DE60033678T2

DE60033678T2 - Kondensatorelement

Info

Publication number: DE60033678T2
Application number: DE60033678T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Yokohama-shi HOZUMI; Katsuji Yokohama-shi IKEDA; Masami Yokohama-shi KASHIHARA; Tomonori Yokohama-shi AOKI; Makoto Yokohama-shi INOUE
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; AGC Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: EP1223592B1; US20020110729A1; JP4681181B2; US6896993B2; DE60033678D1; ATE355599T1; EP1223592A4; WO2001024206A1; EP1223592A1

Description

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

Claims

Elektrochemische Vorrichtung (11), umfassend: eine erste Elektrode (31), die Elektrodenschichten bzw. -lagen (31b, 31c) auf wenigstens einer von Flächen bzw. Oberflächen eines streifenartigen, ersten Kollektors (31a) verschieden von einem ersten, streifenartigen Abschnitt (31ax) entlang einer Seite einer streifenartigen Längsrichtung des ersten Kollektors (31a) aufweist; eine zweite Elektrode (32), die Elektrodenschichten bzw. -lagen (32b, 32c) aufweist, die auf wenigstens eine der Flächen eines streifenartigen, zweiten Kollektors (32a) verschieden von einem zweiten, streifenartigen Abschnitt (32ax) entlang einer Seite einer streifenartigen Längsrichtung des zweiten Kollektors (32a) ausgebildet sind; streifenartige Separatoren (33a, b), die elektrisch die erste Elektrode (31) von der zweiten Elektrode (32) durch ein Zwischenliegen dazwischen isolieren; eine erste Kollektorplatte (72), die Elektrizität von einer Verbindung mit dem ersten, streifenartigen Abschnitt (31ax) sammelt; eine zweite Kollektorplatte (73), die Elektrizität von einer Verbindung mit dem zweiten, streifenartigen Abschnitt (32ax) sammelt; ein Gehäuse (60), das einen Öffnungsabschnitt zum Aufnehmen der ersten Elektrode (31), der zweiten Elektrode (32), der Separatoren (33a, 33b), der ersten Kollektorplatte (72) und der zweiten Kollektorplatte (73) aufweist; einen dichtenden Deckel (63) zum Dichten des Öffnungsabschnitts; einen ersten Anschluß (91), der mit der ersten Kollektorplatte (72) verbunden ist oder monolithisch mit der ersten Kollektorplatte (72) ausgebildet ist, um mit einer Außenseite des Gehäuses (60) verbunden zu sein; einen zweiten Anschluß (92), der mit der zweiten Kollektorplatte (73) verbunden ist oder monolithisch mit der zweiten Kollektorplatte (73) ausgebildet ist, um mit einer Außenseite des Gehäuses (60) verbunden zu sein, wobei der erste Anschluß (91) und der zweite Anschluß (92) jeweils mit dem dichtenden Deckel (63) und dem Gehäuse (60) verbunden sind, die erste Elektrode (31), die zweite Elektrode (32) und die Separatoren (33a, 33b) gestapelt und gewickelt sind, um ein rohrförmiges Wickelelement (50) auszubilden, der erste, streifenartige Abschnitt (31ax) und der zweite, streifenartige Abschnitt (32ax) jeweils an gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Endflächen des zylindrischen, wickelnden bzw. Wickelelements (50) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, streifenartige Abschnitt (31ax) und der zweite, streifenartige Abschnitt (32ax) jeweils mit der ersten Kollektorplatte (72) und der zweiten Kollektorplatte (73) durch ein Schweißen verbunden sind, und der gewickelte bzw. gewundene, erste, streifenartige Abschnitt (31ax) und der gewickelte, streifenartige, zweite Abschnitt (32ax) zu einer Rohrachse des rohrförmigen Wickelelements (50) gebrochen sind, und daß die streifenartigen Abschnitte (31ax, 32ax) mit den Bodenflächen der entsprechenden Kollektorplatten (72, 73) verschweißt sind.
Elektrochemische Vorrichtung (11) nach Anspruch 1, wobei Materialien des ersten Kollektors, der ersten Kollektorplatte (72) und des ersten Anschlusses (91) dieselben sind, und Materialien des zweiten Kollektors, der zweiten Kollektorplatte (73) und des zweiten Anschlusses (92) dieselben sind.
Elektrochemische Vorrichtung (11) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: einen Kern (40), der durch einen zentralen Abschnitt des rohrförmigen Wickelelements (50) penetriert bzw. durchtritt, wobei der erste Anschluß (91) oder der zweite Anschluß (92) einen Einlaß (95) für einen Elektrolyten und einen hohlen Pfad, durch welchen der Elektrolyt fließt bzw. strömt, und der Kern (40) eine Einflußöffnung (38) aufweist, zu welcher der Elektrolyt von einer Verbindung mit dem hohlen Pfad fließt, einen Ablaufabschnitt bzw. eine Ausflußöffnung (39), von welchem der Elektrolyt abläuft bzw. fließt, und einen hohlen Hohlraum (44) aufweist, der die Einflußöffnung (38) mit der Ausflußöffnung (39) verbindet.
Elektrochemische Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Kollektorplatte (72) oder die zweite Kollektorplatte (73) einen Ausschnitt oder ein Loch aufweisen, durch welchen(s) ein Elektrolyt zu dem rohrförmigen Wickelelement (50) fließt.
Elektrochemische Vorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrochemische Vorrichtung (11) ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist.