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TECHNISCHES GEBIET
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Die in diesem Patentdokument offenbarte Technologie und die Implementierungen beziehen sich allgemein auf eine Sekundärbatteriezelle und insbesondere auf eine prismatische Sekundärbatteriezelle.
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HINTERGRUND
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Im Gegensatz zu Primärbatterien zeichnen sich Sekundärbatterien dadurch aus, dass sie durch Wiederaufladen wiederholt verwendet werden können, und können als Energiequelle in verschiedenen Bereichen wie Digitalkameras, Laptops, mobilen Endgeräten, Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und dergleichen eingesetzt werden. Unter Sekundärbatterien sind Lithium-Sekundärbatterien die repräsentativsten, und darüber hinaus gibt es Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien und dergleichen.
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Eine solche Sekundärbatterie kann als eine Batteriezelle vom starren prismatischen oder zylindrischen Typ oder eine Batteriezelle vom flexiblen Beuteltyp hergestellt und verwendet werden, und im Fall von Elektrofahrzeugen, die hohe Abgabeeigenschaften und dergleichen erfordern, kann die Sekundärbatterie in Form eines Batteriemoduls, das einen oder mehrere Zellenstapel beinhaltet, in denen eine Vielzahl von Batteriezellen gestapelt ist, oder eines Batteriepacks, das ein oder mehrere solcher Batteriemodule beinhaltet, verwendet werden.
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Andererseits steigen die Anforderungen an die Sicherheit aufgrund der Art von Produktgruppen, auf die Sekundärbatterien angewendet werden, allmählich an. Im Einzelnen kann sich in dem Fall von Elektrofahrzeugen, die mit einer Vielzahl von Batteriezellen ausgestattet sind, die Zündung einer Batteriezelle auf benachbarte Batteriezellen ausbreiten, was eine Kettenzündung und folglich ein thermisches Durchgehen verursacht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die offenbarte Technologie kann in einigen Ausführungsformen implementiert werden, um eine Sekundärbatteriezelle mit verbesserter Sicherheit bereitzustellen. Im Einzelnen kann die offenbarte Technologie in einigen Ausführungsformen implementiert werden, um eine Sekundärbatteriezelle bereitzustellen, die so ausgelegt ist, dass sie nicht zu einer Zündung führt, indem sie absichtlich einen Kurzschluss bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher induziert.
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In einigen Ausführungsformen der offenbarten Technologie beinhaltet eine Sekundärbatteriezelle eine Elektrodenanordnung mit einer negativen Elektrode und einer positiven Elektrode, die abwechselnd mit einem Separator dazwischen gestapelt sind; ein Gehäuse, das die Elektrodenanordnung aufnimmt und eine Öffnung in mindestens einer Seite beinhaltet; eine Abdeckplattenanordnung, die angeordnet ist, um die Öffnung abzudecken und mindestens eines von einem negativen Elektrodenanschluss, der mit der negativen Elektrode verbunden ist, und einem positiven Elektrodenanschluss, der mit der positiven Elektrode verbunden ist, beinhaltet; und einen Kurzschlussinduktor, der im Inneren des Gehäuses aufgenommen ist und einen Kurzschluss zwischen einem Element mit einer negativen Polarität und einem Element mit einer positiven Polarität induziert, wenn sich das Innere des Gehäuses bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher befindet.
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Der Kurzschlussinduktor kann eine erste Struktur beinhalten, die aus einem leitfähigen Material gebildet ist, das mit dem Element mit der negativen Polarität verbunden ist; eine zweite Struktur, die aus einem leitfähigen Material gebildet ist, das mit dem Element mit der positiven Polarität verbunden ist; und eine isolierende Struktur, die aus einem isolierenden Material gebildet ist, das mit der ersten Struktur und der zweiten Struktur gleichzeitig in Kontakt steht.
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Die isolierende Struktur kann zwischen der ersten Struktur und der zweiten Struktur angeordnet sein und kann ein Festkörpermaterial mit einer beliebigen Form sein.
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Die erste Struktur und die zweite Struktur können einen Zustand aufrechterhalten, in dem sie durch die isolierende Struktur voneinander beabstandet sind, wenn im Inneren des Gehäuses eine niedrigere als eine vorbestimmte Temperatur herrscht, und können zumindest teilweise miteinander in Kontakt stehen, wenn im Inneren des Gehäuses eine vorbestimmte oder höhere Temperatur herrscht.
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Die erste Struktur und die zweite Struktur können so angeordnet sein, dass jeweilige Enden einander zugewandt sind, wobei die isolierende Struktur dazwischen angeordnet ist.
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Mindestens eine von der ersten Struktur und der zweiten Struktur kann einen Hohlraum in einem Ende beinhalten, und ein Abschnitt der isolierenden Struktur kann in dem Hohlraum angeordnet sein.
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Der Hohlraum kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die größer als eine Querschnittsfläche des Endes der ersten Struktur oder der zweiten Struktur ist, die dem Hohlraum zugewandt ist, und das Ende der ersten Struktur oder der zweiten Struktur, das dem Hohlraum zugewandt ist, kann kein Hohlraum sein.
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Die isolierende Struktur kann aus einem Material mit einem Schmelzpunkt von 110 °C oder mehr und 150 °C oder weniger gebildet sein.
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Die isolierende Struktur kann aus einem Polyethylen(PE)-Material oder einem Polypropylen(PP)-Material ausgebildet sein.
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Das Gehäuse kann aus einem Material ausgebildet sein, das Aluminium enthält, und die zweite Struktur kann mit dem Gehäuse verbunden sein.
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Die zweite Struktur kann aus dem gleichen Material wie ein Material des Gehäuses ausgebildet sein.
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Die Elektrodenanordnung kann einen unbeschichteten Abschnitt umfassen, der in einer Längsrichtung der negativen Elektrode oder der positiven Elektrode herausgeführt ist, die Kappenplattenanordnung kann eine Stromkollektorplatte umfassen, die strukturell und elektrisch mit dem unbeschichteten Abschnitt verbunden ist, und die erste Struktur kann mit der Stromkollektorplatte verbunden sein.
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Die erste Struktur kann aus dem gleichen Material wie ein Material der Stromkollektorplatte ausgebildet sein.
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Das Gehäuse kann eine rechteckige Parallelepipedonform aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bestimmte Aspekte, Merkmale und Vorteile der offenbarten Technologie werden durch die folgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 2 ist eine innere Querschnittsansicht der Sekundärbatteriezelle gemäß 1.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, an den ein Kurzschlussinduktor in 2 angelegt ist.
- 4A ist eine Ansicht, die einen Zustand vor dem Betrieb des Kurzschlussinduktors veranschaulicht, und 4B ist eine Ansicht, die einen Zustand nach dem Betrieb des Kurzschlussinduktors veranschaulicht.
- 5 ist ein Diagramm von Stabilitätstestergebnissen einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel.
- 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
- 7 ist eine innere Querschnittsansicht der Sekundärbatteriezelle gemäß 6.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel, und 2 ist eine innere Querschnittsansicht der Sekundärbatteriezelle gemäß 1.
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Eine Sekundärbatteriezelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine prismatische Sekundärbatteriezelle sein, die in einer viereckigen Form verpackt ist.
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Ein Gehäuse 110 der prismatischen Sekundärbatteriezelle 100, das eine viereckige Form aufweist, kann aus Aluminium ausgebildet sein, und dementsprechend kann in dem Gehäuse der prismatischen Sekundärbatteriezelle 100 das Gehäuse 110 so ausgelegt sein, dass es eine positive Polarität aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel können eine Elektrodenanordnung 120 und ein Elektrolyt im Inneren des Gehäuses 110 der prismatischen Sekundärbatteriezelle 100 untergebracht sein.
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Die Elektrodenanordnung 120 kann eine negative Elektrode 121, eine positive Elektrode 122 und einen Separator 123 umfassen. Die Elektrodenanordnung 120 kann eine Form aufweisen, in der die negative Elektrode 121 und die positive Elektrode 122 abwechselnd gestapelt sind, wobei der Separator 123 dazwischen angeordnet ist, oder kann eine gewickelte Form in einem gestapelten Zustand aufweisen.
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Die negative Elektrode 121 und die positive Elektrode 122 können durch Beschichten eines elektrodenaktiven Materials auf einem Stromkollektor in der Form eines dünnen Films (oder einer Folie) mit einer Dicke von etwa 10 um ausgebildet sein.
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Zum Beispiel kann die negative Elektrode 121 durch Beschichten eines elektrodenaktiven Materials, wie etwa Graphit oder Kohlenstoff, auf einem Stromkollektor, wie etwa Kupfer, einer Kupferlegierung, Nickel oder einer Nickellegierung, ausgebildet sein. Andererseits kann die positive Elektrode 122 durch Beschichten eines elektrodenaktiven Materials, wie etwa eines Übergangsmetalloxids, auf einem Stromkollektor, wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, ausgebildet sein. Die Materialien der Stromkollektoren der negativen Elektrode 121 und der positiven Elektrode 122 und des elektrodenaktiven Materials sind jedoch nicht auf die oben als Beispiele erwähnten Materialien beschränkt.
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Andererseits können die negative Elektrode 121 und die positive Elektrode 122 unbeschichtete Abschnitte 121a und 122a umfassen, die Bereiche sind, auf denen das elektrodenaktive Material nicht auf den Stromkollektor aufgetragen ist.
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Die unbeschichteten Abschnitte 121a und 122a können Abschnitte sein, die sich in der Längsrichtung der negativen Elektrode 121 und der positiven Elektrode 122 erstrecken. Die unbeschichteten Abschnitte 121a und 122a können elektrisch mit Stromkollektorplatten 133 und 143 verbunden sein, die später beschrieben werden, und können ein Stromflusspfad zwischen der negativen Elektrode 121 und der positiven Elektrode 122 und der Außenseite davon sein.
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Der Separator 123 kann zwischen der negativen Elektrode 121 und der positiven Elektrode 122 angeordnet sein, um einen direkten Kontakt zwischen der negativen Elektrode 121 und der positiven Elektrode 122 zu verhindern. Gleichzeitig kann der Separator 123 feindimensionierte Poren in der Oberfläche umfassen, um eine Bewegung von Lithiumionen zu ermöglichen, die in dem später beschriebenen Elektrolyten enthalten sind.
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Der Separator 123 kann aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP) ausgebildet sein. Das Material des Separators 123 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Ein Elektrolyt kann zusammen mit der Elektrodenanordnung 120 im Inneren des Gehäuses 110 untergebracht sein. Beispielsweise kann der Elektrolyt Lithiumsalz wie LiPF6, LiBF4 oder dergleichen in einem organischen Lösungsmittel wie Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC) oder Dimethylcarbonat (DMC) enthalten. Darüber hinaus kann der Elektrolyt eine flüssige, feste oder gelförmige Phase aufweisen.
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Andererseits kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die prismatische Sekundärbatteriezelle 100 einen Kurzschlussinduktor 150 enthalten. Der Kurzschlussinduktor 150 kann zusammen mit der Elektrodenanordnung 120 und dem oben beschriebenen Elektrolyt im Inneren des Gehäuses 110 untergebracht sein.
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Eine ausführliche Beschreibung des Kurzschlussinduktors 150 wird später vorgenommen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse 110 eine Öffnung in mindestens einer Seite beinhalten und eine Abdeckplattenanordnung kann in der Öffnung angeordnet sein, um die Öffnung abzudecken.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann das Gehäuse 110 Öffnungen in beiden Seiten in der Längsrichtung beinhalten, und Abdeckplattenanordnungen 130 und 140 können in jeweiligen Öffnungen angeordnet sein. Beispielsweise kann gemäß dem in den 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Sekundärbatteriezelle 100 zwei Abdeckplattenanordnungen 130 und 140 beinhalten.
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In der folgenden Beschreibung ist die erste Abdeckplattenanordnung 130 eine Abdeckplattenanordnung, die auf der linken Seite des Gehäuses 110 in der Längsrichtung basierend auf der Zeichnung angeordnet ist, und die zweite Abdeckplattenanordnung 140 ist eine Abdeckplattenanordnung, die auf der rechten Seite des Gehäuses 110 in der Längsrichtung basierend auf der Zeichnung angeordnet ist.
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Die erste und zweite Abdeckplattenanordnung 130 und 140 können eine erste und zweite Abdeckplatte 131 und 141 beinhalten, die die Öffnungen abdecken.
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Die erste und zweite Abdeckplatte 131 und 141 können mit dem Gehäuse 110 verbunden sein. Beispielsweise können die erste und zweite Abdeckplatte 131 aus einem Aluminiummaterial ausgebildet sein und können durch Schweißen mit dem Gehäuse 110 verbunden sein.
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Die erste und zweite Abdeckplattenanordnung 130 und 140 können eine erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 beinhalten.
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Die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 können auf Außenseiten der ersten und zweiten Abdeckplatte 131 und 141 angeordnet sein und können elektrisch mit der negativen Elektrode 121 oder der positiven Elektrode 122 der Elektrodenanordnung 120 verbunden sein, um eine Polarität aufzuweisen. Beispielsweise können die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 ein negativer Anschluss bzw. ein positiver Anschluss sein.
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Beispielsweise ist die erste Anschlussplatte 132 aus einem Material, wie etwa Kupfer, ausgebildet, das ein Material der negativen Elektrode 121 sein kann, und kann elektrisch mit der negativen Elektrode 121 der Elektrodenanordnung 120 verbunden sein, um eine negative Elektrodenpolarität aufzuweisen. Andererseits ist die zweite Anschlussplatte 142 aus einem Material, wie etwa Aluminium, ausgebildet, das das Material der positiven Elektrode 122 sein kann, und kann elektrisch mit der positiven Elektrode 122 der Elektrodenanordnung 120 verbunden sein, um eine positive Elektrodenpolarität aufzuweisen.
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Genauer gesagt können die erste und zweite Abdeckplatte 130 und 140 eine erste und zweite Stromkollektorplatte 133 und 143 beinhalten, und die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 können elektrisch mit der ersten bzw. zweiten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden sein.
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Die erste und zweite Stromkollektorplatte 133 und 143 können aus einem Material ausgebildet sein, das als die negative Elektrode 121 oder die positive Elektrode 122 dienen kann. Zum Beispiel ist die erste Stromkollektorplatte 133 aus einem Material, wie etwa Kupfer, ausgebildet, und die zweite Stromkollektorplatte 143 kann aus einem Material, wie etwa Aluminium, ausgebildet sein.
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Die unbeschichteten Abschnitte 121a und 122a der Elektrodenanordnung 120 können strukturell und elektrisch mit der ersten und zweiten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden sein. Die unbeschichteten Abschnitte 121a und 122a können durch Schweißen mit der ersten oder ersten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden sein, und somit können die erste und zweite Stromkollektorplatte 133 und 143 eine negative Polarität oder eine positive Polarität aufweisen.
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Die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 können elektrisch mit der ersten und ersten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden sein, die eine Polarität der negativen Elektrode 121 oder der positiven Elektrode 122 aufweisen, und können dementsprechend eine negative oder positive Polarität aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung können die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 durch einen ersten und zweiten Verbindungsstift 134 und 144 elektrisch mit der ersten und ersten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden sein.
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Der erste und zweite Verbindungsstift 134 und 144 kann Längen aufweisen, die sich von der Innenseite zur Außenseite des Gehäuses 110 erstrecken. Die einen Seiten des ersten und zweiten Verbindungsstifts 134 und 144 sind durch Schweißen mit der ersten und zweiten Stromkollektorplatte 133 und 143 verbunden, und die anderen Seiten können durch die erste und zweite Abdeckplatte 131 und 141 und die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 in dieser Reihenfolge verlaufen und durch Schweißen mit der ersten und zweiten Anschlussplatte 132 und 142 verbunden sein.
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Die erste und zweite Abdeckplatte 131 und 141 und die erste und zweite Anschlussplatte 132 und 142 können Durchgangslöcher beinhalten, in die der erste und zweite Verbindungsstift 134 und 144 eingeführt sind. Wie oben beschrieben, ist die Struktur, in der die Anschlussplatte und der Verbindungsstift verbunden sind, jedoch nur ein Ausführungsbeispiel der Abdeckplattenanordnung, und es können auch verschiedene modifizierte Strukturen angewendet werden.
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Andererseits kann die erste Abdeckplattenanordnung 130 ferner Komponenten zur Isolierung beinhalten. Beispielsweise kann die erste Abdeckplattenanordnung 130 Isolierplatten 135a und 135b beinhalten, die aus Polymer und einer Dichtung 136 gebildet sind.
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Die Isolierplatten 135a und 135b sind zwischen der ersten Abdeckplatte 131 und der ersten Stromkollektorplatte 133 und zwischen der ersten Abdeckplatte 131 und der ersten Anschlussplatte 132 angeordnet, um benachbart zueinander angeordnete Komponenten elektrisch zu isolieren.
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Beispielsweise können im Fall der ersten Abdeckplattenanordnung 130 Isolierplatten 135a und 135b auf der Innen- bzw. Außenseite der ersten Abdeckplatte 131 angeordnet sein. In der modifizierten Struktur kann jedoch eine der Isolierplatten 135a und 135b weggelassen sein.
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Die Dichtung 136 kann bereitgestellt sein, um in die Außenumfangsfläche des ersten Verbindungsstifts 134 eingeführt zu werden, um den ersten Verbindungsstift 134 von der ersten Abdeckplatte 131 elektrisch zu isolieren. Darüber hinaus kann die Dichtung 136 die Dichtkraft des Gehäuses 110 verbessern.
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Obwohl die erste Abdeckplattenanordnung 130 in der vorliegenden Beschreibung so beschreiben ist, dass sie die oben beschriebenen Isolierkomponenten beinhaltet, können im Fall der zweiten Abdeckplattenanordnung 140 die obigen Komponenten nach Bedarf auch selektiv beinhaltet sein.
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Darüber hinaus kann, obwohl in der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen weggelassen, die Abdeckplattenanordnung einen Elektrolyteinlass, eine Entlüftung und dergleichen beinhalten, und diese Konfigurationen können in der Abdeckplatte bereitgestellt sein.
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6 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel, und 7 ist eine innere Querschnittsansicht der Sekundärbatteriezelle gemäß 6.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Sekundärbatteriezelle 200 eine Öffnung in einer Seite eines Gehäuses 210 in der Höhenrichtung beinhalten und eine Abdeckplattenanordnung 230 kann in der Öffnung angeordnet sein. Beispielsweise kann gemäß dem in den 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Sekundärbatteriezelle 200 eine einzelne Abdeckplattenanordnung 230 (nachstehend als eine dritte Abdeckplattenanordnung bezeichnet) beinhalten.
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Die dritte Abdeckplattenanordnung 230 kann eine dritte Abdeckplatte 231 beinhalten, die die Öffnung abdeckt. Die dritte Abdeckplatte 231 kann mit dem Gehäuse 210 verbunden sein.
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Die dritte Abdeckplattenanordnung 230 kann eine dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b beinhalten. Die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b können von der Außenseite der dritten Abdeckplatte 231 in der Längsrichtung der dritten Abdeckplatte 231 beabstandet sein.
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Außerdem können die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b elektrisch mit der negativen Elektrode 221 oder der positiven Elektrode 222 der Elektrodenanordnung 220 verbunden sein, um eine Polarität aufzuweisen. Beispielsweise können die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b ein negativer Anschluss bzw. ein positiver Anschluss sein.
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Die dritte Abdeckplattenanordnung 230 kann eine dritte und vierte Stromkollektorplatte 233a und 233b beinhalten. Die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b können elektrisch mit der dritten bzw. vierten Stromkollektorplatte 233a und 233b verbunden sein.
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Die dritte und vierte Stromkollektorplatte 233a und 233b können strukturell und elektrisch mit den unbeschichteten Abschnitten 221a und 222a der Elektrodenanordnung 220 verbunden sein, um negative oder positive Polaritäten aufzuweisen. Die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b sind elektrisch mit der ersten und ersten Stromkollektorplatte 233a und 233b verbunden und können daher negative oder positive Polaritäten aufweisen.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung können die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b durch den dritten und vierten Verbindungsstift 234a und 234b elektrisch mit der dritten und vierten Stromkollektorplatte 233a und 233bg verbunden sein.
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Eine Seite des dritten und vierten Verbindungsstifts 234a und 234b ist mit der dritten und vierten Stromkollektorplatte 233a und 233b verschweißt, und die anderen Seiten davon können nacheinander durch die dritte Abdeckplatte 231 und die dritte oder vierte Anschlussplatte 232a und 232b verlaufen und durch Schweißen mit der dritten und vierten Anschlussplatte verbunden sein.
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Die dritte Abdeckplatte 231 und die dritte und vierte Anschlussplatte 232a und 232b können Durchgangslöcher beinhalten, in die der dritte und vierte Verbindungsstift 234a und 234b eingeführt sind.
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Andererseits kann die dritte Abdeckplattenanordnung 230 ferner Komponenten zur Isolierung auf der Seite der dritten Anschlussplatte 232a beinhalten.
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Beispielsweise kann die dritte Abdeckplattenanordnung 230 Isolierplatten 235a und 235b auf der Innen- bzw. Außenseite der dritten Abdeckplatte 231 beinhalten und kann eine Dichtung 236 beinhalten, die an die Außenumfangsfläche des dritten Verbindungsstifts 234a angepasst ist.
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Die Sekundärbatteriezelle 200 gemäß dem in den 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Sekundärbatteriezelle 100 gemäß dem in den 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Anzahl der Abdeckplattenanordnungen, deren Anordnungspositionen und einigen Strukturen, die sich entsprechend geändert haben, und die übrigen Strukturen mit Ausnahme dieser Unterschiede können gleichermaßen angewendet werden. In der obigen Beschreibung werden Beschreibungen von Teilen, die gleichermaßen auf die Beschreibungen der Sekundärbatteriezelle 100 der 1 und 2 angewendet werden, weggelassen.
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Andererseits kann, wie oben beschrieben, die Sekundärbatteriezelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel den Kurzschlussinduktor 150 beinhalten.
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Der Kurzschlussinduktor 150 ist innerhalb des Gehäuses 110 angeordnet und ist dazu ausgelegt, einen elektrischen Kurzschluss zwischen einem Element mit einer negativen Polarität und einem Element mit einer positiven Polarität zu induzieren, wenn im Inneren des Gehäuses 110 eine vorbestimmte oder höhere Temperatur herrscht, um eine Zündung von Batteriezellen zu verhindern.
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3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts, an den ein Kurzschlussinduktor in 2 angelegt ist, 4A ist ein Diagramm, das den Zustand vor dem Betrieb des Kurzschlussinduktors veranschaulicht, und 4B ist ein Diagramm, das den Zustand nach dem Betrieb des Kurzschlussinduktors veranschaulicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kurzschlussinduktor 150 innerhalb des Gehäuses 110 in einer Form bereitgestellt sein, die strukturell mit anderen Komponenten der Sekundärbatteriezelle 100 verbunden ist.
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Unter Bezugnahme auf 3 kann der Kurzschlussinduktor 150 eine erste Struktur 151, eine zweite Struktur 152 und eine isolierende Struktur 153 beinhalten.
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In dem Kurzschlussinduktor 150 sind die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 aus einem Material gebildet, das Elektrizität leitet, und die isolierende Struktur 153 kann aus einem isolierenden Material gebildet sein.
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Die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 können strukturell mit umgebenden Strukturen verbunden sein. Zum Beispiel kann die erste Struktur 151 mit einem Element mit einer negativen Polarität verbunden sein und die zweite Struktur 152 kann mit einem Element mit einer positiven Polarität verbunden sein. Als ein anderes Beispiel kann die erste Struktur 151 mit einem Element mit einer positiven Polarität verbunden sein und die zweite Struktur 152 kann mit einem Element mit einer negativen Polarität verbunden sein. Im Detail können die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 mit Elementen mit unterschiedlichen Polaritäten verbunden sein, um einen elektrischen Kurzschluss zu induzieren.
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In einem Ausführungsbeispiel, in dem die erste Struktur 151 mit einem Element mit einer negativen Polarität verbunden ist und die zweite Struktur 152 mit einem Element mit einer positiven Polarität verbunden ist, kann die erste Struktur 151 mit der ersten Stromkollektorplatte 133 der ersten Abdeckplattenanordnung 130 verbunden sein und die zweite Struktur 152 kann mit dem Gehäuse 110 verbunden sein.
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Auch in diesem Fall ist die erste Struktur 151 aus dem gleichen Material wie ein Material der ersten Stromkollektorplatte 133 oder einem Material, das die negative Elektrode 121 sein kann, ausgebildet, und die zweite Struktur 152 kann aus dem gleichen Material wie ein Material des Gehäuses 110 oder einem Material, das die positive Elektrode 122 sein kann, ausgebildet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Struktur 152 nicht mit der zweiten Stromkollektorplatte 143 der zweiten Abdeckplattenanordnung 140 verbunden und kann mit dem Gehäuse 110 mit einer positiven Polarität verbunden sein. Diese Struktur kann den Verlust an Energiedichte durch Verringern des Raums, der von dem Kurzschlussinduktor 150 im Inneren des Gehäuses 110 eingenommen wird, signifikant verringern und kann die Möglichkeit verringern, einen unbeabsichtigten Kurzschluss durch Kontaktieren der ersten Struktur 151 und/oder der zweiten Struktur 152 mit anderen leitfähigen Elementen im Inneren des Gehäuses 110 aufgrund eines externen Aufpralls oder dergleichen zu verursachen.
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Die isolierende Struktur 153 kann zwischen der ersten Struktur 151 und der zweiten Struktur 152 angeordnet sein. Die isolierende Struktur 153 kann in einem Zustand bereitgestellt sein, in dem sie gleichzeitig mit der ersten und zweiten Struktur 151 und 152 in Kontakt steht. Ein haftendes Material kann an einen Kontaktabschnitt zwischen der isolierenden Struktur 153 und der ersten und zweiten Struktur 151 und 152 aufgetragen sein, oder der Kontaktabschnitt kann durch thermisches Verschmelzen miteinander in Kontakt gehalten werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kurzschlussinduktor 150 durch Schmelzen der isolierenden Struktur 153 betrieben werden.
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Im Einzelnen können die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 durch die isolierende Struktur 153 voneinander beabstandet sein. Wenn zum Beispiel im Inneren des Gehäuses 110 eine niedrigere als eine vorbestimmte Temperatur herrscht, sind die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 durch die isolierende Struktur 153 nicht miteinander in Kontakt und können in einem Zustand gehalten werden, in dem sie voneinander getrennt sind. Zu diesem Zweck kann sich die isolierende Struktur 153 in einem festen Zustand befinden, der niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.
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Andererseits kann die isolierende Struktur 153 bei einer vorbestimmten Temperatur oder einer höheren geschmolzen sein. Wenn zum Beispiel im Inneren des Gehäuses 110 eine vorbestimmte oder höhere Temperatur herrscht, können die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 zumindest teilweise miteinander in Kontakt kommen, wenn die isolierende Struktur 153 geschmolzen ist und umherfließt.
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Wenn zum Beispiel gemäß einer Ausführungsform im Inneren des Gehäuses 110 eine vorbestimmte oder höhere Temperatur herrscht, wenn die erste Struktur 151 mit einer negativen Polarität und die zweite Struktur 152 mit einer positiven Polarität teilweise in Kontakt kommen, kann ein interner Kurzschluss induziert werden, und dementsprechend kann sich die Sekundärbatteriezelle 100 in einem Zustand befinden, in dem ein Laden nicht mehr möglich ist.
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Die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 können Abschnitte beinhalten, die einander zugewandt sind, wobei mindestens die isolierende Struktur 153 dazwischen angeordnet ist, so dass sie teilweise in Kontakt kommen, wenn die isolierende Struktur 153 geschmolzen ist. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen können zum Beispiel die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 so angeordnet sein, dass mindestens Enden 151a und 152a einander zugewandt sind, wobei die isolierende Struktur 153 dazwischen angeordnet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die isolierende Struktur 153 eine Kugelform aufweisen, wie in der Zeichnung veranschaulicht, um den Kontakt zwischen der ersten Struktur 151 und der zweiten Struktur 152 zu glätten, wenn die isolierende Struktur 153 geschmolzen ist. Die Form der isolierenden Struktur 153 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann in verschiedenen Formen innerhalb des Umfangs bereitgestellt sein, den Kontakt der Enden 151a und 152a der ersten Struktur 151 und der zweiten Struktur 152 nicht zu stören, und die Größe der isolierenden Struktur 153 kann auch in Abhängigkeit von der Form der isolierenden Struktur 153 geändert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann mindestens eine von der ersten Struktur 151 und der zweiten Struktur 152 einen Hohlraum 155 mindestens in einem Abschnitt beinhalten, der so angeordnet ist, dass er der anderen zugewandt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, kann die zweite Struktur 152 den Hohlraum 155 in einem Ende 152a beinhalten, das der ersten Struktur 151 zugewandt ist. Im Detail kann das Ende 151a der ersten Struktur so angeordnet sein, dass es dem Ende 152a der zweiten Struktur, zum Beispiel dem Hohlraum 155, zugewandt ist, wobei die isolierende Struktur 153 dazwischen angeordnet ist.
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Die isolierende Struktur 153 kann in dem Hohlraum 155 angeordnet sein. In diesem Fall kann nur ein Abschnitt der isolierenden Struktur 153 in dem Hohlraum 155 untergebracht sein.
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Unter Bezugnahme auf 4A kann ein Abschnitt der isolierenden Struktur 153 außerhalb des Hohlraums 155 bereitgestellt sein, und die erste Struktur 151 und die zweite Struktur 152 können einen beabstandeten Zustand aufrechterhalten, bevor die isolierende Struktur 153 geschmolzen wird. Daher kann ein Kontakt (unbeabsichtigter Kurzschluss) zwischen der ersten Struktur 151 und der zweiten Struktur 152 verhindert werden.
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Darüber hinaus kann, wie in 4B veranschaulicht, wenn das Innere des Gehäuses 110 durch die obige Struktur eine vorbestimmte oder höhere Temperatur annimmt, die isolierende Struktur 153 in einem geschmolzenen Zustand in den Hohlraum 155 fließen. Andererseits kann, wie in 4B veranschaulicht, das Ende 151a der ersten Struktur, das so angeordnet ist, dass es dem Hohlraum 155 zugewandt ist, auch in dem Hohlraum 155 untergebracht sein, wenn die isolierende Struktur 153 geschmolzen ist. Zu diesem Zweck können das Ende 151a der ersten Struktur und das Ende 152a der zweiten Struktur so ausgebildet sein, dass Abschnitte, die einander zugewandt sind, unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, und ein Ende, das in dem Hohlraum 155 bereitgestellt ist, kann so ausgebildet sein, dass es eine relativ breitere Querschnittsfläche aufweist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sollte die isolierende Struktur 153 auf die Temperatur im Voraus reagieren verglichen mit anderen Strukturen und kann somit aus einem Material mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt gebildet sein. Beispielsweise kann die isolierende Struktur 153 aus einem Polymermaterial mit einem Schmelzpunkt von 110 °C oder mehr und 150 °C oder weniger ausgebildet sein und kann im Detail aus festem oder wachsartigem Polyethylen(PE)-Material oder Polypropylen(PP)-Material ausgebildet sein. Das Material der isolierenden Struktur 153 ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann durch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften ersetzt werden.
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5 ist ein Diagramm der Stabilitätstestergebnisse einer Sekundärbatteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der offenbarten Technologie.
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Das Diagramm von 5 veranschaulicht Änderungen der Temperatur und Spannung im Laufe der Zeit, wenn der gleiche Wärmepegel in dem SOC 0-Zustand bzw. dem SOC 95-Zustand angelegt ist. Im Fall von SOC 0 wurde die Spannung bis zum Ende des Experiments konstant gehalten und der Temperaturanstieg begrenzt, während im Fall von SOC 95 die Zündung etwa 15 Minuten nach dem Experiment erfolgte.
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In der Sekundärbatteriezelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der offenbarten Technologie wird, wenn im Inneren des Gehäuses 110 eine vorbestimmte Temperatur oder eine höhere herrscht, absichtlich ein Kurzschluss induziert, und die Spannung fällt ab, und dementsprechend kann, wenn ein Ereignis bei einem Rauchpegel auftritt oder bei einer niedrigen Temperatur gezündet wird, verhindert werden, dass sich ein Ereignis verschlechtert, indem die Wärmeausbreitung verzögert wird.
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Wie oben beschrieben, enthält die Sekundärbatteriezelle 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel den Kurzschlussinduktor 150, der einen elektrischen Kurzschluss bei einer vorbestimmten oder höheren Temperatur induziert, und somit kann die Stabilität der Sekundärbatteriezelle 100 verbessert werden. Im Detail kann, da der Kurzschlussinduktor 150 an eine prismatische Sekundärbatteriezelle mit der höchsten strukturellen Stabilität angelegt ist, die Sekundärbatteriezelle 100 bereitgestellt werden, die hinsichtlich der Stabilität sehr vorteilhaft ist.
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Die obige Beschreibung des Kurzschlussinduktors 150 wird basierend auf der Sekundärbatteriezelle 100 gemäß dem in den 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel bereitgestellt, kann aber auch gleichermaßen auf die Sekundärbatteriezelle 200 gemäß dem in den 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel angewendet werden. In den beigefügten Zeichnungen ist veranschaulicht, dass das Gehäuse 210 den Kurzschlussinduktor 250 gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält. Beispielsweise unterscheidet sich die in den 6 und 7 veranschaulichte Sekundärbatteriezelle 200 von der in den 1 und 2 veranschaulichten Sekundärbatteriezelle 100 dadurch, dass die Abdeckplattenanordnung 230 auf einer Seite des Gehäuses 210 in der Höhenrichtung angeordnet ist und der negative Anschluss 232a und der positive Anschluss 232b auf der einzelnen Abdeckplatte 231 bereitgestellt sind, und andere Konzepte können gleichermaßen angewendet werden.
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Wie oben dargelegt, kann in der Sekundärbatteriezelle gemäß einem Ausführungsbeispiel, wenn ein elektrischer Kurzschluss bei einer vorbestimmten Temperatur oder höher induziert wird, die Spannung sinken und die Möglichkeit einer Zündung signifikant gesenkt werden, und dementsprechend kann die Sicherheit verbessert werden.
