DE112018004542T5

DE112018004542T5 - Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112018004542T5
Application number: DE112018004542.0T
Authority: DE
Inventors: Yukio Enomoto
Original assignee: Robert Bosch GmbH; GS Yuasa International Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US20210376431A1; CN111213258A; JP2019075309A; JP7041487B2; WO2019076908A1

Abstract

Eine Energiespeichervorrichtung 1 enthält Folgendes: ein Außengehäuse 2, auf dem ein externer Anschluss 5 montiert ist; eine Elektrodenanordnung 3, die in dem Außengehäuse 2 untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt 91, der unter Verwendung eines Materials ausgebildet wird, das sich von einem Material zum Ausbilden des externen Anschlusses 5 unterscheidet, und einen gestauchten Abschnitt 92 aufweist, der mit dem externen Anschluss 5 an einem Ende desselben in einer Achsenrichtung verbunden ist; einen leitenden Plattenabschnitt 90, der in dem Außengehäuse 2 untergebracht ist, mit dem das andere Ende des leitenden Schaftabschnitts 91 verbunden ist und die Elektrodenanordnung 3 verbunden ist. Der externe Anschluss 5 weist eine Plattierungsschicht 53 oder eine mit Alumit behandelte Schicht auf einer Oberfläche desselben auf, die mit dem gestauchten Abschnitt 92 in Kontakt gebracht wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung, die einen externen Anschluss enthält.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine aufladbare und entladbare Energiespeichervorrichtung wird in verschiedenen Geräten, wie beispielsweise ein Mobiltelefon und ein Kraftfahrzeug, verwendet. Ein Fahrzeug, das elektrische Energie als Leistungsquelle verwendet, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug (EV; engl. electric vehicle) oder ein Plug-In-Hybridelektrofahrzeug (PHEV; engl. plug-in hybrid electric vehicle), benötigt erhebliche Energie. Folglich wird ein Energiespeichermodul mit einer großen Kapazität, das eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen enthält, an dem Fahrzeug montiert.
Eine Energiespeichervorrichtung ist im Allgemeinen derart konfiguriert, dass eine Elektrodenanordnung, die durch Stapeln oder Wickeln einer positiven Elektrodenplatte und einer negativen Elektrodenplatte mit einem zwischen der positiven Elektrodenplatte und der negativen Elektrodenplatte angeordneten Separator gebildet wird, zusammen mit einer Elektrolytlösung gasdicht in einem Gehäuse untergebracht ist. Ein externer Anschluss der positiven Elektrode und ein externer Anschluss der negativen Elektrode, die mit der Elektrodenanordnung über Stromkollektoren elektrisch verbunden sind, sind auf einer Deckelplatte des Gehäuses montiert.
Eine Dichtung oder eine Isolierplatte ist zwischen dem Gehäuse und dem Anschluss und zwischen dem Gehäuse und dem Stromkollektor angeordnet.
Patentschrift 1 offenbart eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit einem prismatischen Gehäuse. Durchgangsöffnungen sind in dem Deckel des Gehäuses ausgebildet. Ein stabähnlicher Hülsenabschnitt ist in die Durchgangsöffnung eingeführt, ein Endabschnitt des Hülsenabschnitts mit einem ersten Flanschabschnitt in dem Gehäuse verbunden und der andere Endabschnitt des Hülsenabschnitts mit einer Anschlussplatte (externer Anschluss) verbunden. Ein Streifen der Elektrodenanordnung ist mit dem ersten Flanschabschnitt verbunden.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTSCHRIFT
Patentschrift 1: JP-A-2016-91659
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Von solch einer Energiespeichervorrichtung wird verlangt, dass dieselbe günstige mechanische und elektrische Verbindungseigenschaften zwischen dem externen Anschluss und dem Stromkollektor, eine vorteilhafte Gasundurchlässigkeit und günstige Eigenschaft zum Verhindern eines Austritts einer Flüssigkeit aus der Energiespeichervorrichtung und Eindringens von Feuchtigkeit in die Energiespeichervorrichtung aufweist.
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht solcher Gegebenheiten und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Energiespeichervorrichtung zu liefern, die eine vorteilhafte Gasundurchlässigkeit aufweist und einen Austritt einer Flüssigkeit aus der Energiespeichervorrichtung und ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Energiespeichervorrichtung verhindern kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Eine Energiespeichervorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthält Folgendes: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, der unter Verwendung eines Materials ausgebildet wird, das sich von einem Material zum Ausbilden des externen Anschlusses unterscheidet, und einen gestauchten Abschnitt aufweist, der mit dem externen Anschluss an einem Ende desselben in einer Achsenrichtung verbunden ist; und einen in dem Außengehäuse untergebrachten leitenden Plattenabschnitt, mit dem das andere Ende des leitenden Schaftabschnitts verbunden ist und die Elektrodenanordnung verbunden ist, wobei der externe Anschluss eine Plattierungsschicht oder eine mit Alumit behandelte Schicht auf einer Oberfläche desselben aufweist, die mit dem gestauchten Abschnitt in Kontakt gebracht wird.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung weist der externe Anschluss die Plattierungsschicht oder die mit Alumit behandelte Schicht auf der Oberfläche desselben auf, die mit dem gestauchten Abschnitt in Kontakt gebracht wird, und infolgedessen ist es möglich, eine Energiespeichervorrichtung zu liefern, die eine günstige Korrosionsbeständigkeit aufweist und eine Abnahme der elektrischen Leistungsfähigkeit und Verkürzung der Haltbarkeit unterdrücken kann.
Figurenliste

1 ist eine Perspektivansicht einer Energiespeichervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Vorderansicht der Energiespeichervorrichtung.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 2.
5 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Energiespeichervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform.

ARTEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
(Zusammenfassung der Ausführungsform)
Eine Energiespeichervorrichtung nach dieser Ausführungsform enthält Folgendes: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, der unter Verwendung eines Materials ausgebildet wird, das sich von einem Material zum Ausbilden des externen Anschlusses unterscheidet, und einen gestauchten Abschnitt aufweist, der mit dem externen Anschluss an einem Ende desselben in einer Achsenrichtung verbunden ist; und einen in dem Außengehäuse untergebrachten leitenden Plattenabschnitt, mit dem das andere Ende des leitenden Schaftabschnitts verbunden ist und die Elektrodenanordnung verbunden ist, wobei der externe Anschluss eine Plattierungsschicht oder eine mit Alumit behandelte Schicht auf einer Oberfläche desselben aufweist, die mit dem gestauchten Abschnitt in Kontakt gebracht wird.
Unterschiedliche Metallarten werden an einem Kontaktabschnitt zwischen dem gestauchten Abschnitt und dem externen Anschluss miteinander in Kontakt gebracht, und infolgedessen besteht unter der Annahme eines Falles, in dem eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, beispielsweise in den Kontaktabschnitt eindringt, so dass der gestauchte Abschnitt und der externe Anschluss durch die Flüssigkeit miteinander leitend werden, eine Sorge, dass eine galvanische Korrosion auftritt. Wenn eine Ionisationstendenz des externen Anschlusses größer als eine Ionisationstendenz des gestauchten Abschnitts ist, korrodiert der externe Anschluss.
Mit der oben erwähnten Konfiguration weist der externe Anschluss die Plattierungsschicht oder die mit Alumit behandelte Schicht auf und infolgedessen kann eine günstige Korrosionsbeständigkeit erhalten werden. Folglich ist es möglich, die Abnahme der elektrischen Leistungsfähigkeit und die Verkürzung der Haltbarkeit der Energiespeichervorrichtung zu unterdrücken.
Der leitende Plattenabschnitt ist in eine Plattenform ausgebildet, die sich im Wesentlichen parallel zu der Deckelplatte des Außengehäuses erstreckt, eine erste Oberfläche aufweist, mit der das andere Ende des leitenden Schaftabschnittes verbunden ist, eine zweite Oberfläche aufweist, mit der ein Streifen der Elektrodenanordnung verbunden ist, der sich in Richtung der Deckelplatte erstreckt, wobei eine Größe des leitenden Plattenabschnitts und eine Größe des Streifens in einer planaren Richtung der Deckelplatte größer als eine Größe des externen Anschlusses festgelegt sein können.
Mit der oben erwähnten Konfiguration ist der leitende Plattenabschnitt in eine Plattenform ausgebildet, die sich zu der Deckelplatte im Wesentlichen parallel erstreckt, und infolgedessen ist ein Volumen, das der leitende Plattenabschnitt in dem Außengehäuse belegt, gering. Folglich kann die Volumenbelegung der Elektrodenanordnung in dem Außengehäuse derart erhöht werden, dass eine Energiedichte der Energiespeichervorrichtung verbessert werden kann. Trotz der Tatsache, dass ein Volumen, das der leitende Plattenabschnitt in dem Außengehäuse belegt, gering ist, kann die zweite Oberfläche des leitenden Plattenabschnitts, mit dem der Streifen verbunden ist, eine große Fläche sicherstellen. Folglich können die Größen des leitenden Plattenabschnitts und der Streifen in der planaren Richtung größer als eine Größe der externen Platte in der planaren Richtung festgelegt werden, so dass eine Kontaktfläche zwischen den Streifen und dem leitenden Plattenabschnitt vergrößert werden kann, wodurch ein Widerstandsverlust eines Strompfads in der Energiespeichervorrichtung verkleinert werden kann. Selbst wenn ein hoher Strom in der Energiespeichervorrichtung fließt, wird folglich der Strompfad minimal abgesichert.
Eine Ionisationstendenz der Plattierungsschicht kann größer als eine Ionisationstendenz des leitenden Schaftabschnitts und kleiner als eine Ionisationstendenz des externen Anschlusses sein.
Wenn die Ionisationstendenzen in der Reihenfolge des externen Anschlusses, der Plattierungsschicht und des leitenden Schaftabschnittes verringert werden, wird eine Potenzialdifferenz zwischen dem leitenden Schaftabschnitt und der Plattierungsschicht kleiner als eine Potenzialdifferenz zwischen dem leitenden Schaftabschnitt und dem externen Anschluss. Folglich ist es möglich, das Auftreten der galvanischen Korrosion erfolgreicher zu unterdrücken.
Der externe Anschuss kann unter Verwendung von Aluminium ausgebildet werden und der leitende Schaftabschnitt kann unter Verwendung von Kupfer ausgebildet werden.
Die Differenz zwischen einer Ionisationstendenz von Aluminium und einer Ionisationstendenz von Kupfer ist groß, und infolgedessen wird eine galvanische Korrosion wahrscheinlich an einem Kontaktabschnitt zwischen dem externen Anschluss und dem leitenden Schaftabschnitt auftreten.
Mit der oben erwähnten Konfiguration weist der externe Anschluss die Plattierungsschicht oder die mit Alumit behandelte Schicht auf und infolgedessen ist es möglich, eine Bewegung von Ionen zu unterdrücken und folglich das Auftreten einer galvanischen Korrosion erfolgreich zu unterdrücken.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, die eine Energiespeichervorrichtung nach einer Ausführungsform zeigen. 1 ist eine Perspektivansicht der Energiespeichervorrichtung nach der ersten Ausführungsform und 2 ist eine Vorderansicht der Energiespeichervorrichtung. Nachstehend erfolgt die Beschreibung in Bezug auf einen Fall, in dem die Energiespeichervorrichtung 1 eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist. Die Energiespeichervorrichtung 1 ist jedoch nicht auf eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beschränkt.
Wie in 1 gezeigt, enthält die Energiespeichervorrichtung 1 Folgendes: ein Gehäuse 2 mit einer Deckelplatte 21 und einem Gehäusekörper 20; einen positiven Elektrodenanschluss 4; einen negativen Elektrodenanschluss 5; äußere Dichtungen 7, 10; ein Berstventil 6 und Stromkollektoren 9, 12. Der positive Elektrodenanschluss 4 weist einen ausgesparten Abschnitt 41 an einem in etwa mittleren Abschnitt desselben auf und ein Endabschnitt des Stromkollektors 12 ist mit dem ausgesparten Abschnitt 41 mechanisch und elektrisch verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 5 weist einen ausgesparten Abschnitt 51 an einem in etwa mittleren Abschnitt desselben auf und ein Endabschnitt des Stromkollektors 9 ist mit dem ausgesparten Abschnitt 51 mechanisch und elektrisch verbunden. Der negative Elektrodenanschluss 5 weist eine Plattierungsschicht 53 auf einer Oberfläche desselben auf. Die detaillierten Verbindungsstrukturen der Stromkollektoren 9, 12 werden später beschrieben.
Das Gehäuse 2 besteht beispielsweise aus Metall, wie beispielsweise Aluminium, eine Aluminium-Legierung, rostfreier Stahl, oder einem Kunstharz. Das Gehäuse 2 weist eine Form eines rechteckigen Parallelepipedons auf und nimmt die Elektrodenanordnung 3, die später beschrieben wird, und eine Elektrolytlösung (nicht in der Zeichnung gezeigt) auf. Bei dieser Ausführungsform ist die Deckelplatte 21 auf einer Befestigungsfläche der Energiespeichervorrichtung 1 (nicht in der Zeichnung gezeigt) in einer sich vertikal erstreckenden Weise angeordnet. Die Deckelplatte 21 kann in 1 in einer nach oben weisenden Weise angeordnet sein.
Wie in 2 gezeigt, ist der positive Elektrodenanschluss 4 auf einem Endabschnitt einer Außenfläche der Deckelplatte 21 durch die äußere Dichtung 10 angeordnet und der negative Elektrodenanschluss 5 auf dem anderen Endabschnitt der Außenfläche der Deckelplatte 21 durch die äußere Dichtung 7 angeordnet. Der positive Elektrodenanschluss 4 und der negative Elektrodenanschluss 5 sind jeweils derart konfiguriert, dass eine flache Außenfläche des Elektrodenanschlusses freiliegend ist, und ein leitendes Element, wie beispielsweise eine Sammelschiene, (nicht in der Zeichnung gezeigt) ist mit der Außenfläche verschweißt. Das Berstventil 6 ist zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 4 und dem negativen Elektrodenanschluss 5 angeordnet, der auf der Deckelplatte 21 ausgebildet ist.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in 2. Wie in 3 gezeigt, enthält die Elektrodenanordnung 3 eine Vielzahl von positiven Elektrodenplatten 13, eine Vielzahl von negativen Elektrodenplatten 14 und eine Vielzahl von Separatoren 15. Die positive Elektrodenplatte 13, die negative Elektrodenplatte 14 und der Separator 15 weisen jeweils eine rechteckige Form bei Betrachtung in einer Querrichtung in 3 auf. Die Vielzahl von positiven Elektrodenplatten 13 und die Vielzahl von negativen Elektrodenplatten 14 werden derart gestapelt, dass die positive Elektrodenplatte 13 und die negative Elektrodenplatte 14 mit dem zwischen der positiven Elektrodenplatte 13 und der negativen Elektrodenplatte 14 angeordneten Separator 15 abwechselnd gestapelt werden. 3 zeigt einen Zustand, in dem Streifen 17 der negativen Elektrode, die sich jeweils von den negativen Elektrodenplatten 14 erstrecken, dazu gebracht werden, einander an einer Seite eines distalen Endes der negativen Elektrodenplatten 14 zu überlappen, und mit einer Innenfläche (zweite Oberfläche) eines leitenden Plattenabschnitts 90 verbunden sind. Die Streifen 17 der negativen Elektrode werden im Inneren des Gehäuses 2 in einer gebogenen Stellung untergebracht, um eine Energiedichte der Energiespeichervorrichtung 1 zu verbessern (um einen durch einen Strompfad belegten Raum zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 5 und den negativen Elektrodenplatten 14 zu verkleinern). Zwar wird es nicht in der Zeichnung gezeigt, aber die Streifen 16 (später beschrieben) der positiven Elektrode, die sich von den positiven Elektrodenplatten 13 erstrecken, weisen die gleiche Konfiguration wie die Streifen 17 der negativen Elektrode auf.
Die Elektrodenanordnung 3 kann eine Elektrodenanordnung vom Wicklungstyp sein, die durch Wickeln einer länglichen positiven Elektrodenplatte 13 und einer länglichen negativen Elektrodenplatte 14 mit einem zwischen der positiven Elektrodenplatte 13 und der negativen Elektrodenplatte 14 angeordneten Separator 15 in eine flache Form erhalten wird.
Die Befestigungsstruktur des Stromkollektors 9 wird später beschrieben.
Die positive Elektrodenplatte 13 wird durch Ausbilden einer Schicht eines positiven aktiven Materials auf beiden Oberflächen einer Substratfolie der positiven Elektrode erhalten, die eine plattenähnliche (bahnähnliche) oder eine längliche streifenförmige Metallfolie aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen ist. Die negative Elektrodenplatte 14 wird durch Ausbilden einer Schicht eines negativen aktiven Materials auf beiden Oberflächen einer Substratfolie der negativen Elektrode erhalten, die eine plattenähnliche (bahnähnliche) oder längliche streifenförmige Metallfolie aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen ist.
Als ein positives aktives Material, das zum Ausbilden der Schicht des positiven aktiven Materials verwendet wird, oder als ein negatives aktives Material, das zum Ausbilden der Schicht des negativen aktiven Materials verwendet wird, kann ein bekanntes Material verwendet werden, vorausgesetzt, dass das positive aktive Material und das negative aktive Material Lithiumionen okkludieren und freisetzen können.
Als das positive aktive Material kann beispielsweise eine Polyanionverbindung, wie beispielsweise LiMPO₄, LiM₂SiO₄, LiMBO₃ (wobei M eine Art oder zwei oder mehr Arten von Übergangsmetallelementen ist, die aus einer aus Fe, Ni, Mn, Co und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählt werden), eine Spinell-Verbindung, wie beispielsweise Lithiumtitanat oder Lithiummanganat, Lithiumübergangsmetalloxid, wie beispielsweise LiMO₂ (wobei M eine Art oder zwei oder mehr Arten von Übergangsmetallelementen ist, die aus einer aus Fe, Ni, Mn, Co und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählt werden), oder dergleichen verwendet werden.
Als das negative aktive Material können beispielsweise neben Lithiummetall und einer Lithiumlegierung (Lithium-Aluminium, Lithium-Silizium, Lithium-Blei, Lithium-Zinn, Lithium-Aluminium-Zinn, Lithium-Gallium und eine lithiummetallhaltige Legierung, wie beispielsweise eine Woodlegierung) eine Legierung, die Lithiumionen okkludieren oder freisetzen kann, ein Kohlenstoffmaterial (beispielsweise Graphit, schwer graphitisierbarer Kohlenstoff, leicht graphitisierbarer Kohlenstoff, bei niedriger Temperatur gesinterter Kohlenstoff, amorpher Kohlenstoff oder dergleichen), Metalloxid, Lithiummetalloxid (Li₄Ti₅O₁₂ oder dergleichen), eine Polyphosphorsäure-Verbindung und dergleichen genannt werden.
Der Separator 15 wird unter Verwendung eines bahnähnlichen oder eines filmähnlichen Materials ausgebildet, in das eine Elektrolytlösung infiltriert. Als ein Material zum Ausbilden des Separators 15 können beispielsweise ein Webstoff, ein Vliesstoff und ein bahnähnliches oder filmähnliches mikroporöses Harz genannt werden. Der Separator 15 trennt die positive Elektrodenplatte 13 und die negative Elektrodenplatte 14 voneinander und hält zur gleichen Zeit eine Elektrolytlösung zwischen der positiven Elektrodenplatte 13 und der negativen Elektrodenplatte 14.
4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 2. Zwei Durchgangsöffnungen 210, 211 sind in der Deckelplatte 21 auf eine in einer Längsrichtung der Deckelplatte 21 beabstandete Weise ausgebildet. Das Berstventil 6 ist zwischen den Durchgangsöffnungen 210, 211 angeordnet.
Wie in 4 gezeigt, enthält die Energiespeichervorrichtung 1 den negativen Elektrodenanschluss 5, die äußere Dichtung 7, eine innere Dichtung 8 und den Stromkollektor 9 in der Nähe der Durchgangsöffnung 211.
Der Stromkollektor 9 besteht aus Kupfer und enthält den leitenden Plattenabschnitt 90, einen leitenden Schaftabschnitt 91 und einen gestauchten Abschnitt 92. Der leitende Plattenabschnitt 90 ist im Inneren der Deckelplatte 21 angeordnet. Der zylinderförmige leitende Schaftabschnitt 91 ist an einem in etwa mittleren Abschnitt einer Außenfläche (erste Oberfläche) des leitenden Plattenabschnitts 90 angeordnet und geht durch die Durchgangsöffnung 211 hindurch. Der gestauchte Abschnitt 92 ist auf einem Ende des leitenden Schaftabschnitts 91 in einer Achsenrichtung des leitenden Schaftabschnitts 91 ausgebildet.
Der leitende Schaftabschnitt 91 kann mit dem leitenden Plattenabschnitt 90 einstückig ausgebildet sein. Alternativ kann der leitende Schaftabschnitt 91 als ein von dem leitenden Plattenabschnitt 90 separater Körper ausgebildet sein und mit dem leitenden Plattenabschnitt 90 durch Schweißen, Stauchen oder dergleichen verbunden werden. Der leitende Schaftabschnitt 91 kann ein fester Abschnitt sein.
Die innere Dichtung 8 besteht aus einem Kunstharz, wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS) oder Polypropylen (PP). Die innere Dichtung 8 weist einen Plattenabschnitt 80, eine Einführöffnung 81, einen Ansatz 82, einen Kantenabschnitt 83 und zusammengedrückte konvexe Abschnitte 84 auf. Der Plattenabschnitt 80 ist zwischen dem leitenden Plattenabschnitt 90 und einer Innenfläche der Deckelplatte 21 angeordnet und weist die Einführöffnung 81 an einem in etwa mittleren Abschnitt desselben auf. Der zylinderförmige Ansatz 82 ist angeordnet, um die Einführöffnung 81 zu umgeben, und bedeckt einen Außenumfang des leitenden Schaftabschnitts 91. Auf einer Kante einer Innenfläche des Plattenabschnitts 80 ist ein Kantenabschnitt 83 ausgebildet, der nach innen hervorsteht. Der Kantenabschnitt 83 bedeckt eine Seitenfläche des leitenden Plattenabschnitts 90. Auf beiden Oberflächen des Plattenabschnitts 80 auf einer äußeren Umfangsseite des Ansatzes 82 ist jeweils der ringförmige zusammengedrückte konvexe Abschnitt 84 ausgebildet. Der zusammengedrückte konvexe Abschnitt 84 ist nicht auf eine Ringform beschränkt und eine Vielzahl von zusammengedrückten konvexen Abschnitten 84 kann auf eine in Umfangsrichtung beabstandete Weise ausgebildet sein. Die zusammengedrückten konvexen Abschnitte 84 werden durch Pressen zum Zeitpunkt des Stauchens zusammengedrückt.
Der negative Elektrodenanschluss 5 besteht aus Aluminium und weist eine rechteckige Plattenform auf. Der negative Elektrodenanschluss 5 weist einen ausgesparten Abschnitt 51 von der Gestalt einer kreisförmigen Öffnung auf einer ersten Oberfläche (Außenfläche) desselben auf. In einem mittleren Abschnitt einer Bodenfläche des ausgesparten Abschnitts 51 ist eine Einführöffnung 52 ausgebildet, in die der leitende Schaftabschnitt 91 eingeführt wird.
Der negative Elektrodenanschluss 5 weist eine Plattierungsschicht 53 auf, die durch Vernickeln bzw. Ni-Plattieren auf der Oberfläche desselben ausgebildet wird.
Der negative Elektrodenanschluss 5 besteht aus Aluminium und der gestauchte Abschnitt 92 besteht aus Kupfer und infolgedessen besteht die große Differenz der Ionisationstendenz zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 5 und dem gestauchten Abschnitt 92. Unter der Annahme eines Falls, in dem eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in den Kontaktabschnitt zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 5 und dem gestauchten Abschnitt 92 eindringt, so dass der gestauchte Abschnitt 92 und der negative Elektrodenanschluss 5 durch die Flüssigkeit miteinander leitend werden, besteht eine Sorge, dass ein galvanischer Vorgang (galvanische Korrosion) auftritt.
In einem Fall, in dem eine Ni-Plattierungsschicht auf die gesamte Oberfläche des Stromkollektors 9 zum Verhindern des Auftretens einer galvanischen Korrosion aufgetragen wird, kann zwar eine galvanische Korrosion, die sich zwischen dem gestauchten Abschnitt 92 und dem negativen Elektrodenanschluss 5 ereignet, unterdrückt werden, aber es besteht eine Sorge, dass Ni-Pulver den Streifen 17 der negativen Elektrode zum Zeitpunkt des Verschweißens des leitenden Plattenabschnitts 90 mit den Streifen 17 der negativen Elektrode durch Ultraschallschweißen beigemischt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die aus Ni bestehende Plattierungsschicht 53 auf dem negativen Elektrodenanschluss 5 ausgebildet. Das Ni-Plattieren kann durch entweder elektrolytisches Ni-Plattieren oder stromloses Ni-Plattieren durchgeführt werden.
Die Plattierungsschicht 53 kann auf zumindest einem Abschnitt ausgebildet werden, an dem der leitende Schaftabschnitt 91 und der negative Elektrodenanschluss 5 miteinander in Kontakt gebracht werden.
Die äußere Dichtung 7 besteht aus einem Kunstharz, wie beispielsweise PPS oder PP. Die äußere Dichtung 7 weist einen Plattenabschnitt 70, eine Einführöffnung 71 und einen Kantenabschnitt 72 auf. Der Plattenabschnitt 70 ist zwischen einer Außenfläche der Deckelplatte 21 und einer Innenfläche des negativen Elektrodenanschlusses 5 angeordnet. Die Einführöffnung 71 wird an einem in etwa mittleren Abschnitt des Plattenabschnitts 70 ausgebildet und der Ansatz 82 wird in die Einführöffnung 71 eingeführt. Auf einer Umfangskante einer Außenfläche des Plattenabschnitts 70 wird der Kantenabschnitt 72 ausgebildet, der nach außen hervorsteht. Der Kantenabschnitt 72 bedeckt eine Seitenfläche des negativen Elektrodenanschlusses 5.
Jeweilige Größen (Fläche) des leitenden Plattenabschnitts 90 und der Streifen 17 der negativen Elektrode in einer planaren Richtung (Längsrichtung) der Deckelplatte 21 sind größer als eine Größe des negativen Elektrodenanschlusses 5 in einer planaren Richtung (Längsrichtung) der Deckelplatte 21 festgelegt.
Wie in 4 gezeigt, enthält die Energiespeichervorrichtung 1 den positiven Elektrodenanschluss 4, die äußere Dichtung 10, eine innere Dichtung 11 und den Stromkollektor 12 in der Nähe der Durchgangsöffnung 210.
Der Stromkollektor 12 besteht aus Aluminium und enthält einen leitenden Plattenabschnitt 120, einen leitenden Schaftabschnitt 121 und einen gestauchten Abschnitt 122. Der leitende Plattenabschnitt 120 ist im Inneren der Deckelplatte 21 angeordnet. Der zylinderförmige leitende Schaftabschnitt 121 ist an einem in etwa mittleren Abschnitt des leitenden Plattenabschnitts 120 angeordnet und geht durch die Durchgangsöffnung 210 hindurch. Der gestauchte Abschnitt 122 ist auf einem Endabschnitt des leitenden Schaftabschnitts 121 ausgebildet.
Der leitende Schaftabschnitt 121 kann mit dem leitenden Plattenabschnitt 120 einstückig ausgebildet sein. Alternativ kann der leitende Schaftabschnitt 121 als ein von dem leitenden Plattenabschnitt 120 separater Körper ausgebildet werden und mit dem leitenden Plattenabschnitt 120 durch Schweißen, Stauchen oder dergleichen verbunden werden.
Die innere Dichtung 11 besteht beispielsweise aus einem Kunstharz, wie beispielsweise PPS oder PP. Die innere Dichtung 11 weist einen Plattenabschnitt 110, eine Einführöffnung 111, einen Ansatz 112, einen Kantenabschnitt 113 und zusammengedrückte konvexe Abschnitte 114 auf. Der Plattenabschnitt 110 ist zwischen dem leitenden Plattenabschnitt 120 und der Innenfläche der Deckelplatte 21 angeordnet und weist die Einführöffnung 111 in einem in etwa mittleren Abschnitt desselben auf. Der zylinderförmige Ansatz 112 ist angeordnet, um die Einführöffnung 111 zu umgeben und bedeckt einen Außenumfang des leitenden Schaftabschnitts 121. Auf einer Umfangskante einer Innenfläche des Plattenabschnitts 110 ist der Kantenabschnitt 113 ausgebildet, der nach innen hervorsteht. Auf beiden Oberflächen des Plattenabschnitts 110 auf einer äußeren Umfangsseite des Ansatzes 112 ist jeweils der ringförmige zusammengedrückte konvexe Abschnitt 114 ausgebildet. Der zusammengedrückte konvexe Abschnitt 114 ist nicht auf eine Ringform beschränkt und eine Vielzahl von zusammengedrückten konvexen Abschnitten 114 kann in einer in Umfangsrichtung beabstandeten Weise ausgebildet sein.
Der positive Elektrodenanschluss 4 besteht aus Aluminium und weist eine rechteckige Plattenform auf. Der positive Elektrodenanschluss 4 weist einen ausgesparten Abschnitt 41 von der Gestalt einer kreisförmigen Öffnung auf einer ersten Oberfläche (Außenfläche) desselben auf. In einem mittleren Abschnitt einer Bodenfläche des ausgesparten Abschnitts 41 ist eine Einführöffnung 42 ausgebildet, in die der leitende Schaftabschnitt 121 eingeführt wird.
Durch Stauchen eines Endabschnitts des leitenden Schaftabschnitts 121 zu dem ausgesparten Abschnitt 41 wird der gestauchte Abschnitt 122 derart ausgebildet, dass der Stromkollektor 12 mit dem positiven Elektrodenanschluss 4 mechanisch und elektrisch verbunden wird. Im Gegensatz zu dem negativen Elektrodenanschluss 5 wird auf einer Oberfläche des positiven Elektrodenanschlusses 4 keine Plattierungsschicht ausgebildet. Sowohl der positive Elektrodenanschluss 4 als auch der Stromkollektor 12 bestehen aus Aluminium und infolgedessen tritt an einem Abschnitt, an dem der gestauchte Abschnitt 122 und der positive Elektrodenanschluss 4 miteinander in Kontakt gebracht werden, keine galvanische Korrosion auf.
Die äußere Dichtung 10 besteht aus einem Kunstharz, wie beispielsweise PPS oder PP. Die äußere Dichtung 10 weist einen Plattenabschnitt 100, eine Einführöffnung 101 und einen Kantenabschnitt 102 auf. Der Plattenabschnitt 100 ist zwischen der Außenfläche der Deckelplatte 21 und einer Innenfläche des positiven Elektrodenanschlusses 4 angeordnet. Die Einführöffnung 101 ist an einem in etwa mittleren Abschnitt des Plattenabschnitts 100 ausgebildet und der Ansatz 112 wird in die Einführöffnung 101 eingeführt. Auf einer Umfangskante einer Außenfläche des Plattenabschnitts 100 wird der Kantenabschnitt 102 ausgebildet, der nach außen hervorsteht. Der Kantenabschnitt 102 bedeckt eine Seitenfläche des positiven Elektrodenanschlusses 4.
Bei dieser Ausführungsform sind die Streifen 17 der negativen Elektrode direkt unter dem leitenden Schaftabschnitt 91 angeordnet und infolgedessen ist ein Strompfad von den Streifen 17 der negativen Elektrode zu dem negativen Elektrodenanschluss 5 kurz. Der leitende Plattenabschnitt 90 wird in eine Plattenform ausgebildet, die sich im Wesentlichen parallel zu der Deckelplatte 21 erstreckt, und infolgedessen ist ein Volumen, das der leitende Plattenabschnitt 90 in dem Gehäuse 2 belegt, klein. Folglich ist eine Volumenbelegung der Elektrodenanordnung 3 in dem Gehäuse 2 groß und infolgedessen kann eine Energiedichte der Energiespeichervorrichtung 1 verbessert werden. Trotz der Tatsache, dass ein Volumen, das der leitende Plattenabschnitt 90 in dem Gehäuse 2 belegt, klein ist, kann die Innenfläche des leitenden Plattenabschnitts 90, mit der die Streifen 17 der negativen Elektrode verbunden sind, eine große Fläche sicherstellen. Indem jeweilige Größen des leitenden Plattenabschnitts 90 und der Streifen 17 der negativen Elektrode in einer planaren Richtung der Deckelplatte 21 größer als eine Größe des negativen Elektrodenanschlusses 5 festgelegt werden, kann folglich eine Kontaktfläche zwischen den Streifen 17 der negativen Elektrode und dem leitenden Plattenabschnitt 90 vergrößert werden, so dass ein Widerstandsverlust in einem Strompfad in der Energiespeichervorrichtung verringert werden kann. Gleichermaßen ist ein Strompfad von den Streifen 16 der positiven Elektrode zu dem positiven Elektrodenanschluss 4 kurz und eine Kontaktfläche zwischen den Streifen 16 der positiven Elektrode und dem leitenden Plattenabschnitt 120 kann derart vergrößert werden, dass ein Widerstandsverlust des Strompfads verringert werden kann. Selbst wenn ein hoher Strom in der Energiespeichervorrichtung 1 fließt, wird folglich der Strompfad minimal abgesichert.
Bei dieser Ausführungsform weist der negative Elektrodenanschluss 5 die Plattierungsschicht 53 auf der Oberfläche desselben auf und die Plattierungsschicht 53 ist zwischen dem gestauchten Abschnitt 92 und dem negativen Elektrodenanschluss 5 angeordnet. Die Plattierungsschicht 53 besteht aus Ni und eine Ionisationstendenz des Ni liegt zwischen einer Ionisationstendenz des Aluminiums und einer Ionisationstendenz des Kupfers und infolgedessen wird eine Potenzialdifferenz zwischen dem gestauchten Abschnitt 92 und der Plattierungsschicht 53 kleiner als eine Potenzialdifferenz zwischen dem gestauchten Abschnitt 92 und dem negativen Elektrodenanschluss 5. Folglich wird das Auftreten einer galvanischen Korrosion derart unterdrückt, dass eine Abnahme der elektrischen Leistungsfähigkeit und eine Verkürzung der Haltbarkeit der Energiespeichervorrichtung 1 unterdrückt werden können.
(Zweite Ausführungsform)
5 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Energiespeichervorrichtung 30 nach der zweiten Ausführungsform. In 5 werden Teilen, die zu den Teilen in 4 identisch sind, die gleichen Symbole gegeben und die detaillierte Beschreibung dieser Teile wird weggelassen.
Die Energiespeichervorrichtung 30 nach der zweiten Ausführungsform weist im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie die Energiespeichervorrichtung 1 nach der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme eines Punktes auf, dass ein negativer Elektrodenanschluss 5 eine mit Alumit behandelte Schicht 54 anstelle der Plattierungsschicht 53 der ersten Ausführungsform aufweist.
Die mit Alumit behandelte Schicht 54 wird durch eine Alumitbehandlung ausgebildet. Die Alumintbehandlung ist eine anodische Oxidationsbehandlung, bei der unter Verwendung von Aluminium als eine Anode eine Aluminiumoberfläche unter einer Alumitbehandlungsflüssigkeit oxidiert wird, wobei folglich ein Oxidfilm auf der Aluminiumoberfläche ausgebildet wird. Es ist ausreichend, dass die mit Alumit behandelte Schicht 54 auf zumindest einem Abschnitt ausgebildet wird, an dem der leitende Schaftabschnitt 91 und der negative Elektrodenanschluss 5 miteinander in Kontakt gebracht werden.
Bei dieser Ausführungsform weist der negative Elektrodenanschluss 5 die mit Alumit behandelte Schicht 54 auf und infolgedessen kann der Abschnitt, an dem der leitende Schaftabschnitt 91 und der negative Elektrodenanschluss 5 miteinander in Kontakt gebracht werden, eine günstige Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Folglich können die Abnahme der elektrischen Leistungsfähigkeit und das Verkürzen der Haltbarkeit der Energiespeichervorrichtung 1 unterdrückt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Inhalte der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifikationen sind innerhalb des Bereiches der Ansprüche denkbar. Ausführungsformen, die durch Kombinieren technischer Merkmale, die innerhalb des Bereiches der Ansprüche geeignet modifiziert werden, erhalten werden, sind auch in dem technischen Bereich der vorliegenden Erfindung enthalten.
Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform erfolgte die Beschreibung in Bezug auf den Fall, in dem die Energiespeichervorrichtung 1 eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie ist. Die Energiespeichervorrichtung 1 ist jedoch nicht auf die Lithium-Ionen-Sekundärbatterie beschränkt. Die Energiespeichervorrichtung 1 kann andere Sekundärbatterien, wie beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Batterie sein, eine Primärbatterie sein oder eine elektrochemische Zelle, wie beispielsweise ein Kondensator, sein.
Bezugszeichenliste

1, 30:: Energiespeichervorrichtung
2:: Gehäuse
20:: Gehäusekörper
21:: Deckelplatte
3:: Elektrodenanordnung
4:: positiver Elektrodenanschluss
41, 51:: ausgesparter Abschnitt
42, 52:: Einführöffnung
5:: negativer Elektrodenanschluss
53:: Plattierungsschicht
54:: mit Alumit behandelte Schicht
6:: Berstventil
7, 10:: äußere Dichtung
70, 100:: Plattenabschnitt
71, 101:: Einführöffnung
72, 102:: Kantenabschnitt
8, 11:: innere Dichtung
80, 110:: Plattenabschnitt
81, 111:: Einführöffnung
82, 112:: Ansatz
83, 113:: Kantenabschnitt
84, 114:: zusammengedrückter konvexer Abschnitt
9, 12:: Stromkollektor
90, 120:: leitender Plattenabschnitt
91, 121:: leitender Schaftabschnitt
92, 122:: gestauchter Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201691659 A [0006]

Claims

Energiespeichervorrichtung, aufweisend: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, der unter Verwendung eines Materials, das sich von einem Material zum Ausbilden des externen Anschlusses unterscheidet, ausgebildet wird und einen gestauchten Abschnitt aufweist, der mit dem externen Anschluss an einem Ende desselben in einer Achsenrichtung verbunden ist; und einen leitenden Plattenabschnitt, der in dem Außengehäuse untergebracht ist, mit dem das andere Ende des leitenden Schaftabschnitts verbunden ist und die Elektrodenanordnung verbunden ist, wobei der externe Anschluss eine Plattierungsschicht oder eine mit Alumit behandelte Schicht auf einer Oberfläche desselben aufweist, die mit dem gestauchten Abschnitt in Kontakt gebracht wird.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der leitende Plattenabschnitt in eine Plattenform ausgebildet ist, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Deckelplatte des Außengehäuses erstreckt, eine erste Oberfläche aufweist, mit der das andere Ende des leitenden Schaftabschnitts verbunden ist, eine zweite Oberfläche aufweist, mit der ein Streifen der Elektrodenanordnung verbunden ist, der sich in Richtung der Deckelplatte erstreckt, wobei eine Größe des leitenden Plattenabschnitts und eine Größe des Streifens in einer planaren Richtung der Deckelplatte größer als eine Größe des externen Anschlusses in der planaren Richtung der Deckelplatte festgelegt sind.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Ionisationstendenz der Plattierungsschicht größer als eine Ionisationstendenz des leitenden Schaftabschnitts ist und kleiner als eine Ionisationstendenz des externen Anschlusses ist.
Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der externe Anschluss aus Aluminium besteht, und der leitende Schaftabschnitt aus Kupfer besteht.