DE112018008104T5

DE112018008104T5 - Batterie und batteriepack

Info

Publication number: DE112018008104T5
Application number: DE112018008104.4T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Murata; Yasuaki Murashi; Tatsuya Shinoda
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2021-08-05
Also published as: JP6977181B2; WO2020084707A1; CN112335116B; US20210135320A1; JPWO2020084707A1; CN112335116A

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Batterie bereitgestellt. Die Batterie beinhaltet eine erste Leitung, welche einen Stromsammelansatz klemmt, die in mehrere Schichten gewickelt ist. Die erste Leitung beinhaltet: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist. Der Abdeckplattenabschnitt beinhaltet einen ersten Plattenabschnitt und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet einen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich die zweite Leitung erstreckt. Der Vorsprung ist in Richtung von zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe gebogen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Hierin beschriebene Ausführungsformen betreffen im Allgemeinen eine Batterie und ein Batteriepack.
HINTERGRUND
Da Lithiumionenbatterien hohe Energiedichten aufweisen, wird erwartet, dass sie als Stromquellen für Elektrofahrzeuge (EV), Hybridfahrzeuge (HEV), Elektromotorräder, Gabelstapler und dergleichen verwendet werden. Um eine elektrische Stromquelle zu erhalten, die eine größere Kapazität aufweist, ist ein Batteriemodul entwickelt worden, das gebildet wird, indem eine Vielzahl von Batterien elektrisch verbunden wird.
Eine Batterie beinhaltet zum Beispiel eine metallische Außenhülse, eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, Leitungen und einen metallischen Deckel, der an einer Öffnung der Außenhülse angebracht ist. Zum Beispiel ist der Deckel an die Öffnung der Außenhülse geschweißt. Die gewickelte Elektrodengruppe beinhaltet einen Positivelektrodenstromsammelansatz an einem Ende in der Windungsachsenrichtung und einen Negativelektrodenstromsammelansatz an dem anderen Ende in der Windungsachsenrichtung. Der Positivelektrodenstromsammelansatz ist mit einer Positivelektrodenleitung verbunden und der Negativelektrodenstromsammelansatz ist mit einer Negativelektrodenleitung verbunden. Der Deckel ist mit einem Positivelektrodenanschluss und einem Negativelektrodenanschluss bereitgestellt. Diese Anschlüsse sind zum Beispiel durch Stauchen an dem Deckel befestigt, wobei eine Dichtung dazwischen eingefügt ist, sodass die Anschlüsse gegenüber dem Deckel und der Außenhülse isoliert sind. Die Positiv- und die Negativelektrodenleitung, die mit den Stromsammelansätzen verbunden sind, sind jeweils mit den Anschlüssen der Positivelektrode und der Negativelektrode elektrisch verbunden.
In einer Struktur, in der eine Ansatzanordnung, die in mehrere Schichten gewickelt ist, durch Ultraschallwellen oder dergleichen mit einem Leitungselement verbunden ist, um einen Strom zu der Außenseite zu extrahieren, wird eine Backup-Leitung verwendet, um die Ansatzanordnung zu bündeln. In dem Abschnitt, in dem der Ansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, durch die Backup-Leitung gebündelt und Ultraschallverbindung ausgesetzt ist, sind die Schichten des Ansatzes in engem Kontakt miteinander. Somit nimmt das Imprägnieren einer elektrolytischen Lösung ab. Das heißt, dass es in dem Abschnitt, in dem der Ansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, durch die Backup-Leitung gebündelt ist, weniger wahrscheinlich sein kann, dass eine elektrolytische Lösung in einer Richtung parallel zu der Windungsachsenrichtung durchdringt.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR
PATENTLITERATUR 1: Jpn. Pat. Anmldng. KOKAI Veröffentlichungs-Nr. 2011-049065
KURZDARSTELLUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist, eine Batterie bereitzustellen, die hervorragende Imprägniereigenschaften einer elektrolytischen Lösung aufweist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Batterie bereitgestellt. Die Batterie beinhaltet: eine Außenhülse, die eine Seitenwand und eine Bodenwand beinhaltet und eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand beinhaltet; eine elektrolytische Lösung; eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe die Seitenwand schneidet, und einen Stromsammelansatz beinhaltend, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe angeordnet ist; eine erste Leitung, welche den Stromsammelansatz klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Leitung, die mit der ersten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen metallischen Deckel, der an der Öffnung der Außenhülse angebracht ist und einen Anschluss beinhaltet. Die erste Leitung beinhaltet: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist; und einen Verbindungsplattenabschnitt, der den Anschlussplattenabschnitt und den Abdeckplattenabschnitt verbindet und zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe zugewandt ist. Die zweite Leitung beinhaltet ein Substrat, das mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist, und einen Schenkelabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe erstreckt, wobei der Schenkelabschnitt mit dem Anschlussplattenabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Abdeckplattenabschnitt beinhaltet: einen ersten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Abdeckplattenabschnittes bildend; und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes bildet. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet: eine verbundene Seite, die mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; eine nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite und der nicht verbundenen Seite positioniert ist. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet einen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt. Die nicht verbundene Seite und ein Teil der Gegenseite an dem Vorsprung ist in Richtung von zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe gebogen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ein Batteriepack bereitgestellt. Das Batteriepack beinhaltet die nichtwässrige Elektrolytenbatterie gemäß der Ausführungsform.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Äußeren einer Batterie gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine entfaltete perspektivische Ansicht der Batterie, die in 1 gezeigt ist.
3 ist eine entfaltete perspektivische Ansicht eines Kappenkörpers, der in der Batterie enthalten ist, die in 1 gezeigt ist.
4 ist eine entfaltete Ansicht einer gewickelten Elektrodengruppe, die in der Batterie enthalten ist, die in 1 gezeigt ist.
5 ist eine Vorderansicht der Batterie, die in 1 gezeigt ist.
6 ist eine vergrößerte Ansicht der Vorderseite und der Seite eines Umfangs einer Negativelektroden-Backup-Leitung eines Beispiels für die Batterie gemäß der Ausführungsform.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung gemäß der Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 7 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen.
9 ist eine Draufsicht auf die Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 7 gezeigt ist, wie von der oberen Seite aus gesehen.
10 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die 7 gezeigt ist, in einem entfalteten Zustand.
11 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für einen Fluss einer elektrolytischen Lösung in der Batterie zeigt, die in 6 gezeigt ist.
12 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für einen Fluss einer elektrolytischen Lösung in einer Batterie gemäß einem Referenzbeispiel zeigt.
13 ist eine vergrößerte Ansicht der Vorderseite und der Seite eines Umfangs einer Negativelektroden-Backup-Leitung eines weiteren Beispiels für die Batterie gemäß der Ausführungsform.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung gemäß der Ausführungsform zeigt.
15 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 14 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen.
16 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 14 gezeigt ist, in einem entfalteten Zustand.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung gemäß der Ausführungsform zeigt.
18 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 17 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen.
19 ist eine perspektivische Ansicht, die noch ein weiteres Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung gemäß der Ausführungsform zeigt.
20 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 19 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen.
21 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für ein Batteriepack gemäß einer Ausführungsform zeigt.
22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen elektrischen Schaltkreis des Batteriepacks zeigt, das in 21 gezeigt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
(Erste Ausführungsform)
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist eine Batterie bereitgestellt. Die Batterie beinhaltet: eine Außenhülse, die eine Seitenwand und eine Bodenwand beinhaltet und eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand beinhaltet; eine elektrolytische Lösung; eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe die Seitenwand schneidet, und einen Stromsammelansatz beinhaltend, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe angeordnet ist; eine erste Leitung, welche den Stromsammelansatz klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Leitung, die mit der ersten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen metallischen Deckel, der an der Öffnung der Außenhülse angebracht ist und einen Anschluss beinhaltet. Die erste Leitung beinhaltet: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist; und einen Verbindungsplattenabschnitt, der den Anschlussplattenabschnitt und den Abdeckplattenabschnitt verbindet und zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe zugewandt ist. Die zweite Leitung beinhaltet ein Substrat, das mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist, und einen Schenkelabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe erstreckt, wobei der Schenkelabschnitt mit dem Anschlussplattenabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Abdeckplattenabschnitt beinhaltet: einen ersten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Abdeckplattenabschnittes bildend; und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes bildet. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet: eine verbundene Seite, die mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; eine nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite und der nicht verbundenen Seite positioniert ist. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet einen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt. Die nicht verbundene Seite und ein Teil der Gegenseite an dem Vorsprung ist in Richtung von zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe gebogen.
Nachfolgend hierin werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Als ein Beispiel für eine Batterie zeigt 1 ein Äußeres einer nichtwässrigen Elektrolytenbatterie 100, und zeigt 2 eine entfaltete perspektivische Ansicht der nichtwässrigen Elektrolytenbatterie. Die Batterie 100 beinhaltet eine Außenhülse 1, eine flache gewickelte Elektrodengruppe 2, eine Positivelektrodenleitung 3 (zweite Positivelektrodenleitung), eine Negativelektrodenleitung 4 (zweite Negativelektrodenleitung), einen Deckel 5, einen Positivelektrodenanschluss 6, einen Negativelektrodenanschluss 7, eine Positivelektroden-Backup-Leitung 8 (erste Positivelektrodenleitung), eine Negativelektroden-Backup-Leitung 9 (erste Negativelektrodenleitung), eine Positivelektrodenisolierabdeckung 10, eine Negativelektrodenisolierabdeckung 11, eine Positivelektrodendichtung 12, eine Negativelektrodendichtung 13, ein Sicherheitsventil 14, einen Deckel 15 für eine Elektrolyteneinspritzöffnung und eine elektrolytische Lösung (nicht gezeigt). Es ist bevorzugt, dass die elektrolytische Lösung in der Außenhülse 1 vorhanden ist und die Außenhülse 1 füllt.
Die Außenhülse 1 weist eine rechteckige Röhrenform mit Boden auf. Die Außenhülse 1 beinhaltet eine Seitenwand und eine Bodenwand, und beinhaltet eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand; Die Außenhülse 1 ist aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder Edelstahl gefertigt. Die gewickelte Elektrodengruppe 2 ist untergebracht, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 die Seitenwand der Außenhülse 1 schneidet.
Die gewickelte Elektrodengruppe 2 beinhaltet: einen Positivelektrodenstromsammelansatz 20a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an einem Ende in der Windungsachsenrichtung angeordnet ist; und einen Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an dem anderen Ende in der Windungsachsenrichtung angeordnet ist. 4 zeigt eine entfaltete Ansicht der gewickelten Elektrodengruppe 2. Eine Positivelektrode 20 beinhaltet einen streifenförmigen Positivelektrodenstromsammler 20c, der zum Beispiel aus einer Metallfolie hergestellt ist, und eine Positivelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht 20b, die auf einer oder beiden Oberflächen des Positivelektrodenstromsammlers 20c gebildet ist. Die Positivelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht 20b ist auf dem streifenförmigen Positivelektrodenstromsammler 20c gebildet, sodass eine Region (nicht beschichteter Abschnitt), die eine bestimmte Breite aufweist, auf einer Endseite entlang einer Längsrichtung des Positivelektrodenstromsammlers 20c bleibt. Der nicht beschichtete Abschnitt ist ein Abschnitt, in dem der Positivelektrodenstromsammler 20c exponiert ist und dient als der Positivelektrodenstromsammelansatz 20a. Ebenso beinhaltet eine Negativelektrode 22 einen streifenförmigen Negativelektrodenstromsammler 22c, der zum Beispiel aus einer Metallfolie hergestellt ist, und eine Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht 22b, die auf einer oder beiden Oberflächen des Negativelektrodenstromsammlers 22c gebildet ist. Die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht 22b ist auf dem streifenförmigen Negativelektrodenstromsammler 22c gebildet, sodass eine Region (nicht beschichteter Abschnitt), die eine bestimmte Breite aufweist, auf der anderen Endseite (der Seite gegenüber einem Ende der Positivelektrode 20) entlang einer Längsrichtung des Negativelektrodenstromsammlers 22c bleibt. Der nicht beschichtete Abschnitt ist ein Abschnitt, in dem der Negativelektrodenstromsammler 22c exponiert ist und dient als der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a.
Die Positivelektrode 20 und die Negativelektrode 22 sind abwechselnd mit einem streifenförmigen Trenner 21 gestapelt. Zum Beispiel werden zwei Trenner, ein Trenner 21a und ein Trenner 21b, für den Trenner 21 verwendet. Bei dieser Gelegenheit ist der Positivelektrodenstromsammelansatz 20a an einer Endseite in der Windungsachsenrichtung angeordnet und ist der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a an der anderen Endseite in der Windungsachsenrichtung angeordnet. Der Trenner 21a, der unterhalb der Negativelektrode 22 gestapelt ist, ist angeordnet, sodass ein Ende des Trenners 21a entlang der Längsrichtung davon auf einer Innenseite in Bezug auf das Ende der Negativelektrode 22 positioniert ist, die auf der Seite des Negativelektrodenstromsammelansatzes positioniert ist. Somit steht der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a von der Positivelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 20b, der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 22b und dem Trenner 21a hervor, welche die gewickelte Elektrodengruppe 2 darstellen. Auch ist der Trenner 21a so angeordnet, dass das andere Ende des Trenners 21a entlang der Längsrichtung davon auf einer Außenseite in Bezug auf das andere Ende der Negativelektrode 22 positioniert ist. Der Trenner 21b, der zwischen der Positivelektrode 20 und der Negativelektrode 22 eingefügt ist, ist angeordnet, sodass ein Ende des Trenners 21b entlang der Längsrichtung davon auf einer Innenseite in Bezug auf das Ende der Positivelektrode 20 positioniert ist, die auf der Seite des Positivelektrodenstromsammelansatzes positioniert ist. Somit steht der Positivelektrodenstromsammelansatz 20a von der Positivelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 20b, der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 22b und dem Trenner 21b hervor, welche die gewickelte Elektrodengruppe 2 darstellen. Auch ist der Trenner 21b so angeordnet, dass das andere Ende des Trenners 21b entlang der Längsrichtung davon auf einer Außenseite in Bezug auf das andere Ende der Positivelektrode 20 positioniert ist.
Der gestapelte Trenner 21a, die Negativelektrode 22, der Trenner 21b und die Positivelektrode 20 werden gewickelt und dann gepresst, um die flache gewickelte Elektrodengruppe 2 zu bilden.
Zum Beispiel, wie in 2 gezeigt, ist die gewickelte Elektrodengruppe 2 mit einem Isolierband 40 befestigt. Das Isolierband 40 bedeckt den äußersten Umfang der gewickelten Elektrodengruppe 2 mit Ausnahme des Stromsammelansatzes, um den äußersten Umfang mit Ausnahme des Stromsammelansatzes zu isolieren. Das Isolierband 40 kann einmal oder mehrere Male gewickelt sein.
3 zeigt eine entfaltete perspektivische Ansicht eines Beispiels für einen Kappenkörper 50. Der Kappenkörper 50 ist zum Beispiel aus einem Deckel 5, einem Isolator 18, einer Positivelektrodenleitung 3 (zweite Positivelektrodenleitung), einer Negativelektrodenleitung 4 (zweite Negativelektrodenleitung), einem Positivelektrodenanschluss 6, einem Negativelektrodenanschluss 7, einer Positivelektrodendichtung 12 (erste Positivelektrodendichtung 12), einer zweiten Positivelektrodendichtung 16, einer Negativelektrodendichtung 13 (erste Negativelektrodendichtung 13) und einer zweiten Negativelektrodendichtung 17 gebildet.
Der Deckel 5 ist ein geformtes Element, das aus Metall oder Legierung wie zum Beispiel Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder Edelstahl gefertigt ist.
Die Positivelektrodenleitung 3 als eine zweite Positivelektrodenleitung ist ein leitendes Element, das den Positivelektrodenanschluss 6 und die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 als eine erste Positivelektrodenleitung, die in 2 gezeigt ist, elektrisch verbindet, usw. Die Positivelektrodenleitung 3 ist ein leitendes Element wie zum Beispiel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Die Negativelektrodenleitung 4 als eine zweite Negativelektrodenleitung ist ein leitendes Element, das den Negativelektrodenanschluss 7 und die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 als eine erste Negativelektrodenleitung, die in 2 gezeigt ist, elektrisch verbindet, usw. Die Negativelektrodenleitung 4 ist ein leitendes Element wie zum Beispiel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Der Positivelektrodenanschluss 6 ist ein Elektrodenanschluss für die Positivelektrode der Batterie, die an dem Deckel 5 bereitgestellt ist. Der Positivelektrodenanschluss 6 ist aus einem leitenden Element wie zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Der Positivelektrodenanschluss 6 ist an dem Deckel 5 befestigt, wobei die isolierende erste Positivelektrodendichtung 12 und die isolierende zweite Positivelektrodendichtung 16 dazwischen eingefügt sind. Der Positivelektrodenanschluss 6 ist über die Positivelektrodenleitung 3 und die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 mit der Positivelektrode 20 elektrisch verbunden.
Der Negativelektrodenanschluss 7 ist ein Elektrodenanschluss für die Negativelektrode der Batterie, die an dem Deckel 5 bereitgestellt ist. Der Negativelektrodenanschluss 7 ist aus einem leitenden Element wie zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Der Negativelektrodenanschluss 7 ist an dem Deckel 5 befestigt, wobei die isolierende erste Negativelektrodendichtung 13 und die isolierende zweite Negativelektrodendichtung 17 dazwischen eingefügt sind. Der Negativelektrodenanschluss 7 ist über die Negativelektrodenleitung 4 und die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 mit der Negativelektrode 22 elektrisch verbunden.
Die Positivelektrodenisolierabdeckung 10, die in 2 gezeigt ist, usw., ist ein Isolierelement, das die Positivelektrodenleitung 3 und die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 bedeckt. Die Positivelektrodenisolierabdeckung 10 nimmt ein Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in Eingriff, darunter den Positivelektrodenstromsammelansatz 20a. Die Positivelektrodenisolierabdeckung 10 ist bevorzugt ein isolierendes und wärmebeständiges Element. Die Positivelektrodenisolierabdeckung 10 ist bevorzugt ein harzgeformter Körper, ein geformter Körper, der aus einem Material hergestellt ist, das hauptsächlich aus Papier besteht, ein Element, das erhalten wird, indem ein geformter Körper, der aus einem Material hergestellt ist, das hauptsächlich aus Papier besteht, mit einem Harz beschichtet wird, oder dergleichen. Als Harz wird bevorzugt ein Polyethylenharz oder ein Fluorharz verwendet. Indem die Positivelektrodenisolierabdeckung 10 verwendet wird, werden die Positivelektrode 20 und die Außenhülse 1 voneinander isoliert, und die Stromsammelansatregion (Stromsammelansatz, Leitung, Backup-Leitung) kann vor externem Einfluss geschützt werden.
Die Negativelektrodenisolierabdeckung 11, die in 2 gezeigt ist, usw., ist ein Isolierelement, das die Negativelektrodenleitung 4 und die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 bedeckt. Die Negativelektrodenisolierabdeckung 11 nimmt ein Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in Eingriff, darunter den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a. Das Material, die Form und dergleichen der Negativelektrodenisolierabdeckung 11 sind die gleichen wie diejenigen der Positivelektrodenisolierabdeckung 10. Beschreibungen, die der Positivelektrodenisolierabdeckung 10 und der Negativelektrodenisolierabdeckung 11 gemein sind, sind weggelassen.
Die erste Positivelektrodendichtung 12 und die zweite Positivelektrodendichtung 16 sind Elemente, die den Positivelektrodenanschluss 6 gegenüber der Außenhülse 1 isolieren. Die Positivelektrodendichtung ist bevorzugt ein harzgeformter Körper, der Lösungsmittelwiderstand und Flammhemmung aufweist. Zum Beispiel wird ein Polyethylenharz, ein Fluorharz oder dergleichen für die Positivelektrodendichtung verwendet.
Die erste Negativelektrodendichtung 13 und die zweite Negativelektrodendichtung 17 sind Elemente, die den Negativelektrodenanschluss 7 gegenüber der Außenhülse 1 isolieren. Die Negativelektrodendichtung ist bevorzugt ein harzgeformter Körper, der Lösungsmittelwiderstand und Flammhemmung aufweist. Zum Beispiel wird ein Polyethylenharz, ein Fluorharz oder dergleichen für die Negativelektrodendichtung verwendet.
Das Sicherheitsventil 14 ist ein Element, das dem Deckel 5 bereitgestellt ist und als druckreduzierendes Ventil funktioniert, das den Innendruck der Außenhülse 1 reduziert, wenn sich der Innendruck der Außenhülse 1 erhöht. Das Sicherheitsventil 14 ist bevorzugt bereitgestellt, aber kann unter Berücksichtigung der Bedingungen des Schutzmechanismus der Batterie, des Elektrodenmaterials und dergleichen weggelassen sein.
Der Deckel 15 für eine Elektrolyteneinspritzöffnung dichtet ein Loch zum Einspritzen einer elektrolytischen Lösung ab. Der Deckel 15 für eine Elektrolyteneinspritzöffnung ist aus einem Metall wie zum Beispiel Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Eisen oder Edelstahl gefertigt.
Der metallische Deckel 5 ist auf luftdichte Weise an der Öffnung der Außenhülse 1 befestigt, die in 1 gezeigt ist, zum Beispiel durch einen Schweißprozess. Der Positivelektrodenanschluss 6 ist durch Stauchen an dem Deckel 5 befestigt, wobei die erste Positivelektrodendichtung 12 und die zweite Positivelektrodendichtung 16 dazwischen eingefügt sind. Der Negativelektrodenanschluss 7 ist durch Stauchen an dem Deckel 5 befestigt, wobei die erste Negativelektrodendichtung 13 und die zweite Negativelektrodendichtung 17 dazwischen eingefügt sind. Der Positivelektrodenanschluss 6 und der Negativelektrodenanschluss 7 ragen aus der Rückfläche des Deckels 5 in die Innenseite der Außenhülse 1.
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet die Positivelektrodenleitung 3 ein Substrat 3a, das mit dem Positivelektrodenanschluss 6 elektrisch verbunden ist, ein Durchgangsloch 3b, das in dem Substrat 3a geöffnet ist, und einen Schenkelabschnitt 3c, der sich von dem Substrat 3a in einer Richtung senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der sich das Substrat 3a erstreckt. Das Substrat 3a ist in Kontakt mit der Rückfläche des Deckels 5, wobei der Isolator 18 dazwischen eingefügt ist. Der Positivelektrodenanschluss 6, der von der Rückfläche des Deckels 5 vorsteht, ist durch Stauchen an dem Durchgangsloch 3b befestigt.
Wie in 2 gezeigt, ist der Schenkelabschnitt 3c der Positivelektrodenleitung 3 zumindest mit der Positivelektroden-Backup-Leitung 8 elektrisch verbunden. Der Schenkelabschnitt 3c der Positivelektrodenleitung 3 kann einen Abschnitt in direktem Kontakt mit dem Positivelektrodenstromsammelansatz 20a beinhalten. Die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 und der Schenkelabschnitt 3c der Positivelektrodenleitung sind zum Beispiel durch Ultraschallverbinden verbunden. Ein spezifischeres Verbindungsverfahren wird nachfolgend beschrieben.
Auf eine ähnliche Weise wie die Positivelektrodenleitung 3 beinhaltet die Negativelektrodenleitung 4 ein Substrat 4a, das mit dem Negativelektrodenanschluss 7 elektrisch verbunden ist, ein Durchgangsloch 4b, das in dem Substrat 4a geöffnet ist, und einen Schenkelabschnitt 4c, der sich von dem Substrat 4a in einer Richtung senkrecht zu der Richtung erstreckt, in der sich das Substrat 4a erstreckt. Das Substrat 4a ist in Kontakt mit der Rückfläche des Deckels 5, wobei der Isolator 18 dazwischen eingefügt ist. Der Negativelektrodenanschluss 7, der von der Rückfläche des Deckels 5 vorsteht, ist durch Stauchen an dem Durchgangsloch 4b befestigt.
Wie in 2 gezeigt, ist der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 zumindest mit der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 elektrisch verbunden. Der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 kann einen Abschnitt in direktem Kontakt mit dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhalten. Die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 und der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 sind zum Beispiel durch Ultraschallverbinden verbunden. Ein spezifischeres Verbindungsverfahren wird nachfolgend beschrieben.
5 ist eine Vorderansicht eines Zustands, in dem die gewickelte Elektrodengruppe 2, der Kappenkörper 50, die Positivelektrodenisolierabdeckung 10 und die Negativelektrodenisolierabdeckung 11 aus der Batterie 100 entnommen werden. Der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, wird durch die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 geklemmt und gebündelt. Der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a wird durch die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 geklemmt, zum Beispiel in eine Richtung parallel zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2. Obwohl in der Figur nicht gezeigt, wird der Positivelektrodenstromsammelansatz 20a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, durch die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 geklemmt und gebündelt. Der Positivelektrodenstromsammelansatz 20a wird durch die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 geklemmt, zum Beispiel in eine Richtung parallel zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2.
Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich der Schenkelabschnitt 3c der Positivelektrodenleitung 3 in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2. Obwohl in 5 nicht gezeigt, ist der Schenkelabschnitt 3c mit der Positivelektroden-Backup-Leitung 8 elektrisch verbunden. Der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2. Die Richtung D, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt, ist in 5 gezeigt. Die Richtung D, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt, ist zum Beispiel eine Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2. Die Richtung D, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt, ist ebenfalls in 2 gezeigt. Obwohl in 5 nicht gezeigt, ist der Schenkelabschnitt 4c mit der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 elektrisch verbunden. Somit sind die gewickelte Elektrodengruppe 2 und der Kappenkörper 50 miteinander elektrisch verbunden.
Als nächstes werden die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 und die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 detailliert unter Bezugnahme auf 6 bis 20 beschrieben. Da die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 die gleiche Form wie diejenige der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 aufweist, ist die Veranschaulichung der Positivelektroden-Backup-Leitung 8 in 6 bis 20 weggelassen.
In der Batterie gemäß der Ausführungsform weisen die Positivelektroden-Backup-Leitung 8 und die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 gegebenenfalls nicht die gleiche Form auf. Jedoch weist zumindest eine von der Positivelektroden-Backup-Leitung 8 oder der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 eine nachfolgend beschriebene Form auf.
6 ist eine vergrößerte Ansicht der Vorderseite und der Seite eines Umfangs einer Negativelektroden-Backup-Leitung eines Beispiels für die Batterie gemäß der Ausführungsform. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 gemäß der Ausführungsform zeigt. 8 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 7 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen. 9 ist eine Draufsicht auf die Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 7 gezeigt ist, wie von der oberen Seite aus gesehen. 10 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die 7 gezeigt ist, in einem entfalteten Zustand.
Die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 (erste Negativelektrodenleitung) beinhaltet einen Anschlussplattenabschnitt 91, einen Abdeckplattenabschnitt 92 und einen Verbindungsplattenabschnitt 93. Der Anschlussplattenabschnitt 91 ist mit der Negativelektrodenleitung 4 (zweite Negativelektrodenleitung) elektrisch verbunden. Der Abdeckplattenabschnitt 92 liegt dem Anschlussplattenabschnitt 91 gegenüber, wobei der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a in mehrere Schichten gewickelt ist, die dazwischen eingefügt sind. Der Verbindungsplattenabschnitt 93 verbindet den Anschlussplattenabschnitt 91 und den Abdeckplattenabschnitt 92 und ist einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 zugewandt.
Der Abdeckplattenabschnitt 92 ist benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt 93. Der Abdeckplattenabschnitt 92 beinhaltet: einen ersten Plattenabschnitt 92a, der einen Teil des Abdeckplattenabschnittes 92 bildet; und einen zweiten Plattenabschnitt 92b, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt 92a erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes 92 bildet. Jeder von dem Anschlussplattenabschnitt 91, dem ersten Plattenabschnitt 92a, dem zweiten Plattenabschnitt 92b und dem Verbindungsplattenabschnitt 93 weist zum Beispiel eine rechteckige Plattenform auf. Wenn jeder von dem Anschlussplattenabschnitt 91, dem ersten Plattenabschnitt 92a, dem zweiten Plattenabschnitt 92b und dem Verbindungsplattenabschnitt 93 eine rechteckige Form aufweist, wenn der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, zu bündeln ist, kann der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a durch die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 mit hoher Verbindungsstärke geklemmt werden, auch wenn die Breite des Negativelektrodenstromsammelansatzes 22a in der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 klein ist. Anders gesagt, da die Breite des Negativelektrodenstromsammelansatzes 22a in der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 reduziert sein kann, kann die Breite der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht (beschichteter Abschnitt) in der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 erhöht werden. Als Ergebnis kann die Kapazität der Batterie erhöht werden.
Wie in 6 bis 10 usw. gezeigt, beinhaltet der zweite Plattenabschnitt 92b einen oberen Vorsprung 920 und einen unteren Vorsprung 921, die relativ zu dem ersten Plattenabschnitt 92a entlang einer Richtung vorstehen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Der zweite Plattenabschnitt 92b kann nur einen von dem oberen Vorsprung 920 oder dem unteren Vorsprung 921 beinhalten. Das heißt, dass der zweite Plattenabschnitt 92b zumindest einen von dem oberen Vorsprung 920 oder dem unteren Vorsprung 921 beinhaltet.
Hierin wird ein Fall beschrieben, in dem der zweite Plattenabschnitt 92b sowohl den oberen Vorsprung 920 als auch den unteren Vorsprung 921 beinhaltet. Wie in 8 gezeigt, beinhaltet der zweite Plattenabschnitt 92b: eine verbundene Seite 922, die mit dem ersten Plattenabschnitt 92a verbunden ist; und eine obere nicht verbundene Seite 920a und eine untere nicht verbundene Seite 921a, die durchgehend mit der verbundenen Seite 922 und nicht verbunden mit dem ersten Plattenabschnitt 92a sind. Der zweite Plattenabschnitt 92b beinhaltet ferner eine Gegenseite 923, die auf der gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite 922, der oberen nicht verbundenen Seite 920a und der unteren nicht verbundenen Seite 921a positioniert ist.
Der obere Vorsprung 920 des zweiten Plattenabschnittes 92b ist ein Abschnitt, der durch eine Außenkante definiert ist, welche die obere nicht verbundene Seite 920a, eine obere Gegenseite 920b, die Teil der Gegenseite 923 ist, und eine obere Seite 920c senkrecht zu der oberen nicht verbundenen Seite 920a und der oberen Gegenseite 920b beinhaltet. Die obere Gegenseite 920b bezieht sich auf eine Seite eines Abschnittes der Gegenseite 923, die der oberen nicht verbundenen Seite 920a gegenüberliegt. Die Außenkante des oberen Vorsprungs 920 beinhaltet ferner: einen Eckabschnitt 920d, an dem die obere nicht verbundene Seite 920a und die obere Seite 920c einander schneiden; und einen Eckabschnitt 920e, an dem die obere Gegenseite 920b und die obere Seite 920c einander schneiden.
Der untere Vorsprung 921 des zweiten Plattenabschnittes 92b ist ein Abschnitt, der durch eine Außenkante definiert ist, welche die untere nicht verbundene Seite 921a, eine untere Gegenseite 921b, die Teil der Gegenseite 923 ist, und eine untere Seite 921c senkrecht zu der unteren nicht verbundenen Seite 921a und der unteren Gegenseite 921b beinhaltet. Die untere Gegenseite 921b bezieht sich auf eine Seite eines Abschnittes der Gegenseite 923, die der unteren nicht verbundenen Seite 921a gegenüberliegt. Die Außenkante des unteren Vorsprungs 921 beinhaltet ferner: einen Eckabschnitt 921d, an dem die untere nicht verbundene Seite 921a und die untere Seite 921c einander schneiden; und einen Eckabschnitt 921e, an dem die untere Gegenseite 921b und die untere Seite 921c einander schneiden.
Der Abdeckplattenabschnitt 92, der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der Anschlussplattenabschnitt 91 und der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 sind in dieser Reihenfolge an verbundenen Abschnitten J1, J2 und J3 verbunden. Jeder der verbundenen Abschnitte J1 bis J3 kann durch einen Ultraschallverbindungsprozess gebildet werden, der später zu beschreiben ist. Die Batterie gemäß der Ausführungsform kann einen oder mehrere verbundene Abschnitte zwischen der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 und dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhalten, beinhaltet aber bevorzugt drei oder mehr verbundene Abschnitte. Wenn es drei oder mehr verbundene Abschnitte gibt, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 von der gewickelten Elektrodengruppe 2 und der Negativelektrodenleitung 4 gelöst wird, auch wenn die Batterie geschüttelt wird, und der elektrische Widerstand an den verbundenen Abschnitten kann reduziert werden. Die Form der verbundenen Abschnitte J1 bis J3 ist nicht besonders begrenzt. Die verbundenen Abschnitte J1 bis J3 sind in einer Linie entlang der Richtung angeordnet, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt.
In 6 ist der verbundene Abschnitt J2 in der Mitte in der Längsrichtung des zweiten Plattenabschnittes 92b positioniert. Die verbundenen Abschnitte J1 und J3 sind symmetrisch in Bezug auf die Längsrichtung des zweiten Plattenabschnittes 92b positioniert, mit dem verbundenen Abschnitt J2 als Zentrum der Symmetrie. Die verbundenen Abschnitte J1 und J3 können entweder nähe an oder weiter weg von dem verbundenen Abschnitt J2 positioniert sein. Das heißt, dass die verbundenen Abschnitte J1 bis J3 gegebenenfalls nicht in gleichmäßigen Intervallen vorhanden sind.
Zum Beispiel können die Positionen der verbundenen Abschnitte J1 bis J3 entlang der Längsrichtung des zweiten Plattenabschnittes 92b variieren, während die Positionsbeziehung des gleichmäßigen Intervalls beibehalten wird. Die Positionen der verbundenen Abschnitte J1 bis J3 können näher an dem oberen Vorsprung 920 oder näher an dem unteren Vorsprung 921 sein. Zum Beispiel sind die Positionen der verbundenen Abschnitte J1 bis J3 bevorzugt näher an dem oberen Vorsprung 920 entlang der Längsrichtung des zweiten Plattenabschnittes 92b, während die Positionsbeziehung des gleichmäßigen Intervalls beibehalten wird. Dies ermöglicht, dass der elektrische Weg von dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a zu dem Negativelektrodenanschluss 7 verkürzt wird und eine Batterie mit geringem Widerstand erhalten wird, was somit günstig ist.
Wie in 6 gezeigt, sind die obere nicht verbundene Seite 920a und die obere Gegenseite 920b, die in dem oberen Vorsprung 920 enthalten sind, in Richtung von einem der zwei Enden entlang der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen, welche den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhaltet, der in mehrere Schichten gewickelt ist. Ebenso sind die untere nicht verbundene Seite 921a und die untere Gegenseite 921b, die in dem unteren Vorsprung 921 enthalten sind, in Richtung von einem der zwei Enden entlang der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen, welche den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhaltet, der in mehrere Schichten gewickelt ist. Der Einfachheit halber zeigen 7 bis 10 jedoch den Fall, in dem der obere Vorsprung 920 und der untere Vorsprung 921 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 nicht gebogen sind. Ein Verfahren zum Biegen der oberen nicht verbundenen Seite 920a und der oberen Gegenseite 920b, die in der Außenkante des oberen Vorsprungs 920 enthalten sind, und der unteren nicht verbundenen Seite 921a und der unteren Gegenseite 921b, die in der Außenkante des unteren Vorsprungs 921 enthalten sind, wird später beschrieben.
Wenn die obere Gegenseite 920b und die untere Gegenseite 921b in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 wie vorstehend beschrieben gebogen sind, werden die Imprägniereigenschaften der elektrolytischen Lösung in der Nähe der Windungsachse der gewickelten Elektrodengruppe 2 verglichen mit dem Fall, in dem sie nicht gebogen sind, verbessert. In der gewickelten Elektrodengruppe 2 ist eine Begrenzung 220 zwischen der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht (beschichteter Abschnitt) 22b und dem Negativelektrodenstromsammelansatz (nicht beschichteter Abschnitt) 22a bereitgestellt, zum Beispiel entlang einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2. Wenn die Richtung der Begrenzung 220 parallel zu der oberen Gegenseite 920b oder der unteren Gegenseite 921b ist, neigt die Bewegung der elektrolytischen Lösung, die versucht, in den beschichteten Abschnitt in der Richtung entlang der Windungsachsenrichtung einzudringen, dazu, verhindert zu werden, da die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a mit ausreichender Verbindungsstärke klemmt.
11 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel für einen Fluss einer elektrolytischen Lösung in der Batterie zeigt, die in 6 gezeigt ist. 11 zeigt einen Fluss E1 und einen Fluss E2 der elektrolytischen Lösung. Zum Beispiel dringt die elektrolytische Lösung in die Spalten zwischen den Schichten des Negativelektrodenstromsammelansatzes 22a ein und dringt dann in Richtung des beschichteten Abschnittes ein. Bei dieser Gelegenheit, wenn die obere Gegenseite 920b, die in der Außenkante des oberen Vorsprungs 920 enthalten ist, in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen ist, dringt die elektrolytische Lösung, welche die Nähe der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 durchläuft, einfach in Richtung der Nähe der Windungsachse der gewickelten Elektrodengruppe 2 ein. Daher weist die Batterie gemäß der Ausführungsform hervorragende Lade- und Entladeeigenschaften auf. Ebenso dringt, wenn die untere Gegenseite 921b, die in der Außenkante des unteren Vorsprungs 921 enthalten ist, in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen ist, die elektrolytische Lösung, welche die Nähe der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 durchläuft, einfach in Richtung der Nähe der Windungsachse der gewickelten Elektrodengruppe 2 ein.
12 zeigt ein Beispiel für einen Fluss einer elektrolytischen Lösung in einer Batterie gemäß einem Referenzbeispiel. Die Batterie, die in 12 gezeigt ist, weist die gleiche Struktur wie diejenige der Batterie auf, die in 6 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die obere Gegenseite 920b und die obere nicht verbundene Seite 920a, und die untere Gegenseite 921b und die untere nicht verbundene Seite 921a nicht gebogen sind. Zum Beispiel dringt die elektrolytische Lösung parallel zu einer Richtung senkrecht zu der Richtung entlang der Begrenzung 220 zwischen der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht (beschichteter Abschnitt) 22b und dem Negativelektrodenstromsammelansatz (nicht beschichteter Abschnitt) 22a ein, also parallel zu der Windungsachsenrichtung. 12 zeigt den Fluss der elektrolytischen Lösung in diesem Fall als E3 und E4. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass die Menge der elektrolytischen Lösung, die in der Nähe der Windungsachse eindringt, abnimmt, da die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a mit ausreichender Verbindungsstärke festklemmt. Als Ergebnis neigt die Lade- und Entladeeffizienz dazu, schlechter als diejenige der Batterie gemäß der Ausführungsform zu sein.
Ferner ist in der Batterie, die in 6 gezeigt ist, der Eckabschnitt 920d, an dem sich die obere nicht verbundene Seite 920a und die obere Seite 920c schneiden, zwischen einer Verlängerungslinie der verbundenen Seite 922, die den ersten Plattenabschnitt 92a und den zweiten Plattenabschnitt 92b verbindet, und einer Endseite der gewickelten Elektrodengruppe 2 (Seite des Verbindungsplattenabschnittes 93) positioniert. Daher stört die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 die Anbringung der Negativelektrodenisolierabdeckung nicht und wirkt sich nicht negativ auf das Gehäuse der gewickelten Elektrodengruppe 2 in der Außenhülse 1 aus.
Die Batterie gemäß der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, kann zum Beispiel hervorragende Imprägniereigenschaften der elektrolytischen Lösung und gute Lagerbarkeit erreichen, ohne den Bereich des Abdeckplattenabschnittes 92 zu verändern, zum Beispiel verglichen mit der Batterie gemäß dem Referenzbeispiel, das in 12 gezeigt ist. Mit hervorragender Lagerbarkeit kann die Elektrodengruppe in einer kleineren Außenhülse untergebracht werden, um eine hohe Kapazität zu erreichen.
In der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 6 bis 10 usw. gezeigt ist, ist die obere Gegenseite 920b in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in einem Winkel von zum Beispiel 1 ° bis 30 °, bevorzugt 1 ° bis 16 ° in Bezug auf die Richtung gebogen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Übermäßige Krümmung der oberen Gegenseite 920b neigt dazu, zu übermäßiger Krümmung der oberen nicht verbundenen Seite 920a zu führen. Zum Beispiel kann in diesem Fall eine ungünstige Situation auftreten, in der die obere nicht verbundene Seite 920a und der Eckabschnitt 920d relativ zu dem Verbindungsplattenabschnitt 93 in einer Richtung parallel zu der Windungsachsenrichtung vorstehen und die Negativelektrodenisolierabdeckung 11 beschädigt ist.
Auf eine Weise ähnlich der oberen Gegenseite 920b ist die obere nicht verbundene Seite 920a ebenfalls in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in einem Winkel von zum Beispiel 1 ° bis 30 °, bevorzugt 1 ° bis 16 ° in Bezug auf eine Richtung gebogen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt.
Die untere Gegenseite 921b ist in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in einem Winkel von zum Beispiel 1 ° bis 30 °, bevorzugt 1 ° bis 16 ° in Bezug auf die Richtung gebogen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Übermäßige Krümmung der unteren Gegenseite 921b neigt dazu, zu übermäßiger Krümmung der unteren nicht verbundenen Seite 921a zu führen. Zum Beispiel kann in diesem Fall eine ungünstige Situation auftreten, in der die untere nicht verbundene Seite 921a und der Eckabschnitt 921d relativ zu dem Verbindungsplattenabschnitt 93 in einer Richtung parallel zu der Windungsachsenrichtung vorstehen und die Negativelektrodenisolierabdeckung 11 beschädigt ist.
Auf eine Weise ähnlich der unteren Gegenseite 921b ist die untere nicht verbundene Seite 921a ebenfalls in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 in einem Winkel von zum Beispiel 1 ° bis 30 °, bevorzugt 1 ° bis 16 ° in Bezug auf eine Richtung gebogen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt.
13 ist eine vergrößerte Ansicht der Vorderseite und der Seite eines Umfangs einer Negativelektroden-Backup-Leitung eines weiteren Beispiels für die Batterie gemäß der Ausführungsform. Die Batterie weist die gleiche Konfiguration wie diejenige auf, die in 6 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die Enden des oberen Vorsprungs 920 und des unteren Vorsprungs 921 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 in einer Richtung weg von dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a nach oben gedreht sind. In diesem Fall ist der Eckabschnitt 920d nicht übermäßig in den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a gedrückt, der in mehrere Schichten gewickelt ist. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a bricht. Entsprechend demonstriert die Batterie, welche die Konfiguration aufweist, die in 13 gezeigt ist, hervorragende Sicherheit.
Alle der Eckabschnitte der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 können abgeschrägt sein oder nicht. Zum Beispiel können die Eckabschnitte des Anschlussplattenabschnittes 91 und des zweiten Plattenabschnittes 92b abgeschrägt sein, wie in 6 bis 10 usw. gezeigt. Alternativ können die Eckabschnitte der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 eine „R“-Form aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Batterie gemäß der Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 14 bis 16 beschrieben. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel für die Negativelektroden-Backup-Leitung zeigt, die in der Batterie der Ausführungsform enthalten sein kann. 15 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die in 14 gezeigt ist, wie von der Seite aus gesehen. 16 ist eine Vorderansicht der Negativelektroden-Backup-Leitung, die 14 gezeigt ist, in einem entfalteten Zustand. Wie in der entfalteten Ansicht aus 16 gezeigt, kann der Anschlussplattenabschnitt 91 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 Folgendes beinhalten: einen dritten Plattenabschnitt 91a benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt 93 und einen Teil des Anschlussplattenabschnittes 91 bildend; und einen vierten Plattenabschnitt 91b, der sich durchgehend von dem dritten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Anschlussplattenabschnittes 91 bildet.
Der vierte Plattenabschnitt 91b beinhaltet einen oberen Vorsprung 910 und einen unteren Vorsprung 911, die relativ zu dem dritten Plattenabschnitt 91a entlang der Richtung vorstehen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Der vierte Plattenabschnitt 91b kann zumindest einen von dem oberen Vorsprung 910 oder dem unteren Vorsprung 911 beinhalten.
Wie am besten in 16 gezeigt, beinhaltet der vierte Plattenabschnitt 91b: eine verbundene Seite 912, die mit dem dritten Plattenabschnitt 91a verbunden ist; und eine obere nicht verbundene Seite 910a und eine untere nicht verbundene Seite 911a, die durchgehend mit der verbundenen Seite 912 und nicht verbunden mit dem dritten Plattenabschnitt 91a sind. Der vierte Plattenabschnitt 91b beinhaltet ferner eine Gegenseite 913, die auf der gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite 912, der oberen nicht verbundenen Seite 910a und der unteren nicht verbundenen Seite 911a positioniert ist.
Wenn der vierte Plattenabschnitt 91b den oberen Vorsprung 910 beinhaltet, ist der obere Vorsprung 910 durch eine Außenkante definiert, welche die obere nicht verbundene Seite 910a, eine obere Gegenseite 910b, die ein Teil der Gegenseite 913 ist, und eine obere Seite 910c senkrecht zu der oberen nicht verbundenen Seite 910a und der oberen Gegenseite 910b beinhaltet. Die obere Gegenseite 910b bezieht sich auf eine Seite eines Abschnittes der Gegenseite 913, die der oberen nicht verbundenen Seite 910a gegenüberliegt. Die Außenkante des oberen Vorsprungs 910 beinhaltet ferner: einen Eckabschnitt 910d, an dem die obere nicht verbundene Seite 910a und die obere Seite 910c einander schneiden; und einen Eckabschnitt 910e, an dem die obere Gegenseite 910b und die obere Seite 910c einander schneiden.
Wenn der vierte Plattenabschnitt 91b den unteren Vorsprung 911 beinhaltet, ist der untere Vorsprung 911 durch eine Außenkante definiert, welche die untere nicht verbundene Seite 911a, eine untere Gegenseite 911b, die ein Teil der Gegenseite 913 ist, und eine untere Seite 911c senkrecht zu der unteren nicht verbundenen Seite 911a und der unteren Gegenseite 911b beinhaltet. Die untere Gegenseite 911b bezieht sich auf eine Seite eines Abschnittes der Gegenseite 913, die der unteren nicht verbundenen Seite 911a gegenüberliegt. Die Außenkante des unteren Vorsprungs 911 beinhaltet ferner: einen Eckabschnitt 911d, an dem die untere nicht verbundene Seite 911a und die untere Seite 911c einander schneiden; und einen Eckabschnitt 911e, an dem die untere Gegenseite 911b und die untere Seite 911c einander schneiden.
Obwohl in der Figur nicht gezeigt, können die obere nicht verbundene Seite 910a und die obere Gegenseite 910b des vierten Plattenabschnittes 91b in Richtung von einem der zwei Enden entlang der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen sein, die den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhaltet, der in mehrere Schichten gewickelt ist. In diesem Fall, wie in dem Fall, in dem der obere Vorsprung 920 und der untere Vorsprung 921 des Abdeckplattenabschnittes 92 gebogen sind, werden die Imprägniereigenschaften der elektrolytischen Lösung in der Nähe der Windungsachse der gewickelten Elektrodengruppe 2 verbessert. Auch ist in diesem Fall der Eckabschnitt 910d, an dem sich die obere nicht verbundene Seite 910a und die obere Seite 910c, die in dem vierten Plattenabschnitt 91b enthalten ist, schneiden, zwischen einer Verlängerungslinie der verbundenen Seite 912, die den dritten Plattenabschnitt 91a und den vierten Plattenabschnitt 91b verbindet, und einer Endseite der gewickelten Elektrodengruppe 2 (Seite des Verbindungsplattenabschnittes 93) positioniert. Daher stört die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 die Anbringung der Negativelektrodenisolierabdeckung nicht und wirkt sich nicht negativ auf das Gehäuse der gewickelten Elektrodengruppe 2 in der Außenhülse 1 aus. Das heißt, dass gute Lagerbarkeit erreicht werden kann, wodurch die Elektrodengruppe in einer kleineren Außenhülse untergebracht werden kann, was zu hoher Kapazität führt.
Die untere nicht verbundene Seite 911a und die untere Gegenseite 911b, die in dem vierten Plattenabschnitt 91b enthalten ist, ist in Richtung von einem von den zwei Enden entlang der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen, welche den Negativelektrodenstromsammelansatz 22a beinhaltet, der in mehrere Schichten gewickelt ist. Auch in diesem Fall können die gleichen Effekte wie in dem Fall, in dem die obere nicht verbundene Seite 910a und die obere Seite 910c gebogen sind, erhalten werden.
Wenn nicht nur der obere Vorsprung 920 und/oder der untere Vorsprung 921 des Abdeckplattenabschnittes 92, sondern auch der obere Vorsprung 910 und/oder der untere Vorsprung 911 des Anschlussplattenabschnittes 91 in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen sind, wie in 14 bis 16 gezeigt, kann eine Batterie mit besseren Imprägniereigenschaften der elektrolytischen Lösung und geringerem Widerstand erhalten werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Biegen des oberen Vorsprungs 920 und/oder des unteren Vorsprungs 921 des Abdeckplattenabschnittes 92 in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 beschrieben. Ein Beispiel für das Biegeverfahren ist Ultraschallverbinden, das durchgeführt wird, wenn der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, durch die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 geklemmt wird. Das heißt, indem Ultraschallverbinden durchgeführt wird, können die obere Gegenseite 920b und die obere nicht verbundene Seite 920a des oberen Vorsprungs 920, und die untere Gegenseite 921b und die untere nicht verbundene Seite 921a des unteren Vorsprungs 921 in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen werden. Durch das Ultraschallverbinden können der obere Vorsprung 910 und/oder der untere Vorsprung 911 des Anschlussplattenabschnittes 91 ebenfalls in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen werden.
Anstatt Ultraschallverbinden an dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a und der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 durchzuführen, kann Biegen an der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 im Voraus durchgeführt werden. Auch in diesem Fall können der obere Vorsprung 920 und/oder der untere Vorsprung 921 des Abdeckplattenabschnittes 92 und der obere Vorsprung 910 und/oder der untere Vorsprung 911 des Anschlussplattenabschnittes 91 in Richtung von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 gebogen werden.
Auch kann durch das Ultraschallverbinden eine Struktur, in der die Enden des oberen Vorsprungs 920 und des unteren Vorsprungs 921 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 in einer Richtung weg von dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a nach oben gedreht sind, hergestellt werden. Die Struktur kann auch hergestellt werden, indem die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 entweder vor oder nach dem Verbinden gebogen wird.
Wenn Ultraschallverbinden durchgeführt wird, wird zuerst der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a der gewickelten Elektrodengruppe 2 durch den Anschlussplattenabschnitt 91 und den Abdeckplattenabschnitt 92 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 geklemmt. Zu dieser Zeit ist die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 platziert, sodass der Verbindungsplattenabschnitt 93 eine Endflächenseite der gewickelten Elektrodengruppe 2 bedeckt. Als nächstes wird der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 auf einem Aufnahmetisch (Amboss) platziert. Der Anschlussplattenabschnitt 91 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, und der Abdeckplattenabschnitt 92 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 werden angeordnet, um in dieser Reihenfolge auf den Schenkelabschnitt 4c gestapelt zu werden. Zu dieser Zeit werden der Anschlussplattenabschnitt 91, der Negativelektrodenstromsammelansatz 22a und der Abdeckplattenabschnitt 92 angeordnet, sodass der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 und der Anschlussplattenabschnitt 91 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 in Kontakt miteinander kommen. Als nächstes wird ein angemessener Ultraschallresonator (Horn) von der Seite des Abdeckplattenabschnittes 92 vertikal gegen den Amboss gedrückt und werden Ultraschallwellen für eine vorbestimmte Zeit emittiert. Somit wird das Ultraschallverbinden abgeschlossen und werden die verbundenen Abschnitte J1 bis J3 gebildet, die zum Beispiel in 6 gezeigt sind. Indem die Form des Horns, die Last (Druck), die Amplitude, die Zeit und die Drückmenge angemessen angepasst werden, ist es möglich, den Krümmungsgrad des oberen Vorsprungs 920 und/oder des unteren Vorsprungs 921 des Abdeckplattenabschnittes 92 und des oberen Vorsprungs 910 und/oder des unteren Vorsprungs 911 des Anschlussplattenabschnittes 91 zu steuern.
In der Batterie gemäß der Ausführungsform beinhaltet jede von der Positivelektrodenleitung 3 und der Negativelektrodenleitung 4 einen Schenkelabschnitt. Da die Positivelektrodenleitung und die Negativelektrodenleitung jeweils einen Schenkelabschnitt beinhalten, wird entweder der Positivelektrodenstromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, oder der Negativelektrodenstromsammelansat, der in mehrere Schichten gewickelt ist, durch eine einzelne Backup-Leitung geklemmt. Das heißt, dass die Positivelektroden-Backup-Leitung den Positivelektrodenstromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, kollektiv klemmt, und die Negativelektroden-Backup-Leitung den Negativelektrodenstromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, kollektiv klemmt.
In dem Fall des kollektiven Klemmens des Stromsammelansatzes mit vielen Schichten, indem eine einzelne Backup-Leitung verwendet wird, muss die Menge an Drücken des Horns erhöht werden, um ausreichend Verbindungsstärke zu erreichen. Jedoch ist die Breite der Lasche nahe der Mitte der Windungsachse (die Breite parallel zu der Windungsachsenrichtung) die gleiche wie die Breite der Lasche nahe dem Außenumfang der Windungsachse. Daher wird die Lasche nahe dem Außenumfang der Windungsachse übermäßig durch das Sinken des Horns während Ultraschallverbinden gezogen und wird einfach durch die Ausbreitung von Ultraschallvibrationsenergie gebrochen. Um ein solches Brechen zu unterdrücken, ist die Position, an der das Ultraschallverbinden durchgeführt wird, bevorzugt näher an der Seite des beschichteten Abschnittes als einem Ende (Endfläche) der gewickelten Elektrodengruppe 2.
Die verbundene Position zwischen der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 und dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, ist bevorzugt näher an der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 22b (beschichteter Abschnitt) als die Mitte der Breite des Negativelektrodenstromsammelansatzes 22a. Auch in Bezug auf den Positivelektrodenstromsammelansatz 20a ist die verbundene Position zwischen der Positivelektroden-Backup-Leitung 8 und dem Positivelektrodenstromsammelansatz 20a, der in mehrere Schichten gewickelt ist, bevorzugt näher an der Positivelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht 20b (beschichteter Abschnitt) als die Mitte der Breite des Positivelektrodenstromsammelansatzes 20a. Wenn die verbundene Position zwischen der Backup-Leitung (erste Leitung) und dem Stromsammelansatz näher an der Seite des beschichteten Abschnittes in jeder Elektrode ist, werden die folgenden Vorteile erhalten. Nämlich kann, da Brechen des Stromsammelansatzes unterdrückt werden kann, ein Kurzschluss, der dadurch verursacht wird, dass ein gebrochener Stromsammelansatz mit der Außenhülse 1 und der anderen Elektrode in Kontakt kommt, unterdrückt werden. Auch kann, da eine Erhöhung der Dichte des Stroms, der durch den nicht gebrochenen Stromsammelansatz fließt, verhindert werden kann, eine übermäßige Last auf der Elektrode vermieden werden. Da keine große Zugkraft auf den Stromsammelansatz ausgeübt wird, wird Brechen des Stromsammelansatzes einfacher unterdrückt, wenn eine physische Einwirkung stattfindet, während die Batterie bewegt oder verwendet wird.
Wie unter Bezugnahme auf 6 bis 10 usw. beschrieben, beinhaltet der zweite Plattenabschnitt 92b der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 den oberen Vorsprung 920 und/oder den unteren Vorsprung 921, die relativ zu dem ersten Plattenabschnitt 92a entlang der Richtung vorstehen, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Daher ist die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung größer als die Breite des ersten Plattenabschnittes 92a in der Längsrichtung. Hier ist die Längsrichtung eine Richtung parallel zu der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt 4c der Negativelektrodenleitung 4 erstreckt. Daher ist die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung die maximale Länge des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt. Die Breite des ersten Plattenabschnittes 92a in der Längsrichtung ist die maximale Länge des ersten Plattenabschnittes 92a in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt. Die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung ist die maximale Länge des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt.
Die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung kann die gleiche sein wie die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung, wie in dem Fall der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, der zum Beispiel in 6 bis 10 gezeigt ist. Die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung kann kleiner oder größer als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung sein. Die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung ist bevorzugt weniger als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung. Ein Beispiel für diesen Fall ist in 17 und 18 gezeigt. Die Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 17 und 18 gezeigt ist, weist die gleiche Struktur wie diejenige der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 auf, die vorstehend unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben ist, mit der Ausnahme, dass die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung weniger ist als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung.
Wenn die Länge des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung weniger als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung ist, ist es möglich, zu verhindern, dass die obere Gegenseite 920b und die obere nicht verbundene Seite 920a, die in der Außenkante des oberen Vorsprungs 920 des zweiten Plattenabschnittes 92b enthalten sind, während des Ultraschallverbindens übermäßig gebogen werden. Es ist auch möglich, zu verhindern, dass die untere Gegenseite 921b und die untere nicht verbundene Seite 921a, die in der Außenkante des unteren Vorsprungs 921 des zweiten Plattenabschnittes 92b enthalten sind, übermäßig gebogen sind. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass die Enden des oberen Vorsprungs 920 und des unteren Vorsprungs 921 der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 übermäßig in einer Richtung weg von dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a nach oben gedreht sind. Daher ist es, wenn die Breite des zweiten Plattenabschnittes 92b in der Längsrichtung kleiner ist als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung, möglich, die Effekte des Verbesserns der Batteriesicherheit und der Zusammenbaubarkeit zu erhalten sowie die Batteriekapazität zu verbessern.
Die Breite des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung ist größer als die Breite des ersten Plattenabschnittes 92a in der Längsrichtung, wie zum Beispiel in dem Fall der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 6 bis 10 gezeigt ist. Die Breite des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung ist die gleiche wie die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung, wie zum Beispiel in dem Fall der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 6 bis 10 gezeigt ist. Die Breite des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung kann kleiner oder größer als die Breite des Anschlussplattenabschnittes 91 in der Längsrichtung sein. Die Breite des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung ist die maximale Länge des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt 4c erstreckt.
Die Breite des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung ist bevorzugt größer als die Breite des ersten Plattenabschnittes 92a in der Längsrichtung, wie zum Beispiel in 6 bis 10 gezeigt. In diesem Fall wird der Kontaktbereich zwischen der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 und einem Ende (Endfläche) der gewickelten Elektrodengruppe 2 erhöht, wodurch weitere Reduzierung des elektrischen Widerstands ermöglicht wird. Auch wird in diesem Fall die Backup-Leitung mit der Verwendung einer Spannvorrichtung einfach an dem Stromsammelansatzabschnitt der gewickelten Elektrodengruppe befestigt, wenn Ultraschallverbinden durchgeführt wird, wodurch ein Vorteil erzeugt wird, dass Positionsabweichung weniger wahrscheinlich auftritt.
Die Breiten des Anschlussplattenabschnittes 91, des Abdeckplattenabschnittes 92 und des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Richtung der kürzeren Seite sind nicht besonders begrenzt, solange die Negativelektroden-Backup-Leitung 9 mit ausreichend Verbindungsstärke mit dem Negativelektrodenstromsammelansatz 22a verbunden werden kann.
19 und 20 sind Diagramme, die schematisch ein weiteres Beispiel für die Backup-Leitung zeigen, die in der Batterie gemäß der Ausführungsform enthalten ist. In der Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 19 und 20 gezeigt ist, weist der Verbindungsplattenabschnitt 93 eine im Wesentlichen rechteckige Plattenform auf. Der Verbindungsplattenabschnitt 93 ist gebogen, um ein Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 zu umgeben. Das heißt, dass der Verbindungsplattenabschnitt 93 eine „R“-Form aufweist, die in einer Bogenform entlang der Richtung der kürzeren Seite des Verbindungsplattenabschnittes 93 gebogen ist, sodass eine Seite gegenüber einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 ausgespart ist. Abgesehen davon weist die Negativelektroden-Backup-Leitung 9, die in 19 und 20 gezeigt ist, die gleiche Struktur wie diejenige der Negativelektroden-Backup-Leitung 9 auf, die unter Bezugnahme auf 17 und 18 beschrieben ist. Wenn der Verbindungsplattenabschnitt 93 eine im Wesentlichen rechteckige Plattenform aufweist und gebogen ist, um ein Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 zu umgeben, kommt der gesamte Verbindungsplattenabschnitt 93 einfach in Kontakt mit der Endfläche der gewickelten Elektrodengruppe 2 und als Ergebnis tritt die günstige Situation auf, in der elektrischer Widerstand reduziert wird. Auch tritt, da es weniger wahrscheinlich ist, dass sich das Ende des Verbindungsplattenabschnittes 93 in der Längsrichtung in einer Richtung weg von einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe 2 verformt, die günstige Situation auf, in der es weniger wahrscheinlich ist, dass die Negativelektrodenisolierabdeckung 11 beschädigt wird.
Eine Positivelektrode, eine Negativelektrode, ein Trenner und ein nichtwässriger Elektrolyt der Batterie gemäß der Ausführungsform werden nachfolgend detailliert beschrieben.
(1) Positivelektrode
Die Positivelektrode kann zum Beispiel einen Positivelektrodenstromsammler, eine Positivelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht, die auf dem Positivelektrodenstromsammler getragen wird, und einen Positivelektrodenstromsammelansatz beinhalten. Die Positivelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht kann zum Beispiel ein Positivelektrodenaktivmaterial, ein leitendes Mittel und ein Bindemittel beinhalten.
Zum Beispiel kann ein Oxid oder ein Sulfid als das aktive Material der Positivelektrode verwendet werden. Zu Beispielen für das Oxid und das Sulfid gehören Mangandioxid (MnO₂) zum Einfügen von Lithium, Eisenoxid, Kupferoxid, Nickeloxid, Lithium-Mangan-Verbundoxid (z. B. Li_xMn₂O₄ oder Li_xMnO₂), Lithium-Nickel-Verbundoxid (z. B. Li_xNiO₂), Lithium-Kobalt-Verbundoxid (z. B. Li_xCoO₂), Lithium-Nickel-Kobalt-Verbundoxid (z. B. LiNi_i-yCo_yO₂), Lithium-Mangan-Kobalt-Verbundoxid (z. B. Li_xMn_yCo_1-yO₂), Lithium-Mangan-Nickel-Verbundoxid mit einer Spinellstruktur (z. B. Li_xMn₂ _yNi_yO₄), Lithium-Phosphor-Oxid mit einer Olivinstruktur (z. B. Li_xFePO₄, Li_xFe_1-yMn_yPO₄ und Li_xCoPO₄), Eisensulfat (Fe₂(SO₄)₃), Vanadiumoxid (z. B. V₂O₅) und Lithium-Nickel-Kobalt-Mangan-Verbundoxid. In den vorstehenden Formeln gilt 0 < x ≤ 1 und 0 < y ≤ 1. Diese Verbindungen können alleine oder in Kombination als das aktive Material verwendet werden.
Das Bindemittel wird hinzugefügt, um das aktive Material und den Stromsammler zu binden. Zu Beispielen für das Bindemittel gehören Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVdF) und Fluoringummi.
Das leitende Mittel wird hinzugefügt, um Stromsammelleistung zu verbessern und den Kontaktwiderstand zwischen dem aktiven Material und dem Stromsammler zu unterdrücken. Zu Beispielen für das leitende Mittel gehören kohlenstoffhaltige Materialien wie zum Beispiel Acetylenschwarz, Kohlenstoffschwarz und Graphit.
In der Positivelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht sind das Positivelektrodenaktivmaterial und das Bindemittel bevorzugt in Anteilen von jeweils 80 Masse-% bis 98 Masse-% und 2 Masse-% bis 20 Masse-% gemischt.
Wenn die Masse des Bindemittels 2 Masse-% oder mehr beträgt, kann ausreichend Elektrodenstärke erhalten werden. Wenn die Menge des Bindemittels 20 Masse-% oder weniger beträgt, kann der Gehalt eines Isoliermaterials in der Elektrode reduziert werden, ebenso wie der innere Widerstand.
Wenn das leitende Mittel hinzugefügt wird, werden das Positivelektrodenaktivmaterial, das Bindemittel und das leitende Mittel bevorzugt in Anteilen von jeweils 77 Masse% bis 95 Masse-%, 2 Masse-% bis 20 Masse-% und 3 Masse-% bis 15 Masse-% gemischt. Wenn die Menge des leitenden Mittels 3 Masse-% oder mehr beträgt, können die vorstehend beschriebenen Effekte erreicht werden. Wenn die Menge des leitenden Mittels 15 Masse-% oder weniger beträgt, kann Zersetzung des nichtwässrigen Elektrolyten an der Oberfläche des leitenden Positivelektrodenmittels während Hochtemperaturlagerung reduziert werden.
Der Positivelektrodenstromsammler ist bevorzugt eine Aluminiumfolie oder eine Aluminiumlegierungsfolie, die zumindest ein Element enthält, das aus Mg, Ti, Zn, Ni, Cr, Mn, Fe, Cu und Si ausgewählt ist.
Der Positivelektrodenstromsammler ist bevorzugt in den Positivelektrodenstromsammelansatz integriert. Alternativ kann der Positivelektrodenstromsammler separat von dem Positivelektrodenstromsammelansatz sein.
(2) Negativelektrode
Die Negativelektrode kann zum Beispiel einen Negativelektrodenstromsammler, eine Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht, die auf dem Negativelektrodenstromsammler getragen wird, und einen Negativelektrodenstromsammelansatz beinhalten. Die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht kann zum Beispiel ein Negativelektrodenaktivmaterial, ein leitendes Mittel und ein Bindemittel beinhalten.
Zum Beispiel kann ein Metalloxid, ein Metallnitrid, eine Legierung, Kohlenstoff oder dergleichen, das ermöglicht, dass Lithiumionen eingefügt und extrahiert werden, als das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet werden. Ein Material, das ermöglicht, dass Lithiumionen bei einem hohen Potential von 0,4 V oder mehr (vs. Li/Li⁺) eingefügt und extrahiert werden, wird bevorzugt als das Negativelektrodenaktivmaterial verwendet.
Das leitende Mittel wird hinzugefügt, um Stromsammelleistung zu verbessern und um den Kontaktwiderstand zwischen dem Negativelektrodenaktivmaterial und dem Stromsammler zu unterdrücken. Zu Beispielen für das leitende Mittel gehören kohlenstoffhaltige Materialien wie zum Beispiel Acetylenschwarz, Kohlenstoffschwarz und Graphit.
Das Bindemittel wird hinzugefügt, um Lücken unter dem dispergierten Negativelektrodenaktivmaterial zu füllen und auch, um das Negativelektrodenaktivmaterial und den Stromsammler zu binden. Zu Beispielen für das Bindemittel gehören Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVdF), Fluoringummi und Styrol-Butadien-Gummi.
Das aktive Material, das leitende Mittel und das Bindemittel in der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht werden bevorzugt in Anteilen von jeweils 68 Masse-% bis 96 Masse-%, 2 Masse-% bis 30 Masse-% und 2 Masse-% bis 30 Masse-% gemischt. Wenn die Menge des leitenden Mittels 2 Masse-% oder mehr beträgt, kann die Stromsammelleistung der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht verbessert werden. Wenn die Menge des Bindemittels 2 Masse-% oder mehr beträgt, kann die Bindung zwischen der Negativelektrodenaktivmaterial enthaltenden Schicht und dem Stromsammler ausreichend gezeigt werden und können hervorragende Zykluseigenschaften erwartet werden. Andererseits beträgt von einem Standpunkt erhöhter Kapazität aus die Menge von jedem von dem leitenden Mittel und dem Bindemittel bevorzugt 28 Masse-% oder weniger.
Als Stromsammler wird ein Material verwendet, das bei der Lithiumeinfügung und Extraktionspotential des Negativelektrodenaktivmaterials elektrochemisch stabil ist. Der Stromsammler ist bevorzugt aus Kupfer, Nickel, Edelstahl, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, die zumindest ein Element enthält, das aus Mg, Ti, Zn, Mn, Fe, Cu und Si ausgewählt ist. Die Dicke des Stromsammlers ist bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 20 µm. Der Stromsammler, der eine solche Dicke aufweist, kann Gleichgewicht zwischen der Stärke und der Gewichtsreduzierung der Negativelektrode beibehalten.
Der Negativelektrodenstromsammler ist bevorzugt in den Negativelektrodenstromsammelansatz integriert. Alternativ kann der Negativelektrodenstromsammler separat von dem Negativelektrodenstromsammelansatz sein.
Die Negativelektrode wird zum Beispiel hergestellt, indem das Negativelektrodenaktivmaterial, das Bindemittel und das leitende Mittel in einem häufig verwendeten Lösungsmittel suspendiert werden, um eine Schlacke vorzubereiten, die Schlacke auf den Stromsammler aufgetragen wird und die Schlacke getrocknet wird, um die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht zu bilden, und danach die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht gedrückt wird. Die Negativelektrode kann auch hergestellt werden, indem das Negativelektrodenaktivmaterial, das Bindemittel und das leitende Mittel in Pellets geformt werden, um die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht zu bilden, und die Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht an dem Stromsammler angeordnet wird.
(3) Trenner
Der Trenner kann zum Beispiel aus einem porösen Film oder einem synthetischen Vliesharzstoff hergestellt werden, der Polyethylen, Polypropylen, Cellulose oder Polyvinylidenfluorid (PVdF) beinhaltet. Insbesondere schmilzt ein poröser Film, der aus Polyethylen oder Polypropylen hergestellt ist, bei einer bestimmten Temperatur und ist dazu in der Lage, einen Strom zu unterbrechen, was zu verbesserter Sicherheit führt.
(4) Elektrolytische Lösung
Zum Beispiel kann ein nichtwässriger Elektrolyt als die elektrolytische Lösung verwendet werden.
Der nichtwässrige Elektrolyt kann zum Beispiel ein flüssiger nichtwässriger Elektrolyt, der hergestellt wird, indem ein Elektrolyt in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst wird, oder ein nichtwässriger Gelelektrolyt sein, der erhalten wird, indem ein flüssiger Elektrolyt und ein Polymermaterial kombiniert werden.
Der flüssige nichtwässrige Elektrolyt ist bevorzugt ein Elektrolyt, der in einem organischen Lösungsmittel bei einer Konzentration von 0,5 mol/l bis 2,5 mol/l aufgelöst ist.
Zu Beispielen für den Elektrolyten, der in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst wird, gehören Lithiumsalze wie zum Beispiel Lithiumperchlorat (LiClO₄), Lithiumhexafluorphosphat (LiPF₆), Lithiumtetrafluorborat (LiBF₄), Hexafluorarsenlithium (LiAsF₆), Lithiumtrifluormethansulfonat (LiCF₃SO₃) und Bistrifluormethylsulfonylimidlithium [LiN(CF₃SO₂)₂] und Mischungen davon. Der Elektrolyt ist bevorzugt auch bei einem hohen Potential widerstandsfähig gegenüber Oxidation und LiPF₆ wird am meisten bevorzugt.
Zu Beispielen für das organische Lösungsmittel gehören: cyclische Carbonate wie zum Beispiel Propylencarbonat (PC), Ethylencarbonat (EC) und Vinylencarbonat; Kettencarbonate wie zum Beispiel Diethylcarbonat (DEC), Dimethylcarbonat (DMC) und Methylethylcarbonat (MEC); cyclische Ether wie zum Beispiel Tetrahydrofuran (THF), 2-Methyl-tetrahydrofuran (2-MeTHF) und Dioxolan (DOX); Kettenether wie zum Beispiel Dimethoxyethan (DME) und Diethoxyethan (DEE); und γ-Butyrolacton (GBL), Acetonitril (AN) und Sulfolan (SL). Diese organischen Lösungsmittel können entweder alleine oder als ein gemischtes Lösungsmittel verwendet werden.
Zu Beispielen für das Polymermaterial gehören Polyvinylidenfluorid (PVdF), Polyacrylonitril (PAN) und Polyethylenoxid (PEO).
Alternativ kann ein Raumtemperaturschmelzsalz (ionische Schmelze), das Lithiumionen enthält, ein fester Polymerelektrolyt, ein anorganischer fester Elektrolyt oder dergleichen als der nichtwässrige Elektrolyt verwendet werden.
Das Raumtemperaturschmelzsalz (ionische Schmelze) bezieht sich auf Verbindungen, die in der Form einer Flüssigkeit bei Raumtemperatur (15 °C bis 25 °C) unter organischen Salzen vorliegen können, die aus Kombinationen aus organischen Kationen und Anionen gebildet sind. Das Raumtemperaturschmelzsalz beinhaltet Raumtemperaturschmelzsalze, die alleine in der Form einer Flüssigkeit vorhanden sind, Raumtemperaturschmelzsalze, die eine Flüssigkeit werden, wenn sie mit einem Elektrolyten vermischt werden, und Raumtemperaturschmelzsalze, die eine Flüssigkeit werden, wenn sie in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst werden. Im Allgemeinen beträgt der Schmelzpunkt von Raumtemperaturschmelzsalzen, die in einer nichtwässrigen Elektrolytenbatterie verwendet werden, 25 °C oder weniger. Auch weisen organische Kationen im Allgemeinen ein quaternäres Ammoniumrahmenwerk auf.
Die Batterie gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet: eine Außenhülse, die eine Seitenwand und eine Bodenwand beinhaltet und eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand beinhaltet; eine elektrolytische Lösung; eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe die Seitenwand schneidet, und einen Stromsammelansatz beinhaltend, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe angeordnet ist; eine erste Leitung, welche den Stromsammelansatz klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Leitung, die mit der ersten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen metallischen Deckel, der an der Öffnung der Außenhülse angebracht ist und einen Anschluss beinhaltet. Die erste Leitung beinhaltet: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist; und einen Verbindungsplattenabschnitt, der den Anschlussplattenabschnitt und den Abdeckplattenabschnitt verbindet und zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe zugewandt ist. Die zweite Leitung beinhaltet ein Substrat, das mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist, und einen Schenkelabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe erstreckt, wobei der Schenkelabschnitt mit dem Anschlussplattenabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Abdeckplattenabschnitt beinhaltet: einen ersten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Abdeckplattenabschnittes bildend; und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes bildet. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet: eine verbundene Seite, die mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; eine nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite und der nicht verbundenen Seite positioniert ist. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet einen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt. Die nicht verbundene Seite und ein Teil der Gegenseite an dem Vorsprung ist in Richtung von zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe gebogen. Die Batterie weist hervorragende Imprägniereigenschaften einer elektrolytischen Lösung auf.
(Zweite Ausführungsform)
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist ein Batteriepack bereitgestellt. Das Batteriepack beinhaltet die Batterie gemäß der ersten Ausführungsform.
Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Vielzahl von Batterien beinhalten. Die Vielzahl von Batterien kann in Serie elektrisch verbunden sein oder parallel elektrisch verbunden sein. Alternativ kann die Vielzahl von Batterien in einer Kombination aus in Serie und parallel verbunden sein.
Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform kann zum Beispiel fünf Batterien beinhalten. Diese Batterien können in Serie verbunden sein. Auch können die Batterien, die in Serie verbunden sind, ein Batteriemodul bilden. Das heißt, dass das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform ein Batteriemodul beinhalten kann.
Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform kann eine Vielzahl von Batteriemodulen beinhalten. Die Vielzahl von Batteriemodulen in Serie, parallel oder in einer Kombination aus in Serie und parallel verbunden sein.
Nachfolgend hierin wird ein Beispiel für das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 21 und 22 beschrieben. 21 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Beispiels für das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform. 22 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für einen elektrischen Schaltkreis des Batteriepacks zeigt, das in 21 gezeigt ist.
Ein Batteriepack 200, das in 21 und 22 gezeigt ist, beinhaltet ein Batteriemodul 23, das aus einer Vielzahl von Einheitszellen 39 gebildet ist. Die Einheitszelle 39 kann ein Beispiel für die Batterie gemäß der ersten Ausführungsform sein, die unter Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben ist.
Wie in 22 gezeigt, ist die Vielzahl von Einheitszellen 39 in Serie elektrisch miteinander verbunden.
Eine gedruckte Leiterplatte 24 ist angeordnet, um der Seitenfläche zugewandt zu sein, von der sich eine Positivelektrodenseitenleitung 28 und eine Negativelektrodenseitenleitung 30 des Batteriemoduls 23 erstrecken. Wie in 22 gezeigt, ist die gedruckte Leiterplatte 24 mit einem Thermistor 25, einem Schutzkreislauf 26 und einem Anschluss 27 zum Erregen einer externen Vorrichtung bereitgestellt. Eine Isolierplatte (nicht gezeigt) ist an der Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 24 angebracht, die dem Batteriemodul 23 zugewandt ist, um unnötige Verbindung mit der Verdrahtung des Batteriemoduls 23 zu vermeiden.
Ein distales Ende der Positivelektrodenseitenleitung 28 ist in einen Positivelektrodenseitenverbinder 29 der gedruckten Leiterplatte 24 eingefügt und elektrisch damit verbunden. Ein distales Ende der Negativelektrodenseitenleitung 30 ist in einen Negativelektrodenseitenverbinder 31 der gedruckten Leiterplatte 24 eingefügt und elektrisch damit verbunden. Diese Verbinder 29 und 31 sind durch Drähte 32 und 33, die auf der gedruckten Leiterplatte 24 gebildet sind, mit dem Schutzkreislauf 26 verbunden.
Der Thermistor 25 erfasst die Temperatur der Einheitszellen 39, sodass die Erfassungssignale an den Schutzkreislauf 26 übertragen werden. Unter einer vorbestimmten Bedingung kann der Schutzkreislauf 26 einen Plusseitendraht 34a und einen Minusseitendraht 34b zwischen dem Schutzkreislauf 26 und dem Anschluss 27 abschalten, um eine externe Vorrichtung zu erregen. Ein Beispiel für den vorbestimmten Zustand ist, wenn die Temperatur, die durch den Thermistor 25 erfasst wird, gleich einer oder höher als eine vorbestimmte Temperatur wird. Ein weiteres Beispiel für den vorbestimmten Zustand ist, wenn Überladung, Überentladung, Überstrom oder dergleichen der Einheitszelle 39 erfasst wird. Die Erfassung der Überladung oder dergleichen wird für die einzelnen Einheitszellen 39 oder das gesamte Batteriemodul 23 durchgeführt. In dem Fall der Erfassung für die einzelnen Einheitszellen 39 kann eine Batteriespannung erfasst werden oder kann ein Positiv- oder Negativelektrodenpotential erfasst werden. In dem letzteren Fall wird eine Lithiumelektrode, die als Referenzelektrode verwendet wird, in jede Einheitszelle 39 eingefügt. In dem Batteriepack 200, das in 21 und 22 gezeigt ist, ist ein Draht 35 zur Spannungserfassung mit jeder der Einheitszellen 39 verbunden. Erfassungssignale werden durch die Drähte 35 an den Schutzkreislauf 26 übertragen.
Schutzhüllen 36, die aus Gummi oder Harz hergestellt sind, sind auf drei Seitenflächen des Batteriemoduls 23 angeordnet, mit Ausnahme der Seitenfläche, von der die Positivelektrodenseitenleitung 28 und die Negativelektrodenseitenleitung 30 vorstehen.
Das Batteriemodul 23 ist in einem Gehäusebehälter 37 zusammen mit jeder Schutzhülle 36 und der gedruckten Leiterplatte 24 untergebracht. Das heißt, dass die Schutzhüllen 36 auf beiden der Innenseitenflächen in der Langseitenrichtung und einer der Innenseitenflächen in der Kurzseitenrichtung des Gehäusebehälters 37 angeordnet sind und die gedruckte Leiterplatte 24 auf der anderen Innenseitenfläche in der Kurzseitenrichtung angeordnet ist. Das Batteriemodul 23 ist in einem Raum positioniert, der durch die Schutzhüllen 36 und die gedruckte Leiterplatte 24 umgeben ist. Ein Deckel 38 ist an einer oberen Oberfläche des Gehäusebehälters 37 angebracht.
Anstelle eines Klebebandes 19 kann ein wärmeschrumpfbares Band kann verwendet werden, um das Batteriemodul 23 zu befestigen. In diesem Fall sind Schutzhüllen auf beiden der Seitenflächen des Batteriemoduls angeordnet und ist das wärmeschrumpfbare Band um das Batteriemodul gewickelt und dann thermisch kontrahiert, um das Batteriemodul zu binden.
21 und 22 zeigen die Konfiguration, in der die Einheitszellen 39 in Reihe verbunden sind; die Einheitszellen 39 können jedoch parallel verbunden sein, um die Batteriekapazität zu erhöhen. Ferner können zusammengebaute Batteriepacks in Reihe und/oder parallel verbunden werden.
Die Konfiguration des Batteriepacks gemäß der zweiten Ausführungsform wird abhängig von der Anwendung angemessen geändert. Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform wird bevorzugt in Anwendungen verwendet, in denen Zyklusleitung mit großer Stromleistung erwünscht ist. Spezifische Anwendungen sind als Stromzufuhren für digitale Kameras und Anwendungen im Fahrzeug für zwei- oder vierrädrige elektrische Hybridautomobile, zwei- oder vierrädrige elektrische Automobile, unterstützte Fahrräder und dergleichen. Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform ist insbesondere zur Verwendung in Anwendungen im Fahrzeug geeignet.
Das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform beinhaltet die Batterie gemäß der ersten Ausführungsform. Daher weist das Batteriepack gemäß der zweiten Ausführungsform hervorragende Imprägniereigenschaften der elektrolytischen Lösung auf.
Gemäß zumindest einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine Batterie bereitgestellt. Die Batterie beinhaltet: eine Außenhülse, die eine Seitenwand und eine Bodenwand beinhaltet und eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand beinhaltet; eine elektrolytische Lösung; eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe die Seitenwand schneidet, und einen Stromsammelansatz beinhaltend, der in mehrere Schichten gewickelt ist, der an zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe angeordnet ist; eine erste Leitung, welche den Stromsammelansatz klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Leitung, die mit der ersten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen metallischen Deckel, der an der Öffnung der Außenhülse angebracht ist und einen Anschluss beinhaltet. Die erste Leitung beinhaltet: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansat, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist; und einen Verbindungsplattenabschnitt, der den Anschlussplattenabschnitt und den Abdeckplattenabschnitt verbindet und zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe zugewandt ist. Die zweite Leitung beinhaltet ein Substrat, das mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist, und einen Schenkelabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe erstreckt, wobei der Schenkelabschnitt mit dem Anschlussplattenabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Abdeckplattenabschnitt beinhaltet: einen ersten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Abdeckplattenabschnittes bildend; und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes bildet. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet: eine verbundene Seite, die mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; eine nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite und der nicht verbundenen Seite positioniert ist. Der zweite Plattenabschnitt beinhaltet einen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt. Die nicht verbundene Seite und ein Teil der Gegenseite an dem Vorsprung ist in Richtung von zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe gebogen. Die Batterie weist hervorragende Imprägniereigenschaften einer elektrolytischen Lösung auf.
Während bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen lediglich beispielhaft präsentiert worden und sind nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindungen zu beschränken. Tatsächlich können die neuen Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, in einer Vielzahl von anderen Formen verkörpert sein; Ferner können verschiedene Weglassungen, Substitutionen und Änderungen in der Form der Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, vorgenommen werden, ohne vom Geist der Erfindungen abzuweichen. Die begleitenden Ansprüche und ihre Äquivalente sollen solche Formen oder Modifikationen abdecken, als ob sie in den Umfang und Geist der Erfindungen fallen würden.
Bezugszeichenliste

1.: Außenhülse
2.: Gewickelte Elektrodengruppe
3.: Positivelektrodenleitung (zweite Positivelektrodenleitung)
3a.: Substrat
3b.: Durchgangsloch
3c.: Schenkelabschnitt
4.: Negativelektrodenleitung (zweite Negativelektrodenleitung)
4a.: Substrat
4b.: Durchgangsloch
4c.: Schenkelabschnitt
5.: Deckel
6.: Positivelektrodenanschluss
7.: Negativelektrodenanschluss
8.: Positivelektroden-Backup-Leitung (erste Positivelektrodenleitung)
9.: Negativelektroden-Backup-Leitung (erste Negativelektrodenleitung)
10.: Positivelektrodenisolierabdeckung
11.: Negativelektrodenisolierabdeckung
12.: Erste Positivelektrodendichtung
12.: Positivelektrodendichtung
13.: Negativelektrodendichtung
13.: Erste Negativelektrodendichtung
14.: Sicherheitsventil
15.: Deckel für Elektrolyteneinspritzöffnung
16.: Zweite Positivelektrodendichtung
17.: Zweite Negativelektrodendichtung
18.: Isolator
19.: Haftband
20.: Positivelektrode
20a.: Positivelektrodenstromsammelansatz
20b.: Positivelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht
20c.: Positivelektrodenstromsammler
21.: Trenner
21a.: Trenner
21b.: Trenner
22.: Negativelektrode
22a.: Negativelektrodenstromsammelansatz
22b.: Negativelektrodenaktivmaterial enthaltende Schicht
22c.: Negativelektrodenstromsammler
23.: Batteriemodul
24.: Gedruckte Leiterplatte
25.: Thermistor
26.: Schutzkreislauf
27.: Leistungsverteilungsanschluss
28.: Positivelektrodenseitenleitung
29.: Positivelektrodenseitenverbinder
30.: Negativelektrodenseitenleitung
31.: Negativelektrodenseitenverbinder
32.: Draht
33.: Draht
34a.: Plusseitendraht
34b.: Minusseitendraht
35.: Draht
36.: Schutzhülle
37.: Gehäusebehälter
38.: Deckel
39.: Einheitszelle
40.: Isolierband
50.: Kappenkörper
91.: Anschlussplattenabschnitt
92.: Abdeckplattenabschnitt
92a.: Erster Plattenabschnitt
92b.: Zweiter Plattenabschnitt
93.: Verbindungsplattenabschnitt
100.: Batterie
200.: Batteriepack
220.: Begrenzung
910.: Oberer Vorsprung
910a.: Obere nicht verbundene Seite
910b.: Obere Gegenseite
910c.: Obere Seite
910d.: Eckabschnitt
910e.: Eckabschnitt
911.: Unterer Vorsprung
911a.: Untere nicht verbundene Seite
911b.: Untere Gegenseite
911c.: Untere Seite
911d.: Eckabschnitt
911e.: Eckabschnitt
912.: Verbundene Seite
913.: Gegenseite
920.: Oberer Vorsprung
920a.: Obere nicht verbundene Seite
920b.: Obere Gegenseite
920c.: Obere Seite
920d.: Eckabschnitt
920e.: Eckabschnitt
921.: Unterer Vorsprung
921a.: Untere nicht verbundene Seite
921b.: Untere Gegenseite
921c.: Untere Seite
921d.: Eckabschnitt
921e.: Eckabschnitt
922.: Verbundene Seite
923.: Gegenseite

Claims

Batterie, umfassend: eine Außenhülse, die eine Seitenwand und eine Bodenwand umfasst und eine Öffnung auf einer gegenüberliegenden Seite der Bodenwand umfasst; eine elektrolytische Lösung; eine gewickelte Elektrodengruppe, die in der Außenhülse untergebracht ist, sodass eine Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe die Seitenwand schneidet, wobei die gewickelte Elektrodengruppe einen Stromsammelansatz umfasst, der in mehrere Schichten gewickelt ist, wobei der Stromsammelansatz an zumindest einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe angeordnet ist; eine erste Leitung, welche den Stromsammelansatz klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Leitung, die mit der ersten Leitung elektrisch verbunden ist; und einen metallischen Deckel, der an der Öffnung der Außenhülse angebracht ist und einen Anschluss umfasst, wobei die erste Leitung Folgendes umfasst: einen Anschlussplattenabschnitt, der mit der zweiten Leitung elektrisch verbunden ist; einen Abdeckplattenabschnitt gegenüber dem Anschlussplattenabschnitt, wobei der Stromsammelansatz, der in mehrere Schichten gewickelt ist, dazwischen eingefügt ist; und einen Verbindungsplattenabschnitt, der den Anschlussplattenabschnitt und den Abdeckplattenabschnitt verbindet und dem zumindest einen Ende der gewickelten Elektrodengruppe zugewandt ist, die zweite Leitung Folgendes umfasst: ein Substrat, das mit dem Anschluss elektrisch verbunden ist; und einen Schenkelabschnitt, der sich in einer Richtung senkrecht zu der Windungsachsenrichtung der gewickelten Elektrodengruppe erstreckt, wobei der Schenkelabschnitt mit dem Anschlussplattenabschnitt elektrisch verbunden ist, der Abdeckplattenabschnitt Folgendes umfasst: einen ersten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Abdeckplattenabschnittes bildend; und einen zweiten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem ersten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Abdeckplattenabschnittes bildet, der zweite Plattenabschnitt Folgendes umfasst: eine verbundene Seite, die mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; eine nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem ersten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der verbundenen Seite und der nicht verbundenen Seite positioniert ist, wobei der zweite Plattenabschnitt einen Vorsprung umfasst, der durch eine Außenkante definiert ist, welche die nicht verbundene Seite und die Gegenseite umfasst, wobei der Vorsprung relativ zu dem ersten Plattenabschnitt entlang einer Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt, und die nicht verbundene Seite und ein Teil der Gegenseite an dem Vorsprung in Richtung des zumindest einen Endes der gewickelten Elektrodengruppe gebogen ist.
Batterie nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung Folgendes umfasst: einen oberen Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt in Richtung des Substrats der zweiten Leitung entlang der Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt; und einen unteren Vorsprung, der relativ zu dem ersten Plattenabschnitt in Richtung einer Seite entgegengesetzt zu dem oberen Vorsprung entlang der Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt, und der obere Vorsprung durch eine Außenkante definiert ist, die eine obere nicht verbundene Seite und eine obere Gegenseite umfasst, wobei die obere nicht verbundene Seite durchgehend mit der verbundenen Seite und nicht verbunden mit dem ersten Plattenabschnitt ist und die obere Gegenseite in dem Teil der Gegenseite enthalten ist, der untere Vorsprung durch eine Außenkante definiert ist, die eine untere nicht verbundene Seite und eine untere Gegenseite umfasst, wobei die untere nicht verbundene Seite durchgehend mit der verbundenen Seite und nicht verbunden mit dem ersten Plattenabschnitt ist und die untere Gegenseite in dem Teil der Gegenseite enthalten ist, und die obere nicht verbundene Seite, die obere Gegenseite, die untere nicht verbundene Seite und die untere Gegenseite in Richtung des zumindest einen Endes der gewickelten Elektrodengruppe gebogen sind.
Batterie nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich eine Breite des Verbindungsplattenabschnittes in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt, größer ist als eine Breite des ersten Plattenabschnittes in der Richtung, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anschlussplattenabschnitt Folgendes umfasst: einen dritten Plattenabschnitt benachbart zu dem Verbindungsplattenabschnitt und einen Teil des Anschlussplattenabschnittes bildend; und einen vierten Plattenabschnitt, der sich durchgehend von dem dritten Plattenabschnitt erstreckt und einen weiteren Teil des Anschlussplattenabschnittes bildet, wobei der vierte Plattenabschnitt Folgendes umfasst: eine zweite verbundene Seite, die mit dem dritten Plattenabschnitt verbunden ist; eine zweite nicht verbundene Seite, die sich entlang einer Richtung erstreckt, in der sich die zweite verbundene Seite erstreckt und nicht mit dem dritten Plattenabschnitt verbunden ist; und eine zweite Gegenseite, die auf einer gegenüberliegenden Seite der zweiten verbundenen Seite und der zweiten nicht verbundenen Seite positioniert ist, wobei der vierte Plattenabschnitt einen zweiten Vorsprung umfasst, der durch eine Außenkante definiert ist, welche die zweite nicht verbundene Seite und die zweite Gegenseite umfasst, wobei der zweite Vorsprung relativ zu dem dritten Plattenabschnitt entlang der Richtung vorsteht, in der sich der Schenkelabschnitt erstreckt, und wobei die zweite nicht verbundene Seite und ein Teil der zweiten Gegenseite an dem zweiten Vorsprung in Richtung des zumindest einen Endes der gewickelten Elektrodengruppe gebogen ist.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verbindungsplattenabschnitt eine rechteckige Plattenform aufweist und gebogen ist, um das zumindest eine Ende der gewickelten Elektrodengruppe zu umgeben.
Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die gewickelte Elektrodengruppe einen Positivelektrodenstromsammelansat, der in mehrere Schichten gewickelt ist, und einen Negativelektrodenstromsammelansatz umfasst, der in mehrere Schichten gewickelt ist, wobei der Positivelektrodenstromsammelansatz an einem Ende der gewickelten Elektrodengruppe in der Windungsachsenrichtung angeordnet ist und der Negativelektrodenstromsammelansatz an einem anderen Ende der gewickelten Elektrodengruppe in der Windungsachsenrichtung angeordnet ist, und die Batterie Folgendes umfasst: eine erste Positivelektrodenleitung, welche den Positivelektrodenstromsammelansatz kollektiv klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine erste Negativelektrodenleitung, welche den Negativelektrodenstromsammelansatz kollektiv klemmt, der in mehrere Schichten gewickelt ist; eine zweite Positivelektrodenleitung, die mit der ersten Positivelektrodenleitung elektrisch verbunden ist; und eine zweite Negativelektrodenleitung, die mit der ersten Negativelektrodenleitung elektrisch verbunden ist, und wobei sowohl die erste Positivelektrodenleitung als auch die erste Negativelektrodenleitung die erste Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 sind, und wobei sowohl die zweite Positivelektrodenleitung als auch die zweite Negativelektrodenleitung die zweite Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 sind.
Batteriepack, umfassend die Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6.