HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sekundärbatterie, in
welcher eine Vielzahl von Elektrodenanschlüssen, welche sich
von einem Ende einer Elektrodenplatte erstrecken, mit der
Rückseite eines Abdeckelements über einen Sammelanschluß ver
bunden sind, und ihr Herstellungsverfahren.
2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Elektroautos oder Autos mit Hybridantrieb wurden aus Umwelt
gründen entwickelt, und kompakte und leichtgewichtige Sekun
därbatterien mit hoher Leistung sind erforderlich. Derartige
Batterien umfassen beispielsweise einen Lithium-Ionen-Batte
rie. Die Lithium-Ionen-Batterie weist eine kleine Abmessung
und ein leichtes Gewicht, eine hohe Kapazität, sowie gute La
deeigenschaften und gute Wiederholungseigenschaften auf.
Eine derartige Sekundärbatterie des Stands der Technik wird im
folgenden mit Bezug auf die Fig. 1 und 2a bis 2f beschrie
ben. Fig. 1 ist eine vertikale Teilansicht, welche den Innen
aufbau einer herkömmlichen Sekundärbatterie zeigt, und Fig. 2a
bis Fig. 2f sind Diagramme, welche das Herstellungsverfahren
für eine herkömmliche Sekundärbatterie erklären.
Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt die nachfolgend ge
zeigte Sekundärbatterie 100 ein Gehäuse 101, in welchem das
Elektrodenelement 102 untergebracht ist. Das Gehäuse 101 weist
die Form eines hohlen Zylinders auf, dessen Boden geschlossen
und oberes Ende offen ist, und welches aus dem leitenden Werk
stoff Eisen hergestellt ist.
Das Elektrodenelement 102 weist eine dünne Pluspol-Platte,
eine Separatorplatte, eine dünne Minuspol-Platte und den hoh
len Kern 103 auf, und ist so aufgebaut, daß die dünne Pluspol-
Platte, die dünne Trennplatte und die dünne Minuspol-Platte
geschichtet und zylinderförmig um den Kern 103 gewickelt sind.
Eine Vielzahl von Elektrodenanschlüssen 104 und 105 sind vor
gesehen, welche an einer Vielzahl von Punkten über die Ober
kante der dünnen Pluspol-Platte bzw. über die Unterkante der
dünnen Minuspol-Platte hinausragen. Auf diese Weise erstrecken
sich die positiven/negativen Elektrodenanschlüsse 104 und 105
von einer Vielzahl von Punkten aus auf der Ober- bzw. Unter
seite des Elektrodenelements 102.
Die Pluspol-Elektrodenanschlüsse 104, die sich von der dünnen
Pluspol-Platte aus nach oben erstrecken, sind in einen Elek
trodenanschluß gebunden, und ein Sammelanschluß 106 ist am
oberen Ende angeschweißt. Ein Isolierband 107 ist um den obe
ren Abschnitt der Elektrodenanschlüsse 104, welche somit in
einen Elektrodenanschluß gebunden sind, und um den unteren
Abschnitt des Sammelanschlusses 106 gewickelt. Das obere Ende
des Sammelanschlusses 106, das nicht in Isolierband 107 ge
wickelt ist, ist an der Rückseite des Abdeckelements 108 an
geschweißt.
Das Abdeckelement 108 ist scheibenförmig aus Aluminium gebil
det, das ein leitfähiger Werkstoff ist, und ist an seiner
Außenkante integral mit einer Dichtung 109 versehen, die aus
dem Isolierwerkstoff Harz hergestellt ist. Da die Dichtung 109
am oberen Ende des Gehäuses 101 befestigt ist, wird die Öff
nung am oberen Ende des Gehäuses 101 durch das Abdeckelement
108 bei einem Isolierzustand geschlossen.
Die Minuspol-Elektrodenanschlüsse 105, sich sich von der dün
nen Minuspol-Platte nach unten erstrecken, sind zum Mittel
punkt des Elektrodenelements 102 hin gebogen. In der Mitte
sind die Elektrodenanschlüsse 105 übereinander angeordnet und
direkt an der Innenfläche des Gehäuses auf dem Boden ange
schweißt. In dem Elektrodenelement 102 sind die Abstände zwi
schen jeder dünnen Platte mit einer nichtwässrigen Elektrolyt
lösung (nicht dargestellt) getränkt.
In der wie oben aufgebauten Sekundärbatterie 100 erzeugt die
dünne Pluspol-Platte im Elektrodenelement 102, das mit einer
nichtwässrigen Elektrolytlösung getränkt ist, ein positives
elektrisches Potential und die dünne Minuspol-Platte erzeugt
ein negatives elektrisches Potential. Auf diese Weise dient
das Abdeckelement 108 am oberen Ende als ein Pluspol und der
Boden des Gehäuses 101 dient als ein Minuspol.
Nachfolgend wird nun ein Verfahren zur Herstellung einer wie
oben aufgebauten Sekundärbatterie 100 kurz beschrieben. Die
dünne Pluspol-Platte, die mit den Elektrodenanschlüssen 104 an
einer Vielzahl von Punkten auf der Oberkante verbunden ist,
die dünne Trennplatte und die dünne Minuspol-Platte, die mit
den Elektrodenanschlüssen 105 an einer Vielzahl von Punkten
auf der Unterkante verbunden ist, sind geschichtet und um
einen Kern 103 zur Bildung eines kreisförmigen zylindrischen
Elektrodenelements 102 gewickelt, wie es in Fig. 2a darge
stellt ist.
Als nächstes werden die in Fig. 2b dargestellten Pluspol-Elek
trodenanschlüsse 104, die sich von der Vielzahl von Punkten
auf der Oberkante des Elektrodenelements aus erstrecken, in
einem Elektrodenanschluß gebunden, an dem das untere Ende
eines Sammelanschlusses 106 durch Widerstandschweißen befe
stigt wird, wie es in Fig. 2c dargestellt ist. Es versteht
sich, daß im Gegensatz zu Fig. 1, in welcher zur vereinfachten
Illustration zwei Elektrodenanschlüsse 104 und 105 dargestellt
sind, und zu den Fig. 2a bis 2f, welche drei Elektrodenan
schlüsse zeigen, tatsächlich eine Reihe von Elektrodenan
schlüssen 104 und 105 verwendet werden.
Anschließend wird, wie es in Fig. 2d dargestellt ist, Isolier
band 107 um den oberen Abschnitt der Elektrodenanschlüsse 104,
die in einem Elektrodenanschluß gebunden sind, und um den un
teren Abschnitt des Sammelanschlusses 106 gewickelt. Wie es in
Fig. 2e dargestellt ist, wird das Elektrodenelement 102, wenn
die Wicklung beendet ist, im Gehäuse 101 von der Öffnung auf
der Oberseite aus untergebracht.
Zur gleichen Zeit sind die Minuspol-Elektrodenanschlüsse 105,
die sich vom Boden des Elektrodenelements 102 aus erstrecken,
zur Mitte hin gebogen und übereinander angeordnet, und stoßen
in diesem Zustand gegen den Boden des Gehäuses 101. Eine
Schweißelektrode (nicht dargestellt) wird in ein Durchgangs
loch in der Mitte des Kern 103 eingeführt, um den Widerstands
schweißvorgang der Minuspol-Elektrodenanschlüsse 105, die
übereinander auf dem Boden des Gehäuses 101 angeordnet sind,
aus zuführen.
Als nächstes wird das obere Ende des Sammelanschlusses 106,
das nicht in Isolierband 107 gewickelt ist, an die Rückseite
des Abdeckelements 108 widerstandsgeschweißt, und das Abdeck
element 108 wird, wie es in Fig. 2f dargestellt ist, an der
Öffnung am oberen Ende des Gehäuses 101 montiert und befe
stigt. Das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung der
Sekundärbatterie 100 kann hinsichtlich der Reihenfolge der
Schritte abgeändert werden, solange die Inhalte nicht wider
sprüchlich sind.
Beispielsweise ist es möglich, daß das Elektrodenelement 102
in dem Gehäuse 101 untergebracht wird, und anschließend die
Elektrodenanschlüsse 104 in einen Elektrodenanschluß gebunden
werden, an welchem ein Sammelanschluß 106 angeschweißt wird,
und anschließend wird Isolierband 107 herumgewickelt. Darüber
hinaus ist es nicht unmöglich, daß das obere Ende des Sammel
anschlusses 106 mit der Rückseite des Abdeckelements 108 im
voraus verbunden wird, und das untere Ende des Sammelan
schlusses 106 an den Elektrodenanschluß 104 geschweißt wird.
In der wie oben aufgebauten Sekundärbatterie 100 kann das Ab
deckelement 108 als eine Elektrode dienen, da die Pluspol-
Elektrodenanschlüsse 104, die sich von einer Vielzahl von
Punkten aus am oberen Ende des Elektrodenelements 102 er
strecken, mit dem Abdeckelement 108 über einen Sammelanschluß
106 verbunden sind. Insbesondere kann ein großer Strom von dem
Elektrodenelement 102 zum Abdeckelement 108 fließen, da das
Abdeckelement 108 mit dem Sammelanschluß 106 mit einem gerin
gen Widerstand verbunden ist, wobei der Sammelanschluß 106
wiederum mit den positiven Elektrodenanschlüssen 104 verbunden
ist.
Wie es oben beschrieben worden ist, werden die positiven Elek
trodenanschlüsse 104, die sich von einer Vielzahl von Punkten
aus am oberen Ende des zylinderförmig gewickelten Elektroden
elements 102 erstrecken, in einem Elektrodenanschluß gebunden,
wie es in Fig. 2a dargestellt ist. Als Ergebnis sind einige
der Elektrodenanschlüsse 104 mit Winkeln geknickt, bei denen
sie stark beansprucht werden.
Aus diesem Grund 104 können die Elektrodenanschlüsse 104 bre
chen. Um dies zu vermeiden, müssen lange Elektrodenanschlüsse
104 ausgebildet werden, wodurch jedoch die Schwierigkeit ent
steht, Elektrodenanschlüsse 104 automatisch in einen Elektro
denanschluß zu binden. Ferner ist der Schweißvorgang kompli
ziert, da die in einen einzigen Elektrodenanschluß gebundenen
Elektrodenanschlüsse 104 an einem Sammelanschluß 106 ange
schweißt werden, und aus diesem Grund ist ein Schweißer (nicht
dargestellt) erforderlich.
Die Bildung langer Elektrodenanschlüsse 104, wie es oben er
wähnt worden ist, erfordert die Wicklung von Isolierband 107,
so daß kein Kurzschluß an der Innenfläche des Gehäuses 101
verursacht wird, jedoch ist diese Aufgabe kompliziert und eine
Automatisierung ist schwierig. Darüberhinaus machen es die
oben erwähnten langen Elektrodenanschlüsse 104 schwierig, den
Abstand zwischen dem oberen Ende des Elektrodenelements 102
und dem Boden des Abdeckelements 108 zu verkleinern, wodurch
eine kleinere Abmessung und ein geringeres Gewicht der Sekun
därbatterie 100 verhindert werden.
Ferner ist in der Sekundärbatterie 100 mit dem obigen Aufbau,
da das im Gehäuse 101 untergebrachte Elektrodenelement 102
nicht befestigt werden kann wie es ist, beispielsweise ein
bestimmter Abstandhalter (nicht dargestellt) erforderlich.
Dies ist zudem hinderlich für eine kleinere Abmessung und ein
leichteres Gewicht, sowie für die Produktivität.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sekundär
batterie mit einem einfachen Aufbau, einer kleinen Abmessung
und einem geringen Gewicht, und mit hoher Produktivität zu
schaffen, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Die Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung umfaßt ein
Elektrodenelement, ein Gehäuse für die Unterbringung des Elek
trodenelements, und ein leitfähiges Abdeckelement für die
Schließung einer Öffnung des Gehäuses. Eine Vielzahl von Elek
trodenanschlüssen erstreckt sich von einem Ende des Elektro
denelements aus. Die Mehrzahl der Elektrodenanschlüsse ist mit
einem Sammelanschluß über eine Durchführung aus Metall mit der
Rückseite des Abdeckelements verbunden.
Auf diese Weise dient das Abdeckelement in der Sekundärbatterie
der vorliegenden Erfindung, da die Vielzahl der Elektro
denanschlüsse, die sich vom Elektrodenelement aus erstrecken,
über den Sammelanschluß mit der Rückseite des Abdeckelements
verbunden sind, entweder als eine positive oder als eine nega
tive Elektrode. Die Elektrodenanschlüsse und der Sammelan
schluß sind über die Durchführung aus Metall elektrisch mit
einander verbunden, wodurch die Notwendigkeit zur Bindung der
Vielzahl von Elektrodenanschlüssen in einen einzigen Elektro
denanschluß und die Notwendigkeit des Anschweißens der Elek
trodenanschlüsse an den Sammelanschluß entfällt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sekundärbatterie
der vorliegenden Erfindung sind beide Enden des Gehäuses ge
öffnet, und dementsprechend sind das Abdeckelement, der Sam
melanschluß und die Durchführung jeweils doppelt vorgesehen.
In diesem Fall dient eines der Abdeckelemente, da die Vielzahl
der Elektrodenelemente auf beiden Enden des Elektrodenelements
über die paarweise vorgesehenen Sammelanschlüsse mit den paar
weise angeordneten Abdeckelementen verbunden sind, als eine
positive Elektrode und die andere dient als eine negative
Elektrode.
Bei der oben beschriebenen Sekundärbatterie ist das Elektro
denelement vorzugsweise in kreisförmiger, zylindrischer Form
ausgebildet, das Gehäuse ist zylinderförmig ausgebildet, das
Abdeckelement ist scheibenförmig ausgebildet und die Durchfüh
rung weist Ringform auf. In diesem Fall ist eine Oberfläche
eines jeden aus der Vielzahl von Elektrodenanschlüssen, welche
sich von dem Ende des Elektrodenelements aus erstrecken, dem
Mittelpunkt des Elektrodenelements zugewandt. Andererseits
sind die Elektrodenanschlüsse, da die Durchführung Ringform
aufweist, mit der Durchführung von deren Umfang aus verbunden,
ohne mit Winkeln geknickt zu sein, bei denen sie stark bean
sprucht werden.
In diesem Fall weist die Durchführung vorzugsweise einen
Flanschabschnitt und einen abgerundeten Abschnitt auf, der
durch rundes Abbiegen nach außen eines mit dem Flanschab
schnitt verbundenen zylindrischen Abschnitt gebildet ist und
ein Öffnungsloch in der Mitte aufweist.
Wenn eine derartige Durchführung verwendet wird, ist ein Ende
eines jeden Elektrodenanschlusses zusammen mit dem gerundeten
Abschnitt zur Verbindung mit der Durchführung nach außen rund
abgebogen. Andererseits erstreckt sich ein Ende des Sammelan
schlusses nacheinander durch das Öffnungsloch und entlang der
Rückseite, der Außenkante und Vorderseite des Flanschab
schnittes und ist zusammen mit dem abgerundeten Abschnitt zur
Verbindung mit der Durchführung nach außen rund abgebogen. Auf
diese Weise sind die Elektrodenanschlüsse und der Sammelan
schluß am abgerundeten Abschnitt mit der Durchführung verbun
den und somit elektrisch verbunden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung weist die Sekundärbatterie einen leitfähigen Ring auf,
welcher mit den Elektrodenanschlüssen und dem Sammelanschluß
elektrisch verbunden ist, und ist an der Durchführung zur Ver
besserung der Leitfähigkeit der Elektrodenanschlüsse und des
Sammelanschlusses befestigt. Darüberhinaus weist die Sekun
därbatterie gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung einen Isolierring auf, falls das Gehäuse
aus einem leitfähigen Werkstoff hergestellt ist und von dem
Abdeckelement isoliert ist. Der Isolierring ist an der Durch
führung befestigt und zumindest ein Abschnitt seiner Umfangs
kante stößt gegen die Innenfläche des Gehäuses. Bei dieser
Anordnung dient das Abdeckelement, da das Gehäuse aus einem
leitenden Werkstoff vom Abdeckelement isoliert ist, als eine
Elektrode, die mit dem Gehäuse nicht elektrisch verbunden ist.
Darüberhinaus sind der Sammelanschluß und die Elektrodenan
schlüsse mit der Innenfläche des Gehäuses nicht in Berührung,
wodurch die Notwendigkeit, ein Isolierband um den Sammelan
schluß und die Elektrodenanschlüsse zu wickeln, entfällt. Ferner
ist kein spezielles Haltebauteil erforderlich, da der Iso
lierring das Elektrodenelement hinsichtlich des Gehäuses in
Position hält.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Sekundärbatterie der vor
liegenden Erfindung umfaßt die folgenden Schritte: die Bildung
eines Elektrodenelements, das mit einer Vielzahl von Elektro
denanschlüssen versehen ist, die über beide Enden des Elektro
denelements hinausragen; die Verbindung der Vielzahl der Elek
troden mit einem Ende eines Sammelanschlusses durch Verwendung
einer Durchführung aus Metall an mindestens einem Ende des
Elektrodenelements; Unterbringung des Elektrodenelements in
einem Gehäuse mit mindestens einem offenen Ende; Herstellung
einer elektrischen Verbindung zwischen dem Sammelanschluß und
der Rückseite eines leitfähigen Abdeckelements; und die
Schließung des offenen Endes des Gehäuses mit dem Abdeckelement.
Auf diese Weise sind gemäß der vorliegenden Erfindung der Sam
melanschluß und die Vielzahl der Elektrodenanschlüsse mit der
Durchführung aus Metall zusammengeschlossen, wodurch die Not
wendigkeit zur Bindung der Vielzahl von Elektrodenanschlüssen
in einen einzigen Elektrodenanschluß sowie die Notwendigkeit
zum Anschweißen der Elektrodenanschlüsse an den Sammelanschluß
wegfällt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung
weist der Verbindungsschritt der Vielzahl von Elektrodenan
schlüssen mit dem Sammelanschluß die folgenden Schritte auf,
nämlich die Vorbereitung der Durchführung mit einem zylin
drischen Abschnitt und mit einem Flanschabschnitt, der inte
gral an einem Ende des zylindrischen Abschnitts vorgesehen
ist. Als erstes wird ein Ende eines jeden Elektrodenanschlus
ses aus der Vielzahl der Elektrodenanschlüsse und ein Ende des
Sammelanschlusses von außen zur Mitte in radiale Richtung der
Durchführung auf dem Flanschabschnitt verlängert und auf der
Außenfläche des zylindrischen Abschnitts angeordnet. Als
nächstes wird das andere Ende des zylindrischen Abschnitts
zusammen mit den Enden der Elektrodenanschlüsse und dem Ende
des Sammelanschlusses nach außen rund abgebogen, um einen
ringförmigen abgerundeten Abschnitt zu schaffen. Anschließend
wir das andere Ende des Sammelanschlusses in ein Öffnungsloch
in der Mitte des abgerundeten Abschnitts von der gegenüberlie
genden Seite zu dem des Flanschabschnittes der Durchführung,
welche den abgerundeten Abschnitt aufweist, aus eingeführt und
gelangt durch das Öffnungsloch.
Entsprechend dem zuvor erwähnten Herstellungsverfahren sind
die Elektrodenanschlüsse und der Sammelanschluß mit der Durch
führung an deren abgerundeten Abschnitt verbunden und stellen
eine elektrische Verbindung her. Da sich die Elektrodenan
schlüsse auf den Flanschabschnitt von außen zur Mitte des
Flanschabschnittes hin erstrecken und am gerundeten Abschnitt
verbunden sind, sind die Elektrodenanschlüsse nicht mit Win
keln geknickt, bei denen sie stark beansprucht werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung
einer Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung weist ferner
den Schritt der Montage eines leitfähigen Rings an dem zylin
drischen Abschnitt nach dem Schritt der Anordnung eines Endes
eines jeden Elektrodenanschlusses und eines Endes des Sammel
anschlusses an der Außenfläche des zylindrischen Abschnitts
auf. Der abgerundete Abschnitt wird nach dem Montageschritt
zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen den
Elektrodenanschlüssen und dem Sammelanschluß durch den leit
fähigen Ring gebildet. Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit
der Elektrodenanschlüsse und des Sammelanschlusses verbessert.
Darüberhinaus wird in einer bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens zur Herstellung einer Sekundärbatterie der vorlie
genden Erfindung das Gehäuse aus einem leitfähigen Werkstoff
hergestellt. Bei dieser Gelegenheit umfaßt der Schritt der
Verbindung der Elektrodenanschlüsse mit dem Sammelanschluß
über die Durchführung die Befestigung eines Isolierrings an
der Durchführung. Der Isolierring ist derart geformt, daß
zumindest ein Abschnitt seines Umfangs gegen die Innenfläche
des Gehäuses stößt, wenn das Elekrodenelement im Gehäuse un
tergebracht ist. Und der Schritt des Schließens des offenen
Endes des Gehäuses mit Hilfe des Abdeckelements weist die
Isolierung des Gehäuses von dem Abdeckelement auf. Entspre
chend dem Verfahren dient das Abdeckelement als eine Elek
trode, welche mit dem Gehäuse nicht elektrisch verbunden ist.
Darüberhinaus sind der Sammelanschluß und die Elektroden
anschlüsse nicht in Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses,
da der Isolierring an der Durchführung befestigt ist, wodurch
die Notwendigkeit zur Wicklung eines Isolierbandes um den Sam
melanschluß und die Elektrodenanschlüsse entfällt.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
anhand der anliegenden Zeichnungen, welche Beispiele für die
vorliegende Erfindung zeigen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht, welche den Innenaufbau
einer herkömmlichen Sekundärbatterie zeigt;
Fig. 2a bis Fig. 2f Schnittansichten zur Erklärung eines Ver
fahrens zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten
Sekundärbatterie;
Fig. 3 eine vertikale Schnittansicht, welche den Innenaufbau
einer Sekundärbatterie einer Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4a bis Fig. 4f Schnittansichten zur Erklärung der Herstel
lungsvorgänge bei der in Fig. 3 dargestellten Sekun
därbatterie;
Fig. 5a bis Fig. 5f Perspektivansichten zur Erklärung der Her
stellungsvorgänge bei der Sekundärbatterie von Fig. 3;
Fig. 6 eine Perspektivansicht, welche eine Variation für eine
bei der vorliegenden Erfindung anwendbaren Durchführung
zeigt;
Fig. 7 eine Perspektivansicht, welche eine Variation für einen
bei der vorliegenden Erfindung anwendbaren leitfähigen
Ring zeigt;
Fig. 8 eine vertikale Schnittansicht, welche eine Variation
der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung zeigt;
und
Fig. 9 eine vertikale Schnittansicht, welche eine weitere Va
riation der Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung
zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfol
gend mit Bezug auf Fig. 3, die Fig. 4a bis 4f, sowie die
Fig. 5a bis 5g beschrieben. In dieser Ausführungsform sind
Bauteile, die identisch mit Bauteilen des zuvor erwähnten
Stands der Technik sind, mit den gleichen Bezugszeichen ver
sehen und auf eine ausführliche Beschreibung der Bauteile wur
de verzichtet. Während die oberen und unteren Richtungsangaben
in der folgenden Beschreibung auf der in Fig. 3 dargestellten
Position basieren, sind die Richtungsangaben aus praktischen
Gründen zur Vereinfachung der Beschreibung spezifiziert und
schränken die Ausrichtung der Vorrichtung nicht ein, wenn die
se tatsächlich hergestellt oder eingesetzt wird.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Sekundärbatterie 200 darge
stellt, die ein zylindrisches Gehäuse 201 aus Eisen umfaßt,
wobei das Gehäuse ein offenes oberes Ende aufweist, in welchem
das kreisförmige, zylindrische Elektrodenelement 202 unterge
bracht ist, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Sekundär
batterie des Stands der Technik.
Das Elektrodenelement 202 ist so konfiguriert, daß es eine
dünne Pluspol-Platte, eine dünne Separator-Platte und eine
dünne Minuspol-Platte aufweist, wobei alle drei Platten auf
einander geschichtet und um den Kern 203 gewickelt sind. Das
Elektrodenelement 202 ist mit einer Vielzahl von Pluspol-Elek
trodenanschlüssen 204 versehen, welche sich von einer Vielzahl
von Punkten aus am oberen Ende erstrecken, und eine Vielzahl
von Minuspol-Elektrodenanschlüssen 205, die sich von einer
Vielzahl von Punkten aus auf dem Boden erstrecken.
Die Minuspol-Elektrodenanschlüsse 205 sind zur Mitte des Elek
trodenelements 202 hin gekrümmt, und am Boden des Gehäuses an
der Stelle angeschweißt, an der alle Elektrodenanschlüsse 205
aufeinander angeordnet sind. Das aus Aluminium hergestellte
Abdeckelement 207 ist an der Öffnung am oberen Ende des Gehäu
ses über eine aus Harz hergestellte Dichtung 206 befestigt.
Der Sammelanschluß 208 ist an der Rückseite des Abdeckelement
207 angeschweißt.
Die zuvor beschriebenen Anordnung ist identisch mit der oben
beschriebenen Anordnung bei der herkömmlichen Sekundärbatterie
100 (siehe Fig. 1), andererseits unterscheidet sich die Sekun
därbatterie 200 der vorliegenden Ausführungsform von der Se
kundärbatterie 100 in den folgenden Punkten. Insbesondere sind
der Sammelanschluß 208 und die Pluspol-Elektrodenanschlüsse
204 mit Hilfe der aus Aluminium hergestellten Durchführung 210
zusammengeschlossen, und der leitfähige Ring 211 und der Iso
lierring 212 sind ebenfalls an der Durchführung 210 befestigt.
Insbesondere weist die Durchführung 210 den zylindrischen
Abschnitt 216 und einen Scheibenabschnitt (Flanschabschnitt)
215 auf, der integral mit dem zylindrischen Abschnitt 216 an
dessen unterem Ende gemäß Fig. 4a dargestellt ist. Wie es in
den Fig. 3 und 4c gezeigt ist, ist der zylindrische Ab
schnitt 216 zur Bildung eines ringförmigen abgerundeten Ab
schnitts 217 nach außen rund abgebogen.
Die Pluspol-Elektrodenanschlüsse 204, welche sich von der
Oberseite des Elektrodenelements 202 aus erstrecken, sind
entlang der Oberfläche der Durchführung 210 in die radiale
Richtung von außen zur Mitte des Scheibenabschnittss 215 der
Durchführung 210 hin gebogen. Die oberen Enden der Pluspol-
Elektrodenanschlüsse 204 sind mit dem abgerundeten Abschnitt
217 abgerundet. Zur Vereinfachung der Darstellung zeigen die
Fig. 3 und 4a bis 4f einen Elektrodenanschluß 204 und die
die Fig. 5a bis 5f zeigen drei Elektrodenanschlüsse 204,
wobei jedoch tatsächlich viele Elektrodenanschlüsse 204 ver
wendet werden.
Der Sammelanschluß 208 weist ein als ein unteres Ende dienen
des Ende auf, das mit dem Abrundungsabschnitt 217 der Durch
führung 210 abgerundet ist und anschließend entlang der Ober
fläche, der Außenkante und der Unterseite des Scheibenab
schitts 215 in dieser Reihenfolge gebogen ist. Der Sammelan
schluß 208 wird von der Unterseite des Scheibenabschnitts 215
oberhalb dem Abrundungsabschnitt 217 durch ein Öffnungsloch in
die Mitte gezogen. Das obere Ende des Sammelanschlusses 208,
das sich oberhalb des Öffnungslochs des Abrundungsabschnitts
217 erstreckt, ist an die Rückseite des Abdeckelements 207 ge
schweißt.
Der leitfähige Ring 211 ist aus Aluminium, einem leitfähigen
Werkstoff, hergestellt und weist im wesentlichen die gleiche
Form wie der Scheibenabschnitt 215 der Durchführung 210 auf.
Der leitfähige Ring 211 drückt den Elektrodenanschluß 204 und
den Sammelanschluß 208 auf der Oberfläche des Scheibenab
schnitts 215 der Durchführung 210 von oben mit der Federkraft
des Abrundungsabschnitts 217.
Der Isolierring 212 ist aus dem Isolierwerkstoff Harz herge
stellt und zwischen dem abgerundeten Abschnitt 217 der Durch
führung 210 und dem leitfähigen Ring 211 durch die Federkraft
des abgerundeten Abschnitts 217 angeordnet und befestigt. Der
Isolierring 212 ist scheibenförmig mit beträchtlich größerem
Durchmesser im Vergleich zum Scheibenabschnitt 215 der Durch
führung 210 und zum leitfähigen Ring 211 ausgebildet, und sein
Umfang stößt gegen die Innenfläche des Gehäuses 201.
In der Sekundärbatterie 200 der Ausführungsform, die wie oben
beschrieben ähnlich wie die herkömmliche Sekundärbatterie 100
aufgebaut ist, erzeugen die dünne Pluspol-Platte und die nega
tive Minuspol-Platte im Elektrodenelement 202, die mit einer
nichtwässrigen Elektrolyt-Lösung getränkt sind, ein positives
bzw. negatives Potential. Auf diese Weise dient das Abdeckele
ment 207 am oberen Ende als ein Pluspol, und der Boden des Ge
häuses 201 dient als Minuspol.
Nachfolgend wird kurz ein Verfahren zur Herstellung einer Se
kundärbatterie 200 der Ausführungsform beschrieben.
Zunächst werden die dünne Pluspol-Platte, die mit den Elektro
denanschlüssen 204 an der Vielzahl von Punkten auf der Ober
kante verbunden ist, die dünne Separatorplatte und die dünne
Minuspol-Platte, die mit den Elektrodenanschlüssen 205 an der
Vielzahl von Punkten auf der Unterkante verbunden ist, ge
schichtet. Die geschichteten dünnen Platten werden um den Kern
203 zur Bildung eines kreisförmigen zylindrischen Elektroden
elements 202 gewickelt, wie es in den Fig. 4a und 5a dargestellt
ist.
Als nächstes werden ein Sammelanschluß 208, eine aus Aluminium
hergestellte Durchführung 210, welche den vertikal in der Mit
te der Oberfläche des Scheibenabschnitts 215 vorgesehenen zy
lindrischen Abschnitt 216 aufweist, der leitfähige Ring 211,
welcher aus Aluminium hergestellt ist und im wesentlichen die
gleiche Form wie der Scheibenabschnitt 215 der Durchführung
210 aufweist, und der aus Harz hergestellte Isolierring 212
mit großen Durchmesser, dessen Umfang gegen die Innenfläche
des Gehäuses 210 stößt, vorbereitet.
Wie es in den Fig. 4b und 5b dargestellt ist, werden ein
Ende eines jeden Elektrodenanschlusses 204 und ein Ende des
Sammelanschlusses 208 von außen zur Mitte der Durchführung 210
auf der Oberfläche des Scheibenabschnitts 215 und dann entlang
des zylinderförmigen Abschnitts 216 verlängert, und sind auf
der Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 216 angeordnet. In
diesem Zustand werden der leitfähige Ring 211 und der Isolier
ring 212 nacheinander an dem zylinderförmigen Abschnitt 216
montiert. Auf diese Weise sind die Elektrodenanschlüsse 204
und der Sammelanschluß 208 zwischen dem leitfähigen Ring 211
und dem Scheibenabschnitt 215 der Durchführung 210 angeordnet.
Anschließend wird der zylindrische Abschnitt 216 der Isolier
scheibe 210 zusammen mit den Elektrodenanschlüssen 204 und dem
Sammelanschluß 208 zur Bildung eines ringförmigen Abrundungs
abschnitt 217 zur Befestigung der Elektrodenanschlüsse 204 und
des Sammelanschlusses 208 an der Durchführung 210 nach außen
rund umgebogen, wie es in den Fig. 4c und 5c dargestellt
ist. Da der Abrundungsabschnitt 217 die Elektrodenanschlüsse
204 und den Sammelanschluß 208 durch den Isolierring 212 und
den leitfähigen Ring 211 drückt, ist der leitfähige Ring 211
mit den Elektrodenanschlüssen 204 und dem Sammelanschluß 208
elektrisch verbunden.
In diesem Zustand ragt das andere Ende des Sammelanschlusses
208 über die Durchführung 210 hinaus, und zwar zwischen dem
Scheibenabschnitt 215 der Durchführung 210 und dem leitfähigen
Ring 211. Wie es in den Fig. 4d und 5d dargestellt ist, ist
das andere vorragende Ende des Sammelanschlusses 208 zur Rück
seite des Scheibenabschnitts 215 in Richtung zur Mitte der
Durchführung 210 hin gebogen, und ragt über die Isolierscheibe
210 durch das Öffnungsloch in die Mitte des gerundeten Ab
schnitts 217 hinein.
Als nächstes wird, wie es in den Fig. 4e und 5e dargestellt
ist, das Elektrodenelement 202 in diesem Zustand von der Öff
nung am oberen Ende aus im Gehäuse 201 untergebracht, und der
Umfang des Isolierrings 212 stößt an die Innenfläche des Ge
häuses 201.
Die Minuspol-Elektrodenanschlüsse 205, die sich vom Boden des
Elektrodenelements 202 aus erstrecken, sind zur Mitte des
Elektrodenelements 202 hin gebogen, und die Elektrodenan
schlüsse 205 stoßen gegen den Boden des Gehäuses 201 an der
Stelle, an der sie aufeinander angeordnet sind. In diesem Zu
stand wird eine Schweißelektrode (nicht gezeigt) in ein Durch
gangsloch in die Mitte des Kerns 203 von dem Öffnungsloch in
der Mitte der Durchführung 201 aus eingeführt, um das Wider
standschweißen der Minuspol-Elektrodenanschlüsse 205, die
aufeinander angeordnet sind, am Boden des Gehäuses 201 auszu
führen.
Anschließend wird das obere Ende des Sammelanschlusses 208,
welches vom Öffnungsloch der Durchführung 201 aus nach oben
gezogen wird, an die Rückseite des Abdeckelements 207 wider
standsgeschweißt. Das Abdeckelement 207 ist an der Öffnung am
oberen Ende des Gehäuses 201 befestigt, wodurch die Sekundär
batterie 200 der Ausführungsform, wie sie in den Fig. 4f
und 5f dargestellt worden ist, abgeschlossen ist.
Bei der Sekundärbatterie 200 der Ausführungsform weisen, ähn
lich wie in der herkömmlichen Sekundärbatterie 100, die Elek
trodenanschlüsse 204, die sich von dem zylindrischen Elektro
denelement 202 an der Vielzahl von Punkten auf der Oberkante
erstrecken, jeweils eine Fläche auf, die der Mitte des Elek
trodenelements 202 zugewandt ist. In der Sekundärbatterie 200
der Ausführungsform jedoch ist die Durchführung 201 aus Metall
mit den Elektrodenanschlüssen 204 zusammengeschlossen, die
sich von dem Elektrodenelement 202 aus an der Vielzahl von
Punkten und einem Sammelanschluß 208 erstrecken, im Gegensatz
zu der herkömmlichen Sekundärbatterie 100.
Da die Durchführung 210 ringförmig ausgebildet ist, sind die
Elektrodenanschlüsse 204 mit der Durchführung 210 am Umfang
verbunden, ohne daß sie mit Winkeln, an denen sie stark be
ansprucht werden, geknickt sind. Aus diesem Grund müssen die
Elektrodenanschlüsse 204 nicht bei Winkeln geknickt sein, bei
denen sie stark beansprucht werden, um in einen Elektrodenan
schluß gebunden zu werden, und das Brechen der Elektrodenan
schlüsse 204 aufgrund derartigen Knickens kann verhindert
werden.
Auf diese Weise können die Elektrodenanschlüsse 204, da die
Sekundärbatterie 200 der Ausführungsform keinen Bedarf an ver
drehten Elektrodenanschlüssen 204 hat, damit diese in einen
gebunden werden können, kürzer als die Elektrodenanschlüsse
des Stands der Technik sein. Als ein Ergebnis kann der Abstand
zwischen dem oberen Ende des Elektrodenelements 202 und dem
Boden des Abdeckelements 207 reduziert werden, um eine kleine
re Abmessung und ein geringeres Gewicht der gesamten Batterie
zu erreichen. Darüberhinaus besteht keine Notwendigkeit, die
Elektrodenanschlüsse 204 an den Sammelanschluß 208 zu schweißen,
wodurch das Verbindungsgefüge und der Verbindungsvorgang bei
dem Elektrodenanschluß 204 und dem Sammelanschluß 208 verein
facht werden.
Ferner kann die Leitfähigkeit der Elektrodenanschlüsse 204 und
des Sammelanschlusses 208 mit Hilfe des leitfähigen Ringes 211
verbessert werden, da der leitfähige Ring 211, welcher an der
Durchführung 210 befestigt ist, elektrisch mit den Elektroden
anschlüssen 204 und dem Sammelanschluß 208 verbunden ist, wo
durch ermöglicht wird, daß die Sekundärbatterie 200 der Aus
führungsform einen großen Strom erzeugt.
Darüberhinaus stößt der Umfang des Isolierrings 212, der an
der Durchführung 210 befestigt ist, gegen die Innenfläche des
Gehäuses 201, wodurch verhindert wird, daß der Sammelanschluß
208 und die Elektrodenanschlüsse 204 mit der Innenfläche des
Gehäuses 201 in Kontakt kommen. Aus diesem Grund ist es nicht
erforderlich, ein Isolierband um den Sammelanschluß 208 und
die Elektrodenanschlüsse 204 zu wickeln, woraus eine verbes
serte Produktivität der Sekundärbatterie 200 resultiert.
Der Isolierring 212, welcher verhindert, daß zwischen dem Sam
melanschluß 208 sowie den Elektrodenanschlüssen 204 und dem
Gehäuse 201 ein Kurzschluß auftritt, hält auf diese Weise die
Durchführung 210 in einer Richtung orthogonal zur Achse des
Gehäuses 201. Auf diese Weise kann das obere Ende des Elektro
denelements 202 im Gehäuse gehalten werden, ohne daß spezielle
Bauelemente benötigt werden.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die
zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt ist und ver
schiedene Veränderungen möglich sind, ohne von den Hauptpunkten
abzuweichen. Beispielsweise kann im Gegensatz zu der zuvor be
schriebenen Ausführungsform, welche den Sammelanschluß 208 und
die Durchführung 210 als separate Bauteile darstellt, die mit
einem Sammelanschluß integrierte Durchführung 400 verwendet
werden, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.
In diesem Falle besteht keine Notwendigkeit, den Sammelan
schluß 208 und die Durchführung 210 getrennt vorzusehen und
auch keine Notwendigkeit, den Sammelanschluß 208 mit der
Durchführung 210 zu verbinden, wodurch der Aufbau der Sekun
därbatterie vereinfacht wird. Sobald der Sammelanschluß 208
und die Durchführung 210 als getrennte Bauteile vorgesehen
sind, ist die Produktivität bei diesen Bauteilen gut. Wenn die
in einem Sammelanschluß integrierte Durchführung 400 verwendet
wird, wird der Aufbau der Sekundärbatterie erleichtert. Aus
diesem Grund ist es bevorzugt, daß eine geeignete Wahl ent
sprechend der Betrachtung von unterschiedlichen Zuständen ge
troffen wird.
Auf ähnliche Weise kann ein leitfähiger Ring 401 eingesetzt
werden, der mit einem Sammelanschluß integriert ist, wie es in
Fig. 7 dargestellt ist. In diesem Fall besteht keine Notwen
digkeit, den Sammelanschluß 208 und den leitfähigen Ring 211
separat vorzusehen und ferner keine Notwendigkeit, den Sam
melanschluß 208 gegen den leitfähigen Ring zur Leitung stoßen
zu lassen, wodurch der Aufbau der Sekundärbatterie vereinfacht
wird. Darüberhinaus können der Isolierring 212 und der leitfä
hige Ring 211 einstückig gebildet sein, um dem Zusammenbau der
Sekundärbatterie zu vereinfachen.
Die zuvor erwähnte Ausführungsform veranschaulicht die Sekun
därbatterie 200, welche derart aufgebaut ist, daß das aus Alu
minium hergestellte Abdeckelement 207 an einem Gehäuse 201 aus
Eisen montiert wird und das Abdeckelement 207 als ein Pluspol
dient. Andererseits kann eine Sekundärbatterie (nicht darge
stellt) in eine Anordnung implementiert werden, so daß ein Ab
deckelement aus Eisen an einem Gehäuse aus Aluminium befestigt
wird und ein Abdeckelement als Minuspol dient. In diesem Fall
kann der Aufbau von Bauteilen, wie z. B. eine Durchführung
identisch sein mit dem Aufbau von Bauteilen der Sekundärbatte
rie 200, welche in Fig. 3 oder ähnlichen Figuren dargestellt
ist, andererseits sind die bevorzugten Werkstoffe für die
Durchführung und den Sammelanschluß Nickel oder ähnliches.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform zeigt, daß der Isolier
ring 202, welcher verhindert, daß ein Kurzschluß am Sammel
anschluß 208 und an den Elektrodenanschlüssen 204 zum Gehäuse
201 auftritt, das obere Ende des Elektrodenelements 202 in
einer Richtung orthogonal zur Achse mit Bezug auf das Gehäuse
201 hält. Es ist jedoch möglich, wie es die Sekundärbatterie
von Fig. 8 zeigt. In Fig. 8 ist der Isolierrring 411 derart
geformt, daß er gegen die Innenfläche der Vorsprünge und Ver
tiefungen des Gehäuses 201, die Unterseite des Abdeckelements
207 und die Oberfläche des Elektrodenelements 202 stößt. Durch
diese Anordnung kann das gesamte Elektrodenelement 202 mit Be
zug auf das Gehäuse 201 in Richtung der Achse gehalten werden.
Die zuvor genannte Ausführungsform zeigt die Sekundärbatterie
200, bei welcher ein Abdeckelement 207 am Gehäuse 201 montiert
ist, wobei nur ein Ende offen ist. Andererseits kann die Se
kundärbatterie auch derart aufgebaut sein, daß paarweise ange
ordnete Abdeckelemente 207, 422 an beiden Enden des Gehäuses
421 montiert sind, wobei beiden Enden offen sind, wie es bei
der in Fig. 9 dargestellten Sekundärbatterie gezeigt ist.
In der Sekundärbatterie 420 kann die Dichtung 109 bei einem
Abdeckelement 422 weggelassen werden, und der Isolierring 212
kann an der Position der mit dem Abdeckelement 422 verbundenen
Durchführung 210 weggelassen werden. In diesem Fall jedoch
wird auf den Isolierring 212 vorzugsweise nicht verzichtet, da
dieser ein Bauteil für das Halten des Elektrodenelements 202
in seiner Position ist. Darüberhinaus erlaubt das Vorsehen
eines Isolierrrings 212 auf der Seite des Abdeckelements 422
den gleichen Aufbau auf beiden Seiten des Elektrodenelements
202, wodurch eine verbesserte Produktivität der Sekundärbatte
rie 420 erzielt wird.
In der oben beschriebenen Sekundärbatterie 420 kann beispiels
weise auf die Dichtungen 109 in sowohl dem Abdeckelement 207
als auch dem Abdeckelement 422 auf beiden Seiten verzichtet
werden, falls das Gehäuse 421 aus einem Isolierwerkstoff wie
z. B Harz gebildet ist, und ferner können auch die Isolierringe
212 an den Stellen der Durchführungen 210 auf beiden Seiten
wegfallen.
Während bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfin
dung unter Verwendung von spezifischen Bezeichnungen beschrie
ben worden sind, dient eine derartige Beschreibung lediglich
dem Zweck der Veranschaulichung, und es versteht sich, daß
Veränderungen und Abweichungen vorgenommen werden können, ohne
vom Wesen und dem Umfang der anliegenden Ansprüche abzuweichen.