DE112011104455T5 - Elektrische Speichervorrichtung mit Stromkollektor und Fahrzeug mit der elektrischen Speichervorrichtung - Google Patents

Elektrische Speichervorrichtung mit Stromkollektor und Fahrzeug mit der elektrischen Speichervorrichtung Download PDF

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Shinsuke Yoshitake
Masakazu Tsutsumi
Hajime KAWAMOTO
Jun Nakamura
Toshiyuki Nukuda
Nobuyuki Naganawa
Masamitsu Tononishi
Yasunori Okuno
Tomonori Kishimoto
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Honda Motor Co Ltd
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
GS Yuasa International Ltd
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Abstract

Es werden eine elektrische Speichervorrichtung, bei der ein Stromkollektor nicht leicht bricht, selbst wenn eine Vibration aufgebracht wird, und ein Fahrzeug, das diese elektrische Speichervorrichtung besitzt, zur Verfügung gestellt. Diese elektrische Speichervorrichtung weist auf ein Gehäuse, das eine erste Innenfläche und eine zweite Innenfläche besitzt, die an die erste Innenfläche angrenzt, eine Elektrodeneinheit, die in dem Gehäuse aufgenommen ist und eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte aufweist, welche gegeneinander isoliert sind, einen Elektrodenanschluss, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und einen Stromkollektor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und die Elektrodeneinheit und den Elektrodenanschluss elektrisch miteinander verbindet. Ein distaler Endrand eines distalen Endabschnitts des Stromkollektors ist an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert.

Description

  • Technisches Sachgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Speichervorrichtung, die einen Stromkollektor besitzt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das die elektrische Speichervorrichtung besitzt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den vergangenen Jahren sind elektrische Speichervorrichtungen, wie z. B. Batteriezellen (Lithiumionenzellen, Nickelwasserstoffzellen oder dergleichen) und Kondensatoren (elektrische Doppelschichtkondensatoren oder dergleichen) als Antriebsenergiequellen für Fahrzeuge (Motorfahrzeuge, Motorräder oder dergleichen) oder verschiedene Vorrichtungen (tragbare Endgeräte, Notebook-Computer oder dergleichen) verwendet worden. Als Antriebsenergiequellen insbesondere für Elektrofahrzeuge oder dergleichen waren verschiedene Lithium-Sekundärzellen mit hohen Energiedichten vorgesehen. Eine solche Lithium-Sekundärzelle weist auf ein Zellengehäuse aus einem Metall, ein Energieerzeugungselement, das in dem Zellengehäuse aufgenommen ist, Elektrodenanschlüsse, die von innerhalb des Zellengehäuses nach außen vorstehen, und Stromkollektoren, die das Energieerzeugungselement und die Elektrodenanschlüsse verbinden. In Patentschrift 1 ist die Erfindung einer prismatischen Sekundärzelle beschrieben, die ein Energieerzeugungselement und Stromkollektoren besitzt, welche miteinander verbunden sind, ohne dass der Innenwiderstand der Zelle vergrößert wird.
  • Bei dieser prismatischen Sekundärzelle, die in 11 gezeigt ist, ist ein Energieerzeugungselement (”gewickelte Elektrodeneinheit” in Patentschrift 1) 120 in einem Zellengehäuse (”Zellenbecher” in Patentschrift 1) 110 aufgenommen, wobei Spalte zwischen dem Energieerzeugungselement 120 und Innenflächen des Zellengehäuses 110 vorgesehen sind; positive und negative Elektrodenanschlüsse 131 und 132 stehen von innerhalb des Zellengehäuses 110 nach außen vor; und das Energieerzeugungselement 120 ist über Stromkollektoren (”Stromsammelelemente” in Patentschrift 1) 140 mit den Elektrodenanschlüssen 132 und 132 verbunden.
  • Das Energieerzeugungselement 120 besitzt einen Separator in Bandform, der zwischen positiven und negativen Elektrodenplatten jeweils in Bandform (nicht einzeln dargestellt) angeordnet sind, wobei der Separator und die positiven und negativen Elektrodenplatten spiralförmig gewickelt und zu einer flachen Form zusammengedrückt sind. Das Energieerzeugungselement 120 besitzt mittige Löcher 121, wie sie in 12 gezeigt sind (nur eines davon ist in 12 dargestellt), in einer Wicklungsmitte zwischen seinen einander gegenüberliegenden Endabschnitten. Das Energieerzeugungselement 120 besitzt ferner Kernbündelabschnitte 122 an seinen einander gegenüberliegenden Seiten. Die Kernbündelabschnitte 122 sind durch die jeweiligen Seiten vorstehende Endabschnitte von positiven und negativen Kernen. Das Energieerzeugungselement 120 ist im Zellengehäuse 110 aufgenommen, wobei die mittigen Löcher 121 Endflächen des Zellengehäuses 110 zugewandt sind und wobei die Kernbündelabschnitte 122 an den einander gegenüberliegenden Enden des Zellengehäuses 110 positioniert sind.
  • Jeder Stromkollektor 140 besitzt einen Anschlussverbindungsabschnitt 141, der an den Elektrodenanschluss 131 oder 132 angeschweißt ist, einen Kernverbindungsabschnitt 142, der in das mittige Loch 121 des Energieerzeugungselements 120 eingesetzt ist, und einen Kopplungsabschnitt 143, der den Anschlussverbindungsabschnitt 141 und den Kernverbindungsabschnitt 142 miteinander koppelt. Der Stromkollektor 140 wird durch Pressen einer rechteckigen Metallplatte gebildet.
  • Der Kopplungsabschnitt 143 hat eine Breite, die geringfügig kleiner ist als die Breite in der Zusammendrückrichtung des Energieerzeugungselements 120. Der Kopplungsabschnitt 143 ist rechtwinklig zum Kernverbindungsabschnitt 142 gebogen (um in der Vorderansicht L-förmig ausgebildet zu sein). Der Kernverbindungsabschnitt 142 ist entlang seiner längs verlaufenden Mittellinie in zwei Hälften gefaltet. Die Kante der Faltung steht in der Biegerichtung des Anschlussverbindungsabschnitts 141 vor.
  • Der Kernverbindungsabschnitt 142 ist in das mittige Loch 121 des Energieerzeugungselements 120 eingesetzt, und der Kernbündelabschnitt 122 des Energieerzeugungselements 120 wird gepresst, wodurch der Kernverbindungsabschnitt 142 und das Energieerzeugungselement 120 miteinander in Presskontakt gebracht werden. In diesem Zustand wird ein Ultraschallschweißen von einer Außenumfangsseite des Kernbündelabschnitts 122 aus durchgeführt, um den Kernverbindungsabschnitt 142 und die Innenumfangsfläche des Kernbündelabschnitts 122 zu verbinden, ohne den Innenwiderstand zu vergrößern.
  • Das Zellengehäuse 110 ist eine Kombination aus einem Gehäusekörper 111 in Form eines mit einem Boden versehenen rechteckigen Zylinders, der eine Öffnung besitzt, und einer Abdeckplatte 112, mit der die Öffnung des Gehäusekörpers 111 verschlossen wird. Endränder der Öffnung des Gehäusekörpers 111 und Außenumfangränder der Abdeckplatte 112 sind miteinander verschweißt. (Nicht mit Bezugszeichen versehene) Löcher, durch die die Elektrodenanschlüsse 131 und 132 verlaufen, sind in der Abdeckplatte 112 vorgesehen. Die Elektrodenanschlüsse 131 und 132 stehen durch die Löcher der Abdeckplatte 112 vor und sind mit Nieten an der Abdeckplatte 112 befestigt. Elektrische Energie, die im Energieerzeugungselement 120 erzeugt wird, wird über die Elektrodenanschlüsse 131 und 132, die von der Abdeckplatte 112 vorstehen, entnommen.
  • Bei der bekannten Zelle sind Spalte zwischen dem Energieerzeugungselement 120 und den Innenflächen des Gehäusekörpers 111 des Zellengehäuses 110 vorgesehen. Daher befindet sich das Energieerzeugungselement 120 in einem Zustand, in dem es durch die Stromkollektoren 140 von der Abdeckplatte 112 getrennt ist. Ferner sind die Anschlussverbindungsabschnitte 141 der Stromkollektoren 140 an der Abdeckplatte 112 des Zellengehäuses 110 befestigt.
  • Daher vibriert dann, wenn während der Fahrt eine Vibration in der Zelle auftritt, die z. B. an einem Motorfahrzeug montiert ist, das Energieerzeugungselement 120 mit einer Amplitude und einer Frequenz, die sich von denen der Vibration des Gehäusekörpers 111 unterscheiden. Es wird dann eine Belastung in den Abschnitten, in denen der Stromkollektor 140 mit dem Energieerzeugungselement 120 verbunden ist, und den Abschnitten, in denen der Stromkollektor 140 gebogen ist (Kopplungsabschnitte 143), erzeugt, was in einigen Fällen zu einem Brechen dieser Abschnitte und Funktionsuntüchtigkeit der Zelle führen kann.
  • Ein Wiederholungstest auf der Basis des Vibrationstestprofils gemäß dem UN-Tranporttest wurde an einem Stromkollektor, der dem in Patentschrift 1 beschriebenen Stromkollektor 140 in der Form ähnlich ist, durch sukzessives Vergrößern des Parameters durchgeführt, der die maximale Beschleunigung auf 8, 10, 12, 15, 18, 20 und 22 g definiert. Ein Brechen wurde an einigen Proben bei 16 g und 8 g hervorgerufen.
  • Bei der bekannten Zelle wird nicht nur das Anschweißen der Stromkollektoren 140 an das Energieerzeugungselement 120 und an die Elektrodenanschlüsse 131 und 132, sondern auch das Schweißen zwischen dem Gehäusekörper 111 und der Abdeckplatte 112 des Zellengehäuses 110 durchgeführt. Daher kann nicht jeder Stromkollektor 140 dadurch ersetzt werden, dass er herausgenommen wird, wenn der Stromkollektor 140 gebrochen ist.
  • Es besteht die gleiche Art von Problem bei Stromkollektoren in Kondensatoren (elektrische Doppelschichtkondensatoren oder dergleichen).
  • Liste der Anführungen
  • Patentschrift
    • Patentschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2006-236790
  • Übersicht über die Erfindung
  • Technisches Problem
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Ziel zugrunde, eine elektrische Speichervorrichtung, die so ausgelegt ist, dass Stromkollektoren nicht leicht brechen, wenn eine Vibration auf diese aufgebracht wird, und ein Fahrzeug, das die elektrische Speichervorrichtung besitzt, zur Verfügung zu stellen.
  • Lösung des Problems
  • Eine elektrische Speichervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist auf:
    ein Gehäuse, das eine erste Innenfläche und eine zweite Innenfläche besitzt, die an die erste Innenfläche angrenzt;
    eine Elektrodeneinheit, die in dem Gehäuse aufgenommen ist und eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte aufweist, welche gegeneinander isoliert sind;
    einen Elektrodenanschluss, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und
    einen Stromkollektor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und die Elektrodeneinheit und den Elektrodenanschluss elektrisch miteinander verbindet, und
    wobei ein distaler Endrand eines distalen Endabschnitts des Stromkollektors an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass der distale Endabschnitt des Stromkollektors gebogen ist, um mit der zweiten Innenfläche des Gehäuses in Kontakt gebracht zu werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass der distale Endabschnitt des Stromkollektors gebogen ist, um sich entlang der ersten Innenfläche des Gehäuses zu erstrecken.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors durch Kontakt mit der ersten Innenfläche des Gehäuses an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    ein Spalt zwischen dem distalen Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors und der ersten Innenfläche des Gehäuses vorgesehen ist;
    der Stromkollektor einen Abstandshalter in dem Spalt besitzt; und
    der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors über den Abstandshalter an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  • In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, dass der Abstandshalter eine Isoliereigenschaft besitzt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    der Stromkollektor einen Elektrodenanbringabschnitt besitzt, der zwischen einem Endabschnitt der Elektrodeneinheit und der zweiten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist; und
    der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  • Nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    der Stromkollektor besitzt:
    einen innenliegenden Verbindungsabschnitt, der mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist,
    einen Elektrodenanbringabschnitt, der zwischen einem Endabschnitt der Elektrodeneinheit und der zweiten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist, und
    einen Zwischenabschnitt, der zwischen dem innenliegenden Verbindungsabschnitt und dem Elektrodenanbringabschnitt angeordnet ist; und
    wobei der Zwischenabschnitt eine Federeigenschaft aufweist.
  • Nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    eine Öffnung in dem Elektrodenanbringabschnitt entlang einer Längsrichtung des Elektrodenanbringabschnitts vorgesehen ist; und
    der Elektrodenanbringabschnitt entlang eines Rands der Öffnung einen Vorsprung besitzt, der mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist.
  • In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, dass die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ist als die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    der Elektrodenanbringabschnitt einen Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts und einen weiteren Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts besitzt; und
    der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner eingestellt ist als der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • In diesem Fall kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass:
    jeder der Einschnitte ein Anschlagloch in seinem spitzen Endabschnitt besitzt; und
    das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner ausgeführt ist als das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Speichervorrichtung so ausgebildet sein, dass die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ausgeführt ist als die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  • Ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung besitzt eine der oben beschriebenen elektrischen Speichervorrichtungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht einer Zelle mit einem Stromkollektor nach einer ersten Ausführungsform.
  • 2(a), 2(b) und 2(c) zeigen den Stromkollektor; 2(a) ist eine Vorderansicht, 2(b) ist eine Seitenansicht, und 2(c) ist eine perspektivische Ansicht.
  • 3 ist eine teilgeschnittene vergrößerte Vorderansicht der Zelle.
  • 4 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht einer Zelle mit einem Stromkollektor nach einer zweiten Ausführungsform.
  • 5(a), 5(b) und 5(c) zeigen den Stromkollektor; 5(a) ist eine Vorderansicht, 5(b) ist eine Seitenansicht, und 5(c) ist eine perspektivische Ansicht.
  • 6 ist eine teilgeschnittene vergrößerte Vorderansicht der Zelle.
  • 7 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht einer Zelle mit einem Stromkollektor nach einer dritten Ausführungsform.
  • 8(a), 8(b) und 8(c) zeigen den Stromkollektor; 8(a) ist eine Vorderansicht, 8(b) ist eine Seitenansicht, und 8(c) ist eine perspektivische Ansicht.
  • 9 ist eine teilgeschnittene vergrößerte Vorderansicht der Zelle.
  • 10(a) und 10(b) zeigen einen Stromkollektor nach einer weiteren Ausführungsform; 10(a) und 10(b) sind Vorderansichten unterschiedlicher Beispiele für den Stromkollektor.
  • 11 ist eine teilgeschnittene Vorderansicht einer bekannten Zelle.
  • 12 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines wesentlichen Abschnitts der Zelle.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine Zelle, die eine Ausführungsform einer elektrischen Speichervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist, wird nachstehend beschrieben. Die Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst dargestellt.
  • Die Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform weist auf:
    eine Zelle, die eine erste Innenfläche und eine zweite Innenfläche besitzt, die an die erste Innenfläche angrenzt;
    ein Energieerzeugungselement, das in der Zelle aufgenommen ist und eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte aufweist, die gegeneinander isoliert sind;
    einen Elektrodenanschluss, der außerhalb der Zelle angeordnet ist; und
    einen Stromkollektor, der in dem Zellengehäuse aufgenommen ist und das Energieerzeugungselement und den Elektrodenanschluss elektrisch miteinander verbindet, und
    wobei ein distaler Endrand eines distalen Endabschnitts des Stromkollektors an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  • Bei dieser Zelle ist der distale Endrand des distalen Endabschnitts (ein Endabschnitt des Stromkollektors gegenüber einem befestigten Endabschnitt des Stromkollektors, der in dem Zellengehäuse befestigt ist in einem Zustand, in dem er elektrisch gegen das Zellengehäuse isoliert ist) an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses (in einem elektrisch isolierten Zustand) so gelagert, dass sich das Energieerzeugungselement nicht in einem Zustand befindet, in dem es durch den Stromkollektor abgetrennt ist; das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse befinden sich in einem einteilig kombinierten Zustand. Daher vibrieren das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse einteilig miteinander, selbst wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird. Das heißt, dass das Energieerzeugungselement nicht mit einer Amplitude und einer Frequenz vibriert, die sich von denen der Vibration des Zellengehäuses unterscheiden. Daher wird keine Belastung in Abschnitten des Stromkollektors, einschließlich des Abschnitts, der mit dem Energieerzeugungselement verbunden ist, hervorgerufen, wodurch es ermöglicht wird, ein Brechen des Stromkollektors zu verhindern.
  • Nach einem Aspekt der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform kann der distale Endabschnitt des Stromkollektors gebogen sein, um mit der zweiten Innenfläche des Zellengehäuses in Kontakt gebracht zu werden.
  • Bei diesem Zellengehäuse fungiert durch Biegen des distalen Endabschnitts des Stromkollektors so, dass der distale Endabschnitt mit der zweiten Innenfläche des Zellengehäuses in Kontakt gebracht wird, der distale Endabschnitt des Stromkollektors als eine Strebe. Daher kann das Energieerzeugungselement in einem stabilen Zustand gelagert werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform kann der distale Endabschnitt des Stromkollektors gebogen sein, um sich entlang der ersten Innenfläche des Zellengehäuses zu erstrecken.
  • Bei dieser Zelle berührt durch Biegen des distalen Endabschnitts des Stromkollektors so, dass sich der distale Endabschnitt entlang der ersten Innenfläche des Zellengehäuses erstreckt, der distale Endabschnitt des Stromkollektors mit seiner Fläche die erste Innenfläche des Zellengehäuses. Daher kann das Energieerzeugungselement in einem stabilen Zustand gelagert werden.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform kann der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors durch Kontakt mit der ersten Innenfläche des Zellengehäuses an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses gelagert werden.
  • Bei dieser Zelle wird durch Kontakt mit der ersten Innenfläche des Zellengehäuses der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses gelagert. Folglich können das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse in einem einteilig kombinierten Zustand gehalten werden. Der Zustand, in dem der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors mit der ersten Innenfläche des Zellengehäuses in Kontakt steht, umfasst einen Zustand, in dem ein Isoliermaterial zwischen diesen angeordnet ist.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zelle so ausgebildet sein, dass:
    ein Spalt zwischen dem distalen Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors und der ersten Innenfläche des Zellengehäuses vorgesehen ist;
    der Stromkollektor einen Abstandshalter in dem Spalt besitzt; und
    der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors über den Abstandshalter an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses gelagert ist.
  • Bei dieser Zelle ist der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors über den Abstandshalter an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses gelagert. Daher können das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse in einem einteilig kombinierten Zustand gehalten werden.
  • In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass der Abstandshalter eine Isoliereigenschaft besitzt.
  • Bei dieser Zelle wird durch das Anordnen des eine Isoliereigenschaft besitzenden Abstandshalters zwischen dem distalen Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors und der ersten Innenfläche des Zellengehäuses eine Isolierung zwischen dem Stromkollektor und dem Zellengehäuse sichergestellt.
  • In dem Fall, in dem der distale Endabschnitt des Stromkollektors so gebogen ist, dass er sich entlang der ersten Innenfläche des Zellengehäuses erstreckt, wird dadurch, dass der Abstandshalter zwischen diesem und der ersten Innenfläche des Zellengehäuses angeordnet ist, verhindert, dass der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors in den eine Isoliereigenschaft besitzenden Abstandshalter gestochen wird. Somit kann ein Brechen des Abstandshalters, der eine Isoliereigenschaft besitzt, verhindert werden. Es ist ferner möglich, durch Biegen des distalen Endabschnitts des Stromkollektors in einer Kreisbogenform zu verhindern, dass der gebogene Abschnitt in den eine Isoliereigenschaft aufweisenden Abstandshalter gestochen wird. Somit kann ein Brechen des Abstandshalters, der eine Isoliereigenschaft besitzt, auch auf die gleiche Weise verhindert werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zelle so ausgebildet sein, dass:
    der Stromkollektor einen Elektrodenanbringabschnitt besitzt, der zwischen einem Endabschnitt des Energieerzeugungselements und der zweiten Innenfläche des Zellengehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements verbunden ist; und
    der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses gelagert ist.
  • Bei dieser Zelle werden durch Lagern des distalen Endrands des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts an der ersten Innenfläche des Zellengehäuses das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse in einem einteilig kombinierten Zustand gehalten, wobei ein Lagern des Energieerzeugungselements in einem Zustand, in dem es durch den Stromkollektor abgetrennt ist, vermieden wird. Daher vibrieren das Energieerzeugungselement, der Stromkollektor und das Zellengehäuse selbst dann einteilig, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird. Das heißt, dass das Energieerzeugungselement nicht mit einer Amplitude und einer Frequenz vibriert, die sich von denen der Vibration des Zellengehäuses unterscheiden. Daher wird keine Belastung in Abschnitten des Elektrodenanbringabschnitts, einschließlich des Abschnitts, der mit dem Energieerzeugungselement verbunden ist, hervorgerufen, wodurch es ermöglicht wird, ein Brechen des Stromkollektors zu verhindern.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zelle so ausgebildet sein, dass:
    der Stromkollektor besitzt:
    einen innenliegenden Verbindungsabschnitt, der mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist,
    einen Elektrodenanbringabschnitt, der zwischen einem Endabschnitt des Energieerzeugungselements und der zweiten Innenfläche des Zellengehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements verbunden ist, und
    einen Zwischenabschnitt, der zwischen dem innenliegenden Verbindungsabschnitt und dem Elektrodenanbringabschnitt angeordnet ist; und
    wobei der Zwischenabschnitt eine Federeigenschaft aufweist.
  • Bei dieser Zelle wird selbst dann, wenn das Energieerzeugungselement mit einer Amplitude und einer Frequenz, die sich von denen des Zellengehäuses unterscheiden, vibriert, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, die Vibration des Energieerzeugungselements im Zwischenabschnitt absorbiert, da der Zwischenabschnitt eine Federeigenschaft besitzt. Somit kann das Auftreten einer Belastung in Abschnitten des Elektrodenanbringabschnitts, einschließlich des Abschnitts, der mit dem Energieerzeugungselement verbunden ist, verhindert werden.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zelle so ausgebildet sein, dass:
    eine Öffnung in dem Elektrodenanbringabschnitt entlang einer Längsrichtung des Elektrodenanbringabschnitts vorgesehen ist; und
    der Elektrodenanbringabschnitt entlang eines Rands der Öffnung einen Vorsprung besitzen kann, der mit dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements verbunden ist.
  • Bei dieser Zelle ist der Vorsprung, der entlang des Rands der Öffnung vorgesehen ist, mit dem Energieerzeugungselement verbunden. Die Form des Vorsprungs kann die Verbindung zwischen der positiven Elektrodenplatte oder der negativen Elektrodenplatte des Energieerzeugungselements und dem Elektrodenanbringabschnitt vereinfachen.
  • In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ist als die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  • Bei dieser Zelle kann durch Einstellen der Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts auf einen größeren Wert als die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts ein Brechen des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts verringert werden.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zelle so ausgebildet sein, dass:
    der Elektrodenanbringabschnitt einen Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts und einen weiteren Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts besitzt; und
    der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner eingestellt ist als der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • Bei dieser Zelle kann die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts vergrößert werden durch Vorsehen eines Einschnitts an einem Ende der Öffnung auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts und eines weiteren Einschnitts an einem Ende der Öffnung auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts und durch Einstellen des Öffnungswinkels des Einschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts auf einen kleineren Wert als den Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • In diesem Fall ist es möglich, eine Ausbildung zu verwenden, bei der:
    jeder der Einschnitte ein Anschlagloch in seinem spitzen Endabschnitt besitzt; und
    das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner ausgeführt ist als das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • Bei dieser Zelle kann die Stärke eines Abschnitts um das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts herum relativ zur Stärke eines Abschnitts um das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts herum vergrößert werden durch Vorsehen eines Anschlaglochs in einem spitzen Endabschnitt jedes Einschnitts und Ausführen des Anschlaglochs in dem Einschnitt auf der proximalen Endseite des Elektrodenanbringabschnitts mit kleinerer Bemessung als das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform kann die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ausgeführt sein als die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  • Bei dieser Zelle kann die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts vergrößert werden durch Vergrößern der Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts relativ zur Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  • Ein Fahrzeug nach der vorliegenden Ausführungsform besitzt eine der oben beschriebenen Zellen.
  • Bei diesem Fahrzeug bricht der Stromkollektor in der Zelle selbst dann nicht leicht, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird. Daher können durch die Zelle hervorgerufene Funktionsstörungen verringert werden.
  • Wie oben beschrieben ist, ist die Zelle, in der der Stromkollektor selbst dann nicht leicht bricht, wenn die Zelle vibriert, vorgesehen, wodurch ein Verlängern der Lebensdauer der Zelle ermöglicht wird.
  • Erste Ausführungsform
  • Eine erste Ausführungsform der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 1 bis 3 genauer beschrieben.
  • Die Zelle nach der ersten Ausführungsform weist auf ein Zellengehäuse 10 aus einem Metall, ein Energieerzeugungselement 20, das im Zellengehäuse 10 aufgenommen ist, einen positiven Elektrodenanschluss 31 und einen negativen Elektrodenanschluss 32, die in dem Zellengehäuse 10 von innen nach außen vorstehen, und Stromkollektoren 40, die das Energieerzeugungselement 20 und die Elektrodenanschlüsse 31 und 32 verbinden, wie es auch bei der bekannten Zelle der Fall ist.
  • Das Zellengehäuse 10 ist eine Kombination aus einem Gehäusekörper 11 in Form eines rechteckigen Zylinders, der eine Öffnung besitzt und auf der unteren Seite verschlossen ist, und eine Abdeckplatte 12, mit der die Öffnung in dem Zellengehäuse 11 verschlossen ist. Nach dem Zusammenbau der zwei Teile 11 und 12 werden Endränder der Öffnung in dem Gehäusekörper 11 und Außenumfangsränder der Abdeckplatte 12 verschweißt, um die beiden Teile 11 und 12 einteilig miteinander zu kombinieren.
  • Der Gehäusekörper 11 besitzt ein Paar von einander gegenüberliegenden Seitenplattenabschnitten 11b und ein Paar von einander gegenüberliegenden Endplattenabschnitten 11c, die an Umfangrändern eines rechteckigen unteren Abschnitts 11a aufrecht stehen. Das Paar von Endplattenabschnitten 11c des Gehäusekörpers 11 ist so ausgeführt, dass es eine kleinere Breite aufweist (als das Paar von Seitenplattenabschnitten 11b). Auf diese Weise ist der Gehäusekörper 11 in Form eines dünnen rechteckigen Zylinders ausgeführt, der eine kleine Tiefe besitzt und in seinem unteren Teil verschlossen ist. Der so ausgeführte dünne Gehäusekörper 11 kann eine verbesserte Wärmestrahlungseigenschaft im Vergleich zu einem nicht dünnen Gehäusekörper besitzen. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Innenfläche des unteren Abschnitts 11a des Gehäusekörpers 11 der ersten Innenfläche der vorliegenden Erfindung, und die Innenflächen der Seitenplattenabschnitte 11b und die Endplattenabschnitte 11c des Gehäusekörpers 11 entsprechen der zweiten Innenfläche der vorliegenden Erfindung.
  • (Nicht mit Bezugszeichen versehene) Löcher, durch die die Elektrodenanschlüsse 31 und 32 verlaufen, sind in der Abdeckplatte 12 ausgebildet. Die Elektrodenanschlüsse 31 und 32 verlaufen durch die Löcher der Abdeckplatte 12 und sind mit Nieten an der Abdeckplatte 12 befestigt. Folglich stehen äußere Endabschnitte der Elektrodenanschlüsse 31 und 32 von der Abdeckplatte 12 vor, und innere Endabschnitte der Elektrodenanschlüsse 31 und 32 stehen in das Innere des Zellengehäuses 10 vor.
  • Das Energieerzeugungselement 20 besitzt eine positive Elektrodenplatte 21 in Bandform, eine negative Elektrodenplatte 22 in Bandform und einen Separator 23 in Bandform, der zwischen den positiven und negativen Elektrodenplatten 21 und 22 angeordnet ist, und diese Platten und der Separator sind zu einer flachen Form gewickelt. Die positive Elektrodenplatte 21 steht von dem Separator 23 vor, damit sie an einem Ende des Energieerzeugungselements 20 freiliegt. Die negative Elektrodenplatte 22 steht von dem Separator 23 vor, damit sie am anderen Ende des Energieerzeugungselements 20 freiliegt. Das Energieerzeugungselement 20 ist so in dem Zellengehäuse 10 aufgenommen, dass seine Achse parallel zum unteren Abschnitt 11a des Zellengehäuses 10 verläuft, das heißt, die freiliegenden Endabschnitte der positiven Elektrodenplatte 21 und der negativen Elektrodenplatte 22 sind jeweils den Endplattenabschnitten 11c des Zellengehäuses 10 zugewandt.
  • Die Stromkollektoren 40 weisen einen positiven Stromkollektor 40 und einen negativen Stromkollektor 40 auf. Der positive Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die positive Elektrodenplatte 21, die an einem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21) und den positiven Elektrodenanschluss 31. Der negative Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die negative Elektrodenplatte 22, die am anderen Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der negativen Elektrodenplatte 22) und den negativen Elektrodenanschluss 32. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, besitzt jeder Stromkollektor 40 einen innenliegenden Verbindungsabschnitt 41, mit dem der positive Elektrodenanschluss 31 oder der negative Elektrodenanschluss 32 dadurch verbunden ist, dass er wie eine Niete verstemmt ist oder angeschweißt ist, einen Elektrodenanbringabschnitt 42, der mit einem Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21 oder der negativen Elektrodenplatte 22 des Energieerzeugungselements 20 verbunden ist, und einen Zwischenabschnitt 43, der den innenliegenden Verbindungsabschnitt 41 und den Elektrodenanbringabschnitt 42 verbindet. Der Stromkollektor 40 ist aus einer Platte aus einem metallischen Material in einer in der Vorderansicht verformten L-Form ausgeführt.
  • Der Positiv-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Negativ-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Wenn jedoch Wert auf Einfachheit beim Zusammenbau der Zelle gelegt wird, können die Positiv-Elektroden- und Negativ-Elektroden-Stromkollektoren 40 aus dem gleichen metallischen Material gefertigt sein.
  • Bei jedem Stromkollektor 40 sind der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 und der Elektrodenanbringabschnitt 42 dadurch rechtwinklig zueinander ausgerichtet (in einer L-Form in der Vorderansicht), dass der Zwischenabschnitt 43 gefaltet wird. Der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 ist so angeordnet, dass er sich entlang der hinteren Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 erstreckt in einem Zustand, in dem er gegen die hintere Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 isoliert ist. Wie in 2(c) gezeigt ist, ist ein Durchgangsloch 41a, in das ein innerer Endabschnitt des positiven Elektrodenanschlusses 31 oder des negativen Elektrodenanschlusses 32 eingepasst wird, in einem distalen Endabschnitt des innenliegenden Verbindungsabschnitts 41 vorgesehen.
  • Der Elektrodenanbringabschnitt 42 ist zwischen dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 und dem Endplattenabschnitt 11c des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Ein distaler Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 ist am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert. Insbesondere ist, wie in 1 und 3(a) gezeigt ist, ein distaler Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 mit einem Isolierteil (Abstandshalter) 50 z. B. in Form einer Kappe abgedeckt. Der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist dadurch am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, wobei eine Isolierung gegen den Gehäusekörper 11 sichergestellt ist.
  • Alternativ ist der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, und zwar über einen isolierenden Abstandshalter oder eine isolierende Beschichtung, der/die zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist, wobei der Abstandshalter oder die Beschichtung nicht gezeigt ist. Die Anordnung kann alternativ so ausgeführt sein, dass ein nicht gezeigter Spalt zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 vorgesehen ist; ein isolierender Abstandshalter ist in diesem Spalt angeordnet; und der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist über den Abstandshalter am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert.
  • Wie in 2(b) und 2(c) gezeigt ist, besitzt der Elektrodenanbringabschnitt 42 eine Öffnung 42d zwischen dem distalen Endabschnitt 42b und einem proximalen Endabschnitt 42c, der mit dem Zwischenabschnitt 43 verbunden ist. Ein Einschnitt in Form eines umgekehrten V und ein V-förmiger Einschnitt sind, wie in den Figuren zu sehen ist, an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d vorgesehen.
  • C-förmige Anschlaglöcher 42e und 42f (eine nach unten gerichtete C-Form und eine nach oben gerichtete C-Form in der Figur) sind an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d (an den oberen und unteren Enden in den Figuren) vorgesehen, die in die umgekehrte V-Form und die V-Form eingeschnitten sind. Das Anschlagloch 42e auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c (nachstehend als ”oberes Anschlagloch” bezeichnet) ist kleiner ausgeführt als das Anschlagloch 42f auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b (nachstehend als ”unteres Anschlagloch” bezeichnet). Auf diese Weise wird die Stärke eines Abschnitts um das obere Anschlagloch 42e herum relativ zur Stärke eines Abschnitts um das untere Anschlagloch 42f herum vergrößert.
  • Entlang einander gegenüberliegender Ränder der Öffnung 42d sind zwei Vorsprünge 42g vorgesehen, die in die gleiche Richtung vorstehen wie die Richtung, in der sich der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 erstreckt. Die Öffnung 42d und die Vorsprünge 42g werden z. B. durch Ausbilden eines längs verlaufenden Einschnitts in einer Bandplatte vor dem Ausbilden des Elektrodenanbringabschnitts 42 und durch Erhöhen von Abschnitten auf einander gegenüberliegenden Seiten dieses Einschnitts ausgebildet. Vor dem Erhöhen der Abschnitte auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Einschnitts werden die C-förmigen oberen und unteren Anschlaglöcher 42e und 42f ausgebildet, wodurch ein Spalten der Bandplatte vermieden wird.
  • Die erhabenen Vorsprünge 42g befinden sich nach innen gerichtet an den einander gegenüberliegenden Seitenrändern des Elektrodenanbringabschnitts 42. Daher sind obere und untere einander gegenüberliegende Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 zu einer W-Form und einer umgekehrten W-Form in den Figuren verformt. Die Anordnung kann jedoch alternativ so ausgeführt sein, dass die erhabenen Vorsprünge 42g nicht nach innen versetzt angeordnet sind; die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 sind in Form eines umgekehrten M oder in einer M-Form ausgebildet.
  • Einander gegenüberliegende Endabschnitte der Vorspringe 42g sind durch den Einschnitt in Form eines umgekehrten V und den V-förmigen Einschnitt in der Öffnung 42d verdreht angeordnet. Der Öffnungswinkel des Einschnitts in Form eines umgekehrten V auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c ist kleiner eingestellt als der Öffnungswinkel des V-förmigen Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Ferner ist der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c kleiner eingestellt als der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Auf diese Weise wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c relativ zur Stärke auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b vergrößert.
  • Der Zwischenabschnitt 43 besitzt eine Federeigenschaft, um in der Lage zu sein, eine Vibration zu absorbieren. Die Federeigenschaft wird durch Vorsehen eines kreisbogenförmigen Abschnitts 43a verliehen, wie in 2(a) gezeigt ist.
  • Bei der Zelle nach der ersten Ausführungsform befindet sich das Energieerzeugungselement 20 in einem Zustand, in dem es in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 befestigt ist, anstatt in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 abgetrennt zu sein. Ferner besitzt der Zwischenabschnitt 43 jedes Stromkollektors 40 eine Federeigenschaft. Daher vibriert selbst dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, das Energieerzeugungselement 20 nicht mit einer Amplitude und einer Frequenz, die sich von denen der Vibration des Zellengehäuses 10 unterscheiden, oder das Energieerzeugungselement 20 vibriert mit einer Amplitude und einer Frequenz in solchen Bereichen, dass der Einfluss der Vibration unerheblich ist. Daher wird dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, keine Belastung hervorgerufen in Abschnitten der Stromkollektoren 40 (den Elektrodenanbringabschnitten 42), einschließlich der Abschnitte, die mit dem Energieerzeugungselement 20 und den gebogenen Abschnitten (Zwischenabschnitten 43) verbunden sind, und es wird kein Brechen in diesen Abschnitten verursacht.
  • Insbesondere wurde ein Wiederholungstest auf der Basis des Vibrationstestprofils gemäß dem UN-Transporttest durch sukzessives Vergrößern des Parameters durchgeführt, der die maximale Beschleunigung auf 8, 10, 12, 15, 18, 20 und 22 g definiert, mit dem Ergebnis, dass kein Brechen der Stromkollektoren 40 in der Zelle nach der ersten Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, auftrat.
  • Selbst wenn die Stromkollektoren 40 brechen, wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c vergrößert relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b durch Einstellen des Grads an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c auf einen kleineren Wert als den Grad der Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b und/oder durch Ausführen des oberen Anschlaglochs 42e mit einer kleineren Bemessung als das untere Anschlagloch 42f und/oder durch Einstellen der Breite des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c auf einen größeren Wert als die Breite des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b, so dass der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b bricht. Somit bricht bei jedem Stromkollektor 40 der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b, und auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c bricht der Elektrodenanbringabschnitt 42 nicht. Daher kann die Verwendung der Zelle danach noch eine Weile fortgesetzt werden.
  • Somit kann die Zelle nach der ersten Ausführungsform auf geeignete Weise dadurch verwendet werden, dass sie in Fahrzeuge, wie z. B. ein Motorfahrzeug oder einen elektrischen Zug, der von einer Kraftstoffzelle angetrieben wird, montiert wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine zweite Ausführungsform der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 4 bis 6 näher erläutert. Bezüglich des Zellengehäuses 10, des Energieerzeugungselements 20 und der Elektrodenanschlüsse 31 und 32 werden die Beschreibungen der ersten Ausführungsform angeführt.
  • Die Stromkollektoren 40 weisen den positiven Stromkollektor 40 und den negativen Stromkollektor 40 auf. Der positive Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die positive Elektrodenplatte 21, die an einem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21) und den positiven Elektrodenanschluss 31. Der negative Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die negative Elektrodenplatte 22, die am anderen Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der negativen Elektrodenplatte 22) und den negativen Elektrodenanschluss 32. Wie in 5 und 6 gezeigt ist, besitzt jeder Stromkollektor 40 den innenliegenden Verbindungsabschnitt 41, mit dem der positive Elektrodenanschluss 31 oder der negative Elektrodenanschluss 32 dadurch verbunden ist, dass er wie eine Niete verstemmt ist oder angeschweißt ist, den Elektrodenanbringabschnitt 42, der mit einem Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21 oder der negativen Elektrodenplatte 22 des Energieerzeugungselements 20 verbunden ist, und den Zwischenabschnitt 43, der den innenliegenden Verbindungsabschnitt 41 und den Elektrodenanbringabschnitt 42 verbindet. Der Stromkollektor 40 ist aus einer Platte aus einem metallischen Material in einer in der Vorderansicht verformten L-Form ausgeführt.
  • Der Positiv-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Negativ-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Wenn jedoch Wert auf Einfachheit beim Zusammenbau der Zelle gelegt wird, können die Positiv-Elektroden- und Negativ-Elektroden-Stromkollektoren 40 aus dem gleichen metallischen Material gefertigt sein.
  • Bei jedem Stromkollektor 40 sind der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 und der Elektrodenanbringabschnitt 42 dadurch rechtwinklig zueinander ausgerichtet (in einer L-Form in der Vorderansicht), dass der Zwischenabschnitt 43 gefaltet wird. Der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 ist so angeordnet, dass er sich entlang der hinteren Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 erstreckt in einem Zustand, in dem er gegen die hintere Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 isoliert ist. Wie in 5(c) gezeigt ist, ist ein Durchgangsloch 41a, in das ein innerer Endabschnitt des positiven Elektrodenanschlusses 31 oder des negativen Elektrodenanschlusses 32 eingepasst wird, in einem distalen Endabschnitt des innenliegenden Verbindungsabschnitts 41 vorgesehen.
  • Der Elektrodenanbringabschnitt 42 ist zwischen dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 und dem Endplattenabschnitt 11c des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Wie in 6 gezeigt ist, ist ein distaler Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 nach außen gebogen in einer zum innenliegenden Verbindungsabschnitt 41 entgegengesetzten Richtung, d. h. schräg in Richtung des Endplattenabschnitts 11c des Zellengehäuses 10. Der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 ist dadurch am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert. Auf diese Weise ist der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 auch mit dem Endplattenabschnitt 11b des Gehäusekörpers 11 in Kontakt gebracht (über ein Isolierteil 50, das unten beschrieben wird), um als eine Strebe zu fungieren. Daher wird der Stromkollektor 40 nicht instabil; das Energieerzeugungselement 20 kann in einem stabilen Zustand gelagert werden.
  • Der distale Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 ist mit dem Isolierteil (Abstandshalter) 50 in Form einer Kappe abgedeckt. Der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist dadurch am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, wobei die Isolierung gegen den Gehäusekörper 11 sichergestellt ist.
  • Alternativ ist der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, und zwar über einen isolierenden Abstandshalter oder eine isolierende Beschichtung, der/die zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist, wobei der Abstandshalter oder die Beschichtung nicht gezeigt ist. Die Anordnung kann alternativ so ausgeführt sein, dass ein nicht gezeigter Spalt zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 vorgesehen ist; ein isolierender Abstandshalter ist in diesem Spalt angeordnet; und der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist über den Abstandshalter am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert.
  • Wie in 5(b) und 5(c) gezeigt ist, besitzt der Elektrodenanbringabschnitt 42 die Öffnung 42d zwischen dem distalen Endabschnitt 42b und dem proximalen Endabschnitt 42c, der mit dem Zwischenabschnitt 43 verbunden ist. Ein Einschnitt in Form eines umgekehrten V und ein V-förmiger Einschnitt sind, wie in den Figuren zu sehen ist, an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d vorgesehen.
  • C-förmige Anschlaglöcher 42e und 42f (eine nach unten gerichtete C-Form und eine nach oben gerichtete C-Form in der Figur) sind an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d (an den oberen und unteren Enden in den Figuren) vorgesehen, die in die umgekehrte V-Form und die V-Form eingeschnitten sind. Das Anschlagloch 42e auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c (nachstehend als ”oberes Anschlagloch” bezeichnet) ist kleiner ausgeführt als das Anschlagloch 42f auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b (nachstehend als ”unteres Anschlagloch” bezeichnet). Auf diese Weise wird die Stärke eines Abschnitts um das obere Anschlagloch 42e herum relativ zur Stärke eines Abschnitts um das untere Anschlagloch 42f herum vergrößert.
  • Entlang einander gegenüberliegender Ränder der Öffnung 42d sind zwei Vorsprünge 42g vorgesehen, die in die gleiche Richtung vorstehen wie die Richtung, in der sich der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 erstreckt. Die Öffnung 42d und die Vorsprünge 42g werden z. B. durch Ausbilden eines längs verlaufenden Einschnitts in einer Bandplatte vor dem Ausbilden des Elektrodenanbringabschnitts 42 und durch Erhöhen von Abschnitten auf einander gegenüberliegenden Seiten dieses Einschnitts ausgebildet. Vor dem Erhöhen der Abschnitte auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Einschnitts werden die C-förmigen oberen und unteren Anschlaglöcher 42e und 42f ausgebildet, wodurch ein Spalten der Bandplatte vermieden wird.
  • Die erhabenen Vorsprünge 42g sind von den einander gegenüberliegenden Rändern des Elektrodenanbringabschnitts 42 aus nach innen versetzt angeordnet. Daher sind obere und untere einander gegenüberliegende Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 zu einer W-Form und einer umgekehrten W-Form in den Figuren verformt. Die Anordnung kann jedoch alternativ so ausgeführt sein, dass die erhabenen Vorsprünge 42g nicht nach innen versetzt angeordnet sind; die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 sind in Form eines umgekehrten M oder in einer M-Form ausgebildet.
  • Einander gegenüberliegende Endabschnitte der Vorsprünge 42g sind durch den Einschnitt in Form eines umgekehrten V und den V-förmigen Einschnitt in der Öffnung 42d verdreht angeordnet. Der Öffnungswinkel des Einschnitts in Form eines umgekehrten V auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c ist kleiner eingestellt als der Öffnungswinkel des V-förmigen Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Ferner ist der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c kleiner eingestellt als der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Auf diese Weise wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c relativ zur Stärke auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b vergrößert.
  • Der Zwischenabschnitt 43 besitzt eine Federeigenschaft, um in der Lage zu sein, eine Vibration zu absorbieren. Die Federeigenschaft wird durch Vorsehen eines kreisbogenförmigen Abschnitts 43a verliehen, wie in 5(a) gezeigt ist.
  • Bei der Zelle nach der zweiten Ausführungsform befindet sich das Energieerzeugungselement 20 in einem Zustand, in dem es in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 befestigt ist, anstatt in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 abgetrennt zu sein. Ferner besitzt der Zwischenabschnitt 43 jedes Stromkollektors 40 eine Federeigenschaft. Daher vibriert selbst dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, das Energieerzeugungselement 20 nicht mit einer Amplitude und einer Frequenz, die sich von denen der Vibration des Zellengehäuses 10 unterscheiden, oder das Energieerzeugungselement 20 vibriert mit einer Amplitude und einer Frequenz in solchen Bereichen, dass der Einfluss der Vibration unerheblich ist. Daher wird dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, keine Belastung hervorgerufen in Abschnitten der Stromkollektoren 40 (den Elektrodenanbringabschnitten 42), einschließlich der Abschnitte, die mit dem Energieerzeugungselement 20 und den gebogenen Abschnitten (Zwischenabschnitten 43) verbunden sind, und es wird kein Brechen in diesen Abschnitten verursacht.
  • Insbesondere wurde ein Wiederholungstest auf der Basis des Vibrationstestprofils gemäß dem UN-Transporttest durch sukzessives Vergrößern des Parameters durchgeführt, der die maximale Beschleunigung auf 8, 10, 12, 15, 18, 20 und 22 g definiert, mit dem Ergebnis, dass kein Brechen der Stromkollektoren 40 in der Zelle nach der zweiten Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, auftrat.
  • Selbst wenn die Stromkollektoren 40 brechen, wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c vergrößert relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b durch Einstellen des Grads an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c auf einen kleineren Wert als den Grad der Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Ferner bricht durch Ausführen des oberen Anschlaglochs 42e mit einer kleineren Bemessung als das untere Anschlagloch 42f und durch Vergrößern der Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Somit bricht bei jedem Stromkollektor 40 der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der auf Seite des distalen Endabschnitts 42b, und auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c bricht der Elektrodenanbringabschnitt 42 nicht. Daher kann die Verwendung der Zelle danach noch eine Weile fortgesetzt werden.
  • Somit kann die Zelle nach der zweiten Ausführungsform auf geeignete Weise dadurch verwendet werden, dass sie in Fahrzeuge, wie z. B. ein Motorfahrzeug oder einen elektrischen Zug, der von einer Kraftstoffzelle angetrieben wird, montiert wird.
  • Dritte Ausführungsform
  • Eine dritte Ausführungsform der Zelle nach der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf 7 bis 9 näher erläutert. Bezüglich des Zellengehäuses 10, des Energieerzeugungselements 20 und der Elektrodenanschlüsse 31 und 32 werden die Beschreibungen der ersten Ausführungsform angeführt.
  • Die Stromkollektoren 40 weisen den positiven Stromkollektor 40 und den negativen Stromkollektor 40 auf. Der positive Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die positive Elektrodenplatte 21, die an einem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21) und den positiven Elektrodenanschluss 31. Der negative Stromkollektor 40 verbindet das Energieerzeugungselement 20 (die negative Elektrodenplatte 22, die am anderen Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 freiliegt, d. h. den Endabschnitt der negativen Elektrodenplatte 22) und den negativen Elektrodenanschluss 32. Wie in 8 und 9 gezeigt ist, besitzt jeder Stromkollektor 40 den innenliegenden Verbindungsabschnitt 41, mit dem der positive Elektrodenanschluss 31 oder der negative Elektrodenanschluss 32 dadurch verbunden ist, dass er wie eine Niete verstemmt ist oder angeschweißt ist den Elektrodenanbringabschnitt 42, der mit einem Endabschnitt der positiven Elektrodenplatte 21 oder der negativen Elektrodenplatte 22 des Energieerzeugungselements 20 verbunden ist, und den Zwischenabschnitt 43, der den innenliegenden Verbindungsabschnitt 41 und den Elektrodenanbringabschnitt 42 verbindet. Der Stromkollektor 40 ist aus einer Platte aus einem metallischen Material in einer in der Vorderansicht verformten L-Form ausgeführt.
  • Der Positiv-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Negativ-Elektroden-Stromkollektor 40 ist z. B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Wenn jedoch Wert auf Einfachheit beim Zusammenbau der Zelle gelegt wird, können die Positiv-Elektroden- und Negativ-Elektroden-Stromkollektoren 40 aus dem gleichen metallischen Material gefertigt sein.
  • Bei jedem Stromkollektor 40 sind der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 und der Elektrodenanbringabschnitt 42 dadurch rechtwinklig zueinander ausgerichtet (in einer L-Form in der Vorderansicht), dass der Zwischenabschnitt 43 gefaltet wird. Der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 ist so angeordnet, dass er sich entlang der hinteren Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 erstreckt in einem Zustand, in dem er gegen die hintere Fläche der Abdeckplatte 12 des Zellengehäuses 10 isoliert ist. Wie in 8(c) gezeigt ist, ist ein Durchgangsloch 41a, in das ein innerer Endabschnitt des positiven Elektrodenanschlusses 31 oder des negativen Elektrodenanschlusses 32 eingepasst wird, in einem distalen Endabschnitt des innenliegenden Verbindungsabschnitts 41 vorgesehen.
  • Der Elektrodenanbringabschnitt 42 ist zwischen dem Endabschnitt des Energieerzeugungselements 20 und dem Endplattenabschnitt 11c des Gehäusekörpers 11 angeordnet. Wie in 9 gezeigt ist, ist ein distaler Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 gebogen, um sich in der gleichen nach innen verlaufenden Richtung zu erstrecken wie der innenliegende Verbindungsabschnitt 41, d. h. in einer Richtung auf das Energieerzeugungselement 20 zu. Der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 ist dadurch (über das unten beschriebene Isolierteil 50) auf der Fläche des unteren Abschnitts 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert. Auf diese Weise fungiert der distale Endrand 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 als eine Strebe, die den unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 über einen großen Flächenbereich berührt. Daher wird der Stromkollektor 40 nicht instabil; das Energieerzeugungselement 20 kann in einem stabilen Zustand gelagert werden.
  • Der distale Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 ist mit dem Isolierteil (Abstandshalter) 50 in Form einer Kappe abgedeckt. Der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist dadurch am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, wobei eine Isolierung gegen den Gehäusekörper 11 sichergestellt ist. Der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 wird dadurch, dass das Isolierteil 50 zwischen diesem und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist, daran gehindert, in das Isolierteil 50 gestochen zu werden, so dass das Isolierteil 50 nicht bricht. Ferner kann der distale Endabschnitt 42b des Elektrodenanbringabschnitts 42 in einer Kreisbogenform gebogen sein, um zu verhindern, dass der gebogene Abschnitt in das Isolierteil 50 gestochen wird und um ein Brechen des Isolierteils 50 zu verhindern.
  • Alternativ ist der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert, und zwar über einen isolierenden Abstandshalter oder eine isolierende Beschichtung, der/die zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 angeordnet ist, wobei der Abstandshalter oder die Beschichtung nicht gezeigt ist. Die Anordnung kann alternativ so ausgeführt sein, dass ein nicht gezeigter Spalt zwischen dem distalen Endrand 42a und dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 vorgesehen ist; ein isolierender Abstandshalter ist in diesem Spalt angeordnet; und der Elektrodenanbringabschnitt 42 (der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42) ist über den Abstandshalter am unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert. Es wird ferner verhindert, dass der distale Endrand 42a oder der gebogene Abschnitt des Elektrodenanbringabschnitts 42 in diesen isolierenden Abstandshalter gestochen wird. Daher bricht der isolierende Abstandshalter nicht.
  • Wie in 8(b) und 8(c) gezeigt ist, besitzt der Elektrodenanbringabschnitt 42 die Öffnung 42d zwischen dem distalen Endabschnitt 42b und dem proximalen Endabschnitt 42c, der mit dem Zwischenabschnitt 43 verbunden ist. Ein Einschnitt in Form eines umgekehrten V und ein V-förmiger Einschnitt sind, wie in den Figuren zu sehen ist, an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d vorgesehen.
  • C-förmige Anschlaglöcher 42e und 42f (eine nach unten gerichtete C-Form und eine nach oben gerichtete C-Form in der Figur) sind an einander gegenüberliegenden Enden der Öffnung 42d (an den oberen und unteren Enden in den Figuren) vorgesehen, die in die umgekehrte V-Form und die V-Form eingeschnitten sind. Das Anschlagloch 42e auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c (nachstehend als ”oberes Anschlagloch” bezeichnet) ist kleiner ausgeführt als das Anschlagloch 42f auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b (nachstehend als ”unteres Anschlagloch” bezeichnet). Auf diese Weise wird die Stärke eines Abschnitts um das obere Anschlagloch 42e herum relativ zur Stärke eines Abschnitts um das untere Anschlagloch 42f herum vergrößert.
  • Entlang einander gegenüberliegender Ränder der Öffnung 42d sind zwei Vorsprünge 42g, vorgesehen, die in die gleiche Richtung vorstehen wie die Richtung, in der sich der innenliegende Verbindungsabschnitt 41 erstreckt. Die Öffnung 42d und die Vorsprünge 42g werden z. B. durch Ausbilden eines längs verlaufenden Einschnitts in einer Bandplatte vor dem Ausbilden des Elektrodenanbringabschnitts 42 und durch Erhöhen von Abschnitten auf einander gegenüberliegenden Seiten dieses Einschnitts ausgebildet. Vor dem Erhöhen der Abschnitte auf den einander gegenüberliegenden Seiten des Einschnitts werden die C-förmigen oberen und unteren Anschlaglöcher 42e und 42f ausgebildet, wodurch ein Spalten der Bandplatte vermieden wird.
  • Die erhabenen Vorsprünge 42g befinden sich nach innen gerichtet an den einander gegenüberliegenden Seitenrändern des Elektrodenanbringabschnitts 42. Daher sind obere und untere einander gegenüberliegende Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 zu einer W-Form und einer umgekehrten W-Form in den Figuren verformt. Die Anordnung kann jedoch alternativ so ausgeführt sein, dass die erhabenen Vorsprünge 42g nicht nach innen versetzt angeordnet sind; die einander gegenüberliegenden Endabschnitte des Elektrodenanbringabschnitts 42 sind in Form eines umgekehrten M oder in einer M-Form ausgebildet.
  • Einander gegenüberliegende Endabschnitte der Vorsprünge 42g sind durch den Einschnitt in Form eines umgekehrten V und den V-förmigen Einschnitt in der Öffnung 42d verdreht angeordnet. Der Öffnungswinkel des Einschnitts in Form eines umgekehrten V auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c ist kleiner eingestellt als der Öffnungswinkel des V-förmigen Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Ferner ist der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c kleiner eingestellt als der Grad an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Auf diese Weise wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c relativ zur Stärke auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b vergrößert.
  • Der Zwischenabschnitt 43 besitzt eine Federeigenschaft, um in der Lage zu sein, eine Vibration zu absorbieren. Die Federeigenschaft wird durch Vorsehen eines kreisbogenförmigen Abschnitts 43a verliehen, wie in 8(a) gezeigt ist.
  • Bei der Zelle nach der dritten Ausführungsform befindet sich das Energieerzeugungselement 20 in einem Zustand, in dem es in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 befestigt ist, anstatt in dem Zellengehäuse 10 durch die Stromkollektoren 40 abgetrennt zu sein. Ferner besitzt der Zwischenabschnitt 43 jedes Stromkollektors 40 eine Federeigenschaft. Daher vibriert selbst dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, das Energieerzeugungselement 20 nicht mit einer Amplitude und einer Frequenz, die sich von denen der Vibration des Zellengehäuses 10 unterscheiden, oder das Energieerzeugungselement 20 vibriert mit einer Amplitude und einer Frequenz in solchen Bereichen, dass der Einfluss der Vibration unerheblich ist. Daher wird dann, wenn eine Vibration auf die Zelle aufgebracht wird, keine Belastung hervorgerufen in Abschnitten der Stromkollektoren 40 (den Elektrodenanbringabschnitten 42), einschließlich der Abschnitte, die mit dem Energieerzeugungselement 20 und den gebogenen Abschnitten (Zwischenabschnitten 43) verbunden sind, und es wird kein Brechen in diesen Abschnitten verursacht.
  • Insbesondere wurde ein Wiederholungstest auf der Basis des Vibrationstestprofils gemäß dem UN-Transporttest durch sukzessives Vergrößern des Parameters durchgeführt, der die maximale Beschleunigung auf 8, 10, 12, 15, 18, 20 und 22 g definiert, mit dem Ergebnis, dass kein Brechen der Stromkollektoren 40 in der Zelle nach der dritten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, auftrat.
  • Selbst wenn die Stromkollektoren 40 brechen, wird die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c vergrößert relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b durch Einstellen des Grads an Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c auf einen kleineren Wert als den Grad der Verdrehung der Vorsprünge 42g auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Ferner bricht durch Ausführen des oberen Anschlaglochs 42e mit einer kleineren Bemessung als das untere Anschlagloch 42f und durch Vergrößern der Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c relativ zur Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts 42 auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b. Somit bricht bei jedem Stromkollektor 40 der Elektrodenanbringabschnitt 42 zuerst auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b, und auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c bricht der Elektrodenanbringabschnitt 42 nicht. Daher kann die Verwendung der Zelle danach noch eine Weile fortgesetzt werden.
  • Somit kann die Zelle nach der dritten Ausführungsform auf geeignete Weise dadurch verwendet werden, dass sie in Fahrzeuge, wie z. B. ein Motorfahrzeug oder einen elektrischen Zug, der von einer Kraftstoffzelle angetrieben wird, montiert wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen können an den beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden, ohne dass vom Kern der Erfindung abgewichen wird.
  • Zum Beispiel steht nicht notwendigerweise bei jedem Stromkollektor 40 der distale Endrand 42a des Elektrodenanbringabschnitts 42 mit dem Endplattenabschnitt 11c in Kontakt, solange er auf dem unteren Abschnitt 11a des Gehäusekörpers 11 gelagert ist. Ferner besitzt der Zwischenabschnitt 43 des Elektrodenanbringabschnitts 42 nicht notwendigerweise eine Federeigenschaft.
  • Jeder Stromkollektor 40 ist nicht auf denjenigen beschränkt, der im Zwischenabschnitt 43 rechtwinklig gebogen ist. Der Stromkollektor 40 kann in einem stumpfen Winkel oder einem spitzen Winkel gebogen sein. Der Stromkollektor 40 kann so ausgeführt sein, dass er sich von der Innenfläche der Abdeckplatte 12 geradlinig in Richtung des unteren Abschnitts 11a des Gehäusekörpers 11 erstreckt, ohne einen gebogenen Abschnitt zu besitzen, der dem des Zwischenabschnitts 43 ähnlich ist.
  • Bei dem Elektrodenanbringabschnitt 42 können der Winkel der umgekehrten V-Form auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c und der Winkel der V-Form auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b so ausgelegt sein, dass sie einander gleich sind. Bei dem Elektrodenanbringabschnitt 42 können die C-förmigen Anschlaglöcher 42e und 42f einander in der Größe gleich sein. Bei dem Elektrodenanbringabschnitt 42 können die Breite auf der Seite des proximalen Endabschnitts 42c und die Breite auf der Seite des distalen Endabschnitts 42b einander gleich sein.
  • Die Federeigenschaft des Zwischenabschnitts 43 kann verliehen werden durch Verbinden eines geneigten Abschnitts 43b, der mit dem innenliegenden Verbindungsabschnitt 41 verbunden ist, und eines gebogenen Abschnitts 43c, der zwischen dem geneigten Abschnitt 43b und dem Elektrodenanbringabschnitt 42 vorgesehen ist, wie in 10(a) gezeigt ist. Die Federeigenschaft des Zwischenabschnitts 43 kann alternativ verliehen werden durch Verbinden eines gebogenen Abschnitts 43d, der mit dem innenliegenden Abschnitt 41 verbunden ist, und eines der Seite zugewandten U-förmigen Umgehungsabschnitt 43e, der zwischen dem gebogenen Abschnitt 43d und dem Elektrodenanbringabschnitt 42 vorgesehen ist, wie in 10(b) gezeigt ist.
  • Der Umgehungsabschnitt 43e, der in 10(b) gezeigt ist, ist so vorgesehen, dass er aus Platzgründen im Gehäusekörper 11 auf der Seite des innenliegenden Verbindungsabschnitts 41 vorsteht. Es können jedoch auch Umgehungsabschnitte 43e an einer Vielzahl von Stellen sowie einer an einer Stelle, wie dargestellt ist, vorgesehen sein. Eine Kombination aus diesem Umgehungsabschnitt 43e und dem geneigten Abschnitt 43b, der in 10(a) gezeigt ist, kann vorgesehen sein. Ferner kann der Zwischenabschnitt 43 dadurch in einer Wellenform vorgesehen sein, dass er mäanderartig ausgeführt ist, um eine Federeigenschaft aufzuweisen.
  • Es ist vorteilhaft, dass die Endplattenabschnitte 11c des Gehäusekörpers 11 so ausgeführt sind, dass sie eine kleine Breite aufweisen. Der Gehäusekörper 11 besitzt jedoch in einigen Fällen je nach Anwendungsbedingungen nicht notwendigerweise Endabschnitte mit einer kleinen Breite.
  • Die elektrische Speichervorrichtung ist nicht auf Batteriezellen beschränkt. Die elektrische Speichervorrichtung kann ein Kondensator sein, wie z. B. elektrischer Doppelschichtkondensator.
  • Es versteht sich von selbst, dass die Verwendung der elektrischen Speichervorrichtung nicht auf die Verwendung in Fahrzeugen beschränkt ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Zellengehäuse
    11
    Gehäusekörper
    11a
    Unterer Abschnitt
    11c
    Endplattenabschnitt
    12
    Abdeckplatte
    20
    Energieerzeugungselement
    31
    Elektrodenanschluss
    32
    Elektrodenanschluss
    40
    Stromkollektor
    41
    Innenliegender Verbindungsabschnitt
    42
    Elektrodenanbringabschnitt
    42a
    Distaler Endrand
    42b
    Distaler Endabschnitt
    42c
    Proximaler Endabschnitt
    42d
    Öffnung
    42e
    Anschlagloch
    42f
    Anschlagloch
    42g
    Vorsprung
    43
    Zwischenabschnitt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2006-236790 [0014]

Claims (14)

  1. Elektrische Speichervorrichtung, die umfasst: ein Gehäuse, das eine erste Innenfläche und eine zweite Innenfläche besitzt, die an die erste Innenfläche angrenzt; eine Elektrodeneinheit, die in dem Gehäuse aufgenommen ist und eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte aufweist, welche gegeneinander isoliert sind; einen Elektrodenanschluss, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist; und einen Stromkollektor, der in dem Gehäuse aufgenommen ist und die Elektrodeneinheit und den Elektrodenanschluss elektrisch miteinander verbindet, und wobei ein distaler Endrand eines distalen Endabschnitts des Stromkollektors an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  2. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der distale Endabschnitt des Stromkollektors so gebogen ist, dass er mit der zweiten Innenfläche des Gehäuses in Kontakt gebracht wird.
  3. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der distale Endabschnitt des Stromkollektors so gebogen ist, dass er sich entlang der ersten Innenfläche des Gehäuses erstreckt.
  4. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors durch Kontakt mit der ersten Innenfläche des Gehäuses an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  5. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Spalt zwischen dem distalen Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors und der ersten Innenfläche des Gehäuses vorgesehen ist; der Stromkollektor einen Abstandshalter in dem Spalt besitzt; und der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Stromkollektors über den Abstandshalter an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  6. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Abstandshalter eine Isoliereigenschaft besitzt.
  7. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stromkollektor einen Elektrodenanbringabschnitt besitzt, der zwischen einem Endabschnitt der Elektrodeneinheit und der zweiten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist, und wobei der distale Endrand des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts an der ersten Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.
  8. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stromkollektor besitzt: einen innenliegenden Verbindungsabschnitt, der mit dem Elektrodenanschluss verbunden ist; einen Elektrodenanbringabschnitt, der zwischen einem Endabschnitt der Elektrodeneinheit und der zweiten Innenfläche des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Elektrodenanbringabschnitt elektrisch mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist; und einen Zwischenabschnitt, der zwischen dem innenliegenden Verbindungsabschnitt und dem Elektrodenanbringabschnitt angeordnet ist, wobei der Zwischenabschnitt eine Federeigenschaft aufweist.
  9. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Öffnung in dem Elektrodenanbringabschnitt entlang einer Längsrichtung des Elektrodenanbringabschnitts vorgesehen ist, und wobei der Elektrodenanbringabschnitt entlang eines Rands der Öffnung einen Vorsprung besitzt, der mit dem Endabschnitt der Elektrodeneinheit verbunden ist.
  10. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ist als die Festigkeit des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  11. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Elektrodenanbringabschnitt einen Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts und einen weiteren Einschnitt an einem Ende der Öffnung auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts besitzt, und wobei der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner ist als der Öffnungswinkel des Einschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  12. Elektrische Speichervorrichtung nach Anspruch 11, wobei jeder der Einschnitte ein Anschlagloch in seinem spitzen Endabschnitt besitzt, und wobei das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des proximalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts kleiner ist als das Anschlagloch in dem Einschnitt auf der Seite des distalen Endabschnitts des Elektrodenanbringabschnitts.
  13. Elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des proximalen Endabschnitts größer ist als die Breite des Elektrodenanbringabschnitts auf der Seite des distalen Endabschnitts.
  14. Fahrzeug, das die elektrische Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
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