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[TECHNISCHES FACHGEBIET]
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Querverweis zu verwandten Anmeldungen)
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2021-0024302 , die am 23. Februar 2021 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie und ein diese enthaltendes Batteriemodul und insbesondere auf eine Sekundärbatterie mit verbesserten Herstellungsverfahren und ein diese enthaltendes Batteriemodul.
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[HINTERGRUND]
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In letzter Zeit spielt der Bedarf an umweltfreundlichen alternativen Energiequellen in dem zukünftigen Leben zwangsläufig eine wichtige Rolle, da der Energiepreis aufgrund der Erschöpfung fossiler Brennstoffe zunimmt und zunehmende Bedenken bezüglich der Umweltverschmutzung bestehen. Daher wird die Erforschung von Techniken zur Erzeugung verschiedener Arten von Energie, wie etwa Kernenergie, Solarenergie, Windenergie und Gezeitenenergie, durchgeführt, und auch Energiespeichervorrichtungen zur effizienteren Nutzung der erzeugten Energie bekommen viel Aufmerksamkeit.
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Insbesondere nimmt der Bedarf an Batterien als Energiequellen zusammen mit der Technologieentwicklung und dem erhöhten Bedarf an mobilen Vorrichtungen schnell zu, und dementsprechend wurden viele Forschungsarbeiten an Batterien durchgeführt, die die verschiedenen Bedürfnisse erfüllen können.
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Typischerweise ist der Bedarf an der Lithium-Sekundärbatterie, wie etwa einer Lithium-Ionen-Batterie oder einer Lithium-Ionen-Polymerbatterie, die Vorteile wie eine hohe Energiedichte, eine Entladespannung, eine Ausgangsstabilität und dergleichen aufweisen, hoch.
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Ferner kann die Sekundärbatterie basierend auf der Struktur einer Elektrodenanordnung, die eine Struktur aufweist, in der eine Kathode und eine Anode gestapelt sind, wobei ein Separator dazwischen angeordnet ist, klassifiziert werden. Typischerweise kann zum Beispiel eine Elektrodenanordnung vom Wickelzellen-Typ, die eine Struktur aufweist, in der lange Folien aus Kathoden und Anoden in dem Zustand gewickelt sind, in dem ein Separator dazwischen angeordnet ist; eine Elektrodenanordnung vom gestapelten Typ, die eine Struktur aufweist, in der mehrere Kathoden und Anoden, die durch eine bestimmte Größeneinheit geschnitten sind, nacheinander in dem Zustand gestapelt sind, in dem Separatoren dazwischen angeordnet sind; oder dergleichen beschrieben werden. Um Probleme, die durch die Elektrodenanordnung vom Wickelzellen-Typ und die Elektrodenanordnung vom gestapelten Typ verursacht werden, zu lösen, wurde in den letzten Jahren eine Elektrodenanordnung vom gestapelten/gefalteten Typ entwickelt, die eine Kombination der Elektrodenanordnung vom Wickelzellen-Typ und der Elektrodenanordnung vom gestapelten Typ ist, die eine Struktur aufweist, in der Einheitszellen, die mit vorbestimmten Einheiten der Kathoden und der Anoden gestapelt sind, nacheinander gewickelt werden, wobei ein Separator dazwischen in dem Zustand angeordnet ist, in dem er auf einen Separator-Folie gelegt wurde.
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Ferner wird die Sekundärbatterie basierend auf der Form eines Batteriegehäuses in eine zylindrische Batterie, bei der eine Elektrodenanordnung in einem zylindrischen Gehäuse montiert ist, eine prismatische Batterie, bei der eine Elektrodenanordnung in einer prismatischen Dose montiert ist, und eine Batterie vom Pouch-Typ, bei der eine Elektrodenanordnung in einem beutelartigen Gehäuse aus einer Aluminiumlaminatfolie montiert ist, klassifiziert.
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Dabei sollte eine Sekundärbatterie die für die beabsichtigte Verwendung geeignete Leistung erfüllen und gleichzeitig Sicherheit bieten, wodurch sie für die kommerzielle Verwendung geeignet ist. Bei der Konstruktion einer Sekundärbatterie werden die Konstruktionsfaktoren unter Berücksichtigung dieser Leistungs- und Sicherheitsaspekte gleichzeitig bestimmt. Batterien, deren Konstruktion und Herstellung abgeschlossen wurden, werden Leistungsbewertungen, wie etwa Lebensdauer, Hochgeschwindigkeitseigenschaften und Hoch-/Niedertemperatureigenschaften, sowie Sicherheitsbewertungen, wie etwa Überladung, Überentladung, Aufprall, Nageltest und Heizbox, unterzogen.
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1 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, die einen Querschnitt eines oberen Teils einer herkömmlichen zylindrischen Sekundärbatterie zeigt.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Elektrodenanordnung 20 in einem zylindrischen Gehäuse 30 untergebracht und eine Kappenanordnung 40 ist an dem geöffneten oberen Teil des zylindrischen Gehäuses 30 montiert, wodurch eine zylindrische Sekundärbatterie 10 hergestellt werden kann.
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Die Elektrodenanordnung 20 kann eine Elektrodenanordnung vom Wickelzellen-Typ sein, in der eine erste Elektrode 21, eine zweite Elektrode 22 und ein Separator 23 gerollt sind.
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Die Kappenanordnung 40 kann eine obere Endkappe 41, eine Sicherheitsentlüfter 42 zum Senken eines Innendrucks und eine Stromunterbrechungsvorrichtung (CID) 43 aufweisen. Die obere Endkappe 41 und der Sicherheitsentlüfter 42 können eine Struktur bilden, die eng miteinander in Kontakt stehen, und der Sicherheitsentlüfter 42 kann eine Struktur bilden, die mit einem Mittelteil der Stromunterbrechungsvorrichtung 43 verbunden ist. Eine erste Elektrodenfahne 21t, die von der ersten Elektrode 21 vorsteht, kann mit einem unteren Endteil der Stromunterbrechungsvorrichtung 43 verbunden sein. Hier kann die erste Elektrode 21 eine Kathode sein und die erste Elektrodenfahne 21t kann eine Kathodenfahne sein.
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Wie oben beschrieben, kann die obere Endkappe 41 direkt oder indirekt mit dem Sicherheitsentlüfter 42, der Stromunterbrechungsvorrichtung 43 und den ersten Elektrodenfahnen 21t verbunden sein, wodurch sie elektrisch mit der Elektrodenanordnung 20 verbunden ist und als ein Elektrodenanschluss fungiert.
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Währenddessen kann eine Dichtung 70 zum Abdichten zwischen der Kappenanordnung 40 und dem zylindrischen Gehäuse 30 und eine CID-Dichtung 80, die eine Kante der Stromunterbrechungsvorrichtung 43 umhüllt, im inneren Abschnitt der Sekundärbatterie 10 angeordnet sein.
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Indem die Dichtung 70 zwischen dem zylindrischen Gehäuse 30 und der Kappenanordnung 40 angeordnet werden kann und dann ein Ende des oberen Abschnitts des zylindrischen Gehäuses 30 gebogen wird, kann eine Crimpkopplung erreicht werden. Dadurch kann ein Crimpabschnitt 31 in dem zylindrischen Gehäuse 30 ausgebildet werden und die Kappenanordnung 40 kann mit dem zylindrischen Gehäuse 30 gekoppelt sein.
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Obwohl nicht im Detail dargestellt, ist eine zweite Elektrodenfahne (nicht gezeigt), die von der zweiten Elektrode 22 vorsteht, mit dem zylindrischen Gehäuse 30 verbunden und das zylindrische Gehäuse 30 kann als ein anderer Elektrodenanschluss der Sekundärbatterie 10 fungieren. Das heißt, sowohl die Kappenanordnung 40 als auch das zylindrische Gehäuse 30 können als ein Elektrodenanschluss fungieren.
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Eine Anschlussfahne (nicht gezeigt) kann mit dem zylindrischen Gehäuse 30 verbunden sein, um eine elektrische Verbindung der Sekundärbatterie 10 zu führen, und im Allgemeinen ist die Anschlussfahne mit dem Crimpabschnitt 31 durch ein Schweißverfahren verbunden.
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Um die Sekundärbatterie 10 mit hoher Kapazität und hoher Dichte herzustellen, wurden in den letzten Jahren Entwicklungen vorgenommen, um die Größe der Sekundärbatterie 10 selbst zu vergrößern. Wenn die Sekundärbatterie 10 in ihrer Kapazität und Größe vergrößert wird, erhöht sich auch der daran angelegte Strom und dementsprechend muss auch eine Querschnittsfläche der Anschlussfahne, die mit dem zylindrischen Gehäuse 30 verbunden ist, vergrößert werden.
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Um die Anschlussfahne leicht zu verbinden, sollte ein flacher Abschnitt, der in dem Crimpabschnitt 31 ausgebildet ist, eine Fläche von einem gewissen Ausmaß aufweisen. Aus Konstruktionsgründen ist es jedoch schwierig, die Breite W1 des Crimpabschnitts 31 basierend auf einem Querschnitt entlang einer radialen Richtung signifikant zu vergrößern. Das heißt, die Größe der Anschlussfahne wird vergrößert, wohingegen der Crimpabschnitt 31 einen begrenzten Bereich aufweist, was es schwierig macht, die Anschlussfahne anzuschließen.
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Daher besteht unter den Umständen, unter denen der Bedarf an Sekundärbatterien mit hoher Kapazität und hoher Dichte zunimmt, ein Bedarf, eine Technologie zu entwickeln, die in der Lage ist, den flachen Abschnitt, der durch den Crimpabschnitt ausgebildet ist, zu vergrößern, um das Verbinden der Anschlussfahne zu erleichtern.
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[DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG]
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[Technische Aufgabe]
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Die vorliegende Offenbarung soll die oben genannten Probleme lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sekundärbatterie, die das Verbinden der Anschlussfahne durch Vergrößern der Fläche eines flachen Abschnitts, der in der Lage ist, eine Anschlussfahne anzuschließen, erleichtert, und ein Batteriemodul, das dieselbe umfasst, bereitzustellen.
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Die Aufgabe, die durch die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gelöst werden soll, ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Probleme beschränkt und kann innerhalb des Umfangs der technischen Idee, die in der vorliegenden Offenbarung enthalten ist, verschieden erweitert werden.
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[Technische Lösung]
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird eine Sekundärbatterie bereitgestellt, aufweisend: eine Elektrodenanordnung; ein zylindrisches Gehäuse, das die Elektrodenanordnung unterbringt und in dessen oberen Abschnitt geöffnet ist; eine Kappenanordnung, die mit dem geöffneten oberen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses gekoppelt ist; und ein Anschlusserweiterungsteil. Das zylindrische Gehäuse weist einen Crimpabschnitt auf, der gebogen wird, während er die Kappenanordnung umhüllt. Das Anschlusserweiterungsteil deckt den Crimpabschnitt ab und ist mit dem Crimpabschnitt verbunden.
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Die Fläche einer Oberfläche des Anschlusserweiterungsteils kann größer sein als die einer Oberfläche des Crimpabschnitts.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann einen ersten Abschnitt aufweisen, der mit einem oberen Oberflächenabschnitt des Crimpabschnitts verbunden ist.
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Die Breite des ersten Abschnitts kann breiter sein als die Breite des oberen Oberflächenabschnitts des Crimpabschnitts basierend auf einem Querschnitt entlang einer radialen Richtung.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann ferner einen zweiten Abschnitt aufweisen, der mit einem Seitenoberflächenabschnitt des Crimpabschnitts verbunden ist.
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Der erste Abschnitt kann eine Scheibenform aufweisen, und der zweite Abschnitt kann ein Abschnitt sein, der sich von einer Kante des ersten Abschnitts nach unten erstreckt.
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Der erste Abschnitt und der obere Oberflächenabschnitt des Crimpabschnitts können durch Schweißen verbunden sein, und der zweite Abschnitt und der Seitenoberflächenabschnitt des Crimpabschnitts können durch Schweißen verbunden sein.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann eine Unterlegscheibenform aufweisen, die auf dem Crimpabschnitt angeordnet ist.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann eine kreisförmige Abdeckform aufweisen, die den Crimpabschnitt abdeckt.
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Ein Durchgangsloch kann in der Mitte des Anschlusserweiterungsteils ausgebildet sein, und eine obere Endkappe der Kappenanordnung kann durch das Durchgangsloch freiliegen.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann ein Isolierelement aufweisen, das eine Innenfläche des Durchgangslochs abdeckt.
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Das Anschlusserweiterungsteil kann den ersten Abschnitt aufweisen, der mit dem oberen Oberflächenabschnitt des Crimpabschnitts verbunden ist, und das Durchgangsloch kann in der Mitte des ersten Abschnitts ausgebildet sein, und das Isolierelement kann zwischen dem ersten Abschnitt und der oberen Endkappe angeordnet sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das die Sekundärbatterie und eine Anschlussfahne aufweist, die mit dem Anschlusserweiterungsteil verbunden ist.
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[Vorteilhafte technische Effekte]
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Fläche eines flachen Abschnitts, der in der Lage ist, die Anschlussfahne anzuschließen, durch Verbinden eines separaten Anschlusserweiterungsteils mit dem Crimpabschnitt vergrößert werden. Dadurch kann die Anschlussfahne mit vergrößerter Größe leicht mit dem Anschlusserweiterungsteil verbunden werden.
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Die technischen Effekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben erwähnten Effekte beschränkt, und zusätzliche andere Effekte, die nicht oben beschrieben sind, werden für den Fachmann aus der Beschreibung der beigefügten Ansprüche deutlich erkennbar.
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[KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
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- 1 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der einen Querschnitt eines oberen Teils einer herkömmlichen zylindrischen Sekundärbatterie zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Sekundärbatterie von 2;
- 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Zustand vor dem Rollen einer Elektrodenanordnung zeigt, die in der Sekundärbatterie von 3 enthalten ist;
- 5 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A' von 2 zeigt;
- 6 ist ein Ausschnitt, der einen Abschnitt „B“ von 5 vergrößert und zeigt;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlusserweiterungsteils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 8 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Anschlusserweiterungsteil zeigt, der in der Sekundärbatterie von 8 enthalten ist;
- 10 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der eine Sekundärbatterie gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 11 ist ein Ausschnitt, der einen Abschnitt „C“ von 10 vergrößert und zeigt;
- 12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Anschlusserweiterungsteil zeigt, der in der Sekundärbatterie von 10 enthalten ist; und
- 13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Anschlussfahnen mit der Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verbunden sind.
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[DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN]
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben, so dass der Fachmann sie einfach durchführen kann. Die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden und ist nicht auf die hier aufgeführten Ausführungsformen beschränkt.
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Abschnitte, die für die Beschreibung irrelevant sind, werden weggelassen, um die vorliegende Offenbarung klar zu beschreiben, und gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente.
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Ferner sind in den Zeichnungen die Größe und Dicke jedes Elements der Einfachheit der Beschreibung halber willkürlich dargestellt, und die vorliegende Offenbarung ist nicht notwendigerweise auf die in den Zeichnungen dargestellten beschränkt. In den Zeichnungen ist die Dicke von Schichten, Bereichen usw. der Klarheit halber übertrieben dargestellt. In den Zeichnungen der Beschreibung sind die Dicken eines Abschnitts und eines Bereichs der Einfachheit halber übertrieben dargestellt.
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Ferner versteht es sich, dass, wenn ein Element, wie etwa eine Schicht, eine Folie, ein Bereich oder eine Platte, als „auf“ oder „über“ einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, es sich direkt auf dem anderen Element befinden kann oder auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt auf” einem anderen Element befindlich bezeichnet wird, bedeutet dies, dass keine anderen dazwischenliegenden Elemente vorhanden sind. Ferner bedeutet ein bestimmter Abschnitt, der sich „über“ oder „auf“ einem Referenzabschnitt befindet, dass sich der bestimmte Abschnitt über oder unter dem Referenzabschnitt befindet, und bedeutet insbesondere nicht, dass sich der bestimmte Abschnitt „über“ oder „auf“ einer entgegengesetzten Schwerkraftrichtung befindet.
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Ferner, wenn ein Abschnitt als „aufweisend“ oder „aufweisend“ eine bestimmte Komponente bezeichnet wird, bedeutet dies in der gesamten Beschreibung, dass der Abschnitt ferner andere Komponenten aufweisen kann, ohne die anderen Komponenten auszuschließen, sofern nicht anders angegeben.
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Ferner, wenn etwas als „planar“ bezeichnet wird, bedeutet dies in der gesamten Beschreibung, dass ein bestimmter Abschnitt von der Oberseite betrachtet wird, und wenn etwas als „Querschnitt“ bezeichnet wird, bedeutet dies, dass ein Zielabschnitt von der Seite eines vertikal geschnittenen Querschnitts betrachtet wird.
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2 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Sekundärbatterie von 2. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Zustand vor dem Rollen einer Elektrodenanordnung zeigt, die in der Sekundärbatterie von 3 enthalten ist.
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Unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 weist die Sekundärbatterie 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Elektrodenanordnung 200, ein zylindrisches Gehäuse 300, das die Elektrodenanordnung 200 unterbringt und in dessen oberen Abschnitt geöffnet ist, eine Kappenanordnung 400, die mit dem geöffneten oberen Abschnitt des zylindrischen Gehäuses gekoppelt ist, und einen Anschlusserweiterungsteil 500 auf. Der Anschlusserweiterungsteil 500 wird später unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 erläutert.
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Zuerst kann die Elektrodenanordnung 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine erste Elektrode 210, eine zweite Elektrode 220 und einen Separator 230 aufweisen. Die erste Elektrode 210, die zweite Elektrode 220 und der Separator 230 können gerollt werden, um eine Elektrodenanordnung 200 vom Wickelzellen-Typ zu bilden. Der Separator 230 kann zwischen der ersten Elektrode 210 und der zweiten Elektrode 220 angeordnet sein. Um zu verhindern, dass die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 220 miteinander in Kontakt stehen, wenn sie in Form einer Wickelzelle gerollt sind, ist es außerdem bevorzugt, dass ein Separator 240 ferner unter der zweiten Elektrode 220 angeordnet ist.
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Die erste Elektrode 210 weist einen ersten Elektrodenstromkollektor 211 und eine erste Aktivmaterialschicht 212 auf, die durch Aufbringen eines Elektrodenaktivmaterials auf den ersten Elektrodenstromkollektor 211 gebildet wird. Vorzugweise kann ein Elektrodenaktivmaterial auf den ersten Elektrodenstromkollektor 211 aufgebracht werden, um die erste Aktivmaterialschicht 212 zu bilden, und unter dem ersten Elektrodenstromkollektor 211 kann in einem Abschnitt, in dem ein erster Elektrodenstromkollektor 211 freiliegt, ohne ein Elektrodenaktivmaterial aufzubringen, eine erste Elektrodenfahne 213 durch ein Verfahren wie Schweißen verbunden werden.
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Die zweite Elektrode 220 weist einen zweiten Elektrodenstromkollektor 221 und eine zweite Aktivmaterialschicht 222 auf, die durch Aufbringen eines Elektrodenaktivmaterials auf den zweiten Elektrodenstromkollektor 221 gebildet wird. Vorzugweise kann ein Elektrodenaktivmaterial auf den zweiten Elektrodenstromkollektor 221 aufgebracht werden, um die zweite Aktivmaterialschicht 222 zu bilden, und unter dem zweiten Elektrodenstromkollektor 221 kann in einem Abschnitt, in dem ein zweiter Elektrodenstromkollektor 221 freiliegt, ohne ein Elektrodenaktivmaterial aufzubringen, eine zweite Elektrodenfahne 223 durch ein Verfahren wie Schweißen verbunden werden.
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Dabei kann die erste Elektrode 210 eine Kathode sein und die zweite Elektrode 220 kann eine Anode sein. Damit kann die erste Elektrodenfahne 213 eine Kathodenfahne sein und die zweite Elektrodenfahne 223 kann eine Anodenfahne sein. Indessen können in Bezug auf die gerollte Elektrodenanordnung 200 die erste Elektrodenfahne 213 und die zweite Elektrodenfahne 223 in zueinander entgegengesetzten Richtungen hervorstehen. Wie in 3 veranschaulicht, kann die erste Elektrodenfahne 213 in einer Richtung hervorstehen, in der die Kappenanordnung 400 positioniert ist, und die zweite Elektrodenfahne 223 kann in Richtung des unteren Abschnitts des zylindrischen Gehäuses 300 hervorstehen.
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Indessen ist das zylindrische Gehäuse 300 eine Struktur zum Unterbringen der Elektrodenanordnung 200, die mit Elektrolyten imprägniert ist, und kann ein metallisches Material aufweisen.
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Als Nächstes werden die Kappenanordnung 400 und der Crimpabschnitt 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 3, 5 und 6 ausführlich beschrieben.
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5 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A' von 2 zeigt. 6 ist ein Ausschnitt, der einen Abschnitt „B“ von 5 vergrößert und zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die 3, 5 und 6 kann die Kappenanordnung 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine obere Endkappe 410, einen Sicherheitsentlüfter 420 und eine Stromunterbrechungsvorrichtung (CID) 430 aufweisen. Die obere Endkappe 410 und der Sicherheitsentlüfter 420 können eine Struktur bilden, die eng miteinander in Kontakt stehen. Der Sicherheitsentlüfter 420 ist über der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 positioniert und kann elektrisch mit der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 verbunden sein. Vorzugweise kann ein Mittelteil des Sicherheitsentlüfters 420 physisch und elektrisch mit einem Mittelteil der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 verbunden sein. Die erste Elektrodenfahne 213, die von der ersten Elektrode 210 vorsteht, kann mit einem unteren Endteil der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 verbunden sein.
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Der Sicherheitsentlüfter 420 ist eine Dünnschichtstruktur, in der der Strom fließt, und sein Mittelteil kann so ausgebildet sein, dass er nach unten vorsteht, das heißt in der Richtung, in der die Stromunterbrechungsvorrichtung 430 positioniert ist. Die Stromunterbrechungsvorrichtung 430 ist ein plattenförmiges Element, in dem der Strom fließt, und kann mit mehreren Durchgangslöchern zum Entladen von Gas ausgebildet sein.
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Die obere Endkappe 410, der Sicherheitsentlüfter 420, die Stromunterbrechungsvorrichtung 430 und die erste Elektrodenfahne 213 können nacheinander verbunden sein, so dass die obere Endkappe 410 als ein Elektrodenanschluss zum Führen einer elektrischen Verbindung der Elektrodenanordnung 200 fungieren kann.
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Dabei kann das zylindrische Gehäuse 300 einen Crimpabschnitt 310 und einen Sickeabschnitt 320 aufweisen. Der Sickeabschnitt 320 bezieht sich auf einen Abschnitt, in dem ein Teil des zylindrischen Gehäuses 300 in der Mittenrichtung der Elektrodenanordnung 200 ausgespart ist, und dient zum stabilen Koppeln der Kappenanordnung 400 und zum Verhindern einer Bewegung der Elektrodenanordnung 200.
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Der Crimpabschnitt 310 bezieht sich auf einen Abschnitt, der im oberen Teil des Sickeabschnitts 320 positioniert ist, um die Kappenanordnung 400 zu umhüllen, und dient zum stabilen Koppeln der Kappenanordnung 400. Vorzugweise wird ein oberes Ende des zylindrischen Gehäuses 300 in einer Richtung gebogen, in der die Kappenanordnung 400 positioniert ist, wodurch eine Crimpkopplung erreicht wird. Das heißt, das zylindrische Gehäuse 300 weist den Crimpabschnitt 310 auf, der gebogen wird, während er die Kappenanordnung 400 umhüllt.
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Eine Dichtung 700 kann an den Innenflächen des Crimpabschnitts 310 und des Sickeabschnitts 320 montiert sein, um eine Dichtungskraft zwischen der Kappenanordnung 400 und dem zylindrischen Gehäuse 300 zu erhöhen. Das heißt, wenn der Crimpabschnitt 310 ausgebildet ist, kann die Dichtung 700 zwischen dem zylindrischen Gehäuse 300 und der Kappenanordnung 400 angeordnet sein, um dadurch die Sekundärbatterie 100 abzudichten. Durch Anordnen der Dichtung 700 kann verhindert werden, dass ein interner Elektrolyt austritt.
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Die CID-Dichtung 800 kann so konfiguriert sein, dass sie die Kante der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 umhüllt. Außerdem kann sich ein Teil der CID-Dichtung 800 zwischen dem Sicherheitsentlüfter 420 und der Stromunterbrechungsvorrichtung 430 erstrecken.
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Als Nächstes wird der Anschlusserweiterungsteil 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 ausführlich beschrieben.
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Anschlusserweiterungsteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 5 bis 7 deckt der Anschlusserweiterungsteil 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Crimpabschnitt 310 ab und ist mit dem Crimpabschnitt 310 verbunden.
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Wie zuvor beschrieben, wird ein Ende des oberen Abschnitts des zylindrischen Gehäuses 300 in eine Richtung gebogen, in der die Kappenanordnung 400 positioniert ist, um den Crimpabschnitt 310 zu bilden, wodurch der Crimpabschnitt 310 einen oberen Abschnitt 310U und einen Seitenoberflächenabschnitt 310S aufweisen kann. Der Seitenoberflächenabschnitt 310S kann ein nicht gebogener Abschnitt des zylindrischen Gehäuses 300 sein, der über dem Sickeabschnitt 320 gebildet ist, und der obere Oberflächenabschnitt 310U ist ein Abschnitt, der für eine Crimpkopplung gebogen ist, die ein Abschnitt sein kann, der eine Oberfläche parallel zur oberen Oberfläche der oberen Endkappe 410 bildet.
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Das Anschlusserweiterungsteil 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so angeordnet, dass jenen Crimpabschnitt 310 abdeckt und mit dem Crimpabschnitt 310 verbunden werden kann. Das Verbindungsverfahren ist nicht besonders beschränkt, aber das Schweißverbinden ist bevorzugt.
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Das Anschlusserweiterungsteil 500 kann einen ersten Abschnitt 510 aufweisen, der mit dem oberen Oberflächenabschnitt 310U des Crimpabschnitts 310 verbunden ist, und einen zweiten Abschnitt 520, der mit dem Seitenoberflächenabschnitt 310S des Crimpabschnitts 310 verbunden ist. Vorzugsweise kann der erste Abschnitt 510 eine Scheibenform aufweisen, und der zweite Abschnitt 520 kann ein Abschnitt sein, der sich von der Kante des ersten Abschnitts 510 nach unten erstreckt. Das Anschlusserweiterungsteil 500, das den ersten Abschnitt 510 und den zweiten Abschnitt 520 aufweist, kann eine kreisförmige Abdeckform aufweisen, die den Crimpabschnitt 310 abdeckt.
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Dabei kann die Fläche einer Oberfläche des Anschlusserweiterungsteils 500 größer sein als die einer Oberfläche des Crimpabschnitts 310. Vorzugweise kann die eine Oberfläche des Anschlusserweiterungsteils 500 einer oberen Oberfläche des ersten Abschnitts 510 und einer äußeren Oberfläche des zweiten Abschnitts 520 entsprechen. Ferner kann die eine Oberfläche des Crimpabschnitts 310 der oberen Oberfläche des oberen Abschnitts 310U und der äußeren Oberfläche des Seitenoberflächenabschnitts 310S entsprechen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der flache Abschnitt breiter, wenn das Anschlusserweiterungsteil 500 mit dem Crimpabschnitt 310 verbunden wird. Vorzugweise kann, wie in 6 gezeigt, die Breite W2 des ersten Abschnitts 510 basierend auf dem Querschnitt entlang der radialen Richtung breiter sein als die Breite W3 des oberen Abschnitts 310U des Crimpabschnitts 310. Hier bedeutet die radiale Richtung eine Richtung vom Mittelabschnitt zum Außenumfangsabschnitt des zylindrischen Gehäuses 300. Insbesondere kann in 2 eine x-Achsenrichtung oder eine y-Achsenrichtung der radialen Richtung entsprechen. Der Querschnitt entlang der radialen Richtung bedeutet einen Querschnitt, wie in 5 und 6 gezeigt.
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Der Crimpabschnitt 31 der herkömmlichen Sekundärbatterie 10 (siehe 1) weist eine schmalere Breite W1 auf, wohingegen die Sekundärbatterie 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Anschlusserweiterungsteil 500 mit der breiteren Breite W2, wie oben beschrieben, aufweist, so dass der flache Abschnitt stark vergrößert werden kann. Dadurch kann, selbst wenn die Größe der Anschlussfahne, die später beschrieben wird, vergrößert wird, ihr Verbinden leicht erreicht werden. Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass der schweißbare Abschnitt nur etwa 1 mm im Crimpabschnitt 31 der herkömmlichen Sekundärbatterie 10 war, kann die Sekundärbatterie 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den schweißbaren Abschnitt aufgrund des Anschlusserweiterungsteils 500 auf ein Niveau von 2 mm bis 13 mm erweitern.
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Wie oben beschrieben, kann das Anschlusserweiterungsteil 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine kreisförmige Abdeckform aufweisen. Ein solches Anschlusserweiterungsteil 500 kann derart gekoppelt sein, dass es den Crimpabschnitt 310 und die Kappenanordnung 400 abdeckt. Der erste Abschnitt 510 und der obere Oberflächenabschnitt 310U des Crimpabschnitts 310 können durch Schweißen verbunden sein, und der zweite Abschnitt 520 und der Seitenoberflächenabschnitt 310S des Crimpabschnitts 310 können durch Schweißen verbunden sein. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Anschlusserweiterungsteil 500 nicht einfach eine Plattenform mit einer großen Fläche, sondern eine Abdeckform, die den ersten Abschnitt 510 und den zweiten Abschnitt 520 umfasst, so dass es stabiler auf dem Crimpabschnitt 310 und der Kappenanordnung 400 montiert werden kann, so dass das Schweißen zwischen dem Anschlusserweiterungsteil 500 und dem Crimpabschnitt 310 erleichtert wird.
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Dabei kann unter Bezugnahme auf die 6 und 7 ein Durchgangsloch 500H in der Mitte des Anschlusserweiterungsteils 500 ausgebildet sein. Vorzugsweise kann sich das Durchgangsloch 500H in dem ersten Abschnitt 510 des Anschlusserweiterungsteils 500 befinden, und die obere Endkappe 410 der Kappenanordnung 400 kann durch dieses Durchgangsloch 500H freiliegen. Wie zuvor beschrieben, fungiert die obere Endkappe 410 auch als ein Elektrodenanschluss und eine externe Anschlussfahne kann mit der oberen Endkappe 410 durch das Durchgangsloch 500H verbunden werden.
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Als Nächstes wird eine Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Die Details des Abschnitts, der mit den zuvor beschriebenen Abschnitten überlappt, werden jedoch weggelassen.
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8 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der die Sekundärbatterie gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Anschlusserweiterungsteil zeigt, der in der Sekundärbatterie von 8 enthalten ist. 8 zeigt einen Querschnitt entlang einer radialen Richtung der Sekundärbatterie 100a gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 weist die Sekundärbatterie 100a gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Elektrodenanordnung 200, ein zylindrisches Gehäuse 300, eine Kappenanordnung 400 und einen Anschlusserweiterungsteil 500a auf. Die Details der Elektrodenanordnung 200, des zylindrischen Gehäuses 300 und der Kappenanordnung 400 werden hier weggelassen, da sie mit den zuvor beschriebenen Abschnitten überlappen.
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Das Anschlusserweiterungsteil 500a gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann einen ersten Abschnitt 510a aufweisen, der mit einem oberen Oberflächenabschnitt 310U eines Crimpabschnitts 310 verbunden ist. Der erste Abschnitt 510a kann mit dem oberen Oberflächenabschnitt 310U des Crimpabschnitts 310 durch Schweißen verbunden sein, um das Anschlusserweiterungsteil 500a zu fixieren.
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Außerdem kann der erste Abschnitt 510a eine Unterlegscheibenform aufweisen, in der ein Durchgangsloch 500Ha in dessen Mitte ausgebildet ist. Eine obere Endkappe 410 der Kappenanordnung 400 kann durch das Durchgangsloch 500Ha freiliegen. Das Anschlusserweiterungsteil 500a gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Unterlegscheibenform aufweisen, die über dem oberen Oberflächenabschnitt 310U des Crimpabschnitts 310 angeordnet ist. Das heißt, anders als das zuvor unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschriebene Anschlusserweiterungsteil 500 kann das Anschlusserweiterungsteil 500a gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur den ersten Abschnitt 510a aufweisen, so dass das eine Unterlegscheibenform aufweist.
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Ferner kann die Breite des ersten Abschnitts 510a basierend auf dem Querschnitt entlang der radialen Richtung breiter sein als die Breite des oberen Abschnitts 310U des Crimpabschnitts 310. Durch starkes Vergrößern des flachen Abschnitts können Anschlussfahnen, die später beschrieben werden, leicht verbunden werden. Da dies mit dem zuvor unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Inhalt überlappt, wird eine weitere Beschreibung davon weggelassen.
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Als Nächstes wird eine Sekundärbatterie gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 beschrieben. Beschreibungen der Abschnitte, die mit den zuvor beschriebenen Abschnitten überlappen, werden jedoch weggelassen.
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10 ist ein Teil einer Querschnittsansicht, der die Sekundärbatterie gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 11 ist ein Ausschnitt, der einen Abschnitt „C“ von 10 vergrößert und zeigt. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Anschlusserweiterungsteil zeigt, der in der Sekundärbatterie von 10 enthalten ist. 10 zeigt einen Querschnitt entlang einer radialen Richtung der Sekundärbatterie 100b gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 weist die Sekundärbatterie 100b gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Elektrodenanordnung 200, ein zylindrisches Gehäuse 300, eine Kappenanordnung 400 und einen Anschlusserweiterungsteil 500b auf. Die Details der Elektrodenanordnung 200, des zylindrischen Gehäuses 300 und der Kappenanordnung 400 werden hier weggelassen, da sie mit den zuvor beschriebenen Abschnitten überlappen.
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Das Anschlusserweiterungsteil 500b gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Durchgangsloch 500Ha aufweisen, das in seiner Mitte ausgebildet ist. Vorzugsweise kann das Durchgangsloch 500Hb in der Mitte eines ersten Abschnitts 510b ausgebildet sein, der mit dem oberen Oberflächenabschnitt 310U des Crimpabschnitts 310 verbunden ist. Dabei kann das Anschlusserweiterungsteil 500b ein Isolierelement 600 aufweisen, das eine Innenfläche in einer Richtung des Durchgangslochs 500Hb abdeckt. Das Isolierelement 600 kann eine Innenfläche des ersten Abschnitts 5 10b des Anschlusserweiterungsteils 500b in der Richtung des Durchgangslochs 500Hb abdecken. Ferner kann das Isolierelement 600 dazu konfiguriert sein, einen Teil der oberen Oberfläche und einen Teil der unteren Oberfläche des ersten Abschnitts 510b neben der Innenfläche abzudecken. Das Isolierelement 600 kann ohne Einschränkung aufgebracht werden, solange es ein Material mit elektrischer Isolierung ist. Beispielsweise kann es durch ein Verfahren wie das Einpassen eines Isoliermaterials wie ein Gummimaterial oder das Aufbringen eines Isoliermaterials gebildet werden.
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Eine obere Endkappe 410 der Kappenanordnung 400 kann durch das Durchgangsloch 500Hb freiliegen, und das Isolierelement 600 kann zwischen dem ersten Abschnitt 510b des Anschlusserweiterungsteils 500b und der oberen Endkappe 410 angeordnet sein.
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Der Anschlusserweiterungsteil 500b mit einer erweiterten Fläche ist zum leichten Verbinden einer Anschlussfahne vorgesehen, wobei ein flacher Abschnitt vergrößert wird. Wenn jedoch der Anschlusserweiterungsteil 500b mit der Kappenanordnung 400, insbesondere mit der oberen Endkappe 410, in Kontakt kommt, kann ein Kurzschluss auftreten, der die Sicherheit der Sekundärbatterie 100b beeinträchtigen kann. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform das Isolierelement 600 in dem Anschlusserweiterungsteil 500b vorgesehen, um den flachen Abschnitt zu vergrößern, mit dem die Anschlussfahnen verbunden sind, und gleichzeitig zusätzlich Isoliereigenschaften bereitzustellen, um das Auftreten eines Kurzschlusses zu verhindern.
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Des Weiteren zeigen die 10 bis 12, dass das Anschlusserweiterungsteil 500b den zweiten Abschnitt 520b aufweist, aber in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auch eine Form verfügbar, in der ein Isolierelement auf dem Anschlusserweiterungsteil angeordnet ist, das nur den ersten Abschnitt aufweist.
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13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem Anschlussfahnen mit der Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verbunden sind.
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Unter Bezugnahme auf 13 kann eine Mehrzahl von Sekundärbatterien 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesammelt werden, um ein Batteriemodul zu bilden. Dabei fungiert das Anschlusserweiterungsteil 500 als ein Anodenanschluss, so dass die Anschlussfahne 610 mit dem Anschlusserweiterungsteil 500 verbunden werden kann. Das heißt, das Batteriemodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Sekundärbatterie 100 mit einem Anschlusserweiterungsteil 500 und einer Anschlussfahne 610 auf, die mit dem Anschlusserweiterungsteil 500 verbunden ist. Auch wenn die Größe der Anschlussfahne 610 zusammen mit der Vergrößerung der Kapazität und Größe der Sekundärbatterie 100 zunimmt, wird das Anschlusserweiterungsteil 500 bereitgestellt, und somit kann diese Anschlussfahne 610 durch ein Schweißverfahren leicht verbunden werden.
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Des Weiteren fungiert die obere Endkappe 410 als ein Kathodenanschluss, so dass eine weitere Anschlussfahne 620 durch das Durchgangsloch 500H (siehe 7) des Anschlusserweiterungsteils 500 verlaufen kann und mit der oberen Endkappe 410 verbunden werden kann. Innerhalb des Batteriemoduls kann eine Vielzahl von Sekundärbatterien 100 durch diese Anschlussfahnen 610 und 620 elektrisch miteinander verbunden werden.
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Die Begriffe, die Richtungen veranschaulichen, wie etwa die Vorderseite, die Rückseite, die linke Seite, die rechte Seite, die obere Seite und die untere Seite, wurden in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung verwendet, aber die verwendeten Begriffe werden der Einfachheit der Beschreibung halber einfach bereitgestellt und können je nach der Position eines Objekts, der Position eines Beobachters oder dergleichen unterschiedlich sein.
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Die Sekundärbatterie oder das Batteriemodul gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann zusammen mit verschiedenen Steuer- und Schutzsystemen, wie etwa BMS (Battery Management System), BDU (Battery Disconnect Unit) und einem Kühlsystem, montiert werden, um ein Batteriepack zu bilden.
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Die Sekundärbatterie, das Batteriemodul oder das Batteriepack können auf verschiedene Vorrichtungen angewendet werden. Beispielsweise kann es auf Fahrzeugen, wie etwa ein Elektrofahrrad, ein Elektrofahrzeug und ein Hybridelektrofahrzeug, angewendet werden und kann auf verschiedene Vorrichtungen angewendet werden, die in der Lage sind, eine Sekundärbatterie zu verwenden, ohne darauf beschränkt zu sein.
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Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oben gezeigt und beschrieben wurden, ist der Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt, und zahlreiche Änderungen und Modifikationen können vom Fachmann unter Verwendung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Grundgedanken der Erfindung, die ebenfalls in den Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung fällt, entwickelt werden.
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[Beschreibung der Bezugszeichen]
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- 100, 100a, 100b
- Sekundärbatterie
- 200
- Elektrodenanordnung
- 300
- zylindrisches Gehäuse
- 310
- Crimpabschnitt
- 400
- Kappenanordnung
- 500, 500a, 500b
- Anschlusserweiterungssteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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