DE102006031857B4 - Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau - Google Patents
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Abstract
Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (20) aufweist, in dem eine Mittelstange (30) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40) versehen ist, und wobei Klemmeinheiten (60) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) und den Batterieanschlussklemmen (50) herstellen und Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70) am Batteriegehäuse (20) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40) aus einer Anodenschicht (41), einer Kathodenschicht (42) und wenigstens einer Isolationsschicht (43) besteht, wobei ein Anodenstoff (411) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41) und ein Kathodenstoff (421) auf die Oberfläche der Kathodenschicht (42) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43) zwischen der Anodenschicht (41) und der Kathodenschicht (42) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41) an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt (412) versehen ist, auf dem kein Anodenstoff (411) vorhanden ist, während die Kathodenschicht (42) an einer dem Anschlussabschnitt (412) gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt (422) versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff (421) vorhanden ist, und wobei die Anodenschicht (41), die Isolationsschicht (43) und die Kathodenschicht (42) der Reihenfolge nach übereinander angeordnet sind, und wobei der positive Anschlussabschnitt (412) und der negative Anschlussabschnitt (422) von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40) gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt (412) und seinem negativen Anschlussabschnitt (422) nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt (412) und dem negativen Anschlussabschnitt (422) herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange (30) herum gewickelt sind...
Description
- Die Erfindung betrifft eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, insbesondere einem Aufbau zum Ausleiten der gesammelten elektrischen Energie aus der sekundären Lithium-Batterie.
- Eine sekundäre Lithium-Batterie in der Bauweise einer Biskuitrolle ist, wie in den
1 und2 gezeigt, aus derUS 5,849,431 A bekannt, wobei ein spiral gewickelter Elektrodenaufbau10 (im folgenden Text als Polbördel bezeichnet) durch sachgemäßes Übereinanderlegen einer Anodenschicht11 , einer Trennschicht12 sowie einer Kathodenschicht13 und ihr Umwickeln um einen Zentralstab14 entsteht. In der Konstruktion gemäß den1 und2 ist eine Vielzahl von zahnförmigen Leiterstiften111 ,131 besonders an einer Seite der Anodenschicht11 und Kathodenschicht13 vorgesehen, welche durch Vorschneiden gebildet werden. Die elektrische Energie kann von dem Polbördel10 abgeleitet werden, indem die jeweiligen Leiterstifte111 ,131 zentriert mit der Außenkante eines scheibenförmigen Stromableiters15 zusammengeschweißt sind. - Es ist darauf hinzuweisen, dass alle Schichten des Polbördels nach der Wickelung eine konzentrische Ausführung aufweisen, sodass Abstände zwischen dem jeweiligen Leiterstift und der Außenkante des als Schweißpunkt funktionierenden scheibeförmigen Stromableiters
15 verschieden sind. Bevor die Schweißarbeit zwischen dem jeweiligen Leiterstift und Stromableiter vorgenommen wird, müssen alle Leiterstifte zentriert werden, anschließend können sie erst mit der Außenkante des scheibeförmigen Stromableiters15 zusammen verschweißt werden. - Jedoch ergeben sich offensichtlich viele gravierende Mängel bezüglich des Aufbaus sowie der Herstellung aus dieser Batteriekonstruktion. Zum Beispiel:
- 1. Die komplizierte bzw. wiederholte Schneidearbeit ist während der Polbördelfertigung gezielt zu vermeiden, weil Materialspäne während der Schneidearbeit entstehen können. Haften kleine Späne auf der Oberfläche der Anodenschicht oder Kathodenschicht an, kann eine unreparierbare Störung an der Leitfähigkeit des Polbördels hinterher verursacht werden. Wird der Polbördel des herkömmlichen Aufbaus einem zahnförmigen Schnitt unterzogen, wird die Herstellung erschwert, die Fehlerlosigkeit reduziert und es entsteht Schnittabfall.
- 2. Weil die Leiterstifte jeder Schicht des Polbördels konzentrisch angeordnet sind, die Länge jeweiliger Leiterstifte einheitlich sein muss sowie ein Bezugswert aus dem von der Außenkante des Stromableiters weiter entfernten Leiterstift genommen wird, müssen die zu langen Leiterstifte vorher zusammen gepresst werden, wenn die Schweißarbeit zwischen dem jeweiligen Leiterstift und der Außenkante des Stromableiters durchgeführt wird. Durch das Zusammenpressen wird nicht nur die Herstellung komplizierter, sondern bringt auch die Gefahr des Leiterstiftbruchs mit sich.
- 3. Die Fläche der Außenkante des scheibenförmigen Stromableiters ist für das Schweißen der Leiterstifte ziemlich klein. Bei größerer Anzahl der Leiterstifte wird die Batterieherstellung erschwert.
- Wie aus
3 ersichtlich, ist eine Konstruktion einer sekundären Lithium-Batterie aus derUS 6,447,946 B1 bekannt, bei der mehrere Leiterstifte111a ,131a zuerst an einer Seite eines Polbördels angeschweißt und dann mit einem Seitenrahmen161 verschweißt sind, welcher sich von einer Seite der Leiterstifte111a ,131a und einer Batterieanschlussklemme16 erstreckt. - In den beiden vorgenannten herkömmlichen Konstruktionen der Lithium-Batterie werden zuerst mehrere Leiterstifte am Polbördel ausgeformt oder angeschweißt. Die Leiterstifte dienen zum Anschweißen an der Batterieklemme oder am Stromableiter.
- Auf diese Weise kann die elektrische Energie des Polbördels aus der Batterie abgeleitet werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Anzahl der Leiterstifte für die Konstruktion der Hochkapazitätsbatterie im Vergleich zu der Batterie mit normaler Kapazität gesteigert wird. Sonst wird die Effizienz der Aufladung bzw. Entladung beim Aufladen bzw. Entladen der Batterie mit starkem Storm wegen der Erhöhung der inneren Impedanz stark reduziert. Es kann sogar die Batterie funktionsunfähig werden. Bei der herkömmliche Konstruktion ist die Anzahl der Leiterstifte auf die Schweißtechnik sowie die Schneidetechnik beschränkt und lässt sich nicht effektiv erhöhen.
- Wie oben bezüglich der Batteriekonstruktion erläutert, kann die Innenimpedanz in der Batterie durch Zunahme der Anzahl der Leiterstifte verringert werden, was der Anforderung an die hohe Kapazität der Batterie entspricht. Die große Anzahl von Leiterstiften macht jedoch nicht nur den Vorgang der Schweißarbeit zeit- und kraftaufwendig, sondern die Herstellung wird auch komplizierter.
- Folglich liegt der Forschungsschwerpunkt der vorliegenden Erfindung darin, dass einerseits der elektrische Anschluss zwischen dem Polbördel und der Batterieklemme ohne Verschweißen direkt geschafft und andererseits die elektrische Verbindung zwischen Polbördel und Batterieklemme mit großer Kontaktfläche verwirklicht wird. Aufgrund dessen wird die Innenimpedanz der Batterie stark verringert. Die erfindungsgemäße Batterie entspricht nicht nur den Anforderungen der Hochkapazitätsbatterie, sondern wenn sie als Batterie mit niedriger Kapazität verwendet wird, kann sie auch relativ gute Leistung bringen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau zu schaffen, die eine erhebliche Herabsetzung der Innenimpedanz der Batterie gewährleistet sowie den Anforderungen an die Auf- und Entladung großer Strommengen bewirkt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die die im Anspruch 1 bzw. 4 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau geschaffen, wobei der spiral gewickelte Elektrodenaufbau an seinen Seitenrändern integral mit einem großflächigen positiven und negativen Anschlussabschnitt versehen ist. In der Mitte von Batterieanschlussklemmen ist jeweils ein großflächiger Sammelabschnitt ausgebildet, der sich an einer dem positiven Anschlussabschnitt oder dem negativen Anschlussabschnitt zugewandten Stelle befindet. Es liegen ferner Klemmeinheiten vor, von denen jede aus Andrückplatten besteht, die an der Außenseite des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts angebracht sind. Mit den beiden Andrückplatten der Klemmeinheit lässt sich der Sammelabschnitt gegen den positiven Anschlussabschnitt oder den negativen Anschlussabschnitt andrücken, was für eine feste Verbindung der Schichten des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus sorgt. Auf diese Weise ergibt sich eine mechanische, aber auch elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts oder des negativen Anschlussabschnitts mit dem Sammelabschnitt. Aus der großflächigen, festen und elektrischen Verbindung zwischen dem spiral gewickelten Elektrodenaufbau und der Batterieanschlussklemme resultiert die Verringerung der Innenimpedanz der Batterie, was einen leichtgängigen Durchlass der großen Strommenge gewährleistet.
- Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer aus derUS 5,849,431 A bekannten Konstruktion; -
2 eine perspektivische Darstellung einer aus derUS 5,849,431 A bekannten Konstruktion, bei der die Leiterstifte an einen Stromableiter angeschweißt sind; -
3 einen Schnitt durch eine aus derUS 6,447,946 B1 bekannte Lithium-Batterie; -
4 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbaus; -
5 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sammelabschnitts vor dem Anbringen an den spiral gewickelten Elektrodenaufbau; -
6 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Konstruktion -
7 in Schnittdarstellung die zwei Andrückplatten im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, der sich im Batteriegehäuse befindet; -
8 eine perspektivische Darstellung einer einzigen Andrückplatte im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau; und -
9 in Schnittdarstellung die einzige Andrückplatte im Zusammenwirken mit dem erfindungsgemäßen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, der sich im Batteriegehäuse befindet. - Bezugnehmend auf die
4 bis7 weist eine erfindungsgemäße sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau ein Batteriegehäuse20 auf, in dem eine Mittelstange30 vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange30 mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen50 verbunden sind, und wobei die Mittelstange30 außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau40 versehen ist, und wobei Klemmeinheiten60 eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 und den Batterieanschlussklemmen50 herstellen, woraufhin Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern70 am Batteriegehäuse20 befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind. - Das Batteriegehäuse
20 weist an seinen beiden Enden jeweils eine Öffnung201 auf, wobei Batterieteile im Inneren des Batteriegehäuses20 vorgesehen sind. Die Öffnung201 ist mit einer Endkappe21 verschließbar, wobei die Endkappe21 ein Durchgangsloch211 aufweist, aus dem die Batterieteile herausragen. - Die Mittelstange
30 ist als Isolationsaufbau ausgeführt und im Inneren des Batteriegehäuses20 gelagert. Die Mittelstange30 ist an ihren beiden Enden mit je einem Verbindungsabschnitt31 versehen, der als Bohrung311 ausgebildet ist. - Der spiral gewickelte Elektrodenaufbau
40 besteht aus einer Anodenschicht41 , einer Kathodenschicht42 und wenigstens einer Isolationsschicht43 , wobei ein Anodenstoff411 auf die Oberfläche der Anodenschicht41 und ein Kathodenstoff421 auf die Oberfläche der Kathodenschicht42 aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht43 zwischen der Anodenschicht41 und der Kathodenschicht42 vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht41 an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt412 versehen ist, auf dem kein Anodenstoff411 vorhanden ist, während die Kathodenschicht42 an einer dem Anschlussabschnitt412 gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt422 versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff421 vorhanden ist. Die Anodenschicht41 , die Isolationsschicht43 und die Kathodenschicht42 sind der Reihenfolge nach übereinander angeordnet, wobei der positive Anschlussabschnitt412 und der negative Anschlussabschnitt422 von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt412 und seinem negativen Anschlussabschnitt422 nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt412 und dem negativen Anschlussabschnitt422 herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange30 herum gewickelt sind. - Jede der Batterieanschlussklemmen
50 ist leitfähig, wobei die Batterieanschlussklemme50 an ihrem einen Ende einen in der Form einer Steckstange511 ausgebildeten in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt31 der Mittelstange30 stehenden Verbindungsabschnitt51 sowie an ihrem anderen Ende einen in der Form einer Spindel ausgebildeten Ausgangsabschnitt52 aufweist. Die Batterieanschlussklemme50 im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt51 und dem Ausgangsabschnitt52 mit einem Flansch53 und einem Sammelabschnitt54 versehen ist, wobei der Sammelabschnitt54 zylindrisch ausgebildet und mit einem Durchgangsloch541 versehen ist. Der Sammelabschnitt54 befindet sich an einer dem positiven Anschlussabschnitt412 oder dem negativen Anschlussabschnitt422 des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 zugewandten Stelle, während der Flansch53 gegen eine Endkappe21 des Batteriegehäuses20 anliegt. - Jede der Klemmeinheiten
60 weist wenigstens einen Gewindebolzen61 und zwei Andrückplatten62 ,62a auf, wobei sich jeweils eine Durchgangsbohrung621 in den Andrückplatten62 ,62a befindet. Die Andrückplatten62 ,62a sind paarweise außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt412 als auch an negativen Anschlussabschnitt422 angeordnet, wobei der Gewindebolzen61 durch die Durchgangsbohrung621 der einen Andrückplatte62a , ein Durchgangsloch541 des Sammelabschnitts54 und die Durchgangsbohrung621 der anderen Andrückplatte62 hindurch durchschraubbar ist, um einen sicheren Halt der beiden Andrückplatten62 ,62a an dem positiven Anschlussabschnitt412 und dem negativen Anschlussabschnitt422 zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts412 bzw. des negativen Anschlussabschnitts422 mit dem Sammelabschnitt54 zu gewährleisten. - Nachdem der spiral gewickelte Elektrodenaufbau
40 über die Klemmeinheiten60 mit der Mittelstange30 und den Batterieanschlussklemmen50 verbunden ist, werden die Ausgangsabschnitte52 der Batterieanschlussklemmen50 durch die jeweiligen Durchgangslöcher211 der Endkappen21 hindurchgeführt, wobei der Flansch53 gegen die innere Endfläche der Endkappe21 drückbar ist. Auf diese Weise kann die Schraubenmutter70 auf den Ausgangsabschnitt52 aufgeschraubt werden, was eine feste Verbindung der Batterieteile mit dem Batteriegehäuse20 gewährleistet. - Der erfindungsgemäße, spiral gewickelte Elektrodenaufbau ermöglicht eine großflächige, elektrische Verbindung mit der Batterieanschlussklemme
50 , damit die Batterie die Anforderungen an die Auf- und Entladung mit großer Strommenge erfüllen kann. - Unter Bezug auf die
4 bis7 wird die erfindungsgemäße Funktionsweise beschrieben. Um den Anforderungen an die hohe Batteriekapazität zur Auf- und Entladung mit großer Strommenge zu genügen, sind der spiral gewickelte Elektrodenaufbau40 und die Batterieanschlussklemmen50 extra gestaltet. Der spiral gewickelte Elektrodenaufbau40 ist an einem Seitenrand der Anodenschicht41 – und Kathodenschicht42 integral mit einem keinen Anodenstoff411 aufweisenden, großflächigen, positiven Anschlussabschnitt412 bzw. einem keinen Kathodenstoff421 aufweisenden, großflächigen, negativen Anschlussabschnitt422 versehen. Die Batterieanschlussklemme50 ist in ihrer Mitte mit einem großflächigen Sammelabschnitt54 versehen, der an einer dem positiven Anschlussabschnitt412 oder dem negativen Anschlussabschnitt422 zugewandten Stelle angeordnet ist. Die Klemmeinheiten60 sind an dem positiven bzw. dem negativen Anschlussabschnitt412 ,422 angebracht. Auf diese Weise lassen sich der positive und der negative Anschlussabschnitt412 ,422 mit den beiden Andrückplatten62 ,62a der Klemmeinheiten60 einklemmen. Hierdurch ergibt sich eine feste Verbindung der Schichten des positiven und des negativen Anschlussabschnitts412 ,422 . Gleichzeitig ist eine zuverlässige, elektrische Verbindung des innersten positiven und des innersten negativen Anschlussabschnitts412 ,422 mit dem Sammelabschnitt54 sichergestellt. - Gründe dafür, dass die erfindungsgemäße Konstruktion die Herabsetzung der inneren Impedanz bewirkt, sind wie folgt zusammengefasst:
- 1. Der positive und der negative Anschlussabschnitt
412 ,422 sind integral mit dem spiral gewickelten Elektrodenaufbau40 ausgebildet. In elektrotechnischer Ansicht bewirken der positive und der negative Anschlussabschnitt412 ,422 , dass sie eine Mehrzahl von Leiterstiften aufweisen. Hierdurch ergibt sich ein leichtgängiges Durchfließen der großen Strommenge, was einen Beitrag zur Herabsetzung der inneren Impedanz liefert. - 2. Der positive und der negative Anschlussabschnitt
412 ,422 sind großflächig und elektrisch mit dem Sammelabschnitt54 verbunden, was für einen leichtgängigen Durchlass der großen Strommenge sorgt und somit einen Beitrag zur Herabsetzung der inneren Impedanz liefert. - 3. Mit den Klemmeinheiten
60 lassen sich alle Schichten des positiven und des negativen Anschlussabschnitts412 ,422 fest zusammenfügen, was eine elektrische Verbindung zwischen diesen bewirkt. Hierdurch ergibt sich die Herabsetzung der inneren Impedanz. - Hierzu ist darauf hinzuweisen, dass der positive und der negative Anschlussabschnitt
412 ,422 am Randabschnitt des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 unmittelbar elektrisch mit dem Sammelabschnitt54 der Batterieanschlussklemmen50 verbunden sind und ohne die herkömmlichen Leiterstifte vorzusehen sind. Somit erübrigt sich das Anschweißen der Leiterstifte an die Batterieanschlussklemmen50 . Hierdurch ergibt sich die Herabsetzung von Herstellungsprozessen sowie Anlagekosten. - Durch die erfindungsgemäße Gestaltung kann die bei Auf- und Entladung des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus
40 entstehende große Strommenge über den großflächigen positiven oder den großflächigen negativen Anschlussabschnitt412 ,422 und den großflächigen Sammelabschnitt54 übertragen werden, wenn die erfindungsgemäße Konstruktion als Hochleistungsbatterie eingesetzt wird. Da die Innenimpedanz reduziert wird, wird vermieden, dass die Temperatur des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 ansteigt. Daraus resultiert die Erhöhung der Betriebsstabilität und der Standzeit der Batterie. - Ferner ist darauf hinzuweisen, dass zwischen der Innenfläche der Endkappe
21 und dem Flansch53 eine luftdichte Membran801 sowie zwischen der Schraubenmutter70 und der Außenfläche der Endkappe21 eine weitere luftdichte Membran802 vorgesehen sind, die beide für die Luftdichtigkeit zwischen dem Batteriegehäuse20 und der Batterieanschlussklemme50 sorgen. Durch Anziehen der Schraubenmuttern70 wird eine ausgezeichnete Luftdichtigkeit zwischen dem Flansch53 und dem Durchgangsloch211 der Endkappe21 gewährleistet. - In den
5 und6 ist gezeigt, dass die Endfläche der Andrückplatte62 der Klemmeinheit60 gewölbt ausgebildet ist, und zwar derart, dass sie dem zylindrischen Sammelabschnitt54 angepasst ist, was für einen zuverlässigen Formschluss sorgt. Außerdem ist die Andrückplatte62 der Klemmeinheit60 an ihrer Seitenfläche mit einem stufigen Aufbau versehen, der aus einem vorspringenden Abschnitt622 und einem vertieften Abschnitt623 besteht, wobei vermieden wird, dass ein problematisches Andrücken der Andrückplatte62 aufgrund des Höhenunterschieds vorkommt, da der vertiefte Abschnitt623 gegen den mehrlagigen positiven Anschlussabschnitt412 oder den mehrlagigen negativen Anschlussabschnitt422 anliegt und der Höhenunterschied durch die mehrlagige Dicke des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus40 ausgeglichen wird. - Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Konstruktion in einer Batterie mit niedriger Kapazität ist der Innenraum der Batterie sehr klein, da die Schichten des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus
40 der Batterie mit niedriger Kapazität entsprechend weniger sind. Wie aus den8 und9 ersichtlich, kann die Klemmeinheit60 aus einem Gewindebolzen61a und einer einzigen Andrückplatte62b bestehen. Das heißt, dass die Andrückplatte62b an einer Außenseite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts412 ,422 angebracht ist, wobei der Gewindebolzen61a durch die Andrückplatte62b hindurch in ein Gewindeloch542 des Sammelabschnitts54 derart eingeschraubt wird, dass die Andrückplatte62b fest gegen eine einzige Seite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts412 ,422 anliegt. Hierdurch ergibt sich eine mechanische, aber auch elektrische Verbindung zwischen der einzigen Seite des positiven oder des negativen Anschlussabschnitts412 ,422 und dem Sammelabschnitt54 . - Bezugszeichenliste
-
- 10
- spiral gewickelten Elektrodenaufbau
- 10a
- spiral gewickelten Elektrodenaufbau
- 11
- Anodenschicht
- 111
- Leiterstift
- 111a
- Leiterstift
- 131
- Leiterstift
- 131a
- Leiterstift
- 12
- Trennschicht
- 13
- Kathodenschicht
- 14
- Zentralstab
- 15
- scheibenförmiger Stromableiter
- 16
- Seitenrahmen
- 161
- Seitenrahmen
- 20
- Batteriegehäuse
- 201
- Öffnung
- 21
- Endkappe
- 211
- Durchgangsloch
- 30
- Mittelstange
- 31
- Verbindungsabschnitt
- 311
- Bohrung
- 40
- spiral gewickelter Elektrodenaufbau
- 41
- Anodenschicht
- 411
- Anodenstoff
- 412
- positiver Anschlussabschnitt
- 42
- Kathodenschicht
- 421
- Kathodenstoff
- 422
- negativer Anschlussabschnitt
- 43
- Isolationsschicht
- 50
- Batterieanschlussklemme
- 51
- Verbindungsabschnitt
- 511
- Steckstange
- 52
- Ausgangsabschnitt
- 53
- Flansch
- 54
- Sammelabschnitt
- 541
- Durchgangsloch
- 542
- Gewindeloch
- 60
- Klemmeinheit
- 61
- Gewindebolzen
- 61a
- Gewindebolzen
- 62
- Andrückplatte
- 62a
- Andrückplatte
- 62b
- Andrückplatte
- 621
- Durchgangsbohrung
- 622
- vorspringender Abschnitt
- 623
- vertiefter Abschnitt
- 63
- Schraubenmutter
- 70
- Schraubenmutter
- 801
- luftdichte Membran
- 802
- luftdichte Membran
Claims (4)
- Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (
20 ) aufweist, in dem eine Mittelstange (30 ) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30 ) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50 ) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30 ) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40 ) versehen ist, und wobei Klemmeinheiten (60 ) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) und den Batterieanschlussklemmen (50 ) herstellen und Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70 ) am Batteriegehäuse (20 ) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40 ) aus einer Anodenschicht (41 ), einer Kathodenschicht (42 ) und wenigstens einer Isolationsschicht (43 ) besteht, wobei ein Anodenstoff (411 ) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41 ) und ein Kathodenstoff (421 ) auf die Oberfläche der Kathodenschicht (42 ) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43 ) zwischen der Anodenschicht (41 ) und der Kathodenschicht (42 ) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41 ) an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt (412 ) versehen ist, auf dem kein Anodenstoff (411 ) vorhanden ist, während die Kathodenschicht (42 ) an einer dem Anschlussabschnitt (412 ) gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt (422 ) versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff (421 ) vorhanden ist, und wobei die Anodenschicht (41 ), die Isolationsschicht (43 ) und die Kathodenschicht (42 ) der Reihenfolge nach übereinander angeordnet sind, und wobei der positive Anschlussabschnitt (412 ) und der negative Anschlussabschnitt (422 ) von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt (412 ) und seinem negativen Anschlussabschnitt (422 ) nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt (412 ) und dem negativen Anschlussabschnitt (422 ) herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange (30 ) herum gewickelt sind; – dass jede der Batterieanschlussklemmen (50 ) leitfähig ist, wobei die Batterieanschlussklemme (50 ) an ihrem einen Ende einen in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt (31 ) der Mittelstange (30 ) stehenden Verbindungsabschnitt (51 ) und an ihrem anderen Ende einen Ausgangsabschnitt (52 ) aufweist, und wobei die Batterieanschlussklemme (50 ) im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt (51 ) und dem Ausgangsabschnitt (52 ) mit einem Flansch (53 ) und einem Sammelabschnitt (54 ) versehen ist, und wobei sich der Sammelabschnitt (54 ) an einer dem positiven Anschlussabschnitt (412 ) oder dem negativen Anschlussabschnitt (422 ) des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) zugewandten Stelle befindet, während der Flansch (53 ) gegen eine Endkappe (21 ) des Batteriegehäuses (20 ) anliegt; und – dass jede der Klemmeinheiten (60 ) wenigstens einen Gewindebolzen (61 ) und zwei Andrückplatten (62 ,62a ) aufweist, wobei sich jeweils eine Durchgangsbohrung (621 ) in den Andrückplatten (62 ,62a ) befindet, und wobei die Andrückplatten (62 ,62a ) paarweise außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt (412 ) als auch am negativen Anschlussabschnitt (422 ) angeordnet sind, und wobei der Gewindebolzen (61 ) durch die Durchgangsbohrung (621 ) der einen Andrückplatte (62a ), ein Durchgangsloch (541 ) des Sammelabschnitts (54 ) und die Durchgangsbohrung (621 ) der anderen Andrückplatte (62 ) hindurch durchschraubbar ist, um einen sicheren Halt der beiden Andrückplatten (62 ,62a ) zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts (412 ) und des negativen Anschlussabschnitts (422 ) mit dem Sammelabschnitt (54 ) zu gewährleisten. - Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche der Andrückplatten (
62 ,62a ) der Klemmeinheit (60 ) gewölbt ausgebildet ist, und zwar derart, dass sie dem zylindrischen Sammelabschnitt (54 ) formschlüssig angepasst ist. - Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückplatten (
62 ,62a ) der Klemmeinheit (60 ) an ihrer Seitenfläche mit einem stufigen Aufbau versehen ist, der aus einem vorspringenden Abschnitt (622 ) und einem vertieften Abschnitt (623 ) besteht, wobei vermieden wird, dass ein problematisches Andrücken der Andrückplatten (62 ,62a ) aufgrund des Höhenunterschieds vorkommt, wenn der vertiefte Abschnitt (623 ) gegen den mehrlagigen positiven Anschlussabschnitt (412 ) oder den mehrlagigen negativen Anschlussabschnitt (422 ) anliegt. - Sekundäre Lithium-Batterie mit einem leitfähigen, spiral gewickelten Elektrodenaufbau, die ein Batteriegehäuse (
20 ) aufweist, in dem eine Mittelstange (30 ) vorgesehen ist, wobei zwei Endabschnitte der Mittelstange (30 ) mit zwei jeweiligen Batterieanschlussklemmen (50 ) verbunden sind, und wobei die Mittelstange (30 ) außen mit einem spiral gewickelten Elektrodenaufbau (40 ) versehen ist, und wobei Klemmeinheiten (60 ) eine elektrische Verbindung zwischen den Seitenrändern des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) und den Batterieanschlussklemmen (50 ) herstellen und Batteriebauteile mit jeweiligen Schraubenmuttern (70 ) am Batteriegehäuse (20 ) befestigbar und zu einer Batterie zusammenfügbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der spiral gewickelte Elektrodenaufbau (40 ) aus einer Anodenschicht (41 ), einer Kathodenschicht (42 ) und wenigstens einer Isolationsschicht (43 ) besteht, wobei ein Anodenstoff (411 ) auf die Oberfläche der Anodenschicht (41 ) und ein Kathodenstoff (421 ) auf die Oberfläche der Kathodenschicht (42 ) aufgetragen sind, und wobei die Isolationsschicht (43 ) zwischen der Anodenschicht (41 ) und der Kathodenschicht (42 ) vorgesehen ist, und wobei die Anodenschicht (41 ) an ihrer einen Seite mit einem positiven Anschlussabschnitt (412 ) versehen ist, auf dem kein Anodenstoff (411 ) vorhanden ist, während die Kathodenschicht (42 ) an einer dem Anschlussabschnitt (412 ) gegenüberliegenden Seite mit einem negativen Anschlussabschnitt (422 ) versehen ist, auf dem kein Kathodenstoff (421 ) vorhanden ist, und wobei die Anodenschicht (41 ), die Isolationsschicht (43 ) und die Kathodenschicht (42 ) der Reihenfolge nach übereinander angeordnet sind, und wobei der positive Anschlussabschnitt (412 ) und der negative Anschlussabschnitt (422 ) von den jeweiligen Seiten so vorstehen, dass die beiden Endabschnitte des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) gerade mit seinem positiven Anschlussabschnitt (412 ) und seinem negativen Anschlussabschnitt (422 ) nach außen ragen, und wobei die beiden Endabschnitte gerade aus dem positiven Anschlussabschnitt (412 ) und dem negativen Anschlussabschnitt (422 ) herausragen, nachdem alle Schichten um die Mittelstange (30 ) herum gewickelt sind; – dass jede der Batterieanschlussklemmen (50 ) leitfähig ist, wobei die Batterieanschlussklemme (50 ) an ihrem einen Ende einen in Verbindung mit dem Verbindungsabschnitt (31 ) der Mittelstange (30 ) stehenden Verbindungsabschnitt (51 ) und an ihrem anderen Ende einen Ausgangsabschnitt (52 ) aufweist, und wobei die Batterieanschlussklemme (50 ) im Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt (51 ) und dem Ausgangsabschnitt (52 ) mit einem Flansch (53 ) und einem Sammelabschnitt (54 ) versehen ist, und wobei sich der Sammelabschnitt (54 ) an einer dem positiven Anschlussabschnitt (412 ) oder dem negativen Anschlussabschnitt (422 ) des spiral gewickelten Elektrodenaufbaus (40 ) zugewandten Stelle befindet, während der Flansch (53 ) gegen eine Endkappe (21 ) des Batteriegehäuses (20 ) anliegt; und – dass jede der Klemmeinheiten (60 ) einen Gewindebolzen (61a ) und eine Andrückplatte (62b ) aufweist, wobei sich eine Durchgangsbohrung (621 ) in der Andrückplatte (62b ) befindet, wobei die Andrückplatte (62b ) einseitig außen sowohl am positiven Anschlussabschnitt (412 ) als auch am negativen Anschlussabschnitt (422 ) angeordnet ist, und wobei der Gewindebolzen (61a ) durch die Durchgangsbohrung (621 ) der einen Andrückplatte (62b ) und in ein Gewindeloch (542 ) des Sammelabschnitts (54 ) einschraubbar ist, um einen sicheren Halt der Andrückplatte (62b ) zu bewirken und somit eine feste, elektrische Verbindung des positiven Anschlussabschnitts (412 ) und des negativen Anschlussabschnitts (422 ) mit dem Sammelabschnitt (54 ) zu gewährleisten.
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2006
- 2006-07-10 DE DE102006031857A patent/DE102006031857B4/de not_active Expired - Fee Related
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