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TECHNISCHES
GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine gasdichte Sekundärbatterieanordnung,
die für
NiH-Sekundärbatterien
oder dergleichen eingesetzt wird, die die Antriebsenergiequelle
für ein
Elektrofahrzeug bilden.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Gasdichte Sekundärbatterieanordnungen dieses
Typs sind bereits bekannt und werden in der offengelegten japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 7-85847 offenbart. Dieses Beispiel nach dem Stand der Technik
hat einen Aufbau, wie er in 16 dargestellt
ist. Das heißt,
elektrizitätserzeugende
Elemente sind in Batteriegehäusen 36 aufgenommen, die
aus Kunstharz bestehen und in rechteckiger Röhrenform mit einem Boden ausgebildet
sind, wobei die Öffnungen
dieser Batteriegehäuse 36 mit
Abdeckungen 37 abgedichtet sind, die aus Kunstharz bestehen,
um Zellen 32 zu bilden, wobei eine Vielzahl derselben in
Reihe angeordnet ist und die Batteriegehäuse 36 dieser Zellen 32 durch
Abschlussplatten 35 und Haltebügel 34 in zusammengehaltenem
Zustand verbunden sind. Des Weiteren durchdringen säulenförmige positive
Elektrodenanschlüsse 38 und
negative Elektrodenanschlüsse 39 der
Zellen die Abdeckungen 37 und stehen über sie hinaus vor, wobei diese
Anschlüsse 38 und 39 durch
eine elektrische Verbindungsschiene 40 elektrisch verbunden
sind.
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Der positive Elektrodenanschluss 38 und
der negative Elektrodenanschluss 39 müssen an Abdeckung 37 in
einem Zustand angebracht sein, in dem Abdichtung gewährleistet
ist. Eine bekannte Anbringungskonstruktion ist in 17 dargestellt. Diese Anschlüsse 38 und 39 werden
als Polklemme 41 bezeichnet. Diese Polklemme 41 umfasst:
einen Säulenkörper 43,
der durch ein Loch 42 hindurchtritt, das in der oberen
Wand von Abdeckung 37 vorhanden ist, einen Flansch 45,
der über
einen O-Ring 44 Druckkontakt mit der unteren Seite der
Oberwand von Abdeckung 37 herstellt, sowie einen Gewindeteil 47,
der eine elektrische Verbindungsschiene 40 fixiert, indem
eine Mutter 46 durch Auf schrauben von Mutter 46 auf
die Oberseite von Säulenkörper 43 befestigt
wird. Polklemme 41 ist an Abdeckung 37 mittels
einer Ring-Druckfeder 48 angebracht.
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Wenn jedoch eine Konstruktion wie
bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik eingesetzt wird, bei
der der positive Elektroden- und der negative Elektrodenanschluss 38 und 39,
d. h. die Polklemmen 41, über Abdeckung 37 vorstehen
und diese elektrisch durch eine elektrische Verbindungsschiene 40 verbunden
sind, nimmt die Höhe
der Sekundärbatterie
um den Betrag zu, um den die Polklemmen 41 über die
Abdeckung 37 hinaus vorstehen, was den Anforderungen hinsichtlich
Kompaktheit zuwider läuft.
Des Weiteren muss Abdichtung separat zwischen Polklemme 41 und
Abdeckung 37 hergestellt werden, und wenn die Abdeckung
nicht ausreicht, besteht das Problem, dass Flüssigkeit oder Gas direkt nach
außen
austreten kann. Ein weiteres Problem bestand darin, dass der Stromweg
von Polklemme 41 über
die elektrische Verbindungsschiene 40 zu Polklemme 41 lang
war.
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Ein weiteres Problem bestand darin,
dass, da, wie in 17 dargestellt,
die Konstruktion zur elektrischen Verbindung und die Konstruktion
zur Anbringung der Polklemmen kompliziert waren, die Anzahl der
Einzelteile hoch war, wodurch die Kosten zunahmen.
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Die Tatsache, dass die Konstruktion
für elektrische
Verbindung und die Konstruktion für die Anbringung der Polklemmen
kompliziert sind, d. h., dass ihre Abdichtstruktur an sich kompliziert
ist, bedeutet, dass die Abdichtfestigkeit schwer zu gewährleisten ist.
Es erübrigt
sich zu sagen, dass, um hohe Dichtleistung zu erzielen, die Konstruktion
der Positionen, die abgedichtet werden müssen, vorzugsweise einfach
sein sollte.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und eine gasdichte Sekundärbatterieanordnung
mit ausgezeichneter Dichtungskonstruktion um die elektrischen Verbindungselemente
herum zu schaffen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um die oben genannten Aufgaben zu
erfüllen,
schafft die vorliegende Erfindung eine gasdichte Sekundärbatterieanordnung,
bei der elektrizitätserzeugende
Elemente in Gehäusen
aufgenommen sind, die aus Kunstharz bestehen und in rechteckiger Röhren form
mit einem Boden ausgebildet sind, wobei eine Vielzahl von Zellen,
die gebildet werden, indem Öffnungen
der Gehäuse
mit Abdeckungen abgedichtet werden, die aus Kunstharz bestehen,
in Reihe angeordnet sind und diese Zellen durch elektrische Verbindungselemente
elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der einzelnen
Zellen integral verbunden sind und die Abdeckungen der einzelnen
Zellen durch eine aus einem Stück
bestehende Abdeckung gebildet werden, Trageelemente, die aus Kunstharz
bestehen und in denen elektrische Verbindungselemente fixiert sind, mit
Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitten verbunden sind, die
an Trennabschnitten vorhanden sind, die den Raum für die Zellen
begrenzen, wobei die elektrischen Verbindungselemente dabei so angeordnet
sind, dass sie durch die Trennabschnitte hindurchtreten.
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Bei der oben beschriebenen Konstruktion kann,
da eine intern verbundene Struktur durch die elektrischen Verbindungselemente
gebildet wird, die durch die Trennabschnitte hindurchtreten, die
die einzelnen Zellen trennen, die Höhe der Batterie gegenüber dem Stand der Technik verringert werden, so dass
die Sekundärbatterie
kompakter ausgeführt werden
kann. Des Weiteren ist aufgrund des Einsatzes der intern verbundenen
Konstruktion eine Abdichtstruktur zwischen diesen und den Abdeckungen im
Unterschied zu den Beispielen nach dem Stand der Technik nicht notwendig.
Dies ist des Weiteren unter dem Aspekt der Sicherheit insofern von
Vorteil, als, selbst wenn die Dichtung um die elektrischen Verbindungselemente
herum unzureichend wäre,
es nicht zum Austreten von Flüssigkeit
oder dem direkten Entweichen von Gas nach außen kommen kann.
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Des Weiteren kann bei der oben beschriebenen
Konstruktion, da die elektrischen Verbindungselemente so eingerichtet
sind, dass sie durch die Trennabschnitte hindurchtreten, indem die
Kunstharz-Trageelemente verbunden werden, in denen die elektrischen
Verbindungselemente an Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitten
befestigt sind, die in den Trennabschnitten vorhanden sind, die
Abdichtung zwischen den elektrischen Verbindungselementen und den
Trageelementen unabhängig
an der Außenseite
durchgeführt
werden. Dadurch kann Abdichtung um die elektrischen Verbindungselemente herum
zuverlässig
durchgeführt
werden. Des Weiteren kann die Abdichtung zwischen den Trageelementen
und den Trennabschnitten leicht zuverlässig durchgeführt werden,
da beide aus Kunstharz bestehen, so dass eine gasdichte Sekun därbatterieanordnung
geschaffen werden kann, die eine ausgezeichnete Abdichtstruktur
um die elektrischen Verbindungselemente herum hat. Des Weiteren
kann, da die elektrischen Verbindungselemente über einen Stromweg mit kürzester
Strecke zwischen den einzelnen Zellen verbunden werden können, der
Widerstand zwischen den einzelnen Zellen verringert werden. Des
Weiteren lassen sich, da der Großteil der Abdichtstruktur,
d. h. Polklemme, Mutter, elektrische Verbindungsschiene und ringförmige Druckfeder,
die bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik erforderlich waren,
weggelassen werden kann, die Kosten reduzieren. Da die Konstruktion
einfacher und bequemer ist als bei den Beispielen nach dem Stand der
Technik, lassen sich bessere Dichtungseigenschaften erzielen.
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Bei der vorliegenden Erfindung kann
eine Konstruktion eingesetzt werden, bei der die Gehäuse der
einzelnen Zellen separat hergestellt werden und diese unter Verwendung
von Abschlussplatten und Haltebügeln
gehalten werden, so dass diese Gehäuse integral verbunden sind.
Des Weiteren könnte
ein aus einem Stück
bestehendes Gehäuse
hergestellt werden, indem diese Gehäuse verbunden werden. Als Alternative
dazu könnte
ein aus einem Stück
bestehendes Gehäuse
hergestellt werden, das aus aus einem Stück bestehenden Formkörper besteht.
Des Weiteren könnte
die aus einem Stück
bestehende Abdeckung geschaffen werden, indem Abdeckungen für die einzelnen
Zellen separat hergestellt werden und diese Abdeckungen verbunden
werden. Unter den Aspekten Einfachheit der Herstellung (da eine aus
einem Stück
bestehende Abdeckung auch bei großer Fläche geringe Dicke hat, eignet
sie sich gut für
einen aus einem Stück
bestehenden Harz-Formkörper),
Festigkeit und Steifigkeit ist Konstruktion in Form eines aus einem
Stück bestehenden
Formkörpers
ideal.
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Wenn gemäß der Erfindung eine Konstruktion
eingesetzt wird, bei der ein Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitt
hergestellt wird, indem eine Aussparung in der Oberseite der Trennabschnitte
des aus einem Stück
bestehenden Gehäuses
ausgebildet wird, können,
da das Trageelement in einer Form ausgebildet ist, die in diese
Aussparung passt, so dass die beiden in einem Zustand verbunden
werden, in dem das Trageelement in die Trageelementanbringungs-Durchlasseinheit
eingepasst ist, diese beiden mit geringem Arbeitsaufwand unter Einsatz von
Mitteln, wie beispielsweise Schweißen oder Kleben, verbunden
werden, indem der Tragekörper,
in dem das elektrische Verbindungselement fixiert ist, von oben
in die Aussparung (Trageelementanbrin gungs-Durchlassabschnitt) eingepasst
wird, die in der Oberseite des Trennabschnitts vorhanden ist. Wenn
die Gehäuse
der einzelnen Zellen separat hergestellt werden und diese Gehäuse entweder
durch Halten verbunden oder so zusammengefügt werden, dass sie ein aus
einem Stück
bestehendes Gehäuse bilden,
können
die zwei zusammengefügt
werden, indem entsprechende Aussparungen der Oberseite der Verbindungswände der
Gehäuse
der einzelnen Zellen so ausgebildet werden, dass diese Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitte
der Trennabschnitte bilden, und Trageelemente in einer Form ausgebildet
werden, durch die sie so eingesetzt werden können, dass sie zwei benachbarte
Aussparungen überspannen,
und zwar in einem Zustand, in dem die Trageelemente in die Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitte
eingesetzt werden.
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Wenn gemäß der Erfindung die Oberseite des
Trageelementes und die Oberseite des Trennabschnitts der Gehäuse koplanar
aufgebaut sind, kann der Vorgang des Befestigens der Gehäuse und
der aus einem Stück
bestehenden Abdeckung problemlos durchgeführt werden.
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Wenn gemäß der Erfindung die Gehäuse, die
aus einem Stück
bestehende Abdeckung und die Trageelemente aus dem gleichen Harz
bestehen, können
die drei leicht zusammengefügt
werden, und insbesondere Zusammensetzen durch Schweißen ist einfach
und zuverlässig.
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Wenn gemäß der Erfindung eine Konstruktion
eingesetzt wird, bei der das elektrische Verbindungselement aus
einer Metallstange besteht, und das Trageelement ein Durchgangsloch
zum Einpressen der Metallstange hat, die Metallstange in dem Trageelement
fixiert wird, indem die Metallstange in das Trageelement eingedrückt wird,
während,
wenn erforderlich, die Metallstange Ultraschallschwingung, Erhitzen
oder beidem ausgesetzt wird, kann die Abdichtkonstruktion hinsichtlich
des Trageelementes um das elektrische Verbindungselement (Metallstange)
herum zuverlässig
ausgeführt
werden. Das heißt, wenn
die Metallstange in das Durchgangsloch des Trageelementes eingedrückt wird,
die Metallstange Ultraschallschwingung, Erhitzen oder beidem ausgesetzt
wird, kommt das Harz um die Durchgangslöcher des Trageelementes herum
leicht ins Schmelzen und verfestigt sich anschließend, womit
ein Dichtungsvorgang erreicht wird, und das Trageelement in einem Zustand
fixiert wird, in dem die Metallstange in dem eingepressten Zustand
um ihren Umfang herum festgeklemmt ist, so dass die Abdichtkonstruktion
zwischen der Metallstange und dem Durchgangsloch zuverlässig ausgeführt werden
kann.
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Gemäß der Erfindung wird, wenn
eine Umfangsnut in der Metallstange vorhanden ist und wenn die Metallstange
in das Durchgangsloch des Trageelementes gedrückt wird, ein Teil des Harzes
des Trageelementes in diese Nut hinein geschmolzen wird, indem Ultraschallschwingung,
Erhitzen oder beides eingesetzt wird, und dann Verfestigung folgt,
Bewegung der Metallstange in der axialen Richtung durch das Harz
eingeschränkt,
das in die Nut der Metallstange geschmolzen ist und sich darin verfestigt
hat, so dass zuverlässiges
Fixieren der Metallstange in dem Trageelement erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung kann, wenn
eine Konstruktion eingesetzt wird, bei der eine Umfangs-Haltenut
in der Innenfläche
de Durchgangslochs des Trageelementes ausgebildet ist und ein O-Ring,
der an den Umfang der Metallstange gedrückt wird, in dieser Haltenut
gehalten wird, und des Weiteren eine Konstruktion eingesetzt wird,
bei der weiches, klebendes Dichtungsmittel in die Haltenut eingebracht wird,
Dichtung zwischen dem elektrischen Verbindungselement (Metallstange)
und dem Trageelement weiter verbessert werden. Das heißt, es kann,
obwohl möglicherweise
die Gefahr besteht, dass, da Wärme
erzeugt wird, wenn die Batterie in Einsatz ist, das Durchgangsloch
des Kunstharz-Halteelementes, das einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten
hat als das Metall, sich ausdehnt und ein Zwischenraum zwischen
ihm und der Metallstange entsteht, Dichtung durch die Wirkung des
O-Rings etc. gewährleistet
werden.
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Gemäß der Erfindung könnte das
elektrische Verbindungselement ein einzelnes Element aus Nickel
sein, jedoch auch aus einem Verbundmaterial, wie beispielsweise
Fe-Ni, Cu-Ni, Cu-SUS
oder Cu-Ag usw. bestehen oder könnte
aus einem anderen einzelnen Metallelement als Nickel bestehen.
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Gemäß der Erfindung könnte eine
Konstruktion eingesetzt werden, bei der ein Halteelementanbringungs-Durchlassabschnitt
hergestellt werden könnte,
indem eine Aussparung in der Unterseite des Trennabschnitts der
aus einem Stück
bestehenden Abdeckung ausgebildet wird und das Trageelement in einer
Form ausgebildet wird, die in diese Aussparung passt, so dass die
zwei in einem Zustand zusammengesetzt werden, in dem das Trageelement
in den Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitt eingepasst ist.
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Wenn gemäß der Erfindung eine Konstruktion
eingesetzt wird, bei der das elektrische Verbindungselement eine
Metallstange ist und die Metallstange mit dem Trageelement durch
Aufformen verbunden wird, kann ein elektrisches Verbindungselement
mit einem angebrachten Trageelement geschaffen werden, das sich
gut für
die Massenherstellung eignet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Perspektivansicht, die eine Ausführung der vorliegenden Erfindung
als Ganzes zeigt;
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2 ist
eine Perspektivansicht, die die obenstehende Ausführung mit
einer aus einem Stück bestehenden
Abdeckung und einem aus einem Stück
bestehenden Batteriegehäuse
in getrenntem Zustand zeigt;
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3 ist
eine Draufsicht, die das aus einem Stück bestehende Batteriegehäuse zeigt;
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4 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte Vorderansicht, die das
aus einem Stück
bestehende Batteriegehäuse
zeigt;
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5 ist
eine Draufsicht, die die aus einem Stück bestehende Abdeckung zeigt;
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie E-E in 5, die die aus einem Stück bestehende
Abdeckung zeigt;
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7 ist
eine Schnittansicht, die die Beziehung zwischen einer Abdeckung
und einem Batteriegehäuse
zeigt;
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8 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte Vorderansicht, die das
Batteriegehäuse
zeigt;
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9 ist
eine Unteransicht, die das Batteriegehäuse zeigt;
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10 ist
eine Draufsicht, die verschiedene Typen von Batteriegehäusen zeigt;
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11 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte Draufsicht, die den zusammengesetzten
Zustand der Batteriegehäuse
zeigt;
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12 ist
eine teilweise als Schnitt ausgeführte Draufsicht, die ein elektrisches
Verbindungselement und ein Trageelement desselben zeigt;
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13 ist
eine Perspektivansicht, die das elektrische Verbindungselement und
das Trageelement zeigt;
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14 ist
eine Vorderansicht, die das elektrische Verbindungselement zeigt;
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15 ist
eine Schnittansicht, die ein abgewandeltes Beispiel des elektrischen
Verbindungselementes und des Trageelementes desselben zeigt;
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16 ist
eine Vorderansicht, die ein Beispiel nach dem Stand der Technik
zeigt; und
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17 ist
eine Schnittansicht, die die Abdichtkonstruktion einer Polklemme
nach dem Stand der Technik zeigt.
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BESTE ART
UND WEISE DER AUSFÜHRUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung wird
im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Diese Ausführung betrifft eine NiH-Sekundärbatterieanordnung,
die als eine Antriebsenergiequelle für ein Elektrofahrzeug entwickelt
wurde. In dieser Sekundärbatterie
sind, wie in 1 bis 6 dargestellt, elektrizitätserzeugende
Elemente 1 in Batteriegehäusen 3, die aus Kunstharz
bestehen und in Form rechteckiger Röhren mit einem Boden ausgebildet
sind, aufgenommen, wobei zehn Zellen 2a bis 2j,
die durch Abdichten der Öffnun gen
der Batteriegehäuse 3 mit
Abdeckungen 4, die aus Harz bestehen, gebildet werden,
in einer Reihe angeordnet sind und diese in Reihe elektrisch verbunden
sind.
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Die Batteriegehäuse 3 der Zellen 2a bis 2j werden
unter Verwendung von Schweißeinrichtungen
miteinander verbunden, so dass ein aus einem Stück bestehendes Batteriegehäuse 51 entsteht.
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Die Abdeckungen 4 werden
durch eine aus einem Stück
bestehende Abdeckung 52 gebildet, die aus aus einem Stück bestehendem
Harz-Formkörper besteht,
dessen Innenraum durch Trennabschnitte 53 (siehe 6), die an dieser aus einem
Stück bestehenden
Abdeckung 52 vorhanden sind, in voneinander unabhängige Zellen 2a bis 2j unterteilt
wird.
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Wenn die Batteriegehäuse 3 miteinander verbunden
werden, bilden die zwei aneinandergrenzenden Verbindungswände 54a, 54b einen
Trennabschnitt 54, der jede Zelle 2a bis 2j abteilt.
Die Zellen 2a bis 2j werden in Reihe elektrisch
miteinander verbunden, indem elektrische Verbindungselemente 9 durch
die Trennabschnitte 54 dieser Batteriegehäuse 3 hindurch
angeordnet werden.
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In Trennabschnitten 53 der
Abdeckungen 4 und Trennabschnitten 54 der Batteriegehäuse 3 sind jeweils
Kühlmittelkanäle 55, 56 ausgebildet,
die mit der Außenseite
in Verbindung stehen. Das Kühlen der
Zellen 2a bis 2j wird durchgeführt, indem Kühlluft unter
Druck durch diese Kühlmittelkanäle 55, 56 geleitet
wird.
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Die Batteriegehäuse 3 der Zellen 2a bis 2j sind
integral aus Harz, wie beispielsweise PP/PPE-Gemisch, ausgebildet.
An den Außenflächen (Verbindungsflächen) 57 der
Verbindungswände 54a, 54b,
die die Seitenwände
der längsten
Seite dieser Batteriegehäuse 3 bilden,
ist eine Vielzahl von Luftstromführungen
(Vorsprünge) 15 ausgebildet,
die Kühlmittelkanäle 56 bilden.
Bei dem in 8 und 9 dargestellten Beispiel
sind in jedem Gehäuse 6 Luftstromführungen 15 vorstehend
vorhanden und erstrecken sich in Form von Streifen in der vertikalen Richtung
der entsprechenden Außenflächen 57 der zwei
Verbindungswände 54a, 54b,
einschließlich
der Luftstromführungen 15 an
beiden Stirnseiten. Diese Luftstromführungen 15 erstrecken
sich von der Unterseite des Batteriegehäuses 3 bis an eine
Position an ungefähr
3/4 der Höhe
des Batteriegehäuses 3, wobei
keine Luftstromführungen 15 ungefähr im obersten
Viertel der Verbindungsfläche 57 vorhanden
sind. In den Bereichen, in denen diese Luftstromführungen 15 nicht
vorhanden sind, ist eine Vielzahl spitzer Vorsprünge 16 in Form kurzer
zylindrischer Säulen
vorhanden, um ordnungsgemäßen Abstand zu
gewährleisten.
Das Maß des
Vorstehens dieser spitzen Vorsprünge 16 von
der Verbindungsfläche 57 ist
so ausgebildet, dass es dem der Luftstromführungen 15 entspricht.
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In 8 und 9 sind 17 Positions-Fixier-Aussparungen,
und 18 sind Positions-Fixier-Vorsprünge, die in die Positions-Fixier-Aussparungen 17 passen,
wobei diese an vorgegebenen Luftstromführungen 15 vorhanden
sind.
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Auch an den entsprechenden Außenflächen der
linken und der rechten Seitenwand 58a, 58b, die die
Seitenwände
an den kürzesten
Seiten der Batteriegehäuse 3 bilden,
ist vorstehend in der horizontalen Richtung ein Paar oberer und
unterer Einschränkrippen 104 vorhanden,
die Bewegung eines Haltebügels 14 in
der vertikalen Richtung einschränken.
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Des Weiteren sind an den Oberseiten
der zwei Verbindungswände 54a, 54b der
Batteriegehäuse 3 V-förmige Aussparungen 11a, 11b ausgebildet. Eine
Aussparung 11a ist in einer Richtung in der Links-/Rechts-Richtung
gegenüber
der Mitte dieser Oberseite versetzt angeordnet, während die
andere Aussparung 11b in der anderen Richtung in der Links-/Rechts-Richtung
gegenüber
der Mitte dieser Oberseite versetzt angeordnet ist.
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Bei dem oben beschriebenen Beispiel
wurden Aussparungen 11a, 11b jeweils an beiden
Verbindungswänden 54a, 54b der
Batteriegehäuse 3 vorgesehen,
die Aussparungen 11a, 11b sind jedoch nicht notwendig
und könnten
an den Seitenwänden 54c an
der Außenseite
der Batteriegehäuse 3 der Zellen 2a, 2j hinderlich
sein, die an beiden Enden angeordnet sind. Dementsprechend wurden,
wie in 10 dargestellt,
vier Typen von Batteriegehäusen 3 hergestellt,
wobei die Notwendigkeit der Aussparungen 11a, 11b und
der Links-/Rechts-Symmetrie berücksichtigt
wurde. In 10 ist das
mit A gekennzeichnete Batteriegehäuse zum Einsatz in Zelle 2a ein
Batteriegehäuse 3,
das nicht mit einer Aussparung S (in 10 schraffiert
dargestellt) an der äußeren Seitenwand 54c versehen
ist. Das mit B gekennzeichnete Batteriegehäuse ist ein Batteriegehäuse 3 für die Zellen 2b, 2d, 2f, 2h,
wie es unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben wird. Das
mit C gekennzeichnete Batteriegehäuse ist ein Batteriegehäuse 3 für Zellen 2c, 2e, 2g, 2i mit
einer Aussparung S an einer Position symmetrisch zu der Aussparung B.
Das Batteriegehäuse,
das mit D gekennzeichnet ist, ist ein Batteriegehäuse für Zelle 2j,
wobei diese an Positionen symmetrisch zu der Aussparung A und der äußeren Seitenwand 54c vorhanden
sind.
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Zehn Batteriegehäuse 3 werden durch
Verschweißen
miteinander verbunden, so dass ein aus einem Stück bestehendes Batteriegehäuse 51 entsteht.
Das heißt,
wie in 11 und 4 dargestellt, in einem
Zustand, in dem Luftstromführungen 15 und spitze
Vorsprünge 16 der
Verbindungswände 54a, 54b benachbarter
Batteriegehäuse 3 aneinander
anliegen, und in dem Positions-Fixier-Vorsprünge 18 durch Einpassen
in Positions-Fixier-Aussparungen 17 fixiert
werden, werden Batteriegehäuse 3 entlang der
Grenzlinien N von zwei Verbindungswänden 54a, 54b (d.
h. der Verbindungslinie von Luftstromführungen 15, die an
den zwei seitlichen Endteilen ausgebildet sind) miteinander verbunden,
indem die Abschnitte in der Nähe
dieser Linie von außen
erhitzt werden, so dass das Harz zum Schmelzen gebracht wird und
das Harz anschließend
verfestigt wird. Des Weiteren befinden sich an diesem Punkt die
Aussparungen 11a, 11b der zwei Verbindungswände 54a, 54b,
die in Verbindungsbeziehung sind, an einander überlappenden Positionen.
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Kühlmittelkanäle 54,
die die Luft (Kühlmittel) in
der Aufwärtsrichtung
leiten, werden durch die zwei Verbindungswände 54a, 54b gebildet,
d. h. durch Luftstromführungen 15, 15,
die an Trennabschnitt 54 vorhanden sind, wenn diese in
Verbindungsbeziehung sind. Des Weiteren wird etwa im Abschnitt des obersten
Viertels der Trennabschnitte 54, indem Kontakt spitzer
Vorsprünge 16, 16 in
einem aneinanderliegenden Zustand hergestellt wird, ein Raum zwischen
Batteriegehäusen 3 ausgebildet,
durch den Luft vertikal sowie nach links und nach rechts geleitet werden
kann. Dadurch wird Luftstrom, der durch Luftstromführungen 15 nach
oben geleitet wird, auf die Abdeckungen 4 zu (nach oben)
geleitet und kann an den Seiten der Batteriegehäuse 3 in der Links-/Rechts-Richtung nach außen strömen.
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Bei dieser Ausführung sind Vorsprünge, wie beispielsweise
Luftstromführungen 15,
an Verbindungsflächen 57 jedes
Batteriegehäuses 3 vorhanden,
und Kühlmittelkanäle 56 werden
ausgebildet, indem zusammengehörige
Vorsprünge
beim Zusammenfügen
in Kontakt miteinander gebracht werden. Dies liegt darin begründet, dass
das Maß des
Vorstehens der Luftstromführungen 15 bzw.
der spitzen Vorsprünge 16 von
Verbindungsfläche 57 sehr
klein sein kann (beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm), und dadurch
kann die Breite des Kühlmittelkanals 56 in
der Zellenverbindungsrichtung sehr klein sein (beispielsweise in
der Größenordnung
von 2 mm), was zur Erzielung von Kompaktheit der gasdichten Sekundärbatterieanordnung
von Vorteil ist.
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Um die Batteriegehäuse 3 zu
verbinden, kann neben dem Schweißen Klebstoff eingesetzt werden.
Des Weiteren kann Klebstoffverbindung oder Schweißen bei
allen Kontaktabschnitten der zwei Verbindungsflächen 57 eingesetzt
werden.
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Elektrizitätserzeugende Elemente 1 sind,
wie in 4 dargestellt,
in Batteriegehäusen 3 aufgenommen.
In dem elektrizitätserzeugenden
Element 1, das gebildet wird, indem eine Vielzahl positiver Elektrodenplatten
und negativer Elektrodenplatten mit dazwischen befindlichen Trennelementen
geschichtet werden und mit Elektrolyt aufgefüllt wird, sind ein positiver
Elektrodenanschluss 5, an dem die Leitungen von jeder positiven
Elektrodenplatte zusammengefasst werden, und ein negativer Elektrodenanschluss 6,
an dem die Leitungen von jeder negativen Elektrodenplatte zusammengefasst
werden, ausgebildet. Der positive Elektrodenanschluss 5 ist
in einer Richtung in der Links-/ Rechts-Richtung versetzt, und der
negative Elektrodenanschluss 6 ist an einer Position angeordnet,
die in der anderen Richtung in der Links-/Rechts-Richtung versetzt
ist.
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Die Polklemme 7 des positiven
Elektrodenanschlusses ist mit dem positiven Elektrodenanschluss 5 von
Zelle 2a verbunden, die an einem Ende angeordnet ist, während die
Polklemme 8 des negativen Elektrodenanschlusses mit dem
negativen Elektrodenanschluss 6 von Zelle 2j verbunden
ist, die am anderen Ende angeordnet ist. Diese Polklemme 7 des
positiven Elektrodenanschlusses und die Polklemme 8 des
negativen Elektrodenanschlusses bilden den positiven und den negativen
Elektrodenanschluss der gasdichten Sekundärbatterieanordnung als Ganzes.
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Das Paar Verbindungswände 54a, 54b,
die in Verbindungsbeziehung sind, bildet einen Trennabschnitt 54,
der den Raum für
jede Zelle in dem aus einem Stück
bestehenden Batteriegehäuse 51 bildet. Eine
Metallstange (elektrisches Verbindungselement) 9, die aus
Nickel besteht und durch diesen Trennabschnitt 54 in der
horizontalen Richtung hindurchtritt, ist an einem Trageelement 19 befestigt, das
integral aus Harz, wie beispielsweise PP/PPE-Gemisch, hergestellt
ist. Dieses Trageelement 19 umfasst eine Halteröhre 60 sowie
einen dreieckigen Flansch 61, dessen Oberseite horizontal
ist. Metallstange 9 ist, wie in 12 und 13 dargestellt, in
Halteröhre 60 eingepresst
und tritt durch sie hindurch und wird von ihr gehalten. Flansch 61 passt
in die Aussparungen (Trageelementanbringungs-Durchlassabschnitte) 11a, 11b,
die in der Oberseite der Verbindungswände 54a, 54b ausgebildet
sind. Der Innendurchmesser von Durchgangsloch 66 von Halteröhre 60 ist
etwas kleiner ausgebildet als der Außendurchmesser von Metallstange 9. Des
Weiteren ist die Öffnung 80 an
einem Ende von Halteröhre 60 so
ausgebildet, dass sie einen Innendurchmesser hat, der größer ist
als der der anderen Abschnitte. Flansch 61 ist mit zwei
Flügeln 61a, 61b versehen,
wobei ein Luftstromraum 68 zwischen den zwei Flügeln 61a, 61b an
der linken und der rechten Seite von Flansch 61 ausgebildet
ist. Dieser Luftstromraum 68 ist insofern vorteilhaft,
als er den Strom von Kühlluft
gleichmäßig macht.
Die zwei Flügel 61a, 61b kommen
in Eins-zu-Eins-Entsprechung
mit den entsprechenden Aussparungen 11a, 11b der
Verbindungswände 54a, 54b in
Kontakt.
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Metallstange 9 ist als ein
Zylinder mit einem Kopf 62 ausgebildet, der in Halteröhre 60 eingepresst ist.
Diese Metallstange 9 wird in Durchgangsloch 66 von
Trageelement 19 eingepresst. Indem Metallstange 9 während dieses
Einpressens Ultraschallschwingung ausgesetzt wird, wird das Harz
von Halteelement 19 um Metallstange 9 herum zum
Schmelzen gebracht, indem Reibungswärme durch diese Schwingung
erzeugt wird. Dadurch wird der Einpressvorgang möglich und findet problemlos
statt, wobei des Weiteren die Dichtungseigenschaften durch die Verfestigung
des geschmolzenen Harzes verbessert werden. Ein O-Ring 21 ist
in der Öffnung (Haltenut) 80 angeordnet,
und beim Einpressen wird dieser durch Kopf 62 von Metallstange 9 zusammengedrückt. Dieser
zusammengedrückte
O-Ring 21 ist in Druckkontakt mit dem Umfang von Metallstange 9, wodurch
die Dichtung verbessert wird. Des Weiteren wird weiches, klebendes
Dichtmittel 63 auf die Innenumfangsfläche von Öffnung 80 und Metallstange 9 sowie
O-Ring 21 aufgetragen, wodurch die Dichtung weiter verbessert
wird.
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Bei dieser Ausführung wurde der Einpressvorgang
durchgeführt,
während
Metallstange 9 Ultraschallschwingung ausgesetzt war, der
Einpressvorgang könnte
jedoch auch ausgeführt
werden, während
Metallstange 9 erhitzt wird, oder während Metallstange 9 so wohl
Wärme als
auch Ultraschallschwingung ausgesetzt wird. Des Weiteren könnte Metallstange 9 lediglich
mit einem Einpressvorgang einfach in Trageelement 19 eingeführt werden.
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Des Weiteren ist es, wie in 15 dargestellt, möglich, eine
Anordnung einzusetzen, bei der eine Vielzahl von Nuten 64 um
den Umfang von Metallstange 9 herum vorhanden sind und
eine Haltenut 65 ausgebildet ist, die O-Ring 21 hält, wobei
Metallstange 9 in Durchgangsloch 66 von Halteelement 19 eingepresst
wird und dabei Ultraschallschwingung, Erhitzen oder beidem ausgesetzt
ist. Weiches klebendes Dichtmittel 63 wird in Haltenut 65 und
die Nuten 64 eingebracht. Bei einer derartigen Anordnung wird
ein Teil 67 des Harzes von Trageelement 19 in die
Nuten 64 geschmolzen, und durch die anschließende Verfestigung
wird Bewegung der Metallstange 9 in axialer Richtung eingeschränkt, so
dass das Befestigen der Metallstange 9 in Trageelement 19 auf zuverlässige Weise
durchgeführt
werden kann.
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So wird, wie in 3, 4 und 7 dargestellt, Trageelement 19 mit
der daran befestigten Metallstange (elektrisches Verbindungselement) 9 eingepasst,
indem das Paar Flügel 61a, 61b mit
dem Paar Aussparungen 11a, 11b, die in Trennabschnitt 54 vorhanden
sind, d. h. dem Paar Verbindungswände 54a, 54b,
in Kontakt gebracht wird, und wird durch Schweißen mit einem Wärmeschweißgerät mit den Verbindungswänden 54a, 54b verbunden.
Wenn Trageelement 19 und Batteriegehäuse 3 aus dem gleichen
Typ Harz bestehen, so beispielsweise PP/PPE-Gemisch, kann der oben
genannte Schweißvorgang
problemlos und zuverlässig
durchgeführt
werden. Des Weiteren können,
wie in 7 dargestellt,
die Oberseite von Trageelement 19 und die Oberseite von
Trennabschnitt 54 koplanar ausgebildet sein.
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Die aus einem Stück bestehende Abdeckung 52 wird,
wie in 2, 5 und 6 dargestellt, integral unter Verwendung
eines Rohmaterialharzes, wie beispielsweise PP/PPE-Gemisch, hergestellt
und ist mit Trennabschnitten 53 versehen, um ihren Innenraum
in voneinander unabhängige
einzelne Zellen 2a bis 2j zu unterteilen. Diese
Trennabschnitte 53 umfassen, wie in 6 dargestellt, zwei Trennwände 53a, 53b und
sind mit einer Öffnung 26 zum
Freisetzen von Kühlluft
darin nach außen
versehen. Diese Öffnungen 26 sind,
wie in 5 dargestellt,
abwechselnd auf der linken und der rechten Seite der Mittellinie
in der Verbindungsrichtung der Zellen angeordnet. Des Weiteren kommen
die Unterseiten der zwei Trennwände 53a, 53b in
Eins-zu-Eins-Entsprechung mit der Oberseite der zwei Verbindungswände 54a, 54b von
Trennabschnitt 54 des Batteriegehäuses und den Oberseiten der
zwei Flügel 61a, 61b von Trageelement 19 in
Kontakt.
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In der aus einem Stück bestehenden
Abdeckung 52 sind Polklemmen-Fixierlöcher 24 zum Einführen und
Fixieren von Polklemmen 7 des positiven Elektrodenanschlusses
und Polklemmen 8 des negativen Elektrodenanschlusses, ein
Sicherheitsventil-Anbringungsloch 23 zum Anbringen eines
Sicherheitsventils 28 (siehe 1)
und ein Thermistor-Anbringungsabschnitt 25 zum Anbringen
eines Thermistors zur Temperaturmessung vorhanden.
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Ein Absatz 69 für Passzwecke
ist, wie in 7 dargestellt,
in aufgeweiteter Form am Außenumfang
der Unterkante der aus einem Stück
bestehenden Abdeckung 52 vorhanden. Die aus einem Stück bestehende
Abdeckung 50 wird so auf das aus einem Stück bestehende
Batteriegehäuse 51 aufgesetzt,
dass dieser sich über
einem Passabsatz 70 befindet, der an der Oberkante jedes
einzelnen Batteriegehäuses 3 vorhanden
ist. Die aus einem Stück bestehende
Abdeckung 52 sowie das aus einem Stück bestehende Batteriegehäuse 51 werden
durch Schweißen
oder Kleben usw. miteinander verbunden.
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Indem die aus einem Stück bestehende
Abdeckung 52 und das aus einem Stück bestehende Batteriegehäuse 51 zusammengesetzt
und verbunden werden, werden die zwei Trennabschnitte 53, 54 in
Kontakt miteinander gebracht, und die Zellen 2a bis 2j erhalten
jeweils voneinander unabhängige Räume. Auch
in den zwei Trennabschnitten 53, 54 werden Kühlmittelkanäle 55, 56,
die miteinander in Verbindung stehen und auch mit der Außenseite
in Verbindung stehen, ausgebildet. Das heißt, wenn beispielsweise Kühlluft unter
Druck von der Unterseite des aus einem Stück bestehenden Batteriegehäuses nach
oben strömt,
strömt
dieser Luftstrom von Luftstromführungen 15 geführt nach
oben, bis an der Oberseite von Batteriegehäuse 3 an der Stelle,
an der spitze Vorsprünge 16 vorhanden
sind, ein Teil desselben seitlich nach außen strömt, während der Rest nach oben über Öffnungen 26 nach
außen strömt, die
in der aus einem Stück
bestehenden Abdeckung 52 vorhanden sind. Durch diesen Luftstrom können die
einzelnen Batteriegehäuse 3,
die das aus einem Stück
bestehende Batteriegehäuse 51 bilden, wirkungsvoll
gekühlt
werden. Es ist anzumerken, dass, damit dieser Luftstrom gleich mäßig ist,
wie in 2 dargestellt,
die Öffnungen 26,
die in der aus einem Stück
bestehenden Abdeckung 52 vorhanden sind, abwechselnd links
und rechts von der Mittellinie in der Richtung der Verbindung der
Zellen angeordnet sind, und Trageelemente 19, in denen
die elektrischen Verbindungselemente (Metallstangen) 9 fixiert sind,
abwechselnd links und rechts von der Mittellinie und an symmetrischen
Positionen der Öffnungen 26 angeordnet
sind.
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Da das aus einem Stück bestehende
Batteriegehäuse 51 zusammengefügt wird,
indem einzeln hergestellte Batteriegehäuse 3 verschweißt werden, bestehen
einige Probleme hinsichtlich seiner Zugfestigkeit. Um dieses Problem
zu lösen,
sind Abschlussplatten 13 an beiden äußeren Enden des aus einem Stück bestehenden
Batteriegehäuses 51 angeordnet,
und die Enden eines Paars aus linkem und rechtem Haltebügel 14 sind
durch Niete 22 mit diesen Abschlussplatten 13 verbunden,
so dass das aus einem Stück
bestehende Batteriegehäuse 51 fest
zusammengehalten wird.
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Neben der oben beschriebenen Ausführung könnte die
vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
So könnte
das aus einem Stück
bestehende Gehäuse
beispielsweise durch einen aus einem Stück bestehenden Harz-Formkörper gebildet
werden. Als Alternative dazu könnten
statt eines aus einem Stück
bestehenden Gehäuses
die einzelnen Zellen integral miteinander verbunden werden, indem
sie mit den Abschlussplatten und den Haltebügeln zusammengehalten werden,
ohne dass Klebstoff oder Schweißeinrichtungen
zum Einsatz kommen. Des Weiteren könnte die aus einem Stück bestehende
Abdeckung ausgebildet werden, indem separat hergestellte Abdeckungselemente
verbunden werden. Weiterhin könnten
die elektrischen Verbindungselemente durch Aufformen an den Trageelementen
fixiert werden, oder Trageelemente, an denen die elektrischen Verbindungselemente
fixiert sind, könnten
mit den Trennabschnitten der aus einem Stück bestehenden Abdeckung verbunden
werden.
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INDUSTRIELLE
EINSETZBARKEIT
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Bei der vorliegenden Erfindung können hohe Abdichtleistung
um die elektrischen Verbindungselemente herum, Kompaktheit und hohe
Stabilität
erreicht werden, so dass sie sich als eine gasdichte Sekundärbatterieanordnung
eignet.