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Technisches Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Speicherelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Hintergrundtechnik
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Als eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, die ein Beispiel für ein elektrisches Speicherelement ist, ist eine Sekundärbatterie bekannt, die ein Stromerzeugungselement, eine Stromkollektorverbindungsplatte, die mit dem Stromerzeugungselement elektrisch verbunden ist, einen Anschluss, der mit der Stromkollektorverbindungsplatte elektrisch verbunden ist, ein Batteriegehäuse, welches das Stromerzeugungselement und die Stromkollektorverbindungsplatte aufnimmt, und eine Abdeckplatte, welche der Anschluss durchdringt, umfasst, wobei die Stromkollektorverbindungsplatte von dem Anschluss und der Abdeckplatte durch Verstemmen befestigt wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
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Literaturliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: JP 2004-111300 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In der herkömmlichen Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt sind jedoch die Abdeckplatte und die Stromkollektorverbindungsplatte nicht fest verbunden, und eine Belastung aufgrund von Schwingungen oder ähnlichem wird leicht auf den Anschluss konzentriert, der die Stromkollektorverbindungsplatte mit dem Stromerzeugungselement verbunden hält. Aus diesem Grund ist in einem Grenzabschnitt zwischen dem Anschluss, der die Abdeckplatte durchdringt, und der Abdeckplatte ein Spielraum ausgebildet, und daher kann nachteiligerweise inneres Gas entweichen. Da in dem elektrischen Speicherelement, wie etwa einer Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, Gasdichtigkeit besonders wichtig ist, kann nicht über dieses Problem hinweggesehen werden.
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Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrisches Speicherelement, bei dem auch in einem einfachen Aufbau Belastungen nicht ohne Weiteres auf ein Element, das ein Gehäuse durchdringt, konzentriert werden, und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen.
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Lösung des Problems
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als ein Mittel zum Lösen des Problems ein elektrisches Speicherelement bereitgestellt, das aufweist: ein Gehäuse, ein im Inneren des Gehäuses angeordnetes Stromerzeugungselement, einen mit dem Stromerzeugungselement verbundenen Stromkollektor und ein Verbindungselement, welches das Gehäuse ohne einen Spielraum durchdringt und mit dem Stromkollektor verbunden ist, wobei der Stromkollektor direkt an dem Gehäuse befestigt ist.
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Obwohl bei diesem Aufbau Belastungen aufgrund von Schwingungen oder ähnlichem auf das Verbindungselement konzentriert werden, tritt nicht leicht eine Positionsabweichung oder ähnliches auf, da das Verbindungselement mit dem Stromkollektor verbunden ist, der direkt an dem Gehäuse befestigt ist. Folglich wird nicht leicht ein Spielraum zwischen einem äußeren Anschluss und dem Gehäuse ausgebildet, so dass es möglich gemacht wird, die Wahrscheinlichkeit für das Entweichen von Gas aus dem Inneren zu verringern.
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Der Stromkollektor ist vorzugsweise durch Schweißen an dem Gehäuse befestigt.
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In diesem Fall ist der Stromkollektor vorzugsweise durch Schweißen zusammen mit einem Schweißpad an dem Gehäuse befestigt.
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Mit dem Aufbau kann der Befestigungszustand im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Stromkollektor einfach auf ein Gehäuse geschweißt wird, fester gemacht werden, so dass der Stromkollektor zusammen mit dem Schweißpad geschweißt wird.
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Der Schweißpad braucht nur einen unabhängigen Aufbau haben.
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Das Gehäuse hat im Wesentlichen eine rechteckige Parallelepipedform und umfasst eine Abdeckung, die eine Oberfläche bildet, und ein Speichergehäuse, das die anderen Oberflächen bildet, das Verbindungselement kann die Abdeckung durchdringen, der Stromkollektor kann an der Abdeckung befestigt sein, und das Schweißpad kann durch einen Teil der Abdeckung gebildet sein.
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Mit dem Aufbau kann der Stromkollektor mit der Abdeckung verbunden werden, ohne zusätzlich ein Schweißpad anzuordnen, und die Bearbeitbarkeit kann verbessert werden.
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Das Gehäuse hat im Wesentlichen eine rechteckige Parallelepipedform und umfasst eine Abdeckung, die eine Oberfläche bildet, und ein Speichergehäuse, das die anderen Oberflächen bildet, das Verbindungselement durchdringt vorzugsweise die Abdeckung, der Stromkollektor ist vorzugsweise an der Abdeckung befestigt, und der Stromkollektor hat vorzugsweise einen geschweißten Abschnitt, der abgesehen von einer Geraden parallel zu einer kurzen Seite der Abdeckung in einer Form ausgebildet ist, und das Schweißpad ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es eine Form hat, die entlang des geschweißten Abschnitts verläuft.
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Mit dem Aufbau kann ein Schweißbereich groß festgelegt werden und die nach dem Schweißen erhaltene Festigkeit kann verbessert werden.
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Als eine Form des geschweißten Abschnitts sind vielfältige Formen, wie etwa eine bogenartige Form, eine geneigte Form, eine konkave Form und eine konvexe Form, denkbar.
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Der geschweißte Abschnitt und das Schweißpad haben vorzugsweise geneigte Abschnitte, deren Dicke sich allmählich verringert, wenn die geneigten Abschnitte einander nahe kommen.
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Mit dem Aufbau können der geschweißte Abschnitt und ein Hilfsschweißabschnitt leicht geschmolzen werden, um es möglich zu machen, die Bearbeitbarkeit zu verbessern.
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Ein Schlitz ist in dem Stromkollektor ausgebildet und einer der gegenüberliegenden inneren Ränder des Schlitzes und der andere sind jeweils ein geschweißter Abschnitt und ein Schweißpad.
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Mit dem Aufbau braucht nicht nur kein zusätzlicher Hilfsschweißabschnitt hergestellt werden, sondern auch die Ausrichtung zwischen dem geschweißten Abschnitt und dem Hilfsschweißabschnitt ist nicht erforderlich, so dass die Bearbeitbarkeit verbessert werden kann.
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Das Verbindungselement kann das Gehäuse durchdringen.
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In diesem Fall durchdringt das Verbindungselement vorzugsweise das Gehäuse, wobei eine Dichtung zwischen ihnen eingefügt ist.
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Da bei dem Aufbau das Verbindungselement und die Abdeckung die Dichtung dazwischen haben, hat die Abdeckung, welche das Verbindungselement durchdringt, eine hervorragende Gasdichtigkeit.
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Das Verbindungselement ist vorzugsweise durch Verstemmen an dem Gehäuse befestigt.
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In diesem Fall ist eine Befestigungsposition zwischen dem Stromkollektor und dem Gehäuse vorzugsweise verschieden zu einer Position, an welcher das Verbindungselement das Gehäuse durchdringt.
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Mit dem Aufbau werden aufgrund des Einflusses von Schwingungen oder ähnlichem nicht leicht Belastungen auf dem Verbindungselement konzentriert, und die Positionsabweichung wird wirkungsvoll verhindert, so dass es leicht gemacht wird, die Gasdichtigkeit aufrecht zu erhalten.
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Die Befestigungsposition zwischen dem Stromkollektor und dem Gehäuse ist vorzugsweise zwischen der Befestigungsposition zwischen dem Stromkollektor und dem Stromerzeugungselement und der Position, an welcher das Verbindungselement das Gehäuse durchdringt, festgelegt.
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Mit dem Aufbau können Belastungen, die danach streben, sich auf dem Verbindungselement zu konzentrieren, leicht zu einer Gehäuseseite heraus geführt werden, und die Positionsabweichung des Verbindungselements wird wirkungsvoll verhindert, um es zu ermöglichen, eine hohe Gasdichtigkeit aufrecht zu erhalten.
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Außerdem ist die Befestigungsposition zwischen dem Stromkollektor und dem Stromerzeugungselement vorzugsweise zwischen der Position, an der das Verbindungselement das Gehäuse durchdringt, und der Befestigungsposition zwischen dem Stromkollektor und dem Gehäuse festgelegt.
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Mit dem Aufbau wird der Einfluss des Stromerzeugungselements auf das Verbindungselement aufgrund von Schwingungen oder ähnlichem unterdrückt, um die Positionsabweichung des Verbindungselements wirkungsvoller zu unterdrücken, um es zu ermöglichen, die hohe Gasdichtigkeit leicht aufrecht zu erhalten.
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Das Verbindungselement wird durch eine flache Platte und einen Schaft, der von der Mitte der flachen Platte vorsteht, gebildet, dringt durch die Abdeckung, wobei die Dichtung zwischen ihnen eingefügt ist, und befestigt den Stromkollektor durch Verstemmen, und eine zweite Dichtung, welche der Schaft durchdringt, ist vorzugsweise zwischen dem Gehäuse und dem Stromkollektor angeordnet.
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Mit dem Aufbau ist das Gehäuse zwischen den zwei oberen und unteren Dichtungen eingeschoben, so dass es ermöglicht wird, die Gasdichtigkeit weiter zu erhöhen.
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Das Gehäuse hat eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform und umfasst eine Abdeckung, die eine Oberfläche bildet, und ein Speichergehäuse, das die anderen Oberflächen bildet, das Verbindungselement kann die Abdeckung durchdringen, und der Stromkollektor kann an der Abdeckung befestigt sein.
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Vorteilhafte Ergebnisse der Erfindung
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Da das Verbindungselement gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Stromkollektor, der direkt an dem Gehäuse befestigt ist, verbunden ist, tritt nicht ohne Weiteres eine Positionsabweichung oder ähnliches auf, die durch die Konzentration von Belastungen auf das Verbindungselement verursacht wird, auf. Folglich wird nicht leicht ein Spielraum zwischen dem Verbindungselement und dem Gehäuse gebildet, wodurch es ermöglicht wird, die Möglichkeit des Entweichens von Gas aus dem Inneren zu verringern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Perspektivansicht einer Batterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine vordere Schnittansicht der Batterie gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine von oben gesehene Perspektivansicht einer in 1 gezeigten Abdeckung;
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 3;
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5 ist eine von unten gesehene Perspektivansicht der in 1 gezeigten Abdeckung und eine teilweise vergrößerte Schnittansicht davon;
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6 ist eine perspektivische Explosionsansicht von 5; 7 ist eine Schnittansicht, die einen Schritt zum Erzeugen eines negativen äußeren Anschlusses in 4 zeigt;
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8 ist eine Schnittansicht, die einen anderen Schritt zum Erzeugen eines negativen äußeren Anschlusses in 4 zeigt;
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9(a) ist eine untere Ansicht, welche die Abdeckung zeigt, an welcher der Stromkollektor befestigt ist, und 9(b) ist eine vergrößerte Schnittansicht, eines geschweißten Abschnitts der Abdeckung;
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10 sind vergrößerte Draufsichten eines Abschnitts, an dem ein Stromkollektor auf eine Abdeckung gemäß einer anderen Ausführungsform geschweißt ist; und
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11(a) ist eine perspektivische Teilansicht des Abschnitts, an dem der Stromkollektor auf eine Abdeckung gemäß noch einer anderen Ausführungsform geschweißt ist, und 11(b) ist eine vergrößerte Draufsicht des Abschnitts, an dem der Stromkollektor auf die Abdeckung gemäß noch einer anderen Ausführungsform geschweißt ist.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Hier nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden Begriffe, die spezifische Richtungen und Positionen anzeigen (einschließlich „über”, „unter”, „Seite”, „Ende” und ähnliche) nach Bedarf verwendet. Diese Begriffe werden einfach zu dem Zweck des einfacheren Verständnisses der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen verwendet, und die Bedeutungen der Begriffe sollten den technischen Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Überdies stellt die folgende Beschreibung lediglich ein wesentliches Beispiel bereit und sollte nicht dafür gedacht sein, die vorliegende Erfindung, Anwendungsziele oder deren Verwendung einzuschränken.
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1 zeigt eine Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt, die ein Beispiel für ein elektrisches Speicherelement gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 2 gezeigt, nimmt in der Sekundärbatterie mit nicht-wässrigem Elektrolyt ein Batteriegehäuse (Speichergehäuse) 1 ein Stromerzeugungselement 2 auf und ist mit einer Abdeckung 3 versiegelt. In diesem Beispiel bilden das Batteriegehäuse 1 und die Abdeckung 3 ein Gehäuse.
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Das Batteriegehäuse 1 hat eine rechteckige Parallelepipedform mit einer offenen oberen Oberfläche und ist aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem gefertigt.
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Wenngleich nicht im Detail dargestellt, umfasst das Stromerzeugungselement 2 eine negative Elektrode 4, die aus Kupferfolie gefertigt ist, eine positive Elektrode 5, die aus Aluminiumfolie gefertigt ist, eine Trennvorrichtung 6, die aus einer dünnen porösen Harzschicht gefertigt ist und ähnlich einem herkömmlichen Stromerzeugungselement zwischen der negativen Elektrode 4 und der positiven Elektrode 5 eingefügt ist. Jedes dieser Elemente hat eine Bandform, und die negative Elektrode 4 und die positive Elektrode 5 sind flach gewickelt, um in einem Zustand in dem Batteriegehäuse 1 aufgenommen zu werden, in dem die positive Elektrode 4 und die negative Elektrode 5 in Bezug auf die Trennvorrichtung 6 in einer Breitenrichtung entgegengesetzt verschoben sind. Wie später beschrieben werden soll, ist ein negativer Stromkollektor 18 mit der negativen Elektrode 4 verbunden, wobei eine Klemme 7 dazwischen eingefügt ist, und ein positiver Stromkollektor 19 ist mit der positiven Elektrode 5 verbunden, wobei die Klemme 7 zwischen ihnen eingefügt ist.
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Wie in 3 bis 6 gezeigt, ist die Abdeckung 3 aus einer länglichen Metallplatte mit einer rechteckigen Form in einer Draufsicht gefertigt und ist in ihrer Mitte mit einer Öffnung 8 versehen, die eine im Wesentlichen elliptische Form hat und derart ausgebildet ist, dass sie von der oberen Oberfläche abgestuft ist. Ein aus Metall gefertigtes Sicherheitsventil 9 ist in die Öffnung 8 eingepasst. Das Sicherheitsventil 9 ist mit einem im Wesentlichen H-förmigen dünnen Abschnitt versehen. Der dünne Abschnitt wird in einem Fall einer unnormalen Zunahme des Innendrucks zerstört, so dass der Druck verringert werden kann.
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Die Abdeckung 3 hat ein Ende, das mit einem Flüssigkeitseinspritzloch 10 mit einem kleinen Durchmesser versehen ist, und das Flüssigkeitseinspritzloch 10 ist derart aufgebaut, dass es von einem Stöpsel 11 verschlossen wird, nachdem Flüssigkeit eingespritzt wurde.
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Die Abdeckung 3 ist auf den unteren Oberflächen der zwei Enden mit Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 versehen, die nach oben vorstehen und jeweils eine im Wesentlichen rechteckige Form in einer planaren Ansicht haben. In jeder der Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 ist eine flache Führungsvertiefung 12b, abgesehen von einer Seite einer Eingriffvertiefung 12a auf der unteren Oberflächenseite, um die Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 herum ausgebildet. Überdies ist ein Durchgangsloch 12c in der Mitte einer Deckenoberfläche bereitgestellt, die jede Eingriffvertiefung 12a aufbaut. Ein Stromkollektor 13 und ein äußerer Anschluss 14 als ein Beispiel für das Verbindungselement sind jeweils an der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 und der Führungsvertiefung 12b befestigt, wobei eine untere Dichtung 16 und eine obere Dichtung 15 jeweils zwischen ihnen eingefügt sind.
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Die Abdeckung 3 ist in der Nähe jeder der Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 bereitgestellt und im Inneren jeder der Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 mit Arretiervorsprüngen 17 versehen, die von zwei Position in der Breitenrichtung der Abdeckung 3 nach oben vorstehen. Jeder der Arretiervorsprünge 17 hat eine zylindrische Form, die mit einer Unterseite versehen ist und wird gleichzeitig ausgebildet, wenn die Abdeckung 3 gepresst wird. Die obere Dichtung 15, die später beschrieben werden soll, ist an den jeweiligen Arretiervorsprüngen 17 arretiert, um die Positionierung in einer Drehrichtung zu erreichen.
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Die Stromkollektoren 13 sind als der aus Kupfer gefertigte negative Stromkollektoren 18 und der aus Aluminium gefertigte positive Stromkollektor 19 bereitgestellt. Jeder der Stromkollektoren 13 wird durch Pressen eines länglichen Metallblechs ausgebildet, so dass er mit einer Verbindungsaufnahmeeinrichtung 20 und Beinen 21, die sich von jeweiligen Enden der Verbindungsaufnahmeeinrichtung 20 erstrecken, versehen ist. Die Verbindungsaufnahmeeinrichtung 20 ist durch einen Einpassabschnitt 22, der in der Vertiefung der Abdeckung 3 angeordnet ist, und ein Auflager 23, das sich von dem Einpassabschnitt 22 fortlaufend erstreckt, aufgebaut. Der Einpassabschnitt 22 ist flach gefertigt und ist mit einem Durchgangsloch 22a in seiner Mitte versehen und hat einen Umfangsrand, der mit einem Führungsrand 24 versehen ist, der sich, abgesehen von einer Seite, die zusammenhängend mit dem Auflager 23 bereitgestellt ist, senkrecht erstreckt. Der Einpassabschnitt 22 auf der Seite des Auflagers 23 dient als ein zusammenhängender Abschnitt 25, der sich weiter als der Führungsrand 24 erstreckt, so dass er das Auflager 23 erreicht. Der Führungsrand 24 und der zusammenhängende Abschnitt 25 erhöhen die Steifigkeit der Verbindungsaufnahmeeinrichtung 20 jedes der Stromkollektoren 13 ausreichend.
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Das Auflager 23 hat ein wenig unterschiedliche Aufbauten in dem negativen Stromkollektor 18 und dem positiven Stromkollektor 19. Insbesondere ist in dem positiven Stromkollektor 19, wie in 9(a) gezeigt, im Gegensatz zu dem negativen Stromkollektor 18 durch Schneiden eine Kerbe 26 in einer im Wesentlichen dreieckigen Form ausgebildet und ein Rand, der auf der entgegengesetzten Seite des zusammenhängenden Abschnitts 25 angeordnet ist, ist ausgebildet. Die Kerbe 26 ist, wie in 9(b) gezeigt, durch eine geneigte Oberfläche 26a ausgebildet, die allmählich von oben nach unten vorsteht.
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Wenn der positive Stromkollektor 19 per Laser oder ähnlichem auf die Abdeckung 3 geschweißt wird, ist ein im Wesentlichen dreieckiges Schweißpad 27, das aus dem gleichen Material wie dem des positiven Stromkollektors 19 gefertigt ist, nahe dem positiven Stromkollektor 19 angeordnet, und der positive Stromkollektor 19 wird befestigt, indem er zusammen mit dem Schweißpad 27 geschmolzen wird. Auch auf dem Schweißpad 27 wird ein entlang der Kerbe 26 bereitgestellter Abschnitt durch eine geneigte Oberfläche 27a gebildet.
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Winkel α der geneigten Oberflächen 26a und 27a mit einer planaren Oberfläche (unteren Oberfläche) der Abdeckung 3 brauchen nur 30° oder mehr und weniger als 90° haben. Ein Spielraum zwischen den geneigten Oberflächen 26a und 27a (Spielräume C an Grenzpositionen zwischen den geneigten Oberflächen und der planaren Oberfläche der Abdeckung 3) braucht nur auf 0,2 bis 0,3 mm festgelegt werden. Auf diese Weise wird beim Schweißen, das mit einem Laser durchgeführt wird, ein Laserstrahl in eine Richtung senkrecht zu der planaren Oberfläche der Abdeckung 3 angewendet, um es zu ermöglichen, gleichzeitig beide geneigten Oberflächen 26a und 27a zu schmelzen.
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Auf diese Weise sind die geneigten Oberflächen 26a und 27a derart angeordnet, dass sie benachbart zueinander sind und ihre Dicke in Richtung der Ränder der geneigten Oberflächen 26a und 27a jeweils allmählich abnimmt. Aus diesem Grund werden die geneigten Oberflächen 26a und 27a beim Schweißen auf der Abdeckung 3 leicht geschmolzen und in einem großen Bereich geschmolzen. Folglich kann die mechanische Festigkeit nach der Verfestigung hinreichend verbessert werden.
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Eine Schweißposition des positiven Stromkollektors 19 auf der Abdeckung 3 ist zwischen einer Position, an welcher der äußere Anschluss 14 abdichtend befestigt ist, und einer Verbindungsposition (Position nahe der Innenoberfläche des Batteriegehäuses 1) zwischen dem positiven Stromkollektor 19 und der positiven Elektrode 5 des Stromerzeugungselements 2 festgelegt. Folglich können Spannungen, die danach streben, aufgrund des Einflusses von Schwingungen oder ähnlichem auf dem äußeren Anschluss 14 konzentriert zu werden, zu der Abdeckung 3 abgeleitet werden, und die Kraft, die von dem Stromerzeugungselement 2 wirkt, kann unterdrückt werden. Folglich kann die Positionsabweichung des äußeren Anschlusses 14 wirksam verhindert werden, und an dem Grenzabschnitt, wo der äußere Anschluss 14 von der Abdeckung 3 vorsteht, kann eine hohe Gasdichtigkeit aufrecht erhalten werden.
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Die in dem positiven Stromkollektor 19 ausgebildete Kerbe 26 bildet einen geschweißten Abschnitt gemäß der vorliegenden Erfindung, und das Schweißpad 27 bildet einen Hilfsschweißabschnitt.
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Die Beine 21 erstrecken sich senkrecht von den zwei entgegengesetzten Rändern des Auflagers 23, so dass sie entlang beider Seitenoberflächen des Stromerzeugungselements 2 angeordnet sind. Die Beine 21 sind mit der positiven Elektrode 5 oder der negativen Elektrode 4 des Stromerzeugungselements 2 verbunden, wobei die Klemme 7 dazwischen eingefügt ist. Die Positionsabweichung wird durch die Klemme 7, die zwischen den entgegengesetzten Innenoberflächen des Batteriegehäuses 1 eingeschoben ist, verhindert.
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Die äußeren Anschlüsse 14 sind als ein positiver äußerer Anschluss 28 und ein negativer äußerer Anschluss 29 bereitgestellt. Jeder der äußeren Anschlüsse 14 ist durch eine flache Platte 30 und einen Schaft 31, der sich von der Mitte der unteren Oberfläche der flachen Platte 30 nach unten erstreckt, aufgebaut. Ein (nicht gezeigter) Sammelleiter ist durch Schweißen mit der oberen Oberfläche (freiliegende Oberfläche) der flachen Platte 30 verbunden.
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Ein negativer äußerer Anschluss 28 kann, wie in 7 gezeigt, durch einen plattenartigen Abschnitt 32, der aus Aluminium gefertigt ist und in einer planaren Ansicht eine rechteckige Form hat, und eine aus Kupfer gefertigte Niete 33 ausgebildet sein. Insbesondere wird ein Schaft 33a der Niete 33 in ein Durchgangsloch 32a eingesetzt, das in dem Mittelabschnitt des plattenartigen Abschnitts 32 ausgebildet ist, und ein Flansch 33b wird durch Pressbearbeitung in das Durchgangsloch 32a gepresst. Der Innendurchmesser des Durchgangslochs 32a des plattenartigen Abschnitts 32 ist gerade ein wenig größer als der Außendurchmesser des Schafts 33a der Niete 33 und ist hinreichend kleiner als der Außendurchmesser des Flansches 33b. Folglich erweitert der Flansch 33b durch Einpressen das Durchgangsloch 32a, um einen Druckverbindungszustand festzulegen, der erweiterte Abschnitt wird auf dem Schaft 33a druckverbunden, und die beiden Abschnitte werden miteinander integriert. Eine kreisförmige Vertiefung 33c ist in der Mitte der vorderen Endoberfläche des Schafts 33a der Niete 33 ausgebildet. Nachdem der Schaft 33a in die Durchgangslöcher der oberen Dichtung 15, der Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 der Abdeckung 3, der unteren Dichtung 16 und des negativen Stromkollektors 18 eingesetzt ist, wird der negative äußere Anschluss 28 durch Verstemmen befestigt, indem die Vertiefung 33c erweitert wird, so dass diese Abschnitte geschichtet sind.
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Andererseits ist der gesamte positive äußere Anschluss 29 als Ganzes aus Aluminium gefertigt, und die flache Platte 30 und der Schaft 31 sind integral miteinander ausgebildet. Eine kreisförmige Vertiefung 35c ist in der Mitte der vorderen Endoberfläche des Schafts 31 ausgebildet. Nachdem der Schaft 31 in die Durchgangslöcher der oberen Dichtung 15, der Eingriffaufnahmeeinrichtungen 12 der Abdeckung, der unteren Dichtung 16 und des positiven Stromkollektors 19 eingesetzt ist, wird der positive äußere Anschluss 29 durch Verstemmen befestigt, indem die Vertiefung 35c erweitert wird, so dass diese Abschnitte geschichtet sind.
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Die obere Dichtung 15 ist aus einem Kunstharz gefertigt und ist derart aufgebaut, dass der Innenraum eines Rahmens mit einer rechteckigen Form in einer Planaren Ansicht durch eine Trennvorrichtung 36 in eine obere Anschlussaufnahmevertiefung 37 und eine untere Befestigungsvertiefung 38 unterteilt ist. Zungenstücke 39 erstrecken sich seitlich von einer der Seiten, die einen Rand einer unteren Öffnung aufbauen. In der Mitte der Trennvorrichtung 36 ist ein zylindrischer Abschnitt 36a bereitgestellt, der sich von der Deckenoberfläche nach unten erstreckt. Der zylindrische Abschnitt 36a wird in das Durchgangsloch 12c in der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 eingesetzt und in ein Durchgangsloch 40a in der unteren Dichtung 16 eingepasst. Arretierlöcher 39a sind in den zwei Zungenstücken 39 bereitgestellt, in welche jeweils die Arretiervorsprünge 17 auf der Abdeckung 3 eingesetzt sind. Die obere Dichtung 15 ist entlang der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 bereitgestellt, die auf der Abdeckung 3 angeordnet ist und in einer Planaren Ansicht eine rechteckige Form hat, so dass die Positionsabweichung der oberen Dichtung 15 in der Drehrichtung verhindert werden kann, indem einfach die obere Dichtung 15 auf die Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 montiert wird. Außerdem werden die Arretiervorsprünge 17 jeweils in die Arretierlöcher 39a eingesetzt, um eine derartige Positionsabweichung in der Drehrichtung sicher zu verhindern.
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Die untere Dichtung 16 ist aus Kunstharz gefertigt, hat in einer Planaren Ansicht eine rechteckige Plattenform und ist in ihrer Mitte mit einem Durchgangsloch 16a versehen. Die untere Dichtung 16 hat ein wenig verschiedene Formen in der negativen Elektrodenseite und der positiven Elektrodenseite.
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Eine negative untere Dichtung 16A ist durch einen vorstehenden Abschnitt 40, der in der in der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 der Abdeckung 3 ausgebildeten Eingriffvertiefung 12a angeordnet ist, und einen flachen Abschnitt 41, der sich zusammenhängend von dem vorstehenden Abschnitt 40 erstreckt, aufgebaut. Der vorstehende Abschnitt 40 hat eine Form, die abgesehen von einer Seite der Eingriffvertiefung 12a entlang einer Innenoberfläche der Eingriffvertiefung 12a der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 verläuft, und ist in dem mittleren Abschnitt mit dem Durchgangsloch 40a versehen. Der flache Abschnitt 41 ist auf der Führungsvertiefung 12b der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 angeordnet. Die negative untere Dichtung 16A ist von der unteren Seite der Eingriffvertiefung 12a, welche die Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 der Abdeckung 3 aufbaut, bereitgestellt und wird zwischen der Abdeckung 3 und dem negativen äußeren Anschluss 28 gehalten. In diesem Haltezustand ist der negative äußere Anschluss 28 gegen die Abdeckung 3 elektrisch isoliert, und das in der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 der Abdeckung 3 ausgebildete Durchgangsloch 12c ist zusammen mit der oberen Dichtung 15 abgedichtet.
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Andererseits hat eine positive untere Dichtung 16B eine planare Oberfläche und ist in dem mittleren Abschnitt mit dem Durchgangsloch 16a versehen und ist in der Eingriffvertiefung 12a angeordnet, welche die Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 aufbaut. Die positive untere Dichtung 16B dichtet zusammen mit der oberen Dichtung 15 das in der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 der Abdeckung 3 ausgebildete Durchgangsloch 12c ab.
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Da gemäß der Batterie mit dem vorstehenden Aufbau die freiliegende Oberfläche des äußeren Anschlusses 14 durch eine flache Oberfläche aufgebaut ist, kann ein Verbindungsarbeitsgang für einen (nicht gezeigten) Sammelleiter leicht durchgeführt werden. Der äußere Anschluss 14 kann den Schaft 31, die obere Dichtung 15, die Abdeckung 3, die untere Dichtung 16 und den Stromkollektor 13 in einer derartigen Weise miteinander integrieren, dass der Schaft 31 lediglich die obere Dichtung 15, die Abdeckung 3, die untere Abdichtung 16 und den Stromkollektor 13 durchdringt, und an dem vorderen Ende abgedichtet wird. Auf diese Weise kann der äußere Anschluss 14 leicht erzeugt werden, indem lediglich die Niete 33 in den plattenartigen Abschnitt 32 gedrückt wird. Der Aufbau des äußeren Anschlusses 14 wird beträchtlich vereinfacht, und die Batterie kann leicht zu niedrigen Kosten hergestellt werden.
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Die Positionsabweichung in der Drehrichtung kann verhindert werden, indem lediglich die Befestigungsvertiefung 38 der oberen Dichtung 15 auf der Eingriffaufnahmeeinrichtung 12 der Abdeckung 3 montiert wird. Wenn folglich der Schaft 31 des äußeren Anschlusses 14 in die Durchgangslöcher der oberen Dichtung 15, der Abdeckung 3, der unteren Dichtung 16 und des Stromkollektors 13 eingesetzt wird und abdichtend befestigt wird, kann die obere Dichtung 15 frei von der Positionsabweichung sein. Aus diesem Grund kann die Bearbeitbarkeit der Reihe von Montagearbeitsgängen verbessert werden.
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Es muss bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen Aufbau beschränkt ist, sondern auf vielfältige Weisen modifiziert werden kann.
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In der Ausführungsform ist die im Wesentlichen V-förmige Kerbe 26 in dem Stromkollektor 13 ausgebildet, das im Wesentlichen dreieckige Schweißpad 27 ist entlang der Kerbe 26 angeordnet, und sowohl die Kerbe 26 als auch das Schweißpad 27 werden geschmolzen, um den Stromkollektor 13 durch Schweißen auf der Abdeckung 3 zu befestigen. Jedoch muss der Aufbau nicht immer verwendet werden, und das Schweißen kann in verschiedenen Betriebsarten durchgeführt werden.
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Zum Beispiel kann der Stromkollektor 13, wie in 10(a) gezeigt, immer noch in einer geradlinigen Form ausgebildet werden, ohne die Kerbe 26 in dem Stromkollektor 13 auszubilden. In diesem Fall kann das Schweißpad 27 in einer planaren Ansicht eine rechteckige Form mit einem Rand entlang des Schweißpads 27 haben.
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Dementsprechend ist ein Schweißbereich kleiner als der in dem Fall, in dem die im Wesentlichen V-förmige Kerbe 26 ausgebildet wird, und der Stromkollektor hat einen einfachen Aufbau und kann zu niedrigen Kosten hergestellt werden, wenngleich der Stromkollektor im Hinblick auf die Festigkeit verschlechtert ist.
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Wie in 10(b) gezeigt, kann der Stromkollektor 13 derart aufgebaut sein, dass die konkave Kerbe 26 in dem Stromkollektor 13 ausgebildet ist und das Schweißpad 27 in einen konvexen vorstehenden Abschnitt 27b geändert wird, der zu der Kerbe 26 passt.
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Wie in 10(c) gezeigt, kann der Rand des Stromkollektors 13 eine bogenartige konkave Form haben, und das Schweißpad 27 kann eine bogenartige vorstehende Form haben, die zu der bogenartigen konkaven Form passt. Auf diese Weise kann eine Bewegungsspur beim Schweißen anschließend geglättet werden, während ein Schweißbereich erweitert wird, und die Schweißzuverlässigkeit kann verbessert werden.
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Wie in 11(a) gezeigt, kann die Abdeckung 3 anstelle des Schweißpads 27 mit einem vorstehenden Abschnitt 3a mit einer Form versehen werden, die, wie vorstehend beschrieben, von dem Stromkollektor 13 abhängt. Dementsprechend ist das kleine Schweißpad 27 nicht erforderlich, es stellt sich kein Problem des Verlusts des Schweißpads 27 und die Bearbeitbarkeit durch Schweißen kann verbessert werden.
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Wie in 11(b) gezeigt, ist anstelle des Schweißpads 27 ein Schlitz 13a in dem Stromkollektor 13 ausgebildet. Einer der gegenüberliegenden Ränder des Schlitzes 13a kann als ein geschweißter Abschnitt fungieren und der andere kann als ein Hilfsschweißabschnitt fungieren. Als die Form des Schlitzes 13a können verschiedene Formen, wie etwa eine V-Form, eine U-Form und eine klammerartige Form verwendet werden. Wenn die gleichen geneigten Oberflächen wie vorstehend beschrieben jeweils auf den gegenüberliegenden Rändern ausgebildet sind, kann ferner ein hervorragender Schweißzustand erreicht werden. Wenn die geneigten Oberflächen gleichzeitig mit der Pressbearbeitung zum Ausbilden des Stromkollektors 13 ausgebildet werden, ist die Mühe der Pressbearbeitung nicht erforderlich. Da auf diese Weise der geschweißte Abschnitt und der Hilfsschweißabschnitt auf dem Stromkollektor 13 ausgebildet werden können, kann nicht nur das Schweißpad 27 unnötig gemacht werden, sondern auch die Ausrichtung ist unnötig und die Schweißbearbeitbarkeit kann weiter verbessert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Eine Schweißstruktur des Stromkollektors 13 in der Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Batterien, wie etwa eine Lithiumionenbatterie und einen Bleiakkumulator, angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriegehäuse (Gehäuse)
- 2
- Stromerzeugungselement
- 3
- Abdeckung (Gehäuse)
- 4
- negative Elektrode
- 5
- positive Elektrode
- 6
- Trennvorrichtung
- 7
- Klemme
- 8
- Öffnung
- 9
- Sicherheitsventil
- 10
- Flüssigkeitseinspritzloch
- 11
- Stöpsel
- 12
- Eingriffaufnahmeeinrichtung
- 12a
- Eingriffvertiefung
- 12b
- Führungsvertiefung
- 12c
- Durchgangsloch
- 13
- Stromkollektor
- 14
- äußerer Anschluss (Verbindungselement)
- 15
- obere Dichtung
- 16
- untere Dichtung
- 16a
- Durchgangsloch
- 16A
- negative untere Dichtung
- 16B
- positive untere Dichtung
- 17
- Arretierabschnitt
- 18
- negativer Stromkollektor
- 19
- positiver Stromkollektor
- 20
- Verbindungsaufnahmeeinrichtung
- 21
- Bein
- 22
- Einpassabschnitt
- 22a
- Durchgangsloch
- 23
- Auflager
- 24
- Führungsrand
- 25
- zusammenhängender Abschnitt
- 26
- Kerbe (geschweißter Abschnitt)
- 27
- Schweißpad (Hilfsschweißabschnitt)
- 28
- negativer äußerer Anschluss
- 29
- positiver äußerer Anschluss
- 30
- flache Platte
- 31
- Schaft
- 32
- plattenartiger Abschnitt
- 32a
- Durchgangsloch
- 33
- Niete
- 33a
- Schaft
- 33b
- Flansch
- 34
- plattenartiger Abschnitt
- 34a
- Vertiefung
- 35
- Niete
- 35a
- Flansch
- 35b
- Schaft
- 35c
- Vertiefung
- 36
- Trennvorrichtung
- 36a
- Durchgangsloch
- 37
- Anschlussaufnahmevertiefung
- 37
- Befestigungsvertiefung
- 39
- Zungenstück
- 39a
- Arretierloch
- 40
- vorstehender Abschnitt
- 41
- flacher Abschnitt
