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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batteriezelle mit einem maximalen Innenraum.
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[Stand der Technik]
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Lithium-Sekundärbatterien haben eine Betriebsspannung von 3,6 V oder höher und werden als Stromquelle für tragbare elektronische Geräte verwendet oder in Hochleistungs-Hybridfahrzeugen eingesetzt, indem mehrere davon in Reihe geschaltet werden. Lithium-Sekundärbatterien haben eine dreimal höhere Betriebsspannung als Nickel-Cadmium-Batterien oder Nickel-Metallhydrid-Batterien und weisen eine höhere Energiedichte pro Gewichtseinheit auf. In dieser Hinsicht besteht ein aktueller Trend, dass die Verwendung von Lithium-Sekundärbatterien rasch zunimmt.
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Im Allgemeinen werden Lithium-Sekundärbatterien in Einheiten von Batteriezellen hergestellt und können unterteilt werden in Sekundärbatterien vom Bechertyp, bei dem eine Elektrodenanordnung in einem Metallbecher montiert ist, und in Sekundärbatterien vom Beuteltyp, bei dem eine Elektrodenanordnung in einem Beutel aus einem Aluminiumlaminatblech montiert ist.
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Eine Sekundärbatterie vom Beuteltyp wird durch Verfahren hergestellt, bei denen ein Elektrolyt eingebracht wird, während die Elektrodenanordnung im Außenmaterial untergebracht ist, und das Außenmaterial abgedichtet wird.
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Eine herkömmliche Sekundärbatterie vom Beuteltyp wird jedoch an drei oder vier Oberflächen abgedichtet, und die daraus resultierenden Dichtungsabschnitte erzeugen zwangsläufig ein Totvolumen, in dem keine elektrische Energie erzeugt wird.
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In dieser Hinsicht ist es ein Hauptproblem der Sekundärbatterie vom Beuteltyp, dass ein Platzanteil, für den die Dichtungsabschnitte verantwortlich sind, minimiert werden muss, um die volumetrische Effizienz oder eine volumetrische Energiedichte zu maximieren.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf an einer Batteriezelle, die in der Lage ist, die vorstehend genannten Probleme zu lösen.
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[Beschreibung]
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[Technisches Problem]
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Batteriezelle bereitstellen, die in der Lage ist, die volumetrische Effizienz einer Sekundärbatterie zu maximieren, indem das Volumen eines Dichtungsabschnitts eines Beutels minimiert wird.
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[Technische Lösung]
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Batteriezelle eine Elektrodenanordnung; ein Gehäuse umfassend einen Aufnahmeabschnitt, der die Elektrodenanordnung aufnimmt, und einen Dichtungsabschnitt, der an einem Umfang des Aufnahmeabschnitts ausgebildet ist; und ein Befestigungselement, das zwischen dem Aufnahmeabschnitt und dem Dichtungsabschnitt angeordnet ist, um diese aneinanderzuheften; wobei das Befestigungselement eine Kernschicht enthält und eine Klebeschicht auf beiden Oberflächen der Kernschicht aufgeschichtet ist.
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In der Beispielausführung wird der Dichtungsabschnitt mindestens einmal gebogen, um an dem Aufnahmeabschnitt angeheftet zu sein.
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In der Beispielausführung kann die Kernschicht aus einem Material ausgebildet sein, das im Vergleich zu der Klebeschicht einen geringeren Dehnungsprozentsatz aufweist.
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In der Beispielausführung kann das Gehäuse aus Polyethylenterephthalat (PET) und die Klebeschicht aus einem Harz auf Polyurethanbasis ausgebildet sein.
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In der Beispielausführung kann die Kernschicht aus PET ausgebildet sein.
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In der Beispielausführung kann in dem Befestigungselement eine Dicke der Klebeschicht größer als eine Dicke der Kernschicht sein.
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In der Beispielausführung kann die Dicke des Befestigungselements 100 µm bis 300 µm betragen, und die Dicke der Klebeschicht kann mindestens zweimal so dick sein wie die Dicke der Kernschicht.
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In der Beispielausführung kann das Befestigungselement einen Dehnungsprozentsatz von 20% oder weniger aufweisen.
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In der Beispielausführung kann das Befestigungselement eine Zugfestigkeit von 30 N/m2 oder höher aufweisen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle das Anordnen einer Elektrodenanordnung in einem Aufnahmeabschnitt eines Gehäuses; das Biegen eines Dichtungsabschnitts des Gehäuses; das Anheften eines Befestigungselements an den Dichtungsabschnitt; und das Anbringen des Dichtungsabschnitts an dem Aufnahmeabschnitt über das Befestigungselement, wobei das Befestigungselement eine Kernschicht und eine Klebeschicht, die auf beiden Oberflächen der Kernschicht aufgeschichtet ist, umfasst.
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In der Beispielausführung kann der Prozess des Anbringens des Dichtungsabschnitts an dem Aufnahmeabschnitt das Schmelzen und Härten der Klebeschicht durch Thermokomprimieren des Dichtungsabschnitts umfassen.
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In der Beispielausführung kann die Kernschicht aus Polyethylenterephthalat (PET) und die Klebeschicht aus einem Harz auf Polyurethanbasis ausgebildet sein.
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In der Beispielausführung kann der Prozess des Anheftens des Befestigungselements an dem Dichtungsabschnitt das Entfernen einer an dem Befestigungselement angebrachten Abziehlage umfassen, um eine Oberfläche des Befestigungselements mit Haftvermögen freizulegen; und das Anbringen der einen Oberfläche des Befestigungselements an dem Dichtungsabschnitt.
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[Vorteilhafte Effekte]
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Wie vorstehend dargelegt ist, können gemäß Beispielausführungen der vorliegenden Erfindung eine Batteriezelle und ein Verfahren für deren Herstellung die volumetrische Effizienz der Batteriezelle durch Biegen und Anhaften eines Dichtungsabschnitts eines Beutels maximieren.
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Da zusätzlich ein Befestigungselement, bei dem auf beiden Oberflächen einer Kernschicht Klebeschichten aufgebracht sind, verwendet wird, um den Dichtungsabschnitt und einen Aufnahmeabschnitt aneinander zu heften, kann eine Verformung des Befestigungselements während eines Vorgangs des Anheftens des Befestigungselements an den Dichtungsabschnitt minimiert werden, und eine übermäßige Verteilung geschmolzener Klebeschichten während der Thermokompression kann verhindert werden. In dieser Hinsicht kann die Zuverlässigkeit der Haftung des Dichtungsabschnitts und des Aufnahmeabschnitts verbessert werden, und ein Versagen der Isolierung, das für die Batteriezelle kritisch sein kann, kann während der Herstellung der Batteriezelle verhindert werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezelle nach der Beispielausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Batteriezelle;
- 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' aus 2;
- 4 ist eine vergrößerte Ansicht von „B“ aus 3; und
- 5 bis 9 sind graphische Darstellungen, die ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle gemäß der Beispielausführung veranschaulichen.
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[Ausführungsform der Erfindung]
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf schematische Ansichten, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, beschrieben. In den Zeichnungen können beispielsweise herstellungstechnische und/oder toleranzbedingte Modifikationen der dargestellten Form geschätzt sein. Daher sollten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht so ausgelegt werden, dass sie auf die besonderen Formen der hier gezeigten Bereiche beschränkt sind, um beispielsweise einer Formänderung als Ergebnis der Herstellung miteinzubeziehen. Die folgenden Ausführungsformen können auch einzeln oder durch eine Kombination dieser gebildet werden.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Batteriezelle gemäß der Beispielausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Batteriezelle. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' aus 2, und 4 ist eine vergrößerte Ansicht von „B“ aus 3. 2 zeigt einen zweiten Dichtungsabschnitt, der aus Gründen der Einfachheit der Beschreibung nicht gebogen ist.
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Auf der Grundlage von 1 bis 4 enthält eine Batteriezelle vom Beuteltyp gemäß der vorliegenden Erfindung eine Elektrodenanordnung 100 und ein beutelartiges Gehäuse 200.
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Die Elektrodenanordnung 100 ist mit einer Vielzahl von Elektrodenplatten und Elektrodenabgriffen 110 versehen und ist in einem Aufnahmeabschnitt 204 des Gehäuses 200 untergebracht. Die Elektrodenplatten bestehen aus einer Anodenplatte und einer Kathodenplatte. Die Elektrodenanordnung 100 kann in Form einer gestapelten Struktur vorliegen, bei der relativ breite Oberflächen der Anodenplatte und der Kathodenplatte einander zugewandt sind, mit einem dazwischen angeordneten Separator.
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Die Anodenplatte und die Kathodenplatte können so ausgebildet sein, dass sie eine Struktur aufweisen, in der ein Stromkollektor mit einer Aufschlämmung aus Aktivmaterial beschichtet ist. Üblicherweise kann die Aufschlämmung gebildet werden, indem ein körniges Aktivmaterial, ein Hilfsleiter, ein Bindemittel, ein Weichmacher oder ähnliches, denen ein Lösungsmittel zugesetzt wird, gerührt werden.
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Des Weiteren kann die Elektrodenanordnung 100 eine Vielzahl von Anodenplatten und eine Vielzahl von Kathodenplatten enthalten, die in vertikaler Richtung gestapelt sind. In diesem Fall kann jede einer Vielzahl von Anodenplatten und einer Vielzahl von Kathodenplatten den Elektrodenabgriff 110 enthalten und mit einem anderen Elektrodenabgriff 110 mit derselben Polarität in Kontakt stehen, und mit einer Elektrodenleitung 120 derselben Polarität verbunden sein.
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Das Gehäuse 200 kann ein erstes Gehäuse 210 und ein zweites Gehäuse 220 enthalten. Das erste Gehäuse 210 und das zweite Gehäuse 220 können jeweils einen Dichtungsabschnitt 202 und den Aufnahmeabschnitt 204 enthalten.
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Der Aufnahmeabschnitt 204 ist so ausgebildet, dass er die Form eines Behälters aufweist, um einen Innenraum zu schaffen. Der Dichtungsabschnitt 202 ist so ausgebildet, dass er eine Flanschform hat, die sich an einem Einlass des Aufnahmeabschnitts 204 erstreckt.
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Die Elektrodenanordnung 100 und ein Elektrolyt (nicht abgebildet) sind in dem Innenraum des Aufnahmeabschnitts 204 untergebracht. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Aufnahmeabschnitt in einer Gesamtheit aus dem ersten Gehäuse 210 und dem zweiten Gehäuse 220 ausgebildet, kann aber erforderlichenfalls auch nur in einem der Gehäuse ausgebildet sein.
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Der Dichtungsabschnitt 202 kann als Randabschnitt entlang eines Umfangs des Aufnahmeabschnitts 204 angeordnet sein.
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Der Dichtungsabschnitt 202 des ersten Gehäuses 210 und der Dichtungsabschnitt 202 des zweiten Gehäuses 220 können miteinander verbunden sein, wodurch der durch den Aufnahmeabschnitt 204 gebildete Innenraum abgedichtet wird.
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Das Verbinden zwischen den Dichtungsabschnitten 202 kann durch ein Wärmeschweißverfahren durchgeführt werden, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Der Dichtungsabschnitt 202 kann in einen ersten Dichtungsabschnitt 2021, in dem eine Elektrodenleitung 120 angeordnet ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt, in dem die Elektrodenleitung 120 nicht angeordnet ist, unterteilt werden. In der Beispielausführung ist der Aufnahmeabschnitt 204 so ausgebildet, dass er eine rechteckige Form aufweist, und der Dichtungsabschnitt 202 ist an einem Umfang der rechteckigen Form angeordnet. Dementsprechend sind vier Dichtungsabschnitte 202 vorgesehen.
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Da in der Beispielausführung des Weiteren die Elektrodenleitungen 120 in entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind, sind die beiden Elektrodenleitungen 120 in einem anderen Dichtungsabschnitt 202 angeordnet. In diesem Zusammenhang enthält der erste Dichtungsabschnitt 2021 zwei Elektrodenleitungen 120 und der zweite Dichtungsabschnitt 2022 zwei Elektrodenleitungen 2120.
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Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. In dem Fall, in dem die beiden Elektrodenleitungen 120 in einem einzigen Dichtungsabschnitt 202 angeordnet sind, kann der zweite Dichtungsabschnitt 2022 drei Elektrodenleitungen enthalten.
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Um die Fläche der Dichtungsabschnitte 202 deutlich zu verringern und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Haftung zu erhöhen, können die Dichtungsabschnitte 202 außerdem so ausgebildet sein, dass sie mindestens einmal gefaltet sind.
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Genauer gesagt wird, von allen Dichtungsabschnitten 202 gemäß der Beispielausführung, der zweite Dichtungsabschnitt 2022, in dem die Elektrodenleitung 120 nicht angeordnet ist, zweimal gebogen und dann befestigt.
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Zum Beispiel kann der zweite Dichtungsabschnitt 2022 um 180° entlang einer ersten Faltlinie C1, wie in 5 dargestellt ist, gebogen werden, gefolgt von einer Biegung entlang einer zweiten Faltlinie C2, wie in 7 dargestellt ist, so dass der zweite Dichtungsabschnitt 2022 an einer Seitenfläche (204a in 4) des Aufnahmeabschnitts 204 angeheftet ist. In diesem Fall kann ein Winkel, in dem der Dichtungsabschnitt 2022 entlang der zweiten Faltlinie C2 gebogen wird, in Abhängigkeit von einem Winkel (θ in 4) der Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts variieren.
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Unterdessen ist der Winkel θ, in dem der Dichtungsabschnitt 202 entlang der zweiten Faltlinie C2 gebogen wird, kleiner als 90°, kann aber gleich oder größer als 75° sein.
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Wenn der Winkel θ mindestens 90° beträgt, wird der Dichtungsabschnitt 202 so ausgebildet, dass er in den Aufnahmeabschnitt 204 einschneidet und somit mit der Elektrodenanordnung 100 in Kontakt kommen kann. Wenn der Winkel weniger als 75° beträgt, vergrößert sich ein Totvolumen im Inneren des Beutels, wodurch es schwierig wird, die Elektrodenanordnung 100 fest in dem Aufnahmeabschnitt 204 zu befestigen, was zu einem Problem der verringerten volumetrischen Energiedichte führt.
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Um solche Probleme zu lösen, ist der Winkel θ dementsprechend darauf beschränkt, in dem Bereich von 75° bis 90°zu liegen.
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Aufgrund eines solchen Aufbaus kann der zweite Dichtungsabschnitt 2022 sowohl eine verbesserte Abdichtung als auch eine höhere Zuverlässigkeit der Haftung aufweisen.
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Unterdessen ist der entlang der zweiten Faltlinie gebogene Dichtungsabschnitt 2022 über das Befestigungselement 250 fest an die Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts geheftet.
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Das Befestigungselement 250 in der Beispielausführung beinhaltet die Verwendung eines folien- oder bandförmigen Elements und wird durch ein Wärmeschmelzverfahren geschmolzen oder gehärtet, damit der Dichtungsabschnitt 202 und der Aufnahmeabschnitt 204 aneinanderhaften.
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Das Befestigungselement 250 enthält eine Kernschicht 251 und Klebeschichten 253, die auf beiden Oberflächen der Kernschicht 251 aufgeschichtet sind.
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Die Kernschicht 251 verhindert einen übermäßigen Dehnungsprozentsatz des Befestigungselements 250 während des Verfahrens, bei dem das Befestigungselement 250 an dem Dichtungsabschnitt 202 befestigt wird. Die Kernschicht 251 kann aus einem PEP-Material ausgebildet sein, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Die Kernschicht 251 ist vorgesehen, um einen Dehnungsprozentsatz des Befestigungselements 250 zu begrenzen. Wie nachstehend beschrieben ist, hat die Klebeschicht 253, die aus einem Material auf Polyurethanbasis ausgebildet ist, einen signifikant hohen Dehnungsprozentsatz. Dementsprechend kann, wenn das Befestigungselement 250 nur mit den Klebeschichten 253 eingerichtet ist, das Befestigungselement 250 während eines Vorgangs, bei dem eine Kraft auf das Befestigungselement 250 ausgeübt wird, um dieses an dem Dichtungsabschnitt 202 anzubringen, übermäßig gedehnt werden. In diesem Fall wird eine Breite des Befestigungselements 250 verringert, was zu einer verminderten Haftung des Befestigungselements 250 führen kann. Zudem kann, wenn das Befestigungselement 250 eine geringe Zugfestigkeit aufweist, das Befestigungselement 250 während des Vorgangs, bei dem das Befestigungselement 250 an dem Dichtungsabschnitt 202 angebracht wird, leicht brechen.
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Dementsprechend wird in der Beispielausführung die Kernschicht 251 zwischen den Klebeschichten 253 positioniert, um den Dehnungsprozentsatz bei 20% oder darunter zu halten. Zu diesem Zweck weist die Kernschicht 251 einen niedrigen Dehnungsprozentsatz auf und dehnt sich im Vergleich zur Klebeschicht 253 nicht leicht aus, und ist aus einem Material ausgebildet (zum Beispiel PET), das bei einer Schmelztemperatur der Klebeschicht 253 nicht leicht schmilzt.
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Zusätzlich verhindert die Kernschicht 251 eine übermäßige Verteilung der geschmolzenen Klebeschicht, wenn die Klebeschicht 253 bei der Herstellung der Batteriezelle geschmolzen wird. Falls die Kernschicht 251 fehlt, wird das gesamte Befestigungselement 250 geschmolzen, und die geschmolzene Klebeschicht 253 kann sich leicht nach außen verteilen. In diesem Fall kann die verteilte Klebeschicht 253 einen Defekt hervorrufen.
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Für den Fall, dass die Kernschicht 251 wie in der Beispielausführung vorgesehen ist, kann die Verteilung der geschmolzenen Klebeschicht 253 verhindert werden, da durch die Kernschicht 251 eine Oberflächenspannung erzeugt wird. Dementsprechend kann das Auftreten von Defekten durch die übermäßige Verteilung der Klebeschicht 253 minimiert werden.
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Die Klebeschicht 253, die auf beiden Oberflächen der Kernschicht 251 aufgeschichtet sind, werden an den Dichtungsabschnitt 202 und den Aufnahmeabschnitt 204 gehaftet. Als Klebeschicht 253 kann ein Harz auf Polyurethanbasis, ein Harz auf Polyolefinbasis, ein Harz auf Polyesterbasis, ein Harz auf Polyamidbasis und dergleichen verwendet werden.
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In der Beispielausführung ist eine Oberfläche des Gehäuses 200 aus einem PET-Material ausgebildet. Dementsprechend wird unter Berücksichtigung der Haftung an PET ein Material auf Polyurethanbasis für die Klebeschicht 253 verwendet.
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Wenn jedoch die Oberfläche des Gehäuses 200 aus anderen Materialien wie Nylon oder dergleichen ausgebildet ist, kann die Klebeschicht 253 selektiv aus den zuvor beschriebenen verschiedenen Harzen ausgebildet sein.
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Da ein solches Befestigungselement 250 so ausgebildet ist, dass es die Form einer Folie oder eines Bandes aufweist, kann das Befestigungselement 250 während Kraft auf dieses ausgeübt wird übermäßig gedehnt werden oder brechen, um an dem Dichtungsabschnitt 202 zu haften.
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In dieser Hinsicht ist der Dehnungsprozentsatz des Befestigungselements 250 auf 20% oder weniger und die Zugfestigkeit auf 30 N/m2 oder höher begrenzt.
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Eine 10 mm x 120 mm große Probe wurde in Bezug auf Zugfestigkeit und Dehnungsprozentsatz bei einem Zielabstand von 100 mm und einer Zuggeschwindigkeit von 100 mm/min gemessen. Die Dehnung wurde mit 1 N/m2 oder weniger gemessen, der Dehnungsprozentsatz wurde mit mehr als 400% gemessen, wenn das Befestigungselement nur aus PUR ausgebildet war. Dies deutet darauf hin, dass es schwierig ist, das Befestigungselement 250 der vorliegenden Erfindung nur aus PUR auszubilden.
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Im Gegensatz dazu wurde, wenn die Kernschicht 251 wie in der Beispielausführung zwischen den Klebeschichten 253 vorgesehen ist, die Zugfestigkeit des Befestigungselements 250 mit 30 N/m2 bis 45 N/m2 gemessen, während der Dehnungsprozentsatz mit 20% oder weniger gemessen wurde. Dementsprechend kann die Verwendung des Befestigungselements 250 der Beispielausführung die vorstehend angeführten Probleme lösen.
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Wie zuvor beschrieben wird die Kernschicht 251 vorgesehen, um den Dehnungsprozentsatz des Befestigungselements 250 zu begrenzen. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, dass die Kernschicht 251 dick ist, solange die Kernschicht 251 solche Funktionen aufweist. Zum Beispiel kann eine Dicke der Kernschicht 251 so definiert werden, dass sie im Bereich von 10 µm bis 50 µm liegt, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Das Befestigungselement 250 der Beispielausführung ist so ausgebildet, dass die Klebeschicht 253 dicker als die Kernschicht 251 ist. Zum Beispiel kann die Dicke jeder Klebeschicht 253 doppelt so dick sein wie die einer Befestigungsplatte. Zum Beispiel kann jede Klebeschicht 253 so definiert werden, dass sie eine Breite von 50 µm bis 120 µm aufweist, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Ferner wird eine Breite W1 des Befestigungselements 250 so ausgebildet, dass sie kleiner ist als eine Breite W2 eines äußeren Dichtungsabschnitts (2022b in 7). Die Breite W2 des äußeren Dichtungsabschnitts 2022b ist so ausgebildet, dass sie kleiner ist als eine Breite der Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts 204. Dementsprechend wird die Gesamtheit der einen Fläche des Befestigungselements 250 an den Dichtungsabschnitt 2022b geheftet, und die Gesamtheit der anderen Fläche an die Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts 204 geheftet. Zusätzlich ist eine Gesamtheit des äußeren Dichtungsabschnitts 2022b so angeordnet, dass sie der Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts 204 zugewandt ist und somit nicht nach außen aus der Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts 204 herausragt.
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Zum Beispiel kann das Befestigungselement 250 so ausgebildet sein, dass es eine Breite von 1 mm bis 5 mm aufweist, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Wenn das Befestigungselement 250 eine Breite von weniger als 10 µm aufweist, ist die Klebeschicht 253 so dünn, dass ihre Haftung verschlechtert wird. Wenn dagegen die Dicke des Befestigungselements 250 300 µm überschreitet, vergrößert sich der Abstand zwischen dem Dichtungsabschnitt 202 und dem Aufnahmeabschnitt 204 aufgrund der Dicke des Befestigungselements 250, wodurch die Batteriezelle vergrößert wird. Dementsprechend kann die Dicke des Befestigungselements 250 in der Beispielausführung so definiert werden, dass sie im Bereich von 100 µm bis 300 µm liegt.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle gemäß der Beispielausführung beschrieben.
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5 ist eine graphische Darstellung, die ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle gemäß der Beispielausführung veranschaulicht.
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Auf der Grundlage von 5 wird eine Elektrodenanordnung 100 in einem Aufnahmeabschnitt 204 des ersten und zweiten Gehäuses 210 und 220 angeordnet, und ein Elektrolyt wird in einen Innenraum des Aufnahmeabschnitts eingefüllt, gefolgt von Verkleben und Abdichten eines Dichtungsabschnitts 202 des ersten Gehäuses 210 und eines Dichtungsabschnitts 202 des zweiten Gehäuses 220.
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In diesem Fall kann eine Platte, die einen dünnen Aluminiumfilm zwischen Isolierschichten aus isolierenden Materialien enthält, für das Gehäuse 200 verwendet werden. Alternativ können die Isolierschichten auch aus einem Polymer, wie Nylon, PET, Polypropylen oder ähnlichem bestehen, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Als nächstes erfolgt ein erster Faltvorgang, bei dem ein zweiter Dichtungsabschnitt 2022 um 180° entlang einer ersten Faltlinie C1 gebogen wird. Im Folgenden wird ein außerhalb der ersten Faltlinie C1 angeordneter Abschnitt als „äußerer Dichtungsabschnitt 2022b“ bezeichnet, während der innerhalb der ersten Faltlinie C1 angeordnete Abschnitt als „innerer Dichtungsabschnitt 2022a“ bezeichnet wird.
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Wie in 6 dargestellt ist, ist der äußere Dichtungsabschnitt 2022b, der mit dem inneren Dichtungsabschnitt 2022a überlappt, in einem oberen Abschnitt des inneren Dichtungsabschnitts 2022a angeordnet, während der zweite Dichtungsabschnitt 2022 gebogen wird. Um die Form beizubehalten, in der sich die äußeren und inneren Dichtungsabschnitte 2022b und 2022a überlappen, kann Wärme zugeführt werden, während die äußeren und inneren Dichtungsabschnitte 2022b und 2022a zusammengedrückt werden.
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Die erste Faltlinie C1 kann als eine Linie definiert sein, die den zweiten Dichtungsabschnitt 2022 in Längsrichtung teilt. Die äußeren und inneren Dichtungsabschnitte 2022b und 2022a können so geteilt werden, dass sie die gleiche Breite haben, sind aber nicht darauf beschränkt. Wie in der Beispielausführung können, solange eine Gesamtheit des äußeren Dichtungsabschnitts 2022b dem inneren Dichtungsabschnitt 2022a gegenüberliegen kann, verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, einschließlich der Definition der ersten Faltlinie C1, so dass eine Breite des äußeren Dichtungsabschnitts 2022b kleiner ist als die des inneren Dichtungsabschnitts 2022a.
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Wie in 7 dargestellt ist, ist ein Befestigungselement 250 in dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b angeordnet, das in dem oberen Abschnitt des inneren Dichtungsabschnitts 2022a angeordnet ist.
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Das Befestigungselement 250 ist so vorbereitet, dass es eine Folie aufweist oder eine Form annehmen kann. Wie zuvor beschrieben, ist die Klebeschicht 253 aus einem PUR-Material gebildet, wenn eine Oberfläche des Gehäuses 200 aus einem PET-Material gebildet ist.
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Weiterhin hat eine Oberfläche des Befestigungselements 250, die in Oberflächenkontakt mit dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b steht, Haftfestigkeit. In dieser Hinsicht ist das Befestigungselement 250, das in dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b angeordnet ist, in dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b nicht leicht zu trennen. Zu diesem Zweck ist das Befestigungselement 250 so vorgesehen, dass an einer seiner Oberflächen eine Abziehlage angebracht ist. Bei diesem Verfahren kann die Abziehlage nach einer Kontrolle an dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b angebracht werden.
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Unterdessen wird eine konstante Spannung auf das Befestigungselement 250 ausgeübt, so dass das Befestigungselement 250 gleichmäßig am äußeren Dichtungsabschnitt 2022b befestigt wird. Während dieses Vorgangs kann das Befestigungselement 250 durch die erwähnte Spannung gedehnt werden. Das Befestigungselement gemäß der Beispielausführung enthält jedoch eine Kernschicht, wie zuvor beschrieben, und hat daher einen Dehnungsprozentsatz von 20% oder weniger und eine Zugfestigkeit von 30 N/m2. Entsprechend kann verhindert werden, dass das Befestigungselement 250 übermäßig verformt wird oder bricht.
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Ein zweiter Vorgang, bei dem der zweite Dichtungsabschnitt 2022 entlang der zweiten Faltlinie C2 gebogen wird, wird durchgeführt.
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Die zweite Faltlinie C2 ist an einer Schnittstelle zwischen dem Aufnahmeabschnitt 204 und dem zweiten Dichtungsabschnitt 2022 oder angrenzend an die Schnittstelle ausgebildet.
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Wie in 8 dargestellt ist, befindet sich die andere Oberfläche des Befestigungselements 250, die an dem äußeren Dichtungsabschnitt 2022b haftet, beim Biegen des Dichtungsabschnitts 202 in Oberflächenkontakt mit der Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts, und die äußeren und inneren Dichtungsabschnitte 2022b und 2022a sind so angeordnet, dass sie die Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts überlappen.
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Wie in 9 dargestellt ist, wird das Befestigungselement 250 dann von der Außenseite des Dichtungsabschnitts 202 thermokomprimiert.
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Bei diesem Verfahren wird einem Hochtemperatur-Druckbeaufschlagungsapparat 270 Wärme zugeführt, während sowohl der Dichtungsabschnitt 202 als auch das Befestigungselement 250 unter Druck gesetzt werden. Während dieses Prozesses werden 100°C bis 150°C Wärme und 0,2 MPa bis 1 MPa Druck auf das Befestigungselement 250 für 5 Sekunden bis 30 Sekunden aufgebracht, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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Dabei wird die Klebeschicht 253 des Befestigungselements 250 geschmolzen und dann ausgehärtet, während beide Oberflächen des Befestigungselements 250 an den Dichtungsabschnitt 202 und den Aufnahmeabschnitt 204 geheftet werden.
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Sobald der Dichtungsabschnitt 202 durch die obigen Vorgänge über das Befestigungselement 250 an die Seitenfläche 204a des Aufnahmeabschnitts geheftet ist, ist die Batteriezelle gemäß der Beispielausführung fertig gestellt.
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Die Batteriezelle und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß der vorstehend beschriebenen Beispielausführung beinhalten das Biegen des Dichtungsabschnitts des Gehäuses und das Anheften des Dichtungsabschnitts an den Aufnahmeabschnitt. Dementsprechend kann verhindert werden, dass der Elektrolyt und Gas von dem Dichtungsabschnitt nach außen freigesetzt werden.
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Zusätzlich wird das Befestigungselement, auf dessen beiden Oberflächen Klebeschichten angeordnet sind, verwendet, um den Dichtungsabschnitt und den Aufnahmeabschnitt zu verkleben. Dementsprechend kann eine Verformung des Befestigungselements minimiert werden, wenn es an dem Dichtungsabschnitt angebracht ist, und eine übermäßige Verteilung der geschmolzenen Klebeschicht während der Thermokompression kann verhindert werden. In dieser Hinsicht kann die Haftungszuverlässigkeit des Dichtungsabschnitts und des Aufnahmeabschnitts verbessert und Defekte, die bei der Herstellung der Batteriezelle auftreten können, verhindert werden.
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Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
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Zum Beispiel wird in der vorstehend beschriebenen Beispielausführung der zweite Dichtungsabschnitt als zweimal gebogen dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Der zweite Dichtungsabschnitt kann ein- oder dreimal oder mehr gebogen werden, wobei gegebenenfalls verschiedene Änderungen vorgenommen werden können.
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Ferner ist in der zuvor beschriebenen Beispielausführung das Befestigungselement so ausgebildet, dass es eine durchgehende lineare Form aufweist, es kann aber so eingerichtet sein, dass es eine Wellenform hat, indem mehrere kurze Befestigungselemente voneinander beabstandet werden.
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Darüber hinaus ist in der Beispielausführung ein Befestigungselement nur zwischen dem Dichtungsabschnitt und dem Aufnahmeabschnitt angeordnet; ein Befestigungselement kann jedoch bei Bedarf zwischen dem äußeren und dem inneren Dichtungsabschnitt angeordnet werden.
