DE112014004275T5 - Elektrodengruppe und Stromspeichereinrichtung verwendend selbige - Google Patents

Elektrodengruppe und Stromspeichereinrichtung verwendend selbige Download PDF

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Mitsuyasu Ueda
Masatoshi Majima
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Eine Elektrodengruppe umfasst eine Vielzahl erster Elektroden umfassend plattenförmige, erste Stromabnehmer und ein erstes aktives Material, das auf den ersten Stromabnehmern ausgebildet ist, eine Vielzahl zweiter Elektroden umfassend plattenförmige, zweite Stromabnehmer und ein zweites aktives Material, das auf den zweiten Stromabnehmern ausgebildet ist und plattenförmige Separatoren, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind. Die ersten Elektroden und zweiten Elektroden sind alternierend gestapelt, wobei Separatoren zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind und die Stromabnehmer jeweils einen ersten porösen Metallkörper aufweisen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betritt auf eine Elektrodengruppe und eine Stromspeichereinrichtung, die jeweils erste Elektroden, zweite Elektroden und Separatoren, die zwischen den Elektroden angeordnet sind, umfasst und insbesondere eine Elektrodengruppe umfassend einen porösen Metallkörper als einen Stromabnehmer.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurden Stromspeichereinrichtungen, die für Minicomputer, elektrische Fahrzeuge, Haushaltstromspeichereinrichtungen und dergleichen verwendet werden, entwickelt. Unter den Stromspeichereinrichtungen wurden Kondensatoren und nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien aktiv untersucht. Insbesondere die Entwicklung von beispielsweise Lithium-Ionen-Kondensatoren, elektrischen, doppelschichtigen Kondensatoren, Lithium-Ionen-Batterien, und Natrium-Ionen-Batterien wird mit Spannung erwartet.
  • Solch eine Stromspeichereinrichtung umfasst ein Elektrolyt und eine Elektrolytgruppe, die erste Elektroden, zweite Elektroden und Separatoren, die zwischen den Elektroden angeordnet sind, umfasst. Jede der Elektroden umfasst einen Stromabnehmer (Elektrodenkern) und eine aktive Materialschicht, die auf dem Stromabnehmer ausgebildet ist. Im Stand der Technik ist der Stromabnehmer im Allgemeinen aus einer Metallfolie ausgebildet.
  • Um die Kapazität der Stromspeichereinrichtung zu erhöhen, wird der Betrag an aktivem Material, der pro Flächeneinheit des Stromabnehmers aufgenommen wird, bevorzugt so weit wie möglich erhöht. Jedoch steigt, falls ein großer Betrag an aktivem Material auf einer Metallfolie aufgenommen ist, die Dicke der aktiven Materialschicht an, welches den durchschnittlichen Abstand zwischen dem aktiven Material und dem Stromabnehmer erhöht. Als ein Ergebnis verschlechtern sich die Stromsammeleigenschaften der Elektrode und der Kontakt zwischen dem aktiven Material und dem Elektrolyt wird begrenzt, welches es vereinfacht die Ladungs-Entladungs-Eigenschaften zu beinträchtigen.
  • Folglich wurde vorgeschlagen, dass ein poröser Metallkörper mit Kommunikationsporen mit einer hohen Porosität als Stromabnehmer verwendet wird (siehe PTL1 bis PTL3). Der poröse Metallkörper wird beispielsweise durch Ausbilden einer Metallschicht auf einer Grundgerüstoberfläche eines Harzschaums mit in Verbindung stehenden Poren, wie beispielsweise Urethanschaum, durch Pyrolyse des Urethanschaums und durch anschließendes Reduzieren des Metalls ausgebildet.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • PTL 1: Nicht geprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2012-186142
    • PTL 2: Nicht geprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2013-8813
    • PTL 3: Nicht geprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 2013-115179
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Von einem porösen Metallkörper wird angenommen, dass er geeignet für eine Elektrode für Stromspeichereinrichtungen ist, da solch ein poröser Metallkörper eine große Menge an aktivem Material aufgrund seiner großen Oberfläche aufnehmen kann und einfach ein Elektrolyt halten kann. Jedoch, wenn eine Vielzahl Elektroden, die jeweils die gleiche Polarität aufweisen und einen porösen Metallkörper als einen Stromabnehmer umfassen, verwendet werden, müssen die Stromabnehmer mit der gleichen Polarität parallel miteinander verbunden werden.
  • Beispielsweise umfasst eine Elektrodengruppe 100, die in 12 dargestellt ist, eine Vielzahl plattenförmiger, positiver Elektroden 112 und eine Vielzahl plattenförmiger, negativer Elektroden 114, die abwechselnd übereinander angeordnet sind, wobei Separatoren dazwischen angeordnet sind. Jeder der Stromabnehmer umfasst einen tabförmigen Verbindungsabschnitt 116. Wie in 13 dargestellt wird eine Vielzahl Verbindungsabschnitte 116 miteinander verbunden, sodass die Elektroden mit der gleichen Polarität elektrisch miteinander verbunden werden. Der Verbindungsabschnitt 116 ist einstückig mit einem Hauptkörper des Stromabnehmers zum Zwecke des Reduzierens der Anzahl an Teilen und der Anzahl an Herstellungsschritten verbunden. D. h., der Verbindungabschnitt 116 ist aus dem gleichen Material hergestellt, wie das für den Stromabnehmer.
  • Die Metalle werden im Allgemeinen durch Schweißen verbunden. Jedoch ist es ziemlich schwierig die Verbindungsabschnitte, die aus einem porösen Metallkörper ausgebildet sind, durch Schweißen zu verbinden. Dies begründet sich damit, da, wenn ein poröser Metallkörper erwärmt wird, die Struktur und Eigenschaften des porösen Körpers sich merklich verändern. Ferner ist es schwierig präzise die Form eines geschweißten Abschnitts zu steuern und folglich wird eine unregelmäßige Grenze einfach zwischen dem geschweißten Abschnitt und dem umgebenden Abschnitt ausgebildet. Als ein Ergebnis ist die Belastung lokal konzentriert, welches es erschwert sowohl eine gute Leitfähigkeit als auch eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zu erreichen.
  • Lösung des Problems
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Elektrodengruppe zur Verfügung gestellt, umfassend:
    eine Vielzahl erster Elektroden umfassend plattenförmige, erste Stromabnehmer und ein ersten aktives Material, das auf den ersten Stromabnehmern ausgebildet ist;
    eine Vielzahl zweiter Elektroden umfassend plattenförmige, zweite Stromabnehmer und ein zweites aktives Material, das auf den zweiten Stromabnehmern ausgebildet ist;
    plattenförmige Separatoren, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind,
    wobei die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden alternierend gestapelt werden, wobei die Separatoren zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind,
    wobei die ersten Stromabnehmer jeweils einen ersten, porösen Metallkörper aufweisen,
    wobei die Vielzahl der ersten Stromabnehmer tabförmige erste Verbindungsabschnitte umfasst, die jeweils verwendet werden, um elektrisch die ersten Stromabnehmer, die aneinander angrenzen, zu verbinden, und
    wobei die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Stromabnehmer angeordnet sind, um einander in einer Stapelrichtung der Elektrodengruppe zu überlappen, wobei die plattenförmigen, ersten leitenden Abstandshalter dazwischen angeordnet sind, und aneinander mittels eines ersten Befestigungselements befestigt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stromspeichereinrichtung zur Verfügung gestellt, umfassend die obige Elektrodengruppe, ein Elektrolyt und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lithium-Ionen-Kondensator zur Verfügung gestellt, umfassend die obige Elektrodengruppe, ein Elektrolyt, und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt,
    wobei das Elektrolyt ein Salz eines Lithiumions und ein Anion aufweist, und
    wobei eines aus dem ersten aktiven Material und dem zweiten aktiven Material ein erstes Material ist, das das Lithium-Ionen interkaliert und deinterkaliert, und das andere ein zweites Material ist, das das Anion adsorbiert und desorbiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein elektrischer, doppelschichtiger Kondensator zur Verfügung gestellt, umfassend die obige Elektrodengruppe, ein Elektrolyt und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt,
    wobei das Elektrolyt ein Salz eines anorganischen Kations und ein Anion aufweist, und
    wobei zumindest eines aus dem ersten aktiven Material und dem zweiten aktiven Material ein drittes Material ist, das das anorganische Kation adsorbiert und desorbiert, und das andere ein viertes Material ist, das das Anion adsorbiert und desorbiert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird eine nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterie zur Verfügung gestellt, umfassend die obige Elektrodengruppe, ein Elektrolyt und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt,
    wobei das Elektrolyt ein Salz eines Alkalimetallions und ein Anion aufweist, und
    wobei sowohl das erste aktive Material als auch das zweite aktive Material Materialien sind, die das Alkalimetallion interkalieren und deinterkalieren.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung,
  • Wenn die Elektrodengruppe durch Elektroden umfassend einen porösen Metallkörper als einen Stromabnehmer gebildet wird, können sowohl gute Leitfähigkeit als auch ausreichende Verbindungsfestigkeit zwischen den Verbindungsabschnitten einer Vielzahl Elektroden erreicht werden. Folglich kann die Leitungsfähigkeit und Haltbarkeit von Stromspeichereinrichtungen verbessert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen einer Stromspeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine interne Struktur darstellt, wenn die Stromspeichereinrichtung von vorne betrachtet wird.
  • 3A ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie IIIA-IIIA von 2 erstellt wurde.
  • 3B ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie IIIB-IIIB von 2 erstellt wurde.
  • 4 ist eine Vorderansicht, die eine erste Elektrode in einem sackförmigen Separator in einem Zustand zeigt, in dem eine der Oberflächen des sackförmigen Separators entfernt ist.
  • 5 ist eine Vorderansicht, die eine zweite Elektrode darstellt.
  • 6A ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine Verbindungsstruktur der ersten Elektrode und eine erste Anschlussplatte zeigt.
  • 6B ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die eine Verbindungsstruktur der zweiten Elektrode und eine zweite Anschlussplatte zeigt.
  • 7(a), 7(b), und 7(c) stellen eine Vorderansicht, eine Ansicht von oben und eine Seitenansicht dar, die eine Struktur einer ersten Leitung jeweils darstellen.
  • 8 ist eine Schnittansicht, die eine bevorzugte Verbindungstruktur eines offenen Randes eines Gehäuses und einen Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte darstellt.
  • 9 ist eine Schnittansicht, die eine typische Verbindungsstruktur eines offenen Randes eines Gehäuses und eines Umfangsabschnittes der Dichtungsplatte darstellt.
  • 10 stellt schematisch eine bespielhafte Struktur eines Abschnitts eines Grundgerüsts eines ersten Stromabnehmers dar.
  • 11 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der erste Stromabnehmer mit einer Elektrodenmischung gefüllt ist.
  • 12 ist eine Schnittansicht, die eine bekannte Elektrodengruppe darstellt.
  • 13 ist eine Schnittansicht, die ein Problem der bekannten Elektrodengruppe darstellt.
  • 14A ist eine vergrößerte, partielle Schnittansicht einer Elektrodengruppe, die einen Hauptabschnitt einer Stromspeichereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 14B ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Elektrodengruppe, die eine Modifizierung der weiteren Ausführungsform darstellt.
  • 15 ist ein Graph, der ein Messergebnis eines Verbindungswiderstandes zwischen einer Elektrode und einer Leitung in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 16 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Elektrodengruppe, die eine Struktur eines ersten Testproduktes darstellt, in dem die Elektrode und die Leitung mittels einer Niete gemäß dem obigen Beispiel verbunden sind.
  • 17 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Elektrodengruppe, die eine Struktur eines zweiten Testproduktes darstellt, in dem die Elektrode und die Leitung durch Ultraschallschweißen verbunden sind, welches ein Vergleichsbeispiel gegenüber dem obigen Beispiel ist.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Überblick über die Ausführungsformen der Erfindung]
  • Eine Elektrodengruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl erster Elektroden, eine Vielzahl zweiter Elektroden und plattenförmige Separatoren, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind. Die Vielzahl erster Elektroden umfasst plattenförmige, erste Stromabnehmer und ein erstes aktives Material, das auf den ersten Stromabnehmern angeordnet ist. Auf ähnliche Weise umfasst die Vielzahl zweiter Elektroden auch plattenförmige, zweite Stromabnehmer und ein zweites aktives Material, das auf den zweiten Stromabnehmern aufgenommen ist. Die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden werden alternierend gestapelt, wobei die Separatoren zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind.
  • Der erste Stromabnehmer umfasst einen ersten porösen Metallkörper. Beispielsweise, wenn die erste Elektrode eine positive Elektrode für einen Lithium-Ionen-Kondensator oder eine nicht-wässrige, sekundäre Elektrolytbatterie ist, wird ein poröse Metallkörper aufweisend Aluminium bevorzugt als der erste Stromabnehmer verwendet. Wenn die erste Elektrode eine negative Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren oder nichtwässrige, sekundäre Elektrolytbatterien ist, wird ein poröser Metallkörper aufweisend Kupfer bevorzugt als der erste Stromabnehmer verwendet. Der zweite Stromabnehmer kann auch einen zweiten porösen Metallkörper umfassen.
  • Der erste poröse Metallkörper und der zweite poröse Metallkörper können solch eine poröse Struktur aufweisen, dass die Oberfläche (im Folgenden auch als eine effektive Oberfläche bezeichnet), an der ein aktives Material aufzunehmen ist, größer ist, als die einer einfachen Metallfolie oder dergleichen. Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet sind der erste poröse Metallkörper und der zweite poröse Metallkörper bevorzugt ein poröser Metallkörper mit einem hohlen, dreidimensionalen Netzwerkgrundgerüst, wie beispielsweise Celmet (eingetragene Marke von Sumitomo Electric Industries, Ltd.) oder Aluminium-Celmet ((eingetragene Marke von Sumitomo Electric Industries, Ltd.), welches im Folgenden beschrieben wird, da die effektive Oberfläche pro Volumeneinheit merklich erhöht werden kann. Zusätzlich können der erste poröse Metallkörper und der zweite poröse Metallkörper beispielsweise ein Vliesgewebe, ein gestanztes Metall oder ein ausgedehntes Metall sein. Hier stellen das Vliesgewebe, Celmet und Aluminium-Celmet poröse Körper mit einer dreidimensionalen Struktur dar und gestanztes Metall und ausgedehntes Metall sind poröse Körper mit einer zweidimensionalen Struktur.
  • Die Vielzahl erster Stromabnehmer umfasst jeweils einen tabförmigen, ersten Verbindungsabschnitt zum Erwirken einer elektrischen Verbindung mit dem ersten angrenzenden Stromabnehmer. Die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Stromabnehmer sind angeordnet, um einander in einer Stapelrichtung der Elektrodengruppe zu überlappen, wobei die plattenförmigen, ersten leitfähigen Abstandshalter dazwischen angeordnet sind, und werden aneinander mittels eines ersten Befestigungselementes befestigt.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann der zweite Stromabnehmer auch einen zweiten, porösen Metallkörper umfassen. Die Vielzahl zweiter Stromabnehmer kann auch einen tabförmigen, zweiten Verbindungsabschnitt zum Erreichen einer elektrischen Verbindung mit dem angrenzenden, zweiten Stromabnehmer umfassen. Die zweiten Verbindungsabschnitte können angeordnet sein, um einander in einer Stapelrichtung der Elektrodengruppe zu überlappen, wobei der plattenförmige, zweite, leitende Abstandshalter dazwischen angeordnet ist, und können aneinander mittels eines zweiten Befestigungselementes befestigt.
  • In der Elektrodengruppe gemäß dieser Ausführungsform, wie oben beschrieben wurde, umfasst zumindest eine der Elektroden einen porösen Metallkörper als einen Stromabnehmer. Der Verbindungsabschnitt ist beispielsweise einstückig mit einem Hauptkörper des Stromabnehmers ausgebildet, wird an dem angrenzenden Verbindungsabschnitt mittels eines Befestigungselements befestigt, wobei ein leitfähiger Abstandshalter dazwischen angeordnet ist. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Niete sein. Wenn die Verbindungsabschnitte mechanisch mittels eines Befestigungselements, wie beispielsweise einer Niete, auf eine solche Weise verbunden werden, verändern sich die Strukturen und Eigenschaften des porösen Metallkörpers nicht merklich, wie in dem Fall des Schweißens, welches eine Verschlechterung der Haltbarkeit verhindern kann. Ferner ist die Verbindungsfestigkeit, die durch Verwendung eines mechanischen Verbindungsverfahrens erreicht wird, welches ein Befestigungselement, wie beispielsweise eine Niete verwendet, um einiges höher als die erhalten wird durch Verwenden eines metallurgischen Verbindungsverfahrens wie beispielsweise Schweißen. Wie weiter unten beschrieben wird, ist das Befestigungselement gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht auf die Niete beschränkt. Jedes Element oder Werkzeug, das mechanisch die Verbindungsabschnitte verbinden oder vereinen kann, kann als das Befestigungselement verwendet werden. Jedoch, wie weiter unten beschrieben wird, ist das Befestigungselement bevorzugt eine Niete.
  • Ein spezifisches Verfahren zum mechanischen Verbinden der Verbindungsabschnitte unter Verwendung eines Befestigungselements (erstes Befestigungselement oder zweites Befestigungselement) wird unter Verwendung eines Beispiels beschrieben.
  • In dem Fall eines schaftförmigen Befestigungselements ist das Folgende denkbar. Ein Durchgangsloch, in welches ein Befestigungselement einzuführen ist, wird in dem Verbindungsabschnitt ausgebildet, das Befestigungselement wird in das Durchgangsloch eingeführt, und die Spitze des Befestigungselements wird mit der Seitenoberfläche des Verbindungsabschnittes gequetscht, um das Befestigen durchzuführen. Das Durchgangsloch wird einfach dazu gebracht eine Form aufzuweisen, die beispielsweise in der Nähe von einem perfekten Kreis liegt und die Präzision der Form kann leicht untersucht werden. Folglich kann eine überschüssige Belastungskonzentration unterdrückt werden und die gewünschte Haltbarkeit kann einfach erreicht werden. Ferner können schadhafte Gegenstände mit einer schlechten Haltbarkeit daran gehindert in den Versand zu gehen.
  • Das schaftförmige Befestigungselement ist bevorzugt eine Niete und insbesondere eine Senkkopfniete. Die Verwendung der Senkkopfniete kann den Kopfabschnitt daran hindern (der Abschnitt mit großem Durchmesser an einem Ende in der Axialrichtung) von der Oberfläche der Verbindungsabschnitte und der Abstandshalter vorzustehen, wenn die Verbindungsabschnitte aneinander befestigt werden. Hier wird ein Senkloch mit einer Form, die der Form des Kopfabschnitts der Senkkopfniete entspricht, in den Verbindungsabschnitten oder den Abstandshaltern ausgebildet.
  • Ferner kann eine Kontaktfläche die größer oder gleich zu der in dem Fall des Schweißens ist, einfach durch Anordnen eines leitfähigen Abstandshalters zwischen den Verbindungsabschnitten der Vielzahl Elektroden mit der gleichen Polarität erhalten werden. Dies kann den Verbindungswiderstand zwischen den Elektroden verringern.
  • Um die Kapazität zu erhöhen, wird bevorzugt ein poröser Metallkörper mit einer Dicke (beispielsweise 0,1 bis 10 mm) größer oder gleich einer entsprechenden Dicke als der Stromabnehmer verwendet. Auch in diesem Fall kann die Deformation der Verbindungsabschnitte durch Anordnen eines leitfähigen Abstandshalters zwischen Verbindungsabschnitten der Vielzahl Elektroden unterdrückt werden. Dies kann die Haltbarkeit der Elektrodengruppe verbessern.
  • Im Speziellen beträgt in der Elektrodengruppe mit der oben beschriebenen, gestapelten Struktur der Abstand zwischen den Verbindungsabschnitten der Vielzahl Elektroden mit der gleichen Polarität beispielsweise 1 mm oder mehr. Hier, falls die Verbindungsabschnitte direkt miteinander über ein Befestigungselement verbunden sind, erhöht sich die Deformation der Verbindungsabschnitte 116, wie in 13 dargestellt. Als ein Ergebnis kann sich die Haltbarkeit verschlechtern. Falls der leitfähige Abstandshalter zwischen den Verbindungsabschnitten der Vielzahl Elektroden angeordnet ist, kann die Deformation, die hervorgerufen wird, wenn die angrenzenden Verbindungsabschnitte miteinander verbunden werden, unterdrückt werden. Dies kann die Haltbarkeit der Elektrodengruppe verbessern.
  • Das erste Befestigungselement weist bevorzugt das gleiche Metallelement wie der erste Stromabnehmer auf. Dies kann die Erosion des ersten Befestigungselements, die durch ein Elektrolyt oder dergleichen hervorgerufen wird, unterdrücken. Folglich kann die Haltbarkeit der Elektrodengruppe verbessert werden. Beispielsweise, wenn die erste Elektrode eine positive Elektrode für einen Lithium-Ionen-Kondensator oder für Lithium-Ionen-Batterien ist, weist bevorzugt der erste Stromabnehmer Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf und das erste Befestigungselement weist auch ein Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf. Das zweite Befestigungselement weist bevorzugt das gleiche Metallelement wie der zweite Stromabnehmer auf. Dies kann die Erosion des zweiten Befestigungselements, die durch ein Elektrolyt oder dergleichen hervorgerufen wird, unterdrücken. Folglich kann die Haltbarkeit der Elektrodengruppe verbessert werden. Beispielsweise, wenn die zweite Elektrode eine negative Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren oder für Lithium-Ionen-Batterien ist, weist bevorzugt der zweite Stromabnehmer Kupfer oder eine Kupferlegierung auf und das zweite Befestigungselement weist auch ein Kupfer oder eine Kupferlegierung auf.
  • Der leitende Abstandshalter (erster leitender Abstandshalter oder zweiter leitfähiger Abstandshalter) kann aus einem Material mit einer ausreichenden Leitfähigkeit für Abstandshalter ausgebildet sein. Jedoch weist der leitfähige Abstandshalter bevorzugt abfedernde Eigenschaften (Entspannungseffekt) auf. In diesem Fall kann die Adhäsion zwischen dem leitenden Abstandshalter und jedem Verbindungsabschnitt durch Anwenden eines geeigneten Befestigungsdrucks an dem Abstandshalter zwischen den angrenzenden Verbindungsabschnitten verbessert werden. Dies kann den Verbindungswiderstand zwischen den Elektroden reduzieren.
  • Von diesem Gesichtspunkt her weist der leitfähige Abstandshalter bevorzugt einen porösen Metallkörper (dritter poröser Metallkörper oder vierter poröser Metallkörper) auf. Daher kann der dritte poröse Metallkörper oder der vierte poröse Metallkörper aus dem gleichen Material wie das des ersten porösen Metallkörpers oder des zweiten porösen Metallkörpers ausgebildet sein. Alternativ können der dritte poröse Metallkörper oder der vierte poröse Metallkörper aus einem Metallschaum (siehe PTL 1) ausgebildet sein, der durch Hinzufügen eins Schäummittels geschäumt wird. Der Metallschaum umfasst einen großen Anteil an geschlossenen Poren und ist folglich nicht zur Verwendung bei Stromabnehmern geeignet. Jedoch ist ein Metallschaum umfassend einen großen Anteil an geschlossenen Poren geeignet für Abstandshalter, die gute, abfedernde Eigenschaften erreichen.
  • Das Kompressionsverhältnis (minimale Dicke nach dem Befestigen mit dem Befestigungselement/durchschnittliche Dicke vor dem Befestigen) des leitenden Abstandshalters, der zwischen den Verbindungsabschnitten komprimiert ist, beträgt bevorzugt 1/10 bis 9/10 und bevorzugt 5/10 bis 7/10. Alternativ beträgt der Druck, der auf den leitenden Abstandshalter zwischen den Verbindungsabschnitten ausgeübt wird bevorzugt 0,01 bis 1 MPa und bevorzugter 0,1 bis 0,3 MPa im Durchschnitt.
  • Der leitende Abstandshalter (erster leitender Abstandshalter oder zweiter leitender Abstandshalter) weist bevorzugt einen abgeschrägten Abschnitt an einer Ecke auf, die zumindest einer der Seiten entspricht, die die Verbindungsabschnitte kontaktiert. Der Krümmungsradius R1 in dem abgeschrägten Abschnitt (siehe 3A und 3B) beträgt bevorzugt 1 bis 10 mm und bevorzugter 3 bis 7 mm. Falls der leitende Abstandshalter eine scharfe Ecke an der Seite aufweist, die den Verbindungsabschnitt kontaktiert, kann sich die Belastung an einem Abschnitt des Verbindungsabschnitts konzentrieren. Im Gegenzug, falls der leitende Abstandshalter einen abgeschrägten Abschnitt an einer Ecke der Seite aufweist, die einen Verbindungsabschnitt kontaktiert, wird der Druck, der an den Verbindungsabschnitt angelegt wird, verteilt. Dies verbessert die Haltbarkeit des Verbindungsabschnitts und verbessert auch die Haltbarkeit der Stromspeichereinrichtung.
  • Hier ist das Befestigungselement (erstes Befestigungselement oder zweites Befestigungselement) zum Befestigen der Verbindungsabschnitte bevorzugt eine Niete. Das Befestigungselement kann beispielsweise eine Schraube und eine Mutter sein. Jedoch kann die Verwendung der Niete einfach das Befestigungselement verkleinern. Obwohl die Verwendung einer Schraube und einer Mutter ein „Lösen” herrufen kann, erwirkt die Verwendung der Niete kein „Lösen”. Als ein Ergebnis kann ein gewünschter Befestigungszustand für eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden. Ferner macht es die Verwendung der Niete einfach die Verkleinerung des Kopfabschnitts zu erreichen.
  • Das Befestigungselement ist nicht auf ein schaftförmiges Befestigungselement beschränkt. Beispielsweise kann ein clipförmiges Element (elastisches Element) als das Befestigungselement verwendet werden. D. h., eine Vielzahl Verbindungsabschnitte kann aneinander durch ein clipförmiges Befestigungselement befestigt werden, sodass der gestapelte Körper der Verbindungsabschnitte von außen geklemmt wird. In diesem Fall kann das clipförmige Befestigungselement als eine Elektrodenleitung verwendet werden und daher kann die Anzahl an Elementen reduziert werden.
  • Als nächstes umfasst eine Stromspeichereinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die oben beschriebene Elektrodengruppe und ein Elektrolyt. Eine Metalldose oder ein Verpackungsbehälter, der mit einem Laminat ausgebildet ist, kann für das Gehäuse der Stromspeichereinrichtung verwendet werden. Beispiele der Stromspeichereinrichtung umfassen Kondensatoren, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Kondensatoren und elektrische, doppelschichtige Kondensatoren und nichtwässrige, sekundäre Elektrolytbatterien, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien und Natrium-Ionen-Batterien.
  • In einer Ausführungsform des Lithium-Ionen-Kondensators weist das Elektrolyt ein Salz eines Lithium-Ions und eines Anions auf. Eines aus dem ersten Material und dem zweiten Material ist ein erstes Material (aktives Material der negativen Elektrode), das Lithium-Ionen interkaliert und deinterkaliert. Und das andere ist ein zweites Material (aktives Material der positiven Elektrode), das Anionen adsorbiert und desorbiert. Das erste Material interkaliert und deinterkaliert Lithium-Ionen über eine faradaysche Reaktion. Das erste Material ist beispielsweise ein Karbonmaterial, wie beispielsweise Graphit oder ein auf einer Legierung basierendes aktives Material, wie beispielsweise Si, SiO, Sn oder SnO. Das zweite Material adsorbiert und desorbiert Anionen über eine nicht faradaysche Reaktion. Das zweite Material ist beispielsweise ein Karbonmaterial, wie beispielsweise aktiviertes Karbon oder ein Karbonnanoröhrchen. Das zweite Material (aktives Material der positiven Elektrode) kann ein Material sein, welches eine faradaysche Reaktion herruft. Beispiele des Materials umfassen Metalloxide, wie beispielsweise Manganoxid, Rutheniumoxid, und Nickeloxid und leitende Polymere, wie beispielsweise Polyazen, Polyanilin, Polythiol und Polythiophen. Der Kondensator, in dem die faradaysche Reaktion in dem ersten Material und dem zweiten Material auftritt, wird als Redoxkondensator bezeichnet.
  • In einer Ausführungsform des elektrischen, doppelschichtigen Kondensators, weist das Elektrolyt ein Salz eines anorganischen Kations und ein Anion auf. Eines aus dem ersten aktiven Material und dem zweiten aktiven Material weist ein drittes Material auf, das organische Kationen adsorbiert und desorbiert und das andere weist ein viertes Material auf, das Anionen adsorbiert und desorbiert. Sowohl das dritte Material als auch das vierte Material adsorbieren und desorbieren organische Kationen oder Anionen über eine nicht faradaysche Reaktion. Das dritte Material und das vierte Material ist beispielsweise ein Karbonmaterial, wie beispielweise ein aktiviertes Karbon oder Karbonnanoröhrchen.
  • In einer Ausführungsform der nicht-wässrigen, sekundären Elektrolytbatterie, weist das Elektrolyt ein Salz eines Alkalimetallions und eines Anions auf. Sowohl das erste aktive Material als auch das zweite aktive Material weisen ein Material auf, das Alkalimetall interkaliert und deinterkaliert. D. h., eine faradaysche Reaktion tritt in sowohl dem ersten aktiven Material als auch in dem zweiten aktiven Material auf.
  • Die Dichtungsplatte umfasst einen Umfangsabschnitt mit einer Form, die der des offenen Rands des Gehäuses entspricht. Zumindest ein Abschnitt des Umfangsabschnitts umfasst bevorzugt eine erste geneigte Oberfläche, die einen spitzen Winkel θ1 mit der äußeren Oberfläche der Dichtungsplatte (siehe 8) einnimmt. Die äußere Oberfläche der Dichtungsplatte bezeichnet eine Oberfläche, die außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wenn der offene Rand des Gehäuses abgedichtet ist.
  • Der offene Rand des Gehäuses umfasst bevorzugt, in einem Abschnitt, der auf die geneigte Oberfläche zeigt, eine zweite geneigte Oberfläche, die einen spitzen Winkel θ2 mit der äußeren Oberfläche des Gehäuses einnimmt. In diesem Fall können der Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte und der offene Rand des Gehäuses durch Schweißen der ersten geneigten Oberfläche und der zweiten geneigten Oberfläche verbunden werden. Hier, wenn die äußere Oberfläche der Dichtungsplatte und die äußere Oberfläche des Gehäuses senkrecht zueinander werden, ist θ2 = (90 – θ1) (Grad).
  • Wie in 8 dargestellt, werden der Umfangsabschnitt der Dichtungsabschnitt der Dichtungsplatte 16 und beispielsweise der obere Endabschnitt des offenen Rands des Gehäuses 14 durch Stumpfschweißen der geneigten Oberfläche verbunden, wodurch der Einfluss aufgrund der Abmessungsfehler reduziert werden kann. Ferner kann eine Schweißnaht mit einer größeren Länge als die einer typischen Schweißnaht (siehe 9) durch Schweißen der geneigten Oberflächen ausgebildet werden. Obwohl die Länge einer Schweißnaht in 9 L12 ist, ist die Länge einer Schweißnaht in 8 größer als L12. Als ein Ergebnis können Fremdpartikel, die aufgrund von Spritzern oder dergleichen beim Schweißen erzeugt werden, daran gehindert werden in das Gehäuse einzudringen. Folglich kann eine Stromspeichereinrichtung mit der gewünschten Leistungsfähigkeit unter stabileren Bedienungen hergestellt werden. Hier befindet sich der spitze Winkel θ1 bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 85°. Der Winkel θ1 kann als ein optimaler Winkel in dem obigen Bereich gemäß der Dicke der Dichtungsplatte und der Dicke des Gehäuses eingestellt werden. Der Winkel θ1 befindet sich bevorzugter in dem Bereich von 10 bis 45°.
  • Wenn der Winkel θ1 auf beispielsweise 5 bis 85° eingestellt ist, werden der Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte und der offene Rand des Gehäuses einfach aneinander geschweißt. D. h., wenn der Winkel θ1 sich in dem obigen Bereich befindet, können der Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte und der offene Rand des Gehäuses durch Anwenden von Laserlicht in einer Richtung senkrecht zu der äußeren Oberfläche der Dichtungsplatte geschweißt werden, wie in 8 dargestellt. Folglich, wie in dem in 9 dargestellten Fall, kann der gesamte Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte an den offenen Rand des Gehäuses nur durch zweidimensionales Bewegen des Gehäuses oder des Laserkopfs ohne seine Stellung zu ändern geschweißt werden. Wenn das Laserlicht von schräg darüber oder in einer senkrechten Richtung zu der äußeren Oberfläche des Gehäuses (horizontale Richtung in 8) angewendet wird, muss das Gehäuse oder ein Laserkopf rotiert werden oder die Stellung des Gehäuses oder des Laserkopfs muss verändert werden, welches es erschwert, eine Positionssteuerung durchzuführen.
  • Die Dicke L11 eines Abschnitts, der an die zweite geneigte Oberfläche 14a einer Seitenwand des Gehäuses angrenzt, kann auf beispielsweise 0,1 bis 3 mm eingestellt werden. Die Dicke kann mit der durchschnittlichen Dicke des gesamten Gehäuses übereinstimmen. Alternativ kann nur ein an die zweite geneigte Oberfläche angrenzender Abschnitt eine Dicke L11 in dem obigen Bereich aufweisen. Die Dicke L12 eines Abschnitts, der an die erste geneigte Oberfläche 16a der Dichtungsplatte angrenzt, kann auf beispielsweise 0,1 bis 4 mm eingestellt werden. Die Dicke L12 kann auch mit der durchschnittlichen Dicke der gesamten Dichtungsplatte übereinstimmen. Alternativ kann nur ein an die erste geneigte Oberfläche 16a angrenzender Abschnitt eine Dicke L12 in dem obigen Bereich aufweisen.
  • [Details der Ausführungsformen der Erfindung]
  • Im Folgenden werden die Details der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • (erste Ausführungsform)
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Aussehen einer Stromspeichereinrichtung umfassend die Elektrodengruppe gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
  • 2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die die interne Struktur darstellt, wenn die Stromspeichereinrichtung von vorne betrachtet wird. 3A und 3B sind Schnittansichten, die entlang der Linie IIIA-IIIA von 2, beziehungsweise entlang der Linie IIIB-IIIB von 2 erstellt wurden.
  • Die Stromspeichereinrichtung 10, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ist beispielsweise ein Lithium-Ionen-Kondensator und umfasst eine Elektrodengruppe 12, ein Gehäuse 14, das die Elektrodengruppe 12 gemeinsamen mit einem Elektrolyt (nicht dargestellt) aufnimmt, und eine Dichtungsplatte 16, die einen offenen Rand des Gehäuses 14 abdichtet. In den Zeichnungen weist das Gehäuse 14 eine rechteckförmige Form auf. Die Stromspeichereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann am geeignetsten bei einem solchen rechteckförmigen Gehäuse, das in den Zeichnungen dargestellt ist, angewendet werden.
  • Die Elektrodengruppe 12 umfasst eine Vielzahl plattenförmiger erster Elektroden 18 und eine Vielzahl plattenförmiger zweiter Elektroden 20. Die ersten Elektroden 18 und die zweiten Elektroden 20 sind alternierend übereinander angeordnet, wobei plattenförmige Separatoren 21 dazwischen angeordnet sind. Jede der ersten Elektroden 18 umfasst einen ersten Stromabnehmer 22 und ein erstes aktives Material. Jede der zweiten Elektroden 20 umfasst einen zweiten Stromabnehmer 24 und ein zweites aktives Material.
  • Eine aus der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 20 ist eine positive Elektrode und die andere ist eine negative Elektrode. Die positive Elektrode umfasst einen Stromabnehmer einer positiven Elektrode und ein aktives Material einer positiven Elektrode. Die negative Elektrode umfasst einen Stromabnehmer einer negativen Elektrode und ein aktives Material einer negativen Elektrode. Daher ist einer aus dem ersten Stromabnehmer 22 und dem zweiten Stromabnehmer 24 ein Stromabnehmer einer positiven Elektrode und der andere ist ein Stromabnehmer einer negativen Elektrode. In 3A und 3B dient die erste Elektrode 18 als eine positive Elektrode und die zweite Elektrode 20 dient als eine negative Elektrode, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
  • D. h., der erste Stromabnehmer 22 ist ein Stromabnehmer einer positiven Elektrode und der zweite Stromabnehmer 24 ist ein Stromabnehmer einer negativen Elektrode. In 3A und 3B, da es schwierig ist eine Elektrode und einen Stromabnehmer zu unterscheiden, werden die Elektrode und der Stromabnehmer durch das gleiche Element dargestellt.
  • Der erste Stromabnehmer 22 (Stromabnehmer der positiven Elektrode) umfasst einen ersten porösen Metallkörper und der zweite Stromabnehmer 24 (Stromabnehmer der negativen Elektrode) umfasst einen zweiten porösen Metallkörper. Hier ist das erste Metall bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und das zweite Metall ist bevorzugt Kupfer oder eine Kupferlegierung. Der Stromabnehmer der positiven Elektrode weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 10 mm auf. Der Stromabnehmer der negativen Elektrode weist bevorzugt auch eine Dicke von 0,1 bis 10 mm auf.
  • Der erste Stromabnehmer 22 (Stromabnehmer der positiven Elektrode) ist insbesondere bevorzugt aus Aluminium-Celmet (eingetragene Marke von Sumitomo Electric Industries, Ltd.), da dieses eine hohe Porosität aufweist (beispielsweise 90% oder mehr), umfasst kontinuierliche Poren und weist im Wesentlichen keine geschlossenen Poren auf. Der zweite Stromabnehmer 24 (Stromabnehmer der negativen Elektrode) ist auch besonders bevorzugt aus Celmet (eingetragene Marke von Sumitomo Electric Industries, Ltd.) aus Kupfer oder Nickel aus gleichen Gründen. Celmet oder Aluminium-Celmet werde später im Detail beschrieben.
  • Der erste Stromabnehmer 22 umfasst einen tabförmigen ersten Verbindungsabschnitt 26. Auf ähnliche Weise kann der zweite Stromabnehmer 24 einen tabförmigen zweiten Verbindungsabschnitt 28 umfassen. Jeder der Verbindungsabschnitte ist bevorzugt aus dem zweiten gleichen Material wie das eines Hauptkörpers des Stromabnehmers hergestellt und einstückig mit dem Hauptkörper ausgebildet. Erste leitende Abstandshalter 30 sind zwischen den ersten Verbindungsabschnitten 26 der Vielzahl erster Stromabnehmer 22 angeordnet. Auf ähnliche Weise können zweite, leitende Abstandshalter 32 zwischen den zweiten Verbindungsabschnitten 28 der Vielzahl zweiter Stromsammler 24 angeordnet sein.
  • Jeder der ersten, leitenden Abstandhalter 30 kann aus einem plattenförmigen Element ausgebildet sein aufweisend einen Leiter (beispielsweise Metall oder Karbonmaterial). Zum Zwecke des Verbesserns der Adhäsion mit dem ersten Verbindungsabschnitt 26 ist jedoch der erste leitende Abstandshalter 30 bevorzugt aus einem porösen Metallkörper (dritter poröser Metallkörper) ausgebildet und ist insbesondere bevorzugt aus dem gleichen Material (beispielsweise Aluminium-Celmet) wie dem des ersten Stromabnehmers 22 ausgebildet. Auf ähnliche Weise können die zweiten, leitenden Abstandshalter auch aus einem plattenförmigen Element ausgebildet sein, aufweisend einen Leiter (beispielsweise Metall und Karbonmaterial). Der zweite, leitende Abstandshalter 32 ist aus bevorzugt aus einem porösen Metallkörper (vierter poröser Metallkörper) ausgebildet und insbesondere bevorzugt aus dem gleichem Material beispielsweise Celmet aus Kupfer) wie dem des zweiten Stromabnehmers 24 ausgebildet.
  • Wie in 4 dargestellt, ist jeder der Separatoren 21 bevorzugt in einer sackartigen Form ausgebildet, um die erste Elektrode 18 aufzunehmen (positive Elektrode). Der Sack des Separators 21 kann beispielsweise durch Falten eines rechteckförmigen Separators 21 entlang einer zentralen Linie 21c in der Längsrichtung und durch aneinander Anhaften der Ränder 21b – abgesehen von einer Öffnung – mit Kleber ausgebildet werden. Der sackförmige Separator 21 kann eine Öffnung 21a, von der der Verbindungsabschnitt sich erstreckt, umfassen. Dies kann einen inneren Kurzschluss darin hindern hervorgerufen zu werden, wenn das aktive Material der positiven Elektrode von dem ersten Stromabnehmer 22 entfernt wird.
  • Wie in 4 dargestellt, kann ein Durchgangsloch 36, in welches ein erstes Befestigungselement 34, wie beispielsweise eine Niete einzuführen ist, in dem ersten Verbindungsabschnitt 26 der ersten Elektrode 18 ausgebildet werden. Die Anzahl (2 in der Zeichnung) an Durchgangslöchern 36, die ausgebildet werden, kann geeignet ausgewählt werden. Der erste Verbindungsabschnitt 26 ist an einer Position in der Nähe von einem Ende einer Seite, entlang der der erste Verbindungabschnitt 26 ausgebildet ist, des ersten Stromabnehmers 22 angeordnet. Ein Durchgangsloch 37, in welches das erste Befestigungselement 34 einzuführen ist, kann auch in dem ersten leitenden Abstandshalter 34 ausgebildet werden, um das Durchgangsloch 36 des ersten Verbindungsabschnitts 26 zu überlappen. Ein Durchgangsloch 37, in welches das zweite Befestigungselement 38 einzuführen ist, kann auch in dem zweiten, leitenden Abstandshalter 32 ausgebildet werden, um das Durchgangsloch 36 des zweiten Verbindungsabschnitts 28 zu überlappen.
  • Obwohl nicht darauf eingeschränkt, kann das Verhältnis der vorstehenden Fläche des ersten Verbindungsabschnitts 26 (die Fläche des ersten Verbindungsabschnitts, die in einer senkrechten Richtung zu der Hauptfläche des ersten Stromabnehmers betrachtet wird) zu der vorstehenden Fläche des gesamten ersten Stromabnehmers 22 0,1 bis 10% betragen. Alternativ kann die vorstehende Fläche des ersten Verbindungsabschnitts 26 oder die Länge der Grenze zwischen dem Hauptkörper des ersten Stromabnehmers und dem Verbindungsabschnitt gemäß der Kapazität der Stromspeichereinrichtung ermittelt werden. Die Grenze ist beispielsweise eine gerade Linie, die sich entlang der gleichen Achse wie die der Seite des ersten Stromabnehmers erstreckt entlang der der ersten Verbindungsabschnitt angeordnet ist. Die Form des ersten Verbindungsabschnitts 26 ist nicht eingeschränkt und kann beispielsweise eine quadratische Form mit gerundeten Ecken sein.
  • 5 ist eine Vorderansicht, die die zweite Elektrode 20 darstellt, die in der gleichen Richtung wie die der ersten Elektrode 18 in 8 betrachtet wird. Auf ähnliche Weise kann ein Durchgangsloch 36, in welches ein zweites Befestigungselement 38, wie beispielsweise eine Niete, einzuführen ist, in dem zweiten Verbindungsabschnitt 28 der zweiten Elektrode 20 ausgebildet werden. Der zweite Verbindungsabschnitt 28 ist an einer Position in der Nähe des anderen Endes einer Seite angeordnet, entlang der der zweite Verbindungsabschnitt 28 des zweiten Stromabnehmers 24 ausgebildet ist. Folglich, wenn die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 20 übereinander angeordnet werden, werden der erste Verbindungsabschnitt 26 und der zweite Verbindungsabschnitt 28 an im Wesentlichen symmetrischen Positionen zueinander angeordnet. In dem Fall, in dem die zweite Elektrode 20 eine negative Elektrode ist, weist die äußere Form des Hauptkörpers der zweiten Elektrode 20 (zweiter Stromabnehmer 24) im Wesentlichen die gleiche Größe wie der sackförmige Separator 21 auf. D. h., die äußere Form der negativen Elektrode ist größer als die der positiven Elektrode. Folglich kann die gesamte positive Elektrode dazu gebracht werden auf die negative Elektrode zu zeigen, wobei der Separator dazwischen angeordnet ist.
  • Das Befestigungselement 34 wird bevorzugt aus dem gleichen leitenden Material wie das des ersten Stromabnehmers 22 ausgebildet, um eine hohe Korrosionsbefestigkeit zu erreichen. Auf ähnliche Weise wird das zweite Befestigungselement 38 auch bevorzugt aus dem gleichen leitenden Material wie das des zweiten Stromabnehmers 24 ausgebildet.
  • Die ersten Verbindungsabschnitte 26 der Vielzahl erster Elektroden 18 sind angeordnet, um einander in der Stapelrichtung der Elektrodengruppe 12 zu überlappen und daher sind die Durchgangslöcher 36 in den ersten Verbindungsabschnitten 26 auch in einer geraden Linie angeordnet. Die ersten leitenden Abstandhalter 30 sind auch so angeordnet, dass die Durchgangslöcher 37 zu den entsprechenden Durchgangslöchern 36 ausgerichtet sind. Das erste Befestigungselement 34 wird in die Durchgangslöcher 36 und 37, die in einer geraden Linie angeordnet sind, eingeführt und beispielweise wird die Spitze (Kopfabschnitt) des ersten Befestigungselements 34 gequetscht, um den Durchmesser des Kopfabschnitts zu erhöhen. Folglich wird die Vielzahl erster Verbindungsabschnitte 26 aneinander befestigt. Auf ähnliche Weise wird die Vielzahl zweiter Verbindungsabschnitte 28 auch aneinander durch das zweite Befestigungselement 38 befestigt, das in die Durchgangslöcher 36 und 37 eingeführt wird, die in einer geraden Linie angeordnet sind.
  • Die Dichtungsplatte 16 umfasst einen ersten externen Anschluss 40, der elektrisch mit der Vielzahl erster Elektroden 18 verbunden ist, und einen zweiten externen Anschluss 42, der elektrischen mit der Vielzahl zweiter Elektroden 20 verbunden ist. Ein Sicherheitsventil 44 ist in dem Zentrum der Dichtungsplatte 16 angeordnet und ein Flüssigkeitsstopper 48 zum Abdecken eines Flüssigkeitseinspritzlochs 46 ist an der Dichtungsplatte 16 an einer Position in der Nähe des ersten externen Anschluss 40 angeordnet (siehe 6A).
  • 6A ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Verbindungsstruktur der ersten Elektrode und den externen Anschluss (erste Anschlussplatte) darstellt.
  • 6B ist eine vergrößerte Ansicht, die eine Verbindungsstruktur der zweiten Elektrode und den zweiten externen Anschluss (zweite Anschlussplatte) darstellt. Der erste externe Anschluss 40 ist an einer Position in der Nähe von einem Ende der ersten Anschlussplatte 50 angeordnet, die aus beispielsweise einem rechteckförmigen, plattenförmigen Leiter ausgebildet ist. Ein Durchgangsloch ist in der Dichtungsplatte 16 ausgebildet und ein Durchgangsloch 54 ist an einer Position in der Nähe zu dem anderen Ende der Anschlussplatte 50 ausgebildet, um dem Durchgangsloch zu entsprechen. Die erste Anschlussplatte 50 ist an der Dichtungsplatte 16 mittels eines dritten Befestigungselements (erste Niete) 52 befestigt, die in das Durchgangsloch 54 eingeführt wird. Die erste Anschlussplatte 50 und das dritte Befestigungselement 52 sind elektrisch zu der Dichtungsplatte 16 durch eine plattenförmige Dichtung 58 und eine ringförmige Dichtung 60 isoliert, die jeweils ein Durchgangsloch aufweisen, in welches das dritte Befestigungselement 52 eingeführt wird. Die plattenförmige Dichtung 58 und die ringförmige Dichtung 60 bilden eine erste Dichtung aus.
  • Eine erste Leitung 62 zum elektrischen Verbinden der ersten Elektroden 18 und des ersten, externen Anschluss 40 wird mit einem Ende des dritten Befestigungselements 52 verbunden, das in im Inneren des Gehäuses 14 angeordnet ist (siehe 3A). Die zweiten Elektroden 20 und der zweite, externe Anschluss 42 sind elektrisch miteinander über eine zweite Leitung 64 verbunden (siehe 3B).
  • Der zweite, externe Anschluss 42 ist an einer Position in der Nähe von einem Ende einer zweiten Anschlussplatte 50A angeordnet, die aus beispielsweise einem rechteckförmigen, plattenförmigen Leiter ausgebildet ist. Ein Durchgangsloch ist in der Dichtungsplatte 16 ausgebildet und ein Durchgangsloch 54A ist an einer Position in der Nähe zu dem anderen Ende der zweiten Anschlussplatte 50A ausgebildet, um dem Durchgangsloch zu entsprechen. Die zweite Anschlussplatte 50A ist an der Dichtungsplatte 16 mittels eines vierten Befestigungselements (zweite Niete) 80 befestigt, das in das Durchgangsloch 54A eingeführt wird. Die zweite Anschlussplatte 50A und das vierte Befestigungselement 80 sind elektrisch zu der Dichtungsplatte 16 mittels einer plattenförmigen Dichtung 58A und einer ringförmigen Dichtung 60A isoliert, die jeweils ein Durchgangsloch aufweisen, in welches das vierte Befestigungselement 80 einzuführen ist. Die plattenförmige Dichtung 58A und die ringförmige Dichtung 60A bilden eine zweite Dichtung aus.
  • Eine zweite Leitung 64 zum elektrischen Verbinden der zweiten Elektroden 20 und des externen Anschluss 42 ist mit einem Ende des vierten Befestigungselements 80 verbunden, das im Inneren des Gehäuses 14 angeordnet ist (siehe 3B). Die Dicke der zweiten Leitung ist gleich der der ersten Leitung.
  • 7(a) ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel der ersten Leitung 62 zeigt, 7(b) ist eine Ansicht von oben, ein Beispiel der ersten Leitung 62 zeigt, und 7(c) ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel der ersten Leitung 62 zeigt. Da die Struktur der zweiten Leitung 64 die gleiche ist, wie die der ersten Leitung 62, werden die Zeichnungen und die Beschreibung davon weggelassen.
  • Die Leitung 62 in den Zeichnungen ist ein L-förmiges Element in Querschnittsansicht und umfasst einen plattenförmigen ersten Abschnitt 62a und einen zweiten Abschnitt 62b, die senkrecht zueinander sind. Der erste Abschnitt 62a ist ein Abschnitt, der parallel mit der Dichtungsplatte 16 versehen ist und umfasst in dem Zentrum davon einen Verbindungsbereich 62c, an dem die erste Leitung 62 mit dem dritten Befestigungselement 52 verbunden ist. Die erste Leitung 62 umfasst ein Passloch 62d, das im Inneren des Verbindungsbereichs 62c ausgebildet ist. Ein vorstehender Abschnitt, der an dem Endabschnitt in dem Gehäuse 14 ausgebildet ist, ist in das Passloch 62d gepasst. Das erste Befestigungselement 52 vor der Deformation und der Verbindungsbereich 62c der ersten Leitung 62 werden beispielsweise durch Schweißen verbunden. Dies führt zu der Bildung eines ersten Verbindungselements 70 umfassend das dritte Befestigungselement 52 vor der Deformation und die erste Leitung 62 und das zum Verbinden der ersten Elektroden 18 und des ersten Anschlusses 40 verwendet wird. Das erste Verbindungselement 70 kann in einer unterschiedlichen Montagelinie zu der elektrischen Speichereinrichtung 10 hergestellt werden und kann folglich als ein einzelnes Teil zur Verfügung gestellt werden.
  • Der zweite Abschnitt 62b ist ein Abschnitt, der vorgesehen ist, um senkrecht zu der Dichtungsplatte 16 zu sein. Vorwiegend als ein Ergebnis des Kontakts des zweiten Abschnitts 62b mit dem ersten Verbindungsabschnitt 20 ist die erste Leitung 62 elektrischen mit den ersten Elektroden 18 verbunden. Der zweiten Abschnitt 62 umfasst zumindest ein Durchgangsloch 62e in welches das erste Befestigungselement 34 einzuführen ist. Der zweiten Abschnitt 62b wird an dem zweiten Verbindungsabschnitt 26 befestigt während er in Kontakt mit dem ersten Verbindungsabschnitt 26 durch das erste Befestigungselement 34 steht, welches in das Durchgangsloch 62e eingeführt wird. Folglich wird die erste Leitung 62 an den ersten Verbindungsabschnitten 26 der Vielzahl erster Elektroden 18 befestigt. Die Öffnungsfläche des Durchgangsloch 62e kann beispielsweise 0,005 bis 4 cm2 betragen. Die Öffnungsform ist nicht eingeschränkt und kann ein Kreis oder ein Polygon (beispielsweise ein regelmäßiges Hexagon) sein. Die Anzahl an Durchgangslöchern 62e, die in dem zweiten Abschnitt 62b ausgebildet ist, ist nicht beschränkt und kann in dem Bereich von 1 bis 10 liegen. Ein einzelnes, erstes Befestigungselement 34 kann in ein entsprechendes einzelnes Durchgangsloch 62e eingeführt werden, um die erste Leitung 62 an den ersten Verbindungabschnitten 26 zu befestigen.
  • Die erste Leitung 62 weist bevorzugt eine Dicke von 0,1 bis 2 mm auf. Dies kann der ersten Leitung 62 eine relativ große Steifigkeit vermitteln. Der erste Verbindungsabschnitt 26 weist abfedernde Eigenschaften (Einfachheit der Deformation) auf. Daher wird die Haftung zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 26 und dem zweiten Abschnitt 62b der ersten Leitung 62 leicht sichergestellt.
  • Das dritte Befestigungselement (erste Niete) 52 umfasst einen Abschnitt mit großem Durchmesser 52a, der im Inneren der Dichtungsplatte 16 angeordnet ist, einen ersten, sich vergrößernden Abschnitt 52b, der in die Durchgangslöcher der Elemente eingeführt wird (Dichtungsplatte 16, erste Anschlussplatte 50 und Dichtungen 58 und 60), und einen ersten Kopfabschnitt 52c der außerhalb der Dichtungsplatte 16 angeordnet ist. Die Dichtungsplatte 16, die erste Anschlussplatte 50 und die Dichtung (Dichtungen 58 und 60) werden gemeinsam durch die erste Niete befestigt, während das dritte Befestigungselement 52 in die oben beschriebenen Durchgangslöcher eingeführt wird. Folglich wird die erste Anschlussplatte 50 an der äußeren Oberfläche der Dichtungsplatte 16 befestigt. Wenn das dritte Befestigungselement 52 die Elemente befestigt, vergrößert sich die Ausnehmung in dem ersten sich vergrößernden Abschnitt 52b und der Durchmesser der ersten vergrößernden Abschnitte 52b steigt an. Wenn das dritte Befestigungselement 52 die Elemente befestigt, wird beispielsweise der erste Kopfabschnitt 52c gequetscht und deformiert, sodass der erste Kopfabschnitt 52c und der erste Abschnitt mit großen Durchmesser 52a die erste Anschlussplatte 50, die Dichtungsplatte 16 und Dichtungen 58 und 60 dazwischen anordnen.
  • Wie oben beschrieben wurde, verbindet in der Verbindungsstruktur, die in 6 dargestellt wurde, das erste Verbindungselement 70 umfassend das dritte Verbindungselement 52 die Elektroden 18 und den ersten externen Anschluss 40 elektrisch. Daher kann nur durch Befestigen der Elemente (Dichtungsplatte 16, erste Anschlussplatte 50 und Dichtungen 58 und 60) während das dritte Befestigungselement 52 in die Durchgangslöcher der Elemente eingeführt wird (deformierend den ersten sich vergrößernden Abschnitt 52b und den ersten Kopfabschnitt 52c), die erste Anschlussplatte 50 an der Dichtungsplatte 16 befestigt werden, während sie elektrisch zu der Dichtungsplatte 16 isoliert ist. Zum selben Zeitpunkt nur durch Durchführen solch eines einzelnen Schritts können die ersten Elektroden 18 und der erste externe Anschluss 40 elektrisch miteinander verbunden werden. Daher können die ersten Elektroden 18 und der erste Anschluss 40 elektrisch miteinander verbunden werden und der erste externe Anschluss 40 kann an der Dichtungsplatte 16 mittels eines sehr einfachen Vorgangs angeordnet werden. Dies kann die Einfachheit der Herstellung der elektrischen Speichereinrichtung 10 erleichtern und kann auch die Herstellungszeit verkürzen.
  • Der obige Vorgang stellt das gleiche mechanische Verbindungsverfahren wie in dem Fall dar, in dem die Verbindungsabschnitte der Elektroden mit der gleichen Polarität aneinander befestigt werden. Daher kann die Stromspeichereinrichtung 10 montiert werden ohne ein Widerstandsschweißgerät überhaupt in einer Montagelinie der Stromspeichereinrichtung 10 zu verwenden. Dies kann die Montagelinie vereinfachen.
  • Im Folgenden wird das vierte Befestigungselement aufweisend die gleiche Struktur wie das dritte Befestigungselement im Detail beschrieben. Das vierte Befestigungselement (zweite Niete) 80 umfasst einen zweiten Abschnitt 80a mit großem Durchmesser, der im Inneren der Dichtungsplatte 16 angeordnet ist, einen zweiten, sich vergrößernden Abschnitt 80b, der in die Durchgangslöcher der Elemente eingeführt wird (Dichtungsplatte 16, zweite Anschlussplatte 50A und Dichtungen 58A und 60A), und einen zweiten Kopfabschnitt 80c der außerhalb der Dichtungsplatte 16 angeordnet ist. Das vierte Befestigungselement 80 befestigt die Dichtungsplatte 16, die zweite Anschlussplatte 50A und die Dichtung (Dichtungen 58A und 60A) an einander, während es in die oben beschrieben Durchgangslöcher eingeführt wird. Folglich wird die zweite Anschlussplatte 50A an der äußeren Oberfläche der Dichtungsplatte 16 befestigt. Wenn das vierte Befestigungselement 80 die Elemente befestigt, vergrößert sich die Ausnehmung in dem zweiten sich vergrößernden Abschnitt 80b und der Durchmesser des zweiten sich vergrößernden Abschnitts 80b steigt an. Wenn das vierte Befestigungselement 80 die Elemente beispielsweise befestigt, wird der zweite Kopfabschnitt 80c gequetscht und deformiert, sodass der zweite Kopfabschnitt 80c und der Abschnitt mit großen Durchmesser 80a die zweite Anschlussplatte 50A, die Dichtungsplatte 16 und die Dichtungen 58A und 60A einklemmen. Die so hervorgerufenen Effekte sind die gleichen wie die, die unter Bezugnahme auf das erste Verbindungselement beschrieben wurden.
  • Als nächstes wird eine bevorzugte Verbindungsstruktur des offenen Randes des Gehäuses 14 und der Dichtungsplatte 16 beschrieben.
  • 8 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen offenen Rand des Gehäuses 14 darstellt. In der Dichtungsstruktur in der Zeichnung umfasst der Endabschnitt (Umfangsabschnitt) der Dichtungsplatte 16 eine geneigte Oberfläche 16A (erste geneigte Oberfläche), die einen spitzen Winkel θ1 mit der größeren Oberfläche der Dichtungsplatte einnimmt. Der obere Endabschnitt der Seitenwand des Gehäuses 14 der den offenen Rand ausbildet, umfasst eine geneigte Oberfläche 14a (zweite geneigte Oberfläche), die einen spitzen Winkel θ2 mit der äußeren Oberfläche des Gehäuses 14 einnimmt. Der Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte 16 und der offenen Rand des Gehäuses 14 werden durch Schweißen der geneigten Oberflächen verbunden. Hier, wenn die äußere Oberfläche der Dichtungsplatte und die äußere Oberfläche des Gehäuses senkrecht zueinander sind, ist θ2 = (90 – θ1) (Grad).
  • Wie oben beschrieben, wenn der offene Rand des Gehäuses 14 und der Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte 16 durch Schweißen der geneigten Oberfläche 14a und der geneigten Oberfläche 16a verbunden werden, können sie geschweißt werden, während eine ausreichende Haftung stets zwischen dem offenen Rand des Gehäuses 14 und dem Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte 16 erreicht wird. Beispielsweise, falls eine Dichtungsplatte 16 umfassend eine Seitenoberfläche (Umfangsendoberfläche) senkrecht zu einer äußeren Oberfläche (oder inneren Oberfläche) an die innere Oberfläche des offenen Rands des Gehäuses 14 geschweißt wird, wie in 9 dargestellt, muss die äußere Größe der Dichtungsplatte 16 präzise mit der äußeren Größe des offenen Rands des Gehäuses 14 zur Deckung gebracht werden, um die Haftung dazwischen zu verbessern. Falls die äußere Größe der Dichtungsplatte 16 nicht präzise mit der Größe des offenen Rands des Gehäuses 14 zur Deckung gebracht wird, wird ein Spalt oder eine örtliche Belastung zwischen dem Endabschnitt der Dichtungsplatte 16 und dem offenen Rand des Gehäuses 14 erzeugt, welches manchmal die Haltbarkeit verschlechtert.
  • In der Verbindungsstruktur, die in 9 dargestellt ist, falls die Adhäsion zwischen dem Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte 16 und dem offenen Rand des Gehäuses 14 schwach ist, können Fremdpartikel 90, die aufgrund von Spritzern oder gleichen beim Laserschweißen erzeugt werden, in das Gehäuse 14 eindringen. In solch einem Fall wird beispielsweise ein innerer Kurzschluss leicht hervorgerufen. Es ist schwierig den Eintritt der Fremdpartikel 90 in das Gehäuse 14 durch eine visuelle Überprüfungen zu finden. Im Gegensatz dazu können in der Verbindungsstruktur, die in 8 dargestellt ist, der Endabschnitt der Dichtungsplatte 16 und der offenen Rand des Gehäuses 14 aneinander lasergeschweißt werden, während die gewünschte Adhäsion stets durch den Kontakt zwischen den geneigten Oberflächen erreicht wird. Dies verhindert einfach das Versenden defekter Gegenstände. Hier befindet sich der Winkel θ1 bevorzugt in dem Bereich von 5 (Grad) ≤ θ1 ≤ 85 (Grad) und bevorzugter 10 (Grad) ≤ θ1 ≤ 45.
  • Wenn der Winkel θ1 sich im dem Bereich von 5 (Grad) ≤ θ1 ≤ 45 (Grad) befindet, können durch Anwenden eines Lasers von im Wesentlichen vertikal über dem Gehäuse 14 geschweißt werden (in der Richtung der Normalen zu der äußeren Oberfläche der Dichtungsplatte 16), aber nicht von schräg über dem Gehäuse 14. Es ist nicht einfach genau einen Laser an eine Schweißnaht in einer schrägen Richtung anzuwenden, da es schwierig ist die Genauigkeit der Bilderfassung und die Genauigkeit der relativen Positionen des Gehäuses und der Dichtungsplatte sicherzustellen. Wenn ein Laser von vertikal darüber angewendet wird, kann der Endabschnitt einfach erkannt werden und folglich kann das Schweißen einfach durchgeführt werden. Ferner kann durch zweidimensionales Bewegen des Gehäuses oder eines Laserkopfs der gesamte Umfangsabschnitt der Dichtungsplatte an den offenen Rand des Gehäuses geschweißt werden, welches es einfach macht die elektrische Stromspeichereinrichtung herzustellen.
  • Als nächstes wird ein poröser Metallkörper, der als der erste Stromabnehmer 22 oder der zweite Stromabnehmer 24 verwendet wird, im Detail beschrieben.
  • Der poröse Metallkörper weist bevorzugt ein dreidimensionales, hohles Netzwerkgrundgerüst auf. Ein poröser Metallkörper mit einem Grundgerüst mit Ausnehmungen darin weist eine sperrige, dreidimensionale Struktur auf, ist aber extrem leicht.
  • Solch ein poröser Metallkörper kann durch Plattieren eines porösen Harzkörpers aufweisend kontinuierliche Hohlräume mit einem Metall, das einen Stromabnehmer ausbildet, und durch anschließendes Zersetzen oder Auflösen des inneren Harzes durch Durchführen einer Wärmebehandlung oder dergleichen ausgebildet werden. Als ein Ergebnis der Plattierungsbehandlung wird ein dreidimensionales Netzwerkgrundgerüst ausgebildet. Als ein Ergebnis der Zersetzung oder des Auflösens des Harzes kann das Innere des Grundgerüstes hohl ausgebildet werden.
  • Jeder poröse Harzkörper kann verwendet werden so lange er kontinuierliche Hohlräume aufweist. Beispiele des porösen Harzkörpers umfassen Harzschäume und Vliesgewebe, die aus Harz ausgebildet sind. Nach der Wärmebehandlung können örtliche Komponenten in dem Grundgerüst (beispielsweise Harze, Zersetzungsprodukte, nicht umgesetzte Monomere, und Zusätze aus dem Harz) durch Durchführen eines Waschvorgangs oder dergleichen entfernt werden.
  • Beispiels des Harzes, das den porösen Harzkörper ausbildet, umfassen wärmehärtbare Harze, wie beispielsweise wärmehärtendes Polyurethan und Melaminharz; und thermoplastische Harze, wie beispielsweise Olefinharze (beispielsweise Polyethylen und Polypropylen) und thermoplastisches Polyurethan. Wenn ein Harzschaum verwendet wird, werden individuelle Poren, die im Inneren des Schaums ausgebildet sind, dazu gebracht eine zellförmige Form aufzuweisen, obwohl sie von dem Typ der Harze abhängen und dem Herstellungsverfahren des Schaums. Die Zellen werden dazu gebracht miteinander in Verbindung zu stehen und folglich werden kontinuierliche Hohlräume ausgebildet. In solch einem Schaum neigt die Größe der zellförmigen Poren dazu gering und gleichmäßig zu sein. Insbesondere wenn ein duroplastisches Polyurethan oder dergleichen verwendet wird, neigt die Größe und Form der Poren dazu gleichmäßig zu werden.
  • Jede Plattierungsbehandlung kann verwendet werden solange eine Metallschicht, die als ein Stromabnehmer wirkt, auf der Oberfläche (umfassend die Oberfläche in den kontinuierlichen Hohlräumen) des porösen Harzkörpers ausgebildet wird. Ein öffentlich bekanntes Plattierungsverfahren wie beispielsweise ein Galvanisierungsverfahren oder ein Plattierungsverfahren mit geschmolzenem Salz können verwendet werden. Als ein Ergebnis der Plattierungsbehandlung wird ein dreidimensionaler poröser netzwerkartiger Metallkörper mit einer Form, die der des porösen Harzkörpers entspricht, ausgebildet. Wenn die Plattierungsbehandlung mit einem Galvanisierungsverfahren durchgeführt wird, wird eine leitende Schicht bevorzugt vor dem Galvanisieren ausgebildet. Die leitende Schicht kann beispielsweise durch Durchführen eines nicht elektrolytisches Plattierens, durch Dampfablagerung, durch Sputtern oder dergleichen auf der Oberfläche des porösen Harzkörpers oder durch Anwenden eines leitfähigen Unterstützungsmaterials ausgebildet werden. Alternativ kann die leitende Schicht durch Aussetzen des porösen Harzkörpers in einer Dispersionflüssigkeit aufweisend ein leitfähiges Unterstützungsmaterial ausgebildet werden.
  • Nach der Wärmebehandlung wird der poröse Harzkörper durch Erwärmen entfernt, wodurch Hohlräume im Inneren des Grundgerüstes des Metallkörpers ausgebildet werden und folglich wird ein hohles Grundgerüst ausgebildet. Die Breite der Ausnehmungen im Inneren des Grundgerüstes (die Breite wf der Ausnehmungen in 10, die später beschrieben wird) beträgt beispielsweise 0,5 bis 5 μm und bevorzugter 1 bis 4 μm oder 2 bis 3 μm im Durchschnitt. Falls notwendig kann der poröse Harzkörper durch Durchführen einer Wärmebehandlung entfernt werden, während eine Spannung geeignet an den porösen Harzkörper angelegt wird. Alternativ wird ein poröser Körper, der der Plattierungsbehandlung ausgesetzt wurde, einem Plattierungsbad mit geschmolzenem Salz ausgesetzt und kann wärmebehandelt werden, während eine Spannung an den porösen Körper angelegt wird.
  • Der poröse Metallkörper weist eine dreidimensionale Netzwerkstruktur mit einer Form, die der Form des Harzschaums entspricht, auf. Im Speziellen umfasst der Stromabnehmer kontinuierliche Hohlraume, die durch Verbinden einer großen Anzahl zellförmiger Poren, die in dem einzelnen porösen Metallkörpern umfasst sind, ausgebildet werden. Eine Öffnung (oder ein Fenster) wird zwischen den angrenzenden, zellförmigen Poren ausgebildet. Die Poren werden bevorzugt dazu gebracht miteinander über diese Öffnung in Verbindung zu stehen. Die Form der Öffnung (oder Fenster) ist nicht eingeschränkt und ist beispielsweise eine im Wesentlichen polygonale Form (beispielsweise dreieckförmige Form, im Wesentlichen tetragonale Form, im Wesentlichen pentagonale Form und/oder im Wesentlichen hexagonale Form). Der Begriff „im Wesentlichen polygonale Form” bezeichnet ein Polygon und eine Form ähnlich zu einem Polygon (z. B. eine polygonale Form, deren Ecken gerundet sind und eine polygonale Form deren Seiten gekrümmte Linien sind).
  • 10 zeigt schematisch ein Grundgerüst des porösen Metallkörpers. Der poröse Metallkörper umfasst eine Vielzahl zellförmiger Poren 101, die von einem Metallgrundgerüst 102 umgeben werden, und eine Öffnung (oder Fenster) 103 mit einer im Wesentlichen polygonalen Form wird zwischen den angrenzenden Poren 101 ausgebildet. Die angrenzenden Poren 101 stehen miteinander über die Öffnung 103 in Verbindung und folglich umfasst der Stromabnehmer kontinuierliche Hohlräume. Das Metallgrundgerüst 102 legt die Form von jeder zellförmigen Pore fest und ist dreidimensional ausgebildet, um Poren zu verbinden. Folglich wird eine dreidimensionale Netzwerkstruktur ausgebildet.
  • Der poröse Metallkörper weist eine sehr hohe Porosität auf und eine große spezifische Oberfläche. D. h., ein großer Betrag an aktivem Material kann an einer großen Fläche umfassend eine Fläche der Oberfläche der Hohlräume befestigt werden. Ferner, da die Kontaktfläche zwischen dem porösen Metallkörper und dem aktiven Material und die Porosität erhöht werden können, während die Hohlräume mit einem großen Betrag an aktivem Material gefüllt werden, kann das aktive Material effektiv verwendet werden. In der positiven Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren oder nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien, wird die Leitfähigkeit normalerweise durch Hinzufügen eines leitfähigen Unterstützungsmaterials erhöht. Wenn der oben beschriebene poröse Metallkörper als ein Stromabnehmer einer positiven Elektrode verwendet wird, wird eine hohe Leitfähigkeit einfach erreicht, sogar wenn der Betrag an leitfähigem Unterstützungsmaterial, das hinzugefügt wird, vermindert wird. Daher können die Leistungsfähigkeit und Energiedichte (und Kapazität) von Batterien effektiv verbessert werden.
  • Die spezifische Oberfläche (BET spezifische Oberfläche) des porösen Metallkörpers beträgt beispielweise 100 bis 700 cm2/g, bevorzugt 150 bis 650 cm2/g und noch bevorzugter 200 bis 600 cm2/g.
  • Die Porosität des porösen Metallkörpers beträgt beispielsweise 40 bis 99 Vol-%, bevorzugt 60 bis 98 Vol-% und bevorzugter 80 bis 98 Vol-%. Der durchschnittliche Porendurchmesser (durchschnittlicher Durchmesser der Zellporen, die miteinander in Verbindung stehen) in der dreidimensionalen Netzwerkstruktur beträgt beispielsweise 50 bis 1000 μm, bevorzugt 100 bis 900 μm und noch bevorzugter 350 bis 900 μm. Hier ist der durchschnittliche Porendurchmesser geringer als die Dicke des porösen Metallkörpers (oder der Elektrode). Das Grundgerüst des porösen Metallkörpers wird durch Walzen deformiert und die Porosität des durchschnittlichen Porendurchmessers verändert sich. Die oben erwähnte Porosität und der durchschnittliche Porendurchmesser stellen eine Porosität und einen durchschnittlichen Porendurchmesser eines porösen Metallkörpers vor dem Walzen (vor dem Füllen mit einer Mischung) dar.
  • Das Metall (das Metall, das zum Plattieren verwendet wird), das den Stromabnehmer der positiven Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren und nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien ausbildet, ist beispielsweise zumindest ein ausgewähltes aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Nickel und einer Nickellegierung. Das Metall (das Metall, das zum Plattieren verwendet wird), das den Stromabnehmer der negativen Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensator oder nichtwässerige, sekundäre Elektrolytbatterien ausbildet, ist beispielsweise zumindest ein ausgewähltes aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Nickel und einer Nickellegierung. Das gleiche Metall (beispielsweise Kupfer und eine Kupferlegierung) wie oben kann auch als ein Elektrodenstromabnehmer für elektrische, doppelschichtige Kondensatoren verwendet werden.
  • 11 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Hohlräume des porösen Metallkörpers in 10 mit einer Elektrodenmischung gefüllt sind. Die zellförmigen Poren 101 werden mit einer Elektrodenmischung 104 gefüllt und die Elektrodenmischung 104 haftet an der Oberfläche des Metallgrundgerüstes 102 an, um eine Elektrodenmischungsschicht mit einer Dicke wm auszubilden. Eine Ausnehmung 102a mit einer Breite wf ist im Inneren eines Grundgerüstes 102 des porösen Metallkörpers ausgebildet. Nachdem dem Füllen mit der Elektrodenmischung 104 verbleibt ein Hohlraum, um von der Elektrodenmischungsschicht in jeder der zellförmigen Poren 101 umgeben zu werden. Nachdem der poröse Metallkörper mit der Elektrodenmischung gefüllt wurde, kann der poröse Metallkörper optional in der Dickenrichtung gewalzt werden und folglich wird eine Elektrode ausgebildet. 11 zeigt einen Zustand vor dem Walzen. In der Elektrode, die durch Walzen erhalten wurde, ist das Grundgerüst 102 leicht in der Dickenrichtung komprimiert. Die Hohlräume, die von der Elektrodenmischungsschicht in den Poren 101 und der Ausnehmung in dem Grundgerüst 102 umgeben werden, werden komprimiert. Nach dem Walzen des porösen Metallkörpers verbleiben die Hohlräume, die von der Elektrodenmischungsschicht umgeben werden, noch zu einem gewissen Grad und folglich kann die Porosität der Elektrode verbessert werden.
  • Die positive Elektrode oder die negative Elektrode wird beispielsweise durch Füllen der Hohlräume des porösen Metallkörpers, der wie oben beschrieben erhalten wurde, mit einer Elektrodenmischung und optional durch Komprimieren eines Stromabnehmers in der Dickenrichtung erhalten. Die Elektrodenmischung weist ein aktives Material als eine wesentliche Komponente auf und kann ein leitfähiges Unterstützungsmaterial und/oder ein Bindemittel als einen optionalen Bestandteil aufweisen.
  • Die Dicke wm der Mischungsschicht, die durch Füllen der zellförmigen Poren des Stromabnehmers mit der Mischung erhalten wurde, beträgt beispielsweise 10 bis 50 μm bevorzugt 40 bis 250 μm, und noch bevorzugter 100 bis 200 μm. Um die von der Mischungsschicht umgebenen Hohlräume, die in den zellförmigen Poren ausgebildet werden, vorzusehen, beträgt die Dicke wm der Mischungsschicht bevorzugt 5% bis 40% und bevorzugter 10% bis 30% des durchschnittlichen Porendurchmessers der zellförmigen Poren.
  • Ein Material, welches Alkalimetallionen interkaliert und deinterkaliert kann als ein aktives Material einer positiven Elektrode für nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien verwendet werden. Beispiele eines solchen Materials umfassen Metallchalcogenbestanteile (beispielsweise Sulfide und Oxide), Alkalimetall aufweisend Übergangsmetalloxide (Lithium aufweisend Übergangsmetalloxid und Natrium aufweisend Übergangsmetalloxid), und Alkalimetall aufweisend Übergangsmetallphosphate (beispielsweise Eisenphosphat mit einer Olivinstruktur). Diese aktiven Materialen für die positive Elektrode können alleine oder in Kombination von zweien oder mehreren verwendet werden.
  • Ein Material, das Alkalimetallionen, wie beispielsweise Lithiumionen, interkaliert und deinterkaliert kann als ein aktives Material einer negativen Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren oder wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien verwendet werden. Beispiele eines solchen Materials umfassen Karbonmaterialien, Lithiumtitaniumoxid von Spinelltyp, Natriumtitaniumoxid von Spinelltyp, Siliziumoxid, Siliziumlegierungen, Zinnoxid und Zinnlegierung. Beispiele des Karbonmaterials umfassen Graphit, graphitisierbaren Kohlenstoff (weichen Kohlenstoff), und nicht graphitisierbaren Kohlenstoff (harten Kohlenstoff).
  • Ein erstes Karbonmaterial, das Anionen adsorbiert und desorbiert, kann als ein aktives Material einer positiven Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren verwendet werden. Ein zweites Karbonmaterial, das organische Kationen adsorbiert und desorbiert, kann als ein aktives Material für eine Elektrode für elektrische, doppelschichtige Kondensatoren verwendet werden, und ein drittes Karbonmaterial, das Anionen adsorbiert und desorbiert kann als aktives Material für die andere Elektrode verwendet werden. Beispiele der ersten bis dritten Karbonmaterialien umfassen Karbonmaterialien, wie beispielsweise aktives Karbon, Graphit, graphitisierbares Karbon (weiches Karbon), und nicht graphitisierbares Karbon (hartes Karbon).
  • Der Typ an leitfähigem Unterstützungsmaterial ist nicht eingeschränkt und Beispiele des leitfähigen Unterstützungsmaterials umfassen Ruß, wie beispielsweise Acetylenruß und Ketjenruß; leitende Fasern, wie beispielsweise Karbonfaser und Metallfasern; und Nanokarbon, wie beispielsweise Karbonnanoröhrchen. Der Betrag an leitfähigem Unterstützungsmaterial ist nicht eingeschränkt und beträgt beispielsweise 0,1 bis 15 Massenteile und bevorzugt 0,5 bis 10 Massenteile relativ zu 100 Massenteilen des aktiven Materials.
  • Der Typ an Bindemittel ist nicht eingeschränkt und Beispiele des Bindemittels umfassen Fluoroharze, beispielsweise Polyvinylidenfluoride (PVDF) und Polytetrafluorethylen, Chlor aufweisende Vinylharze, wie beispielsweise Polyvinylchlorid; Polyolefinharze; Gummipolymere, wie beispielsweise Styren-Butadien-Gummi; Polyvinylpyrrolidon und Polyvinylalkohol; Cellulosederivative (beispielsweise., Celluloseether) wie beispielsweise Carboxymethylzellulose; und Polysaccharide, wie beispielsweise Xanthan. Der Betrag an Bindemittel ist nicht eingeschränkt und beträgt beispielsweise 0,5 bis 15 Massenteile und bevorzugt 0,5 bis 10 Massenteile, und noch bevorzugter 0,7 bis 8 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des aktiven Materials.
  • Die Dicke der ersten Elektroden 18 und der zweiten Elektroden 20 beträgt 0,2 mm oder mehr, bevorzugt 0,5 mm oder mehr und noch bevorzugter 0,7 mm oder mehr. Die Dicke der ersten Elektroden 18 und der zweiten Elektroden 20 beträgt 5 mm oder weniger, bevorzugt 4,5 mm oder weniger, noch bevorzugter 4 mm oder weniger oder 3 mmm oder weniger. Diese oberen Grenzwerte und unteren Grenzwerte können frei kombiniert werden. Die Dicke der ersten Elektroden 18 und der zweiten Elektroden 20 kann 0,5 bis 4,5 mm oder 0,7 bis 4 mm betragen.
  • Die Separatoren 21 weisen eine ionische Permeabilität auf und sind zwischen den ersten Elektroden 18 und den zweiten Elektroden 20 angeordnet, um einen Kurzschluss zwischen den Elektroden zu verhindern. Jeder der Separatoren 21 weist eine poröse Struktur auf und hält das Elektrolyt in den Poren, wodurch die Ionen durch den Separator 21 dringen. Der Separator 21 ist beispielsweise eine mikroporöse Folie oder ein Vliesgewebe (umfassend Papier). Der Separator 21 ist aus beispielweise Polyolefin, wie beispielsweise Polyethylen oder Plypropylen; Polyester, wie beispielsweise Polyethylenterephthalat; Polyamid; Polyimid; Zellulose; oder Glasfasern ausgebildet. Die Dicke des Separators beträgt beispielsweise 10 bis 100 μm.
  • Die Elektrode für Lithium-Ionen-Kondensatoren weist ein Salz eines Lithium-Ions und ein Anion (erstes Anion) auf. Beispiele des ersten Anions umfassend Fluor aufweisende Säureanionen (beispielsweise PF6 – und BF4 –) Chlor aufweisende Säureanionen (ClO4 –), Bis(oxalato)boranionen (BC4O8 –) Bis(sulfonyl)amidanionen, und Trifluormethansulfonsäureionen (CF3SO3 –).
  • Das Elektrolyt für die elektrischen, doppelschichtigen Kondensatoren weißt ein Salz eines organischen Kations und ein Anion (zweites Anion) auf. Beispiele des organischen Kations umfassen: Tetraethylammoniumionen (TEA+), Triethylmonomethylammoniumionen (TEMA+), 1-Ethyl-3-Methylimidazoliumionen (EMI+), und N-Methyl-N-Propylpyrrolidiniumionen (MPPY+). Das gleiche Anion wie das erste Anion wird als das zweite Anion verwendet.
  • Das Elektrolyt für nicht-wässerige, sekundäre Elektrolytbatterien weist ein Salz eines Alkalimetallions und ein Anion (drittes Anion) auf. Beispielsweise weist das Elektrolyt für Lithium-Ionen-Batterien ein Salz eines Lithiumions und ein Anion (drittes Anion) auf. Das Elektrolyt für Natrium-Ionen-Batterien weist ein Salz eines Natriumions und ein Anion (drittes Anion) auf. Das gleiche Anion wie das erste Anion wird als das dritte Anion verwendet.
  • Das Elektrolyt kann ein nicht ionisches Lösungsmittel oder Wasser zum Lösen des obigen Salzes aufweisen oder kann ein geschmolzenes Salz aufweisend das obige Salz sein. Beispiele des nicht ionischen Lösungsmittels umfassen organische Lösungsmittel, wie beispielsweise organische Karbonate und Lactone. Wenn das Elektrolyt ein geschmolzenes Salz aufweist, beträgt der Anteil des Salzes (eine ionische Substanz, die durch ein Anion und ein Kation ausgebildet wird) in dem Elektrolyt bevorzugt 90 Massenprozent oder mehr in Anbetracht des Verbesserns der Wärmefestigkeit.
  • Das Kation aufweisend das geschmolzene Salz ist bevorzugt ein organisches Kation. Beispiele des organischen Kations umfassen Stickstoff aufweisende Kationen; Schwefel aufweisende Kationen; und Phosphor aufweisende Kationen. Das Anion, das das geschmolzene Salz ausbildet, ist bevorzugt ein Bis(sulfonyl)amidanion. Unter den Bis(sulfonyl)amidanion werden beispielsweise Bis(fluorosulfonyl)amidanionen (N(SO2F)2 –, FSA–; Bis(trifluoromethylsulfonyl)amidanionen (N(SO2CF3)2 –, TFSA–), und Bis(fluorosulfonyl)(trifluoromethylsulfonyl)amidanionen (N(SO2F)(SO2CF3)–, PFSA–) bevorzugt.
  • Beispiele der Stickstoff aufweisenden Kationen umfassen quaternäre Ammonium-Kationen, Pyrrolidinium-Kationen, Pyridinium-Kationen, und Imidazolium-Kationen.
  • Beispiele der quaternären Ammonium-Kationen umfassen Tetraalkylammonium-Kationen (beispielsweise, TetraC1-10Alkilammonium-Kationen), wie beispielsweise Tetramethylammonium-Kationen, Ethyltrimethylammonium-Kationen, Hexatrimethylammonium-Kationen, Ethyltrimethylammonium-Kationen (TEA+), und Methyltriethylammonium-Kations (TEMA+).
  • Beispiele der Pyrrolidinium-Kationen umfassen 1,1-Dimethylpyrrolidinium-Kationen, 1,1-Diethylpyrrolidinium-Kationen, 1-Ethyl-1-Methylpyrrolidinium-Kationen, 1-Methyl-1-Propylpyrrolidinium-Kationen (MPPY+), 1-Butyl-1-Methylpyrrolidinium-Kationen (MBPY+), und 1-Ethyl-1-Propylpyrrolidinium-Kationen.
  • Beispiele der Pyridinium-Kationen umfassen 1-Alkylpyridinium-Kationen wie beispielsweise 1-Methylpyridinium-Kationen, 1-Ethylpyridinium-Kationen, und 1-Propylpyridinium-Kationen.
  • Beispiel der Imidazolium-Kationen umfassen 1,3-Dimethylimidazolium-Kationen, 1-ethyl-3-Methylimidazolium-Kationen (EMI+), 1-Methyl-3-Propylimidazolium-Kationen, 1-Butyl-3-Methylimidazolium-Kationen (BMI+), 1-Ethyl-3-Propylimidazolium-Kationen, und 1-Butyl-3-Ethylimidazolium-Kationen.
  • Beispiele der Schwefel aufweisenden Kationen umfassen tertiäre Sulfonium-Kationen, beispielsweise Trialkylsulfonium-Kationen (beispielsweise, triC1-10Alkylsulfonium-Kationen), wie beispielsweise Trimethylsulfonium-Kationen, Trihexylsulfonium-Kationen, und Dibutylethylsulfonium-Kationen.
  • Beispiele der Phosphor aufweisenden Kationen umfassen quaternäre Phosphonium-Kationen, beispielsweise, Tetraalkylphosphonium-Kationen (beispielsweise, TetraC1-10Alkylphosphonium-Kationen), wie beispielsweise Tetramethylphosphonium-Kationen, Tetraethylphosphonium-Kationen, und Tetraoctylphosphonium-Kationen; und Alkyl(alkoxyalkyl)phosphonium-Kationen (beispielsweise., triC1-10Alkyl(C1-5alkoxyC1-5alkyl)phosphonium-Kationen), wie beispielsweise Triethyl(methoxymethyl)phosphonium-Kationen, Diethylmethyl(methoxymethyl)phosphonium-Kationen, und Trihexyl(methoxyethyl)phosphonium-Kationen.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 14A und 14B beschrieben. 14A ist eine Schnittansicht der Elektrodengruppe, die einen vergrößerten Hauptabschnitt der Befestigungsstruktur darstellt, in der die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Elektroden aneinander befestigt sind. Bei der Stromspeichereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform, wie in 14A dargestellt, wird die Senkkopfniete 72 als zumindest eines aus dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement (das erste Befestigungselement in den Zeichnungen) verwendet. In dem in 14A dargestellten Beispiel werden die ersten Verbindungsabschnitte 26 von all den ersten Elektroden 18 der Elektrodengruppe 12 aneinander unter Verwendung einer einzelnen Senkkopfniete 72 befestigt.
  • Im Speziellen umfasst die Senkkopfniete 72 einen Schaftabschnitt 72a, der in die Durchgangslöcher 36 der ersten Verbindungsabschnitte 26 und die Durchgangslöcher 37 der ersten, leitenden Abstandhalter 30 eingeführt wird, und einen Kopfabschnitt 72b, der mit dem ersten Verbindungsabschnitt 26 (der erste Verbindungsabschnitt an der rechten Seite in der Zeichnung, temporär als ein Verbindungsabschnitt am rechten Ende bezeichnet) einer äußersten ersten Elektrode 18 unter der Vielzahl gestapelter erster Elektroden 18 in Eingriff steht. Die obere Oberfläche des Kopfabschnitts 72b (die Endoberfläche der Senkkopfniete an der Kopfabschnittsseite in der Axialrichtung) ist eine flache Oberfläche. Ein Senkloch 74 mit einer Form, die der Form des Kopfabschnitts 72b entspricht, ist an der äußeren Oberfläche des Verbindungsabschnitts am rechten Ende (die Oberfläche an der rechten Seite in der Zeichnung) ausgebildet. Die Senkkopfniete 72 befestigt die ersten Verbindungsabschnitte 26, während der gesamte Kopfabschnitt 72b in dem Senkloch 74 versenkt ist. Alternativ können die ersten Verbindungsabschnitte 26 auch aneinander durch Anordnen eines weiteren leitenden Abstandshalters an der Außenseite des Verbindungsabschnitts am rechten Ende und durch Versenken des Kopfabschnitts 72b der Senkkopfniete 72 in dem ersten leitenden Abstandhalter befestigt werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann die Verwendung der Senkkopfniete 72 als dem ersten Befestigungselement 34 den Kopfabschnitt des ersten Befestigungselements davor bewahren sich von der Oberfläche des ersten Verbindungsabschnitts, der an dem Ende der Elektrodengruppe 12 in der Stapelrichtung anordnet ist, zu erstrecken. Dies kann die Anzahl an Vorsprüngen reduzieren, die sich von der Endoberfläche der Elektrodengruppe in der Stapelrichtung erstrecken. Daher kann die Elektrodengruppe einfach in dem Gehäuse der Stromspeichereinrichtung untergebracht werden. Dies erleichtert es die Stromspeichereinrichtung herzustellen. Die Reduzierung der Anzahl an Vorsprüngen kann auch die Raumnutzung in dem Gehäuse verbessern. Ferner kann die Anzahl Vorsprünge, die sich von der Endoberfläche der Elektrodengruppe 12 erstreckt, durch Befestigen der zweiten Verbindungsabschnitte 28 der Vielzahl zweiter Elektroden 20 aneinander unter Verwendung der Senkkopfniete 72 aus dem zweiten Befestigungselement 38 reduziert werden. Dies erleichtert es weiter die Stromspeichereinrichtung herzustellen und kann ferner die Raumnutzung in dem Gehäuse verbessern.
  • Sogar falls der Durchmesser des Kopfabschnitts 72b relativ erhöht wird, reduziert sich die Raumnutzung in dem Gehäuse nicht. Daher kann der Durchmesser des Kopfabschnitts 72b erhöht werden, sodass die ersten Verbindungsabschnitte aneinander mit ausreichender Festigkeit befestigt werden können. Dies kann die Haltbarkeit der Elektrodengruppe verbessern. Ferner kann der Durchmesser des Kopfabschnitts 72b hin zu einem Durchmesser erhöht werden, der größer ist als der typischer Nieten und der Kopfabschnitt 72b und das Senkkopfloch 74 stehen miteinander in Kontakt entlang einer geneigten Oberfläche. Daher kann die Kontaktfläche zwischen dem ersten Befestigungselement 34 und dem ersten Verbindungsabschnitt 26 (oder dem ersten leitenden Abstandhalter 30) auch erhöht werden. Dies kann den Kontaktwiderstand zwischen dem ersten Befestigungselement und dem ersten Kontaktabschnitt verringern. Folglich kann die Leitfähigkeit zwischen der ersten Elektrode und der ersten Leitung durch das erste Befestigungselement verbessert werden. Demgemäß können die Entladungseigenschaften der Stromspeichereinrichtung auch verbessert werden.
  • 14B stellt eine Modifizierung dieser Ausführungsform dar. Wie 14A stellt 14B auch eine vergrößerte Ansicht dar, die einen Hauptabschnitt einer Befestigungsstruktur darstellt, in der die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Elektroden aneinander befestigt sind. Jedoch fokussiert 14B auf einen ersten Verbindungsabschnitt einer ersten Elektrode, der um das Zentrum in der Stapelrichtung der Vielzahl erster Elektroden angeordnet ist.
  • In der Zeichnung werden die ersten Verbindungsabschnitte 26, der Vielzahl erster Elektroden 18 aneinander unter Verwendung einer Vielzahl (zwei in der Zeichnung) Senkkopfnieten 72, die als das erste Befestigungselement 34 wirken, befestigt. Hier werden die Verbindungsabschnitte von einigen der Vielzahl gestapelter erster Elektroden (erste Gruppe) aneinander unter Verwendung einer Senkkopfniete befestigt und die ersten Verbindungsabschnitte der verbleibenden ersten Elektroden (zweite Gruppe) werden aneinander unter Verwendung der anderen der Senkkopfnieten befestigt. Die erste Gruppe ist eine Gruppe erster Elektroden, die an der linken Seite eines ersten leitenden Abstandshalters 30 angeordnet ist (temporär als ein zentraler Abstandshalter bezeichnet; in dem Beispiel von 14B ein Abstandshalter an der linken Seite der zwei ersten, leitenden Abstandshalter 30), der um das Zentrum in der Stapelrichtung der Elektrodengruppe 12 angeordnet ist. Die zweite Elektrodengruppe ist eine Gruppe erster Elektroden, die an der rechten Seiten des zentralen Abstandshalters angeordnet ist.
  • In der Zeichnung werden die Verbindungsabschnitte 26 der ersten Elektroden 18 in der ersten Gruppe aneinander gemeinsam mit dem zentralen Abstandshalter unter Verwendung einer Senkkopfniete 72x befestigt. Die ersten Verbindungsabschnitte 26 der ersten Elektroden 18 in der zweiten Gruppen werden auch aneinander gemeinsam mit dem zentralen Abstandshalter unter Verwendung einer weiteren Senkkopfniete 72y befestigt. Die Kopfabschnitte 72a der Senkkopfnieten werden in dem zentralen Abstandshalter von gegenüberliegenden Oberflächen des zentralen Abstandshalters aus versenkt.
  • Wie oben beschrieben, teilen sich in dieser Modifikation eine Vielzahl Nieten zumindest ein Element (hier den ersten leitenden Abstandhalter 30) und die einzelnen Nieten befestigten die ersten Verbindungsabschnitte 26 der Vielzahl erster Elektroden 18 in den unterschiedlichen Gruppen. Folglich können die ersten Verbindungsabschnitte 26 einer gewünschten Anzahl erster Elektroden 18 aneinander ohne eine speziell lange Niete zu verwenden befestigt werden. Durch Verwenden der Senkkopfniete 72 als dem ersten Befestigungselement 34 kann der Kopfabschnitt 72b der Senkkopfniete 72 in dem Element versenkt werden, um befestigt zu werden. Solch eine Anordnung der Vielzahl Nieten kann die Verbindungsabschnitte 26 von all den ersten Elektroden 18 der Elektrodengruppe 12 befestigen.
  • Das Element, das von der Vielzahl Nieten geteilt wird, ist nicht auf den ersten leitenden Abstandshalter beschränkt, der in der Zeichnung dargestellt ist. Die Vielzahl Nieten kann einen ersten Verbindungsabschnitt der gleichen ersten Elektrode teilen und die einzelnen Nieten können die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl unterschiedlicher erster Elektroden befestigen. Die Anzahl Elemente, die von der Vielzahl Nieten geteilt wird, ist nicht auf eins beschränkt. 14B zeigt ein weiteres Beispiel der Senkkopfniete 72x, mit einer Strichzweipunktlinie gezeigt ist. Die Vielzahl Nieten kann eine Vielzahl Elemente teilen (drei in der Zeichnung) und die einzelnen Nieten können die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Elektroden befestigen.
  • 15 ist ein Graph, der den Verbindungswiderstand zwischen den Elektroden und der Leitung in der Elektrodengruppe aufweisend die gleiche Struktur wie in der ersten Ausführungsform darstellt. Im Speziellen, wie in 16 darstellt, wurde eine Testelektrodengruppe 200 umfassend drei erste Elektroden 18 aufweisend einen porösen Metallkörper und Separatoren 21 vorbereitet. Erste leitende Abstandshalter 30 aufweisend einen porösen Metallkörper wurden zwischen den ersten Verbindungsabschnitten 26 der ersten Elektroden 18 eingeklemmt. Die ersten Verbindungsabschnitte 26 der ersten Elektroden 18 wurden miteinander über eine Niete 34 verbunden. Als ein Ergebnis des Befestigens mit der Niete 34 wurde ein Endabschnitt 62q einer ersten Leitung 62 mit Druck an einen ersten Verbindungsabschnitt 26 (26x) der ersten Elektroden 18, der an dem Ende der Elektrodengruppe 200 in der Stapelrichtung der Elektrodengruppe 200 (erstes Testprodukt) angeordnet war, gebondet. Bei fünf ersten Testprodukten wurde der elektrische Widerstand Ra zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 26x und einem freien Endabschnitt 62p der ersten Leitung 62 mittels eines 4-Leiter-Verfahrens gemessen. Der elektrische Widerstand Ra betrug 0,83 Ω im Durchschnitt (siehe 16).
  • Ferner, wie in 17 dargestellt, wurden die ersten leitenden Abstandshalter 30 zwischen den ersten Verbindungsabschnitten 26 der ersten Elektroden 18 angeordnet und ein Endabschnitt 62q einer ersten Leitung 62 wurde in Kontakt mit dem ersten Verbindungsabschnitt 26x gebracht. Die Elemente wurden einem Ultraschallschweißen ausgesetzt, um eine Elektrodengruppe 201 (zweites Testprodukt) herzustellen. Bei fünf Testprodukten wurde der elektrische Widerstand Rb zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 26x und einem freien Endabschnitt 62p der ersten Leitung 62 mittels eines 4-Leiter-Verfahrens gemessen. Der elektrische Widerstand Rb betrug 0,95 Ω im Durchschnitt (siehe 16).
  • Es wurde bestätigt, dass, wenn die Elektroden einen Stromabnehmer umfassen, der aus einem porösen Metallkörper ausgebildet ist, der Verbindungswiderstand durch mechanisches Verbinden der Elektroden durch Verwendung einer Niete im Vergleich zu dem Fall reduziert werden kann, in dem die Elektroden durch Schweißen verbunden wurden. Die Schwankungen im elektrischen Widerstand Rb, die durch Messen der fünf zweiten Testprodukte erhalten wurde, war größer als die Schwankung in dem elektrischen Widerstand Ra, die durch Messen der fünf ersten Testprodukte erhalten wurde. Folglich wurde bestätigt, dass ein niedriger Verbindungswiderstand stabil durch mechanisches Verbinden von Elektroden und einer Leitung unter Verwendung einer Niete erhalten werden kann.
  • Die obige Beschreibung umfasst die folgenden Merkmale.
  • (Anhang 1)
  • Eine Elektrodengruppe, umfassend:
    eine Vielzahl erster Elektroden umfassend plattenförmige, erste Stromabnehmer und ein erstes aktives Material, das auf den ersten Stromabnehmern ausgebildet ist;
    eine Vielzahl zweiter Elektroden umfassend plattenförmige, zweite Stromabnehmer und ein zweites aktives Material, das auf den zweiten Stromabnehmern ausgebildet ist; und
    plattenförmige Separatoren, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind,
    wobei die ersten Elektroden und die zweiten Elektroden alternierend gestapelt sind, wobei die Separatoren zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind,
    wobei die ersten Stromabnehmer jeweils einen ersten porösen Metallkörper aufweisen,
    wobei die Vielzahl erster Stromabnehmer tabförmige, erste Verbindungsabschnitte umfasst, die jeweils verwendet werden, um die ersten aneinander angrenzenden Stromabnehmer elektrisch zu verbinden, und
    wobei die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Stromabnehmer angeordnet sind, um einander in einer Stapelrichtung der zweiten Elektrodengruppe zu überlappen, wobei plattenförmige, erste leitende Abstandhalter dazwischen angeordnet sind und aneinander mittels eines ersten Befestigungselements befestigt sind.
  • (Anhang 2)
  • Elektrodengruppe nach Anhang 1, bei der die ersten Elektroden eine Dicke von 0,1 bis 10 mm aufweisen.
  • (Anhang 3)
  • Elektrodengruppen nach Anhang 1, bei der jeder der ersten, leitenden Abstandshalter zwischen zwei angrenzenden Verbindungsabschnitten angeordnet ist, während er komprimiert wird, und wobei die ersten, leitenden Abstandshalter ein Kompressionsverhältnis von 1/10 bis 9/10 aufweisen.
  • (Anhang 4)
  • Elektrodengruppen nach Anhang 1, bei der jeder der ersten, leitenden Abstandshalter zwischen den zwei angrenzenden Verbindungsabschnitten angeordnet ist, während er komprimiert wird, und die ersten, leitenden Abstandshalter eine Druckspannung von 0,01 bis 1 MPA aufweisen.
  • (Anhang 5)
  • Elektrodengruppe nach Anhang 1, bei der der abgeschrägte Abschnitt einen Krümmungsradius von 1 bis 10 mm aufweist.
  • (Anhang 6)
  • Elektrodengruppe nach Anhang 1, bei der erste poröse Metallkörper ein poröser Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur ist und Aluminium aufweist.
  • (Anhang 7)
  • Elektrodengruppen nach Anhang 1, bei der der zweite poröse Metallkörper ein poröser Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur ist und Kupfer aufweist.
  • (Anhang 8)
  • Elektrodengruppe nach Anhang 1 bei der die ersten leitenden Abstandshalter jeweils einen dritten, porösen Metallkörper aufweisen und der dritte poröse Metallkörper ein poröser Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur ist und Aluminium aufweist.
  • (Anhang 9)
  • Elektrodengruppe nach Anhang 1 bei der die zweiten leitenden Abstandshalter jeweils einen vierten, porösen Metallkörper aufweisen und der vierte poröse Metallkörper ein poröser Metallkörper mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur ist und Kupfer aufweist.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann breit bei Stromspeichereinrichtungen angewendet werden, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, Natrium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Kondensatoren, und elektrischen, doppelschichtigen Kondensatoren.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Stromspeichereinrichtung
    100
    aktives Material positiven Elektrode
    101
    Pore
    102
    Grundgerüst
    102a
    Ausnehmung
    103
    Öffnung
    104
    positive Elektrodenmischung
    12
    Elektrodengruppe
    14
    Gehäuse
    14a, 16a
    geneigte Oberfläche
    16
    Dichtungsplatte
    18
    erste Elektrode
    20
    zweite Elektrode
    21
    Separator
    21a
    offener Rand
    21b
    Rand
    22
    erster Stromabnehmer
    24
    zweiter Stromabnehmer
    26
    erster Verbindungsabschnitt
    28
    zweiter Verbindungsabschnitt
    34
    erstes Befestigungselement
    38
    zweites Befestigungselement
    40
    erster, externer Anschluss
    42
    zweiter, externer Anschluss
    44
    Sicherheitsventil
    50
    erste Anschlussplatte
    50A
    zweite Anschlussplatte
    52
    drittes Befestigungselement
    58, 60
    (erste) Dichtung
    58A, 60A
    (zweite) Dichtung
    62
    erste Leitung
    62A
    zweite Leitung
    64
    zweite Leitung
    70
    erstes Verbindungselement
    70A
    zweites Verbindungselement
    80
    viertes Befestigungselement
    90
    Fremdpartikel

Claims (17)

  1. Elektrodengruppe, umfassend: eine Vielzahl erster Elektroden umfassend plattenförmige, erste Stromabnehmer und ein erstes aktives Material, das auf den ersten Stromabnehmern ausgebildet ist; eine Vielzahl zweiter Elektroden umfassend plattenförmige, zweite Stromabnehmer und ein zweites aktives Material, das auf den zweiten Stromabnehmern ausgebildet ist; und plattenförmige Separatoren, die zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind, wobei die ersten Elektroden und zweiten Elektroden abwechselnd gestapelt sind, wobei die Separatoren zwischen den ersten Elektroden und den zweiten Elektroden angeordnet sind, wobei die ersten Stromabnehmer jeweils einen ersten porösen Metallkörper aufweisen, wobei die Vielzahl erster Stromabnehmer tabförmige, erste Verbindungsabschnitte aufweist, die jeweils dazu verwendet werden, um elektrisch die ersten, aneinander angrenzenden Stromabnehmer miteinander zu verbinden, und wobei die ersten Verbindungsabschnitte der Vielzahl erster Stromabnehmer angeordnet sind, um einander in einer Stapelrichtung der Elektrodengruppe zu überlappen, wobei plattenförmige, erste leitfähige Abstandhalter dazwischen angeordnet sind, und aneinander durch ein erstes Befestigungselement befestigt werden.
  2. Eine Elektrodengruppe nach Anspruch 1, bei der die zweiten Stromabnehmer jeweils einen zweiten porösen Metallkörper aufweisen, wobei die Vielzahl zweiter Stromabnehmer tabförmige, zweite Verbindungsabschnitte umfasst, die jeweils dazu verwendet werden, um elektrisch die zweiten, aneinander angrenzenden Stromabnehmer miteinander zu verbinden, und wobei die zweiten Verbindungsabschnitte der Vielzahl zweiter Stromabnehmer angeordnet sind, um einander in der Stapelrichtung der Elektrodengruppe zu überlappen, wobei die plattenförmigen, zweiten leitfähigen Abstandhalter dazwischen angeordnet sind, und aneinander durch ein erstes Befestigungselement befestigt werden.
  3. Elektrodengruppe nach Anspruch 1 oder 2, bei der das erste Befestigungselement das gleiche Metallelement wie die ersten Stromabnehmer aufweist.
  4. Elektrodengruppe nach Anspruch 3, bei der jede der ersten Elektroden eine positive Elektrode ist, wobei die ersten Stromabnehmer jeweils Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweisen, und wobei das erste Befestigungselement Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufweist.
  5. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das zweite Befestigungselement das gleiche Metallelement wie die zweiten Stromabnehmer aufweist.
  6. Elektrodengruppe nach Anspruch 5, bei der jede der zweiten Elektroden eine negative Elektrode ist, wobei die zweiten Stromabnehmer jeweils Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen, und wobei das zweite Befestigungselement Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweist.
  7. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die ersten leitenden Abstandshalter jeweils einen dritten, porösen Metallkörper umfassen.
  8. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die zweiten leitenden Abstandshalter jeweils einen vierten, porösen Metallkörper aufweisen.
  9. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die ersten leitenden Abstandshalter jeweils einen abgeschrägten Abschnitt an einer Ecke aufweisen, der zumindest einer der Seiten entspricht, die die ersten Kontaktabschnitte kontaktiert.
  10. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die zweiten leitenden Abstandshalter jeweils einen abgeschrägten Abschnitt an einer Ecke aufweisen, der zumindest einer der Seiten entspricht, die die zweiten Verbindungsabschnitte kontaktiert.
  11. Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der zumindest eines aus dem ersten Befestigungselement und dem zweiten Befestigungselement eine Niete ist.
  12. Elektrodengruppe nach Anspruch 11, bei der die Niete eine Senkkopfniete ist.
  13. Stromspeichereinrichtung aufweisend die Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Elektrolyt, und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt.
  14. Stromspeichereinrichtung nach Anspruch 13, bei der das Gehäuse ein Metallgehäuse oder ein Verpackungsbehälter, der aus einem Laminat ausgebildet ist, ist.
  15. Lithium-Ionen-Kondensator aufweisend die Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Elektrolyt, und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt, wobei das Elektrolyt ein Salz eines Lithium-Ions und ein Anion aufweist, und wobei eines aus dem ersten aktiven Material und dem zweiten aktiven Material ein erstes Material ist, das das Lithium-Ion interkaliert und deinterkaliert, und das andere ein zweites Material ist, das das Anion adsorbiert und desorbiert.
  16. Elektrischer, doppelschichtiger Kondensator aufweisend die Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Elektrolyt, und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt, wobei das Elektrolyt ein Salz eines organischen Kations und ein Anion aufweist, und wobei eines aus dem ersten aktiven Material und dem zweiten aktiven Material ein drittes Material ist, das das organische Kation adsorbiert und desorbiert und das andere ein vierten Material ist, das das Anion adsorbiert und desorbiert.
  17. Nicht-wässrige, sekundäre Elektrolyt-Batterie umfassend die Elektrodengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ein Elektrolyt, und ein Gehäuse, das die Elektrodengruppe und das Elektrolyt aufnimmt, wobei das Elektrolyt ein Salz eines Alkalimetallions und ein Anion aufweist, und wobei sowohl das erste aktive Material und als auch das zweite aktive Material Materialien sind, die das Alkalimetallion interkalieren und deinterkalieren.
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