DE112018005366T5

DE112018005366T5 - Energiespeichereinrichtung

Info

Publication number: DE112018005366T5
Application number: DE112018005366.0T
Authority: DE
Inventors: Kazuto Maeda; Shohei Yamao
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US11610743B2; CN111133611B; CN111133611A; WO2019059108A1; JP2019061740A; US20200273635A1; JP6972834B2

Abstract

Eine Energiespeichereinrichtung umfasst einen Elektrodenanschluss mit einem plattenförmigen Anschlusskörper und einem mit dem Anschlusskörper verbundenen Schaftabschnitt sowie ein oberes Isolierelement, das zwischen dem Anschlusskörper und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das obere Isolierelement ein Durchgangsloch aufweist, durch das der Schaftabschnitt durchdringt. Das obere Isolierelement weist einen Seitenwandabschnitt, der entlang einer Endfläche des Anschlusskörpers angeordnet ist, auf. Der Seitenwandabschnitt ist mit einem dünnen Abschnitt an einer Position auf einer Seite eines Mittelpunktes des Schaftabschnitts in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Seitenwandabschnitts in einer Draufsicht versehen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichereinrichtung mit einem Isolierelement, das zwischen einem Anschlusskörper eines Elektrodenanschlusses und einem Gehäuse angeordnet ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Konventionell ist eine Energiespeichereinrichtung mit einem Gehäuse, in dem eine Elektrodenbaugruppe und ein im Gehäuse angeordneter Elektrodenanschluss untergebracht ist, weithin bekannt. Das Patentdokument 1 offenbart eine Anschlussstruktur, die für eine Energiespeichervorrichtung verwendet wird, die ein Gehäuse, das eine Elektrode aufnimmt, enthält. In dieser Anschlussstruktur ist ein Isolierelement zwischen der Innenfläche des Deckelelements und dem Basisabschnitt des Anschlusselements angeordnet, und ein Isolierelement ist zwischen der Außenfläche des Deckelelements und einem Befestigungselement, das das Anschlusselement am Deckelelement befestigt, angeordnet. Mindestens eines der beiden Isolierelemente ist so ausgebildet, dass ein äußerer Abschnitt, der auf der Seite des äußeren Randabschnitts des Deckelelements, der eine Schweißposition zwischen dem Deckelelement und dem Gehäuse darstellt, positioniert ist, relativ dünner ist als sein innerer Abschnitt. Aus diesem Grund ist der äußere Abschnitt vom Deckelelement getrennt. Dadurch wird das Schmelzen des aus dem Harzmaterial hergestellten Isolierelements durch die Wärme beim Verschweißen des Deckelelements und des Gehäuses unterdrückt.
DOKUMENT ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP-A-2015-35304
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Da das Isolierelement im Allgemeinen aus einem Nichtmetall, wie z.B. einem Harzmaterial, wie in Patentdokument 1 offenbart, besteht das Problem, wie das Isolierelement beim Schweißen vor Hitze geschützt werden kann. Zusätzlich zur Isolierung zwischen dem Elektrodenanschluss und dem Gehäuse hat das Isolierelement in der Draufsicht (wenn der Gehäusekörper von der Seite des Elektrodenanschlusses aus betrachtet wird) die Funktion eines Rotationsstoppers oder einer Positionsregulierung, und dementsprechend besteht das Problem, in welcher Betriebsart der Elektrodenanschluss gehalten werden soll.
Als Ergebnis der Untersuchung, wie das Isolierelement den Elektrodenanschluss halten soll, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass, wenn das Isolierelement so geformt ist, dass es in einem engen Kontakt mit dem Elektrodenanschluss zum Zwecke der Positionsregelung des Elektrodenanschlusses steht, ein Problem aufgrund der Struktur des Elektrodenanschlusses im Isolierelement auftritt. Insbesondere kann eine Verformung des Elektrodenanschlusses aufgrund des Verbindungsverfahrens des Anschlusskörpers und des Schaftabschnitts aufgetreten sein, und in diesem Fall kann eine Verformung des Isolierelements auftreten. Wenn außerdem ein Harz im Material des Isolierelements enthalten ist, kann eine Weißfärbung des Isolierelements auftreten. Die Verformung des Isolierelements verursacht ein Problem der Interferenz mit einem anderen, außerhalb des Gehäuses angeordneten Element, und die Weißfärbung des Isolierelements führt auch zu einer Verkürzung der Lebensdauer die Energiespeichereinrichtung. Da die durch das Verbindungsverfahren des Anschlusskörpers und des Schaftteils verursachte Verformung für jeden Elektrodenanschluss unterschiedlich sein kann, ist es nicht einfach, ein Isolierelement herzustellen, das jedem der mehreren Elektrodenanschlüsse entsprechen kann.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer hochzuverlässigen Energiespeichereinrichtung mit einem zwischen einem Anschlusskörper eines Elektrodenanschlusses und einem Gehäuse angeordneten Isolierelement.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
Die Energiespeichereinrichtung nach einem Modus der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichereinrichtung, umfassend: ein Gehäuse; einen Elektrodenanschluss mit einem Anschlusskörper, der eine Plattenform und einen mit dem Anschlusskörper verbundenen Schaftabschnitt aufweist; und ein Isolierelement, das zwischen dem Anschlusskörper und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Isolierelement ein Durchgangsloch aufweist, durch das der Schaftabschnitt durchdringt, wobei das Isolierelement einen Seitenwandabschnitt aufweist, der entlang einer Endfläche des Anschlusskörpers angeordnet ist, und der Seitenwandabschnitt mit einem dünnen Abschnitt oder einem Kerbenabschnitt an einer Position auf einer Seite eines Mittelpunktes des Schaftabschnitts in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Seitenwandabschnitts in einer Draufsicht versehen ist.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine hochzuverlässige Energiespeichereinrichtung bereitzustellen, die ein Isolierelement enthält, das zwischen einem Anschlusskörper eines Elektrodenanschlusses und einem Gehäuse angeordnet ist.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild einer Energiespeichereinrichtung nach einer Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die die in dem Gehäuse die Energiespeichereinrichtung entsprechend der Ausführungsform angeordneten Komponenten zeigt.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Anbringungsstruktur eines Elektrodenanschlusses entsprechend der Ausführungsform an einer Deckelplatte zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration des Elektrodenanschlusses entsprechend der Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines oberen Isolierelements entsprechend der Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des oberen Isolierelements entsprechend der Ausführungsform zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration des oberen Isolierelements entsprechend einer Variante 1 der Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration des oberen Isolierelements entsprechend einer Variante 2 der Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Draufsicht, die eine Konfiguration eines Elektrodenanschlusses entsprechend der Variante 2 der Ausführungsform zeigt.

MODUS FÜR DIE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Die Energiespeichereinrichtung nach einem Modus der vorliegenden Erfindung ist eine Energiespeichereinrichtung, umfassend: ein Gehäuse; einen Elektrodenanschluss mit einem Anschlusskörper, der eine Plattenform und einen mit dem Anschlusskörper verbundenen Schaftabschnitt aufweist; und ein Isolierelement, das zwischen dem Anschlusskörper und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Isolierelement ein Durchgangsloch aufweist, durch das der Schaftabschnitt durchdringt, wobei das Isolierelement einen Seitenwandabschnitt aufweist, der entlang einer Endfläche des Anschlusskörpers angeordnet ist, und der Seitenwandabschnitt mit einem dünnen Abschnitt oder einem Kerbenabschnitt an einer Position auf einer Seite eines Mittelpunktes des Schaftabschnitts in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Seitenwandabschnitts in einer Draufsicht versehen ist.
Entsprechend dieser Konfiguration befindet sich ein dünner Abschnitt oder eine Kerbe an einer Stelle auf der Seite des Schaftabschnitts im Seitenwandabschnitt des Isolierelements. Daher kann das Isolierelement selbst dann, wenn sich die Breite des Anschlusskörpers an der Position des Schaftabschnitts durch eine bei der Herstellung des Elektrodenanschlusses auf den Schaftabschnitt ausgeübte Kraft ausdehnt, den Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers durch den dünnen Abschnitt oder den Kerbenabschnitt leicht aufnehmen. Das heißt, dass beim Isolierelement des vorliegenden Modus der dünne Abschnitt, der ein leicht verformbarer Abschnitt des Seitenwandabschnitts oder der Kerbenabschnitt (Abschnitt, an dem der Seitenwandabschnitt nicht vorhanden ist) des Seitenwandabschnitts ist, an einer Position angeordnet ist, die dem Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers entspricht. Daher kann das Isolierelement gemäß dem vorliegenden Modus jede der Vielzahl von Elektrodenanschlüssen angemessen halten, wenn der Ausdehnungsbetrag des Anschlusskörpers individuelle Unterschiede für jeden Elektrodenanschluss aufweist. Genauer gesagt, ist zumindest der Teil bzw. Abschnitt des Seitenwandteils ohne den dünnen Teil oder den Kerbenabschnitt an einer Position entlang der Endfläche des Anschlusskörpers angeordnet, so dass der Elektrodenanschluss (Anschlusskörper) die Funktion eines Rotationsstoppers oder einer Positionsregelung übernehmen kann. Das heißt, das Isolierelement kann entsprechend den vorliegenden Modus die Positionsregelung bzw. -steuerung des Anschlusskörpers durchführen und gleichzeitig eine Ausdehnung der Seite des Schaftteils des Anschlusskörpers ermöglichen. Dementsprechend ist die Energiespeichereinrichtung nach dem gegenwärtigen Modus eine äußerst zuverlässige Energiespeichereinrichtung, die das zwischen dem Anschlusskörper des Elektrodenanschlusses und dem Gehäuse angeordnete Isolierelement enthält.
Der Schaftabschnitt kann plastisch mit dem Anschlusskörper verbunden sein.
Die Energiespeichereinrichtung nach dem gegenwärtigen Modus neigt zu einer Ausdehnung des Anschlusskörpers und verursacht tendenziell Schwankungen in dem Ausdehnungsbetrag, während ein Elektrodenanschluss, der durch eine Kunststoffverbindung (Verbindung durch plastische Verformung von mindestens einem von zwei Teilen) hergestellt wird, die leicht eine hohe Verbindungsfestigkeit ergibt, verwendet werden kann. Daher ist die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Schaftabschnitt und dem Anschlusskörper hoch, und dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit die Energiespeichereinrichtung bei.
Der dünne Abschnitt kann entlang eines Bogens gebildet werden, der an dem Schaftabschnitt zentriert ist.
Entsprechend dieser Konfiguration ist der Seitenwandabschnitt mit dem dünnen Abschnitt versehen, der eine ähnliche Form wie der Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers hat. Dadurch kann ein Spalt zwischen dem dünnen Abschnitt und dem Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers verringert werden, wodurch die Möglichkeit des Eindringens und Verbleibens von Fremdkörpern in den Spalt verringert wird. Dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit die Energiespeichereinrichtung bei.
In einer Draufsicht kann der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt im Isolierelement an Positionen angeordnet werden, die einander in einer ersten Richtung gegenüberliegen, und kann im Isolierelement an einem Mittenabschnitt in einer zweiten, zur ersten Richtung orthogonalen Richtung angeordnet sein.
Da das Isolierelement um 180° rotationssymmetrisch geformt ist, gibt es nach dieser Konfiguration mindestens zwei Möglichkeiten für die Ausrichtung des Isolierelements beim Anordnungsprozess des Isolierelements auf der Deckelplatte, und bei keiner der beiden Möglichkeiten gibt es ein Problem, was zu einer Verbesserung der Effizienz des Anordnungsprozesses, einer Verringerung der Möglichkeit einer fehlerhaften Anordnung des Isolierelements oder ähnlichem führt. Das heißt, es ist möglich, eine sehr zuverlässige Energiespeichereinrichtung effizient herzustellen.
In einer Draufsicht kann der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt im Isolierelement an Positionen angeordnet werden, die einander in einer ersten Richtung gegenüberliegen, und kann im Isolierelement an Positionen angeordnet werden, die einander in einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung gegenüberliegen.
Gemäß dieser Konfiguration kann das Isolierelement selbst dann, wenn die Ausdehnung an den vier Seiten des Elektrodenanschlusses auftritt, der mit dem Schaftabschnitt in der Mitte des Anschlusskörpers versehen ist, der in der Draufsicht eine im Wesentlichen quadratische Form hat, die Ausdehnung jeder Seite leicht aufnehmen. Das heißt, es kann eine äußerst zuverlässige Energiespeichereinrichtung erhalten werden, selbst wenn ein im wesentlichen quadratischer Anschlusskörper verwendet wird, um die für die Energiespeichereinrichtung erforderlichen Spezifikationen zu erfüllen.
In der Draufsicht kann der Anschlusskörper auf jeder Seite des Schaftabschnitts einen Verbindungsflächenabschnitt aufweisen, mit dem ein externes leitendes Element verbunden ist.
Da der Verbindungsflächenteil auf jeder Seite eines mechanisch festen Abschnitts des Anschlusskörpers vorhanden ist, wird die Verbindungsfläche mit einer Stromschiene und ähnlichem relativ groß. Da außerdem ein leitendes Element wie eine Stromschiene mit dem Anschlusskörper in einer ausgeglichenen Weise verbunden werden kann, kann der Anschlusskörper stabilisiert werden.
Das Isolierelement kann einen konvexen Teil aufweisen, der an einem unteren Oberflächenabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Anschlusskörper ausgebildet ist, wobei der konvexe Teil in der Nähe des dünnen Abschnitts oder des Kerbenabschnitts angeordnet ist.
Entsprechend dieser Konfiguration kann der Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers von unten (von der Seite des Gehäuses) durch den konvexen Teil abgestützt werden. Wenn daher beim Anschweißen der Stromschiene an den Anschlusskörper eine Druckkraft auf den Anschlusskörper ausgeübt wird, kann die Durchbiegung des Ausdehnungsabschnitts des Anschlusskörpers unterdrückt werden. Dadurch wird die Verformung des Anschlusskörpers unterdrückt, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit die Energiespeichereinrichtung beiträgt.
Das Isolierelement kann ferner einen konkaven Teil aufweisen, der an einer Stelle auf der Rückseite des konvexen Teils im unteren Oberflächenabschnitt ausgebildet ist.
Das durch Harzformen hergestellte Isolierelement neigt bei ungleichmäßiger Dicke zu Verformungen durch Schrumpfung oder ähnliches. In dieser Hinsicht wird in dem Isolierelement des vorliegenden Modus ein konkaves Teil auf der Rückseite des konvexen Teils im unteren Oberflächenabschnitt gebildet. Das heißt, da der konvexe Teil in einem solchen Modus vorgesehen ist, dass die Dicke des unteren Oberflächenabschnitts nicht weitgehend verändert wird, wird das Isolierelement mit hoher Genauigkeit hergestellt. Dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit die Energiespeichereinrichtung bei.
Die Energiespeichereinrichtung nach einer Ausführungsform und einer Variante der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass jede Zeichnung eine schematische Darstellung darstellt und nicht unbedingt streng dargestellt ist.
Jede der unten beschriebenen Ausführungsformen und Variationen stellt ein spezifisches Beispiel für die vorliegende Erfindung dar. Die in den folgenden Ausführungsformen und Variationen dargestellten Formen, Materialien, Bauteile, Anordnungspositionen und Verbindungsformen von Bauteilen, Reihenfolge des Herstellungsverfahrens und dergleichen sind Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Von den Komponenten in den folgenden Ausführungsformen und Variationen werden die Komponenten, die nicht in dem unabhängigen Anspruch, der das höchste Konzept darstellt, beschrieben werden, als optionale Komponenten bezeichnet.
Nachfolgend wird in der Beschreibung und den Zeichnungen der Ausführungsformen und Variationen die Ausrichtungsrichtung eines Paares von Elektrodenanschlüssen, die in die Energiespeichereinrichtung enthalten sind, die Ausrichtungsrichtung eines Paares von Stromkollektoren, die Ausrichtungsrichtung der beiden Endabschnitts (Paar von nicht bildenden Mischschichtteilen) einer Elektrodenanordnung, die Wickelachsenrichtung der Elektrodenanordnung oder die entgegengesetzte Richtung einer kurzen Seitenfläche des Gehäuses als X-Achsenrichtung definiert. Die entgegengesetzte Richtung einer langen Seitenfläche des Gehäuses, die kurze Richtung der kurzen Seitenfläche des Gehäuses oder die Richtung der Dicke des Gehäuses wird als Y-Achsenrichtung definiert. Die Ausrichtungsrichtung des Gehäusekörpers die Energiespeichereinrichtung und der Deckelplatte, die lange Richtung der kurzen Seitenfläche des Gehäuses, die Erstreckungsrichtung des Beinabschnitts des Stromabnehmers oder die vertikale Richtung wird als Z-Achsen-Richtung definiert. Die Richtung der X-Achse, die Richtung der Y-Achse und die Richtung der Z-Achse schneiden sich (in der vorliegenden Ausführung orthogonal). Obwohl ein Fall, in dem die Z-Achsenrichtung nicht zur vertikalen Richtung wird, je nach Verwendungsart in Betracht gezogen werden kann, wird die Z-Achsenrichtung in der folgenden Beschreibung der Einfachheit halber als vertikale Richtung beschrieben. In der folgenden Beschreibung gibt die positive Seite der X-Achse die Seite der Pfeilrichtung der X-Achse an, und die negative Seite der X-Achse zeigt die der positiven Seite der X-Achse entgegengesetzte Seite an. Dasselbe gilt für die Richtung der Y-Achse und die Richtung der Z-Achse.
(Ausführungsform)
[allgemeine Beschreibung des Energiespeichers)
Zunächst wird eine allgemeine Beschreibung einer Energiespeichereinrichtung 10 entsprechend der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 angegeben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild die Energiespeichereinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Anordnung der Komponenten in einem Gehäuse 100 die Energiespeichereinrichtung 10 entsprechend der Ausführungsform zeigt. Konkret ist 2 eine perspektivische Ansicht, die die Energiespeichereinrichtung 10 mit einer Deckelplatte 110 und einem Gehäusekörper 101 des Gehäuses 100 getrennt voneinander darstellt.
Die Energiespeichereinrichtung 10 ist eine Sekundärbatterie, die in der Lage ist, Elektrizität zu laden und zu entladen, genauer gesagt, eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, wie z.B. eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Die Energiespeichereinrichtung 10 wird in verschiedenen Fahrzeugen wie einem EV, einem HEV und einem PHEV eingesetzt. Die Energiespeichereinrichtung 10 ist nicht auf eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt beschränkt und kann eine andere Sekundärbatterie als die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt ein, oder kann ein Kondensator sein. Die Energiespeichereinrichtung 10 kann eine Primärbatterie sein, die es dem Benutzer ermöglicht, gespeicherte Elektrizität zu nutzen, ohne sie aufzuladen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Energiespeichereinrichtung 10 das Gehäuse 100 und die Elektrodenanschlüsse 200 und 300. Wie in 2 dargestellt, sind im Gehäuse 100 ein Stromkollektor 120 auf der negativen Elektrodenseite, ein Stromkollektor 130 auf der positiven Elektrodenseite und eine Elektrodenbaugruppe 400 untergebracht.
Die Energiespeichereinrichtung 10 kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten einen seitlich der Stromkollektoren 120 und 130 angeordneten Abstandhalter und eine Isolierfolie, die die Elektrodenbaugruppe 400 u.ä. umschließt, enthalten. Eine Elektrolytlösung (nichtwässriger Elektrolyt) o.ä. ist im Inneren des Gehäuses 100 der Energiespeichereinrichtung 10 versiegelt, wobei die Darstellung der Energiespeichereinrichtung 10 entfällt. Hinsichtlich der in dem Gehäuse abzudichtenden Elektrolytlösung gibt es keine besondere Beschränkung für deren Art, es sei denn, das Betriebsverhalten die Energiespeichereinrichtung 10 wird beeinträchtigt, und es können verschiedene Arten von ihnen ausgewählt werden.
Das Gehäuse 100 besteht aus dem mit einem Boden versehenem Gehäusekörper 101, der eine rechteckige zylindrische Form aufweist, und der Deckelplatte 110, die ein plattenförmiges Element ist, das eine Öffnung des Gehäusekörpers 101 verschließt. Das Gehäuse 100 weist eine Struktur auf, bei der das Innere durch Schweißen oder ähnliches zwischen der Deckelplatte 110 und dem Gehäusekörper 101 abgedichtet wird, nachdem die Elektrodenbaugruppe 400 oder ähnliches in ihrem Inneren untergebracht wurde. Die Werkstoffe der Deckelplatte 110 und des Gehäusekörpers 101 sind nicht besonders begrenzt, sondern vorzugsweise schweißbare Metalle wie Edelstahl, Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
Die Elektrodenbaugruppe 400 ist ein Energiespeicherelement (Stromerzeugungselement), das eine positive Elektrodenplatte, eine negative Elektrodenplatte und einen Separator enthält und Elektrizität speichern kann. Die positive Elektrodenplatte ist eine Platte, bei der eine Mischschicht, die ein positives aktives Material enthält, auf einer positiven Substratschicht gebildet wird, die eine lange streifenförmige Stromsammelfolie aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem ist. Die negative Elektrodenplatte ist eine Platte, in der eine Mischschicht, die ein negatives aktives Material enthält, auf einer negativen Substratschicht gebildet wird, die eine lange streifenförmige Stromsammelfolie aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder ähnlichem ist. Der Separator ist eine mikroporöse Platte aus Harz oder ähnlichem. Die Elektrodenanordnung (auch als Elektrodenbaugruppe bezeichnet) 400 wird durch Anordnen und Wickeln eines Separators zwischen der positiven und der negativen Elektrodenplatte gebildet.
Endabschnitte, die mit dem Stromsammler 120 und 130 verbunden sind, sind an den jeweiligen Enden der Elektrodenbaugruppe 400 in Richtung der Wickelachse (X-Achsenrichtung in der vorliegenden Ausführung) vorhanden. Die Endabschnitte werden durch Laminieren einer Metallfolie gebildet, die als Substratschicht dient. Insbesondere weist die Elektrodenbaugruppe 400 einen positiv-elektrodenseitigen Endabschnitt 411a auf, der durch Laminieren einer Substratschicht der positiven Elektrodenplatte an einem Ende (Endabschnitt in X-Achsenrichtung, negative Seite in 2) in Richtung der Wickelachse gebildet wird. Die Elektrodenbaugruppe 400 weist einen negativ-elektrodenseitigen Endabschnitt 421a auf, der durch Laminieren einer Substratschicht der negativen Elektrodenplatte an dem anderen Ende (Endabschnitt in X-Achsenrichtung positive Seite in 2) in Richtung der Wickelachse gebildet wird.
Während in der vorliegenden Ausführungsform eine längliche Kreisform als Querschnittsform der Elektrodenanordnung 400 dargestellt ist, kann die Querschnittsform eine elliptische, kreisförmige, polygonale oder ähnliche Form sein. Die Form der Elektrodenanordnung 400 ist nicht auf einen Wicklungstyp beschränkt und kann ein laminierter Typ sein, bei dem flache Platten laminiert werden.
Der Elektrodenanschluss 200, der ein negativer Elektrodenanschluss ist, ist über den Stromkollektor 120 elektrisch mit der negativen Elektrode der Elektrodenbaugruppe 400 verbunden. Der Elektrodenanschluss 300, der ein positiver Elektrodenanschluss ist, ist über den Stromkollektor 130 elektrisch mit der positiven Elektrode der Elektrodenanordnung 400 verbunden. Die Elektrodenanschlüsse 200 und 300 sind über obere Isolierelemente 250 und 350 mit Isoliereigenschaften an der Deckelplatte 110 befestigt, die über der Elektrodenanordnung 400 angeordnet ist.
Die Stromkollektoren 120 und 130 sind leitfähige und starre Elemente, die zwischen der Elektrodenbaugruppe 400 und der Wandoberfläche des Gehäuses 100 angeordnet und elektrisch mit den Elektrodenanschlüssen 200 bzw. 300 und der negativen bzw. positiven Elektrodenplatte der Elektrodenbaugruppe 400 verbunden sind. Obwohl das Material des Stromkollektors 130 nicht begrenzt ist, besteht es aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem, ähnlich wie die positive Elektroden-Substratschicht der Elektrodenanordnung 400. Obwohl das Material des Stromkollektors 120 ebenfalls nicht begrenzt ist, besteht er aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder ähnlichem, ähnlich wie die negative Elektroden-Substratschicht der Elektrodenanordnung 400.
In der vorliegenden Ausführung ist jeder der Stromkollektoren 120 und 130 durch eine Ultraschallverbindung mit der Elektrodenbaugruppe 400 verbunden. Das heißt, der Stromkollektor 120 wird mit dem negativ-elektrodenseitigen Endabschnitt 421a der Elektrodeneinheit 400 durch Ultraschallverbindung verbunden. Der Stromkollektor 130 wird mit dem positiv-elektrodenseitigen Endabschnitt 411a der Elektrodenanordnung 400 durch Ultraschallverbindung verbunden.
[Befestigungsstruktur des Elektrodenanschlusses am Gehäuse]
Als nächstes wird eine Befestigungsstruktur des Elektrodenanschlusses an der Deckelplatte 110 in der Energiespeichereinrichtung 10 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Befestigungsstrukturen der Elektrodenanschlüsse 200 und 300 an der Deckelplatte 110 gemeinsam. Daher wird im Folgenden die Befestigungs- d.h. Anbringungsstruktur des negativen Elektrodenanschlusses 200 an der Deckelplatte 110 beschrieben, wobei die Darstellung und Beschreibung der Befestigungsstruktur des positiven Elektrodenanschlusses 300 an der Deckelplatte 110 entfällt.
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die die Befestigungsstruktur des Elektrodenanschlusses 200 entsprechend der Ausführungsform an der Deckelplatte 110 zeigt. 3 zeigt einen Schaftabschnitt 210 im Zustand vor der Verpressung, und zeigt nicht eine Ausdehnung (einen Ausdehnungsabschnitt 201a, dargestellt in 4) eines Anschlusskörpers 201.
4 ist eine Draufsicht, die den Umriss der Konfiguration des Elektrodenanschlusses 200 entsprechend der Ausführungsform darstellt, und 5 ist eine Draufsicht, die den Umriss der Konfiguration des oberen Isolierelements 250 entsprechend der Ausführungsform darstellt. In 5 ist ein Mittelpunkt (Position des Achsmittelpunktes in der Draufsicht) P des Schaftabschnitts 210 (in 5 nicht dargestellt) durch einen schwarzen Kreis dargestellt. Dasselbe gilt für die nachstehend noch später beschriebene 8.
6 ist eine Querschnittsansicht, die den Umriss der Konfiguration des oberen Isolierelements 250 entsprechend der Ausführungsform zeigt. Konkret zeigt 6 einen Querschnitt, der entlang einer VI-VI-Linie in 5 aufgenommen wurde. In 6 ist eine Mittelachse (virtuelle Achse, die durch den Mittelpunkt P und parallel zur axialen Richtung verläuft) Ac des Schaftabschnitts 210 (in 6 nicht dargestellt) durch eine Strich-Punkt-Strich-Linie dargestellt. Dasselbe gilt für die später beschriebene 7.
Wie in 3 dargestellt, weist der Elektrodenanschluss 200 in der vorliegenden Ausführungsform den Anschlusskörper 201 und den Schaftausweis 210 auf. Der Abschlusskörper 201 ist über das obere Isolierelement 250 auf der Deckelplatte 110 des Gehäuses 100 angeordnet und ist über den Schaftabschnitt 210 mit dem Stromsammler 120 in de Gehäuse 100 elektrisch verbunden.
Genauer gesagt wird der Schaftabschnitt 210, der in dem Elektrodenanschluss 200 enthalten ist, in ein Durchgangsloch 252 des oberen Isolierelements 250, einen Öffnungsabschnitt 112 der Deckelplatte 110, einen Öffnungsabschnitt 282 eines unteren Isolierelements 280 und einen Öffnungsabschnitt 123 des Stromabnehmers 120 eingeführt und dessen Spitzenendabschnitt verpresst bzw. verstemmt. Dadurch wird der Elektrodenanschluss 200 zusammen mit dem oberen Isolierelement 250, dem unteren Isolierabschnitt 280 und dem Stromsammler 120 an der Deckelplatte 110 befestigt.
Der Stromsammler 120 weist einen Anschlussverbindungsabschnitt 121, in dem der Öffnungsabschnitt 123 ausgebildet ist, und ein Paar Beinabschnitte 122, die sich von dem Anschlussabschnitt 121 aus erstrecken, und das Paar Beinabschnitte 122 wird mit dem negativ-elektrodenseitigen Endabschnitt 421a der Elektrodenbaugruppe 400 wie oben beschrieben verbunden.
So wird in der vorliegenden Ausführungsform durch Verstemmen des mit dem Elektrodenanschluss 200 verbundenen Schaftabschnitts 210 die elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschluss 200 und dem Stromsammler 120, sowie die Befestigung dieser Abschnitte, des oberen Isolierteils 250 und des unteren Isolierteils 280 am Gehäuse 100 (Deckelplatte 110), durchgeführt.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das obere Isolierelement 250, das zwischen der Deckelplatte 110 und der Elektrodenklemme 200 angeordnet ist, einen zylindrischen Abschnitt 259, der das Durchgangsloch 252 bildet, durch das der Schaftabschnitt 210 dringt, auf, und der zylindrische Abschnitt 259 hat die Aufgabe, die Luftdichtheit zwischen dem Schaftabschnitt 210 und dem Öffnungsabschnitt 112 der Deckelplatte 110 aufrechtzuerhalten. Das heißt, das obere Isolierelement 250 weist auch eine Rolle als sogenannte Dichtung auf. Sowohl das obere Isolierelement 250 als auch das untere Isolierelement 280 bestehen aus einem Isoliermaterial wie Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyphenylensulfidharz (PPS).
In der gegenwärtigen Ausführungsform ist der Anschlusskörper 201 ein Element, das elektrische Energie über die Stromschiene ein- und ausgibt, indem es mit der Stromschiene verbunden wird. Das Laserschweißen wird als Verfahren zur Verbindung des Anschlusskörpers 201 mit der Stromschiene verwendet.
Werden die Stromschiene und der Anschlusskörper 201 durch Laserschweißen verbunden, so werden diese Elemente unter dem Gesichtspunkt des Korrosionsschutzes und der Schweißbarkeit vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Da andererseits der Stromsammler 120 auf der negativen Elektrodenseite aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, wird der Schaftabschnitt 210, der mechanisch und elektrisch mit dem Stromsammler 120 verbunden ist, vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt.
Dementsprechend ist bei der Herstellung des Elektrodenanschlusses 200 eine Verbindung aus ungleichem Metall (heterogene Verbindung) zwischen dem Anschlusskörper 201 aus Aluminium und dem Schaftabschnitt 210 aus Kupfer erforderlich. Als Verfahren dieser heterogenen Verbindung wird im Allgemeinen eine plastische Verbindung (Verbindung durch plastische Verformung) verwendet, die sich durch eine hervorragende Massenproduktivität und geringen Kosten auszeichnet. Beispiele für eine plastische Verbindung sind das Gesenkschmieden (Swaging) durch Spin-Schmieden (Spin Swaging) und ähnliches.
Wenn die Gesenkschmieden als Verbindungsverfahren zwischen dem Schaftabschnitt 210 und dem Anschlussgehäuse 201 verwendet wird, gibt es einen Fall, bei dem der in das Durchgangsloch des Anschlussgehäuses 201 eingeführte Schaftabschnitt 210 in axialer Richtung gepresst wird und sich in radialer Richtung ausdehnt, und als Folge davon das Anschlussgehäuse 201 verformt wird.
Konkret wird, wie in 4 dargestellt, die Ausdehnung (Ausdehnungsabschnitt 201a) an einer Stelle auf der Seite des Schaftabschnitts 210 des Anschlussgehäuses 201 erzeugt. Das heißt, der Ausdehnungsabschnitt 201a wird an einer Stelle auf der Seite des Schaftabschnitts 210 des Anschlusskörpers 201 gebildet, die in der Draufsicht eine abgerundete rechteckige Form hat. In der vorliegenden Ausführung ist der Mittelpunkt P des Schaftabschnitts 210 in der Draufsicht in der langen Richtung (X-Achsen-Richtung) im Wesentlichen in der Mitte des Anschlusskörpers 210 und in der kurzen Richtung (Y-Achsen-Richtung) im Wesentlichen in der Mitte des Anschlusskörpers 201 positioniert. Daher dehnen sich im Anschlusskörper 201 die Endflächen 202 auf beiden Seiten in der kurzen Richtung nahe dem Schaftabschnitt 210 nach außen aus und bilden so den Ausdehnungssabschnitt 201a.
Wenn der Kupfer-Schaftabschnitt 210 mit einem Durchmesser von etwa 5 mm bis 10 mm durch eine Spin-Schmiedeverbindung (Spin Swaging) mit dem Aluminium-Anschlusskörper 201 mit einer Dicke von mehreren mm und einer Länge und Breite von etwa mehreren cm verbunden wird, beträgt ein Ausdehnungsbetrag d am Ausdehnungsabschnitt 201a etwa 0,1 mm bis 1 mm. Je kleiner die Dicke des Anschlusskörpers 201 ist und je größer das Verhältnis des Durchmessers des Schaftabschnitts 210 zur vertikalen Breite oder horizontalen Breite des Anschlusskörpers 201 ist, desto größer ist tendentiell der Ausdehnungsbetrag d.
Auf diese Weise wird im Elektrodenanschluss 200 der Ausdehnungsabschnitt 201a im Anschlusskörper 201 als Folge des Herstellungsprozesses gebildet. Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem der Ausdehnungsabschnitt 201a mit Hilfe einer Form geformt wird, wird ein individueller Unterschied (Variation) im Expansions- d.h. Ausdehnungsbetrag d in jedem der Vielzahl der Anschlusskörper 201 relativ groß. Dementsprechend wird, wenn der Seitenwandabschnitt des Isolierelements, an dem der Anschlusskörper 201 angebracht ist, entlang der Endfläche 202 des Anschlusskörpers 201 vor der Verbindung mit dem Schaftabschnitt 210 geformt wird, der Seitenwandabschnitt durch den Ausdehnungsabschnitt 201a gepresst, und als Folge davon kann eine Verformung des Isolierelements und ein Weißfärben des Harzisolierelements auftreten. Natürlich ist es technisch möglich, den Ausdehnungsabschnitt 201a abzuschneiden, indem man den Anschlusskörper 201 dort, wo der Ausdehnungsabschnitt 201a aufgetreten ist, abschneidet (beschneidet). Die Durchführung dieses Beschneidens ist jedoch aufgrund von Problemen wie einer Verringerung der Herstellungseffizienz der Energiespeichereinrichtung 10 und einer Erhöhung der Produktionskosten praktisch schwierig.
Daher ist im oberen Isolierelement 250 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3, 5 und 6 dargestellt, an einem Teil eines Seitenwandteils 251 ein dünner Abschnitt 254 vorgesehen. Dadurch wird der Druck auf den Seitenwandabschnitt 251 durch den Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 unterdrückt.
Wie oben beschrieben, umfasst die Energiespeichereinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: den Elektrodenanschluss 200 mit dem plattenförmigen Anschlusskörper 201 und dem mit dem Anschlusskörper 201 verbundenen Schaftabschnitt 210; und das obere Isolierelement 250, das zwischen dem Anschlusskörper 201 und dem Gehäuse 100 angeordnet ist, wobei das obere Isolierelement 250, in dem das Durchgangsloch 252, durch das der Schaftabschnitt 210 hindurchgeht, ausgebildet ist. Das obere Isolierelement 250 weit den Seitenwandabschnitt 251, der entlang der Endfläche 202 des Anschlusskörpers 201 angeordnet ist, auf. Der Seitenwandabschnitt 251 ist mit dem dünnen Abschnitt 254 an einer Position auf der Seite des Mittelpunktes P des Schaftabschnitts 210 in einer Richtung (Y-Achsenrichtung in der vorliegenden Ausführung) senkrecht zur Erstreckungsrichtung (X-Achsenrichtung in der vorliegenden Ausführung) des Seitenwandabschnitts 251 in einer Draufsicht versehen. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, ist die Dicke des Abschnitts des Seitenwandabschnitts 251, der nicht der dünne Abschnitt 254 ist (zumindest ein Abschnitt, der an den dünnen Abschnitt 254 angrenzt), Tb, und die Dicke des Teils des dünnen Abschnitts 254 mit der kleinsten Dicke ist Ta (Ta < Tb).
Nach dieser Konfiguration kann das obere Isolierelement 250 dank des dünnen Abschnitts 254 den Ausdehnungsabschnitt (Ausdehnungsabschnitt 201a) des Anschlusskörpers 201 problemlos aufnehmen. Das heißt, im oberen Isolierelement 250 des vorliegenden Modus ist der dünne Abschnitt 254, der ein leicht verformbarer Abschnitt des Seitenwandabschnitts 251 ist, an einer Stelle angeordnet, die dem Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 entspricht. Daher kann das obere Isolierelement 250 jede der Vielzahl von Elektrodenanschlüssen 200 angemessen halten, wenn der Ausdehnungsbetrag d des Anschlusskörpers 201 individuelle Unterschiede zwischen den Elektrodenanschlüssen 200 aufweist. Genauer gesagt ist mindestens ein Abschnitt des SeitenwandAbschnitts 251 ohne den dünnen Abschnitt 254 an einer Stelle entlang der Endfläche 202 des Anschlusskörpers 201 angeordnet, so dass der Seitenwandabschnitt die Funktion eines Dreh- d.h. Rotationsstoppers oder einer Positionsregelung des Elektrodenanschlusses 200 (Anschlusskörper 201) übernehmen kann.
Natürlich ist es auch denkbar, unter Berücksichtigung des individuellen Unterschieds des Ausdehnungsbetrags d, ein jedem der mehreren Elektrodenanschlüsse 200 entsprechendes Isolierelement zu konfigurieren, indem der Seitenabschnitt des Schaftabschnitts 210 im Seitenwandabschnitt weitgehend nach außen freigegeben wird. In diesem Fall nimmt jedoch die Größe des Isolierelements zu, so dass die Möglichkeit besteht, dass das Isolierelement nicht den Spezifikationen der zu miniaturisierenden Energiespeichereinrichtung 10 entspricht. Bei dem Elektrodenanschluss 200 mit einem relativ kleinen Ausdehnungsbetrag d wird ein Spalt zwischen dem Anschlusskörper 201 und dem Seitenwandabschnitt relativ groß, und es kann das Problem bestehen, dass sich in diesem Spalt Fremdkörper wie Staub ansammeln.
In dieser Hinsicht kann im oberen Isolierelement 250 gemäß der vorliegenden Ausführung durch Bereitstellung des dünnen Abschnitts 254 an einer Stelle auf der Seite des Schaftabschnitts 210 im Seitenwandabschnitt jeder der Elektrodenanschlüsse 200 mit einem relativ großen individuellen Unterschied im Ausdehnungsbetrag d angemessen gehalten werden, ohne die äußere Form des oberen Isolierelements 250 zu vergrößern. Da ein Beschneiden des Anschlusskörpers 201 nach der Verbindung mit dem Schaftabschnitt 210 nicht erforderlich ist, ist dies unter dem Gesichtspunkt der Fertigungseffizienz bzw. der Produktionskosten der Energiespeichereinrichtung 10 vorteilhaft.
Selbst wenn der Ausdehnungsabschnitt nicht im Anschlusskörper 201 gebildet wird, stört das Vorhandensein des dünnen Abschnitts 254 nicht die Anordnung des Anschlusskörpers 201 auf dem oberen Isolierelement 250. Dementsprechend kann selbst dann, wenn das Problem der Ausdehnung nicht im Elektrodenanschluss 300 auf der Seite der positiven Elektrode besteht, ein Element mit der gleichen Form wie das obere Isolierelement 250 als oberes Isolierelement 350 verwendet werden. Das heißt, das obere Isolierelement kann sowohl für die positive als auch für die negative Elektrodenseite gemeinsam verwendet werden.
Wie voranstehend beschrieben, kann das obere Isolierelement 250 nach der vorliegenden Ausführungsform eine Positionsregulierung und ähnliches des Anschlusskörpers 201 durchführen, während gleichzeitig die seitliche Ausdehnung des Schaftabschnitts 210 des Anschlusskörpers 201 ermöglicht wird. Dementsprechend ist die Energiespeichereinrichtung 10 nach der vorliegenden Ausführungsform eine sehr zuverlässige Energiespeichereinrichtung, die das obere Isolierelement 250 enthält, das zwischen dem Anschlusskörper 201 des Elektrodenanschlusses 200 und dem Gehäuse 100 angeordnet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Schaftabschnitt 210 plastisch mit dem Anschlusskörper 201 verbunden.
In der Energiespeichereinrichtung 10 ist nach der vorliegenden Ausführungsform das obere Isolierelement 250 mit dem dünnen Abschnitt 254 versehen, und es ist daher möglich, den Elektrodenanschluss 200, der mit einer plastischen Verbindung hergestellt wurde, anzuwenden (plastische Verbindung, die eine hohe Verbindungsfestigkeit ergeben kann, während das Auftreten einer Ausdehnung des Anschlusskörpers 201 wahrscheinlich ist und das Auftreten einer Variation des Ausdehnungsbetrags d auftreten kann). Daher ist die Zuverlässigkeit der Verbindung zwischen dem Schaftabschnitt 210 und dem Anschlusskörper 201 hoch, und dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Energiespeichereinrichtung 10 bei.
Die plastische Verbindung, die für die Verbindung zwischen dem Schaftabschnitt 210 und dem Anschlusskörper 201 verwendet wird, beinhaltet zusätzlich zur Knetverbindung d.h. der Schmiedeverbindung eine Presspassung. In diesem Fall wird der Endabschnitt des Schaftabschnitts 210, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser eines im Anschlusskörper 201 vorgesehenen Lochs, in das Loch eingepresst, wodurch der Schaftabschnitt 210 mit dem Anschlusskörper 201 verbunden wird. Als Ergebnis dieser Ein- d.h. Presspressung kann es an einer Stelle auf der Seite des Schaftabschnitts 210 im Anschlusskörper 201 zu einer Ausdehnung kommen. Daher kann das obere Isolierelement 250 gemäß der vorliegenden Ausführung selbst dann, wenn der Schaftabschnitt 210 und der Anschlusskörper 201 durch Presspassung verbunden sind, den Anschlusskörper 201 angemessen halten und gleichzeitig ein Problem wie z.B. eine Weißfärbung unterdrücken.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der dünne Abschnitt 254 entlang eines Bogens gebildet, der auf den Schaftabschnitt 210 zentriert ist.
Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführung, wie in 5 dargestellt, der Seitenwandabschnitt 251 mit dem dünnen Abschnitt 254 versehen, der eine Innenfläche entlang eines Bogens C bildet, der auf den Mittelpunkt P des Schaftabschnitts 210 zentriert ist.
Das heißt, der Seitenwandabschnitt 251 ist mit dem dünnen Abschnitt 254 versehen, der eine ähnliche Form wie der Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 aufweist. Dadurch kann ein Spalt zwischen dem dünnen Abschnitt 254 und dem Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 verringert werden, wodurch die Möglichkeit des Eindringens und Verbleibens von Fremdkörpern in den Spalt verringert wird. Dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Energiespeichereinrichtung 10 bei.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der dünne Abschnitt 254 an den in der ersten Richtung (Y-Achsenrichtung in der vorliegenden Ausführungsform) gegenüberliegenden Positionen des oberen Isolierelements 250 in der Draufsicht angeordnet. Der dünne Abschnitt 254 ist an einem Mittelabschnitt des oberen Isolierelements 250 in der zweiten Richtung (X-Achsen-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform) orthogonal zur ersten Richtung in einer Draufsicht angeordnet.
Das heißt, das obere Isolierelement 250 ist um 180° rotationsmäßig symmetrischen Form gebildet und am Mittelpunkt P zentriert. Aus diesem Grund gibt es bei dem Anordnungsprozess des oberen Isolierelements 250 auf der Deckelplatte 110 mindestens zwei Möglichkeiten der Orientierung des oberen Isolierelements 250, und es gibt bei keiner der beiden Möglichkeiten ein Problem. Dadurch wird die Effizienz des Anordnungsprozesses verbessert, die Möglichkeit einer fehlerhaften Anordnung des oberen Isolierelements 250 reduziert, oder ähnliches. Das heißt, es ist möglich, die sehr zuverlässige Energiespeichereinrichtung 10 effizient herzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform weist der Anschlusskörper 201 in der Draufsicht auf jeder Seite des Schaftabschnitts 210 einen Verbindungsflächenabschnitt 205, mit dem ein externes leitendes Element verbunden ist. In 5 ist ein ungefährer Bereich des Verbindungsflächenabschnitts 205 als gepunkteter Bereich dargestellt.
In dieser Konfiguration befindet sich der Verbindungsflächenabschnitt 205 auf jeder Seite des mechanisch festen Abschnitts (Abschnitt, wo der Schaftabschnitt 210 vorhanden ist) des Anschlusskörpers 201. Dadurch wird die Verbindungsfläche mit einem leitenden Element wie einer Stromschiene relativ groß. Da das leitende Element wie die Stromschiene mit dem Anschlusskörper 201 in einer ausgeglichenen Weise verbunden werden kann, kann der Anschlusskörper 201 außerdem stabilisiert werden. Obwohl in 5 der Verbindungsflächenabschnitt 205 nur auf beiden Seiten in der langen Richtung (X-Achsen-Richtung) des Anschlusskörpers 201 in Bezug auf den Schaftabschnitt 210 vorhanden ist, kann der Verbindungsflächenabschnitt 205 auf beiden Seiten in der kurzen Richtung (Y-Achsen-Richtung) des Anschlusskörpers 201 anstelle des Paares der Verbindungsflächenabschnitte 205 oder zusätzlich zu diesem angeordnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, weist das obere Isolierelement 250 einen konvexen Teil 255 auf, der auf einem unteren Oberflächenabschnitt 253 ausgebildet ist, der zwischen dem Gehäuse 100 und dem Anschlusskörper 201 positioniert ist, wobei der konvexe Teil 255 in der Nähe des dünnen Abschnitts 254 positioniert ist.
Der Bodenflächenabschnitt 253 ist ein Abschnitt des oberen Isolierelements 250, der eine Bodenfläche 253a gegenüber der hinteren Oberfläche (Oberfläche in Richtung der Z-Achse, negative Seite) des Anschlusskörpers 201 bildet.
So ist in der vorliegenden Ausführungsform der konvexe Teil 255, der von der unteren Fläche 253a nach oben ragt, in der Nähe des dünnen Abschnitts 254 vorgesehen. Dadurch kann der Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 von unten (von der Seite des Gehäuses 100) durch das konvexe Teil 255 abgestützt werden. Wenn also beim Anschweißen der Stromschiene an den Anschlusskörper 201 eine Presskraft auf den Anschlusskörper 201 ausgeübt wird, kann die Durchbiegung des Ausdehnungsabschnitts 201a des Anschlusskörpers 201 unterdrückt werden. Dadurch wird die Verformung des Anschlusskörpers 201 unterdrückt, was zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Energiespeichereinrichtung 10 beiträgt.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, weist das obere Isolierelement 250 ferner einen konkaven Teil 256, der an einer Stelle auf der Rückseite des konvexen Teils 255 im unteren Flächenteil 253 ausgebildet ist.
Das obere Isolierelement 250, das durch Harzformen hergestellt wird, neigt bei ungleichmäßiger Dicke zu Verformungen durch Schrumpfung oder ähnliches. In dieser Hinsicht wird in dem oberen Isolierelement 250 nach der vorliegenden Ausführungsform der konkave Teil 256 auf der Rückseite des konvexen Teils 255 im unteren Flächenteil 253 gebildet. Das heißt, da der konvexe Teil 255 so gestaltet ist, dass die Dicke des unteren Flächenteils 253 nicht wesentlich verändert wird, wird das obere Isolierelement 250 mit hoher Genauigkeit hergestellt. Dies trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Energiespeichers 10 bei.
Obwohl die Energiespeichereinrichtung 10 entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde, kann die Energiespeichereinrichtung 10 das obere Isolierelement 250 in einer anderen als der in den 3 bis 6 dargestellten Form enthalten. Nachstehend werden Variationen des Aufbaus des oberen Isolierelements 250 in der Energiespeichereinrichtung 10 beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zu der oben beschriebenen Ausführungsform liegt.
(Variante 1)
7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Umriss der Konfiguration eines oberen Isolierelements 250a entsprechend der Variante 1 der Ausführungsform zeigt. Das in 7 dargestellte obere Isolierelement 250a ist ein Element, das zwischen dem Anschlusskörper 201 und dem Gehäuse 100 anstelle des oberen Isolierelements 250 entsprechend der obigen Ausführungsform angeordnet ist. Das Durchgangsloch 252, durch das der Schaftabschnitt 210 (siehe 3) durchdringt, ist im oberen Isolierelement 250a entsprechend der vorliegenden Variante ausgebildet, und das der Seitenwandabschnitt 251 des oberen Isolierelements 250a ist entlang der Stirnfläche 202 (siehe 3) des Anschlusskörpers 201 angeordnet.
Die Konfiguration von ihnen ist dem oberen Isolierelement 250 entsprechend der obigen Darstellung gemeinsam. Jedoch ist der Seitenwandabschnitt 251 des oberen Isolierelements 250a gemäß der vorliegenden Variante mit einem Kerbenabschnitt 254a an einer Stelle auf der Seite des Mittelpunktes P (Mittelachse Ac in 7) des Schaftabschnitts 210 in einer Richtung (Y-Achsenrichtung in der vorliegenden Variation) orthogonal zur Erstreckungsrichtung (X-Achsenrichtung in der vorliegenden Variation) des Seitenwandabschnitts 251 in einer Draufsicht versehen.
Das heißt, dass im oberen Isolierelement 250a gemäß der vorliegenden Variante anstelle des dünnen Abschnitts 254 der Kerbenabschnitts 254a an einer Stelle auf der Seite des Mittelpunkts P des Schaftabschnitts 210 im Seitenwandabschnitt 251 vorgesehen ist. Dadurch kann das obere Isolierelement 250a gemäß der vorliegenden Variation die gleiche Wirkung wie das obere Isolierelement 250 gemäß der obigen Ausführungsform erzielen.
Insbesondere kann das obere Isolierelement 250a dank des Kerbenabschnitts 254a problemlos den Ausdehnungsabschnitt (Ausdehnungsabschnitt 201a) des Anschlusskörpers 201 aufnehmen. Das heißt, dass beim oberen Isolierelement 250a nach der vorliegenden Variante der Kerbenabschnitt (Abschnitt, wo der Seitenwandabschnitt 251 nicht vorhanden ist) des Seitenwandabschnitts 251 an einer Stelle angeordnet ist, die dem Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 entspricht. Daher kann das obere Isolierelement 250a jede der Vielzahl von Elektrodenanschlüssen 200 angemessen halten, wenn der Ausdehnungsbetrag d (siehe 4) des Anschlusskörpers 201 individuelle Unterschiede zwischen den Elektrodenanschlüssen 200 aufweist. Genauer gesagt ist mindestens ein Abschnitt des Seitenwandabschnitts 251 ohne den Kerbenabschnitt 254a an einer Stelle entlang der Endfläche 202 des Anschlusskörpers 201 angeordnet, so dass der Seitenwandabschnitt die Funktion eines Drehstoppers oder einer Positionsregulierung des Elektrodenanschlusses 200 (Anschlusskörper 201) übernehmen kann. Das heißt, das obere Isolierelement 250a kann nach der vorliegenden Variante die Positionsregulierung und ähnliches des Anschlusskörpers 201 durchführen, während es die seitliche Ausdehnung des Schaftabschnitts 210 des Anschlusskörpers 201 zulässt. Dementsprechend ist die Energiespeichereinrichtung 10 einschließlich des oberen Isolierelements 250a die höchst zuverlässige Energiespeichereinrichtung 10.
Der Kerbenabschnitt 254a kann in einer Draufsicht bogenförmig ausgebildet werden. Dadurch kann ein Spalt zwischen den beiden Endabschnitten des Kerbenabschnitts 254a im Seitenwandabschnitt 251 und dem Ausdehnungsabschnitt 201a des Anschlusskörpers 201 reduziert werden. Dadurch wird die Wirksamkeit des Rotationsstopps bzw. der Positionsregulierung des Elektrodenanschlusses 200 (Anschlusskörper 201) durch den Seitenwandabschnitt 251 verbessert.
(Variante 2)
8 ist eine Draufsicht, die den Umriss der Konfiguration eines oberen Isolierelements 250b entsprechend einer Variante 2 der Ausführungsform zeigt, und 9 ist eine Draufsicht, die den Umriss der Konfiguration eines Elektrodenanschlusses 200a entsprechend der Variante 2 der Ausführungsform zeigt.
Das in 8 dargestellte obere Isolierelement 250b ist ein Element, das zwischen dem Anschlusskörper 201 und dem Gehäuse 100 anstelle des oberen Isolierelements 250 gemäß der obigen Darstellung angeordnet ist, und der in 9 dargestellte Elektrodenanschluss 200a ist ein Element, das anstelle des Elektrodenanschlusses 200 gemäß der Darstellung angeordnet ist.
Wie in 9 dargestellt, weist der Elektrodenanschluss 200a nach der vorliegenden Variante in der Draufsicht eine abgerundete quadratische Form auf, und der Abstand vom Mittelpunkt P des Schaftabschnitts 210 zu jeder der vier Seiten ist im Wesentlichen gleich. Daher wird der Ausdehnungsabschnitt 201a auf jeder der vier Seiten des Anschlusskörpers 201 in der Draufsicht durch die Presskraft beim Knetvorgang bzw. Schmiedevorgang zwischen dem Schaftabschnitt 210 und dem Anschlusskörper 201 gebildet.
Das obere Isolierelement 250b, das den Anschlusskörper 201 des so konfigurierten Elektrodenanschlusses 200a hält, ist mit vier dünnen Abschnitten 254 versehen, die den vier Ausdehnungsabschnitten 201a entsprechen.
Insbesondere ist im oberen Isolierelement 250b gemäß der vorliegenden Variante der dünne Abschnitt 254 an den in der ersten Richtung (Y-Achsenrichtung) des oberen Isolierelements 250b in der Draufsicht einander gegenüberliegenden Positionen angeordnet und ist an den in der zweiten Richtung (X-Achsenrichtung) des oberen Isolierelements 250b in der Draufsicht einander gegenüberliegenden Positionen angeordnet.
Auf diese Weise kann das obere Isolierelement 250b selbst in dem Fall, dass die Ausdehnungsabschnitte 201a auf den vier Seiten des Elektrodenanschlusses 200a auftreten, der mit dem Schaftabschnitt 210 in der Mitte des Anschlusskörpers 201 versehen ist, der in der Draufsicht eine im Wesentlichen quadratische Form hat, den Ausdehnungsabschnitt 201a jeder Seite leicht aufnehmen. Das heißt, die äußerst zuverlässige Energiespeichereinrichtung 10 kann selbst dann erreicht werden, wenn der im Wesentlichen quadratische Anschlusskörper 201 so gewählt wird, dass er die für die Energiespeichereinrichtung 10 erforderlichen Spezifikationen erfüllt.
Im oberen Isolierelement 250b kann mindestens einer der vier dünnen Abschnitte 254 durch den Kerbenabschnitt 254a ersetzt werden. Das heißt, wenn eine Vielzahl von Ausdehnungsabschnitten 201a im Anschlusskörper 201 gebildet wird, kann das obere Isolierelement 250b den dünnen Abschnitt 254 oder den Kerbenabschnitt 254a an entsprechenden Positionen, die der Vielzahl von Ausdehnungsabschnitten 201a entsprechen, enthalten. Der Ausdehnungsbetrag d jedes der Vielzahl von Ausdehnungsabschnitten 201a, die in dem Anschlusskörper 201 gebildet werden, muss nicht unbedingt einheitlich sein.
(Andere Ausführungsformen)
Die Energiespeichereinrichtung nach der vorliegenden Erfindung wurde auf der Grundlage der Ausführungsform und deren Varianten beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben genannten Ausführungsformen und Varianten beschränkt. Sofern nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, sind Anwendungen verschiedener Varianten, die von Fachleuten auf dem Gebiet der oben genannten Ausführungsform konzipiert werden, oder Variationen oder Ausbildungen, die durch Kombination der Vielzahl von Komponenten, die oben beschrieben wurden, hergestellt wurden, in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung einbezogen.
Ähnlich wie der Elektrodenanschluss 200 auf der negativen Elektrodenseite kann der Elektrodenanschluss 300 auf der positiven Elektrodenseite aus dem Anschlusskörper und dem Schaftabschnitt bestehen, die durch eine Knetverbindung bzw. Schmiedeverbindung verbunden sind. In diesem Fall wird durch den dünnen Abschnitt oder den Kerbenabschnitt im Seitenwandabschnitt des oberen Isolierelements 350 der Druck auf den Seitenwandabschnitt durch den Ausdehnungsabschnitt des Anschlusskörpers des Elektrodenanschlusses 300 unterdrückt.
Insbesondere bei dem Elektrodenanschluss 300 auf der positiven Elektrodenseite sind sowohl der Anschlusskörper als auch der Schaftabschnitt vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem hergestellt. Daher wird der Elektrodenanschluss 300 im Allgemeinen als ein Bauteil hergestellt, bei dem der Anschlusskörper und der Schaftabschnitt durch Pressbearbeitung eines Aluminiumstabs integriert werden.
Es gibt jedoch einen Fall, bei dem ein relativ großer Anschlusskörper als Reaktion auf eine Forderung nach einer Vergrößerung der Verbindungsfläche des Anschlusskörpers benötigt wird. In diesem Fall, wenn der Anschlusskörper durch Pressbearbeitung der Stange geformt wird, wird der nach dem Pressen zu entfernende Abschnittl relativ groß, was sich nachteilig auf die Kosten auswirkt. Wenn also ein relativ großer Anschlusskörper benötigt wird, gibt es einen Fall, bei dem der Anschlusskörper und der Schaftabschnitt als separate Komponenten hergestellt werden und anschließend der Anschlusskörper und der Schaftabschnitt durch eine Knetverbindung bzw. Schmiedeverbindung verbunden werden. Das heißt, in diesem Fall wird, ähnlich wie beim Elektrodenanschluss 200 nach der obigen Ausführungsform, auch beim Elektrodenanschluss 300 auf der positiven Elektrodenseite ein Ausdehnungsabschnitt im Anschlusskörper gebildet. Indem das obere Isolierelement 350 auf der positiven Elektrodenseite in gleicher Weise wie das obere Isolierelement 250 auf der negativen Elektrodenseite mit einem dünnen Abschnitt oder einem Kerbenabschnitt versehen wird, kann der Anschlusskörper mit dem Ausdehnungsabschnitt leicht und zuverlässig zu einem derartigen Ausmaß gehalten werden, dass eine Positionsregulierung und ähnliches möglich ist.
In der obigen Ausführungsform weist der dünne Abschnitt 254 eine Form entlang des Bogens C (siehe 5) auf, aber die Form des dünnen Abschnitts 254 in der Draufsicht ist nicht besonders begrenzt. Das heißt, dass der dünne Abschnitt nur im Seitenwandabschnitt 251 als konkaves Teil vorgesehen werden muss, das sich in der Draufsicht zur Seite des Anschlusskörpers 201 hin öffnet, und die Form des konkaven Teils kann entweder zu einer Kurve oder zu einer geraden Linie geformt werden.
Die Verbindung zwischen dem Anschlusskörper 201 und dem Elektrodenanschluss 200 kann durchgeführt werden, nachdem der Anschlusskörper 201 und der Schaftabschnitt 210 auf der Deckelplatte 110 angeordnet wurden. Der Spitzenendabschnitt des Schaftabschnitts 210 kann in einem Zustand verpresst werden, in dem der am Stromsammler 120 befestigte Schaftabschnitt 210 in den Öffnungsabschnitt 282 des unteren Isolierelements 280, den Öffnungsabschnitt 112 der Deckelplatte 110, das Durchgangsloch 252 des oberen Isolierelements 250 und das Durchgangsloch des Anschlusskörpers 201 eingeführt wird.
Das heißt, der Schaftabschnitt 210 kann mit dem Anschlusskörper 201 verbunden werden, indem er außerhalb des Gehäuses 100 gestaucht d.h. geschmiedet wird. In diesem Fall erfolgt keine Ausdehnung im Anschlusskörper 201 zu dem Zeitpunkt, zu der der Anschlusskörper 201 auf dem oberen Isolierelement 250 angeordnet wird, sondern der Ausdehnungsabschnitt 201a wird auf der Seite des Anschlusskörpers 201 durch Gesenkschmieden des Spitzenendteils des Schaftteils 210 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird der dünne Abschnitt 254 oder der Kerbenabschnitt 254a an einer Position gegenüber dem Ausdehnungsabschnitt 201a angeordnet, d.h. an einer Position auf der Seite des Schaftabschnitts 210 in dem Seitenwandabschnitt 251. Dadurch wird verhindert, dass der Ausdehnungsabschnitt 201a den Seitenwandabschnitt 251 so weit drückt, dass er einen Defekt wie z.B. eine Weifärbung verursacht.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Energiespeichereinrichtung 10 nur eine Elektrodenanordnung 400, aber die Energiespeichereinrichtung 10 kann zwei oder mehr der Elektrodenanordnungen 400 enthalten. Wenn die Energiespeichereinrichtung 10 zwei Elektrodenbaugruppen 400 enthält, kann der Stromsammler 120 vier Beinabschnitte 122 aufweisen, die mit den beiden Elektrodenanordnungen 400 verbunden sind.
Die Anzahl der Beinabschnitte 122, die in dem Stromsammler 120 enthalten sind, ist nicht auf zwei begrenzt. Der Stromsammler 120 kann mindestens einen Beinabschnitt 122 aufweisen, der mit dem negativ-elektrodenseitigen Endabschnitt 421a der Elektrodenanordnung 400 verbunden ist.
Die Dicken der Vielzahl von dünnen Abschnitten, die im oberen Isolierelement, wie z.B. dem oberen Isolierelement 250, enthalten sind, können sich voneinander unterscheiden. Die Größen der Vielzahl von Kerbenabschnitten, die in dem oberen Isolierelement enthalten sind, können unterschiedlich sein. Bei dem Elektrodenanschluss 200 wird entsprechend der Ausführungsform angenommen, dass der Mittelpunkt P des Schaftabschnitts 210 von der Mitte des Anschlusskörpers 201 verschoben ist. In diesem Fall wird der Ausdehnungsbetrag d (siehe 4) des Ausdehnungsabschnitts 201a an einer Position nahe dem Mittelpunkt P als grösser angesehen als der Ausdehnungsbetrag d des Ausdehnungsabschnitts 201a an einer Position weit vom Mittelpunkt P. In diesem Fall kann im oberen Isolierabschnitt 250 die Dicke des dünnen Abschnitts 254, der dem Ausdehnungsabschnitt 201a an der Position nahe dem Mittelpunkt P entspricht, dünner gemacht werden als die Dicke des dünnen Teils 254, der dem Ausdehnungsabschnitt 201a an der Position weit vom Mittelpunkt P entspricht. Dadurch können die beiden Ausdehnungsabschnitte 201a leicht im Isolierelement 250 untergebracht werden, ohne den Spalt zwischen jedem der beiden Ausdehnungsabschnitte 201a mit unterschiedlichen Ausdehnungsbeträgen d zueinander und dem dünnen Abschnitt 254 übermäßig zu vergrößern.
Ausführungsformen, die durch eine beliebige Kombination der in der obigen Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Varianten gebaut werden, sind ebenfalls in den Umfang dieser Erfindung einbezogen.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur als die oben beschriebene Energiespeichereinrichtung, sondern auch als eine Energiespeichervorrichtung mit einer Vielzahl von Energiespeichereinrichtungen realisiert werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Energiespeichereinrichtung wie eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie anwendbar.
Bezugszeichenliste

10: Energiespeichereinrichtung
100: Gehäuse
200, 200a, 300: Elektrodenanschluss
201: Anschlusskörper
201a: Ausdehnungsabschnitt
202: Endfläche
205: Verbindungsoberflächenabschnitt
210: Schaftabschnitt
250, 250a, 250b: oberes Isolierelement
251: Seitenwandabschnitt
252: Durchgangsloch
253: unterer Oberflächenabschnitt
254: dünner Abschnitt
254a: Kerbenabschnitt
255: konvexer Teil
256: konkaver Teil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015035304 A [0003]

Claims

Energiespeichereinrichtung, umfassend: ein Gehäuse; einen Elektrodenanschluss mit einem Anschlusskörper, der eine Plattenform und einen mit dem Anschlusskörper verbundenen Schaftabschnitt aufweist; und ein zwischen dem Anschlusskörper und dem Gehäuse angeordnetes Isolierelement, wobei das Isolierelement ein Durchgangsloch aufweist, durch das der Schaftabschnitt hindurchgeht, wobei das Isolierelement einen Seitenwandabschnitt aufweist, der entlang einer Endfläche des Anschlusskörpers angeordnet ist, und der Seitenwandabschnitt mit einem dünnen Abschnitt oder einem Kerbenabschnitt an einer Position auf einer Seite eines Mittelpunkts des Schaftabschnitts in einer Richtung senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Seitenwandabschnitts in einer Draufsicht versehen ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schaftabschnitt plastisch mit dem Anschlusskörper verbunden ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der dünne Abschnitt entlang eines Bogens gebildet ist, der auf den Schaftabschnitt zentriert ist.
Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Draufsicht der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt in dem Isolierelement an Positionen angeordnet ist, die sich in einer ersten Richtung gegenüberliegen, und in der Draufsicht der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt in dem Isolierelement an einem Mittelabschnitt in einer zweiten, zur ersten Richtung orthogonalen Richtung angeordnet ist.
Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in der Draufsicht der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt in dem Isolierelement an Positionen angeordnet ist, die sich in einer ersten Richtung gegenüberliegen, und in der Draufsicht der dünne Abschnitt oder der Kerbenabschnitt im Isolierelement an einander gegenüberliegenden Stellen in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung angeordnet ist.
Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Draufsicht der Anschlusskörper auf jeder Seite des Schaftabschnitts einen Verbindungsflächenabschnitt aufweist, mit dem ein externes leitendes Element verbunden ist.
Energiespeichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Isolierelement einen konvexen Teil aufweist, der an einem unteren Oberflächenabschnitt ausgebildet ist, der zwischen dem Gehäuse und dem Anschlusskörper angeordnet ist, wobei der konvexe Teil in einer Nähe des dünnen Abschnitts oder des Kerbenabschnitts angeordnet ist.
Energiespeichereinrichtung nach Anspruch 7, wobei das Isolierelement außerdem einen konkaven Teil aufweist, der an einer Stelle auf einer Rückseite des konvexen Teils in dem unteren Oberflächenabschnitt ausgebildet ist.