DE112014005297T5

DE112014005297T5 - Stromunterbrechungsvorrichtung und Elektrizitätsspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112014005297T5
Application number: DE112014005297.3T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Hirose; Motoaki Okuda; Hiroyasu Nishihara; Kojiro TAMARU
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2034-11-11
Also published as: DE112014005297B4; US20160315308A1; JP5757353B2; JP2015122293A; WO2015076137A1; US9728763B2

Abstract

Eine in der vorliegenden Beschreibung offenbarte Stromunterbrechungsvorrichtung hat ein erstes leitfähiges Element und ein zweites leitfähiges Element, die zwischen einem externen Anschluss und einer in einem Gehäuse untergebrachten Elektrodenbaugruppe verbunden sind und die einander zugewandt sind; ein isolierendes Dichtungselement, das dazwischen angeordnet ist; und eine isolierende Abdeckung, die das erste leitfähige Element, das zweite leitfähige Element und das Dichtungselement aufnimmt. Das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element sind jeweils mit dem externen Anschluss und der Elektrodenbaugruppe verbunden. Das Dichtungselement trennt einen Raum zwischen dem ersten und dem zweiten leitfähigen Element in einen inneren Raum und einen äußeren Raum, der mit dem Raum in dem Gehäuse in Verbindung ist. In einer Draufsicht ist das Dichtungselement in einem gesamten Gebiet außerhalb von Kontaktabschnitten des Dichtungselements mit dem ersten und dem zweiten leitfähigen Element innerhalb eines Bereichs positioniert, in dem das erste und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Die Abdeckung ist entlang von Außenumfangskanten des ersten und des zweiten leitfähigen Elements angeordnet und das Dichtungselement ist mit der Abdeckung in Kontakt.

Description

Die hierin offenbarte Technik bezieht sich auf eine Stromunterbrechungsvorrichtung und eine elektrische Speichervorrichtung, die selbige verwendet.
Hintergrundtechnologie
Eine elektrische Speichervorrichtung ist in einigen Fällen mit einer Stromunterbrechungsvorrichtung ausgestattet, die einen Stromweg, der eine Elektrodenbaugruppe in einem Gehäuse und einen in dem Gehäuse vorgesehenen, externen Anschluss verbindet, dann unterbricht, wenn die elektrische Speichervorrichtung überladen ist oder wenn in der elektrischen Speichervorrichtung ein Kurzschluss auftritt (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H08-185849 (1996) und japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H08-115715 (1996)). Die Stromunterbrechungsvorrichtung hat eine interne Anschlussplatte und eine leitfähige Platte, die der internen Anschlussplatte zugewandt ist. Ein Außenumfangsteil der leitfähigen Platte ist mit einer externen Anschlussplatte verbunden, während ein zentraler Teil der leitfähigen Platte mit einem zentralen Teil der internen Anschlussplatte verbunden ist. Ein Außenumfangsteil der internen Anschlussplatte ist mit der Elektrodenbaugruppe verbunden. Wenn ein Druck innerhalb des Gehäuses ansteigt, dann trennt sich die leitfähige Platte von der internen Anschlussplatte, sodass die elektrische Leitung zwischen der leitfähigen Platte und der internen Anschlussplatte unterbrochen wird, wodurch ein zwischen der Elektrodenbaugruppe und dem externen Anschluss fließender Strom unterbrochen wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dieser Bauart einer Stromunterbrechungsvorrichtung wird in einigen Fällen eine große Spannung zwischen der leitfähigen Platte und der internen Anschlussplatte angelegt, wenn sich die leitfähige Platte von der internen Anschlussplatte trennt. Falls in einem solchen Fall eine Elektrolytlösung in dem Gehäuse zwischen sowohl der leitfähigen Platte als auch der internen Anschlussplatte innerhalb eines Bereichs vorhanden ist, in dem die leitfähige Platte und die interne Anschlussplatte einander zugewandt sind, wird von der Elektrolytlösung leitfähiger Fremdstoff erzeugt, sodass eine Elektrolytbrücke ausgebildet wird, die eine Elektrizität zwischen der leitfähigen Platte und der internen Anschlussplatte zurückleiten kann. Aus diesem Grund wurden in einer herkömmlichen Stromunterbrechungsvorrichtung zwei Dichtungselemente vorgesehen, um zu verhindern, dass die Elektrolytlösung in dem Gehäuse einen Zwischenraum zwischen der leitfähigen Platte und der internen Anschlussplatte betritt, was zu einer komplizierten Struktur führt. Das heißt, ein erstes Dichtungselement war in dem Zwischenraum zwischen der leitfähigen Platte und der internen Anschlussplatte angeordnet, und ein zweites Dichtungselement war in Kontakt mit einer Außenumfangsfläche der leitfähigen Platte und einer Außenumfangsfläche der internen Anschlussplatte angeordnet. Die vorliegende Offenbarung stellt eine Technik bereit, die das Ausbilden einer Elektrolytbrücke zwischen zwei leitfähigen Elementen mit einer einfachen Struktur verhindert.
Lösung des technischen Problems
Eine hier offenbarte Stromunterbrechungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie einen Stromweg, der einen an einem Gehäuse vorgesehenen externen Anschluss und eine in dem Gehäuse untergebrachte Elektrodenbaugruppe verbindet, dann unterbricht, wenn ein Innendruck des Gehäuses über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt. Die Stromunterbrechungsvorrichtung weist Folgendes auf: ein erstes leitfähiges Element, das mit dem externen Anschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites leitfähiges Element, das so angeordnet ist, dass es dem ersten leitfähigen Element zugewandt ist, und das mit der Elektrodenbaugruppe elektrisch verbunden ist; ein isolierendes Dichtungselement, das einen Zwischenraum zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element abdichtet; und eine isolierende Abdeckung, die das erste leitfähige Element, das zweite leitfähige Element und das Dichtungselement hält. Das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element leiten die Elektrizität zwischen einander, um einen Teil des Stromwegs zu bilden, wenn der Innendruck des Gehäuses bei einem vorbestimmten Niveau oder darunter liegt, und trennen sich voneinander, um den Stromweg zu unterbrechen, wenn der Innendruck des Gehäuses über das vorbestimmte Niveau ansteigt. Das Dichtungselement weist einen ersten Kontaktabschnitt, der mit einer Umgebung einer Außenumfangskante des ersten leitfähigen Elements in Kontakt ist, und einen zweiten Kontaktabschnitt auf, der mit einer Umgebung einer Außenumfangskante des zweiten leitfähigen Elements in Kontakt ist. Das Dichtungselement teilt einen von dem ersten leitfähigen Element, dem zweiten leitfähigen Element und die Abdeckung umgebenen Raum in einen ersten Raum, der sich innerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts befindet, und einen zweiten Raum, der sich außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts befindet. Der zweite Raum ist mit einem Raum innerhalb des Gehäuses in Verbindung. In einer Draufsicht des ersten leitfähigen Elements, des zweiten leitfähigen Elements und des Dichtungselements ist das Dichtungselement dann, wenn der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt innerhalb eines Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, in einem gesamten Gebiet außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts innerhalb des Bereichs positioniert, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Wenn der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt nicht innerhalb des Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, dann ist das Dichtungselement außerhalb des Bereichs positioniert, in welchem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Die Abdeckung ist entlang der Außenumfangskante des ersten leitfähigen Elements angeordnet und ist außerhalb des zweiten Raums angeordnet. Das Dichtungselement ist ferner mit der Abdeckung in Kontakt. Der hier verwendete Ausdruck „Draufsicht“ bedeutet eine Sicht entlang einer Richtung, die senkrecht zu Flächen verläuft, an denen das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Mit anderen Worten bedeutet der Ausdruck „Draufsicht“ bezüglich der Positionsbeziehung zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element eine Ansicht des zweiten leitfähigen Elements von einer Seite, an der das erste leitfähige Element positioniert ist, oder eine Ansicht des ersten leitfähigen Elements von einer Seite, an der das zweite leitfähige Element positioniert ist.
In der zuvor erwähnten Stromunterbrechungsvorrichtung ist der von dem ersten leitfähigen Element, dem zweiten leitfähigen Element und der Abdeckung umgebene Raum durch das Dichtungselement in den ersten Raum und den zweiten Raum geteilt, und der zweite Raum ist mit dem Raum innerhalb des Gehäuses in Verbindung. Aus diesem Grund kann die Elektrolytlösung innerhalb des Gehäuses möglicherweise den zweiten Raum betreten. Wenn jedoch der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt innerhalb des Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, ist das Dichtungselement in dem gesamten Gebiet außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts innerhalb des Bereichs positioniert, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Somit kann verhindert werden, dass das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander direkt zugewandt sind, wobei die Elektrolytlösung zwischen diesen leitfähigen Elementen vorhanden ist. Infolgedessen wird die Elektrolytbrücke zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element verhindert. Das heißt, selbst wenn die Elektrolytlösung den zweiten Raum betritt, kann das auf geeignete Weise angeordnete Dichtungselement die Elektrolytbrücke zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element verhindern. Wenn andererseits der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt nicht innerhalb des Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, ist das Dichtungselement außerhalb des Bereichs positioniert, in welchem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind. Das heißt, die Elektrolytlösung betritt nicht den Bereich, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, wodurch die Elektrolytbrücke zwischen beiden leitfähigen Elementen mit der Elektrolytlösung verhindert wird. Ferner ist es der Elektrolytlösung bei dieser Stromunterbrechungsvorrichtung erlaubt, den zweiten Raum zu betreten, sodass nicht zwei Dichtungselemente verwendet werden müssen, und die Elektrolytbrücke kann mit einer einfachen Struktur anders wie bei der herkömmlichen Technologie verhindert werden.
Außerdem ist das Dichtungselement mit der außerhalb des zweiten Raums angeordneten, isolierenden Abdeckung in Kontakt. Der Kontakt des Dichtungselements mit der Abdeckung teilt den zweiten Raum in eine Vielzahl von Räumen, wodurch verhindert wird, dass die Elektrolytlösung eine Seite des ersten Raums betritt. Infolgedessen kann die Elektrolytbrücke zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element noch sicherer unterdrückt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer elektrischen Speichervorrichtung;
2A ist ein Schaubild, das eine Stromunterbrechungsvorrichtung zeigt, wenn ein Anschluss und eine Elektrode Elektrizität zwischen einander leiten;
2B ist ein Schaubild, das die Stromunterbrechungsvorrichtung zeigt, wenn der Anschluss und die Elektrode keine Elektrizität zwischen einander leiten;
3 ist ein vergrößertes Schaubild eines von einer gestrichelten Linie in 2A umschlossenen Teils 200.
4 ist ein Schaubild, das ein anderes Beispiel einer Dichtungsstruktur zum Verhindern einer Elektrolytbrücke zeigt;
5 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Dichtungsstruktur zum Verhindern einer Elektrolytbrücke zeigt;
6 ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel einer Abstützung (Abdeckung) zeigt, die in der Stromunterbrechungsvorrichtung vorhanden ist;
7 ist eine Draufsicht einer Berstscheibe, die dem anderen Beispiel der Abstützung (Abdeckung) entspricht, die in der Stromunterbrechungsvorrichtung enthalten ist;
8 ist ein Schaubild, das ein anderes Beispiel einer Stromunterbrechungsvorrichtung (beim Leiten von Elektrizität) zeigt;
9 ist ein Schaubild, das einen Zustand der Unterbrechung der elektrischen Leitung in der in 8 gezeigten Stromunterbrechungsvorrichtung zeigt; und
10 ist ein vergrößertes Schaubild einer Dichtungsstruktur in der in 8 gezeigten Stromunterbrechungsvorrichtung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
In einer hier offenbarten Stromunterbrechungsvorrichtung kann ein Dichtungselement ein Element sein, das entlang eines Außenumfangsteils eines ersten leitfähigen Elements oder eines zweiten leitfähigen Elements angeordnet ist und das einen gesamten Umfang des Außenumfangsteils umgibt. Da mit dieser Anordnung das Dichtungselement aus einem Element konfiguriert ist, das den gesamten Umfang des Außenumfangsteils des ersten leitfähigen Elements oder des zweiten leitfähigen Elements umgibt, können die zwei leitfähigen Elemente und das Dichtungselement einfach zusammengebaut werden.
Die hier offenbarte Stromunterbrechungsvorrichtung kann ferner ein isolierendes Element aufweisen, das in einem ersten Raum zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element vorgesehen ist, und das mit dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element in Kontakt ist. Wenn bei dieser Anordnung die elektrische Leitung unterbrochen ist, dann kann der isolierende Zustand zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element gut beibehalten werden.
Bei der hier offenbarten Stromunterbrechungsvorrichtung kann sich das zweite leitfähige Element in einer Außenumfangsrichtung des ersten leitfähigen Elements erstrecken und sein sich erstreckender Teil des zweiten leitfähigen Elements kann mit einem Durchgangsloch versehen sein, das das zweite leitfähige Element von dessen oberer Fläche zu dessen unterer Fläche durchdringt. Eine Fläche der isolierenden Abdeckung, die dem zweiten leitfähigen Element zugewandt ist, kann mit einem Vorsprung (Ansatz für das thermische Verstemmen) versehen sein, der in das Durchgangsloch eingesetzt wird. Mit der an dem zweiten leitfähigen Element angebrachten Abdeckung kann ein Durchmesser eines unteren Endes des Vorsprungs größer als der einer Öffnung an der oberen Fläche des Durchgangslochs eingestellt sein.
Bei der hier offenbarten Stromunterbrechungsvorrichtung kann an dem Außenumfangsteil des zweiten leitfähigen Elements ein Durchgangsloch vorgesehen sein. Die Abdeckung kann einen Verstemmungsansatz aufweisen, der in das Durchgangsloch des zweiten leitfähigen Elements eingesetzt wird und die Abdeckung an dem zweiten leitfähigen Element befestigt. Eine Fläche der Abdeckung kann mit dem Gehäuse einen Kontakt eingehen und eine andere Fläche der Abdeckung kann mit einer Fläche des zweiten leitfähigen Elements an einer Seite des ersten leitfähigen Elements einen Kontakt eingehen. Bei dieser Anordnung ist die Position des zweiten leitfähigen Elements mit Bezug auf das Gehäuse lediglich durch eine Abmessung der Abdeckung bestimmt. Infolgedessen wird eine Positionsgenauigkeit des zweiten leitfähigen Elements lediglich von einer Abmessungstoleranz der Abdeckung abhängig und kann dadurch verbessert werden. Infolgedessen kann die Toleranz beim Gestalten der Stromunterbrechungsvorrichtung klein eingestellt sein, wodurch eine Abmessung der Stromunterbrechungsvorrichtung verringert wird.
(Ausführungsbeispiele)
Eine elektrische Speichervorrichtung 100 in einem ersten Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die elektrische Speichervorrichtung 100 ist eine Lithiumionensekundärbatterie, die eine Bauart von Sekundärbatterien ist. Wie in 1 gezeigt ist, hat die elektrische Speichervorrichtung 100 ein Gehäuse 4, eine Elektrodenbaugruppe 2, einen negativen Elektrodenanschluss 30 und einen positiven Elektrodenanschluss 10, die als Elektrodenanschlüsse dienen, und eine Stromunterbrechungsvorrichtung 70. Das Gehäuse 4 ist aus Metall gefertigt und hat eine im Wesentlichen kubische Form. Das Gehäuse 4 nimmt darin die Elektrodenbaugruppe 2 und die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 auf. Außerdem nimmt das Gehäuse 4 die Elektrolytlösung darin auf. Der negative Elektrodenanschluss 30 und der positive Elektrodenanschluss 10 sind an einer oberen Fläche 4a des Gehäuses 4 zu der Außenseite des Gehäuses 4 freiliegend. Durchgangslöcher 4b und 4c sind in der oberen Fläche 4a des Gehäuses 4 ausgebildet. Der negative Elektrodenanschluss 30 passiert das Durchgangsloch 4b und der positive Elektrodenanschluss 10 passiert das Durchgangsloch 4c. Ein erstes isolierendes Dichtungselement 42 ist an dem Durchgangsloch 4b angebracht. Ein zweites isolierendes Dichtungselement 22 ist an dem Durchgangsloch 4c angebracht. Es ist anzumerken, dass eine Form des Gehäuses 4 beispielsweise eine zylindrische Form, eine rechtwinklige Parallelepipedform und eine aus einer Folie ausgebildete Bahnenform aufweist, jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Der negative Elektrodenanschluss 30 hat eine externe Mutter 36, eine interne Mutter 32 und einen Bolzen 34. Die externe Mutter 36 wird für eine Kabelverbindung zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 30 und einer negativen Elektrodenverkabelung (nicht gezeigt) verwendet. Die interne Mutter 32 ist an dem ersten Dichtungselement 42 angebracht. Ein Teil der internen Mutter 32 passiert das Durchgangsloch 4b. Der Bolzen 34 ist an der internen Mutter 32 befestigt. Ein drittes Dichtungselement 40 ist zwischen der Schraube 34 und dem Gehäuse 4 zwischengeordnet. Der negative Elektrodenanschluss 30 ist durch die Dichtungselemente 40 und 42 von dem Gehäuse 4 isoliert. Die interne Mutter 32 ist über die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 und ein Verbindungselement 72 mit einer negativen Elektrodenleitung 44 elektronisch verbunden. Die negative Elektrodenleitung 44 ist durch das erste Dichtungselement 42 von dem Gehäuse 4 isoliert. Der negative Elektrodenanschluss 30 leitet Elektrizität mit einer negativen Elektrode der Elektrodenbaugruppe 2 über die Stromunterbrechungsvorrichtung 70, das Verbindungselement 72 und die negative Elektrodenleitung 44. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 wird später beschrieben.
Der positive Elektrodenanschluss 10 hat eine externe Mutter 16, eine interne Mutter 12 und einen Bolzen 14. Die externe Mutter 16 wird für eine Kabelverbindung zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 10 und einer positiven Elektrodenverkabelung (nicht gezeigt) verwendet. Die interne Mutter 12 ist an dem zweiten Dichtungselement 22 angebracht. Ein Teil der internen Mutter 12 passiert das Durchgangsloch 4c. Der Bolzen 14 ist an der internen Mutter 12 befestigt. Ein viertes Dichtungselement 20 ist zwischen dem Bolzen 14 und dem Gehäuse 4 zwischengeordnet. Der positive Elektrodenanschluss 10 ist durch die Dichtungselement 20 und 22 von dem Gehäuse 4 isoliert. Eine positive Elektrodenleitung 24 ist an der internen Mutter 12 befestigt. Die interne Mutter 12 und die positive Elektrodenleitung 24 sind elektrisch miteinander verbunden. Die positive Elektrodenleitung 24 ist durch das zweite Dichtungselement 22 von dem Gehäuse 4 isoliert. Der positive Elektrodenanschluss 10 leitet Elektrizität mit einer positiven Elektrode der Elektrodenbaugruppe 2 über die positive Elektrodenleitung 24.
(Elektrodenbaugruppe)
Die Elektrodenbaugruppe 2 hat konvexe Abschnitte 2a, die zu einer Seite einer oberen Fläche 4a des Gehäuses 4 vorragen. Die Elektrodenbaugruppe 2 hat die positive Elektrode, die negative Elektrode und einen Separator, der zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode interveniert. Die Darstellung der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und des Separators werden ausgelassen. Die negative Elektrode hat einen Negativelektrodenstromsammler und eine Negativaktivmaterialschicht, die über dem Negativelektrodenstromsammler vorgesehen ist. Die negative Elektrode hat an ihrem Ende einen Negativelektrodenstromsammlerstreifen 46. Auf den Negativelektrodenstromsammlerstreifen 46 ist keine Negativelektrodenaktivmaterialschicht aufgebracht. Die positive Elektrode hat einen Positivelektrodenstromsammler und eine Positivelektrodenaktivmaterialschicht, die über dem Positivelektrodenstromsammler vorgesehen ist. Die positive Elektrode hat an ihrem Ende einen Positivelektrodenstromsammlerstreifen 26. Auf den Positivelektrodenstromsammlerstreifen 26 ist keine Positivelektrodenaktivmaterialschicht aufgebracht. Es ist anzumerken, dass in der Aktivmaterialschicht enthaltenes Material (aktives Material, Bindemittel, Leitfähigkeitsunterstützung, usw.) nicht im Besonderen beschränkt ist und wohlbekanntes Material zur Verwendung in Elektroden von elektrischen Speichervorrichtungen und dergleichen sein kann.
Hier können geeignete Materialien für den Positivelektrodenstromsammler beispielsweise Aluminium (Al), Nickel (Ni), Titan (Ti), Edelstahl, ein Verbundmaterial daraus, und eine Legierung daraus sein. Genauer gesagt ist der Positivelektrodenstromsammler vorzugsweise aus Aluminium, einem Aluminium enthaltenden Verbundmaterial oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Das Positivelektrodenaktivmaterial kann jedes beliebige Material sein, in welches Lithiumionen eingefügt und davon extrahiert werden können. Beispiele des zur Verwendung geeigneten Positivelektrodenaktivmaterials beinhalten Li₂MnO₃, Li(NiCoMn)_0.33O₂, Li(NiMn)_0.5O₂, LiMn₂O₄, LiMnO₂, LiNiO₂, LiCoO₂, LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂, Li₂MnO₂, LiMn₂O₄, usw. Ferner können als das Positivelektrodenaktivmaterial ebenso alkalische Metalle, etwa Lithium und Natrium, Schwefel und dergleichen verwendet werden. Eine Art dieser Materialien kann alleine verwendet werden, oder alternativ können zwei oder mehrere Arten dieser Materialien in Kombination verwendet werden. Das Positivelektrodenaktivmaterial wird zusammen mit dem leitfähigen Material, dem Bindemittel und dergleichen wie geeignet auf den Positivelektrodenstromsammler aufgebracht.
Andererseits beinhalten geeignete Materialien für den Negativelektrodenstromsammler Aluminium, Nickel, Kupfer (Cu), usw. und ein Verbundmaterial daraus, eine Legierung daraus, und dergleichen. Insbesondere ist der Negativelektrodenstromsammler vorzugsweise aus Kupfer, einem Kupfer enthaltenden Verbundmaterial oder einer Kupferlegierung gefertigt. Das Negativelektrodenaktivmaterial kann jedes beliebige Material sein, in welches Lithiumionen eingebracht und davon extrahiert werden können. Beispiele des für die Verwendung geeigneten Negativelektrodenaktivmaterials können alkalische Metalle, etwa Lithium (Li) und Natrium (Na), Übergangsmetalloxide, die alkalische Metalle enthalten, Carbonmaterialien, etwa natürliches Carbon, Mesocarbon-Microbeads, stark ausgerichtetes Graphit, hartes Carbon und weiches Carbon, natürliches Silizium, eine Lithium enthaltende Legierung, und ein Lithium enthaltendes Oxid sein. Das Negativelektrodenaktivmaterial wird zusammen mit dem leitfähigen Material, dem Bindemittel und dergleichen auf geeignete Weise auf den Negativelektrodenstromsammler aufgebracht.
Der Separator kann poröses Material verwenden, das isolierende Eigenschaften hat. Beispiele für den Separator, der für die Verwendung geeignet ist, können eine poröse Folie, die aus polyolefinbasiertem Harz, etwa Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) gefertigt ist, und ein Fasergewebe oder ein Fließstoff sein, das/der aus Polypropylen, Polyethylentherephthalat (PET), Methylcellulose, usw. gefertigt ist.
Die Elektrolytlösung ist vorzugsweise eine nichtwässrige Elektrolytlösung, die durch Auflösen eines Unterstützungssalzes (Elektrolyts) in einem nichtwässrigen Lösungsmittel erhalten wird. Beispiele des für die Verwendung geeigneten nichtwässrigen Lösungsmittels können Lösungsmittel aufweisen, die aliphatische Ester, etwa Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Dimethylcarbonat (DMC), Diethylcarbonat (DEC) und Ethylmethylcarbonat (EMC) enthalten, Lösungsmittel aus Ethylacetat, Methylpropionat, usw., und eine Mischung daraus aufweisen. Das Unterstützungssalz (Elektrolyt), das für die Verwendung geeignet ist, kann beispielsweise LiPF₆, LiBF₄, LiAsF₆ und dergleichen aufweisen.
(Stromunterbrechungsvorrichtung)
Unter Bezugnahme auf 2A und 2B wird die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 beschrieben. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 ist zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 30 und dem Negativelektrodenstromsammlerstreifen (der negativen Elektrode) 46 angeschlossen. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 kann zwischen der positiven Elektrode und dem Positivelektrodenanschluss 10 angeschlossen sein. Alternativ können Stromunterbrechungsvorrichtungen 70 sowohl zwischen der negativen Elektrode und dem negativen Elektrodenanschluss 30 als auch zwischen der positiven Elektrode und dem positiven Elektrodenanschluss 10 angeschlossen sein. Es ist anzumerken, dass in 2A und 2B die Darstellung des Dichtungselements 42 ausgelassen ist, die zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 30 und dem Gehäuse 4 interveniert.
Wie in 2A gezeigt ist, hat die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 eine erste Umkehrscheibe 84, die aus Metall gefertigt ist; eine Berstscheibe 88, die aus Metall gefertigt ist, eine zweite Umkehrscheibe 90, die aus Metall gefertigt ist und ein Stützelement (Abdeckung) 92, das (die) isolierende Eigenschaften hat. Das Stützelement 92 stützt (hält) die erste Umkehrscheibe 84, die Berstscheibe 88 und die zweite Umkehrscheibe 90. Das heißt, das Stützelement 92 ist extern mit der ersten Umkehrscheibe 84, der Berstscheibe 88 und der zweiten Umkehrscheibe 90 in Eingriff und stützt einen gestapelten Zustand der ersten Umkehrscheibe 84, der Berstscheibe 88 und der zweiten Umkehrscheibe 90. Eine aus Metall gefertigte Scheibe 78 ist an einer Außenumfangsfläche des Stützelements 92 angebracht. Genauer gesagt ist die Scheibe 78 an die Außenumfangsfläche des Stützelements 92 gestemmt, während das Stützelement 92 die erste Umkehrscheibe 84, die Berstscheibe 88, die zweite Umkehrscheibe 90 und ein unteres Ende 32a der internen Mutter 32 entlang Aufwärts- und Abwärtsrichtungen zwischen sich nimmt. Somit ist die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 an der internen Mutter 32 angebracht. Mit anderen Worten sind die erste Umkehrscheibe 84, die Berstscheibe 88, die zweite Umkehrscheibe 90 und das untere Ende 32a der internen Mutter 32 in dem Stützelement 92 untergebracht. Das heißt, die in dem Stützelement 92 untergebrachten Elemente sind Bauteile, die die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 konfigurieren. Es ist anzumerken, dass eine Öffnung 93 an einem Teil in einer Umfangsrichtung der Außenumfangsflächen des Stützelements 92 und der Scheibe 78 angeordnet ist. Die Öffnung 93 ist mit einem Raum innerhalb des Gehäuses 4 in Verbindung und das Verbindungselement 72 ist in der Öffnung 93 angeordnet. Somit sind die Negativelektrodenleitung 44 und die im Inneren des Stützelements 92 angeordnete Berstscheibe 88 und die Scheibe 78 über das Verbindungselement 72 miteinander verbunden.
Die erste Umkehrscheibe 84 ist eine kreisförmige Scheibe und ist unter der Berstscheibe 88 angeordnet. Der gesamte Umfang einer unteren Fläche einer Außenumfangskante der ersten Umkehrscheibe 84 ist durch das Stützelement 92 gestützt. Ein isolierendes Element 80 ist an einer oberen Fläche einer Außenumfangskante der ersten Umkehrscheibe 84 angeordnet. Das isolierende Element 80 ist ein ringförmiges Element und dient dazu, die erste Umkehrscheibe 84 von der Berstscheibe 88 zu isolieren. Ein Vorsprung 86 ist an einer oberen Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 vorgesehen und der Vorsprung 86 ist an einer Mitte der ersten Umkehrscheibe 84 positioniert. Der Vorsprung 86 ragt in Richtung der Berstscheibe 88 nach oben vor. In dem in 2A gezeigten Zustand ist ein Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 86 und dem zentralen Teil 88b der Berstscheibe 88 ausgebildet. Es ist anzumerken, dass der Raum innerhalb des Gehäuses 4 an einer unteren Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkt, während ein Druck eines Raums 94 zwischen der ersten Umkehrscheibe 84 und der Berstscheibe 88 an der oberen Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkt. Da der Raum 94 und der Raum innerhalb des Gehäuses 4 getrennt abgedichtet sind, wird der an der oberen Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkende Druck von demjenigen, der an der unteren Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkt, verschieden, sobald der Druck des Raums innerhalb des Gehäuses 4 hoch wird.
Die Berstscheibe 88 ist eine kreisförmige Scheibe und ist zwischen der ersten Umkehrscheibe 84 und der zweiten Umkehrscheibe 90 angeordnet. Das Verbindungselement 72 ist mit einem Teil eines Außenumfangsteils der Berstscheibe 88 verbunden. Eine Nut 88a ist an einer Mitte der unteren Fläche der Berstscheibe 88 ausgebildet. Die Nut 88a ist in einer kreisartigen Form gesehen von ihrer unteren Fläche vorgesehen. Wie in 2A gezeigt ist, ist der Querschnitt der Nut 88a ein Dreieck mit einer konvex aufwärts gekrümmten Form. Das Bereitstellen der Nut 88a verringert eine mechanische Festigkeit des Teils der Berstscheibe 88, die mit der Nut 88a versehen ist, verglichen mit einer mechanischen Festigkeit des Rests der Berstscheibe 88 mit Ausnahme der Nut 88a. Die Berstscheibe 88 ist durch die Nut 88a in den von der Nut 88a umgebenen zentralen Teil 88b und einen Außenumfangsteil 88c geteilt, der an einer Außenumfangsseite der Nut 88a positioniert ist. Eine Scheibendicke des zentralen Teils 88b ist dünn, während eine Scheibendicke des Außenumfangsteils 88c dick ist.
Die zweite Umkehrscheibe 90 ist eine kreisförmige Scheibe und ist über der Berstscheibe 88 angeordnet. Ein zentraler Teil der zweiten Umkehrscheibe 90 hat in dem in 2A gezeigten Zustand eine konvexe Abwärtsform und ist an dem zentralen Teil 88b der Berstscheibe 88 befestigt. Ein Außenumfangsteil der zweiten Umkehrscheibe 90 ist mit der internen Mutter 32 elektrisch verbunden. Daher ist der negative Elektrodenanschluss 30 über die zweite Umkehrscheibe 90, die Berstscheibe 88, das Verbindungselement 72 und die negative Elektrodenleitung 44 mit der Elektrodenbaugruppe 2 verbunden. Ein Raum 98 ist zwischen einer oberen Fläche der zweiten Umkehrscheibe 90 und einer unteren Fläche der internen Mutter 32 ausgebildet. Der Raum 98 ist von dem Raum innerhalb des Gehäuses 4 abgedichtet. Ein isolierendes Element 82 ist zwischen der zweiten Umkehrscheibe 90 und der Berstscheibe 88 angeordnet. Das isolierende Element 82 ist ein ringförmiges Element und ist mit dem Außenumfangsteil der zweiten Umkehrscheibe 90 und dem Außenumfangsteil der Berstscheibe 88 in Kontakt, wodurch beide Scheiben voneinander isoliert werden.
Hier ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner ein Dichtungselement 89 zwischen der Berstscheibe 88 und dem Außenumfangsteil (unteren Ende 32a) der internen Mutter 32 angeordnet. Das Dichtungselement 89 ist ein ringförmiges Element, das einen kreisförmigen Querschnitt hat und außerhalb des isolierenden Elements 82 angeordnet ist. Das Dichtungselement 89 ist mit einer unteren Fläche des unteren Endes 32a der internen Mutter 32 sowie mit einer oberen Fläche der Berstscheibe 88 in Kontakt und umgibt die gesamten Umfänge der Außenumfangsteile der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88. Das Dichtungselement 89 dichtet einen Zwischenraum zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88. Daher ist ein Raum, der unter der zweiten Umkehrscheibe 90 und der internen Mutter und über der Berstscheibe 88 positioniert ist, durch das Dichtungselement 89 in einen Raum 96 im Inneren des Dichtungselements 89 und einen äußeren Raum 63 geteilt (siehe 3). Infolgedessen kann gesagt werden, dass das isolierende Element 82 in dem Raum 96 angeordnet ist, der an einer inneren Seite des Dichtungselements 89 positioniert ist. Wie dies zuvor erwähnt wurde, ist der Raum 63, der an einer äußeren Seite des Dichtungselements 89 positioniert ist, über die in dem Stützelement 92 und der Scheibe 78 ausgebildete Öffnung 93 mit dem Raum innerhalb des Gehäuses 4 in Verbindung. Andererseits ist der Raum 96 von dem Raum 63 durch das Dichtungselement 89 abgedichtet und ist dadurch nicht mit dem Raum innerhalb des Gehäuses 4 in Verbindung.
Wie in 3 gezeigt ist, wird das Dichtungselement 89 zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 zusammengedrückt. Die interne Mutter 32 ist mit einem ersten Kontaktabschnitt 60 des Dichtungselements 89 in Kontakt. Die Berstscheibe 88 ist mit einem zweiten Kontaktabschnitt 61 des Dichtungselements 89 in Kontakt. Wie in 3 zu sehen ist, ist das Dichtungselement 89 in der Draufsicht der Stromunterbrechungsvorrichtung 70 über eine Gesamtheit eines Bereichs 64 vorhanden, der sich außerhalb des ersten Kontaktabschnitts 60 und des zweiten Kontaktabschnitts 61 in einem Bereich befindet, in dem die interne Mutter 32 und die Berstscheibe 88 einander zugewandt sind. Das heißt, das Dichtungselement 89 ragt über sein gesamtes Gebiet in der Umfangsrichtung über eine Außenumfangskante der internen Mutter 32 und eine Außenumfangskante der Berstscheibe 88 auswärts vor. Somit sind die interne Mutter 32 und die Berstscheibe 88 in dem Bereich 64, der sich außerhalb des ersten Kontaktabschnitts 60 und des zweiten Kontaktabschnitts 61 befindet, einander nicht direkt zugewandt; Die untere Fläche der internen Mutter 32 ist einer oberen Fläche des Dichtungselements 89 zugewandt, während die obere Fläche der Berstscheibe 88 einer unteren Fläche des Dichtungselements 89 zugewandt ist.
Bei der zuvor erwähnten Elektrizitätsspeichervorrichtung 100 leiten der negative Elektrodenanschluss 30 und der Negativelektrodenstromsammlerstreifen 46 (die negative Elektrode) in dem in 2A gezeigten Zustand Elektrizität zwischen einander, während der positive Elektrodenanschluss 10 und der Positivelektrodenstromsammlerstreifen 26 (die positive Elektrode) Elektrizität zwischen einander leiten. Somit leiten der negative Elektrodenanschluss 30 und der positive Elektrodenanschluss 10 Elektrizität dazwischen. Wenn ein Innendruck des Gehäuses 4 über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt, wie in 2B gezeigt ist, dann wird die Berstscheibe 88 an der Nut 88a gebrochen, wodurch das elektrische Leiten zwischen dem Außenumfangsteil 88c der Berstscheibe 88 und der zweiten Umkehrscheibe 90 (interne Mutter 32) unterbrochen wird. Das heißt, wenn der Innendruck des Gehäuses 4 ansteigt, wird der an der unteren Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkende Druck erhöht (was der in 2A gezeigte Zustand ist). Der an der oberen Fläche der ersten Umkehrscheibe 84 wirkende Druck (Das heißt, der Druck in dem Raum 94) ändert sich nicht, ohne durch den Druckanstieg in dem Gehäuse 4 beeinträchtigt zu werden. Somit wird die erste Umkehrscheibe 84 dann, wenn der Innendruck des Gehäuses 4 über das vorbestimmte Niveau ansteigt, umgekehrt, sodass sie ihre Form von dem konvexen Abwärtszustand in den konvexen Aufwärtszustand ändert. Wenn die erste Umkehrscheibe 84 umgekehrt wird, dann prallt der Vorsprung 86 der ersten Umkehrscheibe 84 gegen den zentralen Teil 88b der Berstscheibe 88, wodurch die Berstscheibe 88 an der Nut 88a gebrochen wird. Dann wird zudem die zweite Umkehrscheibe 90 in Abhängigkeit der Verschiebung der ersten Umkehrscheibe 84 umgekehrt, wodurch die zweite Umkehrscheibe 90, der zentrale Teil der Berstscheibe 88 und die erste Umkehrscheibe 84 dazu gebracht werden, nach oben verschoben zu werden (in den in 2B gezeigten Zustand). Infolgedessen wird der die Berstscheibe 88 mit der zweiten Umkehrscheibe verbindende Stromweg unterbrochen, wodurch das elektrische Leiten zwischen der Elektrodenbaugruppe 2 und dem negativen Elektrodenanschluss 30 unterbrochen wird.
Selbst wenn die Berstscheibe 88 an der Nut 88a (in dem in 2B gezeigten Zustand) gebrochen wurde, ist der negative Elektrodenanschluss 30 mit einer externen Vorrichtung verbunden, und die Berstscheibe 88 ist noch mit der negativen Elektrode der Elektrodenbaugruppe 2 verbunden. Infolgedessen kann in einigen Fällen zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 30 (das heißt der internen Mutter 32) und der Berstscheibe 88 eine große Spannung angelegt werden. Der Raum 63 ist mit dem Raum innerhalb des Gehäuses 4 in Verbindung, wodurch die Elektrolytlösung möglicherweise in das Innere des Raums 63 eindringen kann. Jedoch ist das Dichtungselement 89 in der Stromunterbrechungsvorrichtung 70 dieses Ausführungsbeispiels über die Gesamtheit des Bereichs 64 vorhanden, der sich außerhalb des ersten Kontaktabschnitts 60 und des zweiten Kontaktabschnitts 61 in dem Bereich, in dem die interne Mutter 32 und die Berstscheibe 88 einander zugewandt sind, befindet. Selbst wenn zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 die große Spannung angelegt wird, kann verhindert werden, dass die Elektrolytlösung leitfähige Fremdstoffe erzeugt. Als ein Ergebnis kann das Auftreten des erneuten elektrischen Leitens zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 infolge der Elektrolytbrücke zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 verhindert werden.
Es ist anzumerken, dass in der zuvor erwähnten Stromunterbrechungsvorrichtung 70 das Dichtungselement 89 die Elektrolytbrücke zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 verhindert und ferner den Zwischenraum zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 dichtet. Somit kann das Dichtungselement 89 als ein einzelnes Element eine Vielzahl von Funktionen bereitstellen (Elektrolytbrückenverhinderungsfunktion und Dichtungsfunktion), wodurch die Struktur der Stromunterbrechungsvorrichtung 70 vereinfacht werden kann.
Nun wird eine Entsprechung zwischen den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen und den Patentansprüchen beschrieben. Das untere Ende 32a der internen Mutter 32 und die zweite Umkehrplatte 90 sind ein Beispiel für das „erste leitfähige Element“; die Berstscheibe 88 ist ein Beispiel für das „zweite leitfähige Element“; der Raum 96 ist ein Beispiel für den „ersten Raum“; der Raum 63 ist ein Beispiel für den „zweiten Raum“ und das Stützelement 92 ist ein Beispiel für die „Abdeckung“.
Auch wenn in den obigen Ausführungsbeispielen beschrieben ist, dass das Dichtungselement 89 lediglich mit zwei Elementen in Kontakt ist, nämlich der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88, ist die Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist in einem in 4 gezeigten Beispiel das Dichtungselement 89 mit einem Stützelement 92a an einem dritten Kontaktabschnitt 65 zusätzlich zu der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 in Kontakt. Somit ist das Dichtungselement 89 mit der internen Mutter 32, der Berstscheibe 88 und dem Stützelement 92a an drei Positionen, nämlich dem ersten Kontaktabschnitt 60, dem zweiten Kontaktabschnitt 61 und dem dritten Kontaktabschnitt 65 in Kontakt. Somit ist der von der zweiten Umkehrscheibe 90, der internen Mutter 32, der Berstscheibe 88 und dem Stützelement 92a umgebene Raum durch den ersten Kontaktabschnitt 60 und den zweiten Kontaktabschnitt 61 des Dichtungselements 89 in den ersten Raum 96 und den zweiten Raum 63 geteilt. Außerdem ist der zweite Raum 63 durch den dritten Kontaktabschnitt 65 des Dichtungselements 89 in einen Raum 631 an einer Seite des ersten Kontaktabschnitts 60 und in einen Raum 632 an einer Seite des zweiten Kontaktabschnitts 61 geteilt. Da durch den dritten Kontaktabschnitt 65 verhindert wird, dass die den Raum 632 betretende Elektrolytlösung in den Raum 631 eindringt, kann die Elektrolytbrücke zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 sicher verhindert werden.
In den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die untere Fläche der internen Mutter 32 der oberen Fläche der Berstscheibe 88 zugewandt. An Positionen, an denen diese Flächen parallel zueinander platziert sind, ist das Dichtungselement 89 mit den jeweiligen Flächen in Kontakt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist in einem in 5 gezeigten Beispiel ein abgeschrägter Abschnitt 66 an einer Außenumfangsecke einer Fläche des unteren Endes 32a der internen Mutter 32 an einer Seite der Berstscheibe 88 vorgesehen (an einer Ecke, die durch eine der Berstscheibe 88 zugewandten Fläche und die Außenumfangsfläche des unteren Endes 32a der internen Mutter 32 ausgebildet ist). Das Dichtungselement 89 ist so angeordnet, dass es mit dem abgeschrägten Abschnitt 66 des unteren Endes 32a der internen Mutter 32 in Kontakt ist. Das Dichtungselement 89 ist mit dem abgeschrägten Abschnitt 66 an einem ersten Kontaktabschnitt 60a in Kontakt. Außerdem ist das Dichtungselement 89 mit der Berstscheibe 88 an einem zweiten Kontaktabschnitt 61a sowie mit dem Stützelement 92a an dem dritten Kontaktabschnitt 65 in Kontakt. Wenn der Druck innerhalb des Gehäuses ansteigt, sodass eine externe Kraft 67, die zu dem ersten Raum 96 gerichtet ist, auf das Dichtungselement 89 aufgebracht wird, kann die externe Kraft von dem abgeschrägten Abschnitt 66 aufgenommen werden. Infolgedessen werden die an dem Dichtungselement 89 wirkenden Kräfte im Gleichgewicht gehalten und eine geeignete Positionsbeziehung zwischen dem Dichtungselement 89, dem unteren Ende 32a der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 wird beibehalten. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Elektrolytbrückenverhinderungsfunktion durch das Dichtungselement 89 verschlechtert wird.
In den in 4 und 5 gezeigten Beispielen sind die gleichen Komponenten wie jene des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Jedoch sind einige Komponenten mit teilweise anderen Strukturen als jene des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels durch die gleichen Bezugszeichen mit einem zusätzlichen Buchstaben "a" bezeichnet.
In den obigen Ausführungsbeispielen ist die Scheibe 78 mit der Außenumfangsfläche des Stützelements 92a verstemmt, wodurch die jeweiligen Komponenten der Stromunterbrechungsvorrichtung 70 an der internen Mutter 32 angebracht werden. Jedoch ist das Stützelement nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise ist in einem in 6 gezeigten Beispiel ein Stützelement 192 aus thermoplastischem Harz gefertigt und unter Verwendung dessen Thermoplastizität direkt an einer Berstscheibe 188 angebracht. Das heißt, die Berstscheibe 188 erstreckt sich in der Außenumfangsrichtung der internen Mutter 32, und in Positionen, zu denen sich die Berstscheibe 188 erstreckt, sind Montagelöcher 188d vorgesehen. Jedes Montageloch 188d hat eine kreisartige Querschnittsform mit einem Durchmesser D. Wie in 7 dargestellt ist, sind die Montagelöcher 188d an vier Ecken der Berstscheibe 188 vorgesehen. Vorsprünge (Ansätze für das thermische Verstemmen) 192a sind an der unteren Fläche des Stützelements 192 an Positionen vorgesehen, die den Montagelöchern 188d entsprechen. Jeder Vorsprung 192a ist so ausgebildet, dass er einen kleineren Durchmesser als ein Durchmesser D1 einer Öffnung vor dem Einsetzen in das entsprechende Montageloch 188d hat. Nach dem Einsetzen der Vorsprünge 192a in die Montagelöcher 188d wird unter Verwendung eines thermischen Verstemmungswerkzeugs Wärme auf die unteren Enden der Vorsprünge 192a aufgebracht. Jeder Vorsprung 192a wird wegen seiner Thermoplastizität entlang einer Form des Montagelochs 188d verformt, und gleichzeitig wird das untere Ende des Vorsprungs 192a entlang einer Form des thermischen Verstemmungswerkzeugs so verformt, dass sein Durchmesser auf einen Durchmesser D2 (> D1) größer wird. Da der Durchmesser D2 des unteren Endes des Vorsprungs 192a größer als der Durchmesser D1 des Querschnitts des Montagelochs 188d ist, wird der Vorsprung 192a niemals aus dem entsprechenden Montageloch 188d herauskommen. Da außerdem im Inneren der Vorsprünge 192a eine Kontraktionskraft infolge deren thermischer Verformung erzeugt wird, wird die Berstscheibe 188 einer Kraft in Richtung einer Seite unterzogen, an der das Stützelement 192 angeordnet ist. Infolgedessen wird das Stützelement 192 fest an der Berstscheibe 188 befestigt. Wie in 6 gezeigt ist, bedeckt das Stützelement 192 einen Außenumfangsendteil der oberen Fläche der internen Mutter 32. Somit sind die interne Mutter 32, die zweite Umkehrscheibe 90, das isolierende Element 82 und das Dichtungselement 89 zwischen dem Stützelement 192 und der Berstscheibe 188 entlang Aufwärts- und Abwärtsrichtungen zwischengeordnet und durch diese gestützt (gehalten). Es ist anzumerken, dass in dem in 6 gezeigten Beispiel die erste Umkehrscheibe 84 an einer unteren Fläche der Berstscheibe 188 durch Verschweißen befestigt ist. Mit dieser Anordnung wird die in den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen verwendete Scheibe 78 nicht mehr benötigt, wodurch eine Bauteilanzahl verringert werden kann. Obwohl in dem zuvor erwähnten Ausführungsbeispiel das Stützelement 192 und die Berstscheibe 188 unter Verwendung des thermischen Verstemmens aneinander befestigt sind, ist das Befestigen zwischen dem Stützelement und der Berstscheibe nicht auf das thermische Verstemmen beschränkt. Das heißt, es kann jedes Befestigungsmittel verwendet werden, solange es das Stützelement und die Berstscheibe durch Schmelzen der in dem Stützelement vorgesehenen Ansätze und durch Verformen und Verfestigen der geschmolzenen Ansätze miteinander befestigen kann. Somit kann anstelle des thermischen Verstemmens ein Ultraschallverstemmen und dergleichen verwendet werden.
Obwohl in jedem der zuvor erwähnten Ausführungsbeispiele das Dichtungselement 89 zwischen der internen Mutter 32 und der Berstscheibe 88 angeordnet ist, ist das Dichtungselement nicht auf diese Struktur beschränkt. Beispielsweise kann das Dichtungselement 89 wie bei den in 8 bis 10 gezeigten Stromunterbrechungsvorrichtungen außerhalb einer internen Mutter 132 angeordnet sein. Das heißt, auch in den in 8 bis 10 dargestellten Stromunterbrechungsvorrichtungen ist das Dichtungselement 89 in dem von der zweiten Umkehrscheibe 90, der Berstscheibe 188 und dem Stützelement 192 umschlossenen Raum 96 angeordnet. Wie in 10 gezeigt ist, ist das Dichtungselement 89 in einem Einschnittabschnitt 192e untergebracht, der an einer unteren Fläche 192d des Stützelements 192 ausgebildet ist. Das heißt, das Dichtungselement 89 ist in einem Raum untergebracht, der außerhalb der internen Mutter 132 angeordnet ist und der durch den Einschnittabschnitt 192e und die Berstscheibe 188 ausgebildet ist. Ein Vorsprung 132a ist an einem unteren Ende eines Außenumfangsteils der internen Mutter 132 so angeordnet, dass er in Richtung der Berstscheibe 88 vorragt. Der Vorsprung 132a schließt eine Öffnung des durch den Einschnittabschnitt 192e und die Berstscheibe 188 ausgebildeten Raums teilweise. Das heißt, ein Zwischenraum ist zwischen dem Vorsprung 132a und der Berstscheibe 188 ausgebildet, um die Isolierung zwischen der internen Mutter 132 und der Berstscheibe 188 sicherzustellen.
Wie in 10 dargestellt ist, ist das Dichtungselement 89 mit dem Stützelement 192 an einer Dichtungsposition C1 in Kontakt, und ist mit der Berstscheibe 188 an einer Dichtungsposition C2 in Kontakt, und ist ferner mit dem Vorsprung 132a der internen Mutter 132 an einer Dichtungsposition C3 in Kontakt. Das heißt, das Dichtungselement 89 dichtet den Raum 96 und den Raum innerhalb des Gehäuses 4 an den drei Punkten C1, C2 und C3 hermetisch ab. Der Vorsprung 132a der internen Mutter 132 ist innerhalb des Dichtungselements 89 positioniert, und eine Fläche an einer Innenumfangsseite des Dichtungselements 89 ist mit dem Vorsprung 132a in Kontakt. Wie aus 8 bis 10 ersichtlich ist, ist das isolierende Element 82 nicht innerhalb des Dichtungselements 89 und zwischen der Berstscheibe 188 und der zweiten Umkehrscheibe 90 angeordnet. Infolgedessen kann die Teileanzahl verringert werden.
Sogar in der zuvor erwähnten Stromunterbrechungsvorrichtung ist das Dichtungselement 89 mit jedem von dem Stützelement 192, der Berstscheibe 188 und der internen Mutter 132 in Kontakt (das heißt, es dichtet an drei Positionen ab), um die Elektrolytbrücke infolge des Eindringens der Elektrolytlösung zu verhindern. Bei dieser Stromunterbrechungsvorrichtung ist eine obere Fläche 192b des Stützelements 192 mit dem Gehäuse 4 in Kontakt, während die unter Fläche 192d des Stützelements 192 mit der Berstscheibe 188 in Kontakt ist. Somit sind die interne Mutter 132, die zweite Umkehrscheibe 90 und die Berstscheibe 188 lediglich durch das Stützelement 192 mit Bezug auf das Gehäuse 4 positioniert. Da es keine Vielzahl von Elementen zum Positionieren dieser Elemente 132, 90 und 188 gibt, und das Element zu deren Positionierung lediglich das Stützelement 192 ist, kann die Positionierungsgenauigkeit dieser Elemente 132, 90 und 188 verbessert werden. Als ein Ergebnis können die Toleranzen dieser Elemente 132, 90 und 188 klein eingestellt werden, was zu einer Verringerung der Abmessung der Stromunterbrechungsvorrichtung 70 beiträgt.
Die Querschnittsform des Dichtungselements 89, das in den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen vorgesehen ist, ist nicht auf eine perfekt kreisartige Form beschränkt, wie sie in den Figuren gezeigt ist. Beispielsweise kann die Querschnittsform des Dichtungselements elliptisch oder polygonal sein. Obwohl in den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen das Verbindungselement 72 und die Berstscheibe 88 als getrennte Elemente vorgesehen sind, können das Verbindungselement 72 und die Berstscheibe 88 einstückig ausgebildet sein. In diesem Fall entspricht das integrierte Element dem zweiten leitfähigen Element.
Obwohl in den zuvor erwähnten Ausführungsbeispielen die Stromunterbrechungsvorrichtung 70 die zwei Umkehrscheiben 84 und 90 aufweist, ist die Struktur der Stromunterbrechungsvorrichtung nicht auf die Strukturen in diesen Ausführungsbeispielen beschränkt. Beispielsweise kann die Stromunterbrechungsvorrichtung aus einer Umkehrscheibe und einer Berstscheibe konfiguriert sein. Das heißt, wie die in 2A gezeigte Stromunterbrechungsvorrichtung sind die Berstscheibe und die Umkehrscheibe (die der zweiten Umkehrscheibe entspricht) so vorgesehen, dass sie es dem Druck innerhalb des Gehäuses ermöglichen, auf die Umkehrscheibe aufgebracht zu werden. Bei dieser Stromunterbrechungsvorrichtung wirkt der Innendruck des Gehäuses an einer unteren Fläche der Umkehrscheibe. Sobald eine Differenz zwischen dem an einer oberen Fläche der Umkehrscheibe wirkenden Druck und dem an deren unterer Fläche wirkenden Druck über das vorbestimmte Niveau ansteigt, wird die Umkehrscheibe umgekehrt, um die Berstscheibe zu brechen. Sogar in einer solchen Stromunterbrechungsvorrichtung ist das Dichtungselement wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen dem Außenumfangsteil der Berstscheibe und dem Außenumfangsteil der Umkehrscheibe (Außenumfangsteil der internen Mutter) angeordnet, wodurch es möglich wird, die Elektrolytbrücke zwischen der Umkehrscheibe und der Berstscheibe zu verhindern.
Es wurden spezifische Beispiele der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, jedoch sind diese lediglich beispielhafte Angaben und beschränken daher nicht den Umfang der Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen beschriebene Technologie beinhaltet Modifikationen und Variationen der spezifischen Beispiele, die zuvor dargelegt wurden. Beispielsweise können für die erste Umkehrscheibe und die zweite Umkehrscheibe jede beliebige Struktur verwendet werden und diese sind nicht auf die Struktur beschränkt, die "umgekehrt" wird, solange sie sich in Antwort auf das Empfangen von Druck verformen. Außerdem können die in der Beschreibung und den Zeichnungen beschriebenen technischen Merkmale alleine oder in verschiedenen Kombinationen technisch nützlich sein, und sind nicht auf die ursprünglich beanspruchten Kombinationen beschränkt. Außerdem kann die in der Beschreibung und den Zeichnungen beschriebene Technologie gleichzeitig eine Vielzahl von Zielen erfüllen, und deren technische Bedeutung liegt im Erreichen eines jeden dieser Ziele.

Claims

Stromunterbrechungsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einen Stromweg, der einen an einem Gehäuse vorgesehenen externen Anschluss und eine in dem Gehäuse untergebrachte Elektrodenbaugruppe verbindet, zu unterbrechen, wenn ein Innendruck des Gehäuses über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt, wobei die Stromunterbrechungsvorrichtung aufweist: ein erstes leitfähiges Element, das mit dem externen Anschluss elektrisch verbunden ist; ein zweites leitfähiges Element, das so angeordnet ist, dass es dem ersten leitfähigen Element zugewandt ist, und das mit der Elektrodenbaugruppe elektrisch verbunden ist; ein isolierendes Dichtungselement, das einen Zwischenraum zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element abdichtet; und eine isolierende Abdeckung, die das erste leitfähige Element, das zweite leitfähige Element und das Dichtungselement hält, wobei das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element Elektrizität zwischen einander leiten, um einen Teil des Stromwegs zu bilden, wenn der Innendruck des Gehäuses ein vorbestimmtes Niveau hat oder darunter liegt, und sich voneinander trennen, um den Stromweg zu unterbrechen, wenn der Innendruck des Gehäuses über das vorbestimmte Niveau ansteigt, wobei das Dichtungselement einen ersten Kontaktabschnitt, der mit einer Umgebung einer Außenumfangskante des ersten leitfähigen Elements in Kontakt ist, und einen zweiten Kontaktabschnitt aufweist, der mit einer Umgebung einer Außenumfangskante des zweiten leitfähigen Elements in Kontakt ist, und das Dichtungselement einen von dem ersten leitfähigen Element, dem zweiten leitfähigen Element und der Abdeckung umgebenen Raum in einen ersten Raum, der sich innerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts befindet, und einen zweiten Raum teilt, der sich außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts befindet, wobei der zweite Raum mit einem Raum innerhalb des Gehäuses in Verbindung ist, wobei in einer Draufsicht des ersten leitfähigen Elements, des zweiten leitfähigen Elements und des Dichtungselements dann, wenn der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt innerhalb eines Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, das Dichtungselement in einem gesamten Gebiet außerhalb des ersten Kontaktabschnitts und des zweiten Kontaktabschnitts innerhalb des Bereichs positioniert ist, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, und wenn der erste Kontaktabschnitt und der zweite Kontaktabschnitt nicht innerhalb des Bereichs positioniert sind, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, das Dichtungselement außerhalb des Bereichs positioniert ist, in dem das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element einander zugewandt sind, und die Abdeckung entlang der Außenumfangskante des ersten leitfähigen Elements angeordnet ist und außerhalb des zweiten Raums angeordnet ist, und das Dichtungselement ferner in Kontakt mit der Abdeckung ist.
Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Dichtungselement ein Element ist, das entlang eines Außenumfangsteils des ersten leitfähigen Elements oder des zweiten leitfähigen Elements angeordnet ist und einen gesamten Umfang des Außenumfangsteils umgibt.
Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem isolierenden Element, das in dem ersten Raum zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element vorgesehen ist, und das mit dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element in Kontakt ist.
Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Durchgangsloch an einem Außenumfangsteil des zweiten leitfähigen Elements vorgesehen ist, die Abdeckung einen Verstemmungsansatz aufweist, der in das Durchgangsloch des zweiten leitfähigen Elements eingesetzt ist und die Abdeckung an dem zweiten leitfähigen Element befestigt, wobei eine Fläche der Abdeckung mit dem Gehäuse einen Kontakt eingeht und eine andere Fläche der Abdeckung mit einer Fläche des zweiten leitfähigen Elements an einer Seite des ersten leitfähigen Elements einen Kontakt eingeht.
Elektrische Speichervorrichtung mit der Stromunterbrechungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.