DE202006010635U1

DE202006010635U1 - Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigem, spiral gewickelten Elektrodenaufbau

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Publication number: DE202006010635U1
Application number: DE202006010635U
Authority: DE
Original assignee: Wu Donald Ph Hsin-Feng Hsiang
Current assignee: Wu Donald Ph Hsin-Feng Hsiang
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2016-07-11

Abstract

Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (20) aufweist, in dem eine Mittelstange (30) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) versehen ist, und wobei Klemmeinheiten (60) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) und den Batterieanschlussklemmen (50) herstellen, woraufhin Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70) am Batteriegehäuse (20) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40) aus einer Anodenschicht (41), einer Kathodenschicht (42) und wenigstens einer Isolationsschicht (43) besteht, wobei ein Anodenstoff (411) und ein Kathodenstoff (421) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41) bzw. der Kathodenschicht (42) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43) zwischen der Anodenschicht (41) und der Kathodenschicht (42) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41) an ihrer einen...

Description

Die Erfindung betrifft eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, insbesondere einen Aufbau zum Ausleiten der gesammelten elektrischen Energie aus der sekundären Lithium-Batterie.
Stand der Technik
Eine sekundäre Lithium-Batterie in der Bauweise einer Biskuitrolle ist, wie in den 1 und 2 gezeigt, aus der US 5,849,431 bekannt, wobei ein spiral gewickelter Elektrodenaufbau 10 (im folgenden Text wird als Polbördel bezeichnet) durch reihengerechtes Übereinanderliegen einer Anodeschicht 11, einer Trennschicht 12 sowie einer Kathodeschicht 13 und durch ihr Umwickeln um einen Zentralstab 14 entsteht. In der Konstruktion gemäß den 1 und 2 ist eine Vielzahl von sägeförmigen Leiterstiften 111, 131 besonders an einer Seite der Anode- und Kathodeschicht 11, 13 vorgesehen, welcher durch Vorschneiden gebildet wird. Die elektrische Energie kann von dem Polbördel 10 abgeleitet werden, indem die jeweiligen Leiterstifte 111, 131 konzentriert mit der Außenkante einer scheibenförmigen Anschlussklemme 15 zusammengeschweißt sind.
Es ist darauf hinzuweisen, dass alle Schichten des Polbördels nach der Wicklung eine konzentrische Ausführung aufweisen, sodass Abstände zwischen jeweiligem Leiterstift und der Außenkante des als Schweißpunkt funktionierenden scheibeförmigen Stromableiters 15 verschieden sind. Bevor die Schweißarbeit zwischen jeweiligem Leiterstift und Stromableiter vorgenommen wird, müssen alle Leiterstifte konzentriert werden, dann können sie erst mit der Außenkante des scheibeförmigen Stromableiters 15 zusammen verschweißt werden.
Jedoch ergeben sich offensichtlich viele gravierende Mängel bezüglich des Aufbaus sowie der Herstellung aus dieser Batteriekonstruktion. Zum Beispiel:

1. Die wiederholte Schneidearbeit ist während der Polbördelfertigung gezielt zu vermeiden, weil Materialspäne während der Schneidearbeit entstehen können. Werden die kleinen Späne auf der Oberfläche der Anodeschicht oder Kathodeschicht anhaften, kann eine unreparierbare Störung an der Leitfähigkeit des Polbördels in der Zukunft verursacht werden. Jedoch wird der Polbördel des herkömmlichen Aufbaus einem sägeförmigen Schnitt unterzogen, wird deswegen nicht nur die Herstellung erschwert, die Fehlerlosigkeit wird neben der Entstehung des Schnittabfalls reduziert.
2. Weil die Leiterstifte jeweiliger Polbördelschicht konzentrisch angeordnet sind, die Länge jeweiliger Leiterstifte einheitlich sein muss sowie der Bezugswert aus dem von der Außenkante des Stromableiters weiter entfernten Leiterstift genommen wird, müssen die übermäßigen langen Leiterstifte vorher zusammen gepresst, wenn die Schweißarbeit zwischen jeweiligem Leiterstift und der Außenkante des Stromableiters durchgeführt wird. Aber das Zusammenpressen erhöht nicht nur die Komplizierung der Herstellung, bringt sondern die Gefahr des Leiterstiftbruchs auch mit sich.
3. Die Fläche der für das Schweißen der Leiterstifte versehenen Außenkante des scheibeförmigen Stromableiters ist ziemlich klein. Bei größerer Anzahl der Leiterstifte wird die Batterieherstellung erschwert.

Wie aus 3 ersichtlich, ist eine Konstruktion einer sekundären Lithium-Batterie aus der US 6,447,946 bekannt, bei der mehrere Leiterstifte 111a, 131a zuerst an einer Seite eines Polbördels angeschweißt und dann mit einem Seitenrahmen 161 verschweißt sind, welcher sich von einer Seite der Leiterstifte 111a, 131a und einer Batterieanschlussklemme 16 erstreckt.
In den beiden vorgenannten herkömmlichen Konstruktionen der Lithium-Batterie werden zuerst mehrere Leiterstifte am Polbördel ausgeformt oder angeschweißt. Die Leiterstifte dienen zum Anschweißen an der Batterieklemme oder am Stromableiter. Auf diese weise kann die elektrische Energie des Polbördels aus der Batterie abgeleitet. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der Leiterstifte für die Konstruktion der Hochkapazitätsbatterie im Vergleich mit denjenigen der Batterie mit normaler Kapazität gesteigert wird. Sonst wird die Effizienz der Aufladung bzw. Entladung beim Aufladen bzw. Entladen der Batterie mit starkem Storm wegen der Erhöhung der inneren Impedanz stark reduziert. Es kann sogar die Batterie total funktionsunfähig. Für die herkömmliche Konstruktion wird die Anzahl der Leiterstifte auf die Schweißtechnik sowie die Schneidetechnik beschränkt und lässt sich nicht effektiv erhöhen.
Wie oben bezüglich der Batteriekonstruktion erläutert, kann die Innenimpedanz in der Batterie durch Zunahme der Anzahl der Leiterstifte verringert werden, was der Anforderung an die hohe Kapazität der Batterie entspricht. Die große Anzahl von Leiterstiften macht jedoch nicht nur den Vorgang der Schweißarbeit zeit- und kraftaufwendig, sondern wird die Schwierigkeit und Komplizierung der Herstellung auch erhöht.
Folglich liegt der Forschungsschwerpunkt der vorliegenden Erfindung darin, dass einerseits der elektrische Anschluss zwischen dem Polbördel und der Batterieklemme ohne Verschweißen direkt geschafft, und andererseits die elektrische Verbindung zwischen Polbördel und Batterieklemme mit großer Kontaktfläche verwirklicht wird. Aufgrund dessen wird die Innenimpedanz der Batterie stark verringert. Die erfindungsgemäße Batterie entspricht nicht nur den Anforderungen der Hochkapazitätsbatterie, sondern wenn sie als Batterie mit niedriger Kapazität verwendet wird, kann sie auch relativ gute Leistung bringen.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau zu schaffen, die eine erhebliche Herabsetzung der Innenimpedanz der Batterie gewährleistet sowie den Anforderungen an die Auf- und Entladung mit großer Strommenge der Hochkapazitätsbatterie genügt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die die im Anspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau geschaffen, wobei der spiral gewickelte Elektrodenaufbau an seinen Seteinrändern integral mit einem großflächigen positiven und negativen Anschlussabschnitt versehen ist. In der Mitte von Batterieanschlussklemmen ist jeweils ein großflächiger Sammelabschnitt ausgebildet, der sich an einer dem positiven Anschlussabschnitt oder dem negativen Anschlussabschnitt zugewandten Stelle befindet. Es liegen ferner Klemmeinheiten vor, von denen jede aus Andrückplatten besteht, die an der Außenseite des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts angebracht sind. Mit den beiden Andrückplatten der Klemmeinheit lässt sich der Sammelabschnitt gegen den positiven Anschlussabschnitt oder den negativen Anschlussabschnitt andrücken, was für eine feste Verbindung der Schichten des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus sorgt. Auf diese Weise ergibt sich eine mechanische, aber auch elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts mit dem Sammelabschnitt. Aus der großflächigen, festen und elektrischen Verbindung zwischen dem spiral gewickelten Elektrodenaufbau und der Batterieanschlussklemme resultiert die Verringerung der Innenimpedanz der Batterie, was einen leichtgängigen Durchlass der großen Strommenge gewährleistet.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer aus der US 5,849,431 bekannten Konstruktion;
2 eine perspektivische Darstellung einer aus der US 5,849,431 bekannten Konstruktion, bei der die Leiterstifte an einen Stromableiter angeschweißt sind;
3 einen Schnitt durch eine aus der US 6,447,946 Lithium-Batterie;
4 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbaus;
5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sammelabschnitts vor dem Anbringen an den spiral gewickelten Elektrodenaufbau;
6 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Konstruktion in einem Batteriegehäuse;
7 eine perspektivische Darstellung einer einzigen Andrückplatte im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau; und
8 in Schnittdarstellung die einzige Andruckplatte im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, der sich im. Batteriegehäuse befindet.
Bezugnehmend auf die 4 bis 6 weist eine erfindungsgemäße sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau ein Batteriegehäuse 20 auf, in dem eine Mittelstange 30 vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange 30 mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen 50 verbunden sind, und wobei die Mittelstange 30 außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau 40 versehen ist, und wobei Klemmeinheiten 60 eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 und den Batterieanschlussklemmen 50 herstellen, woraufhin Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern 70 am Batteriegehäuse 20 befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind.
Das Batteriegehäuse 20 weist an seinen beiden Enden jeweils eine Öffnung 201 auf, wobei Batterieteile im Inneren des Batteriegehäuses 20 vorgesehen sind. Die Öffnung 201 ist mit einer Endkappe 21 verschließbar, wobei die Endkappe 21 ein Durchgangsloch 211 aufweist, aus dem die Batterieteile herausragen.
Die Mittelstange 30 ist als Isolationsaufbau ausgeführt und im Inneren des Batteriegehäuses 20 gelagert. Die Mittelstange 30 ist an ihren beiden Enden mit je einem Verbindungsabschnitt 31 versehen, der als Bohrung 311 ausgebildet ist.
Der spiral gewickelte Elektrodenaufbau 40 besteht aus einer Anodenschicht 41, einer Kathodenschicht 42 und wenigstens einer Isolationsschicht 43, wobei ein Anodenstoff 411 und ein Kathodenstoff 421 auf die Oberfläche der Anodenschicht 41 bzw. der Kathodenschicht 42 aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht 43 zwischen der Anodenschicht 41 und der Kathodenschicht 42 vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht 41 an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt 412 versehen ist, auf dem kein Anodenstoff 411 vorhanden ist, während die Kathodenschicht 42 an einer dem Anschlussabschnitt 412 gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt 422 versehen ist, auf dem ebenfalls kein Kathodenstoff 421 vorhanden ist. Die Anodenschicht 41, die Isolationsschicht 43 und die Kathodenschicht 42 sind der Reihenfolge nach übereinander angeordnet, wobei der positive Anschlussabschnitt 412 und der negative Anschlussabschnitt 422 von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt 412 und seinem negativen Anschlussabschnitt 422 nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt 412 und dem negativen Anschlussabschnitt 422 herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange 30 herum zum spiral gewickelten Elektrodenaufbau 40 gewickelt sind.
Jede der Batterieanschlussklemmen 50 ist leitfähig, wobei die Batterieanschlussklemme 50 an ihrem einen Ende einen in der Form einer Steckstange 511 ausgebildeten, in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt 31 der Mittelstange 30 stehenden Verbindungsabschnitt 51 sowie an ihrem anderen Ende einen in der Form einer Spindel ausgebildeten Ausgangsabschnitt 52 aufweist. Die Batterieanschlussklemme 50 im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt 51 und dem Ausgangsabschnitt 52 mit einem Flansch 53 und einem Sammelabschnitt 54 versehen ist, wobei der Sammelabschnitt 54 zylindrisch ausgebildet und mit einem Durchgangsloch 541 versehen ist. Der Sammelabschnitt 54 befindet sich an einer dem positiven Anschlussabschnitt 412 oder dem negativen Anschlussabschnitt 422 des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 zugewandten Stelle, während der Flansch 53 gegen eine Endkappe 21 des Batteriegehäuses 20 anliegt.
Jede der Klemmeinheiten 60 weist wenigstens einen Gewindebolzen 61 und zwei Andrückplatten 62, 62a auf, wobei sich jeweils eine Durchgangsbohrung 621 in den Andrückplatten 62, 62a befindet. Die Andrückplatten 62, 62a sind paarweise außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt 412 als auch an negativen Anschlussabschnitt 422 angeordnet, wobei der Gewindebolzen 61 durch die Durchgangsbohrung 621 der einen Andrückplatte 62, ein Durchgangsloch 541 des Sammelabschnitts 54 und die Durchgangsbohrung 621 der anderen Andrückplatte 62a hindurch durchschraubbar ist, um einen sicheren Halt der beiden Andrückplatten 62, 62a an dem positiven Anschlussabschnitt 412 und dem negativen Anschlussabschnitt 422 zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts 412 bzw. des negativen Anschlussabschnitts 422 mit dem Sammelabschnitt 54 zu gewährleisten.
Nachdem der spiral gewickelte Elektrodenaufbau 40 über die Klemmeinheiten 60 mit der Mittelstange 30 und den Batterieanschlussklemmen 50 verbunden ist, werden dann die Ausgangsabschnitte 52 der Batterieanschlussklemmen 50 durch die jeweiligen Durchgangslöcher 211 der Endkappen 21 hindurchgeführt, wobei der Flansch 53 gegen die innere Endfläche der Endkappe 21 drückbar ist. Auf diese Weise kann die Schraubenmutter 70 auf den Ausgangsabschnitt 52 aufgeschraubt werden, was eine feste Verbindung der Batterieteile mit dem Batteriegehäuse 20 gewährleistet.
Der erfindungsgemäße, spiral gewickelte Elektrodenaufbau kann eine großflächige, elektrische Verbindung mit der Batterieanschlussklemme 50 ermöglichen, damit die Batterie die Anforderungen an die Auf- und Entladung mit großer Strommenge erfüllen kann.
Unter Bezug auf die 4 bis 6 wird die erfindungsgemäße Funktionsweise beschrieben. Um den Anforderungen an die hohe Batteriekapazität zur Auf- und Entladung mit großer Strommenge zu genügen, sind der spiral gewickelte Elektrodenaufbau 40 und die Batterieanschlussklemmen 50 extra gestaltet. Der spiral gewickelte Elektrodenaufbau 40 ist an einem Seitenrand der Anoden- und Kathodenschicht 41 integral mit einem keinen Anodenstoff 411 aufweisenden, großflächigen, positiven Anschlussabschnitt 412 und einem keinen Kathodenstoff 421 aufweisenden, großflächigen, negativen Anschlussabschnitt 422 versehen. Die Batterieanschlussklemme 50 ist in ihrer Mitte mit einem großflächigen Sammelabschnitt 54 versehen, der an einer dem positiven Anschlussabschnitt 412 oder dem negativen Anschlussabschnitt 422 zugewandten Stelle angeordnet ist. Die Klemmeinheiten 60 sind an dem positiven bzw. dem negativen Anschlussabschnitt 412, 422 angebracht. Auf diese Weise lassen sich der positive und der negative Anschlussabschnitt 412, 422 mit den beiden Andrückplatten 62, 62a der Klemmeinheiten 60 einklemmen. Hierdurch ergibt sich eine feste Verbindung der Schichten des positiven und des negativen Anschlussabschnitts 412, 422. Gleichzeitig ist eine zuverlässige, elektrische Verbindung des innersten positiven und des innersten negativen Anschlussabschnitts 412, 422 mit dem Sammelabschnitt 54 sichergestellt.
Gründe dafür, dass die erfindungsgemäße Konstruktion die Herabsetzung der inneren Impedanz bewirkt, sind wie folgt zusammengefasst:

1. Der positive und der negative Anschlussabschnitt 412, 422 sind integral mit dem spiral gewickelten Elektrodenaufbau 40 ausgebildet. In elektrotechnischer Ansicht bewirken der positive und der negative Anschlussabschnitt 412, 422, dass sie eine Mehrzahl von Leiterstiften aufweisen. Hierdurch ergibt sich ein leichtgängiges Durchfließen der großen Strommenge, was einen Beitrag zur Herabsetzung der inneren Impedanz führt.
2. Der positive und der negative Anschlussabschnitt 412, 422 sind großflächig und elektrisch mit dem Sammelabschnitt 54 verbunden, was für einen leichtgängigen Durchlass der großen Strommenge sorgt und somit einen Beitrag zur Herabsetzung der inneren Impedanz führt.
3. Mit den Klemmeinheiten 60 lassen sich alle Schichten des positiven und des negativen Anschlussabschnitts 412, 422 fest zusammenfügen, was eine elektrische Verbindung zwischen diesen bewirkt. Hierdurch ergibt sich auch die Herabsetzung der inneren Impedanz.

Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass der positive und der negative Anschlussabschnitt 412, 422 am Randabschnitt des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 unmittelbar elektrisch mit dem Sammelabschnitt 54 der Batterieanschlussklemmen 50 verbunden sind, ohne die herkömmlichen Leiterstifte vorzusehen. So erübrigt das Anschweißen der Leiterstifte an die Batterieanschlussklemmen 50. Hierdurch ergibt sich die Herabsetzung von Herstellungsprozessen sowie Anlagekosten.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung kann die bei Auf- und Entladung des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 entstehende große Strommenge über den großflächigen positiven oder den großflächigen negativen Anschlussabschnitt 412, 422 und den großflächigen Sammelabschnitt 54 übertragen werden, wenn die erfindungsgemäße Konstruktion als Hochleistungsbatterie eingesetzt wird. Da die Innenimpedanz reduziert wird, wird vermieden, dass die Temperatur des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 ansteigt. Daraus resultiert die Erhöhung der Betriebsstabilität und der Standzeit der Batterie.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass zwischen der Innenfläche der Endkappe 21 und dem Flansch 53 eine luftdichte Membran 801 sowie zwischen der Schraubenmutter 70 und der Außenfläche der Endkappe 21 eine weitere luftdichte Membran 802 vorgesehen sind, die beide für die Luftdichtigkeit zwischen dem Batteriegehäuse 20 und der Batterieanschlussklemme 50 sorgt. Durch Anziehen der Schraubenmuttern 70 wird eine ausgezeichnete Luftdichtigkeit zwischen dem Flansch 53 und dem Durchgangsloch 211 der Endkappe 21 gewährleistet.
In den 5 und 6 ist gezeigt, dass die Endfläche der Andrückplatte 62 der Klemmeinheit 60 gewölbt ausgebildet ist, und zwar derart, dass sie dem zylindrischen Sammelabschnitt 54 angepasst ist, was für einen zuverlässigen Formschluss sorgt. Außerdem ist die Andruckplatte 62 der Klemmeinheit 60 an ihrer Seitenfläche mit einem stufigen Aufbau versehen, der aus einem vorspringenden Abschnitt 622 und einem vertieften Abschnitt 623 besteht, wobei vermieden wird, dass ein problematisches Andrücken der Andrückplatte 62 aufgrund des Höhenunterschieds vorkommt, wenn der vertiefte Abschnitt 623 gegen den mehrlagigen positiven Anschlussabschnitt 412 oder den mehrlagigen negativen Anschlussabschnitt 422 anliegt und somit der Höhenunterschied durch die mehrlagige Dicke des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 ausgeglichen wird.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Konstruktion in einer Batterie mit niedriger Kapazität ist der Innenraum der Batterie sehr klein, da die Schichten des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus 40 der Batterie mit niedriger Kapazität entsprechend weniger sind. Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, kann die Klemmeinheit 60 aus einem Gewindebolzen 61a und einer einzigen Andrückplatte 62b bestehen. Das heißt, dass die Andrückplatte 62b an einer Außenseite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts 412, 422 angebracht ist, wobei der Gewindebolzen 61a durch die Andrückplatte 62b hindurch in ein Gewindeloch 542 des Sammelabschnitts 54 derart eingeschraubt wird, dass die Andrückplatte 62b fest gegen eine einzige Seite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts 412, 422 anliegt. Hierdurch ergibt sich eine mechanische, aber auch elektrische Verbindung zwischen der einzigen Seite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts 412, 422 und dem Sammelabschnitt 54.

10: spiral gewickelten Elektrodenaufbau
10a: spiral gewickelten Elektrodenaufbau
11: Anodenschicht
111: Leiterstift
111a: Leiterstift
131: Leiterstift
131a: Leiterstift
12: Trennschicht
13: Kathodenschicht
14: Zentralstab
15: scheibeförmiger Stromableiter
16: Seitenrahmen
161: Seitenrahmen
20: Batteriegehäuse
201: Öffnung
21: Endkappe
211: Durchgangsloch
30: Mittelstange
31: Verbindungsabschnitt
311: Bohrung
40: spiral gewickelter Elektrodenaufbau
41: Anodenschicht
411: Anodenstoff
412: positiver Anschlussabschnitt
42: Kathodenschicht
421: Kathodenstoff
422: negativer Anschlussabschnitt
43: Isolationsschicht
50: Batterieanschlussklemme
51: Verbindungsabschnitt
511: Steckstange
52: Ausgangsabschnitt
53: Flansch
54: Sammelabschnitt
541: Durchgangsloch
542: Gewindeloch
60: Klemmeinheit
61: Gewindebolzen+
61a: Gewindebolzen
62: Andrückplatte
62a: Andrückplatte
62b: Andrückplatte
621: Durchgangsbohrung
622: vorspringender Abschnitt
623: vertiefter Abschnitt
63: Schraubenmutter
70: Schraubenmutter
801: luftdichte Membran
802: luftdichte Membran

1 (Stand der Technik)
2 (Stand der Technik)
3 (Stand der Technik)

Claims

Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (20) aufweist, in dem eine Mittelstange (30) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) versehen ist, und wobei Klemmeinheiten (60) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) und den Batterieanschlussklemmen (50) herstellen, woraufhin Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70) am Batteriegehäuse (20) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40) aus einer Anodenschicht (41), einer Kathodenschicht (42) und wenigstens einer Isolationsschicht (43) besteht, wobei ein Anodenstoff (411) und ein Kathodenstoff (421) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41) bzw. der Kathodenschicht (42) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43) zwischen der Anodenschicht (41) und der Kathodenschicht (42) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41) an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt (412) versehen ist, auf dem kein Anodenstoff (411) vorhanden ist, während die Kathodenschicht (42) an einer dem Anschlussabschnitt (412) gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt (422) versehen ist, auf dem ebenfalls kein Kathodenstoff (421) vorhanden ist, und wobei die Anodenschicht (41), die Isolationsschicht (43) und die Kathodenschicht (42) der Reihenfolge nach übereinander angeordnet sind, und wobei der positive Anschlussabschnitt (412) und der negative Anschlussabschnitt (422) von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt (412) und seinem negativen Anschlussabschnitt (422) nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt (412) und dem negativen Anschlussabschnitt (422) herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange (30) herum zum spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) gewickelt sind; – dass jede der Batterieanschlussklemmen (50) leitfähig ist, wobei die Batterieanschlussklemme (50) an ihrem einen Ende einen in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt (31) der Mittelstange (30) stehenden Verbindungsabschnitt (51) und an ihrem anderen Ende einen Ausgangsabschnitt (52) aufweist, und wobei die Batterieanschlussklemme (50) im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt (51) und dem Ausgangsabschnitt (52) mit einem Flansch (53) und einem Sammelabschnitt (54) versehen ist, und wobei sich der Sammelabschnitt (54) an einer dem positiven Anschlussabschnitt (412) oder dem negativen Anschlussabschnitt (422) des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) zugewandten Stelle befindet, während der Flansch (53) gegen eine Endkappe (21) des Batteriegehäuses (20) anliegt; und – dass jede der Klemmeinheiten (60) wenigstens einen Gewindebolzen (61) und zwei Andrückplatten (62, 62a) aufweist, wobei sich jeweils eine Durchgangsbohrung (621) in den Andrückplatten (62, 62a) befindet, und wobei die Andrückplatten (62, 62a) paarweise außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt (412) als auch an negativen Anschlussabschnitt (422) angeordnet sind, und wobei der Gewindebolzen (61) durch die Durchgangsbohrung (621) der einen Andrückplatte (62), ein Durchgangsloch (541) des Sammelabschnitts (54) und die Durchgangsbohrung (621) der anderen Andrückplatte (62a) hindurch durchschraubbar ist, um einen sicheren Halt der beiden Andrückplatten (62, 62a) an dem positiven Anschlussabschnitt (412) und dem negativen Anschlussabschnitt (422) zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts (412) bzw. des negativen Anschlussabschnitts (422) mit dem Sammelabschnitt (54) zu gewährleisten.
Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche der Andrückplatte (62) der Klemmeinheit (60) gewölbt ausgebildet ist, und zwar derart, dass sie dem zylindrischen Sammelabschnitt (54) angepasst ist, was für einen zuverlässigen Formschluss sorgt.
Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückplatte (62) der Klemmeinheit (60) an ihrer Seitenfläche mit einem stufigen Aufbau versehen ist, der aus einem vorspringenden Abschnitt (622) und einem vertieften Abschnitt (623) besteht, wobei vermieden wird, dass ein problematisches Andrücken der Andrückplatte (62) aufgrund des Höhenunterschieds vorkommt, wenn der vertiefte Abschnitt (623) gegen den mehrlagigen positiven Anschlussabschnitt (412) oder den mehrlagigen negativen Anschlussabschnitt (422) anliegt.
Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (20) aufweist, in dem eine Mittelstange (30) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) versehen ist, und wobei sich Klemmeinheiten (60) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) und den Batterieanschlussklemmen (50) herstellen, woraufhin Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70) am Batteriegehäuse (20) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40) aus einer Anodenschicht (41), einer Kathodenschicht (42) und wenigstens einer Isolationsschicht (43) besteht, wobei ein Anodenstoff (411) und ein Kathodenstoff (421) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41) bzw. der Kathodenschicht (42) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43) zwischen der Anodenschicht (41) und der Kathodenschicht (42) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41) an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt (412) versehen ist, auf dem kein Anodenstoff (411) vorhanden ist, während die Kathodenschicht (42) an einer dem Anschlussabschnitt (412) gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt (422) versehen ist, auf dem ebenfalls kein Kathodenstoff (421) vorhanden ist, und wobei die Anodenschicht (41), die Isolationsschicht (43) und die Kathodenschicht (42) der Reihenfolge nach übereinander angeordnet sind, und wobei der positive Anschlussabschnitt (412) und der negative Anschlussabschnitt (422) von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt (412) und seinem negativen Anschlussabschnitt (422) nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt (412) und dem negativen Anschlussabschnitt (422) herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange (30) herum zum spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) gewickelt sind; – dass jede der Batterieanschlussklemmen (50) leitfähig ist, wobei die Batterieanschlussklemme (50) an ihrem einen Ende einen in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt (31) der Mittelstange (30) stehenden Verbindungsabschnitt (51) und an ihrem anderen Ende einen Ausgangsabschnitt (52) aufweist, und wobei die Batterieanschlussklemme (50) im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt (51) und dem Ausgangsabschnitt (52) mit einem Flansch (53) und einem Sammelabschnitt (54) versehen ist, und wobei sich der Sammelabschnitt (54) an einer dem positiven Anschlussabschnitt (412) oder dem negativen Anschlussabschnitt (422) des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) zugewandten Stelle befindet, während der Flansch (53) gegen eine Endkappe (21) des Batteriegehäuses (20) anliegt; und – dass jede der Klemmeinheiten (60) einen Gewindebolzen (61a) und eine Andrückplatte (62b) aufweist, wobei sich eine Durchgangsbohrung (621) in der Andrückplatte (62b) befindet, wobei die Andrückplatte (62b) einseitig außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt (412) als auch an negativen Anschlussabschnitt (422) angeordnet ist, und wobei der Gewindebolzen (61a) durch die Durchgangsbohrung (621) der einen Andrückplatte (62b) und ein Durchgangsloch (541) des Sammelabschnitts (54) durchschraubbar ist, um einen sicheren Halt der Andrückplatte (62b) einseitig an dem positiven Anschlussabschnitt (412) und dem negativen Anschlussabschnitt (422) zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts (412) bzw. des negativen Anschlussabschnitts (422) mit dem Sammelabschnitt (54) zu gewährleisten.