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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrochemische Vorrichtung,
wie einen elektrischen Doppelschichtkondensator und eine Sekundärbatterie
unter Verwendung einer nicht-wäßrigen, insbesondere
auf eine elektrochemische Vorrichtung, die gewickelte Elektroden
aufweist.
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STAND DER TECHNIK
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In Übereinstimmung
mit den jüngsten
Entwicklungen der Elektrotechnik werden elektronische Vorrichtungen
miniaturisiert, werden hochleistungsfähig und werden tragbar. Daher
werden elektrochemische Vorrichtungen, die als eine Energie- bzw. Leistungsquelle
für elektronische
Vorrichtungen bzw. Geräte
verwendet werden, kompakter, leichter und zeigen eine höhere Leistungsfähigkeit.
Insbesondere werden aufladbare Sekundärbatterien ansteigend bzw.
zunehmend verwendet. Die konventionell verwendete Sekundärbatterie
ist beispielsweise eine NiCd-Batterie und eine Nickelhydridbatterie.
Kürzlich werden
Sekundärbatterien,
die einen nicht-wäßrigen Elektrolyten
verwenden, wie Lithium-Sekundärbatterien
und Lithiumionen-Sekundärbatterien
verwendet, da sie eine höhere
Energiedichte aufweisen. Mittlerweile wird versucht elektrische
Doppelschichtkondensatoren als eine Leistungsquelle aufgrund ihrer hohen
Ausgabe zu verwenden.
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In
einer konventionellen Technik ist ein Beispiel von Strukturen einer
Sekundärbatterie,
die einen nicht-wäßrigen Elektrolyten
verwenden und die eine große
Kapazität
und eine hohe Energiedichte aufweisen, eine zylindrische Struktur,
wie sie in 11 illustriert bzw. dargestellt
ist. Wie illustriert, wird ein wickelndes bzw. Wicklungselement,
das durch ein Wickeln eines Paars von streifenartigen Elektroden,
d.h. spezifisch einer positiven Elektrode 2, die durch
ein Ausbilden von Schichten bzw. Lagen hergestellt ist, beinhaltend
ein Aktivierungsagens einer positiven Elektrode auf beiden Seiten
eines metallischen Kollektors, und einer negativen Elektrode 3,
die durch ein Ausbilden von Schichten hergestellt ist, beinhaltend
ein Aktivierungsagens einer negativen Elektrode auf beiden Seiten
eines metallischen Kollektors, und Zwischenlagern von streifenartigen Separatoren
bzw. Trennelementen 4, 4' dazwischen in einem metallischen
Gehäuse
in einer Form eines mit einem Boden versehenen Zylinders aufgenommen
und einer Imprägnierung
mit einem Elektrolyten unterworfen. Danach werden die sammelnden
bzw. Sammeldrähte
bzw. -zuleitungen 6, 6', die aus der positiven Elektrode 2 und
der negativen Elektrode 3 gezogen bzw. herausgeführt sind,
entsprechend mit Elektrodenanschlüssen 9, 9' verbunden,
die in einem elektrisch isolierenden abdichtenden Deckel 8 ausgebildet
sind, und der dichtende Deckel gelangt mit dem metallischen Gehäuse 5 in
Eingriff.
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In
dem Fall der oben beschriebenen elektrochemischen Vorrichtung wird
die Produktionszeit lang, da ein Schritt eines Bearbeitens der Drähte bzw.
Zuleitungen aufwendig ist.
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Weiterhin
ist es notwendig, einen zusätzlichen
Raum zum Aufnehmen der Sammeldrähte
in dem Gehäuse
zur Verfügung
zu stellen, wodurch das Wicklungselement ziemlich klein wird. Daher
war die Volumendichte pro Einheitsvolumen des Ge häuses unvermeidbar
niedrig. Weiterhin ist, da der Elektrolyt eingespritzt wird, nachdem
das Wicklungselement in dem Gehäuse
aufgenommen ist und der Öffnungsabschnitt
des Gehäuses
durch den abdichtenden Deckel abgedichtet ist, eine wesentliche
Zeit erforderlich, um den Elektrolyten einzuspritzen. Weiterhin
ist eine elektrochemische Vorrichtung gewünscht, die einen kleineren
internen bzw. Innenwiderstand aufweist.
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Dokument
EP-A-0 878 855 offenbart eine zylindrische Batterie mit einer spiralig
gewickelten Elektrodenplattenanordnung, bestehend aus einer positiven
Elektrodenplatte, einer negativen Elektrodenplatte und einem Separator,
jeweils in der Form eines Streifens, wobei eine Elektrode nach oben
vorragt und die andere Elektrode nach unten vorragt und wobei Stromkollektoren
jeweils mit diesen Vorsprüngen verschweißt sind.
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Dokument
JP-A-9-92335 offenbart eine zylindrische Batterie mit einer spiralig
gewundenen Elektrode und Stromkollektoren an gegenüberliegenden
Enden des Zylinders, die jeweils mit den zwei spiraligen Elektroden
verbunden sind, wobei eine Rotation der Stromkollektoren durch einen
Stopanschlag bzw. -zapfen verhindert ist.
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Dokument
US-A4,554,227 offenbart eine Verbindungsstückstruktur zum Verbinden der
Platten einer Alkalibatterie mit den Batterieanschlüssen und ein
Verfahren eines Verschweißens
der Verbindungsstückstruktur
an die Platten. Das verbindende bzw. Verbindungsstück ist ausgebildet,
daß sie
zwei geneigte Oberflächen
aufweist, welche sich entlang einer Steg- bzw. Rippenlinie schneiden,
wobei das Verbindungsstück
eine V-förmige
Konfiguration im Querschnitt auf weist. Das Verfahren verwendet Schweißelektroden,
die Böden
mit Vertiefungs- bzw. Ausnehmungsoberflächen aufweisen, die mit der
Verbindungsstückkonfiguration übereinstimmen,
um das Verbindungsstück
mit den Platten zu verschweißen.
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Dokument
EP-A-0 969 538 offenbart eine Batterie, die eine Elektrodenanordnung
mit einer ersten Elektrodenplatte und einer zweiten Elektrodenplatte
aufweist, die eine positive Elektrodenplatte und eine negative Elektrodenplatte
ausbilden, die über
einen Separator geschichtet sind, wobei ein externes Gehäuse die
Elektrodenanordnung hält
und eine Kollektorplatte elektrisch mit der ersten Elektrodenplatte verbunden
ist. Die erste Elektrodenplatte ist eine nicht gesinterte Art einer
Elektrode mit aktivem Material, das in ein poröses Metallmaterialsubstrat
geladen ist, und weist ein Verbindungsband von freigelegtem Substrat
und eine Region eines aktiven Materials auf. Das Verbindungsband
ist elektrisch mit der Kollektorplatte verbunden. Die zweite Elektrodenplatte ragt
nach außen über den
Rand des aktiven Materials des Verbindungsbands und dem Bereich
bzw. die Region aktiven Materials vor, und der Rand des aktiven
Materials ist gegenüberliegend
der zweiten Elektrodenplatte mit dem Separator dazwischen.
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Dokument
JP-A-09-092338 offenbart eine zylindrische Batterie, in welcher
ein Elektrodenspiralkörper,
der durch ein spiraliges Wickeln bzw. Winden einer streifenförmigen positiven
Elektrode und einer negativen Elektrode durch einen Separator gebildet ist,
in einem zylindrischen Batteriegehäuse aufgenommen ist; Leiter
sind bzw. werden von den entsprechenden Stromkollektoren ausgehend
vorgesehen, die aus Metallfolien der positiven Elektrode und der
negativen Elektrode auf der einen Seite und der anderen Seite in einer
Richtung orthogonal zur Wickelrichtung gebildet sind. Die Leiter
bzw. Zuleitungen auf den zwei Seiten sind bzw. werden mit positiven
Elektrodenanschlüssen
und negativen Elektrodenanschlüssen
mit einer vorbeschriebenen Ablenkung verbunden.
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Ein
Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrochemische
Vorrichtung zur Verfügung
zu stellen, wobei die Produktionszeit kurz ist, die Kapazitätsdichte
pro Einheitsvolumen hoch ist, ein Elektrolyt darin in einer kurzen
Zeit eingespritzt wird und der interne bzw. Innenwiderstand klein
ist.
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Dieses
Ziel wird durch eine elektrochemische Vorrichtung gelöst, die
die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Bevorzugte Ausbildungen sind
in den abhängigen
Unteransprüchen
definiert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Um
das obige Ziel zu erreichen, umfaßt, wie dies in 1, 8 und 9 illustriert
ist, die elektrochemische Vorrichtung 11 gemäß der vorliegenden
Erfindung: eine erste Elektrode 31, die Elektrodenschichten
bzw. -lagen 31b und 31c auf wenigstens einer der
Flächen
bzw. Oberflächen
eines streifenartigen, ersten Kollektors 31a verschieden
von einem ersten, streifenartigen Abschnitt 31ax entlang einer
Seite einer streifenartigen Längsrichtung
des ersten Kollektors 31a aufweist; eine zweite Elektrode 32,
die Elektrodenschichten 32b und 32c aufweist, die
auf wenigstens eine der Seitenoberflächen eines streifenartigen,
zweiten Kollektors 32a verschieden von einem zweiten, streifenartigen
Abschnitt 32ax entlang einer Seite einer streifenartigen Längsrichtung
des zweiten Kollektors 32a ausgebildet sind; streifenartige
Separatoren 33a und 33b, die elektrisch die erste
Elektrode 31 von der zweiten Elektrode 32 durch
ein Zwischenliegen dazwischen isolieren; eine erste Kollektorplatte 72,
die in Kontakt mit dem streifenartigen Abschnitt 31ax ist
und Elektrizität aus
bzw. von dem Kontakt sammelt; eine zweite Kollektorplatte 73,
die in Kontakt mit dem zweiten, streifenartigen Abschnitt 32ax ist
und Elektrizität
aus dem Kontakt sammelt; ein Gehäuse 60,
das einen Öffnungsabschnitt
zum Aufnehmen der ersten Elektrode 31, der zweiten Elektrode 32,
der Separatoren 33a und 33b, der ersten Kollektorplatte 72 und
der zweiten Kollektorplatte 73 aufweist; einen dichtenden
Deckel 63 zum Dichten des Öffnungsabschnitts; einen ersten
Anschluß 91,
der mit der ersten Kollektorplatte 72 verbunden ist oder
monolithisch mit der ersten Kollektorplatte 72 ausgebildet
ist, um mit einer Außenseite
des Gehäuses 60 verbunden
zu sein bzw. zu werden; einen zweiten Anschluß 92, der mit der zweiten
Kollektorplatte 73 verbunden ist oder monolithisch mit
der zweiten Kollektorplatte 73 ausgebildet ist, um mit
der Außenseite
des Gehäuses 60 verbunden
zu sein, wobei der erste Anschluß 91 und der zweite
Anschluß 92 jeweils
mit dem dichtenden Deckel 63 und dem Gehäuse 60 verbunden
sind, die erste Elektrode 31, die zweite Elektrode 32 und
die Separatoren 33a und 33b überlappt und gewickelt sind,
um ein rohrförmiges
Wickelelement 50 auszubilden, der erste, streifenartige
Abschnitt 31ax und der zweite, streifenartige Abschnitt 32ax jeweils
an gegenüberliegenden
Endoberflächen
des zylindrischen, wickelnden bzw. Wickelelements 50 angeordnet
sind, wobei der erste, streifenartige Abschnitt 31ax und
der zweite, streifenartige Abschnitt 32ax jeweils mit der
ersten Kollektorplatte 72 und der zweiten Kollektorplatte 73 durch
ein Schweißen
verbun den sind, und der gewickelte bzw. gewundene, erste, streifenartige
Abschnitt 31ax und der gewickelte, streifenartige, zweite
Abschnitt 32ax zu der Rohrachse des rohrförmigen Wickelelements 50 gebrochen sind,
und wobei die streifenartigen Abschnitte mit den Bodenflächen der
entsprechenden Kollektorplatten verschweißt sind.
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Indem
sie derart konstruiert sind, sind der streifenartige Abschnitt der
ersten Elektrode und der streifenartige Abschnitt der zweiten Elektrode
des rohrförmigen
Wicklungselements gewickelt, um auf der gegenüberliegenden Endoberfläche des
rohrförmigen
Wicklungselements angeordnet zu sein, und die erste Kollektorplatte
und die zweite Kollektorplatte sind entsprechend mit den streifenartigen
Abschnitten der ersten und der zweiten Elektrode verbunden. Daher
ist es unnotwendig, insbesondere einen lappenartigen Sammeldraht
bzw. -leiter zur Verfügung
zu stellen, und die streifenartigen Abschnitte selbst fungieren
als Sammelleiter, wodurch das Verfahren erleichtert und die Produktionszeit
verkürzt
ist bzw. wird.
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Da
die erste Kollektorplatte und der erste Anschluß verbunden oder als ein integrales
Objekt konstruiert sind oder die zweite Kollektorplatte und der zweite
Anschluß verbunden
oder als ein einstückiger Gegenstand
konstruiert sind, ist es darüber
hinaus möglich,
die elektrochemische Vorrichtung fest zu machen.
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Da
ein Raum zum Aufnehmen eines dorn- bzw. zapfenartigen Kollektordrahts
nicht erforderlich ist, kann darüber
hinaus die Volumendichte pro Einheitsvolumen der elektrochemischen
Vorrichtung erhöht
werden. Weiterhin ist es aufgrund der oben beschriebenen verbindenden
bzw. Verbindungsstruktur möglich,
eine relative Position der ersten Kollektorplatte und der zweiten
Kollektorplatte in der axialen Richtung zu bestimmen. Daher ist
es möglich,
einen Spalt zwischen den zwei Kollektorplatten auf einen vorbestimmten
Wert festzulegen. Weiterhin ist es möglich, den Kontakt zwischen
den streifenartigen Abschnitten und den Kollektorplatten aufrecht
zu erhalten, ohne daß eine übermäßige Annäherung oder Trennung
zwischen den zwei Kollektorplatten bewirkt wird, die durch eine
Vibration bei einem Verwenden der elektrochemischen Vorrichtung,
einer Bildung von Gas im Inneren der elektrochemischen Vorrichtung,
und dgl. bewirkt ist.
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Da
der erste Anschluß und
der zweite Anschluß jeweils
den dichtenden Deckel mit dem Gehäuse verbinden, ist es darüber hinaus
möglich,
eine Abdichtung des Verbindungsabschnitts sicherzustellen, um die
elektrochemische Vorrichtung weiter dauerhaft zu machen und um weiter
den elektrischen Widerstand zu reduzieren.
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Bei
einem derartigen Konstruieren ist, wenn die Verbindungen jeweils
zwischen dem ersten, streifenartigen Abschnitt 31ax und
der ersten Kollektorplatte 71 und zwischen dem ersten,
streifenartigen Abschnitt 32ax und der zweiten Kollektorplatte 72 verschweißt sind,
eine Änderung
des Innenwiderstands beschränkt,
und eine Veränderung
des elektrischen Widerstands, der durch eine Langzeitvibration oder
dgl. bewirkt ist, wird sicher eingeschränkt. Das Drücken bzw. Zerbrechen der streifenartigen
Abschnitte gegen die Kollektorplatten mit bzw. unter Druck macht
eine Kontaktfläche
bzw. einen Kontaktbereich zwischen dem streifenartigen Abschnitt
und der Kollektorplatte groß,
wodurch das Verschweißen sichergestellt
ist.
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Weiter
ist es in der obigen elektrochemischen Vorrichtung 11 bevorzugt,
daß Materialien
des ersten Kollektors 31a, der ersten Kollektorplatte 72 und
des ersten Anschluß 91 dieselben
sind, und Materialien des zweiten Kollektors 32a, der zweiten
Kollektorplatte 73 und des zweiten Anschlusses 92 dieselben
sind. Indem dasselbe Material für
diese Teile verwendet wird, ist es möglich, diese durch ein Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder
Elektronenstrahlschweißen
zu verbinden, wodurch der interne bzw. Innenwiderstand der elektrochemischen
Vorrichtung 11 reduziert wird.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, daß die
elektrochemische Vorrichtung 11 einen Kern 40 beinhaltet, der
durch einen zentralen Abschnitt des rohrförmigen Wickelelements 50 penetriert
bzw. durchtritt, der erste Anschluß 91 oder der zweite
Anschluß 92 einen Einlaß 95 für den Elektrolyten
und einen hohlen Pfad 94 aufweisen, durch welchen der Elektrolyt
fließt
bzw. strömt;
und der Kern 40 eine Einström- bzw. Einflußöffnung 38, zu welcher
der Elektrolyt von einer Verbindung mit dem hohlen Pfad 94 fließt, einen
Ausfluß- bzw. Ablaufabschnitt 39,
von welchem der Elektrolyt abläuft
bzw. fließt,
und einen hohlen Hohlraum 44 aufweist, der die Einflußöffnung 38 mit
der Ausflußöffnung 39 verbindet.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die
erste Kollektorplatte 72 oder die zweite Kollektorplatte 73 einen
Ausschnitt 75 oder 79 oder ein Loch aufweist,
durch welchen(s) der Elektrolyt zu dem zylindrischen Wickel- bzw.
Wicklungselement 50 fließt.
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Indem
er derart konstruiert ist bzw. wird, tritt ein von dem Einlaß eingespritzter
Elektrolyt durch den hohlen Pfad bzw. Weg und den hohlen Hohlraum durch
und fließt
von beiden Oberflächen
des rohrförmigen
Wicklungselements von dem Ausschnitt zu dem rohrförmigen Wicklungselement.
Es ist daher möglich,
den Elektrolyt über
das gesamte zylindrische Wicklungselement innerhalb einer kurzen
Zeit zuzuführen
bzw. zu liefern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1:
Eine schematische Querschnittsansicht einer elektrochemischen Vorrichtung
gemäß Ausbildung 1 der
vorliegenden Erfindung
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2: Explosionsdarstellungen, die ein Zusammenbauen
einer positiven Kollektorplatte, eines positiven Außenanschlusses
und eines abdichtenden Deckels erläutern
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3: Ansichten zum Erläutern eines Zusammenbauens
einer negativen Kollektorplatte eines negativen Außenanschlusses
und einer Befestigung einer negativen Kollektorplatte an einem Gehäuse
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4: Schematische Ansichten zum Erläutern bzw.
Erklären
einer Festlegung einer positiven Kollektorplatte an einem Wicklungselement
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5:
Eine schematische Querschnittsansicht einer elektrochemischen Vorrichtung,
welche nicht durch den beiliegenden Anspruchssatz abgedeckt ist
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6:
Eine schematische Querschnittsansicht einer elektrochemischen Vorrichtung,
welche nicht durch den beiliegenden Satz von Ansprüchen abgedeckt
ist
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7:
Eine schematische Querschnittsansicht, um eine andere Ausbildung
einer Struktur einer positiven Kollektorplatte, eines positiven
Außenanschlusses
und eines dichtenden Deckels zu zeigen
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8:
Eine perspektivische Querschnittsansicht, die ein Detail der Struktur
der elektrochemischen Vorrichtung illustriert, die in 1 illustriert
ist
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9:
Eine perspektivische Explosionsdarstellung, die Teile der positiven
Elektrode und der negativen Elektrode der elektrochemischen Vorrichtung illustriert,
die in 1 illustriert ist
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10:
Eine perspektivische Ansicht, die ein bevorzugtes Beispiel eines
Kerns illustriert, der in einer Ausbildung der vorliegenden Erfindung
verwendet wird
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11:
Eine perspektivische Querschnittsansicht, die eine Struktur der
konventionellen Sekundärbatterie
illustriert.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Nachfolgend
werden Ausbildungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme
auf die Figuren beschrieben. In den Figuren werden dieselben oder ähnliche
Bezugszeichen für
jeweils dieselben oder ähnliche
Teile verwendet und eine überlappende
Beschreibung wird weggelassen. Weiterhin werden in der folgenden
Beschreibung Terminologien bzw. Ausdrücke "obere", "untere", die wie "oberer Abschnitt", "unterer Abschnitt", "oberes Ende" oder "unteres Ende" verwendet werden,
basierend auf einer Oben- und Unten-Beziehung in der Figur der Einfachheit
halber verwendet. Daher können
sie in einer tatsächlichen
Zusammenbauarbeit und einer tatsächlichen
Verwendung nebeneinander oder mit der Oberseite nach unten stehen.
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1 ist
eine Querschnittsansicht einer elektrochemischen Vorrichtung 11 gemäß Ausbildung 1 der
vorliegenden Erfindung. 8 ist eine perspektivische Ansicht,
die ein Detail von Ausbildung 1 illustriert, und 9 ist
eine perspektivische Ansicht teilweise weggebrochen, um teilweise
eine positive Elektrode 31 und eine negative Elektrode 32 im
Detail zu zeigen. In 9 ist die positive Elektrode 31 an
der äußersten
Seite und die negative Elektrode 32 im Inneren derselben
positioniert gezeigt. Ausbildung 1 wird geeignet unter
Bezugnahme auf 1, 8 und 9 beschrieben.
In der elektrochemischen Vorrichtung ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator
eine Sekundärbatterie
mit nicht-wäßrigem Elektrolyt
oder dgl. beinhaltet.
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Die
elektrochemische Vorrichtung 11 hat ein Gehäuse 60 in
einer im wesentlichen zylindrischen Form. Der obere Abschnitt des
Gehäuses 60 ist
in einer öffnenden
bzw. Öffnungsstruktur,
wobei die Öffnung
durch einen abdichtenden Deckel 63 in einer scheibenartigen
Form abgedeckt ist, der eine obere Öffnung 53 (Durchmesser
D4) im Zentrum davon aufweist. In dem unteren Abschnitt ist ein
Bodenabschnitt 62 vorgesehen, wobei eine Bodenöffnung 52 (Durchmesser
D1) in einer kreisförmigen
Form in einem Zentrum des Bodenabschnitts 62 bearbeitet bzw.
hergestellt ist. Ein Wicklungselement 50, das ein zylindrisches
rohrförmiges
Wicklungselement insgesamt ist, ist im Inneren des Gehäuses 60 aufgenommen.
Das rohrförmige
Windungs- bzw. Wicklungselement ist nicht auf eine zylindrische
Form beschränkt und
kann in einer Rohrform sein, deren Bodenoberfläche eine Humilisform oder eine
Ellipsenform ist. In diesem Fall ist es besser, die Bodenoberfläche des Gehäuses als
eine Humilisform oder eine Ellipsenform in Übereinstimmung mit der Form
bzw. Gestalt der Bodenoberfläche
des Wicklungselements auszubilden.
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Das
Wicklungselement 50 ist bzw. wird durch ein Stapeln und
Wickeln der positiven Elektrode 31 als einer ersten Elek trode
und der negativen Elektrode 32 als einer zweiten Elektrode
ausgebildet, wobei die streifenartigen Separatoren bzw. Trenneinrichtungen 33a und 33b zwischengelagert
sind (8 und 9). Die positive Elektrode 31 ist
derart konstruiert, daß eine
Elektrodenschicht bzw. -lage 31b auf einer Oberfläche eines
streifenartigen Kollektors 31a als einem ersten Kollektor
ausgebildet ist, eine Elektrodenschicht 31c auf der anderen
Oberfläche
ausgebildet ist und ein streifenartiger Abschnitt 31ax als ein
erster streifenartiger Abschnitt entlang einer oberen Seite in 9 belassen
ist, welche eine Seite in einer streifenartigen Längsrichtung
ist bzw. darstellt. Eine negative Elektrode 32 ist in einer
komplett ähnlichen
Weise derart konstruiert, daß die
Elektrodenschicht 31b und die Elektrodenschicht 31c in
den streifenartigen Kollektor 32a als einen zweiten Kollektor
ausgebildet sind, wobei ein streifenartiger Abschnitt 32ax als
ein zweiter, streifenartiger Abschnitt belassen ist, der entlang
einer unteren Seite in 9 angeordnet ist, welche eine
Seite in einer streifenartigen Längsrichtung
ist.
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In
den positiven Elektroden 31 sind die Elektrodenschichten 31b und 31c in
einer streifenartigen Form derart ausgebildet, daß sie im
wesentlichen dieselben Breiten in Bereichen bzw. Regionen entsprechend
der Vorderseite und der Rückseite
des streifenartigen Kollektors 31a aufweisen. Die Struktur ist ähnlich in
der negativen Elektrode 32.
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Die
Breiten der positiven Elektrodenschichten 31b und 31c sind
im wesentlichen dieselben wie die Breiten der negativen Elektrodenschichten 32b und 32c.
Weiterhin sind Separatoren 33a und 33b breiter
als die Breiten der Elektrodenschichten 31b, 31c, 32b und 32c.
Beispielsweise sind die Breiten der Separatoren 33a und 33b im
wesentlichen dieselben wie jene der Elektroden 31 und 32.
Wenn die positive Elektrode 31, die negative Elektrode 32 und
die Separatoren 33a und 33b gestapelt und gewickelt werden,
ist die Wicklung derart, daß die
positive Elektrodenschicht und die negative Elektrodenschicht im wesentlichen
in ihren Breitenrichtungen überlappt sind,
die Mittellinien der Separatoren 33a und 33b in ihren
Längsrichtungen
im wesentlichen mit den Mittellinien der Elektrodenschichten 31b, 31c, 32b und 32c in
ihren Längsrichtungen überlappt
sind, und der streifenartige Abschnitt 31ax der positiven
Elektrode 31 in bzw. auf der gegenüberliegenden Seite des streifenartigen
Abschnitts 32ax der negativen Elektrode 32 in
bezug auf die obigen Mittellinien in ihren Breitenrichtungen angeordnet
ist.
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Indem
derart gewickelt wird, trennen bzw. brechen die Separatoren 33a und 33b perfekt
die positiven Elektrodenschichten 31b und 31c von
den negativen Elektrodenschichten 32b und 32c,
wodurch die positiven Elektrodenschichten 31b und 31c und die
negativen Elektrodenschichten 32b und 32c elektrisch
isoliert sind bzw. werden, wenn diese als das Wicklungselement 50 zusammengebaut
werden.
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Wie
beschrieben, ist bzw. wird das Wicklungselement 50 durch
ein Wickeln eines Laminats konstruiert, das durch ein Stapeln des
Separators 33a, der positiven Elektrode 31, des
Separators 33b und der negativen Elektrode 32 in
dieser Reihenfolge erhalten ist bzw. wird. Ein Kern 40,
der einen Außendurchmesser
D2 aufweist, ist in einem Zentrum des Wicklungselements 50 umwickelt
bzw. umhüllt.
In einer tatsächlichen
Anwendung ist das Wicklungselement durch ein Wickeln des obigen
laminierten Blatts derart hergestellt, daß der Separator 33a in
dem innersten Umfang um den Kern 40 angeordnet ist. Die Reihenfolge
kann der Kern 40, der Separator 33a, die negative
Elektrode 32, der Separator 33b und die positive
Elektrode 31 von der Innenseite sein.
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Der
Kern 40 ist in einer hohlzylindrischen Form, die einen
hohlen Abschnitt 44 als einen Hohlraum in der vorliegenden
Erfindung aufweist. Der Kern 40 hat ein oberes Ende 45,
in welchem eine Einström-
bzw. Einlauföffnung 38 für den Elektrolyten ausgebildet
ist, und ein unteres Ende 46, in welchem eine Ausström- bzw.
Auslauföffnung 39 ausgebildet ist.
Obwohl das obere Ende 45 tiefer als eine untere Seite 31d des
streifenartigen Abschnitts 31ax (eine lange Seite des streifenartigen
Abschnitts 31ax auf der Seite des Wicklungselements 50)
in 1 positioniert ist, ist es nicht auf die untere
Position beschränkt.
Weiterhin ist, obwohl das obere Ende 45 höher als
eine obere Seite 32e des streifenartigen Abschnitts 32ax positioniert
ist (eine lange Seite des streifenartigen Abschnitts 32ax auf
der Seite des Wicklungselements 50), es nicht auf die höhere Position
beschränkt.
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Weiterhin
kann, obwohl der Separator 33a in dem innersten Umfang
gewickelt ist, die positive Elektrode 31 um die Außenseite
bzw. das Äußere davon
gewickelt ist, der Separator 33b in dem äußersten
Umfang gewickelt ist und die positive Elektrode 31 um die
Innenseite bzw. das Innere davon in 9 gewickelt
ist, der Separator 33a in dem äußersten Umfang sein bzw. vorliegen
und die negative Elektrode 32 kann innerhalb davon liegen.
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Die
grundlegende bzw. Basisstruktur des Wicklungselements 50 ist
mit anderen Worten ein Paar von Elektroden, d.h. die streifenartige
positive Elektrode 31 und die streifenartige negative Elektrode 32 sind
wechselweise in der Aufwärts- und Abwärts-Richtung
derart verschoben, daß die
entsprechenden Elektrodenschichten überlappt sind, und die Separatoren 33a und 33b sind
zwischen den Elektroden zwischengelagert und gewickelt, um in einer
zylindrischen Form vorzuliegen. Der positive Pol ist der streifenartige
Abschnitt 31ax als ein Bruch- bzw. Faltungsteil, das in
der axialen Richtung des Wicklungselements 50 von dem oberen
Abschnitt vorragt. Der negative Pol ist der streifenartige Abschnitt 32ax als ein
Bruch- bzw. Faltungsteil, das in der axialen Richtung des Wicklungselements 50 von
dem unteren Abschnitt vorragt. Die streifenartigen Abschnitte sind gewickelt,
um in der zylindrischen Form vorzuliegen.
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Die
positive Kollektorplatte 72 als die erste Kollektorplatte
ist an der oberen Seite des Wicklungselements 50 positioniert.
Und die negative Kollektorplatte 73 als die zweite Kollektorplatte
ist an der unteren Seite des Wicklungselements 50 positioniert. Eine Öffnung 69,
die einen Durchmesser D3 aufweist, ist in einem zentralen Abschnitt
der positiven Kollektorplatte 72 bearbeitet bzw. ausgebildet,
und eine Öffnung 78,
die einen Durchmesser von D2 aufweist, ist in einem zentralen Abschnitt
der negativen Kollektorplatte 73 bearbeitet. Die streifenartigen
Abschnitte 31ax und 32ax ragen entsprechend nach oben
und unten in dem oberen Endabschnitt bzw. Abschnitt des oberen Endes
und in dem unteren Endabschnitt des Wicklungselements 50 als
Klemm- bzw. Bruchteile vor, um zu der Achse des Wicklungselements 50 gebrochen
bzw. geknittert zu werden, sind bzw. werden entsprechend auf die
positive Kollektorplatte 72 und die negative Kollektorplatte 73 gepreßt, um um
vorbestimmte Mengen geknittert bzw. gefaltet und durch ein Verschweißen verbunden
zu werden (d.h. Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Elektronenstrahlschweißen, wobei
nachfolgend das Schweißen
in einer ähnlichen
Weise dazu verwendet wird). Die positive Kollektorplatte 72 und
die negative Kollektorplatte 73 sind im wesentlichen senkrecht
zu dem Kern 40 angeordnet.
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Ein
negativer äußerer bzw.
Außenanschluß 92,
der einen Außendurchmesser
von D1 aufweist, als ein zylindrischer zweiter Anschluß, der eine
Vertiefung bzw. Ausnehmung 88 aufweist, die einen Durchmesser
von D2 in einer kreisförmigen
Querschnittsform aufweist, ist durch ein Schweißen mit einer Bodenöffnung 52 in
Eingriff und an dieser festgelegt, die in einem Bodenabschnitt 62 des
Gehäuses 60 ausgebildet
bzw. eingearbeitet ist. Es ist möglich, von
der Außenseite
des Gehäuses 60 zu
schweißen. Eine
untere Oberfläche 87 des
negativen Außenanschlusses 92 fluchtet
mit der Außenseitenoberfläche des
Bodenabschnitts 62. Es ist möglich, elektrisch den negativen
Außenanschluß 92 mit
der Außenseite zu
verbinden. Die untere Oberfläche 87 des
negativen Außenanschlusses 92 kann
von dem Bodenabschnitt 62 vorragen. Die negative Kollektorplatte 73 als
die zweite Kollektorplatte, die eine Form im wesentlichen derselben
wie jene der positiven Kollektorplatte 72 aufweist, ist
an die obere Oberfläche 86 des negativen
Außenanschlusses 92 geschweißt und an dieser
festgelegt.
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Der
Kern 40, der den Außendurchmesser
D2 aufweist, durchdringt nicht durch die Öffnung 78 des Durchmessers
D2 in der negativen Kollektorplatte 73, ist bzw. gelangt
nicht in Eingriff mit der Ausnehmung 88, die den Innendurchmesser
D2 aufweist, und ist nicht in Kontakt mit dem negativen Außenanschluß 92.
Der negative Außenanschluß 92 muß nicht
das Wicklungselement 50 festlegen, indem er in Kontakt
mit dem Kern 40 ist. Die Struktur kann derart sein, daß der Kern 40 durch
die Öffnung 78,
die den Durchmesser D2 aufweist, in der negativen Kollektorplatte 73 penetriert
bzw. durchtritt, in Eingriff mit der Ausnehmung 88 ist,
die den Innendurchmesser D2 aufweist, und in Kontakt mit dem negativen
Außenanschluß 92 ist.
Ein Höhlenloch 89 ist
in die Ausnehmung 88 derart eingearbeitet, daß das Höhlenloch 89 im
Inneren des Gehäuses 60 positioniert
ist, wobei ein unteres Ende 46 des Kerns 40 über dem
bzw. höher
als das Höhlenloch 89 positioniert
ist. Dementsprechend wird der Elektrolyt von dem hohlen Abschnitt 44 des
Kerns 40 durch das Höhlenloch
bzw. den Hohlraum 89 zugeführt.
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In
dem oberen Ende 45 des Kerns 40 ist ein positiver
Außenanschluß 91 als
der erste Anschluß in einer
im wesentlichen hohlen zylindrischen Form, die einen hohlen Abschnitt 94 als
einen hohlen Flußpfad aufweist,
welcher die vorliegende Erfindung kennzeichnet, derart montiert
bzw. festgelegt, daß die zentrale
Achsenlinie bzw. Linie der zentralen Achse des positiven Außenanschlusses 91 im
wesentlichen in Übereinstimmung
mit der zentralen Achsenlinie des Kerns 40 ist, und der
hohle Abschnitt 94 mit dem hohlen Abschnitt 44 des
Kerns 40 verbunden ist. Der positive Außenanschluß 91 tritt durch einen
hohlen Abschnitt 31f durch, der in einem zentralen Abschnitt des
streifenartigen Abschnitts 31ax ausgebildet ist, tritt
durch die Öffnung 69 der
positiven Kollektorplatte 72 und die obere Öffnung 53 des
dichtenden Deckels 63 hindurch und ragt von dem dichtenden
Deckel 63 an seinem Spitzenende 14 vor. Dementsprechend kann
der positive Außenanschluß 91 elektrisch
mit einer Außenseite
verbunden sein bzw. werden. Der Außendurchmesser des durchtretenden
bzw. durchdringenden Abschnitts des positiven Außenanschlusses 91,
der durch die positive Kollektorplatte 72 durchtritt, ist
D3, und der Außendurchmesser
des penetrierenden Abschnitts der positiven Außenelektrode 91, der durch
den dichtenden Deckel 63 durchtritt, ist D4. Der positive
Außenanschluß 91 ist
nicht in Kontakt mit dem Kern 40. Dies deshalb, da es für den positiven Außenanschluß 91 für ein Festlegen
des Wicklungselements 50 nicht erforderlich ist, in Kontakt
mit dem Kern 40 zu sein.
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Wie
beschrieben wird, da das Spitzenende 84 des positiven äußeren Anschlusses 91 von
dem dichtenden Deckel 63 vorragt, und die untere Oberfläche 87 des
negativen Außenanschlusses 92 mit dem
Bodenabschnitt 62 fluchtet bzw. bündig ist, eine serielle Verbindung
der elektrochemischen Vorrichtungen 11 möglich. Weiterhin
kann, da der positive Außenanschluß 91 das
Höhlenloch 93 mit
dem hohlen Abschnitt 94 verbunden aufweist, und das Höhlenloch 93 höher als
die positive Kollektorplatte 72 positioniert ist, der Elektrolyt
von dem hohlen Abschnitt 94 durch das Höhlenloch 93 zugeführt werden.
Ein oberer Öffnungsabschnitt 95 in
dem positiven Außenanschluß 91 als
ein Einlaß des
Elektrolyten wird verwendet, um den Elektrolyten zu dem hohlen Abschnitt 94 zu
laden, und üblicherweise
durch einen Deckel 96 verschlossen. Ein Sicherheitsventil (nicht
gezeigt) kann an dem Deckel 96 festgelegt sein. In diesem
Fall wird, selbst obwohl ein Gas im Inneren des Gehäuses 60 erzeugt
bzw. generiert wird, das Gas von dem Sicherheitsventil abgelassen.
Obwohl der Einlaß des
Elektrolyten in einem oberen Abschnitt in 1 ausgebildet
ist, kann er in einem unteren Abschnitt ausgebildet sein.
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Wie
beschrieben, werden der streifenartige Abschnitt 31ax der
positiven Elektroden 31 und der streifenartige Ab schnitt 32ax der
negativen Elektroden 32 gewickelt, um sich entsprechend
auf gegenüberliegenden
Endoberflächen
des zylindrischen Wicklungselements 50 zu positionieren
(das obere Ende und das untere Ende in der Figur). Das obere Ende 45 des
Kerns 40 ist nicht in Kontakt mit dem streifenartigen Abschnitt 31ax und
dem positiven Außenanschluß 91,
und das untere Ende 46 ist nicht in Kontakt mit dem streifenartigen
Abschnitt 32ax und dem negativen Außenanschluß 92. Daher ist die
positive Kollektorplatte 72 nicht elektrisch mit der negativen
Kollektorplatte 73 durch den Kern 40 verbunden.
Wenn der Kern 40 in Kontakt mit dem streifenartigen Abschnitt 31ax und
dem positiven Außenanschluß 91 ist,
werden der Kern 40 und die Nachbarschaft davon, beinhaltend
den Kontaktabschnitt, als ein isolierendes Glied ausgebildet. Wenn
der Kern 40 in Kontakt mit dem streifenartigen Abschnitt 32ax und dem
negativen Außenanschluß 92 ist,
werden der Kern 40 und die Nachbarschaft davon, beinhaltend den
Kontaktabschnitt, aus einem isolierenden Glied hergestellt bzw.
gefertigt, wodurch die positive Kollektorplatte 72 nicht
elektrisch in Kontakt mit der negativen Kollektorplatte 73 durch
den Kern 40 ist.
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Die Öffnung 53 in
dem zentralen Abschnitt des abdichtenden bzw. Dichtdeckels 63 ist
geformt, um eine Stufe aufzuweisen, wobei der Durchmesser eines
unteren Seitenabschnitts 55 bzw. Abschnitts einer unteren
Seite der Öffnung 53 größer als
der Durchmesser D4 eines äußeren Seitenabschnitts 54 der Öffnung 53 ist.
Weiterhin ist der Durchmesser des positiven Außenanschlusses 91 D4,
und das Spitzenende ist in Eingriff mit dem oberen Seitenabschnitt 54 der Öffnung 53 und
ragt davon vor. Beispielsweise ist es, wenn der Endabschnitt des Öffnungsabschnitts
des Gehäuses 60 verstemmt
bzw. abgedichtet ist, ohne daß ein Wulst
in dem Gehäuse 60 ausgebildet
wird, wie dies in 5 dargestellt bzw. illustriert
ist, bevorzugt, daß die Öffnung in
dem zentralen Abschnitt des dichtenden Deckels 63 in einer
Form ist, die eine Stufe aufweist. Jedoch ist es in dem Fall von 1 nicht
spezifisch notwendig, eine Stufe auszubilden.
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Der
Außendurchmesser
der positiven Kollektorplatte 72 ist etwas kleiner als
der Innendurchmesser des Gehäuses 60 und
eine einzelne oder eine Mehrzahl von Packungen 83 ist zwischen
einem Spalt zwischen der positiven Kollektorplatte 72 und dem
Gehäuse 60 zwischengelagert,
um elektrisch Wülste
zu isolieren, wobei die Packung bzw. Dichtung 83 die Dicke
von etwa einer Hälfte
des Unterschieds zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser
aufweist, aus einem isolierenden Material hergestellt ist, das eine
L-artige Form im Querschnitt aufweist, und in einem Spitzenendabschnitt 71 einer
Leiste in einer kreuzweisen Form in der positiven Kollektorplatte 72 angeordnet
ist, wie dies spezifisch in 2(a) und 2(b) illustriert ist.
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In
einer ähnlichen
Weise dazu ist der Außendurchmesser
des dichtenden Deckels 63 in einer scheibenartigen Form
etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 60 ausgebildet,
und eine Packung bzw. Dichtung 82 in einer ringartigen Form
ist in einen Spalt zwischen dem dichtenden Deckel 63 und
dem Gehäuse 60 zwischengelagert,
um diese elektrisch zu isolieren, wobei die Packung 82 die
Dicke im wesentlichen einer Hälfte
eines Unterschieds zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser
aufweist und aus einem isolierenden Material hergestellt ist, das
eine L-artige Form
im Querschnitt aufweist. Weiterhin ist ein rechteckiger Ring 81,
der eine Querschnittsform eines Rechtecks als ein Dichtglied aufweist, über der
Packung 82 und in einem oberen Abschnitt der inneren Umfangsseitenoberfläche des
Gehäuses 60 angeordnet.
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Der
Endabschnitt 61, der den Öffnungsabschnitt ausbildet
und an der Seite gegenüberliegend dem
Bodenabschnitt 62 des Gehäuses 60 angeordnet
ist, ist nach innen zu dem dichtenden Deckel gerollt bzw. gewickelt,
um den rechteckigen Ring 81 abzudecken, wodurch der Endabschnitt 61 des
Gehäuses 60 und
der rechteckige Ring 81 abgedichtet sind. Weiterhin ist
die Struktur, daß der
Endabschnitt 61 den dichtenden Deckel 63 durch
den rechteckigen Ring 81 nach unten drückt, angenommen bzw. angewandt.
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Das
Gehäuse 60 hat
eine Struktur, daß der Außenumfang
des Gehäuses 60 nach
innen an einer Position geringfügig über der
positiven Kollektorplatte 72 geklemmt bzw. gedrückt ist,
um den Wulst 76 auszubilden, um die Kollektorplatte 72 in
der Richtung des Bodenabschnitts 62 durch die Packung 83 zu
drücken
bzw. zu schieben.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Zusammenbauen der elektrochemischen Vorrichtung 11, die
in 1 illustriert ist, gemäß dieser Ausbildung beschrieben.
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Wie
dies in 2(a) und 2(b) dargestellt bzw.
illustriert ist, ist bzw. wird ein zylindrischer unterer Abschnitt 85 des
positiven Außenanschlusses 91, der
im wesentlichen wie ein Zylinder geformt ist, in eine kreisförmige Öffnung 69 eingesetzt,
die in einem zentralen Abschnitt der positiven Kollektorplatte 72 geöffnet ist,
die ähnlich
einem Kreuz geformt ist, und die Oberfläche der positiven Kollektorplatte 72 ist bzw.
wird mit einer Kante bzw. einem Rand der Seitenoberfläche des
zylindrischen Abschnitts des positiven Außenanschlusses 91 verschweißt, der
von der Oberfläche
vorragt, die in Kontakt mit der Oberfläche ist. Die positive Kollektorplatte 72 kann
einstückig bzw.
integral mit dem positiven Außenanschluß 91 ausgebildet
sein. Die so zusammengebaute Anordnung ist bzw. wird als eine obere
Anordnung bezeichnet. Ein Zusammenbauen des dichtenden Deckels 63 mit
dem positiven Außenanschluß 91,
der in 2(c) illustriert ist, wird an
dieser Stufe noch nicht ausgeführt.
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Als
nächstes
wird, wie dies in 3(a) illustriert ist, die negative
Kollektorplatte 73 in einer kreuzweisen Form, die eine
kreisförmige Öffnung 78 aufweist,
an eine obere Oberfläche 86 des
negativen Außenanschlusses 92 in
einer scheibenartigen Form geschweißt, die die kreisförmige Ausnehmung 88 aufweist.
Zu dieser Zeit sind die zentralen Achsen der Ausnehmung 88 und
der Öffnung 78 in Übereinstimmung.
Die so zusammengebaute Anordnung wird als eine untere Anordnung
bezeichnet.
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Als
nächstes
wird, wie dies in 3(b) illustriert ist, der negative
Außenanschluß 92 in
die kreisförmige
Bodenöffnung 52 des
kreisförmigen
Bodenabschnitts 62 des Gehäuses 60 eingesetzt
und so verschweißt,
daß die
untere Oberfläche 87 des
negativen Außenanschlusses 92 mit
der Außenseitenoberfläche des
Bodenabschnitts 62 fluchtet bzw. bündig ist. Jedoch werden dieses
Zusammenbauen und Verschweißen
in einem späteren
Verfahren ausgeführt
und nicht an dieser Stufe durchgeführt.
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3(b) ist eine Ansicht von 3(a),
die in einer Richtung eines Pfeils a beobachtet bzw. betrachtet
ist.
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Als
nächstes
wird ein Zusammenbauen zwischen der oberen Anordnung, dem Wicklungs-
bzw. Wickelelement 50 und der unteren Anordnung unter Bezugnahme
auf 4 beschrieben. Obwohl die obere
Anordnung und das Wickelelement 50 in der Figur gezeigt
sind, ist die folgende Erklärung
betreffend die Figur auf das Wickelelement 50 und die untere
Anordnung anwendbar. Das Zusammenbauen ist ein Schweißen zwischen
dem streifenartigen Abschnitt 31ax des Wickelelements 50 und
der positiven Kollektorplatte 72, die in 4(a) gezeigt ist, und ein Schweißen zwischen
dem streifenartigen Abschnitt 32ax und der negativen Kollektorplatte 73. Der
Kontaktabschnitt zwischen dem streifenartigen Abschnitt 31ax und
der positiven Kollektorplatte 72 wird zu der Achse des
Wicklungselements 50 geklemmt bzw. zerdrückt, wie
dies in 4(a) illustriert ist, und die
positive Kollektorplatte 72 ist bzw. wird an dem zerdrückten Abschnitt
festgelegt und verschweißt,
wie dies in 4(b) illustriert ist.
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Es
ist bevorzugt, teilweise, beispielsweise einen Abschnitt p des streifenartigen
Abschnitts 31ax wegzuschneiden, wie dies in 4(c) illustriert ist, da der streifenartige Abschnitt 31ax leicht
durch die positive Kollektorplatte 72 zerdrückt werden
kann, um einen schweißenden
bzw. Schweißabschnitt
aufzuweiten. Es ist bevorzugt, daß der streifenartige Abschnitt 31ax teilweise
eingedrückt
ist, um einen Flußpfad
des Elektrolyten aufrecht zu erhalten, da eine wesentliche Zeit
erforderlich ist, um den Elektrolyten zu dem Wicklungselement einzuspritzen,
wenn der gesamte streifenartige Abschnitt 31ax eingedrückt ist.
Es ist bevorzugt, ähnliche
Strukturen anzunehmen, um den streifenartigen Abschnitt 32ax mit
der negativen Kollektorplatte 73 zu verschweißen.
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In
dem Fall der positiven Kollektorplatte 72 wird eine bevorzugte
Struktur zum Zuführen
des Elektrolyten unter Bezugnahme auf 4(d) beschrieben.
Strömungs-
bzw. Flußpfade
sind auf Seitenoberflächen
der Leisten 74 in einer Form eines Kreuzes in der Kollektorplatte 72 ausgebildet.
Die Flußpfade 70 sind
mit den Höhlenlöchern bzw.
Hohlräumen
(nicht in 4(d) gezeigt) verbunden, die
mit dem hohlen Abschnitt 94 des positiven Außenanschlusses 91 verbunden
sind. In dieser Struktur ist es möglich, den Elektrolyten, der
zu dem hohlen Abschnitt 94 des positiven Außenanschlusses 91 zugeführt ist,
zu dem Wicklungselement 50 innerhalb einer kurzen Zeit
zuzuführen.
Selbst obwohl die Höhlenlöcher ausgebildet
sind, um den hohlen Abschnitt 94 ohne ein Ausbilden der
Flußpfade 70 zu
verbinden, wird der Elektrolyt innerhalb einer relativ kurzen Zeit
zugeführt.
Jedoch sind, selbst obwohl die Höhlenlöcher ausgebildet
sind, in einer Struktur, wo die Hohlräume verklumpt bzw. verstopft
werden, die oben beschriebenen Flußpfade 70 nützlich.
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Wie
beschrieben, wird die Anordnung der oberen Anordnung, des Wickelelements 50 und
der unteren Anordnung als eine innere Anordnung bzw. eine innere
Ausbildung bezeichnet. Als nächstes
wird die innere Anordnung in das Gehäuse 60 nach unten schauend
eingesetzt, wobei der Bodenabschnitt 62 in einem Zustand
gerichtet ist, daß die
negative Kollektorplatte 73 nach unten gerichtet ist.
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Als
nächstes
wird die Erklärung
unter Bezugnahme auf 1 gegeben. Die Packung 83 wird
in Kontakt mit dem Spitzenabschnitt 71 der Leisten bzw. Ränder 74 in
der kreuzweisen Form der positiven Kollektorplatte 72 gebracht
und die Packung 82 wird in Kontakt mit dem unteren Abschnitt
des äußeren Umfangs
des dichtenden Deckels 63 gebracht, bevor die innere Anordnung
wie oben beschrieben eingesetzt wird. Wenn die untere Oberfläche 87 des
negativen Außenanschlusses 92 mit
der Außenseitenoberfläche des
Bodenabschnitts 62 des Gehäuses 60 fluchtet,
wird das Einsetzen der Innenanordnung gestoppt, und der negative
Außenanschluß 92 wird
mit dem Gehäuse 60 verschweißt, wie
dies in 3(b) illustriert ist, welcher
Schritt oben beschrieben wurde.
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Als
nächstes
wird der Wulst 76 in einem Teil des Gehäuses 60 entsprechend
einer Position zwischen der Packung 82 und der Packung 83 bearbeitet.
Wie dies in 2(c) illustriert ist, wird der
Spitzenabschnitt 84 des positiven Außenanschlusses 91 in
die kreisförmige
obere Öffnung 53 eingesetzt,
die in dem Zentrum des dichtenden Deckels 63 ausgebildet
ist, der ausgebildet ist, um die scheibenartige Form zu sein, und
die Oberfläche
des dichtenden Deckels 63, die Seitenoberfläche des
Spitzenabschnitts 84, der von der Oberfläche vorragt,
und die Kante des Spitzenabschnitts 84, die in Kontakt
mit der Oberfläche
ist, werden verschweißt.
Als nächstes wird,
wie dies in 1 illustriert ist, der rechteckige Ring 81 in
Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Außenumfangs des dichtenden Deckels 63 gebracht, und
das obere Ende 61, das der Öffnungsabschnitt des Gehäuses 60 ist,
wird verstemmt bzw. abgedichtet.
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Wie
beschrieben, sind bzw. werden das Gehäuse 60 und der negative
Außenanschluß 92,
der negative Außenanschluß 92 und
die negative Kollektorplatte 73, die negative Kollektorplatte 73 und
der streifenartige Abschnitt 32ax des Wicklungselements 50,
der streifenartige Abschnitt 31ax des Wicklungselements 50 und
die positive Kollektorplatte 72, die positive Kollektorplatte 72 und
der positive Außenanschluß 91,
und der positive Außenanschluß 91 und der
Dichtdeckel 63 jeweils verschweißt, und das Ende 61 des
Gehäuses 60 ist
nach innen gebogen, wodurch es möglich
ist bzw. wird, die elektrochemische Vorrichtung 11 dicht
bzw. fest zusammenzubauen.
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Weiterhin
ist es, indem der negative Außenanschluß 92,
die negative Kollektorplatte 73 und die negative Elektrode 32 aus
einem identischen Material hergestellt bzw. gefertigt sind, die
positive Außenelektrode 91,
die positive Kollektorplatte 72 und die positive Elektrode 31 aus
einem identischen Material hergestellt sind, und indem sie durch
ein Laserschweißen,
Ultraverschweißen,
Elektronenstrahlschweißen
oder dgl. verbunden sind, möglich,
den inneren elektrischen Widerstand der elektrochemischen Vorrichtung 11 zu
reduzieren.
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Dementsprechend
ist es, da die Eindruckgrößen bzw.
Klemmausmaße
der streifenartigen Abschnitte 31ax und 32ax zu
der Achse des Wicklungselements 50 festgelegt werden können, um
ein gewünschter
Wert zu sein und die positive Kollektorplatte 72, die negative
Kollektorplatte 73 und das Wicklungselement 50 sicher
in Kontakt sind, möglich,
eine Änderung
des elektrischen Widerstands in einer Verwendung zu verhindern.
Da der streifenartige Abschnitt 31ax und die positive Kollektorplatte 72,
und der streifenartige Abschnitt 32ax und die negative Kollektorplatte 73 entsprechend
durch ein Schweißen
verbunden sind, ist es darüber
hinaus möglich, eine Änderung
des elektrischen Widerstands in bezug auf eine Langzeitvibration
zu beschränken.
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Indem
wie oben beschrieben konstruiert wird, ist eine Art einer Eigenschaft
eines Leiterlosen (Ansatzlosen) im Vergleich mit konventionellen
Verfahren unter Verwendung von Leitern bzw. Zuleitungen erhältlich,
wodurch es möglich
ist, einen Raum zu entfernen, der durch einen Leiterabschnitt eingenommen
wird, und eine Geschwindigkeit bzw. Rate eines Füllens einer Elektrode in das
Innere eines Elements zu verbessern. Da es möglich ist, Elektrizität von der
gesamten Kollektorplatte zu sammeln, deren Fläche groß ist, ist es darüber hinaus
möglich,
einen elektrischen internen bzw. Innenwiderstand zu beschränken, wodurch
es möglich
ist, mit einer hohen Ausgabe zu arbeiten bzw. eine hohe Leistung
zu bewältigen.
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Um
den Elektrolyten in die Anordnung zu der elektrochemischen Vorrichtung 11,
die wie oben beschrieben konstruiert ist, zu injizieren bzw. einzuspritzen,
wird der Elektrolyt injiziert, nachdem der Deckel 96 des
oberen Öffnungsabschnitts 95 des
positiven Außenanschlusses 91 geöffnet wurde.
Ein Teil des Elektrolyten tritt durch den Hohlraum 93 des
positiven Außenanschlusses 91 hindurch,
tritt zur Außenseite des
positiven Außenanschlusses 91 aus
und fließt
an der Oberfläche
des oberen Abschnitts der Leiste bzw. des Rands 74 der
positiven Kollektorplatte 72. Um die Fähigkeit eines Einspritzens
des Elektrolyten, d.h. eine ausreichende Menge und eine Reduktion der
Zeit zum Einspritzen des Elektrolyten sicherzustellen, sind bzw.
werden Ausschnitte 75 in 2 und
Ausschnitte 79 in 3 entsprechend
an vier Positionen der positiven Kollektorplatte 72 und
der negativen Kollektorplatte 73 so zur Verfügung gestellt,
um in einer kreuzweisen Form vorzuliegen. Der Elektrolyt wird zu
dem Wicklungselement 50 durch die Ausschnitte 75 zugeführt.
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Das
andere Teil des Elektrolyten tritt durch die Einlauföffnung 38 in
dem oberen Ende 45 des Kerns 40 durch, tritt in
den hohlen Abschnitt 44 ein und tritt zur Außenseite
des Kerns 40 von der Ausström- bzw. Auslaßöffnung 39 in
dem unteren Ende 46 aus. Der Elektrolyt, der zur Außenseite
des Kerns ausgetreten ist, tritt durch einen Raum in einem unteren
Abschnitt der Leiste 59 der negativen Kollektorplatte 73 durch,
die spezifisch in 3(a) illustriert ist, tritt
nach oben durch die Ausschnitte 79 durch und wird zu dem
Wicklungselement 50 zugeführt. Eine Mehrzahl von Öffnungen
kann in der positiven Kollektorplatte 72 und der negativen
Kollektorplatte 73 an Positionen geöffnet sein, wo die Elektroden
nicht gebrochen bzw. gedrückt
werden, so daß der
Elektrolyt durch beide Kollektorplatten 72 und 73 durchtritt.
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Wie
beschrieben, sind der hohle Abschnitt 94 und das Höhlenloch 93 in
der positiven Außenelektrode 91 vorgesehen,
der hohle Abschnitt 44, die Einlauföffnungen 38 und die
Auslauföffnung 39 sind
in dem Kern 40 zur Verfügung
gestellt und der Hohlraum bzw. das Höhlenloch 89 ist in
der Ausnehmung bzw. Vertiefung 88 zur Verfügung gestellt.
Dementsprechend wird der Elektrolyt, der von dem oberen Öffnungsabschnitt 95 als
eine Injektionsöffnung
zu dem Hohlraum 94 injiziert wird, durch die Ausschnitte 75 der
positiven Kollektorplatte 72 in das Höhlenloch 93 eingespritzt
(in dem Fall, daß die
oben erwähnten Öffnungen
statt der Ausschnitte ausgebildet sind, durch die Öffnungen),
oder wird von dem hohlen Abschnitt 44 durch die Einlaßöffnung 38,
die Auslaßöffnung 39,
das Höhlenloch 89 der
Ausnehmung 92 und die Ausschnitte 79 der negativen
Kollektorplatte 73 injiziert (in dem Fall, daß die oben erwähnten Öffnungen
statt der Ausschnitte ausgebildet sind, durch diese Öffnungen),
und erreicht das Wicklungselement 50, wodurch eine Imprägnierung
an dem Wicklungselement 50 sichergestellt wird. Obwohl
das Wicklungselement 50 mit dem Elektrolyten imprägniert wird,
nachdem es in dem Gehäuse 60 aufgenommen ist,
kann das Wicklungselement 50 mit dem Elektrolyten im voraus
imprägniert
und in dem Gehäuse 60 aufgenommen
werden.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird eine elektrochemische
Vorrichtung 12 beschrieben, welche nicht durch den beiliegenden
Anspruchssatz abgedeckt ist.
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Der
Hauptunterschied der elektrochemischen Vorrichtung 12,
welche nicht durch den beiliegenden Satz von Ansprüchen abgedeckt
ist, von jener der Ausbildung 1 ist, daß der Wulst 76, der
in 1 gezeigt ist, nicht in einem Gehäuse 601 ausgebildet
ist. Weiterhin ist, obwohl eine positive Kollektorplatte 721 Öffnungen 691 in
derselben Weise aufweist, ein weiterer Unterschied jener, daß ein Strömungsweg
bzw. Flußpfad 70 zur
Verfügung
gestellt ist, um mit einem Höhlenloch 931 eines
positiven Außenanschlusses 91 verbunden
zu sein, und der Flußpfad
in jeder Seitenoberfläche
der Leisten 741 in einer kreuzweisen Form eingearbeitet
bzw. ausgebildet ist.
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Weiterhin
ist ein Abschnitt des streifenartigen Abschnitts 31ax der
elektrochemischen Vorrichtung 12, welche nicht durch den
beiliegenden Anspruchssatz abgedeckt ist, welcher nicht durch die
positive Kollektorplatte 721 gedrückt bzw. geklemmt ist, so konstruiert,
um nicht nach außen
von der positiven Kollektorplatte 721 zur Achse des Wicklungselements 50 vorzuragen.
Ein isolierendes Glied 821, wie ein Isolierband, ist an
Spitzenabschnitten 711 der Leisten 741 in der
kreuzweisen Form der positiven Kollektorplatte 721 positioniert,
um in der unteren Seite der äußeren Umfangsseitenoberfläche eines dichtenden
Deckels 63 positioniert zu sein. Das isolierende Glied 821 isoliert
die positive Kollektorplatte 721 von dem Gehäuse 601 und
den streifenartigen Abschnitt 31ax von dem Gehäuse 601.
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Eine
negative Kollektarplatte 73, ein negativer Außenanschluß 92,
ein streifenartiger Abschnitt 32ax und dgl. sind in ähnlicher
Weise, wie in 1 illustriert, konstruiert.
Da ein Kern 401 eine Gegenkraft erhält, die zu einer Zeit eines
Verstemmens bzw. Dichtens eines Endabschnitts 611 des Gehäuses 601 bewirkt
wird, wird jedoch der Kern 401 mit einer Vertiefung bzw.
Ausnehmung 88 in Eingriff gebracht, um in Kontakt mit dem
negativen Außenanschluß an einer
Bodenoberfläche 90 der
Ausnehmung zu sein. Abschnitte des Kerns 401 in Kontakt
mit dem streifenartigen Abschnitt 32ax und dem negativen
Außenanschluß 92 sind
aus einem isolierenden Material hergestellt.
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Indem
es derart konstruiert ist, wird, da ein fortsatzloses Merkmal erhältlich ist
und ein Längsraum,
der für
ein Ausbilden eines Wulstes erforderlich ist, weggelassen werden
kann, es möglich,
die Volumendichte pro Einheitsvolumen zu erhöhen. Ein Dichten des Gehäuses 601 wird
durch einen Kontakt zwischen dem Spitzenabschnitt 611,
der ein gewickelter bzw. gerollter Abschnitt an dem oberen Ende des
Gehäuses 601 ist,
und einem rechteckigen Ring 81 sichergestellt.
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Weiterhin
sind der positive Außenanschluß 91,
der dichtende Deckel 63, der positive Kollektor 721,
der Kern 401, die negative Kollektorplatte 73, der
negative Außenanschluß 93 und
das Gehäuse 601 einstückig bzw.
integral ausgebildet, um eine ausreichende Steifigkeit zu demonstrieren,
indem sie als eine Einheit in Kontakt sind oder indem sie beispielsweise
durch eine Verbindung verbunden sind. Dementsprechend kann, obwohl
ein Wulst als ein Fixiermittel nicht vorgesehen ist, die Anordnung
ausreichend an dem Gehäuse 601 festgelegt
werden. Da der Wulst weggelassen ist, wird die Herstellung einfach
und eine Produktionseinrichtung bzw. -ausrüstung kann vereinfacht werden.
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Da
die positive Kollektorplatte 721 und der streifenartige
Abschnitt 31ax und die negative Kollektorplatte 73 und
der streifenartige Abschnitt 32ax ge- bzw. verschweißt sind,
ist es möglich,
den Kontakt zu sichern und eine Stabilität zwischen den Kollektorplatten
und den streifenartigen Abschnitten zu erhalten. Eine Vibrationssicherheit
ist ebenfalls verbessert. Weiterhin ist es, indem die positive Kollektorplatte 721 mit
dem streifenartigen Abschnitt 31ax und die negative Kollektorplatte 73 mit
dem streifenartigen Abschnitt 32ax verbunden ist, möglich, eine
Langzeitänderung
eines elektrischen Widerstands zu beschränken.
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird eine elektrochemische
Vorrichtung 13, welche nicht durch den beiliegenden Anspruchssatz
abgedeckt ist, beschrieben werden.
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Der
Hauptunterschied der elektrochemischen Vorrichtung 13 von
jener von Ausbildung 1 ist, daß der Wulst 76, der
in 1 gezeigt ist, nicht in einem Gehäuse 602 ausgebildet
ist und ein dichtender Deckel 632 von einem Anschlußabschnitt 68,
der mit einem positiven Außenanschluß 912 durch
ein isolierendes Glied 65 verbunden ist, und einem Ab schnitt 64 getrennt
ist, der mit dem Gehäuse 602 verbunden ist.
Der Anschlußabschnitt 68 und
der positive Außenanschluß 912,
und der positive Außenanschluß 912 und
eine positive Kollektorplatte 722 sind entsprechend beispielsweise
durch ein Verschweißen verbunden,
und der Abschnitt 64, der mit dem Gehäuse 602 verbunden
ist, ist dort vor einem Zwischenlagern des isolierenden Glieds 65 getrennt.
Es ist auch unterschiedlich von Ausbildung 1, daß ein Teil
eines streifenartigen Abschnitts 31ax der elektrochemischen
Vorrichtung 13, die nicht durch die beiliegende Anspruchsfassung
abgedeckt ist, welche nicht durch die positive Kollektorplatte 722 gedrückt ist, und
ein Teil eines streifenartigen Abschnitts 32ax, welcher
nicht durch eine negative Kollektorplatte 732 gedrückt ist,
derart konstruiert sind, um nicht entsprechend von der positiven
Kollektorplatte 722 und der negativen Kollektorplatte 732 zu
einer Achse des Wicklungselements 50 (an Außenseiten
in der Achsrichtung des Gehäuses 602)
vorzuragen.
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Wie
beschrieben, ist die positive Kollektorplatte 722 einstückig bzw.
integral mit der positiven Außenelektrode 912 ausgebildet,
weist einen hohlen Abschnitt 942 auf und hat einen Hohlraum
bzw. ein Höhlenloch 932,
der bzw. das in einem Abschnitt nach oben entsprechend Leisten 742 in
einer Kreuz-Form der positiven Kollektorplatte 782 ausgebildet
ist. Eine Stufe 56 an der Außenumfangsseitenoberfläche des
Abschnitts 64 ist mit einem Endabschnitt 612 des
Gehäuses 602 verschweißt.
-
Weiterhin
ist die negative Kollektorplatte 732 integral mit einem
negativen Außenanschluß 922 ausgebildet.
Eine Vertiefung bzw. Ausnehmung 822 ist an einer oberen
Oberfläche
eines Teils entsprechend dem negativen Außenanschluß 922 ausgebildet,
wobei ein Kern 402 mit der Ausnehmung 822 in Eingriff
ist. Ein Ausschnitt 472 ist in dem Kern 402 ausgebildet,
um einen Flußpfad
eines Elektrolyten sicherzustellen. Ein Hohlraum kann an einer Position
in Kontakt mit dem streifenartigen Abschnitt 32ax des Kerns 402 ausgebildet
sein.
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Wie
dies in 7 illustriert ist, hat ein dichtender
Deckel 633 eine Struktur, daß ein äußerer bzw. Außenring 97,
der aus einem metallischen Material hergestellt ist, das gleich
wie jenes des Gehäuses 603 ist,
und ein Innenring 99, der einen hohlen Abschnitt 98 aufweist
und aus einem metallischen Material hergestellt ist, das gleich
wie jenes der positiven Außenelektrode 913 ist,
inkludiert bzw. enthalten sind. Ein Material eines dichtenden Deckelkörpers, der
zwischen dem Außenring 97 und
dem Innenring 99 eingebettet ist, kann ein isolierendes Glied,
wie ein Harz sein. In diesem Fall sind der Außenring 97 und das
Gehäuse 603 und
der Innenring 99 und der positive Außenanschluß 913 verschweißt. Weiterhin
ist die Struktur derart, daß der
Außenring 97 nicht
mit dem positiven Außenanschluß 913 verbunden
und in Kontakt ist.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird eine Struktur eines Kerns,
welcher nicht durch die beiliegende Anspruchsfassung abgedeckt ist,
spezifisch beschrieben werden. Der Kern 401 ist insgesamt
ein zylindrisches säulenartiges
Glied. Ein unterer Abschnitt des Kerns 401 ist aus einem
isolierenden Material, wie einem Kunststoff hergestellt und der
andere Abschnitt ist aus einem Metall, wie Aluminium hergestellt.
Der obere Abschnitt und der untere Abschnitt sind integral durch
Schmieden, Schweißen
und dgl. festgelegt. Da der untere Abschnitt aus dem isolierenden
Material hergestellt ist, ist die negative Kollektorplatte 73 in
Kontakt mit dem unteren Abschnitt nicht elektrisch mit der positiven
Kollektorplatte 721 in Kontakt mit dem oberen Abschnitt
verbunden. Weiterhin kann, selbst obwohl der gesamte Kern 401 durch
ein Metall hergestellt ist, irgendeine einer Kombination der positiven
Kollektorplatte 721 und des Kerns 401 und einer
Kombination der negativen Kollektorplatte 73 und des Kerns 401 in
Kontakt über
ein isolierendes Material oder nicht in Kontakt sein, um nicht elektrisch
verbunden zu werden.
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Der
hohle Abschnitt 441, der oben beschrieben ist, ist in dem
Kern 401 ausgebildet, und ein Hohlraum bzw. Höhlenloch 89 ist
in der Ausnehmung 88 des negativen Außenanschlusses 92 bearbeitet, wodurch
der Elektrolyt nicht nur durch den Hohlraum des positiven Außenanschlusses 931,
sondern auch durch den Hohlraum 89 zugeführt wird,
wodurch der Elektrolyt in einer besonders kurzen Zeit injiziert
werden kann.
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Das
Material des hohlen Kerns 40, das in der Ausbildung verwendet
ist, hat vorzugsweise eine Korrosionsbeständigkeit gegen einen Elektrolyten und
eine hohe mechanische Festigkeit. Das Material kann ein Harz, wie
Fluorcarbonharz, wie Polyethylen, Polypropylen, Harnstoffharz, Polyacetal,
Poly(meta)acrylat, Nylonharz, Polyimid, Polyurethan, Polytetrafluorethylen,
Polyfluorvinyliden, vorzugsweise ein Metall, wie Aluminium, Aluminiumlegierung,
Gußeisen,
rostfreier Stahl, Kupfer, Nickel, Titan, Tantal, Monel und Hastelloy,
noch bevorzugter ein leichtes Aluminium sein.
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Beispielsweise
ist, wenn der Kern 40, der den hohlen Abschnitt 44 aufweist,
vollständig
aus einem Leiter hergestellt ist, wie dies in 10 illustriert ist,
der obere Abschnitt 42 des Kerns 40 elektrisch mit
der positiven Elektrode 31 (nicht in 10 gezeigt)
des Wicklungselements 50 (nicht in 10 gezeigt)
verbunden, und der untere Abschnitt 41 des Kerns 40 ist
elektrisch mit der negativen Elektrode 32 (nicht in 10 gezeigt)
und dem negativen Außenanschluß 92 (nicht
in 10 gezeigt) verbunden, der an dem Bodenabschnitt 62 (nicht
in 10 gezeigt) des metallischen Gehäuses 60 (nicht
in 10 gezeigt) angeordnet ist. Dementsprechend ist,
um sicher einen elektrischen Kurzschluß zu vermeiden, der Kern 40 von
dem oberen Abschnitt 42 und dem unteren Abschnitt 41 getrennt,
und diese Abschnitte können
so verbunden sein, um einander unter Verwendung eines Mittelabschnitts 43 des
Kerns als eine isolierende Verbindung zu isolieren, die aus einem
isolierenden Material hergestellt ist. In diesem Fall sind der obere
Abschnitt 42, der untere Abschnitt 41 und die
isolierende Verbindung 43, die jeweils hohle Abschnitte
aufweisen, und die hohlen Abschnitte verbunden, um den hohlen Abschnitt 44 auszubilden.
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Um
eine elektrische Verbindung zu verhindern, die durch einen Kontakt
des Kerns 40 mit dem streifenartigen Abschnitt 31ax oder 32ax bewirkt
ist (siehe 1), kann darüber hinaus der Kern 40 durch
ein Separatormaterial als ein isolierendes Material abgedeckt sein,
oder die Länge
des Kerns 40 kann so eingestellt werden, um nicht in Kontakt
mit den Separatormaterialien 31ax und 32ax zu
sein.
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Es
ist bevorzugt, daß der
obere Abschnitt 42 des Kerns und der isolierenden Verbindung 43 und der
untere Abschnitt 41 des Kerns und der isolierenden Verbindung 43 entsprechend
bzw. jeweils fest durch ein Schmieden und/oder Zusammenpassen verbunden
sind. Die isolierende Verbindung 43 ist vorzugsweise ein
Harz mit hoher Festigkeit und exzellenter Wärmebeständigkeit, wobei beispielsweise ein
Polyimidharz, Polyparaphenylensulfid, und dgl. bevorzugt sind. Wie
beschrieben ist es, wenn der obere Abschnitt 42 und der
untere Abschnitt 41 des Kerns 40 aus einem Metall
hergestellt sind, möglich, eine
große
Rotationsantriebskraft auf den Kern 40 zur Zeit eines Wickelns
anzuwenden bzw. aufzubringen.
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In
einem Fall, daß der
Kern 40, der den metallischen Abschnitt beinhaltet, verwendet
wird, ist ein Separator 33a (nicht gezeigt in 10)
in dem innersten Umfang des Wicklungselements 50 (nicht
in 10 gezeigt) während
eines Wickelns angeordnet. Weiterhin ist es bevorzugt, das Wicklungselement 50 durch
ein Wickeln der streifenartigen Elektroden 31 und 32 (nicht
gezeigt in 10) über Separatoren 33a oder 33b derart
auszubilden, daß der Separator 33a oder 33b (nicht
in 10 gezeigt) an bzw. in dem äußersten Umfang des Wicklungselements 50 angeordnet
ist.
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Weiterhin
kann, wie dies in 1 illustriert ist, wenn der
positive Außenanschluß 91,
der in dem oberen Abschnitt des Kerns 40 angeordnet ist,
den hohlen Abschnitt 94 aufweist und der hohle Abschnitt 94 mit
dem hohlen Abschnitt 44 verbunden ist, der Hohlraum 93 zum
Zuführen
eines Elektrolyten in dem positiven Außenanschluß 91 ausgebildet sein.
Weiterhin kann, wenn der Kern die Öffnung 78 der negativen
Kollektorplatte 73 auf der Seite des negativen Pols penetriert
bzw. durchdringt, und in der Ausnehmung 88 des negativen
Außenanschlusses 92 eingesetzt
ist, und die Ausschnitte 471 in einem Teil des Kerns 401 ausgebildet
sind, der in die Ausnehmung 88 eingesetzt ist, der Hohlraum 89 zum
Zuführen
des Elektrolyten in dem negativen Außenanschluß 92 ausgebildet sein.
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Unter
Bezugnahme auf 1 werden in dem Fall von Ausbildung 1 zu
bevorzugende Materialien von Hauptkomponenten, welche nicht beschrieben wurden,
beschrieben werden. Die Kollektoren 31a und 32a können ein
Leiter sein, der eine elektrochemische oder chemische Korrosionsbeständigkeit
aufweist, wobei Schwarzblei, korrosionsbeständiges Metall und dgl. verwendet
werden können.
Insbesondere kann, wenn ein nicht-wäßriger Elektrolyt verwendet
wird, eine metallische Folie, wie Aluminium, rostfreier Stahl, Titanstahl,
Tantal und dgl. vorzugsweise verwendet werden. In der vorliegenden
Erfindung ist es bevorzugt, daß die
Kollektoren 31a und 32a aus einer metallischen
bzw. Metallfolie hergestellt sind und die Dicke etwa zwischen 10 μm und 0,5
mm beträgt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Oberfläche aufgrund
des Kontakts zwischen den Elektrodenschichten 31b, 31c, 32b, 32c und
den Kollektoren 31a und 32a aufgerauht ist.
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Die
Materialien der positiven Kollektorplatte 72 und der negativen
Kollektorplatte 73 können
entsprechend die Materialien des positiven Kollektors 31a und
des negativen Kollektors 32a sein, vorzugsweise beispielsweise
Aluminium, Aluminiumlegierung, rostfreier Stahl, Titan, Tantal,
Hastelloy oder rostfreier Stahl.
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Die
Formen bzw. Gestalten der Kollektorplatte 72 und 73 sind
nicht speziell beschränkt.
Beispielsweise kann sie eine Scheibenplatte mit Steifigkeit sein,
auf welcher eine scheibenartige dünne Folie angehaftet ist, oder
eine Scheibenplatte, die eine Steifigkeit aufweist, die aus dem
oben erwähnten
Material hergestellt ist. Weiterhin ist sie nicht auf eine Scheibe
beschränkt,
und es ist bevorzugt, eine polygonale Platte zu verwenden, jene
mit einer Mehrzahl von Löchern,
jene mit einer Mehrzahl von Ausschnitten in dem Umfang davon und
typischerweise in einer kreuzweisen Form. Ein Elektrolyt kann aus
den Ausschnitten (das können
die Löcher
sein) injiziert werden, das Wicklungselement 50 kann in
dem Elektrolyten imprägniert
sein bzw. werden, und ein Gas kann von der Innenseite zu der Zeit
eines Injizierens des Elektrolyten ausgebracht werden.
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Als
nächstes
werden die Elektrodenschicht, der Separator, der Elektrolyt, usw.
in einem Fall beschrieben, daß die
elektrochemische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist.
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Auf
beiden Seiten des positiven Kollektors 31a und des negativen
Kollektors 32a sind die positiven Elektrodenschichten 31b und 31c und
die negativen Elektrodenschichten 32b und 32c entsprechend
bzw. jeweils ausgebildet. Diese Elektrodenschichten enthalten ein
Kohlenstoffmaterial, das ein großes Oberflächenbereichs/Gewichts-Verhältnis von
etwa 800 bis 3500 m2/g aufweist, wie beispielsweise
Aktivkohlepulver oder Polyacen als ein Hauptbestandteil, ein leitfähiges Material,
wie Ruß und Kohlenstoff-Whisker
und ein Bindemittel, wie Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid
und Carboxymethylzellulose. Die Mischung wird unter Vorliegen eines
flüssigen
Schmiermittels, wie Alkohol geknetet, wie ein Blatt durch ein Rollen
oder dgl. in einer ähnlichen
Weise ausgebildet und getrocknet. Dann wird das Produkt mit beiden
Oberflächen
des metallischen Kollektors durch ein Thermokompressionsbonden,
durch eine leitfähige
Bindung oder in einer ähnlichen
Weise verbunden. Obwohl es keine Beschränkung betreffend die Dicke
der Elektrodenschicht gibt, ist der übliche Bereich von etwa 100
bis 500 μm.
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Weiterhin
kann, anstelle des Knetens, die Elektrodenschicht durch ein Malen
einer Aufschlämmung,
die durch ein Mischen des Bindemittels mit einem Lösungsmittel,
wie Wasser und N-Methylpyrrolidon
hergestellt ist, auf beiden Oberflächen des metallischen Kollektors
und Trocknen der Oberfläche
ausgebildet werden.
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Die
Separatoren 33a und 33b können ein Ionen zulassender
poröser
Separator sein, wobei ein mikrozellulärer Polyethylenfilm, mikrozellulärer Polypropylenfilm,
Polyethylen-gebondetes
Gewebe, Polypropylen-gebondetes Gewebe, das mit Glasfaser gemischt
ist, Glasmattenfilter, Cellulose-gebondete Faser, Rayon-gebondete
Faser oder dgl. vorzugsweise verwendet werden.
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Nach
Aufnehmen des Wicklungselements 50 in das Gehäuse 60 wird
der Elektrolyt zum Inneren des Gehäuses 60 zugeführt, um
die Elektroden 31 und 32 in dem Elektrolyten zu
imprägnieren,
und das obere Ende des metallischen Gehäuses 60 wird mit dem
dichtenden Deckel 63 verstemmt, um hermetisch abzudichten,
wodurch die elektrochemische Vorrichtung ausgebildet wird. Zur Zeit
eines Verstemmens ist es bevorzugt, eine Dichtung zu verwenden, die
aus einem isolierenden Material gefertigt bzw. hergestellt ist,
wie Silikonkautschuk bzw. -gummi, Butylkautschuk, Ethylenpolypropylenkautschuk,
Polypropylen. Der Elektrolyt kann von dem Einlaß in den dichtenden Deckel
zugeführt
werden, nachdem dieser hermetisch abgedichtet wurde.
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Der
zu verwendende Elektrolyt ist jener, der öffentlich bekannt ist, beispielsweise
wäßrige Lösungen von
Sulfid, Natriumsulfat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid,
Kaliumchlorid, Kaliumcarbid, usw. in dem wasserlöslichen Material.
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Weiterhin
können,
in den organischen löslichen
Materialien diese, die durch allgemeine Formeln R1' R2,
R3, R4, N+ und R1, R2, R3, R4,
P+, wo R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen darstellen, von welchen Kohlenstoffzahlen
etwa 1 bis 6 sind, und R1, R2,
R3 und R4 gleich
oder unterschiedlich sein können
ausgedrückt.
Es ist bevorzugt, eine Lösung
zu verwenden, die durch ein Lösen
einer löslichen
Substanz, wie BF4 Salz, ClO4 Salz
und PF6 Salz, wie einem quaternären Ammoniumsalz
und quaternärem
Phosphoniumion, und Salz, wie LiBF4, LiClO4, NaPF6 und LiPF6 in einem oder mehreren von organischen
Lösungsmitteln,
wie Polypropylencarbonat, Ethylencarbonat, γ-Butyrolacton, Acetonitril,
Dimethylformamid, Sulfolan, 1-2-Dimethoxyethan, Nitromethan, Dimethylcarbonat,
Diethylcarbonat und Ethylmethylcarbonat erhalten ist bzw. wird.
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Das
Material des Gehäuses 60 kann
dasselbe wie jenes des negativen Kollektors 32a oder der negativen
Kollektorplatte 73 sein, wobei Kupfer, Nickel, rostfreier
Stahl, nickelplattierter Stahl und Aluminium geeignet sind.
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Insbesondere
in Ausbildung 1 ist ein Material, welches kaum durch ein
Bearbeiten eines Wulsts gebrochen wird und eine ausreichende Kraft
zum Zurückhalten
des Wicklungselements 50 durch den Wulst zur Verfügung stellt,
bevorzugt, wobei rostfreier Stahl exzellent ist.
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In
dieser Beschreibung sind Ausbildungen exemplarisch unter Verwendung
der ersten Elektrode als der positiven Elektrode und der zweiten
Elektrode als der negativen Elektrode dargestellt. Jedoch kann die
erste Elektrode eine negative Elektrode sein und die zweite Elektrode
kann eine positive Elektrode sein.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die ersten und zweiten, streifenartigen Abschnitte des
zylindrischen Wicklungselements gewickelt, um sich auf gegenüberliegenden
Endoberflächen
des zylindrischen Wicklungselements zu positionieren, und die erste
und zweite Kollektorplatte sammeln entsprechend Elektrizität durch
die Verbindungen mit den streifenartigen Abschnitten der ersten
und zweiten Elektrode, wodurch der dornartige Sammelleiter nicht
speziell erforderlich ist, die Bearbeitung erleichtert ist und die
Produktionszeit verkürzt
werden kann. Weiterhin ist es unnotwendig, einen Raum zum Aufnehmen
der dornartigen Sammelleiter in dem Gehäuse zur Verfügung zu
stellen, und es ist möglich, die
elektrochemische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe
Volumendichte pro Einheitsvolumen aufweist.
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Da
die erste und zweite Kollektorplatte entsprechend mit dem ersten
und zweiten streifenartigen Abschnitt verbunden sind, ist es weiterhin
möglich,
eine Variation bzw. Änderung
des elektrischen Widerstands der elektrochemischen Vorrichtung zu reduzieren.
Weiterhin ist es, indem die erste Kollektorplatte mit dem ersten
Anschluß verbunden
ist oder eine monolithische Struktur angenommen wird und die zweite
Kollektorplatte mit dem zweiten Anschluß verbunden wird oder eine
monolithische Struktur angenommen wird, möglich, die elektrochemische
Vorrichtung fest zu machen und die Vibrationsbeständigkeit
der elektrochemischen Vorrichtung wird exzellent. Weiterhin werden,
indem ein identisches Material für
die erste Elektrode, die erste Kollektorplatte und den ersten Anschluß verwendet
wird oder indem ein identisches Material für die zweite Elektrode, die zweite
Kollektorplatte und den zweiten Anschluß verwendet wird, die Verbindungen
gesichert und der interne bzw. Innenwiderstand kann reduziert werden.
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Wie
beschrieben, ist bzw. wird, da die elektrochemische Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
eine hohe Volumendichte und einen niedrigen Widerstand aufweist,
sie bevorzugt zur Verwendung verwendet, die eine hohe Energie und/oder eine
hohe Ausgabe erfordert. Weiterhin ist es, da die Vibrationssicherheit
bzw. -beständigkeit
exzellent ist, möglich,
sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen und dgl. zu verwenden.