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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektrizitätsspeichervorrichtung, die eine Elektrodenbaugruppe mit positiven Elektroden, negativen Elektroden und Harzseparatoren (Kunststoffseparatoren), die abwechselnd gestapelt sind, und ein Gehäuse hat, in dem die Elektrodenbaugruppe untergebracht ist.
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HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
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Eine wieder aufladbare Batterie, die in einem Fahrzeug wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug (EV) oder ein sogenanntes Plug-In-Hybridfahrzeug (PHV) eingebaut ist, dient als eine Elektrizitätsspeichervorrichtung, die zu einem Fahrmotor gelieferte Energie speichert. Die wieder aufladbare Batterie kann eine Elektrodenbaugruppe haben, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Die Elektrodenbaugruppe hat Blätter aus positiven Elektroden und Blätter aus negativen Elektroden, die isoliert voneinander gestapelt sind. Jede positive Elektrode hat Positivaktivmateriallagen, die auf entgegengesetzten Flächen einer Positivmetallfolie aufgetragen sind. Jede negative Elektrode hat Negativaktivmateriallagen, die an entgegengesetzten Flächen einer Negativmetallfolie aufgetragen sind.
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In dem Gehäuse sind Laschen der positiven Elektroden mit einem Positivelektrodenanschluss durch ein leitfähiges Element elektrisch verbunden, und Laschen der negativen Elektroden sind mit einem negativen Elektrodenanschluss durch ein leitfähiges Element elektrisch verbunden. Der positive Elektrodenanschluss und der negative Elektrodenanschluss erstrecken sich abschnittsweise durch eine Wand des Gehäuses und ragen aus dem Gehäuse nach außen vor.
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In einer wieder aufladbaren Batterie wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie haben die Negativaktivmateriallagen eine größere Fläche als die Positivaktivmateriallagen, und jede Negativaktivmateriallage steht der gesamten Fläche der entsprechenden Positivaktivmateriallage gegenüber, wobei ein Separator zwischen ihnen angeordnet ist. Dies reduziert die Ablagerung von Lithiummetall auf der Oberfläche der Negativaktivmateriallage, was durch eine Stromkonzentration während des Aufladens verursacht wird.
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In einer derartigen wieder aufladbaren Batterie steht die Negativaktivmateriallage der Umgebung eines Basisabschnittes der Positivelektrodenlasche in einer Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe gegenüber, wobei der Separator zwischen ihnen angeordnet ist. Somit können, wenn die positive Elektrode und die negative Elektrode in einer Richtung fehlausgerichtet sind, die sich entlang einer Ebene der Elektrodenbaugruppe erstreckt, und der Separator fehlangeordnet ist (versetzt ist, verschoben ist), die Positivelektrodenlasche und die Negativaktivmateriallage miteinander einen Kurzschluss erleiden. Um einen Kurzschluss der Positivelektrodenlasche und der Negativaktivmateriallage einzuschränken, ragt eine Seite des Separators abschnittsweise vor, um einen Schutz auszubilden, der die Umgebung des Basisabschnittes der Lasche bedeckt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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STAND DER TECHNIK
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Patentdokumente
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- Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2002-252023
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Jedoch muss zum Ausbilden eines Schutzes durch ein abschnittsweise erfolgendes Vorragen einer Seite des Separators, wie dies in Patentdokument 1 beispielsweise beschrieben ist, ein rechtwinkliger Separator zu einer Form geschnitten werden, die den Schutz umfasst. In einem derartigen Fall ist die Herstellung im Vergleich zu dem Fall kompliziert, bei dem der rechtwinklige Separator angewendet wird, ohne irgendwelche Änderungen vorzunehmen. In dieser Hinsicht kann der rechtwinklige Separator angewendet werden, ohne irgendwelche Änderungen vorzunehmen, indem die gesamte Seite des Separators, an der die Lasche als der Schutz angeordnet ist, angewendet wird. Jedoch wird die Anwendung einer gesamten Seite des Separators als Schutz den Separator vergrößern. Da darüber hinaus eine gesamte Seite des Separators näher zu den Elektrodenanschlüssen sein wird, kann der Separator mit den Elektrodenanschlüssen durch die leitfähigen Elemente in Beeinträchtigung gelangen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektrizitätsspeichervorrichtung zu schaffen, die eine Beeinträchtigung zwischen einem Elektrodenanschluss und einem Separator durch ein leitfähiges Element einschränkt.
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Lösung des Problems
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Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Elektrizitätsspeichervorrichtung, die eine Elektrodenbaugruppe, ein Gehäuse, in dem die Elektrodenbaugruppe untergebracht ist, einen Elektrodenanschluss und ein leitfähiges Element hat. Die Elektrodenbaugruppe hat eine positive Elektrode, die eine Seite und eine Lasche hat, die von der Seite vorragt, eine negative Elektrode, die eine Seite und eine Lasche hat, die von der Seite vorragt, einen Harzseparator (Kunststoffseparator), der eine Seite hat und die positive Elektrode von der negativen Elektrode isoliert, und eine laschenseitige Endfläche, die die Seite der negativen Elektrode und die Seite des Separators umfasst, wenn die positive Elektrode, die negative Elektrode und der Separator gestapelt sind. Das Gehäuse hat eine Wand, die der laschenseitigen Endfläche gegenübersteht. Der Elektrodenanschluss ist an der Wand des Gehäuses fixiert. Das leitfähige Element verbindet die Lasche der positiven Elektrode und den Elektrodenanschluss elektrisch. Der Elektrodenanschluss und die laschenseitige Endfläche stehen einander in dem Gehäuse gegenüber, wobei das Elektrodenelement zwischen ihnen angeordnet ist. Der Separator umfasst einen ersten Separatorabschnitt und einen zweiten Separatorabschnitt, die zueinander gegenüberstehen und thermisch aneinander geschweißt sind. Der Separator hat einen Unterbringungsabschnitt, der einen Abschnitt der positiven Elektrode außer der Lasche aufnimmt. Der erste Separatorabschnitt hat einen Rand und eine Erstreckung, die sich von dem Unterbringungsabschnitt zu dem Rand erstreckt. Der zweite Separatorabschnitt hat einen Rand und eine Erstreckung, die sich von dem Unterbringungsabschnitt zu dem Rand erstreckt. Der Separator hat einen geschweißten Abschnitt, der durch thermisches Schweißen der Erstreckung des ersten Separatorabschnittes und der Erstreckung des zweiten Separatorabschnittes ausgebildet ist, und einen der Lasche gegenüberstehenden Abschnitt, der einen Basisabschnitt der Positivelektrodenlasche bedeckt. Der geschweißte Abschnitt hat entgegengesetzte Teile, die an entgegengesetzten Seiten des der Lasche gegenüberstehenden Abschnittes in einer Richtung angeordnet sind, die sich entlang der Seite des Separators erstreckt. Jedes der entgegengesetzten Teile steht dem Elektrodenanschluss gegenüber, wobei das leitfähige Element zwischen ihnen angeordnet ist. Jedes der entgegengesetzten Teile ist so aufgebaut, dass er einen größeren Kontraktionsbetrag als andere Teile des geschweißten Abschnittes beim thermischen Schweißen hat.
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In diesem Aufbau ist der Basisabschnitt der Positivelektrodenlasche durch den der Lasche gegenüberstehenden Abschnitt des Separators bedeckt. Dies schränkt einen Kurzschluss der Positivelektrodenlasche und der negativen Elektrode ein. Der Separator hat die entgegengesetzten Teile, die an entgegengesetzten Seiten des der Lasche gegenüberliegenden Abschnittes entlang der Seite des Separators angeordnet sind. Der Betrag (Größe) des geschweißten Abschnittes, der sich von dem Unterbringungsabschnitt zu den entgegengesetzten Teilen erstreckt, ist geringer als der Betrag (Größe) des geschweißten Abschnittes, der sich von den Unterbringungsabschnitten an den anderen Teilen erstreckt. Somit sind an der Seite des Separators die gegenüberstehenden Teile unterhalb des der Lasche gegenüberstehenden Abschnittes angeordnet, wobei die entgegengesetzten Teile von der Wand, an der der Elektrodenanschluss fixiert ist, weiter beabstandet sind als der der Lasche gegenüberstehende Abschnitt. Dies begrenzt eine Beeinträchtigung des Elektrodenanschlusses mit der Seite des Separators durch das leitfähige Element, während der der Lasche gegenüberstehende Abschnitt den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche begrenzt. Der Separator, der den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche begrenzt und eine Beeinträchtigung zwischen dem Elektrodenanschluss und dem Separator durch das leitfähige Element begrenzt, kann ausgebildet werden, wenn die entgegengesetzten Teile durch das thermische Schweißen unmittelbar ausgebildet werden durch Erhöhen des Kontraktionsbetrages der Erstreckung im Vergleich zu den anderen Teile. Dies vereinfacht die Herstellung des Separators im Vergleich zu dem Fall, bei dem der Separator geschnitten ist oder dergleichen.
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Vorzugsweise hat die Elektrizitätsspeichervorrichtung des Weiteren ein Halteband, das an jedem der entgegengesetzten Teile angeordnet ist und in einstückiger Weise die positive Elektrode, die negative Elektrode und den Separator hält.
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In diesem Aufbau sind die entgegengesetzten Teile durch das Halteband bedeckt. Dies schützt die entgegengesetzten Teile vor dem leitfähigen Element.
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Vorzugsweise ist der der Lasche gegenüberstehende Abschnitt nicht geschweißt.
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In diesem Aufbau wird beim Herstellen des Separators der der Lasche gegenüberstehende Abschnitt nicht kontrahieren aufgrund eines thermischen Schweißens. Dadurch wird der der Lasche gegenüberstehende Abschnitt zwischen der Positivelektrodenlasche und der negativen Elektrode beibehalten.
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Vorzugsweise ist der Separator tetragonal. Jedes der entgegengesetzten Teile ist an einer Ecke der Seite des Separators und einer weiteren Seite angeordnet, die zu der Seite des Separators fortlaufend ist. Das entgegengesetzte Teil erstreckt sich fortlaufend an der Seite und der weiteren Seite des Separators.
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Beim Ausbilden des geschweißten Abschnittes wird Wärme auf eine Seite, die die Seite des Separators definiert, und eine weitere Seite aufgebracht. Somit wird beispielsweise dann, wenn der geschweißte Abschnitt an der Seite des Separators ausgebildet wird und dann der geschweißte Abschnitt an der weiteren Seite des Separators ausgebildet wird, Wärme von der weiteren Seite auch auf die Ecke aufgebracht. Dies erhöht den Kontraktionsbetrag um die Ecke herum. Somit können die entgegengesetzten Teile und der geschweißte Abschnitt in dem Separator gleichzeitig ausgebildet werden.
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Vorzugsweise umfasst die Elektrizitätsspeichervorrichtung eine wieder aufladbare Batterie.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Ausführungsbeispiels einer wieder aufladbaren Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht der wieder aufladbaren Batterie aus 1.
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3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht, wobei Komponenten der in 1 gezeigten Elektrodenbaugruppe gezeigt sind.
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4 zeigt eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Elektrodenbaugruppe.
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5 zeigt eine Vorderansicht eines abgewandelten Beispiels eines geschweißten Abschnittes.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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Ein Ausführungsbeispiel einer Elektrizitätsspeichervorrichtung, die in einer wieder aufladbaren Batterie angewendet ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
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Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, hat eine wieder aufladbare Batterie 10 ein Metallgehäuse 11, das einen Mantel definiert. Das Gehäuse 11 umfasst einen kastenförmigen Gehäusekörper 12, der eine Öffnung 12a an einer Fläche und ein geschlossenes Ende hat, und eine Abdeckung 13, die die Öffnung 12a schließt. In dem Gehäuse 11 sind eine Elektrodenbaugruppe 14 und eine (nicht gezeigte) elektrolytische Lösung untergebracht, die als Elektrolyt dient. Die wieder aufladbare Batterie 10 ist eine Lithium-Ionen-Batterie.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, hat die Elektrodenbaugruppe 14 positive Elektroden 21, die als positive Elektroden dienen, negative Elektroden 24, die als negative Elektroden dienen, und Harzseparatoren (Kunststoffseparatoren) 27, die die positiven Elektroden 21 von den negativen Elektroden 24 isolieren. Die Elektrodenbaugruppe 14 hat einen laminierten Aufbau, bei dem die positiven Elektroden 21 und die negativen Elektroden 24 abwechselnd gestapelt sind, wobei die Separatoren 27 zwischen ihnen angeordnet sind. Jede positive Elektrode 21 hat eine rechtwinklige Positivmetallfolie 22 (im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Aluminiumfolie) und rechtwinklige Positivaktivmateriallagen 23, die auf entgegengesetzten Flächen der Positivmetallfolie 22 aufgetragen sind. Die Positivaktivmateriallagen 23, die auf den entgegengesetzten Flächen der Positivmetallfolie 22 aufgetragen sind, haben die gleiche ebene Form und Dicke und sind zueinander entgegengesetzt, wobei die Positivmetallfolie 22 zwischen ihnen gehalten ist. Die positive Elektrode 21 hat eine erste Seite 22c und einen Positivelektrodennichtauftragsabschnitt 22d, der sich entlang der ersten Seite 22c erstreckt. Der Positivelektrodennichtauftragsabschnitt 22d ist frei von der Positivaktivmateriallage 23 und legt die Positivmetallfolie 22 frei.
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Jede positive Elektrode 21 hat eine Positivelektrodenlasche 31, die von einem Abschnitt der ersten Seite 22c des Positivelektrodennichtauftragsabschnittes 22d vorragt und als eine Lasche der positiven Elektrode dient. Die Positivelektrodenlasche 31 erstreckt sich über eine konstante Breite in einer Richtung, in der die Positivelektrodenlasche 31 von der ersten Seite 22c des Positivelektrodennichtauftragsabschnittes 22d vorragt. Die positive Elektrode 21 hat eine Seite, die zu der ersten Seite 22c, an der die Positivelektrodenlasche 31 angeordnet ist, entgegengesetzt ist und die eine zweite Seite 22e definiert. Die positive Elektrode 21 hat zwei Seiten, die die erste Seite 22c und die zweite Seite 22e verbinden und die dritten Seiten 22f definieren. Die Positivelektrodenlasche 31 ist an der ersten Seite 22c angeordnet und ist zu dem mittleren Abschnitt von den beiden dritten Seiten 22f hin angeordnet. Genauer gesagt ist die Positivelektrodenlasche 31 zu dem mittleren Abschnitt von den Ecken angeordnet, an denen die erste Seite 22c sich mit den dritten Seiten 22f schneidet.
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Jede negative Elektrode 24 hat eine rechtwinklige Negativmetallfolie 25 (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kupferfolie) und rechtwinklige Negativaktivmateriallagen 26, die auf entgegengesetzten Flächen der Negativmetallfolie 25 aufgetragen sind. Die Negativaktivmateriallagen 26, die auf den entgegengesetzten Flächen der Negativmetallfolie 25 aufgetragen sind, haben die gleiche ebene Form und Dicke. Die negative Elektrode 24 hat eine erste Seite 25c und einen Negativelektrodennichtauftragsabschnitt 25d, der sich entlang der ersten Seite 25c erstreckt. Der Negativelektrodennichtauftragsabschnitt 25d ist frei von der Negativaktivmateriallage 26 und legt die Negativmetallfolie 25 frei.
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Jede negative Elektrode 24 hat eine Negativelektrodenlasche 32, der von einem Abschnitt der ersten Seite 25c des Negativelektrodennichtauftragsabschnittes 25d vorragt und als eine Lasche der negativen Elektrode dient. Die Negativelektrodenlasche 32 erstreckt sich über eine konstante Breite in einer Richtung, in der die Negativelektrodenlasche 32 von der ersten Seite 25c des Negativelektrodennichtauftragsabschnittes 25d vorragt. Die negative Elektrode 24 hat eine Seite, die zu der ersten Seite 25c, an der die Negativelektrodenlasche 32 angeordnet ist, entgegengesetzt ist und die eine zweite Seite 25e definiert. Die negative Elektrode 24 hat zwei Seiten, die die erste Seite 25c und die zweite Seite 25e verbinden und die dritten Seiten 25f definieren.
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Jede positive Elektrode 21 ist durch einen sackförmigen Separator 27 umgeben. Der Separator 27 hat eine Seite, die sich entlang der ersten Seite 22c der positiven Elektrode 21 erstreckt und die eine erste Seite 27c definiert und als eine Seite des Separators 27 dient. Der Separator 27 hat eine Seite, die zu der ersten Seite 27c entgegengesetzt ist und sich entlang der zweiten Seite 22e der positiven Elektrode 21 erstreckt, die eine zweite Seite 27e definiert. Der Separator 27 hat außerdem zwei Seiten, die die erste Seite 27c und die zweite Seite 27e verbinden und die sich entlang der dritten Seiten 22f der positiven Elektrode 21 erstrecken und die dritten Seiten 27f definieren und als weitere Seiten dienen, die sich von der Seite des Separators 27 unterscheiden. Der Separator 27 hat Ecken C, die rechtwinklige Abschnitte sind, an denen die erste Seite 27c sich mit jeder dritten Seite 27f schneidet.
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Wie dies in 1 gezeigt ist, sind die positiven Elektroden 21, die negativen Elektroden 24 und die Separatoren 27 so gestapelt, dass die Positivelektrodenlaschen 31 in der Stapelrichtung ausgerichtet sind und die Negativelektrodenlaschen 32 in der Stapelrichtung an einer Position ausgerichtet sind, die mit den Positivelektrodenlaschen 31 nicht überlappt. Die Elektrodenbaugruppe 14 hat eine laschenseitige Endfläche 36, die ausgebildet ist, indem die ersten Seiten 25c der Negativmetallfolien 25 und die ersten Seiten 27c der Separatoren 27 als Gruppen gebildet sind. Die Positivelektrodenlaschen 31 und die Negativelektrodenlaschen 32 sind innerhalb eines Bereiches von einem Ende zu dem anderen Ende in der Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe 14 gruppiert (gebündelt) und an der laschenseitigen Endfläche 36 gefaltet. Ein Schweißen der überlappten Abschnitte der Positivelektrodenlaschen 31 in elektrischer Weise verbindet die Positivelektrodenlaschen 31. Die Positivelektrodenlaschen 31 sind mit einem Positivleitelement 41a verbunden, das als ein leitfähiges Element dient.
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Das Positivleitelement 41a ist eine einzelne Metallplatte, beispielsweise eine Aluminiumplatte, und in einer kurbelförmigen Weise gebogen. Das Positivleitelement 41a hat einen gebogenen Abschnitt und ein positivlaschenseitiges Schweißstück 41b, das an einer Längsseite des gebogenen Abschnittes angeordnet ist. Das positivlaschenseitige Schweißstück 41b ist an die Positivelektrodenlaschen 31 geschweißt, die an einem Ende in der Stapelrichtung angeordnet sind. Das Positivleitelement 41a hat außerdem ein anschlussseitiges Schweißstück 41c, das an der anderen Längsseite des gebogenen Abschnittes angeordnet ist. Das anschlussseitige Schweißstück 41c ist an einen Positivelektrodenanschluss 43 geschweißt, der als ein Elektrodenanschluss dient. Der Positivelektrodenanschluss 43 hat eine plattenförmige Basis 43a und einen Pfosten (Pfahl oder Stab) 43b, der von der Basis 43a vorragt. Der Positivelektrodenanschluss 43 ist an der Abdeckung 13 fixiert. Der Pfosten 43b erstreckt sich durch die Abdeckung 13 und ragt aus dem Gehäuse 11 heraus.
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Um zu vermeiden, dass die Basis 43a des Positivelektrodenanschlusses 43 in einem Zwischenraum zwischen den Positivelektrodenlaschen 31 und der Abdeckung 13 in dem Gehäuse 11 angeordnet ist, ist das anschlussseitige Schweißstück 41c zu den entsprechenden Ecken C der Separatoren 27 von den Positivelektrodenlaschen 31 in einer Richtung hin angeordnet, in der sich die ersten Seiten 22c, 25c, 27c an der laschenseitigen Endfläche 36 erstrecken. Außerdem ist, um eine Beeinträchtigung der Basis 43a mit der Abdeckung 13 zu vermeiden, das anschlussseitige Schweißstück 41c näher zu der laschenseitigen Endfläche 36 der Elektrodenbaugruppe 14 als das positivlaschenseitige Schweißstück 41b angeordnet.
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In der gleichen Weise verbindet elektrisch das Schweißen der überlappten Abschnitte der Negativelektrodenlaschen 32 die Negativelektrodenlaschen 32. Die Negativelektrodenlaschen 32 sind mit einem Negativleitelement 42a verbunden, das als ein leitfähiges Element dient, um Elektrizität aus der Elektrodenbaugruppe 14 herauszuziehen. Das Negativleitelement 42a ist eine Signalplatte, beispielsweise eine Kupferplatte, und ist in einer kurbelförmigen Weise gebogen. Das Negativleitelement 42a hat einen gebogenen Abschnitt und ein negativlaschenseitiges Schweißstück 42b, das an einer Längsseite des gebogenen Abschnittes angeordnet ist. Das negativlaschenseitige Schweißstück 42b ist an die Negativelektrodenlaschen 32 geschweißt, die an einem Ende in der Stapelrichtung angeordnet sind.
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Das Negativleitelement 42a hat außerdem ein anschlussseitiges Schweißstück 42c, das an der anderen Längsseite des gebogenen Abschnittes angeordnet ist. Das anschlussseitige Schweißstück 42c ist an einen Negativelektrodenanschluss 46 angeschweißt, der als ein Elektrodenanschluss dient. Der Negativelektrodenanschluss 46 hat eine Basis 46a und einen Pfosten (Pfahl oder Stab) 46b, der von der Basis 46a vorragt. Der Negativelektrodenanschluss 46 ist an der Abdeckung 13 fixiert. Der Pfosten 46b erstreckt sich durch die Abdeckung 13 und ragt aus dem Gehäuse 11 heraus.
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Um zu vermeiden, dass die Basis 46a des Negativelektrodenanschlusses 46 in einem Zwischenraum zwischen den Negativelektrodenlaschen 32 und der Abdeckung 13 angeordnet wird, ist das anschlussseitige Schweißstück 42c zu den entsprechenden Ecken C der Separatoren 27 von den Negativelektrodenlaschen 32 in der Richtung hin angeordnet, in der sich die ersten Seiten 22c, 25c, 27c an der laschenseitigen Endfläche 36 erstrecken. Außerdem ist zum Vermeiden einer Beeinträchtigung der Basis 46a mit der Abdeckung 13 das anschlussseitige Schweißstück 42c näher zu der laschenseitigen Endfläche 36 der Elektrodenbaugruppe 14 als das negativlaschenseitige Schweißstück 42b angeordnet. Der Positivelektrodenanschluss 43 und der Negativelektrodenanschluss 46 sind jeweils von der Abdeckung 13 durch einen Isolationsring 13b isoliert.
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Die Dimension (das Maß), die sich in der Stapelrichtung der Elektrodenbaugruppe 14 erstreckt, wird als Dicke der Elektrodenbaugruppe 14 bezeichnet. Die Elektrodenbaugruppe 14 ist so eingestellt, dass sie geringfügig dünner als das Innenmaß des Gehäuses 11 ist. Die Elektrodenbaugruppe 14 hat eine Bodenfläche 37, die ausgebildet ist, indem die zweiten Seiten 25e der Negativmetallfolien 25 und die zweiten Seiten 27e der Separatoren 27 gruppiert sind (als Gruppe gebildet sind). Die Bodenfläche 37 und die laschenseitige Endfläche 36 sind an entgegengesetzten Seiten der Elektrodenbaugruppe 14 angeordnet. Die Elektrodenbaugruppe 14 hat des Weiteren zwei Seitenflächen 38, die ausgebildet sind, indem die dritten Seiten 25f der Negativmetallfolien 25 und die dritten Seiten 27f der Separatoren 27 gruppiert sind (als Gruppe gebildet sind). Unter den Flächen der Elektrodenbaugruppe 14, die mit der Bodenfläche 37 verbunden sind, sind die beiden Seitenflächen 38 diejenigen, die sich von den zwei flachen Flächen 44 unterscheiden, die an entgegengesetzten Seiten der Elektrodenbaugruppe 14 in der Stapelrichtung angeordnet sind.
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Die positiven Elektroden 21 und die negativen Elektroden 24 sind so aufgebaut, dass zwei benachbarte Seiten (die Längsseite und die laterale Seite) einer Negativaktivmateriallage 26 länger sind als zwei benachbarte Seiten (Längsseite und laterale Seite) einer Positivaktivmateriallage 23. Genauer gesagt ist die Negativaktivmateriallage 26 ausreichend groß, um die gesamte Fläche der Positivaktivmateriallage 23 zu bedecken.
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Aus dem Gesichtspunkt der Begrenzung einer Verringerung der Energiedichte der wieder aufladbaren Batterie 10 sind die positiven Elektroden 21 und die negativen Elektroden 24 mit dem vorstehend erläuterten Aufbau so gestapelt, dass die Positivaktivmateriallage 23 und die Negativaktivmateriallage 26 gänzlich zueinander gegenüberstehen, wobei ein Separator 27 zwischen ihnen angeordnet ist, und sie nicht einander jenseits des Separators 27 gegenüberstehen. Um eine Fehlausrichtung der Elektrodenbaugruppe 14, die in der vorstehend erläuterten Weise genau hergestellt wird, in der Stapelrichtung oder in der Richtung, die sich entlang der flachen Flächen 44 erstreckt, zu vermeiden, wird die Elektrodenbaugruppe 14 durch erste Haltebänder 45 und zweite Haltebänder 47 gehalten.
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Zwei erste Haltebänder 45 sind an der laschenseitigen Endfläche 36 angebracht. Zwei erste Haltebänder 45 sind an der Bodenfläche 37 angebracht. Der Streifen jedes ersten Haltebandes 45 hat einen U-förmigen Querschnitt, wenn er angeheftet ist. An der laschenseitigen Endfläche 36 hat jedes erste Halteband 45 zwei Längsendabschnitte, die an den beiden flachen Flächen 44 der Elektrodenbaugruppe 14 angeheftet sind, und einen in Längsrichtung gesehen mittleren Abschnitt, der die laschenseitige Endfläche 36 abschnittsweise bedeckt. An der Bodenfläche 37 hat jedes erste Halteband 45 zwei Längsendabschnitte, die an den beiden flachen Flächen 44 der Elektrodenbaugruppe 14 angeheftet sind, und einen in Längsrichtung gesehen mittleren Abschnitt, der die Bodenfläche 37 abschnittsweise bedeckt. Die zweiten Haltebänder 47 sind jeweils an den Seitenflächen 38, die die beiden in Breitenrichtung gesehen Seiten der Elektrodenbaugruppe 14 sind, angeheftet, um die Seitenflächen 38 zu bedecken. Der Streifen jedes zweiten Haltebandes 47 hat einen U-förmigen Querschnitt, wenn er angeheftet ist. Jedes zweite Halteband 47 hat zwei Längsendabschnitte, die an den beiden flachen Flächen 44 der Elektrodenbaugruppe 14 angeheftet sind, und einen in Längsrichtung gesehen mittleren Abschnitt, der die Seitenfläche 38 abschnittsweise bedeckt.
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Nachstehend sind die Separatoren 27 detailliert beschrieben.
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Wie dies in 3 gezeigt ist, stehen die Separatoren 27 einander gegenüber. Jeder Separator 27 hat einen tetragonalen ersten Separatorabschnitt 28 und einen tetragonalen zweiten Separatorabschnitt 29, die die gleiche Größe haben. Der erste Separatorabschnitt 28 und der zweite Separatorabschnitt 29 sind ausreichend groß, um die lateralen Flächen der positiven Elektrode 21 zu bedecken. Der Separator 27 hat einen Unterbringungsabschnitt, der einen Abschnitt der positiven Elektrode 21 mit Ausnahme der Positivelektrodenlasche 31 aufnimmt. Der erste Separatorabschnitt 28 und der zweite Separatorabschnitt 29 haben jeweils vier Ränder und Erstreckungen 30. Wenn der ersten Separatorabschnitt 28 und der zweite Separatorabschnitt 29 gestapelt sind, erstrecken sich die Erstreckungen 30 bis über die erste Seite 22c, die zweite Seite 22e und die dritten Seiten 22f der positiven Elektrode 21. Genauer gesagt erstrecken sich die Erstreckungen 30 von jedem ersten Separatorabschnitt 28 und jedem zweiten Separatorabschnitt 29 von dem Unterbringungsabschnitt 27a zu den vier Rändern. Der Separator 27 hat Abschnitte der Erstreckungen 30 des ersten Separatorabschnittes 28 und des zweiten Separatorabschnittes 29, die zu der Positivelektrodenlasche 31 gegenüberstehen, die der Lasche gegenüberstehende Abschnitte 27g definieren.
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Jeder Separator 27 hat einen geschweißten Abschnitt 39, der ausgebildet ist, indem die Erstreckungen 30 des ersten Separatorabschnittes 28 außer dem der Lasche gegenüberstehenden Abschnitt 27g und die Erstreckungen 30 des zweiten Separatorabschnittes 29 außer dem der Lasche gegenüberstehenden Abschnitt 27g thermisch geschweißt sind. Der geschweißte Abschnitt 39 ist entlang der ersten Seite 27c, der zweiten Seite 27e und der dritten Seiten 27f des Separators 27 angeordnet, d. h. die vier Ränder des Separators 27. Der geschweißte Abschnitt 39 hat zwei entgegengesetzte Teile (Abschnitte) 39a, die sich entlang der ersten Seite 27c des Separators 27 erstrecken und nahe zu den entsprechenden Ecken C angeordnet sind. Genauer gesagt hat der geschweißte Abschnitt 39 die entgegengesetzten Teile 39a, die an entgegengesetzten Seiten der den Laschen gegenüberliegenden Abschnitte 29g in einer Richtung angeordnet sind, die sich entlang der ersten Seite 27c erstreckt.
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Die entgegengesetzten Teile 39a sind an den Ecken C angeordnet, an denen die erste Seite 27c des Separators 27 sich mit den zwei dritten Seiten 27f schneidet, die mit der ersten Seite 27c fortlaufend sind. Jedes entgegengesetzte Teil 39a erstreckt sich fortlaufend an der ersten Seite 27c und der entsprechenden dritten Seite 27f. Genauer gesagt sind die entgegengesetzten Teile 39a zu den entsprechenden dritten Seiten 27f hin von der Positivelektrodenlasche 31 angeordnet. Wenn der geschweißte Abschnitt 39 ausgebildet wird, wird Wärme zum Schweißen der dritten Seiten 27f auf die Ecken C aufgebracht, die mit der ersten Seite 27c fortlaufend sind. Somit ist die auf die Ecken C aufgebrachte Wärmemenge größer als die auf die anderen Abschnitte aufgebrachte Wärmemenge. Demgemäß ist der Kontraktionsbetrag der Ecken C größer als der Kontraktionsbetrag der anderen Abschnitte. Als ein Ergebnis werden die entgegengesetzten Teile 39a an Abschnitten der ersten Seite 27c ausgebildet, die mit den entsprechenden Ecken C fortlaufend sind und die aufgrund der auf die dritten Seiten 27f aufgebrachten Wärme kontrahiert worden sind (sich zusammengezogen haben).
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Der geschweißte Abschnitt 39 hat außerdem einen der Abdeckung gegenüberliegenden Teil 39b, der sich entlang der ersten Seite 27c zwischen den zwei entgegengesetzten Teilen 39a erstreckt und die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g nicht umfasst. Somit sind ein entgegengesetzter Teil 39a, die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g, der der Abdeckung gegenüberliegende Teil 39b und ein weiterer entgegengesetzter Teil 39a benachbart zueinander entlang der ersten Seite 27c des Separators 27 angeordnet.
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Der Betrag (die Größe) der entgegengesetzten Teile 39a, der sich von dem Unterbringungsabschnitt 27a erstreckt, ist geringer als der Betrag (die Größe) des der Abdeckung gegenüberliegenden Teils 39b und der anderen Abschnitte, der sich von dem Unterbringungsabschnitt 27a erstreckt. Somit sind an der Erstreckung 30, die sich entlang der ersten Seite 27c erstreckt, die entgegengesetzten Teile 39a unterhalb des der Abdeckung gegenüberliegenden Teils 39b angeordnet. Genauer gesagt sind die entgegengesetzten Teile 39a von der Abdeckung 13 weiter beabstandet als der der Abdeckung gegenüberliegende Teil 39b.
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Wie dies in 4 gezeigt ist, sind in der Elektrodenbaugruppe 14 die positive Elektrode 21, die in dem Unterbringungsabschnitt 27a des Separators 27 aufgenommen ist, und die negative Elektrode 24 so angeordnet, dass die gesamte Fläche der Positivaktivmateriallage 23 und der Negativaktivmateriallage 26 einander gegenübersteht, wobei der Separator 27 zwischen ihnen angeordnet ist. Der geschweißte Abschnitt 39 des Separators 27 umgibt vier Seiten der positiven Elektroden 21 mit Ausnahme der Positivelektrodenlasche 31. Der geschweißte Abschnitt 39 steht den vier Außenrändern der Negativaktivmateriallage 26 gegenüber. Der Basisabschnitt des Positivelektrodenabschnittes 31 ist zwischen den der Lasche gegenüberstehenden Abschnitten 27g angeordnet.
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Wie dies in 2 gezeigt ist, ist das anschlussseitige Schweißstück 41c zu der entsprechenden Ecke C des Separators 27 hin von der Positivelektrodenlasche 31 angeordnet. Das anschlussseitige Schweißstück 42c ist zu der entsprechenden Ecke C des Separators 27 hin von der Negativelektrodenlasche 32 angeordnet. Somit stehen die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c den entgegengesetzten Teilen 39a gegenüber. Das anschlussseitige Schweißstück 41c ist mit dem Positivelektrodenanschluss 43 verbunden. Das anschlussseitige Schweißstück 42c ist mit dem Negativelektrodenanschluss 46 verbunden. Somit stehen der Positivelektrodenanschluss 43 und das entsprechende entgegengesetzte Teil 39a einander gegenüber, wobei das anschlussseitige Schweißstück 41c zwischen ihnen angeordnet ist, und der Negativelektrodenanschluss 46 und das entsprechende entgegengesetzte Teil 39a stehen einander gegenüber, wobei das anschlussseitige Schweißstück 42c zwischen ihnen angeordnet ist. Genauer gesagt steht jedes entgegengesetzte Teil 39a der Abdeckung 13 gegenüber, die als eine Wand dient, die der laschenseitigen Endfläche 36 gegenübersteht.
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Der Positivelektrodenanschluss 43 und der Negativelektrodenanschluss 46 sind an der Abdeckung 13 fixiert, wobei die Pfosten 43b, 46b sich durch die Abdeckung 13 und die in dem Gehäuse 11 angeordneten Basen 43a, 46a erstrecken. Die ersten Haltebänder 45 sind an den entgegengesetzten Teilen 39a angeheftet, die zu den anschlussseitigen Schweißstücken 41c, 42c entgegengesetzt sind. Somit stehen der Positivelektrodenanschluss 43 und das entsprechende Halteband 45 einander gegenüber, wobei das anschlussseitige Schweißstück 41c zwischen ihnen angeordnet ist, und der Negativelektrodenanschluss 46 und das entsprechende erste Halteband 45 stehen einander gegenüber, wobei das anschlussseitige Schweißstück 42c zwischen ihnen angeordnet ist. Anders ausgedrückt sind die ersten Haltebänder 45 zwischen der Elektrodenbaugruppe 14 und dem Positivelektrodenanschluss 43 und zwischen der Elektrodenbaugruppe 14 und dem Negativelektrodenanschluss 46 angeordnet. Somit sind das positivlaschenseitige Schweißstück 41b und das negativlaschenseitige Schweißstück 42b zu dem mittleren Abschnitt hin von dem Positivelektrodenanschluss 43 und dem Negativelektrodenanschluss 46 entlang der ersten Seite 27c angeordnet.
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Nachstehend ist der Betrieb der wieder aufladbaren Batterie 10 beschrieben.
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In der wieder aufladbaren Batterie 10 stehen die positiven und negativen anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c den entgegengesetzten Teilen 39a in dem Schweißabschnitt 39 des Separators 27 gegenüber. Die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c sind von den entgegengesetzten Teilen 39a separiert (beabstandet).
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel hat die nachstehend erläuterten Vorteile.
- (1) Wenn der erste Separatorabschnitt 28 und der zweite Separatorabschnitt 29 geschweißt werden, um den Separator 27 auszubilden, wird zusätzlich zu der Wärme von der ersten Seite 27c Wärme von den dritten Seiten 27f zu der Nähe der Ecken C der ersten Seite 27c aufgebracht. Somit ist der Kontraktionsbetrag der entgegengesetzten Teile 39a, die in der Nähe der Ecken C angeordnet sind, größer als der Kontraktionsbetrag des der Abdeckung gegenüberliegenden Teils 39b. Dadurch werden die entgegengesetzten Teile 39a von der Abdeckung 13 stärker separiert als der der Abdeckung gegenüberliegende Teil 39b. Anders ausgedrückt ist der Abstand zwischen den entgegengesetzten Teilen 39a und der Abdeckung 13 größer als der Abstand zwischen dem der Abdeckung gegenüberliegenden Teil 39b und der Abdeckung 13. Dies begrenzt die Beeinträchtigung der Basen 43a, 46a des Positivelektrodenanschlusses 43 und des Negativelektrodenanschlusses 46, die an der Abdeckung 13 fixiert sind, mit den entgegengesetzten Teilen 39a durch die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c in dem Gehäuse 11. Somit kann bei der Herstellung der wieder aufladbaren Batterie 10, wenn die Abdeckung an der Elektrodenbaugruppe 14 bei in dem Gehäusekörper 12 untergebrachter Elektrodenbaugruppe 14 verbunden wird, die Abdeckung an dem offenen Ende des Gehäusekörpers 12 angeordnet werden, während die Beeinträchtigung des Positivelektrodenanschlusses 43 und des Negativelektrodenanschlusses 46 mit dem Separator 27 durch die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c begrenzt ist. Dies erleichtert die anschließende Schweißtätigkeit. Außerdem drücken die Separatoren 27 nicht den Positivelektrodenanschluss 43 und den Negativelektrodenanschluss 46 zu der Abdeckung 13. Somit wird keine Last auf die verbundenen Abschnitte der Abdeckung 13 und des Gehäusekörpers 12 aufgebracht. Dies beseitigt Schweißfehler.
- (2) Der Separator 27 wird hergestellt, indem die Erstreckungen 30 des rechtwinkligen ersten Separatorabschnittes 28 und die Erstreckungen 30 des rechtwinkligen zweiten Separatorabschnittes 29 thermisch geschweißt werden. An der ersten Seite 27c des Separators 27 sind lediglich die entgegengesetzten Teile 39a unterhalb den der Lasche gegenüberliegenden Abschnitten 27g und dem der Abdeckung gegenüberstehenden Teil 39b angeordnet. Somit kann selbst dann, wenn der Separator 27 die entgegengesetzten Teile 39a hat, die Umgebung des Basisabschnittes der Positivelektrodenlasche 31 durch die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g bedeckt werden. Dies begrenzt den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche 31 und der Negativaktivmateriallagen 26.
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Somit müssen die der Lasche gegenüberstehenden Abschnitte 27g, die den Positivelektrodenlaschen 31 gegenüberstehen, nicht so hergestellt werden, dass der erste Separatorabschnitt 28 und der zweite Separatorabschnitt 29 oder dergleichen abgeschnitten (abgetrennt) werden. Außerdem können die entgegengesetzten Teile 39a und die der Lasche gegenüberstehenden Abschnitte 27g gleichzeitig hergestellt werden, wenn der Separator 27 durch thermisches Schweißen hergestellt wird. Dies vereinfacht die Herstellung des Separators 27.
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Wenn die gesamte erste Seite 27c des Separators 27 bei der gleichen Höhe wie die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g angeordnet ist, würde die erste Seite 27c mit dem Positivelektrodenanschluss 43 und dem Negativelektrodenanschluss 46 über die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c in Beeinträchtigung geraten. Eine derartige Beeinträchtigung tritt nicht auf.
- (3) Die ersten Haltebänder 45 sind an den entgegengesetzten Teilen 39a angeheftet. Die ersten Haltebänder 45 halten die Elektrodenbaugruppe 14. Die ersten Haltebänder 45 stehen den entsprechenden anschlussseitigen Schweißstücken 41c, 42c gegenüber. Somit schützen die ersten Haltebänder 45 die entgegengesetzten Teile 39a des Separators 27 vor den anschlussseitigen Schweißstücken 41c, 42c.
- (4) Die der Lasche gegenüberstehenden Abschnitte 27g des Separators 27 sind nicht geschweißte Abschnitte, die nicht thermisch geschweißt sind. Somit kontrahieren die der Lasche gegenüberstehenden Abschnitte 27g nicht, wenn die geschweißten Abschnitte 39 ausgebildet werden. Dies begrenzt den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche 31 und der Negativaktivmateriallagen 26.
- (5) Wenn der geschweißte Abschnitt 39 an den Ecken C des Separators 27 ausgebildet wird, bildet das Anwenden von Wärme von den dritten Seiten 27f zu der ersten Seite 27c die entgegengesetzten Teile 39a aus. Somit können die entgegengesetzten Teile 39a bei einem Prozess zum Ausbilden des geschweißten Abschnittes 39 ausgebildet werden. Dies vereinfacht das Ausbilden des Separators 27 und begrenzt den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche 31 und der Negativaktivmateriallagen 26.
- (6) Das Positivleitelement 41a und das Negativleitelement 42a sind kurbelförmig. Die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c sind näher zu der laschenseitigen Endfläche 36 als das positivlaschenseitige Schweißstück 41b und das negativlaschenseitige Schweißstück 42b angeordnet. Jedoch begrenzt das Ausbilden der entgegengesetzten Teile 39a die Beeinträchtigung der anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c mit dem Separator 27. Somit ist der Separator 27, der die entgegengesetzten Teile 39a hat, für die wieder aufladbare Batterie 10 geeignet, die das kurbelförmige Positivleitelement 41a und das kurbelförmige Negativleitelement 42a hat.
- (7) Die der Lasche gegenüberstehenden Abschnitte 27g sind oberhalb der entgegengesetzten Teile 39a angeordnet. Somit begrenzen selbst dann, wenn die negative Elektrode 24 zu dem distalen Abschnitt der Positivelektrodenlasche 31 entlang der Ebene der flachen Flächen 44 versetzt (verschoben) ist, die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g den Kurzschluss der Positivelektrodenlasche 31 und der Negativaktivmateriallagen 26 der negativen Elektrode 24.
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Das vorstehend erläuterte Ausführungsbeispiel kann wie folgt abgewandelt werden.
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Wie dies in 5 gezeigt ist, kann der Separator 27 so aufgebaut sein, dass an der ersten Seite 27c des Separators 27 sämtliche Abschnitte mit Ausnahme der der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g einen größeren thermischen Kontraktionsbetrag haben als die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g. Dadurch werden alle Abschnitte mit Ausnahme der der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g unterhalb der der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g angeordnet. In diesem Fall entsprechen die anderen Teile des geschweißten Abschnittes 39 dem geschweißten Abschnitt 39, der an der zweiten Seite 27e und den dritten Seiten 27f des Separators 27 angeordnet ist.
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In dem Ausführungsbeispiel werden die entgegengesetzten Teile 39a dann ausgebildet, wenn die dritten Seiten 27f und die erste Seite 27c geschweißt werden. Stattdessen können, wenn der geschweißte Abschnitt 39 an der ersten Seite 27c ausgebildet wird, die entgegengesetzten Teile 39a ausgebildet werden, indem die auf die Abschnitte, an denen die entgegengesetzten Teile 39a ausgebildet werden, aufgebrachte Wärmemenge im Vergleich zu der Wärmemenge, die an den anderen Abschnitten aufgebracht wird, erhöht wird.
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An der ersten Seite 27c des Separators 27 können die der Lasche gegenüberliegenden Abschnitte 27g thermisch kontrahiert werden.
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Die ersten Haltebänder 45 müssen nicht an den entgegengesetzten Teilen 39a angeheftet werden. Um die Elektrodenbaugruppe 14 einstückig zu halten, können die ersten Haltebänder 45 an anderen Positionen außer an den entgegengesetzten Teilen 39a angeheftet werden.
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Das Positivleitelement 41a und das Negativleitelement 42a können anstelle der Kurbelform flach sein. Die anschlussseitigen Schweißstücke 41c, 42c können bei der gleichen Höhe wie das positivlaschenseitige Schweißstück 41b und das negativlaschenseitige Schweißstück 42b angeordnet sein.
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In dem Ausführungsbeispiel hat die positive Elektrode 21 die Positivaktivmateriallagen 23, die an den entgegengesetzten Flächen der Positivmetallfolie 22 aufgetragen sind. Stattdessen kann die positive Elektrode 21 eine Positivaktivmateriallage 23 haben, die auf lediglich einer Fläche der Positivmetallfolie 22 aufgetragen ist. In der gleichen Weise hat in dem Ausführungsbeispiel die negative Elektrode 24 die Negativaktivmateriallagen 26, die auf entgegengesetzten Flächen der Negativmetallfolie 25 aufgetragen sind. Stattdessen kann die negative Elektrode 24 eine Negativaktivmateriallage 26 haben, die auf lediglich einer Fläche der Negativmetallfolie 25 aufgetragen ist.
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Die Elektrizitätsspeichervorrichtung muss nicht die wieder aufladbare Batterie 10 sein. Genauer gesagt kann die vorliegende Erfindung auf andere Elektrizitätsspeichervorrichtungen wie beispielsweise ein elektrischer Doppellagenkondensator angewendet werden.
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Die wieder aufladbare Batterie 10 ist eine wieder aufladbare Lithium-Ionen-Batterie. Stattdessen kann die wieder aufladbare Batterie 10 eine andere wieder aufladbare Batterie sein. Somit ist die vorliegende Erfindung auf eine wieder aufladbare Batterie anwendbar, bei der sich Ionen zwischen einer Positivaktivmateriallage und einer Negativaktivmateriallage bewegen und elektrische Ladungen austauschen.