DE112018004634T5 - Energiespeichervorrichtung und energiespeichermodul - Google Patents

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Yukio Enomoto
Hironori KAWANISHI
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Robert Bosch GmbH
GS Yuasa International Ltd
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Abstract

Eine Energiespeichervorrichtung und das Energiespeichermodul enthalten Folgendes: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, dessen eines Ende mit dem externen Anschluss 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. Ein ausgesparter Abschnitt ist auf einer ersten Oberfläche des externen Anschlusses ausgebildet, auf der eine Sammelschiene platziert ist, und eine zweite Oberfläche des externen Anschlusses ist dem Außengehäuse gegenüberliegend zugewandt. Ein Ende des leitenden Schaftabschnitts ist mit dem externen Anschluss im Inneren des ausgesparten Abschnitts in Druckkontakt gebracht. Der ausgesparte Abschnitt, der auf dem externen Anschluss ausgebildet ist, wird durch die Sammelschiene gasdicht bedeckt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung und ein Energiespeichermodul.
  • 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 winkelförmigen 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 einer Energiespeichervorrichtung wird verlangt, dass dieselbe günstige mechanische und elektrische Verbindungseigenschaften zwischen einem externen Anschluss und einem Stromkollektor, eine vorteilhafte Gasundurchlässigkeit und günstige Eigenschaft zum Verhindern eines Austritts einer Elektrolytlösung 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 und ein Energiespeichermodul zu liefern, das 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 und ein Energiespeichermodul nach der vorliegenden Erfindung enthalten jeweils Folgendes: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, dessen eines Ende mit dem externen Anschluss 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 derart konfiguriert ist, dass ein ausgesparter Abschnitt auf einer ersten Oberfläche des externen Anschlusses ausgebildet ist, auf der eine Sammelschiene platziert ist, und eine zweite Oberfläche des externen Anschlusses dem Außengehäuse gegenüberliegend zugewandt ist, ein Ende des leitenden Schaftabschnitts mit dem externen Anschluss in einer Innenseite des ausgesparten Abschnitts in Druckkontakt gebracht ist und der ausgesparte Abschnitt, der auf dem externen Anschluss ausgebildet ist, durch die Sammelschiene gasdicht bedeckt wird.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Nach der Energiespeichervorrichtung und dem Energiespeichermodul der vorliegenden Erfindung ist der ausgesparte Abschnitt auf der ersten Oberfläche des externen Anschlusses ausgebildet und der ausgesparte Abschnitt durch die Sammelschiene gasdicht bedeckt und infolgedessen ein Druckkontaktabschnitt zwischen dem externen Anschluss und dem leitenden Schaftabschnitt von der Außenseite isoliert. Folglich können die Energiespeichervorrichtung und das Energiespeichermodul der vorliegenden Erfindung eine günstige Korrosionsbeständigkeit erlangen und die Abnahme der elektrischen Leistungsfähigkeit der Energiespeichervorrichtung und Verkürzung der Haltbarkeit der Energiespeichervorrichtung unterdrücken.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer Energiespeichervorrichtung.
    • 2 ist eine schematische Vorderansicht der Energiespeichervorrichtung.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Energiespeichervorrichtung entlang einer Linie III-III in 2.
    • 4 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Energiespeichervorrichtung in der Nähe einer Deckelplatte entlang einer Linie IV-IV in 2.
    • 5 ist eine schematische Ansicht eines Energiespeichermoduls, das eine Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen enthält.
    • 6 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Energiespeichervorrichtung entlang einer Linie VI-VI in 5.
  • AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf Zeichnungen beschrieben, die eine Energiespeichervorrichtung und ein Energiespeichermodul nach einer Ausführungsform zeigen. 1 ist eine schematische Perspektivansicht der Energiespeichervorrichtung und 2 ist eine schematische 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 (Außengehäuse) mit einer Deckelplatte 21 und einem Gehäusekörper 20; einen positiven Elektrodenanschluss 4 (externer Anschluss); einen negativen Elektrodenanschluss 5 (externer Anschluss); 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. Die detaillierte Verbindungsstruktur der Stromkollektoren 9, 12 wird 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, die auf der Deckelplatte 21 ausgebildet sind.
  • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht der Energiespeichervorrichtung 1 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 eines Abschnitts der Energiespeichervorrichtung 1 in der Nähe der Deckelplatte 21 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 beispielsweise 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 Umfangskante einer Innenfläche des Plattenabschnitts 80 ist der 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 eine 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 (Durchgangsöffnung) ausgebildet, durch die der leitende Schaftabschnitt 91 hindurch geht.
  • 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 derart eindringt, 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.
  • 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 an 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 den 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 (Durchgangsöffnung) 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. Auf einer Oberfläche des positiven Elektrodenanschlusses 4 wird 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 galvanischer Vorgang auf.
  • Die äußere Dichtung 10 besteht aus einem Kunstharz, wie beispielsweise PPS oder PP. Die äußere Dichtung 10 weist einen Plattenabschnitt 100, eine Einführöffhung 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 kann eine Volumenbelegung der Elektrodenanordnung 3 in dem Gehäuse 2 derart vergrößert werden, dass eine Energiedichte der Energiespeichervorrichtung 1 verbessert werden kann. Trotz der Tatsache, dass ein Volumen, das der leitende Plattenabschnitt 90 in dem Gehäuse 2 belegt, klein ist, kann die Innenfläche, 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. In gleicher Weise wird ein Strompfad von den Streifen 16 der positiven Elektrode zu dem positiven Elektrodenanschluss 4 verkürzt und eine Kontaktfläche zwischen den Streifen 16 der positiven Elektrode und dem leitenden Plattenabschnitt 120 vergrößert und infolgedessen kann ein Widerstandsverlust eines Strompfads verkleinert werden. Selbst wenn ein hoher Strom in der Energiespeichervorrichtung 1 fließt, wird folglich der Strompfad minimal abgesichert.
  • Ein Energiespeichermodul kann unter Verwendung einer Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1 hergestellt werden. 5 ist eine schematische Ansicht des Energiespeichermoduls 26, das die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1 enthält, und 6 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht eines Abschnitts der Energiespeichervorrichtung 1 entlang einer Linie VI-VI, die in 5 gezeigt ist. Das Energiespeichermodul 26 enthält Folgendes: eine Halterung 24, wie beispielsweise ein Kasten und Endplatten; und die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1, die durch die Halterung 24 gehalten werden. Die Vielzahl der Energiespeichervorrichtungen 1 sind derart angeordnet, dass Wände, auf denen jeweils externe Anschlüsse montiert sind, in die gleiche Richtung gerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Deckelplatten der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1 von einer Montagefläche erhaben und die externen Anschlüsse, die auf die Deckelplatten montiert sind, sind in Richtung einer Seite des Energiespeichermoduls gerichtet. Bei der Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1 sind die Energiespeichervorrichtungen, die zueinander benachbart angeordnet sind, derart angeordnet, dass der positive Elektrodenanschluss 4 und der negative Elektrodenanschluss 5 von einer Energiespeichervorrichtung und der positive Elektrodenanschluss 4 und der negative Elektrodenanschluss 5 der anderen Energiespeichervorrichtung auf eine in einer vertikalen Richtung umgekehrte Weise angeordnet sind. Durch Verbinden des positiven Elektrodenanschlusses 4 von einer Energiespeichervorrichtung 1 und des negativen Elektrodenanschlusses 5 der anderen Energiespeichervorrichtung 1, die benachbart zu der einen Energiespeichervorrichtung 1 angeordnet ist, miteinander unter Verwendung einer Sammelschiene 25 können die Vielzahl von Energiespeichervorrichtungen 1 in Reihe geschaltet werden. Die Vielzahl der Energiespeichervorrichtungen 1 können durch Verbinden der gleichen Pole miteinander parallel geschaltet werden.
  • Die Sammelschiene 25 weist eine rechteckige Form auf und ein Endabschnitt der Sammelschiene 25 ist einem Verbindungsabschnitt zwischen dem gestauchten Abschnitt 122, der im Inneren des ausgesparten Abschnitts 41 angeordnet ist, und dem positiven Elektrodenanschluss 4 gegenüberliegend zugewandt und bedeckt den ausgesparten Abschnitt 41. Über den gesamten Umfang des ausgesparten Abschnitts 41 werden ein Endabschnitt der Sammelschiene 25 und der positive Elektrodenanschluss 4 miteinander verschweißt. Nachstehend wird ein verschweißter Abschnitt zwischen der Sammelschiene 25 und dem positiven Elektrodenabschnitt 4 als ein verschweißter Abschnitt 25a bezeichnet. Der ausgesparte Abschnitt 41 wird durch einen Endabschnitt der Sammelschiene 25 und den verschweißten Abschnitt 25a abgedichtet und der Verbindungsabschnitt zwischen dem gestauchten Abschnitt 122, der im Inneren des ausgesparten Abschnitts 41 angeordnet ist, und dem positiven Elektrodenanschluss 4, das heißt ein Druckkontaktabschnitt, der durch Stauchen ausgebildet wird, ist von der Außenseite isoliert.
  • Der andere Endabschnitt der Sammelschiene 25 ist einem Verbindungabschnitt zwischen dem gestauchten Abschnitt 92, der im Inneren des ausgesparten Abschnitts 51 angeordnet ist, und dem negativen Elektrodenanschluss 5 gegenüberliegend zugewandt und bedeckt den ausgesparten Abschnitt 51. Über den gesamten Umfang des ausgesparten Abschnitts 51 werden der andere Endabschnitt der Sammelschiene 25 und der negative Elektrodenanschluss 5 miteinander verschweißt. Nachstehend wird ein verschweißter Abschnitt zwischen der Sammelschiene 25 und dem negativen Elektrodenanschluss 5 als ein verschweißter Abschnitt 25b bezeichnet. Der ausgesparte Abschnitt 51 wird durch den anderen Endabschnitt der Sammelschiene 25 und den verschweißten Abschnitt 25b abgedichtet und der Verbindungsabschnitt zwischen dem gestauchten Abschnitt 92, der im Inneren des ausgesparten Abschnitts 51 angeordnet ist, und dem negativen Elektrodenanschluss 5, das heißt ein Druckkontaktabschnitt, ist von der Außenseite isoliert.
  • Der Verbindungsabschnitt zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 4 und dem gestauchten Abschnitt 122 oder der Verbindungsabschnitt zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 5 und dem gestauchten Abschnitt 92, das heißt der Druckkontaktabschnitt, wird mit der Sammelschiene 25 über den gesamten Umfang desselben verschweißt und infolgedessen wird der ausgesparte Abschnitt 41, 51 durch die Sammelschiene 25 gasdicht bedeckt und von der Außenseite isoliert. Folglich ist es möglich, das Auftreten einer galvanischen Korrosion auf dem Druckkontaktabschnitt zu verhindern, die beispielsweise durch eine Reaktion mit Feuchtigkeit oder Salz, die/das in der Außenluft enthalten ist, verursacht wird. Ferner ist es möglich, einen Austritt einer Elektrolytlösung aus der Energiespeichervorrichtung 1 und ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Energiespeichervorrichtung 1 zu verhindern. Schweißen ist lediglich ein Beispiel zum Umsetzen der gasdichten Abdichtung und der gesamte Umfang des Verbindungsabschnitts zwischen dem positiven Elektrodenanschluss 4 und dem gestauchten Abschnitt 122 oder der gesamte Umfang des Verbindungsabschnitts zwischen dem negativen Elektrodenanschluss 5 und dem gestauchten Abschnitt 92 und die Sammelschiene 25 können beispielsweise unter Verwendung eines Haftmittels, eines Dichtungsrings oder dergleichen abgedichtet werden.
  • Ein Kupferelement wird als der Stromkollektor 9 verwendet und ein Aluminiumelement wird als der negative Elektrodenanschluss 5 verwendet. Die Differenz der Ionisationstendenz zwischen Kupfer und Aluminium ist relativ groß und infolgedessen tritt, wenn ein Kontaktabschnitt zwischen Kupfer und Aluminium der Außenluft ausgesetzt wird, wahrscheinlich eine galvanische Korrosion aufgrund von Feuchtigkeit oder Salz auf, die/das in der Außenluft enthalten ist. Als eine Gegenmaßnahme gegen galvanische Korrosion wird das Auftragen einer Nickelplattierung auf den Stromkollektor 9 in Betracht gezogen. Wenn die Streifen 17 der negativen Elektrode und der leitende Plattenabschnitt 90 durch Ultraschallschweißen miteinander verschweißt werden, besteht jedoch eine Sorge, dass eine Nickelplattierung abgelöst wird, so dass Nickelpulver den Streifen 17 der negativen Elektrode beigemischt wird.
  • Als eine Gegenmaßnahme gegen galvanische Korrosion wird auch das Auftragen einer Nickelplattierung auf nur den leitenden Schaftabschnitt 91 ohne das Auftragen einer Nickelplattierung auf den leitenden Plattenabschnitt 90 in Betracht gezogen. Wenn der leitende Schaftabschnitt 91 und der leitende Plattenabschnitt 90 miteinander einstückig ausgebildet werden, ist jedoch das Auftragen einer Nickelplattierung auf nur den leitenden Schaftabschnitt 91 schwierig. Bei dieser Ausführungsform wird das Auftreten einer galvanischen Korrosion ohne das Auftragen einer Nickelplattierung verhindert. Ein Element, das zum Ausbilden des Stromkollektors 9 verwendet wird, ist nicht auf ein Kupferelement beschränkt und ein Element, das zum Ausbilden des negativen Elektrodenanschlusses 5 verwendet wird, ist nicht auf ein Aluminiumelement beschränkt.
  • Die Beschreibung erfolgte 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.
  • Die hierin offenbarte Ausführungsform ist in allen Aspekten veranschaulichend und nicht ausgelegt, um die vorliegende Erfindung zu beschränken. Die technischen Merkmale, die in der Ausführungsform beschrieben sind, können miteinander kombiniert werden und der Bereich der vorliegenden Erfindung soll alle Modifikationen innerhalb der Ansprüche und des Bereiches der Äquivalenz der Ansprüche enthalten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1:
    Energiespeichervorrichtung
    2:
    Gehäuse
    3:
    Elektrodenanordnung
    4:
    positiver Elektrodenanschluss (externer Anschluss)
    41:
    ausgesparter Abschnitt
    42:
    Einführöffnung (Durchgangsöffnung)
    5:
    negativer Elektrodenanschluss (externer Anschluss)
    51:
    ausgesparter Abschnitt
    52:
    Einführöffnung (Durchgangsöffnung)
    9, 12:
    Stromkollektor
    90, 120:
    leitender Plattenabschnitt
    91, 121:
    leitender Schaftabschnitt
    92, 122:
    gestauchter Abschnitt
    21:
    Deckelplatte
    25:
    Sammelschiene
    25a, 25b:
    verschweißter Abschnitt
    26:
    Energiespeichermodul
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 201691659 A [0005]

Claims (6)

  1. Energiespeichervorrichtung, aufweisend: ein Außengehäuse, auf dem ein externer Anschluss montiert ist; eine Elektrodenanordnung, die in dem Außengehäuse untergebracht ist; einen leitenden Schaftabschnitt, dessen eines Ende mit dem externen Anschluss 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 derart konfiguriert ist, dass ein ausgesparter Abschnitt auf einer ersten Oberfläche des externen Anschlusses ausgebildet ist, auf der eine Sammelschiene platziert ist, und eine zweite Oberfläche des externen Anschlusses dem Außengehäuse gegenüberliegend zugewandt ist, ein Ende des leitenden Schaftabschnitts mit dem externen Anschluss in einer Innenseite des ausgesparten Abschnitts in Druckkontakt gebracht ist, und der ausgesparte Abschnitt, der auf dem externen Anschluss ausgebildet ist, durch die Sammelschiene gasdicht bedeckt wird.
  2. 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.
  3. Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der leitende Schaftabschnitt unter Verwendung eines Materials ausgebildet wird, das sich von einem Material zum Ausbilden des externen Anschlusses unterscheidet.
  4. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Durchgangsöffnung, die mit dem ausgesparten Abschnitt in Verbindung steht, in dem externen Anschluss ausgebildet ist, und ein Ende des leitenden Schaftabschnitts in die Durchgangsöffnung eingeführt und im Inneren des ausgesparten Abschnitts gestaucht wird.
  5. Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der leitende Schaftabschnitt ein Kupferelement aufweist, und der externe Anschluss ein Aluminiumelement aufweist.
  6. Energiespeichermodul, aufweisend: die Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und eine Sammelschiene, wobei die Sammelschiene mit einem Umfang des ausgesparten Abschnitts des externen Anschlusses verschweißt wird.
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