DE202006014777U1

DE202006014777U1 - Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus

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Publication number: DE202006014777U1
Application number: DE202006014777U
Authority: DE
Original assignee: Wu Donald P H Hsin-Feng
Current assignee: Wu Donald P H Hsin-Feng
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2016-09-27

Abstract

Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus, bei der sich es um ein leitendes Verbindungselement (40) handelt, das elektrisch mit einer Anoden- oder Kathodenanschlussklemme (21, 22) eines Akkugehäuses (20) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Kernaufbau (30) aus einer Mittelstange (31) und einem gewickelten Elektrodenaufbau (32) besteht, wobei der gewickelte Elektrodenaufbau (32) wenigstes eine Anodenschicht (321), wenigstens eine Isolationsschicht (322) und wenigstens eine Kathodenschicht (323) aufweist, die drei nacheinander außen um die Mittelstange (31) herum wickelbar ist, wobei die Anodenschicht (321) an ihrem einen Ende mit einem Anodenanschlussbereich (331) versehen ist, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht (323) an einem dem Kathodenanschlussbereich (331) gegenüberliegenden Ende mit einem Kathodenanschlussbereich (332) versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff aufgetragen ist, und wobei der Anoden- und Kathodenanschlussbereich (331, 332) aus den jeweiligen Enden des gewickelten Elektrodenaufbaus (32) herausragen; und
– dass das leitende Verbindungselement (40) wenigsten einen...

Description

Die Erfindung betrifft eine leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus, insbesondere eine Verbindungskonstruktion zwischen dem Kernaufbau im Inneren eines sekundären Lithium-Akkus und der Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme an einem Akkugehäuse.
Wie in 1 gezeigt, ist ein leitender Aufbau eines gewickelten Elektrodenaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus aus US Appl. No. 11/456119 bekannt, der hauptsächlich der Verbesserung eines herkömmlichen gewickelten Elektrodenaufbaus eines herkömmlichen Akkus dient. Es ist notwendig, zunächst eine Vielzahl von Leiterstiften auszuformen oder anzuschweißen und dann sie nacheinander an die Akkuanschlussklemme anzuschließen. Probleme des Verfahrens liegen darin, dass der Schweißvorgang einen großen Zeit- und Kraftaufwand erfordert, die Konfiguration des Bauteils kompliziert ist sowie das Verfahren schwierig und kompliziert durchführbar ist.
Aus 1 ist ersichtlich, dass eine große Fläche des Anoden- und Kathodenanschlussbereichs 111, 112 an einem Ende einer Anoden- bzw. Kathodenschicht des gewickelten Elektrodenaufbaus 10 integral ausgebildet ist. Außerdem ist eine große Fläche eines leitenden Sammelbereichs 121 in der Mitte einer Anschlussklemme 12 vorhanden. Der leitende Sammelbereich 121 befindet sich an einer dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 111, 112 entsprechenden Stelle. Mit einem Druckelement 131 einer Klemmeinheit 13 wird der leitende Sammelbereich 121 außen am Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 111, 112 angeklemmt. Durch das Druckelement 131 werden der Anoden- oder Kathodenanschlussbereich 111, 112 mit dem leitenden Sammelbereich 121 so kontaktiert, dass die Schichten des Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereichs 111, 112 des gewickelten Elektrodenaufbaus 10 gegeneinander drückbar sind. Darüber hinaus wird eine elektrische Verbindung zwischen dem leitenden Sammelbereich 121 und dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 111, 112 hergestellt.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass die Bauteile des oben erwähnten sekundären Lithium-Akkus sehr genau dimensioniert sein müssen. Das heißt, dass eine problematische Montage des Kernaufbaus und des Akkugehäuses auftritt, wenn das Höhenmaß des Akkugehäuses oder das Höhenmaß nach dem Zusammenbau der Mittelstange und der Anschlussklemme vom vorgegebenen Maße abweicht. Eine Interferenz einer Akkugehäuseabdeckung mit dem Kernaufbau findet beispielsweise statt, wenn die gesamte Höhe des Akkugehäuses oder des Kernaufbaus zu groß ist. So wird eine feste Verbindung der Akkugehäuseabdeckung mit dem Akkugehäuse nicht erzielt. Es kann aber auch vorkommen, dass ein Ende des Kernaufbaus problemlos mit einem entsprechenden Ende des Akkugehäuses verbunden ist, während das andere Ende mit der Akkugehäuseabdeckung nicht richtig verbunden werden kann, wenn die gesamte Höhe des Kernaufbaus nach dem Zusammenbau zu klein ist.
Durch die Erfindung wird eine leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus geschaffen, wobei über ein leitendes Verbindungselement der Kernaufbau und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme des Akkugehäuses elektrisch miteinander verbunden sind. Das leitende Verbindungselement umfasst wenigstens einen Befestigungsstift und wenigstens eine leitende Druckplatte, wobei die leitende Druckplatte als flexibles Element ausgeführt ist. Die leitenden Verbindungselemente sind außen an einem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich des Kernaufbaus angebracht. Über den Befestigungsstift wird das leitendes Verbindungselement fest gegen den Anoden- und Kathodenanschlussbereich so gedrückt, dass eine elektrische Verbindung zustande kommt. Außerdem stellen Verbindungsabschnitte mit einer Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme eine elektrische Verbindung her. So erfolgt eine problemlose Montage durch das flexible Abdämpfen des leitenden Verbindungselements, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau und dem Akkugehäuse vorliegt.
Außerdem wird durch die Erfindung eine leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus geschaffen, dass die Schichten im Anoden- und Kathodenanschlussbereich des gewickelten Elektrodenaufbaus mit den jeweiligen Verbindungsenden der leitenden Druckplatte zur elektrischen Verbindung zusammengedrückt werden. Außerdem kommt eine elektrische Verbindung der Verbindungsabschnitte der leitenden Druckplatten mit der Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme des Akkus zustande. Die erfindungsgemäßen Bauteile und Konfiguration sind sehr einfach und kompakt. Darüber hinaus erfolgt die Verbindung in unmittelbarer Weise, wodurch die Impedanz im Inneren des Akkus wirksam reduziert werden kann.
Die Erfindung weist insbesondere die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine Konfiguration gemäß US Appl. No. 11/456119, die in ein Akkugehäuse eingesetzt wird;
2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Konfiguration;
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der erfindungsgemäßen Konfiguration in montiertem Zustand;
4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kernaufbau, der in einem zylindrischen Akkugehäuse vorgesehen ist;
5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei jeweils eine leitende Hülse an beiden Enden einer Mittelstange angebracht ist; und
6 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kernaufbau, der in einem rechteckigen Akkugehäuse vorgesehen ist.
Bezugnehmend auf die 2 bis 3 weist eine erfindungsgemäße, leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus hauptsächlich ein leitendes Verbindungselement 40 auf, das am Endabschnitt des Kernaufbaus 30 angeordnet ist. Das leitende Verbindungselement 40 ist elektrisch mit einer Anoden- oder Kathodenanschlussklemme 21, 22 eines Akkugehäuses 20 verbunden.
Der Kernaufbau 30 besteht aus einer Mittelstange 31 und einem gewickelten Elektrodenaufbau 32, wobei der gewickelte Elektrodenaufbau 32 wenigstes eine Anodenschicht 321, wenigstens eine Isolationsschicht 322 und wenigstens eine Kathodenschicht 323 aufweist, die drei nacheinander außen um die Mittelstange 31 herum wickelbar ist. Die Anodenschicht 321 ist an ihrem einen Ende mit einem Anodenanschlussbereich 331 versehen, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht 323 an einem dem Kathodenanschlussbereich 331 gegenüberliegenden Ende mit einem Kathodenanschlussbereich 332 versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff aufgetragen ist. Der Anoden- und Kathodenanschlussbereich 331, 332 ragen aus den jeweiligen Enden des gewickelten Elektrodenaufbaus 32 heraus.
Das leitende Verbindungselement 40 weist wenigsten einen Befestigungsstift 41 und wenigstens eine leitende Druckplatte 42 auf, wobei die leitende Druckplatte 42 als flexibles Element ausgeführt ist, das leitfähig und umgebogen ist. Die leitende Druckplatte 42 besitzt zwei Verbindungsenden 421, wobei ein Verbindungsabschnitt 423 zwischen den beiden Verbindungsenden 421 vorgesehen ist. Die leitende Druckplatte 42 ist außen am Anodenanschlussbereich 331 oder Kathodenanschlussbereich 332 angebracht. Die Befestigungsstifte 41 gehen durch jeweilige Durchgangsbohrungen 422 der leitenden Druckplatten 42 hindurch und greifen in die Mittelstange 31 hinein, und zwar derart, dass die leitenden Druckplatten 42 mit dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 331, 332 in Kontakt kommen und dadurch eine elektrische Verbindung herstellen. Der Verbindungsabschnitt 423 ist elektrisch an die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 angeschlossen.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf die Konfiguration der erfindungsgemäßen leitenden Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus sowie deren relevante Bauteile. Die Erfindung ist als Verbesserung des Kernaufbaus anzusehen. Über das leitende Verbindungselement sind der Kernaufbau 30 und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 elektrisch miteinander verbunden. Außerdem ist das leitende Verbindungselement 40 als flexibles Element ausgeführt. Eine problemlose Montage erfolgt durch das flexible Abdämpfen des leitenden Verbindungselements 40, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau 30 und dem Akkugehäuse 20 vorliegt. Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen leitenden Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus beschrieben.
Wie aus den 2 bis 4 ersichtlich, sind der Kernaufbau 30 und die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 über das leitende Verbindungselement 40 elektrisch miteinander verbunden. Die leitende Druckplatte 42 des leitenden Verbindungselements 40 ist als flexibles Element ausgeführt, mit dem ein gewisses Zusammendrücken oder Ausdehnen des Zwischenabschnitts zwischen dem Verbindungsende 421 und dem Verbindungsabschnitt 423 der leitenden Druckplatte 42 vorkommt. Eine problemlose Verbindung zwischen dem Kernaufbau 30 des Akkus und dem Akkugehäuse 20 erfolgt durch das flexible Abdämpfen des leitenden Verbindungselements 40, auch wenn eine Längenabweichung zwischen dem Kernaufbau 30 und dem Akkugehäuse 20 vorliegt.
Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass die Schichten im Anoden- und Kathodenanschlussbereich 331, 332 des gewickelten Elektrodenaufbaus 32 mit den jeweiligen Verbindungsenden 421 der leitenden Druckplatte 42 zur elektrischen Verbindung zusammengedrückt werden. Außerdem kommt eine elektrische Verbindung der Verbindungsabschnitte 423 der leitenden Druckplatten 42 mit der Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme 21, 22 des Akkus zustande. Die erfindungsgemäßen Bauteile und Konfiguration sind sehr einfach und kompakt. Darüber hinaus erfolgt die Verbindung in unmittelbarer Weise, wodurch die Impedanz im Inneren des Akkus wirksam reduziert werden kann.
Wie aus 5 ersichtlich, ist jeweils eine leitende Hülse 50 auf die beiden Seiten der Mittelstange 31 aufgesetzt. Die leitende Hülse 50 bewirkt, dass der Anoden- und Kathodenanschlussbereich 331, 332 an den beiden Seiten der Mittelstange 31 weiterhin miteinander verbunden sind, wenn die leitenden Druckplatten 42 an alle Schichten im Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich 331, 332 angedrückt werden. Damit wird die Anzahl der Strompfade beim Aufladungs- und Entladungsvorgang erhöht, sodass der Widerstand im Inneren des Akkus ferner reduziert wird.
Der erfindungsgemäße Kernaufbau 30 ist für die Installierung in einem zylindrischen Akkugehäuse 20 geeignet. Alternativ kann der erfindungsgemäße Kernaufbau 30 in einem rechteckigen Akkugehäuse eingebaut werden. Zwei leitende Elemente 60 sind nach dem Einsetzen des Kernaufbaus 30 in das rechteckige Akkugehäuse 20 hinzufügbar, wobei das leitende Element 60 mit seinem ersten Ende an die leitende Druckplatte 42 angeschlossen ist, während das leitende Element 60 mit seinem zweiten Ende an die Anoden- oder Kathodenanschlussklemme 21, 22 angeschossen ist. Auf diese Weise wird die Anforderung erfüllt, dass die Anoden- und Kathodenanschlussklemme 21, 22 an derselben Seite des rechteckigen Akkugehäuses 20 angebracht sind.

10: gewickelter Elektrodenaufbau
111: Anodenanschlussbereich
112: Kathodenanschlussbereich
12: Anschlussklemme
121: leitender Sammelbereich
13: Klemmeinheit
131: Druckelement
20: Akkugehäuse
21: Anodenanschlussklemme
22: Kathodenanschlussklemme
30: Kernaufbau
31: Mittelstange
32: gewickelter Elektrodenaufbau
321: Anodenschicht
322: Isolationsschicht
323: Kathodenschicht
331: Anodenanschlussbereich
332: Kathodenanschlussbereich
40: leitendes Verbindungselement
41: Befestigungsstift
42: leitende Druckplatte
421: Verbindungsende
422: Durchgangsbohrung
423: Verbindungsabschnitt
50: leitende Hülse
60: leitendes Element

Claims

Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus, bei der sich es um ein leitendes Verbindungselement (40) handelt, das elektrisch mit einer Anoden- oder Kathodenanschlussklemme (21, 22) eines Akkugehäuses (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Kernaufbau (30) aus einer Mittelstange (31) und einem gewickelten Elektrodenaufbau (32) besteht, wobei der gewickelte Elektrodenaufbau (32) wenigstes eine Anodenschicht (321), wenigstens eine Isolationsschicht (322) und wenigstens eine Kathodenschicht (323) aufweist, die drei nacheinander außen um die Mittelstange (31) herum wickelbar ist, wobei die Anodenschicht (321) an ihrem einen Ende mit einem Anodenanschlussbereich (331) versehen ist, auf den kein Anodenstoff aufgetragen ist, während die Kathodenschicht (323) an einem dem Kathodenanschlussbereich (331) gegenüberliegenden Ende mit einem Kathodenanschlussbereich (332) versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff aufgetragen ist, und wobei der Anoden- und Kathodenanschlussbereich (331, 332) aus den jeweiligen Enden des gewickelten Elektrodenaufbaus (32) herausragen; und – dass das leitende Verbindungselement (40) wenigsten einen Befestigungsstift (41) und wenigstens eine leitende Druckplatte (42) aufweist, wobei die leitende Druckplatte (42) als flexibles Element ausgeführt ist, das leitfähig und umgebogen ist, und wobei die leitende Druckplatte (42) zwei Verbindungsenden (421) besitzt, und wobei ein Verbindungsabschnitt (423) zwischen den beiden Verbindungsenden (421) vorgesehen ist, und wobei die leitenden Druckplatten (42) außen am Anodenanschlussbereich (331) oder Kathodenanschlussbereich (332) angebracht sind, und wobei die Befestigungsstifte (41) durch jeweilige Durchgangsbohrungen (422) der leitenden Druckplatten (42) hindurchgehen und in die Mittelstange (31) hineingreifen, und zwar derart, dass die leitenden Druckplatten (42) mit dem Anoden- bzw. Kathodenanschlussbereich (331, 332) in Kontakt kommen und dadurch eine elektrische Verbindung herstellen, und wobei der Verbindungsabschnitt (423) elektrisch an die Anoden- bzw. Kathodenanschlussklemme (21, 22) angeschlossen ist.
Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine leitende Hülse (50) auf einen Endabschnitt der Mittelstange (31) auf setzbar ist.
Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkugehäuse (20) zylindrisch ausgebildet ist.
Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Akkugehäuse (20) rechteckig ausgebildet ist.
Leitende Verbindungskonstruktion eines Kernaufbaus eines sekundären Lithium-Akkus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei leitende Elemente (60) nach dem Einsetzen des Kernaufbaus (30) in das rechteckige Akkugehäuse (20) hinzufügbar sind, wobei das leitende Element (60) mit seinem ersten Ende an die leitende Druckplatte (42) angeschlossen ist, während das leitende Element (60) mit seinem zweiten Ende an die Anoden- oder Kathodenanschlussklemme (21, 22) angeschossen ist.