements (Aluminiumfolie) und des negativen Elektroden-Kernelements (Kupferfolie) gering verändert zurück, selbst nachdem es mit der positiven oder negativen Elektroden-Stromabnahmeplatte verbunden ist. Die Dicke des positiven Elektroden-Kernelements nimmt nach dem Verbinden innerhalb der Folien-Dickentoleranz (±9 μm) ab. Genauer gesagt, eine Differenz zwischen der Dicke eines Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements PB nach dem Verbinden und der Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB bei dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode nimmt innerhalb 12% der Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB bei dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode ab. Die Dicke des negativen Elektroden-Kernelements nimmt nach dem Verbinden innerhalb der Folien-Dickentoleranz (±2 μm) ab. Genauer gesagt, eine Differenz zwischen der Dicke eines Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements NB nach dem Verbinden und der Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB bei dem beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode nimmt innerhalb 3% der Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB bei dem beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode ab.
  • 6. Modifiziertes Beispiel
  • Eine modifiziertes Beispiel der Ausführungsform wird nachstehend erläutert. 10 zeigt das modifizierte Beispiel der vorstehenden Ausführungsform. In 10 sind der Elektroden-Wicklungskörper 200, die positive Stromabnahmeplatte 110 und die negative Stromabnahmeplatte 120 identisch zu diesen in der vorstehenden Ausführungsform. Die Arten des Lötmaterials, welche beim Verbinden verwendet werden, sind die Gleichen wie diese in der Ausführungsform. Jedoch ist die Gestalt des beim Verbinden verwendeten Lötmaterials unterschiedlich zu dieser in der Ausführungsform. Ein Verbindungsmaterial 311, welches den unbeschichteten Teil P2 der positiven Elektrode und die positive Stromabnahmeplatte 110 verbindet, ist derart konfiguriert, dass benachbarte Verbindungsmaterialien 311 durch Stegabschnitte 312 miteinander verbunden sind. In gleicher Weise ist ein Verbindungsmaterial 321, welches den unbeschichteten Teil N2 der negativen Elektrode und eine negative Stromabnahmeplatte 120 verbindet, derart konfiguriert, dass benachbarte Verbindungsmaterialien 321 durch Stegabschnitte 322 miteinander verbunden sind. Diese Gestaltung kann ebenso die vorteilhaften Effekte der Erfindung bieten.
  • Bei der vorstehenden Ausführungsform sind das positive Elektroden-Kernelement PB und die positive Stromabnahmeplatte 110 aus Aluminium hergestellt. Alternativ kann eines oder beide des positiven Elektroden-Kernelements PB und der positiven Stromabnahmeplatte 110 aus einem anderen Material als Aluminium hergestellt sein. Selbst wenn das von der vorstehenden Ausführungsform unterschiedliche Material verwendet wird, können die Effekte der Erfindung erreicht werden, solange der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials 111 niedriger als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB ist, so dass das positive Elektroden-Kernelement PB während des Lötens nicht schmilzt.
  • Wenn Löten durch Erhitzen hauptsächlich eines Lötmaterials durchgeführt wird, wie Weichlöten, kann das Verbinden selbst dann erreicht werden, wenn der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials 111 niedriger als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB, jedoch höher als der Schmelzpunkt der positiven Stromabnahmeplatte ist. In diesem Fall schmilzt das positive Elektroden-Kernelement PB während des Lötens nicht. Während des Lötens wird das Lötmaterial geschmolzen und daher wird die positive Stromabnahmeplatte, welche das geschmolzene Lötmaterial berührt, teilweise zu einem gewissen Grad oder vorübergehend geschmolzen, jedoch nicht vollständig geschmolzen. Selbst in diesem Fall sind die Verbindungsmaterialien 111 und die positive Stromabnahmeplatte ausreichend miteinander verbunden. Es ist weniger wahrscheinlich, dass das positive Elektroden-Kernelement PB dünn wird. Es ist jedoch insbesondere zu bevorzugen, dass eine Differenz zwischen dem Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 und dem Schmelzpunkt der positiven Stromabnahmeplatte klein ist.
  • Es ist daher vorzuziehen, dass der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 sowohl niedriger als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB als auch niedriger als der Schmelzpunkt der positiven Stromabnahmeplatte 110 ist. Dies liegt daran, da das positive Elektroden-Kernelement PB nicht dünn wird und die positive Stromabnahmeplatte 110 ebenso nicht dünn wird. Gleiches gilt für die negative Elektrode.
  • 7. Fahrzeuge und Vorrichtung
  • Die Batterie 100 in der Ausführungsform kann, wie in 11 gezeigt ist, beispielsweise in einem Fahrzeug 400 montiert sein und darin verwendet werden. Dieses Fahrzeug 400 ist ein Hybridfahrzeug, welches durch eine Kombination einer Maschine 440 und eines Motors 420 angetrieben werden soll. Das Fahrzeug 400 enthält einen Fahrzeugkörper 490, die Maschine 440, den daran angebrachten Motor 420, ein Kabel 450, einen Wechselrichter 430 und einen Batterie-Pack oder eine Batterieanordnung 401, welche eine Mehrzahl der Batterien 100 enthält.
  • Das Fahrzeug kann irgendein Typ von Fahrzeugen sein, solange diese durch Batterien erzeugte elektrische Energie für einen Teil oder alle ihre Leistungsquellen verwenden, einschließlich beispielsweise Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge, Plug-In-Hybridfahrzeuge, Hybrid-Eisenbahnfahrzeuge, Gabelstapler, elektrische Rollstühle, elektrische Fahrräder, elektrische Roller.
  • Als weitere Alternative kann die Batterie 100 in einer Batterie-Montagevorrichtung, wie in 12 gezeigt ist, verwendet werden. 12 zeigt eine Schlagbohrmaschine 500, welche die Batterie 100 in der Ausführungsform trägt. Diese Schlagbohrmaschine 500 ist eine Batterie-Montagevorrichtung einschließlich der Batterie 100 und einer Haupteinheit 520. Die Batterie 100 ist demontierbar in einem Unterteil 521 der Haupteinheit 520 der Schlagbohrmaschine 500 aufgenommen.
  • Die Batterie-Montagevorrichtung kann irgendein Typ von Vorrichtungen sein, solange diese eine Batterie besitzen und diese Batterie vollständig oder als Teil der Energie-Quelle verwenden. Beispiele solcher Vorrichtungen enthalten verschiedene batterieangetriebene elektrische Haushaltsgeräte, Bürogeräte und industrielle Geräte bzw. Equipment, wie Computer; Mobiltelefone; batterieangetriebene elektrische Werkzeuge, permanent-Stromversorgungssysteme. Die Batterie-Montagevorrichtung kann ebenso eine Vorrichtung sein, welche die Batterie 100 in Form einer Zelle, nicht in der Form einer Batterieanordnung verwendet.
  • 8. Schlussfolgerung
  • Die Batterie 100 in der Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass, wie vorstehend detailliert erläutert ist, die Verbindungsmaterialien 111 zwischen dem positiven Elektroden-Kernelement PB des Elektroden-Wicklungskörpers 200 und der positiven Stromabnahmeplatte 110 vorgesehen sind, und die Verbindungsmaterialien 121 zwischen dem negativen Elektroden-Kernelement NB und der negativen Stromabnahmeplatte 120 vorgesehen sind. Der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 111 ist niedriger als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements PB. Der Schmelzpunkt der Verbindungsmaterialien 121 ist niedriger als der Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements NB.
  • Die Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB, nahe den Verbindungsmaterialien 111 angeordnet, ist nahezu gleich der Dicke des positiven Elektroden-Kernelements PB bei dem beschichteten Teil P1 der positiven Elektrode. Entsprechend bieten die Verbindungsmaterialien 111 und ein Teil des positiven Elektroden-Kernelements PB nahe den Verbindungsmaterialien 111 hohe mechanische Festigkeit. Die Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB, nahe den Verbindungsmaterialien 121 angeordnet, ist nahezu gleich der Dicke des negativen Elektroden-Kernelements NB bei dem beschichteten Teil N1 der negativen Elektrode. Entsprechend bieten die Verbindungsmaterialien 121 und ein Teil des negativen Elektroden-Kernelements NB nahe den Verbindungsmaterialien 121 hohe mechanische Festigkeit.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren der Batterie in der Ausführungsform schmilzt der Endabschnitt PX des positiven Elektroden-Kernelements PB oder der Endabschnitt NB des negativen Elektroden-Kernelements NB im Laufe eines Herstellungsprozesses nicht. Zusätzlich schmilzt ein Teil der positiven Stromabnahmeplatte 110 oder der negativen Stromabnahmeplatte 120 ebenso nicht. Bei der in der Ausführungsform hergestellten Batterie 100 zeigen das positive Elektroden-Kernelement PB und das negative Elektroden-Kernelement NB daher eine hohe Festigkeit.
  • Die Ausführungsform ist nur ein Beispiel und schränkt die vorliegende Erfindung nicht speziell ein. Daher kann die vorliegende Erfindung in anderen spezifischen Formen ausgebildet sein, ohne von den wesentlichen Charakteristiken davon abzuweichen. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beschränkt und kann auf eine nicht-wässrige Elektrolyt-Sekundärbatterie oder eine andere Batterie angewandt werden.
  • Die Gestalt der Batterie ist nicht auf eine zylindrische Gestalt beschränkt. Eine rechtwinklige Gestalt oder unterschiedliche Gestaltungen können die gleichen Effekte, wie vorstehend, erreichen. Mit anderen Worten, es kann ein flacher Elektrodenkörper verwendet werden, welche durch Pressen hergestellt wird. Der Elektrodenkörper ist nicht auf den gewickelten Typ beschränkt, da jeder Elektrodenkörper vom geschichteten Typ ebenso die gleichen Effekte, wie vorstehend, erreichen kann, solange dieser derart konfiguriert ist, dass positive Elektrodenplatten und negative Elektrodenplatten geschichtet sind. In diesem Fall sind die Überstands-Richtungen der positiven Elektroden-Kernelemente und der negativen Elektroden-Kernelemente nicht auf entgegengesetzte Richtungen beschränkt. Solange die positiven Elektroden-Kernelemente und die negativen Elektroden-Kernelemente in unterschiedlichen Richtungen überstehen, wird, wie in dem vorstehenden Fall, eine Stromabnahme ermöglicht.
  • Die Arten des Lötmaterials sind nicht auf die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Beispiele beschränkt. Es sind insbesondere jegliche Materialien mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als der Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements wählbar.
  • Die vorstehend verwendete positive Elektrodenplatte ist aus dem positiven Elektroden-Kernelement, dessen beide Oberflächen mit den positiven Elektroden-Gemisch-Schichten versehen sind, ausgebildet. Alternativ kann die positive Elektroden-Gemisch-Schicht lediglich auf einer Oberfläche ausgebildet sein. Der positive Stromabnehmer ist nicht auf die plattenähnliche Gestalt beschränkt. Diese Bedingungen werden in gleicher Weise auf die negative Elektrode angewendet. Bei der vorliegenden Erfindung kann das Löten unter Verwendung eines Ofens oder durch Erwärmen, wie Weichlöten, durchgeführt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • JP 2004-139898 A [0007]

Claims (13)

  1. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, aufweisend: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei die geschichtete Elektroden-Typ-Batterie aufweist: ein Verbindungsmaterial der positiven Elektrode, welches den Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements und den positiven Stromabnehmer verbindet; und ein Verbindungsmaterial der negativen Elektrode, welches den Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements und den negativen Stromabnehmer verbindet, wobei ein Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der positiven Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelements ist, und ein Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der negativen Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements ist.
  2. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach Anspruch 1, wobei der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der positiven Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des positiven Stromabnehmers ist, und der Schmelzpunkt des Verbindungsmaterials der negativen Elektrode niedriger als ein Schmelzpunkt des negativen Stromabnehmers ist.
  3. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach Anspruch 1, wobei das positive Elektroden-Kernelement aus Aluminium hergestellt ist, das negative Elektroden-Kernelement aus Kupfer hergestellt ist, das Verbindungsmaterial der positiven Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Al-Si-basiertem Lötmaterial, Al-Si-Mg-basiertem Lötmaterial, Al-Zn-basiertem Lötmaterial und Zn-Sn-basiertem Lötmaterial hergestellt ist, und das Verbindungsmaterial der negativen Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Ni-basiertem Lötmaterial, Ag-basiertem Lötmaterial und Cu-basiertem Lötmaterial hergestellt ist.
  4. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach Anspruch 2, wobei das positive Elektroden-Kernelement und der positive Stromabnehmer aus Aluminium hergestellt sind, das negative Elektroden-Kernelement und der negative Stromabnehmer aus Kupfer hergestellt sind, das Verbindungsmaterial der positiven Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Al-Si-basiertem Lötmaterial, Al-Si-Mg-basiertem Lötmaterial, Al-Zn-basiertem Lötmaterial und Zn-Sn-basiertem Lötmaterial hergestellt ist, und das Verbindungsmaterial der negativen Elektrode aus einem Lötmaterial, ausgewählt aus Ni-basiertem Lötmaterial, Ag-basiertem Lötmaterial und Cu-basiertem Lötmaterial hergestellt ist.
  5. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein nicht wässriger Elektrolyt zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte vorgesehen ist.
  6. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des positiven Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 12% der Dicke des Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet.
  7. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des negativen Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 3% der Dicke des Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet.
  8. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, aufweisend: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des positiven Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 12% der Dicke des Abschnittes des positiven Elektroden-Kernelements, auf welchem die positive Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet.
  9. Geschichtete Elektroden-Typ-Batterie, aufweisend: einen geschichteten Elektrodenkörper mit: einer positiven Elektrodenplatte, bei der ein positives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; einer negativen Elektrodenplatte, bei der ein negatives Elektroden-Kernelement auf einem Teil zumindest einer Oberfläche mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist; und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, wobei die positive Elektrodenplatte, die negative Elektrodenplatte und Separatoren derart geschichtet sind, dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen; einen positiven Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, der von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist; und einen negativen Stromabnehmer, welcher mit einem Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, der von der negativen Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, verbunden ist, wobei sich eine Differenz zwischen der Dicke des Endabschnittes des negativen Elektroden-Kernelements und der Dicke eines Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, in einem Bereich von 3% der Dicke des Abschnittes des negativen Elektroden-Kernelements, auf welchem die negative Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, befindet.
  10. Fahrzeug, welches die geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9 trägt.
  11. Vorrichtung, welche die geschichtete Elektroden-Typ-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9 trägt.
  12. Herstellungsverfahren einer geschichteten Elektroden-Typ-Batterie, bei welchem ein geschichteter Elektrodenkörper durch Schichten einer positiven Elektrodenplatte, bei welcher ein Teil zumindest einer Oberfläche eines positiven Elektroden-Kernelements mit einer positiven Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, einer negativen Elektrodenplatte, bei welcher ein Teil zumindest einer Oberfläche eines negativen Elektroden-Kernelements mit einer negativen Elektroden-Gemisch-Schicht ausgebildet ist, und Separatoren, welche zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordnet sind, so dass ein verbleibender Teil des positiven Elektroden-Kernelements und ein verbleibender Teil des negativen Elektroden-Kernelements in unterschiedlichen Richtungen voneinander überstehen, hergestellt ist; ein Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements, welcher von der positiven Elektrodenplatte des geschichteten Elektrodenkörpers übersteht, mit einem positiven Stromabnehmer verbunden ist, und ein Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements, welcher von der negativen Elektrodenplatte des geschichtete Elektrodenkörpers übersteht, mit einem negativen Stromabnehmer verbunden ist, wobei der Endabschnitt des positiven Elektroden-Kernelements und der positive Stromabnehmer unter Verwendung eines Lötmaterials für die positive Elektrode verbunden sind, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des positiven Elektroden-Kernelement besitzt, und der Endabschnitt des negativen Elektroden-Kernelements und der negative Stromabnehmer unter Verwendung eines Lötmaterials für die negative Elektrode verbunden sind, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des negativen Elektroden-Kernelements besitzt.
  13. Herstellungsverfahren einer geschichteten Elektroden-Typ-Batterie nach Anspruch 12, wobei das Lötmaterial für die positive Elektrode ein Lötmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des positiven Stromabnehmers ist, und das Lötmaterial für die negative Elektrode ein Lötmaterial mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als ein Schmelzpunkt des negativen Stromabnehmers ist.
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