DE112013003852T5 - Elektrische Speichervorrichtung - Google Patents

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c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JID Okuda Motoaki
c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JI Nishihara Hiroyasu
c/o KABUSHIKI KAISHA TOYOTA JI Kato Takayuki
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Abstract

Die hier offenbarte elektrische Speichervorrichtung ist eine elektrische Speichervorrichtung der gestapelten Art. Die elektrische Speichervorrichtung hat einen Separator, der eine erste Elektrode von einer zweiten Elektrode isoliert. Die elektrische Speichervorrichtung hat einen ersten Leitungspfad von einem ersten Elektrodenanschluss zu der ersten Elektrode, einen zweiten Leitungspfad von einem zweiten Elektrodenanschluss zu der zweiten Elektrode und eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die zwischen dem zweiten Elektrodenanschluss und der zweiten Elektrode angeordnet ist, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie den zweiten Leitungspfad unterbricht. Der Separator hat einen ersten Flächenabschnitt, der die eine Fläche der ersten Elektrode bedeckt, einen zweiten Flächenabschnitt, der die andere Fläche der ersten Elektrode bedeckt, und einen Verbindungsteil, der sowohl den ersten als auch den zweiten Flächenabschnitt verbindet. Der Verbindungsteil ist zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung und einem Ende der ersten Elektrode an einer Seite der Stromunterbrechungsvorrichtung angeordnet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der am 3. August 2012 angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2012-173246 , auf deren gesamten Inhalt hier Bezug genommen wird. Die in dieser Anmeldung offenbarte Technologie bezieht sich auf eine elektrische Speichervorrichtung.
  • Hintergrund des Standes der Technik
  • Eine elektrische Speichervorrichtung kann mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung montiert werden, um die Sicherheit zu verbessern. Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung JP H07-2544401 A (1995) offenbart eine elektrische Speichervorrichtung, die mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung montiert ist, die so aufgebaut ist, dass sie elektrischen Strom unterbricht, wenn ein Druck im Inneren eines Außenbehältnisses zunimmt. Diese elektrische Speichervorrichtung hat eine Elektrodengruppe, die eine blattartige positive Elektrode, einen blattartigen Separator und eine blattartige negative Elektrode umfasst. Der Separator ist in einem derartigem Zustand angeordnet, dass er sandwichartig zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode sitzt. Ein ebener Abschnitt der positiven Elektrode und ein ebener Abschnitt der negativen Elektrode sind in engem Kontakt mit dem Separator. Im Gegensatz dazu ist jedes Ende der positiven Elektrode und der negativen Elektrode nicht in engem Kontakt mit dem Separator, sondern diese Enden sind zu einem Raum im inneren des Außenbehältnisses freigelegt. Die Stromunterbrechungsvorrichtung dieser elektrischen Speichervorrichtung ist an einem Leitungspfad zwischen entweder der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode und einer Anschlussplatte vorgesehen, die als ein externer Verbindungsanschluss dient. Die Stromunterbrechungsvorrichtung hat ein Stromunterbrechungsventil mit einer Leitfähigkeit. Elektrischer Strom fließt durch dieses Stromunterbrechungsventil während des Aufladens oder Entladens. Wenn ein Druck im Inneren des Außenbehältnisses zunimmt, wird das Stromunterbrechungsventil derart betätigt, dass kein elektrischer Strom durch das Stromunterbrechungsventil fließt.
  • In der elektrischen Speichervorrichtung der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP H7-254401 A (1995) sind die Stromunterbrechungsvorrichtung und die Elektroden miteinander in dem Außenbehältnis angeordnet. Die Stromunterbrechungsvorrichtung und die Elektroden sind an vorbestimmten Montagepositionen in dem Außenbehältnis so angeordnet, dass verhindert werden kann, dass ein Kurzschluss verursacht wird, indem die Stromunterbrechungsvorrichtung und die Elektroden mit einander in Kontakt gelangen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wenn jedoch in der elektrischen Speichervorrichtung der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung JP H07-254401 A eine unbeabsichtigte externe Kraft beispielsweise auf das Außenbehältnis aufgebracht wird, besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass das Außenbehältnis verformt werden kann, wobei dadurch bewirkt wird, dass die in seinem Inneren befindlichen Bauteile aus den ursprünglichen Montagepositionen weg bewegt werden. In diesem Fall besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung, die mit einer der Elektroden verbunden ist, und ein Ende der anderen Elektrode miteinander in Kontakt gelangen können und somit ein Kurzschluss bewirkt wird.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Technologie zum Verringern einer Möglichkeit eines Kurzschlusses in einer elektrischen Speichervorrichtung.
  • Die vorliegenden Erfindung offenbart eine elektrische Speichervorrichtung. Die elektrische Speichervorrichtung ist von einer gestapelten Art. Die elektrische Speichervorrichtung hat ein Gehäuse. Die elektrische Speichervorrichtung hat eine blattartige erste Elektrode, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine blattartige zweite Elektrode, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei eine Polarität der zweiten Elektrode sich von der Polarität der ersten Elektrode unterscheidet. Die elektrische Speichervorrichtung hat einen Separator, der die erste Elektrode von der zweiten Elektrode isoliert. Die elektrische Speichervorrichtung hat einen ersten Elektrodenanschluss und einen zweiten Elektrodenanschluss, die am Gehäuse vorgesehen sind. Die elektrische Speichervorrichtung hat einen ersten Leitungspfad von dem ersten Elektrodenanschluss zu der ersten Elektrode und einen zweiten Leitungspfad von dem zweiten Elektrodenanschluss zu der zweiten Elektrode. Die elektrische Speichervorrichtung hat eine Stromunterbrechungsvorrichtung, die zwischen dem zweiten Elektrodenanschluss und der zweiten Elektrode in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie den zweiten Leitungspfad unterbricht. In der elektrischen Speichervorrichtung ist eine Fläche der ersten Elektrode einer Fläche der zweiten Elektrode zugewandt. In der elektrischen Speichervorrichtung hat der Separator einen ersten Flächenabschnitt, der die eine Fläche der ersten Elektrode bedeckt, einen zweiten Flächenabschnitt, der die andere Fläche der ersten Elektrode bedeckt, und einen Verbindungsabschnitt, der mit sowohl dem ersten Flächenabschnitt als auch dem zweiten Flächenabschnitt verbunden ist. In der elektrischen Speichervorrichtung ist der Verbindungsabschnitt zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung und einem Ende der ersten Elektrode an einer Seite der Stromunterbrechungsvorrichtung angeordnet.
  • In der vorstehend erwähnten elektrischen Speichervorrichtung ist der als ein Isolator dienende Verbindungsabschnitt des Separators zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung, die elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist, und der ersten Elektrode angeordnet. Aus diesem Grund kann sogar dann, wenn die erste Elektrode und die Stromunterbrechungsvorrichtung aus den ursprünglichen Montagepositionen weg bewegt werden, der Verbindungsabschnitt, der als ein Isolator dient, verhindern, dass die erste Elektrode und die Stromunterbrechungsvorrichtung miteinander in Kontakt gelangen. Dadurch wird verhindert, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode über den zweiten Leitungspfad und die Stromunterbrechungsvorrichtung kurzgeschlossen werden.
  • Die hierbei offenbarte elektrische Speichervorrichtung ermöglicht es sogar dann, wenn das Gehäuse einer unbeabsichtigten externen Kraft ausgesetzt ist, die Möglichkeit zu verringern, dass die elektrische Speichervorrichtung kurzgeschlossen wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer elektrischen Speichervorrichtung 2 eines Ausführungsbeispiels von vorn.
  • 2 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels.
  • 3 zeigt eine Vorderansicht einer Baugruppe 50 aus positiver Elektrode und Separator der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels.
  • 4 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der Baugruppe 50 aus positiver Elektrode und Separator der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels.
  • 5 zeigt eine Vorderansicht einer negativen Elektrode 52b der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels.
  • 6 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der negativen Elektrode 52b der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels.
  • 7 zeigt eine ausschnittartige Querschnittsansicht von vorn der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 in dem Fall, bei dem ein Druck im Inneren einen Gehäuses gering ist.
  • 8 zeigt eine ausschnittartige Querschnittsansicht von vorn der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 in einem Fall, bei dem der Druck im Inneren des Gehäuses hoch ist.
  • 9 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht einer elektrischen Speichervorrichtung 102 einer ersten Abwandlung.
  • 10 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht einer Stromunterbrechungsvorrichtung 240 einer elektrischen Speichervorrichtung 202 einer zweiten Abwandlung.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Nachstehend sind einige bevorzugte technische Aspekte von nachstehend erörterten Ausführungsbeispielen aufgeführt, die in der Beschreibung offenbart sind. Die individuell beschriebenen Merkmale sind technisch anwendbar.
    • (1) In der hierbei offenbarten elektrischen Speichervorrichtung kann ein Separator eine Fläche einer ersten Elektrode bedecken und kann größer als die Fläche der ersten Elektrode sein.
  • In der elektrischen Speichervorrichtung ist die erste Elektrode durch den Separator umschlossen. Dies ermöglicht es, die erste Elektrode und den Separator als eine einzige Einheit zu handhaben, wenn die elektrische Speichervorrichtung zusammengebaut wird. Aus diesem Grund kann die Tätigkeit zum Zusammenbauen der elektrischen Speichervorrichtung effizienter gestaltet werden.
    • (2) In der hierbei offenbarten elektrischen Speichervorrichtung kann die erste Elektrode eine blattartige erste Metallfolie umfassen. Die zweite Elektrode kann eine blattartige zweite Metallfolie umfassen. In der elektrischen Speichervorrichtung kann die erste Metallfolie einen ersten Streifen umfassen, der von einem Rand der ersten Metallfolie zu einer Außenseite der ersten Metallfolie vorragt. In der elektrischen Speichervorrichtung kann die zweite Metallfolie einen zweiten Streifen umfassen, der von einem Rand der zweiten Metallfolie zu einer Außenseite der zweiten Metallfolie vorragt. In der elektrischen Speichervorrichtung können der erste Streifen und der zweite Streifen zu einer gleichen Richtung innerhalb der elektrischen Speichervorrichtung gerichtet sein.
  • In der elektrischen Speichervorrichtung sind die Streifen der ersten und zweiten Metallfolie zu einer gleichen Richtung in der elektrischen Speichervorrichtung gerichtet. Aus diesem Grund kann das Volumen eines Raumes zwischen einer Elektrodenbaugruppe und einem Gehäuse geringer gestaltet werden als in einem Fall, bei dem die Streifen der ersten und zweiten Metallfolie in unterschiedliche Richtungen in Bezug auf die Elektrodenbaugruppe gerichtet sind. Dies ermöglicht es, eine Zunahme der Größe der elektrischen Speichervorrichtung zu vermeiden.
    • (3) Die hier offenbarte elektrische Speichervorrichtung ist eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, und die erste Elektrode kann eine positive Elektrode sein und die zweite Elektrode kann eine negative Elektrode sein. In der elektrischen Speichervorrichtung kann die zweite Elektrode die erste Elektrode bedecken und kann sie größer als die erste Elektrode sein.
  • In der elektrischen Speichervorrichtung ist eine Fläche (Bereich) der negativen Elektrode größer als bei der positiven Elektrode.
  • Aus diesem Grund werden Lithium-Ionen, die sich in einer Richtung zu der negativen Elektrode hin während des Aufladens bewegt haben, mit Leichtigkeit durch die negative Elektrode okkludiert (verschlossen). Dies ermöglicht es, ein Ablagern von metallenem Lithium an der negativen Elektrode zu vermeiden. Außerdem ist in der elektrischen Speichervorrichtung die positive Elektrode, die eine kleinere Fläche hat, durch den Separator bedeckt. Aus diesem Grund kann eine Länge, um die der Separator von einem Rand der Elektrode vorragt, kleiner gestaltet werden als in einem Fall, bei dem die negative Elektrode durch den Separator bedeckt ist, und somit kann eine Zunahme der Größe der elektrischen Speichervorrichtung vermieden werden. Aus diesen Gründen ermöglicht die elektrische Speichervorrichtung ein Vermeiden des Ablagerns von metallenem Lithium, während die Zunahme der Größe der elektrischen Speichervorrichtung vermieden wird.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt einen Gesamtaufbau einer elektrischen Speichervorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Die elektrische Speichervorrichtung 2 hat: ein Gehäuse 4; eine Elektrodenbaugruppe 6, die in dem Gehäuse 4 untergebracht ist; einen positiven Elektrodenanschluss 12a und einen negativen Elektrodenanschluss 12b, die in dem Gehäuse 4 vorgesehen sind; und eine Stromunterbrechungsvorrichtung 40, die innerhalb des Gehäuses 4 vorgesehen ist.
  • Das Gehäuse 4 ist aus Metall hergestellt und ist im Wesentlichen in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds. Der positive Elektrodenanschluss 12a ist an einer oberen Wand des Gehäuses 4 an einem Rand an der rechten Seite in 1 vorgesehen, und der negative Elektrodeanschluss 12b ist an der oberen Wand des Gehäuses 4 an einem Rand an der linken Seite in 1 vorgesehen. Der positive Elektrodenanschluss 12a und der negative Elektrodenanschluss 12b sind jeweils mit positiven Elektroden 52a und negativen Elektroden 52b innerhalb des Gehäuses 4 elektrisch verbunden (wie dies nachstehend detailliert erläutert ist). Die positive Elektrode 52a ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben und die negative Elektrode 52b ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. Verdrahtungselemente (die nicht gezeigt sind) zum Aufladen und Entladen der elektrischen Speichervorrichtung 2 sind mit dem positiven Elektrodenanschluss 12a und dem negativen Elektrodenanschluss 12b verbunden.
  • Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der positive Elektrodenanschluss 12a eine aus Metall hergestellte Schraube 24a, eine aus Metall hergestellte Innenmutter 26a und eine aus Metall hergestellte Außenmutter 28a. Die Schraube 24a und die Innenmutter 26a halten das Gehäuse 4, wobei eine Abdichtscheibe 32a zwischen ihnen angeordnet ist. Die Schraube 24a und die Innenmutter 26a sind von dem Gehäuse 4 durch einen Isolator 30a isoliert. Die Außenmutter 28a wird für eine Drahtverbindung mit dem Verdrahtungselement verwendet.
  • Der negative Elektrodenanschluss 12b hat eine aus Metall hergestellte Schraube 24b, eine aus Metall hergestellte Innenmutter 26b und eine aus Metall hergestellte Außenmutter 28b. Die Schraube 24b und die Innenmutter 26b halten das Gehäuse 4, wobei eine Abdichtscheibe 32b zwischen Ihnen angeordnet ist. Die Schraube 24b und die Innenmutter 26b sind von dem Gehäuse 4 durch einen Isolator 30b isoliert. Die Außenmutter 28b wird für eine Drahtverbindung mit dem Verdrahtungselement verwendet.
  • Wie dies in 2 gezeigt ist, hat die Elektrodenbaugruppe 6 Baugruppen 50 aus positiver Elektrode und Separator (Positivelektrode-Separator-Baugruppen), die die positiven Elektroden 52a aufweisen, und die negativen Elektroden 52b. Die Baugruppen 50 aus positiver Elektrode und Separator und die negativen Elektroden 52b sind abwechselnd angeordnet und gestapelt. Die elektrische Speichervorrichtung 2 ist eine elektrische Speichervorrichtung der gestapelten Art. Die Elektrodenbaugruppe 6 ist nachstehend detailliert beschrieben.
  • Die Elektrodenbaugruppe 6 ist in ein Elektrolyt eingetaucht. Das Elektrolyt enthält Hilfssalz, das Lithiumsalz in einem Lösungsmittel umfasst. FEC (Fluoretylenecorbonat) kann für das Lösungsmittel beispielsweise angewendet werden. LiPF6 (Lithiumhexalfluorphosfat) kann beispielsweise für das Hilfssalz angewendet werden.
  • Wie dies in 1 gezeigt ist, sind die positiven Elektroden 52a, eine erste Leitung (erster Leiter) 10a und der positive Elektrodenanschluss 12a in Aufeinanderfolge so verbunden, dass sie einen Leitungspfad (erster Leitungspfad) ausbilden, der die positiven Elektroden 52a und den positiven Elektrodenanschluss 12a verbindet, der als ein erster positiver Elektrodenanschluss dient. Ein Isolator 34a ist zwischen einer oberen Fläche der ersten Leitung 10a und einer Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 4 angeordnet. Die negativen Elektroden 52b, eine zweite Leitung (zweiter Leiter) 10b, die Stromunterbrechungsvorrichtung 40, eine dritte Leitung (dritter Leiter) 22 und der negative Elektrodenanschluss 12b, der als ein zweiter Elektrodenanschluss dient, sind in Aufeinanderfolge so verbunden, dass sie einen zweiten Leitungspfad ausbilden, der die negativen Elektroden 52b und den negativen Elektrodenanschluss 12b verbindet. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 kann diesen Leitungspfad von einem Zustand, bei dem elektrischer Strom durch den Leitungspfad fließt, zu einem Zustand schalten, bei dem kein elektrischer Strom durch den Leitungspfad fließt.
  • Die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 ist an der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 4 vorgesehen. Ein Isolator 34b ist zwischen einer oberen Fläche der zweiten Leitung 10b und der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 4 und zwischen einem oberen Ende der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 und der Innenfläche der oberen Wand des Gehäuses 4 angeordnet. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 ist eine drucksensitive Stromunterbrechungsvorrichtung. In einem Fall, bei dem der Druck im Inneren des Gehäuses geringer als ein Stromunterbrechungsdruckwert ist, ist die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 in einem Zustand, bei dem elektrischer Strom durch den Leitungspfad zwischen den negativen Elektroden 52b und dem negativen Elektrodenanschluss 12b fließt. Des Weiteren ist in einem Zustand, bei dem der Druck im Inneren des Gehäuses 4 gleich wie oder größer als der Stromunterbrechungsdruckwert ist, die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 in einem Zustand, bei dem kein elektrischer Strom durch den Leitungspfad zwischen den negativen Elektroden 52b und dem negativen Elektrodenanschluss 12b fließt.
  • Nachstehend ist die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 detailliert beschrieben. Wie dies in 7 gezeigt ist, hat die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 eine Membran 38. Die Membran 38 ist eine leitfähige Membran, die unter Betrachtung von einer oberen Seite in 7 die Form eines Kreises hat. Ein Peripherieabschnitt (Umfangsabschnitt) der Membran 38 wird zwischen der zweiten Leitung 10b und einem Isolator 36 erhalten. Der Peripherieabschnitt der Membran 38 und die zweite Leitung 10b stehen in Kontakt und sind miteinander elektrisch verbunden. Die dritte Leitung 22 ist durch den Isolator 36 unterhalb der Membran 38 gestützt. Der Peripherieabschnitt der Membran 38 und die dritte Leitung 22 sind voneinander durch den Isolator 36 isoliert. Die untere Fläche der Membran 38 ist einem Druck eines Raumes 41 innerhalb des Gehäuses 4 ausgesetzt. Die obere Fläche der Membran ist dem Druck in einem Raum 42 ausgesetzt, der von dem Raum innerhalb des Gehäuses 4 isoliert ist. Die Membran 38 kann zwischen einem in 7 gezeigtem Zustand (bei dem die Membran 38 nach unten ausgebaucht ist) und einem in 8 gezeigten Zustand (bei dem die Membran 38 nach oben ausgebaucht ist) gemäß dem Druck in dem Raum 41 schalten.
  • Das heißt in einem Fall, bei dem der Druck im Inneren des Gehäuses 4 geringer als der Stromunterbrechungsdruckwert ist, ist die Membran 38 in einen derartigen Zustand versetzt, dass sie nach unten ausgebaucht ist (7). In diesem Fall stehen ein Abschnitt der Membran 38, die nach unten ausgebaucht ist, und die dritte Leitung 22 miteinander in Kontakt und sind elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen der dritten Leitung 22 und der Membran bringt einen Zustand mit sich, bei dem elektrischer Strom durch den Leitungspfad zwischen den negativen Elektroden 52b und dem negativen Elektrodenanschluss 12b fließt. In einem Fall, bei dem der Druck im Inneren des Gehäuses 4 so ansteigt, dass er gleich wie oder größer als der Stromunterbrechungsdruckwert wird, ist die Membran 38 in einen derartigen Zustand versetzt, dass sie nach oben ausgebaucht ist (8). In diesem Fall sind die Membran 38 und die dritte Leitung 22 voneinander derart getrennt, dass die Membran 38 und die dritte Leitung 22 voneinander elektrisch isoliert sind. Die Isolation zwischen der Membran 38 und der dritten Leitung 22 bringt einen Zustand mit sich, bei dem kein elektrischer Strom durch den Leitungspfad zwischen den negativen Elektroden 52b und dem negativen Elektrodenanschluss 12b fließt. Wie dies in den 7 und 8 gezeigt ist, ist die Membran 38 der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 zu der Innenseite des Gehäuses 4 (zu der unteren Seite unter Betrachtung in 7) freigelegt.
  • Nachstehend sind die Elektrodenbaugruppe 6, die positiven Elektroden 52a und die negativen Elektroden 52b detailliert beschrieben. Die Elektrodenbaugruppe 6 ist ausgebildet, indem eine Vielzahl an Positivelektroden-Separator-Baugruppen 50 (Baugruppen 50 aus positiver Elektrode und Separator) und eine Vielzahl an negativen Elektroden 52b in Aufeinanderfolge gestapelt sind (2). Jede der Baugruppen 50 aus positiver Elektrode und Separator hat einen sackartigen Separator 60 und die positive Elektrode 52a, die in einem Innenraum 69 in dem sackartigen Separator 60 angeordnet ist (3 und 4).
  • Die positive Elektrode 52a ist durch eine Positivelektrodenmetallfolie 54a und Positivelektrodenaktivmateriallagen 58a ausgebildet. Die Positivelektrodenmetallfolie 54a ist beispielsweise aus Aluminium (Al) hergestellt. Die Positivelektrodenmetallfolie 54a hat einen rechtwinkligen Körperabschnitt 56a und einen Positivelektrodenstreifen 55a, der sich in einer nach oben weisenden Richtung in 3 von dem Körperabschnitt 56a erstreckt. Die Positivelektrodenaktivmateriallagen 58a sind an beiden Flächenabschnitten des Köperabschnittes 56a ausgebildet. Ein anwendbares Beispiel der Positivelektrodenaktivmateriallagen 58a ist ein Mischmaterial, das ein Lithiumkomplexoxid enthält (wie beispielsweise LiCoO2, LiNiO2LiMn2O4, Li2MnO3 oder dergleichen). Wie dies in 1 gezeigt ist, sind in einer Vielzahl vorhandene Positivelektrodenstreifen 55a, die sich von den jeweiligen Positivelektrodenmetallfolien 54a erstrecken, gebündelt und an einer unteren Fläche der ersten Leitung 10a fixiert.
  • Der sackartige Separator 60 ist durch zwei blattartige Separatoren 60c und 60d ausgebildet. Die Separatoren 60c und 60d sind aus porösem isolierendem Harz hergestellt. Anwendbare Beispiele des isolierenden Harzes sind Polypropylen, Polyethylen, ein Kompositionsmaterial aus ihnen, etc. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist die Fläche von jedem der Separatoren 60c und 60d größer als die Fläche des Körperabschnittes 56a der Positivelektrodenmetallfolie 54a. Unter Betrachtung von der Vorderseite in 3 sind die Separatoren 60c und 60d so angeordnet, dass der Körperabschnitt 56a sich im Inneren der Separatoren 60c und 60d befindet. Die Separatoren 60c und 60d sind an beiden Seiten der positiven Elektrode angeordnet (4). Ein Verbindungsbereich 68 ist an den Enden der Separatoren 60c und 60d ausgebildet. In dem Verbindungsbereich 68 sind die Separatoren 60c und 60d so verbunden, dass sie eine Einheit bilden. Die Separatoren 60c und 60d sind aneinander an mittleren Abschnitten der Separatoren 60c und 60d nicht verbunden, und der Innenraum 69 ist zwischen den Separatoren 60c und 60d ausgebildet.
  • Der Verbindungsbereich 68 hat geschweißte Bereiche 66, in denen die Separatoren 60c und 60d geschweißt sind, und einen nicht geschweißten Bereich 67, in dem die Separatoren 60c und 60d nicht geschweißt sind. Ein anwendbares Beispiel eines hierbei genutzten Schweißverfahrens ist ein Ultraschallschweißen. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist unter Betrachtung von vorn jeder der geschweißten Bereiche 66 im Wesentlichen in der Form eines Vierecks, und der nicht geschweißte Bereich 67 ist in einer Fläche um die geschweißten Bereiche 66 herum ausgebildet. Der nicht geschweißte Bereich 67 erstreckt sich beispielsweise von einem Separatorende zu dem Innenraum. Das Elektrolyt kann sich zufriedenstellend zwischen dem Innenraum 69 in dem sackartigen Separator 60 und dem Raum außerhalb des Innenraums 69 durch den nicht geschweißten Bereich 67 bewegen. Jede der positiven Elektroden 52a ist in dem Innenraum 69 angeordnet. In dem Zustand, in dem die positive Elektrode 52a in dem Innenraum 69 angeordnet ist, umgeben die Separatoren 60c und 60d die positive Elektrode 52a.
  • Wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, ist jede der negativen Elektroden 52b durch eine Negativelektrodenmetallfolie 54b und Negativelektrodenaktivmateriallagen 58b aufgebaut. Die Negativelektrodenmetallfolie 54b ist beispielsweise aus Kupfer (Cu) hergestellt. Die Negativelektrodenmetallfolie 54b hat einen rechtwinkligen Körperabschnitt 56b und einen Negativelektrodenstreifen 55b, der sich von dem Körperabschnitt 56b in einer nach oben weisenden Richtung in 5 erstreckt. Die Negativelektrodenaktivmateriallagen 58b sind an beiden Oberflächen des Körperabschnittes 56b ausgebildet. Die Negativelektrodenaktivmateriallagen 58b sind ein Mischmaterial, das ein Material auf Kohlenstoffbasis wie beispielsweise Graphit enthält. Wie dies in 1 gezeigt ist, sind die in Vielzahl vorhandenen Negativelektrodenstreifen 55b, die sich von den jeweiligen Negativelektrodenmetallfolien 54 erstrecken, gebündelt und an einer unteren Fläche der zweiten Leitung 10b fixiert.
  • Die Streifen 55a der positiven Elektroden 52a und die Streifen 55b der negativen Elektroden 52b sind an der gleichen Seite (an der oberen Seite unter Betrachtung in 1) in Bezug auf die Elektrodenbaugruppe 6 angeordnet. Aus diesem Grund kann das Volumen eines Raumes zwischen der Elektrodenbaugruppe 6 und dem Gehäuse 4 kleiner gestaltet werden als in dem Fall, bei dem die Streifen 55a und 55b zu verschiedenen Richtungen in Bezug auf die Elektrodenbaugruppe 6 angeordnet sind. Dies ermöglicht es, die Zunahme der Größe der elektrischen Zwischenspeichervorrichtung 2 zu vermeiden.
  • Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die Fläche jeder negativen Elektrode 52b so gestaltet, dass sie größer als die Fläche jeder positiven Elektrode 52a ist. Wenn die elektrische Speichervorrichtung 2 von der Vorderseite (in einem in 1 gezeigten Zustand) betrachtet wird, befindet sich der Außenumfang der positiven Elektrode 52a an einer Innenseite des Außenumfangs der negativen Elektrode 52b. Des Weiteren befindet sich der Außenumfang der negativen Elektrode 52b an einer Innenseite des Außenumfangs des sackartigen Separators 60. Der Außenumfang des sackartigen Separators 60 ist größer als der Außenumfang der positiven Elektrode 52a, die in dem sackartigen Separator 60 angeordnet ist, um eine derartige Breite gestaltet, dass der Verbindungsbereich 68 untergebracht ist. In der elektrischen Speichervorrichtung 2 ist jeder sackartige Separator 60 an jeder positiven Elektrode 52a vorgesehen, von der der Außenumfang kleiner ist. Aus diesem Grund kann der Außenumfang des sackartigen Separators 60 kleiner gestaltet werden als in dem Fall, bei dem der sackartige Separator 60 für die negative Elektrode 52b angewendet wird, von der der Außenumfang größer ist. Dies ermöglicht es, die Zunahme der Größe der elektrischen Speichervorrichtung 2 zu vermeiden.
  • Wenn die elektrische Speichervorrichtung 2 zusammengebaut ist, ist die Elektrodenbaugruppe 6 ausgebildet durch Stapeln einer Vielzahl an Baugruppen 50 aus positiver Elektrode und Separator und einer Vielzahl an negativen Elektroden 52b in Aufeinanderfolge. In der elektrischen Speichervorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die positive Elektrode 52a durch den sackartigen Separators 60 umschlossen. Dies ermöglicht es, die positive Elektrode 52a und die Separatoren 60c und 60d zusammen als eine einzelne Einheit zu handhaben, wenn die elektrische Speichervorrichtung 2 zusammengebaut wird. Die Tätigkeit des Zusammenbauens der elektrischen Speichervorrichtung 2 kann effizienter gestaltet werden als in dem Fall, bei dem die positive Elektrode 52a und die Separatoren 60c und 60d separat gehandhabt werden.
  • In der Elektrodenbaugruppe 6 sind, wie dies in 2 gezeigt ist, die Separatoren 60c und 60d, die den sackartigen Separator 60 ausbilden, zwischen jeder negativen Elektrode 52b und jeder positiven Elektrode 52a angeordnet. In dem Elektrolyt enthaltene Lithiumionen durchdringen die Separatoren 60c und 60d, die porös sind. Während des Entladens der elektrischen Speichervorrichtung 2 werden Lithiumionen durch die positiven Elektroden 52a okkludiert, und Lithiumionen werden von den negativen Elektroden 52b emittiert. Während des Aufladens der elektrischen Speichervorrichtung 2 werden Lithiumionen von den positiven Elektroden 52a emittiert, und Lithiumionen werden durch die negativen Elektroden 52b okkludiert. In der elektrischen Speichervorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Fläche der negativen Elektrode 52b größer als die Fläche der positiven Elektrode 52a. Aus diesem Grund werden die während des Aufladens von den positiven Elektroden 52a emittierten Lithiumionen mit Leichtigkeit durch die negativen Elektroden 52b okkludiert. Dies ermöglicht es, eine Ablagerung von metallenem Lithium an den negativen Elektroden 52b zu vermeiden.
  • In der elektrischen Speichervorrichtung 2 ist der Verbindungsbereich 68 zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung 40, die mit einer der Elektroden (beispielsweise die negative Elektrode 52b) verbunden ist, und einem Ende 53a der anderen Elektrode (positive Elektrode 52a) an der Seite der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 (obere Seite) angeordnet. Aus diesem Grund kann selbst dann, wenn das Gehäuse 4 sich verformt und bewirkt wird, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 und die andere Elektrode (positive Elektrode 52a) nahe zueinander gelangen, verhindert werden, dass die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 und die positive Elektrode 52a miteinander in Kontakt gelangen. Dies ermöglicht es, dass die elektrische Speichervorrichtung 2 die Möglichkeit eines Kurzschlusses in der elektrischen Speichervorrichtung 2 verringert. Das heißt selbst wenn die Flächen der Positivelektrodenmetallfolie 54a und die Positivelektrodenaktivmateriallagen 58a in der positiven Elektrode 52a verbreitert sind, kann das Vorhandensein des Verbindungsbereiches 68 zwischen der positiven Elektrode 52a und der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 die Möglichkeit eines Kurzschlusses verringern, wenn die positive Elektrode 52a mit der Stromunterbrechungsvorrichtung 40, die ein negatives Elektrodenpotenzial hat, in Kontakt gelangt. Dies ermöglicht es, die Batterieleistung pro Volumeneinheit zu erhöhen.
  • Der vorstehend erwähnte Effekt wird durch die Separatoren 60c und 60d erzielt, die die Elektrodenbaugruppe 6 ausbilden. Die elektrische Speichervorrichtung 2 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ermöglicht es, die Möglichkeit eines Kurschlusses in der elektrischen Speichervorrichtung 2 zu reduzieren, ohne einen anderen Isolator außer den Separatoren 60c und 60d vorzusehen.
  • Die Entsprechungen zwischen den in dem Ausführungsbeispiel angewendeten Ausdrücken und den in den Ansprüchen angewendeten Ausdrücken sind nachstehend erläutert. Der sackartige Separator 60 ist ein Beispiel des "Separators". Der Verbindungsbereich 68 ist ein Beispiel des "Verbindungsteils" in den Ansprüchen, und andere Teile außer dem Verbindungsabschnitt 68 der Separatoren 60c und 60d sind Beispiele des "ersten Flächenabschnittes" und des "zweiten Flächenabschnittes".
  • In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist der sackartige Separator 60 durch die beiden Separatoren 60c und 60d ausgebildet, die aneinander an dem Verbindungsabschnitt 68 verbunden sind. Jedoch kann der sackartige Separator 60 alternativ ausgebildet werden, indem ein einzelner Separator gestaltet wird und ein Ende von ihm mit dem anderen Ende verbunden wird. In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind der "erste Flächenabschnitt" und der "zweite Flächenabschnitt" andere Teile außer dem Verbindungsabschnitt 68 der beiden Separatoren 60c und 60d. Jedoch können der "erste Flächenabschnitt" und der "zweite Flächenabschnitt" alternativ Flächenabschnitte eines einzelnen Separators sein, die aneinander über einen gefalteten Abschnitt zugewandt sind, der durch Falten des einzelnen Separators ausgebildet wird. In dem Ausführungsbeispiel ist der "Verbindungsteil" der Verbindungsbereich 68, der durch die beiden Separatoren 60c und 60d ausgebildet ist, die aneinander verbunden sind. Jedoch kann der "Verbindungsteil" ein gefalteter Abschnitt sein, der durch Falten eines einzelnen Separators ausgebildet ist.
  • Nachstehend ist eine erste und eine zweite Abwandlung des Ausführungsbeispiels beschrieben. In der elektrischen Speichervorrichtung 2 des Ausführungsbeispiels besteht ein Zwischenraum (Abstand) zwischen den Verbindungsbereichen 68 und der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 (siehe 2). Jedoch können die Verbindungsbereiche 68 und die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 so nahe zueinander sein, dass sie fast miteinander in Kontakt stehen, oder sie können tatsächlich miteinander in Kontakt stehen. Beispielsweise stehen in einer elektrischen Speichervorrichtung 102 der in 9 gezeigten ersten Abwandlung die Verbindungsbereiche 68 und die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 miteinander in Kontakt. Da jeder Verbindungsbereich 68 ein Isolator ist, wie dies vorstehend erwähnt ist, bewirkt dieser keinen Kurzschluss selbst wenn der Bereich 68 mit der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 in Kontakt gelangt. Da des Weiteren der Verbindungsbereich 68 geschweißt ist, werden die Isolation zwischen der positiven Elektrode 52a und der negativen Elektrode 52b und die Isolation zwischen der positiven Elektrode 52a und der Stromunterbrechungsvorrichtung noch leichter beibehalten als in dem Fall, bei dem die Separatoren 60c und 60d unabhängig voneinander sind, selbst wenn die Stromunterbrechungsvorrichtung 40 und der Verbindungsbereich 68 miteinander in Kontakt gelangen. Des Weiteren kann in diesem Fall die Zunahme der Batterieleistung pro Volumeneinheit erzielt werden, indem die Flächen der Positivelektrodenmetallfolie 54a und der Positivelektrodenaktivmateriallagen 58a der positiven Elektrode 52a verbreitert werden.
  • Eine elektrische Speichervorrichtung 202 der zweiten Abwandlung hat eine Stromunterbrechungsvorrichtung 240 (10). Die Stromunterbrechungsvorrichtung 240 ist eine Vorrichtung, die erhalten wird, indem eine Schutzplatte 62 zu der Stromunterbrechungsvorrichtung 40 des Ausführungsbeispiels hinzugefügt wird. Die Schutzplatte 62 ist an einer unteren Seite des Isolators 36 fixiert. Die Schutzplatte 62 ist zwischen der Membran 38 der Stromunterbrechungsvorrichtung 240 und der Elektrodenbaugruppe 6 angeordnet und bedeckt die Membran 38. Damit die Membran 38 mit Leichtigkeit einem Innendruck im Inneren des Gehäuses 4 ausgesetzt ist, kann die Schutzplatte 62 mit einem Durchgangsloch 63 versehen sein, das durch den Raum 41 in dem Gehäuse 4 und einen Raum zwischen der Membran 38 und der Schutzplatte 62 tritt. Wenn ein Abstand zwischen dem Verbindungsbereich 68 und der Membran 38 verkürzt ist, kann ein unbeabsichtigter Kontakt des Verbindungsbereiches 68 mit der Membran 38 eine Änderung des Drucks bewirken, bei dem die Membran 38 betätigt wird. Eine derartige Fehlfunktion aufgrund des Kontakts des Verbindungsbereiches 68 mit der Membran 38 kann verhindert werden, indem die Schutzplatte 62 eingebaut wird. Es sollte beachtet werden, dass die Schutzplatte 62 ein Isolator oder ein Leiter sein kann. Selbst wenn die Schutzplatte 52 ein Leiter ist, wird kein Kurzschluss zwischen der Membran 38 und dem Verbindungsbereich 68 bewirkt, der ein Isolator ist. Es sollte hierbei beachtet werden, dass, wenn die Schutzplatte 62 ein Isolator ist, die Schutzplatte 62 und der Isolator 36 als ein einzelnes Element gestaltet werden können.
  • Spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung sind vorstehend detailliert beschrieben, jedoch sind diese lediglich beispielartige Hinweise und schränken somit den Umfang der Ansprüche nicht ein. Die in den Ansprüchen beschriebene Technik umfasst Abwandlungen und Variationen der vorstehend aufgezeigten spezifischen Beispiele. Die in der Beschreibung und in den Zeichnungen beschriebenen technischen Merkmale können allein oder in verschiedenen Kombinationen technisch angewendet werden, und sind nicht auf die ursprünglich beanspruchten Kombinationen beschränkt. Des Weiteren kann die in der Beschreibung und in den Zeichnungen beschriebene Technik gleichzeitig eine Vielzahl an Zielen erreichen, und deren technische Bedeutung beruht in den Bereichen von einem Ziel dieser Ziele.

Claims (4)

  1. Elektrische Speichervorrichtung der gespeicherten Art mit: einem Gehäuse; einer blattartigen ersten Elektrode, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist; einer blattartigen zweiten Elektrode, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei eine Polarität der zweiten Elektrode sich von derjenigen der ersten Elektrode unterscheidet; einem Separator, der die erste Elektrode von der zweiten Elektrode isoliert; einem ersten Elektrodenanschluss und einem zweiten Elektrodenanschluss, die an dem Gehäuse vorgesehen sind; einem ersten Leitungspfad von dem ersten Elektrodenanschluss zu der ersten Elektrode; einem zweiten Leitungspfad von dem zweiten Elektrodenanschluss zu der zweiten Elektrode; und einer Stromunterbrechungsvorrichtung, die zwischen dem zweiten Elektrodenanschluss und der zweiten Elektrode in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie den zweiten Leitungspfad unterbricht, wobei eine Oberfläche der ersten Elektrode einer Oberfläche der zweiten Elektrode zugewandt ist, der Separator Folgendes aufweist: einen ersten Flächenabschnitt, der die eine Fläche der ersten Elektrode bedeckt, einen zweiten Flächenabschnitt, der die andere Fläche der ersten Elektrode bedeckt, und ein Verbindungsteil, das mit sowohl dem ersten Flächenabschnitt als auch dem zweiten Flächenabschnitt verbunden ist, und der Verbindungsteil zwischen der Stromunterbrechungsvorrichtung und einem Ende der ersten Elektrode an der Seite der Stromunterbrechungsvorrichtung angeordnet ist.
  2. Elektrische Speichervorrichtung der gestapelten Art gemäß Anspruch 1, wobei der Separator die Fläche der ersten Elektrode bedeckt und größer als die Fläche der ersten Elektrode ist.
  3. Elektrische Speichervorrichtung der gestapelten Art gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrode eine blattartige erste Metallfolie aufweist, die zweite Elektrode eine blattartige zweite Metallfolie aufweist, die erste Metallfolie einen ersten Streifen aufweist, der von einem Rand der ersten Metallfolie zu einer Außenseite der ersten Metallfolie vorragt, die zweite Metallfolie einen zweiten Streifen aufweist, der von einem Rand der zweiten Metallfolie zu einer Außenseite der zweiten Metallfolie vorragt, und der erste Streifen und der zweite Streifen in die gleiche Richtung innerhalb der elektrischen Speichervorrichtung gerichtet sind.
  4. Elektrische Speichervorrichtung der gestapelten Art gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Speichervorrichtung eine Lithiumionen-Sekundärbatterie ist, die erste Elektrode eine positive Elektrode ist, die zweite Elektrode eine negative Elektrode ist, und die zweite Elektrode die erste Elektrode bedeckt und größer als die erste Elektrode ist.
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