DE112014001918T5

DE112014001918T5 - Kollektorplatte für eine Energiespeichereinrichtung und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112014001918T5
Application number: DE112014001918.6T
Authority: DE
Inventors: Alexander D. Khakhalev
Original assignee: Maxwell Technologies Inc
Current assignee: Maxwell Technologies Inc
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-12-31
Also published as: WO2014168885A1; US20180182560A1; US9805877B2; US10636576B2; US20140308554A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt Kollektorplatten für eine Energiespeichervorrichtung, Energiespeichervorrichtungen mit einer Kollektorplatte und Verfahren zur Herstellung derselben bereit. In einem Aspekt umfasst eine Kollektorplatte ein Gehäuse. Eine oder mehr Öffnungen erstrecken sich in das Gehäuse. Die Öffnungen sind dafür konfiguriert, dass ein Abschnitt eines freien Endes eines spiralförmig gewickelten Stromkollektors einer spiralförmig gewickelten Elektrode für eine Energiespeichervorrichtung sich in die eine oder mehr Öffnungen erstreckt.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUSAMMENHÄNGENDE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Patentanmeldung ("Provisional Application") Nr. 61/810650, eingereicht am 10. April 2013, mit dem Titel “COLLECTOR PLATE FOR ENERGY STORAGE DEVICE AND METHODS OF MANUFACTURING”, die hiermit in ihrer Gesamtheit unter Bezugnahme hierin übernommen wird.
HINTERGRUND
Gebiet
Diese Erfindung behandelt allgemein eine Kollektorplatte für eine Energiespeichereinrichtung wie z. B. einen Kondensator und Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere behandelt die Offenlegung eine Kollektorplatte, die zuverlässig innerhalb der Energiespeichereinrichtung angeschlossen werden kann und die den Elektrolytfluss in die Energiespeichereinrichtung verbessern kann.
Beschreibung des diesbezüglichen Stands der Technik
Viele Energiespeichereinrichtungen weisen eine leitfähige Kollektorplatte auf, die elektrische Kommunikation zwischen einer Elektrodenanordnung und einem Anschluss der Einrichtung bereitstellt. Es kann jedoch schwierig sein, Kollektorplatten zu entwerfen, die zuverlässig und einfach herzustellen sind.
Viele unterschiedliche Typen von Energiespeichereinrichtungen, wie z. B. Kondensatoren, Brennstoffzellen, Batterien und Ähnliches, sind bereits bekannt. Konventionelle Energiespeichereinrichtungen weisen üblicherweise ein Gehäuse auf, das zwei oder mehr Elektroden aufnimmt, die oft spiralförmig miteinander verwunden sind, um eine Elektrodenanordnung zu bilden, die von einem Fachmann auf diesem Gebiet als "Jellyroll" bezeichnet wird. Ein Elektrolyt wird unter Druck durch einen Port im Gehäuse injiziert, um die Jellyroll im Gehäuse mit Elektrolyt zu imprägnieren. Konventionelle Energiespeichereinrichtungen weisen häufig eine oder mehrere leitfähige Kollektorplatten auf, von denen jede als Zwischenstruktur wirkt, um elektrische Kommunikation zwischen einer Elektrode der Jellyroll und einem Anschluss der Energiespeichereinrichtung bereitzustellen. Konventionelle Kollektorplatten weisen auch eine kleine Öffnung auf, die den Elektrolytfluss vom Port im Gehäuse durch die Kollektorplatte und zur Jellyroll ermöglichen soll.
Konventionelle Kollektorplatten weisen eine planare untere Fläche auf, die gegen eine Jellyroll gepresst wird, um alle Enden der Jellyroll teilweise zu biegen und zu krümmen. Zwischen den gebogenen, gekrümmten Enden und der Kollektorplatte werden Schweißstellen angebracht, um die Kollektorplatte mechanisch und elektrisch mit der Jellyroll zu verbinden. Vor dem Schweißen werden die gebogenen Enden der Jellyroll üblicherweise eingekerbt, um den elektrischen Kontakt zwischen der Jellyroll und der Kollektorplatte zu verbessern. Die Schweißstellen versagen jedoch häufig, wenn sie transversalen oder radialen Kräften ausgesetzt sind.
Die Größe der durch konventionelle Kollektorplatten verlaufenden Öffnung für die Elektrolyt-Imprägnierung ist generell klein. Es wurde angenommen, dass die erforderliche Öffnungsgröße gerade groß genug sein muss, um während der Jellyroll-Imprägnierung den Fluss des Elektrolyten durch die Kollektorplatte zu ermöglichen, aber klein genug, um es der unteren Fläche der Kollektorplatte zu ermöglichen, die Enden der Jellyroll entsprechend der vorstehenden Beschreibung zu biegen. Zusätzlich wurden die Öffnungen klein gehalten, um die erhöhte Steifheit der Kollektorplatte beizubehalten, wobei man annahm, dass dies erforderlich sei, um die Kräfte beim Biegen der Enden der Jellyroll zu unterstützen und um Widerstand gegen externe Scherkräfte bereitzustellen. Ein Problem bei diesen konventionellen Systemen war, dass die gebogenen Enden der Jellyroll die Öffnung in der Kollektorplatte bedeckten und dadurch den Elektrolytfluss durch die Öffnung und zur Jellyroll verhinderten. Die gebogenen Enden der Jellyroll bedeckten dabei auch die Spalte zwischen den Stromkollektorschichten in der Jellyroll, wobei der Elektrolytfluss in Längsrichtung in diese Spalte verhindert und dadurch die Elektrolytimprägnierung verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Die Systeme, Verfahren und Einrichtungen gemäß dieser Offenbarung weisen jeweils mehrere innovative Aspekte auf, von denen kein einzelner für die hierin offenbarten wünschenswerten Eigenschaften allein ausschlaggebend ist.
Ein innovativer Aspekt des in dieser Offenbarung beschriebenen Gegenstands kann mit einer Kollektorplatte für eine Energiespeichereinrichtung implementiert werden. Die Kollektorplatte weist einen Körper und eine oder mehrere in den Körper verlaufende Öffnungen auf. Die Öffnungen sind konfiguriert, um es einem Abschnitt eines freien Endes eines Stromkollektors einer spiralförmig gewickelten bzw. geschichteten Elektrode für eine Energiespeichereinrichtung zu ermöglichen, in die eine oder die mehreren Öffnung(en) zu verlaufen.
Ein anderer innovativer Aspekt des in dieser Offenbarung beschriebenen Gegenstands kann mit einer Energiespeichereinrichtung implementiert werden. Die Energiespeichereinrichtung weist eine Elektrode, ein Gehäuse und eine Kollektorplatte auf. Die Elektrode weist einen Stromkollektor auf, der eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Schichten aufweist, die ein freies Ende bilden. Das Gehäuse ist konfiguriert, um die Elektrode und einen Elektrolyten aufzunehmen. Die Kollektorplatte weist einen Körper mit einer Öffnung auf, die in eine untere Fläche des Körpers verläuft. Die Öffnung ist konfiguriert, um einen Fluss durch den Körper bereitzustellen. Ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors verläuft in die Öffnung, wenn der Stromkollektor gegen die Kollektorplatte gepresst wird.
Ein anderer innovativer Aspekt des in dieser Offenlegung beschriebenen Gegenstands kann mit einem Herstellungsverfahren für eine Energiespeichereinrichtung implementiert werden. Das Verfahren weist eine Elektrode auf, die einen Stromkollektor umfasst, wobei der Stromkollektor eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Schichten umfasst, die ein freies Ende bilden. Das Verfahren weist weiter die Bereitstellung einer Kollektorplatte auf, die einen Körper mit einer Öffnung aufweist, die in eine untere Fläche des Körpers verläuft. Das Verfahren weist weiter das Pressen der Kollektorplatte gegen die Elektrode auf, sodass ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors in die Öffnung verläuft.
Ein anderer innovativer Aspekt des in dieser Offenbarung beschriebenen Gegenstands kann mit einer Energiespeichereinrichtung implementiert werden. Die Energiespeichereinrichtung weist eine Elektrode, ein Gehäuse und eine Kollektorplatte auf. Die Elektrode weist einen Stromkollektor auf. Der Stromkollektor weist eine Vielzahl von seitlich beabstandeten Schichten auf, die ein freies Ende bilden. Das Gehäuse ist konfiguriert, um die Elektrode und einen Elektrolyten aufzunehmen. Die Kollektorplatte weist einen Körper mit einem Vorsprung auf, der in eine untere Fläche des Körpers verläuft. Der Vorsprung ist konfiguriert, um in das freie Ende des Stromkollektors einzudringen, wenn der Stromkollektor gegen die Kollektorplatte gepresst wird. Bei einigen Ausführungsformen ist der Vorsprung näherungsweise auf der unteren Fläche des Körpers zentriert. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Vorsprung einen Vorsprungskörper mit Seiten, die annähernd senkrecht von der unteren Fläche des Körpers verlaufen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Vorsprung zwei oder mehrere Arme, die von der unteren Fläche des Körpers verlaufen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der Vorsprung einen nach innen verlaufenden Abschnitt, um einen Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors zu umhüllen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Energiespeichereinrichtung weiter eine Öffnung die in die untere Fläche des Körpers verläuft und konfiguriert ist, um einen Fluss durch den Körper bereitzustellen, wobei ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors in die Öffnung verläuft, wenn der Stromkollektor gegen die Kollektorplatte gepresst wird.
Einzelheiten von einer oder mehreren Ausführungsform(en) des in dieser Offenbarung beschriebenen Gegenstands sind in den beigefügten Zeichnungen und der folgenden Beschreibung aufgeführt. Obwohl die in dieser Offenbarung bereitgestellten Beispiele vorwiegend anhand einer Elektrode für einen Kondensator oder Ultrakondensator beschrieben sind, können die hierin bereitgestellten Konzepte für andere Arten von Elektroden für andere Energiespeichereinrichtungen gelten, wie z. B. für Batterien, Brennstoffzellen usw. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Patentansprüchen ersichtlich. Man beachte, dass die relativen Abmessungen der folgenden Figuren gegebenenfalls nicht maßstabsgetreu sein können, und Kennziffern, die mit Bezug auf ein Material in einer Komponente angegeben sind, sollen die Struktur, die Zusammensetzung, den Zustand oder andere Eigenschaften des Materials nicht einschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A–1B sind eine Draufsicht bzw. eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Jellyroll-Elektrode.
1C ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Jellyroll-Elektrode 30 entlang der Linien 1-1 aus 1A.
2 ist eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Energiespeichereinrichtung.
3 ist eine isometrische Draufsicht einer Ausführungsform einer Kollektorplatte.
4 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Kollektorplatte aus 3 im Eingriff mit einer Jellyroll.
5 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Energiespeichereinrichtung, die die Kollektorplatte und die Jellyroll aus 4 aufweist.
6A–6C sind obere Planansichten von Ausführungsformen von Kollektorplatten.
7A–7D sind teilweise seitliche Querschnittsansichten von Ausführungsformen von Kollektorplatten.
8 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Energiespeichereinrichtung, die die Kollektorplatte aus 7C und eine Jellyroll aufweist.
9A–9B sind eine untere Planansicht bzw. eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Kollektorplatte.
10 ist ein Beispiel eines Ablaufdiagramms mit der Darstellung eines Herstellungsverfahrens für eine Energiespeichereinrichtung.
Gleiche Bezugszeichen und Bezeichnungen in den unterschiedlichen Zeichnungen geben gleiche Elemente an.
BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen von Kondensator-Kollektorplatten beschrieben, die zuverlässig sind und die für eine effizientere Montage und Anordnung in einer Energiespeichereinrichtung konzipiert sind. Die Kollektorplatten können eine oder mehrere in einem bzw. durch einen Kollektorplattenkörper verlaufende Öffnung(en) aufweisen. Die Öffnungen können bemessen und ausgebildet sein, um es einem Abschnitt einer Jellyroll-Elektrode für eine Energiespeichereinrichtung zu ermöglichen, in die bzw. durch die Öffnungen zu verlaufen, um einen Elektrolytfluss durch die Öffnungen und in die Jellyroll mit erhöhtem Fluss zu ermöglichen. Bei einigen Ausführungsformen ermöglichen es die Öffnungen dem Abschnitt der Elektrode, in die bzw. durch die Öffnungen zu verlaufen, ohne durch die Kanten der Öffnungen entlang einer unteren Fläche der Kollektorplatte im Wesentlichen gebogen oder gestaucht zu werden. Ausführungsformen der hierin beschriebenen Kollektorplatten können den Elektrolytfluss in eine Energiespeichereinrichtung mit verkürzten Zeiten für die Jellyroll-Imprägnierung (Sättigung) und Montage der Einrichtung erhöhen. Bei einer Ausführungsform ist die Zeit für die Jellyroll-Elektrolytsättigung eines Energiespeichers von etwa 15 Minuten auf nur 15 Sekunden reduziert.
Die größeren Öffnungen in der Kollektorplatte stellen auch eine reduzierte Kontaktfläche zwischen der Jellyroll und den Kollektorplatten bereit. Diese reduzierte Kontaktfläche bewirkt größere Kräfte gegen selektive Abschnitte der Enden der Jellyroll, wenn die Jellyroll und die Kollektorplatte zusammengepresst werden. Diese erhöhten Kräfte bewirken das Abflachen der selektiven Abschnitte, wodurch ein eine flachere, zuverlässigere Oberfläche zum Verbinden der Jellyroll und der Kollektorplatte bereitgestellt wird. Alternative Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, weisen einen aus der Kollektorplatte herausragenden Vorsprung auf, der während der Montage in einen Abschnitt der Jellyroll verlaufen kann, um zusätzliche Stabilität und Stützung zwischen der Kollektorplatte und dem Jellyroll-Anschluss bereitzustellen.
1A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform einer Jellyroll 30, die in einer Energiespeichereinrichtung wie z. B. einem Kondensator implementiert sein kann. Die Jellyroll 30 kann zwei oder mehr Elektroden haben, wie z. B. eine erste Elektrode 32 und eine zweite Elektrode 34. Die erste Elektrode 32 kann in der Lage sein, eine negative Ladung zu speichern, und die zweite Elektrode 34 kann in der Lage sein, eine positive Ladung zu speichern, oder umgekehrt. Die erste Elektrode 32 und die zweite Elektrode 34 können spiralförmig entlang einer Längsachse 504 gewunden sein, um die Jellyroll 30 zu bilden.
Die Jellyroll 30 kann einen oder mehrere dielektrische Separatoren aufweisen, die den Ionenfluss durch sie hindurch ermöglichen, während sie elektrische Isolierung bereitstellen und den Kontakt zwischen Komponenten einer Energiespeichereinrichtung verhindern. Ein derartiger Kontakt könnte zu einem Kurzschluss und zum raschen Abbau der in den Elektroden gespeicherten Ladungen führen. Beispielsweise kann ein erster dielektrischer Separator 33 zwischen der ersten Elektrode 32 und der zweiten Elektrode 34 positioniert sein, um zu verhindern, dass die erste Elektrode 32 und die zweite Elektrode 34 miteinander in Kontakt gelangen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein zweiter dielektrischer Separator 35 eine äußere Isolierungsschicht um mindestens einen Abschnitt der Jellyroll 30 bilden, um den Abschnitt der Jellyroll 30 von mindestens einem Abschnitt eines Gehäuses einer Energiespeichereinrichtung zu isolieren. Beispielsweise kann der zweite dielektrische Separator 35 die zweite Elektrode 34 von einer inneren Seitenwand eines Gehäuses einer Energiespeichereinrichtung isolieren.
Die dielektrischen Separatoren 33, 35 können beliebige Materialien einer Anzahl unterschiedlicher Materialien und Strukturen aufweisen, die geeignet sind, um es Ionenströmen zu ermöglichen, zwischen den Elektroden 32, 34 durch Elektrolyt zu fließen, während sie elektronische Ströme und Kurzschlüsse zwischen den Elektroden 32, 34 verhindern. Die Separatoren umfassen üblicherweise einen Isolierfilm. Die Separatoren 33, 35 können eines oder mehrere der Materialien Keramik, Papier, Polymere, Polymerfasern, Glasfasern und Ähnliches aufweisen. Ein(e) oder mehrere der Separatoren 33, 35 und der Elektroden 32, 34 können ein poröses und/oder perforiertes Material umfassen, um die Imprägnierung durch Elektrolyt zu erleichtern.
1B ist eine isometrische Ansicht der Jellyroll 30 aus 1A. Die erste Elektrode 32 kann eine Elektrodenschicht 36 aufweisen, die mit einem Stromkollektor 37 verbunden und in elektrischer Kommunikation damit ist. Entsprechend kann die zweite Elektrode 34 eine Elektrodenschicht 38 aufweisen, die mit einem Stromkollektor 39 verbunden und in elektrischer Kommunikation damit ist. Die Stromkollektoren 37, 39 können konfiguriert sein, um eine durch die Elektrodenschichten 36, 38 gespeicherte elektrische Ladung zu entsprechenden Anschlüssen in einer Energiespeichereinrichtung zu übertragen, wie weiter unten beschrieben wird. Es ist ersichtlich, dass beliebige aus einer Anzahl unterschiedlicher Kombinationen, Mengen und Konfigurationen von Elektrodenfilmschichten, Stromkollektoren, dielektrischen Schichten und/oder anderen nach dem Stand der Technik bereits bekannten Komponenten zum Bilden der Jellyroll 30 verwendet werden können.
Beispielsweise können die Elektrodenschichten 36, 38 beliebige Materialien aus einer Anzahl unterschiedlicher nach dem Stand der Technik bereits bekannter Materialien und Konfigurationen umfassen, und sie können mit Bezug auf die jeweils andere Elektrodenschicht das gleiche oder unterschiedliches Material aufweisen. Allgemein umfassen die Elektrodenschichten 36, 38 mindestens ein aktives Material, wie z. B. Aktivkohle, das wegen seiner erhöhten Energiespeicherkapazität verwendet wird. Andere Aktivmaterialien können verwendet werden, wie z. B. Manganoxid, Rutheniumoxid, andere pseudokapazitive Materialien oder Li-, K-, Na-, Mg-Metall- oder gemischte Metalloxid-Kathodenmaterialien wie LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiMnO₂, LiNiO₂, LiV₂O₂, V₂O₅, LiFePO₄, geschichtete oder Mischmetalloxide wie LiNi_0.3Mn_0.3Co_0.3O₂, LiNi_0.8Co_0.2Al_0.05O₂, mit Metall der Nanopartikel-Platingruppe beschichtete Kohlenstoffe und mit gemischten Edelmetallen beschichtete Kohlenstoffe, Silizium, Zinn, Nickel, Titanoxide oder -dioxide oder andere zur Verwendung in einem Kondensator, einer Batterie, einer Brennstoffzelle oder einer anderen Energiespeichereinrichtung geeignete Aktivmaterialien. Das Aktivmaterial kann einen Bereich von Partikelgrößen umfassen, um eine effiziente Packungsdichte zu ermöglichen; kleine Partikel werden innerhalb von interstitiellen Bereichen geladen, die definiert sind als Leerräume oder Poren zwischen größeren Partikeln. Die Poren können auch die effektive Oberfläche der Elektrodenschichten 36, 38 vergrößern und zu einer größeren Energiespeicherkapazität führen. Die Region zwischen den Elektroden 32, 34 sowie alle verfügbaren Leerräume in den Elektroden 32, 34 können mit dem Elektrolyt 40 gefüllt werden, um den Ionenfluss zwischen den Elektrodenschichten 36, 38 und den Stromkollektoren zu ermöglichen.
Die Elektrodenschichten 36, 38 können beliebige Komponenten einer Anzahl anderer Komponenten umfassen. Beispielsweise können die Elektrodenschichten 36, 38 leitfähiges Material aufweisen, wie z. B. leitfähigen Kohlenstoff, Grafit, Graphen, Aluminium oder ein anderes leitfähiges Metall oder Material, das sich zur Verwendung in Kombination mit Aktivmaterial in einer Energiespeichereinrichtung eignet, um den äquivalenten Serienwiderstand der Elektrodenschichten relativ zum Aktivmaterial allein zu verringern. Eines oder mehrere Bindemittel oder andere Haftmittel wie z. B. Polymere, Thermoplaste, Duroplaste, Harze oder andere geeignete Materialien können verwendet werden, um die Materialien der Elektrodenschichten 36, 38 aneinander zu binden. Beispielsweise können die Elektrodenschichten 36, 38 eine Matrix aus Aktivmaterial und Bindemittel aufweisen. Derartige Bindemittel bzw. Haftmittel können auch verwendet werden, um die Elektrodenschichten 36, 38 an einen oder mehrere Stromkollektor(en) 37, 39 oder dielektrische Separatoren 33, 35 zu binden.
Die Stromkollektoren 37, 39 können beliebige Materialien aus einer Anzahl unterschiedlicher nach dem Stand der Technik bereits bekannter Materialien umfassen, und sie können mit Bezug auf den jeweils anderen Stromkollektor das gleiche oder unterschiedliches Material umfassen. Die Stromkollektoren 37, 39 sind normalerweise ein Blatt leitfähiges Material oder ein Materialien mit einer leitfähigen Beschichtung, mit der die Elektrodenschichten 36, 38 jeweils verbunden sind. Die Stromkollektoren 37, 39 können ein Blatt, eine Platte, ein Mesh, ein Gewebe, eine Folie oder andere Strukturen umfassen. Geeignete Materialien für Stromkollektoren 37, 39 weisen Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Nickel, Edelstahl, Grafit und andere leitfähige Materialien auf. Die Stromkollektoren 37, 39 können Träger für die Elektrodenschichten 36, 38 bereitstellen, obwohl die Elektrodenschichten 36, 38 selbsttragend sein können.
1C ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Jellyroll-Elektrode 30 entlang der Linien 1-1 aus 1A. Entsprechend der Darstellung kann bei einigen Ausführungsformen die erste Elektrode 32 ein Paar Elektrodenschichten 36 aufweisen, die mit entgegengesetzten Seiten des Stromkollektors 37 verbunden sind. Bei einigen Ausführungsformen kann die zweite Elektrode 34 ein Paar Elektrodenschichten 38 aufweisen, die mit entgegengesetzten Seiten des Stromkollektors 39 verbunden sind. Die Jellyroll 30 als solche kann eine zweischichtige, zweiseitige Elektrodenanordnung bilden.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Jellyroll 30 konfiguriert sein, um eine durch die Elektrodenschichten 36, 38, gespeicherte elektrische Ladung zu entsprechenden Anschlüssen in einer Energiespeichereinrichtung zu übertragen, wie weiter unten beschrieben wird. Beispielsweise kann der Stromkollektor 37 ein freies Ende 37a aufweisen, das jenseits der Elektrodenschicht 36 an einem ersten Ende der Jellyroll 30 in einem Höhenabstand H₁ verläuft. Das freie Ende 37a kann konfiguriert sein, um eine positive Ladung zu einem Anschluss an einer Energiespeichereinrichtung bereitzustellen. Der Stromkollektor 39 kann ein freies Ende 39a aufweisen, das jenseits der Elektrodenschicht 38 an einem entgegengesetzten zweiten Ende der Jellyroll 30 in einem Höhenabstand H₂ verläuft. Das freie Ende 39a kann konfiguriert sein, um eine negative Ladung zu einem Anschluss an einer Energiespeichereinrichtung bereitzustellen.
2 ist eine Querschnittsansicht einer Energiespeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die Energiespeichereinrichtung kann einen Kondensator 10 umfassen. Der Kondensator 10 kann einen Behälter 20 umfassen, der zwei oder mehr Elektroden wie z. B. die Jellyroll 30 aufnimmt. Die Jellyroll 30 kann in einen Elektrolyten 40 im Behälter 20 eingetaucht sein.
Die Elektroden 32, 34 der Jellyroll 30 können mit einem ersten elektrischen Anschluss 50 bzw. einem zweiten elektrischen Anschluss 52 der Energiespeichereinrichtung 10 verbunden und in elektrischer Kommunikation damit sein. Eine derartige elektrische Kommunikation kann durch die Stromkollektoren 37, 39 bereitgestellt werden, die konfiguriert sind, um die in den Elektrodenschichten 36, 38 gespeicherte Ladung über einen Strom zu den Anschlüssen 50 bzw. 52 zu übertragen. Die Anschlüsse 50, 52 können in unterschiedlichen Formen, Größen und Ausrichtungen bereitgestellt sein, und sie können eine externe Oberfläche haben, die mit einem Gewinde versehen oder glatt sein kann.
Die elektrische Kommunikation zwischen den Stromkollektoren 37, 39 und den Anschlüssen 50, 52 kann durch direkten Anschluss der Stromkollektoren 37, 39 an die Anschlüsse 50, 52 oder durch Verbindung mit einer oder mehreren Zwischenstrukturen bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das freie Ende 37a mit dem Anschluss 50 verbunden sein, und das freie Ende 39a kann mit dem Anschluss 52 verbunden sein. Das freie Ende 37a kann konfiguriert sein, um eine positive Ladung zu einem Anschluss 50 bereitzustellen, und das freie Ende 39a kann konfiguriert sein, um eine negative Ladung zu einem Anschluss 52 bereitzustellen.
Der Behälter 20 ist üblicherweise aus einem leitfähigen Material wie z. B. einem metallischen Material hergestellt. Der Behälter 20 kann eine beliebige Form aus einer Anzahl von Formen umfassen, z. B. eine Zylinderform, die zur Aufnahme der Jellyroll 30 geeignet ist. Der Behälter 20 kann eine leitfähige Basis 22 und eine oder mehrere Wände 24 umfassen, die eine Öffnung 26 definieren, in die die Jellyroll 30 eingesetzt werden kann. Die Jellyroll 30 kann so im Behälter 20 positioniert sein, dass das freie Ende 39a des ersten Stromkollektors 39 in elektrischer Kommunikation mit der Basis 22 ist und dadurch den Stromfluss von der Elektrode 34 durch die Basis 22 zum Anschluss 52 ermöglicht. Bei einigen Ausführungsformen kann das freie Ende 39a des Stromkollektors 39 mit einer oder mehreren Zwischenstrukturen Kontakt haben, z. B. mit einer Kollektorplatte 28, die wiederum mit der Basis 22 des Behälters 20 Kontakt hat und in elektrischer Kommunikation damit ist. Das freie Ende 39a des Stromkollektors 39 kann gegen die Basis 22 oder gegen die Kollektorplatte 28 gestaucht werden, um die Kontaktfläche mit der Basis 22 oder mit der Kollektorplatte 28 zu vergrößern und eine gleichmäßigere Anschlussfläche bereitzustellen, wie weiter unten beschrieben wird. Bei einigen Ausführungsformen kann eine zweite Kollektorplatte 28 auf ähnliche Weise konfiguriert sein, um mit dem freien Ende 37a des Stromkollektors 37 in Kontakt zu gelangen, der wiederum eine elektrische Kommunikation zwischen der Elektrode 32 und dem Anschluss 50 bereitstellt. Die zweite Kollektorplatte 28 kann durch direkten Kontakt mit dem Anschluss 50 oder über eine oder mehrere Zwischenstrukturen in elektrischer Kommunikation mit dem Anschluss 50 sein. Das freie Ende 37a kann in ähnlicher Weise gegen die Kollektorplatte 28 gestaucht werden, um die Kontaktfläche zu vergrößern und eine gleichmäßigere Anschlussfläche bereitzustellen.
Die Jellyroll 30 kann auf zahlreiche unterschiedliche Weisen im Behälter 20 umschlossen sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Behälter 20 einen Deckel 51 aufweisen, der konfiguriert ist, um die Öffnung 26 zu bedecken und die Jellyroll 30 im Behälter 20 zu umschließen. Der Deckel 51 kann mit dem Behälter 20 mit einem beliebigen Mechanismus einer Anzahl von Verbindungsmechanismen verbunden sein, wie z. B. über Gewinde, eine Einzugs- oder Zwischenpassung, Schweißstellen, Falze usw. Beispielsweise kann der Deckel 51 durch Rollen von einem oder mehreren Abschnitten der Wände 24 über den Deckel 51 zurückgehalten werden oder durch Bildung von einem oder mehreren Falzen in den Wänden 24. Bei einigen Ausführungsformen kann der Deckel 51 den Behälter 20 dichtend umschließen.
Der Deckel 51 kann in elektrischer Kommunikation mit dem Anschluss 50 sein. Der Deckel 51 kann mit Bezug auf den Anschluss 50 einstückig oder separat ausgebildet sein. Der Deckel 51 ist allgemein wegen der entgegengesetzten Polarität zwischen dem Anschluss 50 und dem Anschluss 52 elektrisch von mindestens einem Abschnitt des Rests des Behälters 20 isoliert, wie z. B. von den Seitenwänden 24. Beispielsweise kann ein O-Ring 53 zwischen dem Deckel 51 und den Seitenwänden 24 positioniert sein und eine elektrische Isolierungsschranke zwischen der negativ geladenen Wand 24 und dem positiv geladenen Ende der Jellyroll 30 schaffen, wodurch ein elektrischer Kurzschluss des Kondensators 10 verhindert wird. Der O-Ring 53 kann auch den Behälter 20 abdichten, um Leckaustritte von Elektrolyt 40 aus dem Behälter 20 zu verhindern und um Verunreinigungen vom Eintritt in den Behälter 20 abzuhalten. Es ist ersichtlich, dass ein oder mehrere zusätzliche O-Ringe oder andere geeignete Strukturen eingesetzt werden können, um den Deckel 51 in Bezug auf den Rest des Behälters 20 weiter abzudichten und/oder elektrisch zu isolieren. Der O-Ring 53 kann Gummi, Polytetrafluorethylen (PTFE) oder andere Materialien umfassen, die geeignet sind, eine Abdichtung und/oder elektrische Isolierung bereitzustellen.
Der Behälter 20 kann einen oder mehrere Ports 27 zum Injizieren des Elektrolyten 40 in den Behälter 20 umfassen. Der Port 27 kann entsprechend der Darstellung in 2 durch einen Abschnitt des Deckels 51 verlaufen, oder er kann in der Basis 22, der Seitenwand 24 oder an anderer Stelle im Behälter 20 angeordnet sein. Weiter kann der Port 27 nach dem Einsetzen des Elektrolyten 40 auf unterschiedliche Weisen abgedichtet werden. Bei einer Ausführungsform kann der Port 27 mit einem Gewinde versehen sein und mittels einer Schraube abgedichtet werden, wobei ein O-Ring und eine Dichtungsscheibe konzentrisch zwischen dem Schraubenkopf und dem Deckel positioniert werden. Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsform kann der Port 27 mit einem Niet abgedichtet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Behälter 20 einzelne oder mehrere Druckbegrenzungs-Ports bzw. -Ventile oder andere geeignete Strukturen umfassen, die konfiguriert sind, um Druck infolge eines Überdruckzustands im Behälter 20 abzulassen, um eine Explosion des Kondensators 10 zu verhindern oder zumindest zu verzögern.
Weiterhin mit Bezug auf 2 kann die Kollektorplatte 28 beliebige einer Anzahl von unterschiedlichen Formen und Materialien sein, die geeignet sind, eine Stützung der Enden der Jellyroll 30 bereitzustellen und Strom von der Jellyroll 30 zum Anschluss 50 oder 52 zu führen. Die Kollektorplatte 28 kann eine im Wesentlichen flache untere Fläche 111 aufweisen, um es der Kollektorplatte 28 zu ermöglichen, gegen einen Abschnitt der Enden 37a des Stromkollektors 37 zu stoßen und diese zu biegen. Der hierin verwendete Begriff "untere" Fläche der Kollektorplatten bezieht sich auf die Innenfläche der Kollektorplatte, die konfiguriert ist, um bei Installation in einer Energiespeichereinrichtung zur Jellyroll zu weisen, und der Begriff soll nicht auf andere Weise auf die Ausrichtung der Kollektorplatte am oberen oder unteren Ende der Energiespeichereinrichtung beschränkt sein. Die gekrümmten, nach außen weisenden Abschnitte der gebogenen Enden 37a können über einen Anschlussmechanismus 23 mit den Kollektorplatten 28 verbunden werden. Die Kollektorplatten 28 können über Schweißen, Hartlöten oder andere Verbindungsverfahren durch den Verbindungsmechanismus 23 mit den gestauchten Enden 37a des Stromkollektors 37 verbunden werden. Bei einigen Ausführungsformen kann Laserschweißen eingesetzt werden. Die Schweißstellen können entsprechend der Darstellung durch die Richtungspfeile 500 radialen oder transversalen Kräften unterliegen.
Die Kollektorplatte 28 kann eine Öffnung 25 aufweisen, die durch deren Dicke verläuft, um den Elektrolytfluss vom Port 27 im Kondensatordeckel 51 und in die Jellyroll 30 zu ermöglichen. Die Öffnung 25 kann auch das Entweichen von mit Druck beaufschlagtem Gas ermöglichen, das abgelassen werden kann, wenn der Elektrolyt in den Behälter 20 eintritt und die Jellyroll 30 imprägniert. Bei konventionellen Kollektorplatten ermöglichte die durch die Kollektorplatte verlaufende Öffnung während der Jellyroll-Imprägnierung den Fluss von Elektrolyt durch die Kollektorplatte, aber die Öffnung war relativ zur gesamten Oberfläche der Kollektorplatte klein, um den Kontakt mit der unteren Fläche der Kollektorplatte zu ermöglichen und die Enden der Jellyroll entsprechend der vorstehenden Darstellung und Beschreibung umzubiegen.
3 ist eine isometrische Draufsicht einer Ausführungsform einer Kollektorplatte 100. Die Kollektorplatte 100 kann einen Körper 101 und eine oder mehrere in einer unteren Fläche 111 des Körpers 101 verlaufende Öffnung(en) 106 aufweisen. Die Öffnung 106 kann von der unteren Fläche 111 vollständig durch eine Dicke des Körpers 101 und durch eine obere Fläche 116 des Körpers 101 verlaufen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 106 teilweise in die untere Fläche des Körpers 101 verlaufen, ohne vollständig durch den Körper 101 zu verlaufen. Beispielsweise kann eine größere Öffnung durch die untere Fläche des Kollektorplattenkörpers verlaufen, wobei eine Vielzahl kleinerer Öffnungen von der größeren Öffnung zur oberen Fläche des Kollektorplattenkörpers verläuft, um Fluidkommunikation durch die Kollektorplatte bereitzustellen.
Die Kollektorplatte 100 kann Stützelemente 102, 103 aufweisen, die zwischen der bzw. um die Öffnung 106 herum verlaufen, um strukturelle Unterstützung und Festigkeit für den Körper 101 bereitzustellen. Die Stützelemente 102, 103 können eine Innenfläche 118 aufweisen, die einen nach innen weisenden Umfang um jede der Öffnungen 106 bildet. Die Kollektorplatte 100 kann eine Seitenwand 104 aufweisen, die vom Körper 101 in Längsrichtung verläuft, um mit der Kollektorplatte 100 mit der Jellyroll 30 und/oder dem Deckel 51 in Eingriff zu gelangen (4 und 5). Die Seitenwand 104 kann entsprechend der Darstellung von einem äußeren Umfang des Körpers 101 verlaufen, oder sie kann von einer Position am Körper 101 vom Außenumfang des Körpers 101 nach innen verlaufen. Weitere Wülste, Flansche oder andere geeignete Strukturen können zusätzlich oder als Alternative zur Seitenwand 104 verwendet werden, um einen derartigen Eingriff bereitzustellen.
4 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Kollektorplatte 100 im Eingriff mit der Jellyroll 30. Die Öffnung 106 und das Stützelement 102 können konfiguriert sein, um es einigen Abschnitten 112 der freien Enden 37a des Stromkollektors 37 der Jellyroll 30 zu ermöglichen, in die Kollektorplatte 100 bzw. dadurch zu verlaufen, und um es anderen Abschnitten 114 der freien Enden 37a zu ermöglichen, die untere Fläche 111 der Kollektorplatte 100 zu kontaktieren bzw. dagegen zu pressen.
Die Öffnung 106 kann konfiguriert sein, um es einem ersten Abschnitt 112 der freien Enden 37a zu ermöglichen, in die Kollektorplatte 100 zu verlaufen, wenn die Kollektorplatte 100 in der durch den Pfeil 501 angegebenen Richtung in Längsrichtung gegen die Jellyroll 30 gepresst wird. Somit können ein oder mehrere Abschnitte 112 allgemein in Längsrichtung mit entsprechenden Öffnungen 106 der Kollektorplatte 100 ausgerichtet werden. Erste Abschnitte 112 können in radialer bzw. Umfangsrichtung relativ zu den Stützelementen 102 versetzt sein. Die untere Fläche 111 der Stützelemente 102, 103 kann im Wesentlichen verhindern, dass ein zweiter Abschnitt 114 der freien Enden 37a in die Kollektorplatte 100 verläuft, wenn die Kollektorplatte 100, wie weiter unten beschrieben, in Längsrichtung gegen die Jellyroll 30 gepresst wird.
Die Öffnungen 106 können es Abschnitten 112 der freien Enden 37a ermöglichen, in Öffnungen 106 zu verlaufen, ohne vollständig durch den Körper 101 zu verlaufen. Bei einigen Ausführungsformen können es die Öffnungen 106 den Abschnitten 112 ermöglichen, durch die Öffnung 106 zu verlaufen. Beispielsweise können die Öffnungen 106 von einer unteren Fläche 111 des Körpers 101 durch die Dicke des Körpers 101 und durch eine obere Fläche 110 des Körpers 101 verlaufen. Bei einigen Ausführungsformen können die Öffnungen 106 konfiguriert sein, um es Abschnitten 112 der freien Enden 37a zu ermöglichen, durch die Kollektorplatte 100 zu verlaufen, ohne im Wesentlichen die untere Fläche 111 der Kollektorplatte 100 zu kontaktieren oder sich dagegen zu biegen.
5 ist eine teilweise seitliche Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Energiespeichereinrichtung 10a, die die Kollektorplatte 100 und die Jellyroll 30 aus 4 aufweist. Wenn Abschnitte 112 in bzw. durch die Öffnungen 106 verlaufen, kann der größte Teil der Abschnitte 112 relativ zu den weiter unten beschriebenen Abschnitten 114 reduzierte Biegungen um eine Achse 503 aufweisen, die relativ zur Jellyroll 30 quer verläuft. Beispielsweise können die Abschnitte 112 relativ eng in Bezug auf parallel zur Längsachse 504 verlaufende Linien sein, wenn Abschnitte 112 durch Öffnungen 106 verlaufen. Ein gewisses Ausmaß einer Biegung von Abschnitten 112 relativ zu den Achsen 503 und 504 kann auftreten. Beispielsweise können die Abschnitte 112 in Bereichen in der Nähe der Kanten der Öffnungen 106 eine gewisse Biegung um die Achse 503 aufweisen. Beispielsweise können die Abschnitte 112 Eingriffsteile 112a zum Körper aufweisen, die in Öffnungen 106 verlaufen und mit dem Körper 101 in Eingriff gelangen können. Beispielsweise kann der Körpereingriffsteil 112a zumindest teilweise in die Öffnung 106 verlaufen und mit der Innenfläche 118 in der Öffnung 106 des Körpers 101 in Eingriff gelangen. Der Körpereingriffsteil 112a kann vollständig durch den Körper 101 verlaufen und mit der Innenfläche 118 in der Öffnung 101 in Eingriff gelangen. Bei einigen Ausführungsformen kann der Körpereingriffsteil 112a vollständig durch den Körper 101 verlaufen und entsprechend der Darstellung mit einem Abschnitt der oberen Fläche 116 des Stützelements 102 in Eingriff gelangen, wenn die Kollektorplatte 100 gegen die Jellyroll 30 gepresst wird. Der Körpereingriffsteil 112a kann mit der Fläche 116 und/oder 118 durch direkten Kontakt in Eingriff gelangen und bei einigen Ausführungsformen sogar gegen diese Flächen vorgespannt werden. Die Eingriffsteile 112a stellen zusätzliche Stärke und Stabilität in der Verbindung zwischen der Jellyroll 30 und der Kollektorplatte 100 bereit. Beispielsweise kann der Kontakt zwischen den Teilen 112a mit der oberen Fläche 116 und/oder der Innenfläche 118 zusätzliche Stärke in der Längs- und/oder Querrichtung bereitstellen. Dies reduziert wiederum Ausfälle infolge von Scher- und Vibrationskräften, und es erhöht die Zuverlässigkeit der Einrichtung. Eine gewisse zusätzliche geringe Biegung des Rests der Teile 112, die relativ zur Biegung der Abschnitte 114 und der Eingriffsteile 112a kleiner ist, kann ebenfalls infolge der Kräfte auftreten, die die Jellyroll 30 und die Platte 100 zusammenpressen. Es ist ebenfalls ersichtlich, dass die Abschnitte 112 um die Längsachse 504 gebogen sind, um die Jellyroll 30 zu bilden.
Die Abschnitte 112 können eine Reihe von Schichten der freien Enden 37a bilden, während generell ein gewisser Abstand zwischen den Schichten beibehalten wird, wobei der größte Teil der Schichten mit Bezug auf die Querachse 503 und relativ zur Biegung der freien Enden konventioneller Kollektorplatten und der Abschnitte 114 weniger gebogen sind, wenn die Kollektorplatte 100 gegen die Jellyroll 30 gepresst wird. Derartige Ausführungsformen können es dem Elektrolyten 40 ermöglichen, entsprechend der Darstellung durch die Richtungspfeile 502 in und durch die Schichten der freien Enden 37a zu strömen. Derartige Ausführungsformen reduzieren die Einschränkung des Elektrolytflusses durch die Kollektorplatte 100 und in die Jellyroll 30, und sie verringern somit die Zeit für die Elektrolytimprägnierung in der Jellyroll 30. Bei mindestens einer Ausführungsform wurde die Zeit für die Elektrolytimprägnierung einer ähnlichen Energiespeichereinrichtung mit einer konventionellen Kollektorplatte relativ zur Zeit bei einer Ausführungsform ähnlich der in 5 gezeigten von etwa 15 Minuten auf etwa 15 Sekunden reduziert. Somit kann die Imprägnierungszeit auf weniger als etwa 15 Minuten, weniger als etwa 10 Minuten, weniger als etwa 5 Minuten, weniger als etwa 1 Minute und weniger als etwa 30 Sekunden reduziert werden. Es versteht sich, dass die Abschnitte 112 nicht vollständig gerade oder unverbogen sein müssen und dass die hierin beschriebenen Verbesserungen des Flusses erzielt werden können, während weiterhin, wie vorstehend beschrieben, ein gewisses Ausmaß einer Biegung zwischen den nicht gebogenen Abschnitten 112 ermöglicht wird.
Die Öffnung 106 kann eine beliebige Form einer Anzahl unterschiedlicher regelmäßiger oder unregelmäßiger Querschnittsformen aufweisen, die zur Aufnahme der Abschnitte 112 und zur Bereitstellung des hierin beschriebenen Funktionsumfangs geeignet sind. Die Öffnung 106 kann eine kreisförmige, ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige, Sektor- oder andere Querschnittsform haben. Die Öffnung 106 kann ungefähr gerade und/oder gekrümmte Kanten oder eine beliebige Kombination daraus aufweisen. Zusätzlich kann die Kollektorplatte 100 konfiguriert sein, um unterschiedliche Mengen an Öffnungen 106 aufzuweisen. Beispielsweise kann eine einzelne Öffnungen 106 mit ausreichender Querschnittsfläche zur Aufnahme nicht gebogener Abschnitte 112 entsprechend der vorstehenden Beschreibung in den Körper 101 verlaufen. Die einzelne Öffnung 106 kann durch ein einzelnes Stützelement 103 getragen werden, das einen Umfang um die Öffnung 106 bildet. Eine derartige Ausführungsform ist weiter unten mit Bezug auf 6C beschrieben. Bei Ausführungsformen mit zwei oder mehr Öffnungen können die Öffnungen ungefähr die gleiche Form oder hinsichtlich der jeweils anderen Öffnungen unterschiedliche Formen haben.
Die Öffnung 106 kann eine Querschnittsfläche haben, die ausreichend groß ist, um es dem Abschnitt 112 zu ermöglichen, in bzw. durch die Öffnung 106 und den Körper 101 zu verlaufen, und sie kann die hierin beschriebenen Aspekte erhöhten Elektrolytflusses bereitstellen, während sie es den Stützelementen 102 weiterhin ermöglicht, eine ausreichende Stützung bereitzustellen. Eine derartige Querschnittsfläche der Öffnung 106 kann als Prozentsatz der Gesamtfläche innerhalb eines Umfangs ausgedrückt werden, der um die untere Fläche 111 des Körpers 101 gebildet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die Öffnung 106 eine Querschnittsfläche haben, die größer oder gleich ungefähr 10 % oder bei einigen Ausführungsformen größer oder gleich ungefähr 20 % oder bei einigen Ausführungsformen größer oder gleich ungefähr 40 % oder bei einigen Ausführungsformen größer oder gleich ungefähr 60 % oder bei einigen Ausführungsformen sogar ungefähr 80 % der Gesamtfläche innerhalb eines Umfangs ist, der um die untere Fläche 111 des Körpers 101 gebildet wird, und den hierin beschriebenen Funktionsumfang bereitstellen.
Bei Ausführungsformen mit mehr als einer Öffnung 106 kann die gesamte Querschnittsfläche aller Öffnungen 106 groß genug sein, um die hierin beschriebenen Aspekte erhöhten Elektrolytflusses bereitzustellen, während sie es den Stützelementen 102 weiterhin ermöglicht, eine ausreichende Stützung bereitzustellen. Eine derartige gesamte Querschnittsfläche der Öffnung 106 kann als Prozentsatz der Gesamtfläche innerhalb eines Umfangs ausgedrückt werden, der um die untere Fläche 111 des Körpers 101 gebildet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann die gesamte Querschnittsfläche aller Öffnungen 106 größer oder gleich ungefähr 20 % oder bei einigen Ausführungsformen größer oder gleich ungefähr 40 % oder bei einigen Ausführungsformen größer oder gleich ungefähr 60 % oder bei einigen Ausführungsformen sogar ungefähr 80 % der gesamten Fläche innerhalb eines Umfangs sein, der um die untere Fläche 111 des Körpers 101 gebildet wird, und den hierin beschriebenen Funktionsumfang bereitstellen.
Die Stützelemente 102 können konfiguriert sein, um einen zweiten Abschnitt 114 der freien Enden 37a zu kontaktieren, wenn die Kollektorplatte 100 in der durch den Pfeil 501 angegebenen Richtung in Längsrichtung gegen die Jellyroll 30 gepresst wird. Somit können die Stützelemente 102 allgemein in Längsrichtung mit den zweiten Abschnitten 114 ausgerichtet werden. Die Öffnungen 106 der Kollektorplatte 100 können in radialer bzw. Umfangsrichtung relativ zu den Abschnitten 114 der freien Enden 37a der Jellyroll 30 versetzt sein. Wegen des Offsets der Abschnitte 114 in Bezug auf die Öffnungen 106 verlaufen die Abschnitte 114 nicht im Wesentlichen durch bzw. in die Öffnungen 106, wenn die Jellyroll 30 gegen die Kollektorplatte 100 gepresst wird. Stattdessen hat der zweite Abschnitt 114 Kontakt mit der unteren Fläche 111 des Körpers 101 und kann somit gebogen oder sogar gestreckt werden, wenn die Kollektorplatte 100 und die Jellyroll 30 gegeneinandergepresst werden.
Öffnung(en) 106 und Trägerelemente 102 können die Zuverlässigkeit der Befestigung der Kollektorplatte 100 an der Jellyroll 30 erhöhen. Einige Kollektorplatten, wie die in 2 gezeigte, berühren im Wesentlichen die Gesamtheit der oberen Fläche der Enden der Jellyroll, an der die Kollektorplatten befestigt sind. Aufgrund dieses großen Oberflächenkontaktbereichs ist das Maß, in dem die Enden des Stromkollektors in der Jellyroll durch eine solche Kollektorplatte gebogen werden können, begrenzt. Beispielsweise würden die Enden teilweise umbiegen, ohne sich ganz zu verflachen oder zu brechen, und mit unterschiedlichen Maßen des Biegens, was eine instabile, ungleichmäßige Oberfläche bereitstellt, die für zuverlässiges Schweißen der Jellyroll an die Kollektorplatte des Stands der Technik unvorteilhaft ist. Das Maß an Druck, das auf der Kollektorplatte des Stands der Technik erforderlich wäre, um Kräfte auf der gesamten oberen Oberfläche der Jellyroll zu verteilen und diese zu verflachen, hätte die gesamte Jellyroll verformt und nicht nur die freien Enden.
Weiterhin auf 5 bezogen, reduzieren die Öffnungen 106 den Oberflächenbereich der unteren Fläche 111 des Kollektorplattengehäuses 101, das die Stromkollektorenden 37a berührt und längs gegen die Stromkollektorenden 37a drückt. Dieser reduzierte Kontaktbereich erhöht das Maß der Kraft, die für jeden gegebenen Druck gegen die freien Stromkollektorenden 37a angelegt wird. Diese erhöhte Kraft erhöht wiederum das Maß des Biegens der Abschnitte 114 der freien Enden 37a derart, dass Abschnitte 114 eine im Wesentlichen flache Oberfläche bilden können. In einigen Ausführungsformen können Abschnitte 114 ausreichend gebogen oder verflacht werden, so dass der Prozentsatz der Abschnitte 114 der Enden 37a in elektrischem Kontakt mit der unteren Fläche 111 des Kollektorplattengehäuses 101 größer oder gleich etwa 80 % ist oder in einigen Ausführungsformen größer oder gleich etwa 90 % oder in einigen Ausführungsformen größer oder gleich etwa 95 % oder in einigen Ausführungsformen so hoch wie etwa 100 % ist.
In einigen Ausführungsformen können Abschnitte 114 freie Enden 37a verflachen, indem sie die Höhe H₁ der freien Enden 37a (1C) um ein Maß größer oder gleich etwa 60 % reduzieren oder in einigen Ausführungsformen größer oder gleich etwa 70 % oder in einigen Ausführungsformen größer oder gleich etwa 80 % oder in einigen Ausführungsformen so hoch wie etwa 90 %. Weiterhin auf 5 bezogen, kann eine flachere Oberfläche auf Abschnitten 114 erlauben, dass die Jellyroll 30 zuverlässiger an der Kollektorplatte 100 befestigt wird. Beispielsweise kann die flachere Oberfläche an Abschnitten 114 erlauben, dass Abschnitte 114 einfacher angeritzt werden können und somit besseres Eingreifen für Schweißen der Stromkollektorplatte 100 an der Jellyroll 30 bieten können. Somit kann eine Vielzahl von Befestigungsstrukturen, wie Schweißverbindungen 108 zwischen der Stromkollektorplatte 100 und der Jellyroll 30 stärker und zuverlässiger sein als Schweißverbindungen in Energiespeichervorrichtungen nach dem Stand der Technik. Stärkere Schweißverbindungen können widerstandsfähiger gegenüber Schaden durch externe Kräfte sein, wie Scher- und Vibrationskräfte, die beispielsweise auf Vorrichtung 10a in Querrichtung 500 ausgeübt werden.
Es versteht sich, dass die untere Fläche 111 der Kollektorplatte 100 die vorstehend genannte Funktionalität mit anderer Ausrichtung bereitstellen kann. In einigen Ausführungsformen kann die untere Fläche 111 sich in Bezug auf die Längsachse 504 rechtwinklig erstrecken. Es versteht sich jedoch, dass die untere Fläche 111 der Trägerelemente 102 sich in anderen Winkeln in Bezug auf Längsachse 504 erstrecken und Abschnitte 114 der Jellyroll 30 immer noch verflachen kann.
Die hierin beschriebenen Trägerelemente können jegliche einer Anzahl verschiedener Formen aufweisen, die geeignet sind, ausreichende Abstützung für Kollektorplatte 100 in den nicht von Öffnungen 106 perforierten Bereichen bereitzustellen. Die Trägerelemente können eine oder mehr Rippen, Streben, Speichen oder andere Elemente umfassen, die die Öffnungen 106 trennen, wie Trägerelemente 102. Die Trägerelemente können einen oder mehr Ringe, Rahmen oder eine andere geeignete Struktur umfassen, die teilweise oder gänzlich eine oder mehr Öffnungen 106 umgeben, wie Trägerelement 103. Die Trägerelemente können annähernd gerade oder gebogen sein oder können Kombinationen aus geraden und gebogenen Abschnitten umfassen. Die Trägerelemente können zwei oder mehr Abschnitte umfassen, die in einem Winkel in Bezug auf einander ausgerichtet sind, wie einen anderen Winkel als 180 Grad. Die Trägerelemente können sich über einige, die meisten oder im Wesentlichen die Ganzheit der Breite der Kollektorplatte 100 erstrecken. In Ausführungsbeispielen mit zwei oder mehr Trägerelementen können die Trägerelemente annähernd dieselben Größen und/oder Formen oder unterschiedliche Größen und/oder Formen in Bezug aufeinander aufweisen. Die Ausführungsform von Kollektorplatte 100, die in 3 gezeigt ist, umfasst drei kreisausschnittförmige Öffnungen 106, die von einem ringförmigen Trägerelement 103 und drei speichenartigen Trägerelementen 102 umgeben sind, die sich von einem mittleren Abschnitt 105 des Gehäuses 101 nach außen zum ringförmigen Trägerelement 103 erstrecken.
6A–6C sind Draufsichten von oben von anderen Ausführungsformen jeweils von Kollektorplatten 100a–100c. Platten 100a–100c können ähnliche Funktionen aufweisen wie Platte 100 (3–5). 6A veranschaulicht eine Ausführungsform von Kollektorplatte 100a, die zwei Öffnungen 106a aufweist, wobei ein einzelnes Trägerelement 102a dazwischen positioniert ist. Trägerelement 102a kann sich über gegenüberliegende Seiten von Trägerelement 103a erstrecken. Öffnungen 106a können annähernd kreisbogenförmig sein. Trägerelement 102a kann sich über die ungefähre Mitte der Platte 100a derart erstrecken, dass zwei Öffnungen 106a annähernd gleicher Größe sind. 6B veranschaulicht eine Ausführungsform von Kollektorplatte 100b, die vier Öffnungen 106b aufweist, wobei vier Trägerelemente 102b dazwischen positioniert ist. 6C veranschaulicht eine Ausführungsform von Kollektorplatte 100c mit einer einzelnen Öffnung 106c, die von einem einzelnen Trägerelement 103c umgeben und gestützt ist. Die Öffnung 106c kann annähernd kreisförmig sein und das Trägerelement 103c kann einen Ring um Öffnung 106c bilden. Öffnung 106c kann auf der Oberfläche von Kollektorplatte 100c zentriert oder nicht zentriert sein.
7A–7D sind jeweils seitliche Teilquerschnittsansichten von Ausführungsformen von Kollektorplatten 200a–d. Kollektorplatten 200a–d können im Wesentlichen ähnlich jenen anderen, hierin beschriebenen Ausführungsformen von Kollektorplatten sein. Kollektorplatten 200a–d können einen Vorsprung 113 umfassen, der sich von der unteren Fläche 111 erstreckt. Wie ferner hierin beschrieben, können die hierin beschriebenen Vorsprünge in eine Jellyroll eindringen, um transversale Stabilität und die Stärke der Befestigung zwischen der Kollektorplatte und der Jellyroll zu erhöhen. Beispielsweise können die Vorsprünge die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Schweißverbindungen zwischen der Kollektorplatte und den Jellyroll-Enden reduzieren, wenn sie beispielsweise einer transversalen Kraft ausgesetzt sind (Richtung 500, 2.) Die Vorsprünge können auch die Dicke einiger Abschnitte der Kollektorplatte erhöhen, was die Stärke der Kollektorplatte selbst erhöhen kann. Die Vorsprünge können beispielsweise die Stärke und Stabilität der Kollektorplatte als Reaktion auf eine Längskraft erhöhen (Richtung 501, 2.) Derartige Längsstabilität kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn eine Jellyroll auf eine untere Kollektorplatte auf der Unterseite eines Energiespeichervorrichtungsbehälters gedrückt wird, da die Kräfte einer derartigen Einführung größer sind als die Kräfte des Drückens der oberen Kollektorplatte auf die Jellyroll. Obwohl 7A–7D Abschnitte der Kollektorplatten 200a–d mit einem einzelnen Vorsprung 113 zeigen, können zwei oder mehr Vorsprünge implementiert werden. Obwohl 7A–7D Vorsprung 113 annähernd auf den Abschnitten der gezeigten Kollektorplatten 200a–d zentriert zeigen, können außerdem ein oder mehrere Vorsprünge 113 versetzt, beabstandet oder anderweitig in einer Anzahl verschiedener Positionen auf Platten 200a–d positioniert sein. Der Vorsprung 113 kann als eine Alternative zu, oder zusätzlich zu, den anderen Funktionen der hierin beschriebenen Kollektorplatten eingesetzt werden, wie Öffnungen 106 und Trägerelemente 102, 103, die in Bezug auf 3–6C und 9A–9B beschrieben sind. Beispielsweise können ein oder mehrere Vorsprünge 113 sich von der unteren Fläche 111 der Trägerelemente 102 oder 103 erstrecken. Ein oder mehrere Vorsprünge 113 können sich beispielsweise von der unteren Fläche 111 in der Nähe von Öffnungen 106 erstrecken, um einen vorstehenden, gerahmten Umfang um eine oder mehrere Öffnungen 106 zu bilden.
7A veranschaulicht eine Ausführungsform von Kollektorplatte 200a mit einem Vorsprung 113, die ein Vorsprunggehäuse 125 mit Seiten 113a umfassen kann, die sich annähernd rechtwinklig von Oberfläche 111 erstrecken. Eine untere Oberfläche 113b von Gehäuse 125 erstreckt sich zwischen den Enden der Seiten 113a. Seiten 113a können in Bezug auf Fläche 111 abgewinkelt sein, um das vorstehend genannte Eindringen und die laterale Stabilität zu erhöhen, die von Vorsprung 113 bereitgestellt wird. Die Seiten 113a können sich beispielsweise von Oberfläche 111 in einem spitzen Winkel nach außen erstrecken. Oberfläche 113b kann annähernd flach oder kann gebogen oder zugespitzt sein, um das Eindringen und/oder laterale Stabilität zu beeinflussen, die von Vorsprung 113 bereitgestellt wird.
Auf 7B Bezug nehmend kann Vorsprung 113 zwei oder mehr Arme 121 aufweisen, die sich von Fläche 111 erstrecken. Arme 121 können sich direkt von Fläche 111 oder von einer zwischenliegenden Struktur, wie Gehäuse 125 von Vorsprung 113, erstrecken. Arme 121 können ferner das Eindringen und/oder die laterale Stabilität erhöhen, die von Vorsprung 113 bereitgestellt wird. Obwohl 7B eine Seitenquerschnittsansicht ist, versteht sich, dass Arme 121 eine Vielzahl von Vorsprüngen umfassen können oder einen Rahmen oder eine ringartige Struktur bilden können, wenn von einer Unteransicht angesehen.
Auf 7C Bezug nehmend können Arme 122 von Vorsprung 113 sich nach innen erstreckende Abschnitte 122 umfassen, um sich ferner um einen Abschnitt der Enden 37a zu wickeln (8) und zusätzliche laterale Stabilität und Eindringen bereitzustellen. Sich nach innen erstreckende Abschnitte 122 können beispielsweise als ein sich nach innen erstreckender Flansch konfiguriert sein, wenn Vorsprung 113 eine rahmenähnliche Struktur umfasst. In einigen Ausführungsformen kann Vorsprung 113 eine innere Höhlung 123 umfassen, die zwischen Armen 121 positioniert ist, um zusätzliche laterale Stabilität und Eindringen bereitzustellen. Auf 7D Bezug nehmend können Arme 122 eine Höhlung 124 an der Schnittstelle zwischen Armen 121 und Oberfläche 111 umfassen, um zusätzliche laterale Stabilität und Eindringen bereitzustellen.
8 ist eine teilweise Seitenquerschnittsansicht einer Ausführungsform einer Energiespeichervorrichtung 10b, die die Kollektorplatte 200c von 7C und Jellyroll 30 aufweist. Wenn Kollektorplatte 200c in Richtung 501 gegen Jellyroll 30 gedrückt wird, dringt Vorsprung 113 in einen Abschnitt der Stromkollektorenden 37a aufgrund seinem unteren Oberflächenbereich und größerer Nähe zu Enden 37a in Bezug auf die untere Fläche 111 ein. Das Eindringen in Enden 37a durch Vorsprung 113 wird verursachen, dass Enden 37a Abschnitte des Vorsprungs 113 quer umgeben, was wiederum Querabstützung und Stabilität in den durch Pfeile 500 gezeigten Richtungen bereitstellt. Derartige Querabstützung kann die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Schweißverbindungen oder anderer Befestigungsmethoden zwischen Kollektorplatte 200c und Jellyroll 30 reduzieren. Vorsprung 113 kann eine Anzahl unterschiedlicher Formen haben, die das Eindringen und/oder laterale Stabilität beeinflussen können, die er in Bezug auf Jellyroll 30 bereitstellt.
9A–9B sind eine Draufsicht von unten bzw. Seitenquerschnittsansichten einer Ausführungsform einer Kollektorplatte 100d. Die Kollektorplatte 100d kann fünf Öffnungen 106d aufweisen, wobei ein Vorsprung 113a einen Rahmen um jede Öffnung 106d bildet. Die Höhe des Vorsprungs 113a kann in Bezug auf den äußeren Umfang der Kollektorplatte 100d variieren. Wie zum Beispiel am besten in 9B gezeigt ist, kann die Höhe der Vorsprünge 113a sich mit zunehmendem Abstand von der Mitte der Kollektorplatte 100d ansteigen, um einen nach innen zulaufenden, vorspringenden Rahmen um jede Öffnung 106d zu bilden, um verbessertes Eingreifen mit zunehmendem Abstand von der Mitte der Platte 100d bereitzustellen.
Es versteht sich, dass Kollektorplatten mit den Öffnungen, Trägerelementen und verbundenen Merkmalen, wie die in 3–6C und 9A–9B gezeigten, alleine oder in Kombination mit den Vorsprüngen und verbundenen Merkmalen verwendet werden können, wie den in 7A–7D und 8 gezeigten. Zusätzlich können jegliche der hierin beschriebenen Merkmale auf eine oder beide Kollektorplatten in jeder gegebenen Energiespeichervorrichtung angewendet werden. Hierin beschriebene Merkmale einer ersten Kollektorplatte, die mit einem Ende der Jellyroll 30 verbunden ist, wie freie Enden 37a und Elektrode 32, können beispielsweise ähnlich auf eine zweite Kollektorplatte angewendet werden, die mit den anderen, gegenüber liegenden Abschnitten der Jellyroll 30 verbunden ist, wie freie Enden 39a und Elektrode 34 (2.) Die Merkmale jeglicher zwei Kollektorplatten, die innerhalb einer gegebenen Energiespeichervorrichtung implementiert sind, können im Wesentlichen ähnlich oder verschieden in Bezug aufeinander sein. Die Anzahl der Öffnungen in einer Kollektorplatte bezogen auf einen ersten Anschluss einer Energiespeichervorrichtung kann beispielsweise unterschiedlich zu der einer zweiten Kollektorplatte bezogen auf einen zweiten Anschluss der Energiespeichervorrichtung sein.
10 ist ein Beispiel eines Flussdiagramms, das eine Methode 400 der Herstellung einer Energiespeichervorrichtung veranschaulicht. Die Methode kann Bereitstellen einer Elektrode beinhalten, die einen Stromkollektor umfasst, wobei der Stromkollektor eine Vielzahl von lateral beabstandeten Schichten umfasst, die an Block 410 ein freies Ende bilden. Die Methode kann ferner Bereitstellen einer Kollektorplatte beinhalten, die ein Gehäuse mit einer Öffnung umfasst, die sich in eine untere Oberfläche des Gehäuses an Block 420 erstreckt. Die Methode kann ferner Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode beinhalten, so dass ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors sich in die Öffnung auf Block 430 erstreckt.
In einigen Implementierungen umfasst Drücken derartiges Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode, dass der erste Abschnitt des freien Endes sich vollständig durch die Dicke der Kollektorplatte erstreckt. In einigen Implementierungen umfasst Drücken Verflachen eines zweiten Abschnitts des freien Endes des Stromkollektors gegen die untere Fläche des Gehäuses. In einigen Implementierungen umfasst Verflachen Reduzieren der Höhe der freien Enden um ein Maß größer oder gleich etwa 60 %. In einigen Implementierungen umfasst die Methode ferner Befestigen des zweiten Abschnitts des freien Endes an der Kollektorplatte. In einigen Implementierungen umfasst Befestigen Schweißen. In einigen Implementierungen umfasst Drücken derartiges Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode, dass ein Vorsprung, der sich von einer unteren Fläche des Gehäuses erstreckt, den ersten Abschnitt des freien Endes durchdringt. In einigen Implementierung umfasst die Methode ferner Einführen der Elektrode in einen Behälter und Füllen des Behälters mit Elektrolyt, wobei Füllen Imprägnieren der Elektrode mit Elektrolyt in weniger als 15 Minuten umfasst. Die vorstehend genannten Methoden können beispielsweise mit Ausführungsformen der hierin beschriebenen Kollektorplatten eingesetzt werden, wie die in 3–9B gezeigten.
Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen Energiespeichervorrichtungen nicht auf eine Jellyroll beschränkt sind und in gestapelter oder flacher Elektrodenkonfiguration eingesetzt werden können.
Die vorstehende Beschreibung der offenbarten Implementierungen wird bereitgestellt, um einem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Verschiedene Modifikationen an diesen Implementierungen sind Fachleuten offensichtlich und die generischen Prinzipien, die hierin definiert sind, können auf andere Implementierungen angewendet werden, ohne vom Geist oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung soll somit nicht auf die hierin gezeigten Implementierungen beschränkt sein, sondern ihr soll der breiteste Umfang in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Prinzipien und neuartigen Merkmalen gewährt sein.
Während die vorstehende Beschreibung neuartige Merkmale der Erfindung aufgezeigt hat, wie sie auf verschiedene Ausführungsformen angewendet werden, versteht der Fachmann, dass verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Veränderungen in der Form und den Details der dargestellten Vorrichtung oder des dargestellten Prozesses ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims

Kollektorplatte für eine Energiespeichervorrichtung, umfassend: ein Gehäuse und eine oder mehr Öffnungen, die sich in das Gehäuse erstrecken, wobei die Öffnungen dafür konfiguriert sind, dass sich ein Abschnitt eines freien Endes eines spiralförmig gewickelten oder gestapelten Stromkollektors einer spiralförmig gewickelten oder gestapelten Elektrode für eine Energiespeichervorrichtung in die eine oder mehr Öffnungen erstreckt.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 1, wobei die eine oder mehr Öffnungen sich durch das Gehäuse erstrecken.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 1, wobei die eine oder mehr Öffnungen zwei oder mehr Öffnungen umfassen, ferner ein Trägerelement umfassend, das sich zwischen zwei benachbarten Öffnungen der zwei oder mehr Öffnungen erstreckt.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 3, wobei das Trägerelement mindestens vier Speichen umfasst, die sich von einem zentralen Abschnitt des Gehäuses zu einem äußeren Ring des Gehäuses erstreckt, und die zwei oder mehr Öffnungen mindestens zwei Öffnungen umfassen, die zwischen den Speichen positioniert sind.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 1, ferner ein Trägerelement umfassend, das sich um die eine oder mehr Öffnungen erstreckt.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Öffnung einen Querschnittsbereich größer als oder gleich etwa 10 % des Gesamtbereichs innerhalb eines Umfangs aufweist, der um eine untere Fläche des Gehäuses gebildet ist.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 1, ferner mindestens einen Vorsprung umfassend, der sich von einer unteren Fläche des Gehäuses erstreckt.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 7, wobei jeder Vorsprung einen Umfang um eine entsprechende Öffnung bildet.
Kollektorplatte gemäß Anspruch 7, wobei der mindestens eine Vorsprung sich annähernd rechtwinklig von der unteren Fläche des Gehäuses erstreckt.
Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Elektrode, die einen Stromkollektor umfasst, wobei der Stromkollektor eine Vielzahl von lateral beabstandeten Schichten umfasst, die ein freies Ende bilden; einen Behälter, der zum Aufnehmen der Elektrode und eines Elektrolyten konfiguriert ist, und eine Kollektorplatte, die ein Gehäuse mit einer Öffnung umfasst, die sich in eine untere Fläche des Gehäuses erstreckt und konfiguriert ist, um Strömung durch das Gehäuse bereitzustellen, wobei sich ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors in die Öffnung erstreckt, wenn der Stromkollektor gegen die Kollektorplatte gedrückt wird.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Elektrode eine spiralförmig gewickelte Elektrode umfasst.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Energiespeichervorrichtung einen Kondensator umfasst.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, ferner den Elektrolyt umfassend.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Kollektorplatte ferner mindestens einen Vorsprung umfasst, der sich von der unteren Fläche des Gehäuses erstreckt, wobei jeder Vorsprung konfiguriert ist, um in das freie Ende des Stromkollektors einzudringen, wenn der Stromkollektor gegen die Kollektorplatte gedrückt wird.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei jeder Vorsprung einen Umfang um eine entsprechende Öffnung bildet.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 14, wobei der mindestens eine Vorsprung sich annähernd rechtwinklig von der unteren Oberfläche des Gehäuses erstreckt.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der erste Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors sich vollständig durch das Gehäuse erstreckt.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der erste Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors einen Gehäuseeingreifabschnitt umfasst, der sich in die Öffnung erstreckt und in eine Innenfläche des Gehäuses eingreift.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Gehäuseeingreifabschnitt sich vollständig durch das Gehäuse erstreckt und in eine obere Fläche des Gehäuses eingreift.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei ein Abschnitt der unteren Fläche des Gehäuses einen zweiten Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors berührt, wenn der erste Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors sich in die Öffnung erstreckt.
Energiespeichervorrichtung gemäß Anspruch 20, ferner eine Schweißverbindung umfassend, um die Kollektorplatte am zweiten Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors zu befestigen.
Verfahren zum Herstellen einer Energiespeichervorrichtung, umfassend: Bereitstellen einer Elektrode, die einen Stromkollektor umfasst, wobei der Stromkollektor eine Vielzahl von lateral beabstandeten Schichten umfasst, die ein freies Ende bilden; Bereitstellen einer Kollektorplatte, die ein Gehäuse mit einer Öffnung umfasst, die sich in eine untere Fäche des Gehäuses erstreckt, und Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode, so dass ein erster Abschnitt des freien Endes des Stromkollektors sich in die Öffnung erstreckt.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei Drücken Eingreifen des ersten Abschnitts des freien Endes mit einer Innenfläche des Gehäuses umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei Drücken derartiges Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode umfasst, dass der erste Abschnitt des freien Endes sich vollständig durch die Dicke der Kollektorplatte erstreckt.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei Drücken Eingreifen des ersten Abschnitts des freien Endes mit einer oberen Fläche des Gehäuses umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei Drücken Verflachen eines zweiten Abschnitts des freien Endes des Stromkollektors gegen die untere Fläche des Gehäuses umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei Verflachen Reduzieren der Höhe der freien Enden um ein Maß größer oder gleich etwa 60 % umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 26, ferner Befestigen des zweiten Abschnitts des freien Endes an der Kollektorplatte umfassend.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei Befestigen Schweißen umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei Drücken derartiges Drücken der Kollektorplatte gegen die Elektrode umfasst, dass ein Vorsprung, der sich von einer unteren Fläche des Gehäuses erstreckt, in den ersten Abschnitt des freien Endes eindringt.
Verfahren gemäß Anspruch 22, ferner Einführen der Elektrode in einen Behälter und Füllen des Behälters mit Elektrolyt umfassend, wobei Füllen Imprägnieren der Elektrode mit Elektrolyt in weniger als 15 Minuten umfasst.