特開 2023-155143 集電部材、電池および電子デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023155143

(43)【公開日】2023-10-20

(54)【発明の名称】集電部材、電池および電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/533 20210101AFI20231013BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20231013BHJP

   H01M 50/176 20210101ALI20231013BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01M50/533

H01M50/15

H01M50/176

H01M50/55 101

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022204076

(22)【出願日】2022-12-21

(31)【優先権主張番号】202220801234.6

(32)【優先日】2022-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】車 佩佩

【テーマコード（参考）】

5H011

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011EE04

5H043AA02

5H043AA13

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA04

5H043DA05

5H043DA09

5H043EA22

5H043EA32

5H043EA35

5H043EA36

5H043KA24E

5H043KA27E

5H043KA28E

5H043LA02E

(57)【要約】      （修正有）

【課題】タブ部と集電部材の間に生じる摩耗の問題を解決することのできる集電部材、電池および電子デバイスを提供する。
【解決手段】本発明は、二次電池の技術分野に属し、集電部材、電池、および電子デバイスを提供する。集電部材は、主体構造１および引出構造２を含む。主体構造は、さらに、保護部材１３を備え、保護部材の少なくとも一端は、主体構造の幅方向に沿って湾曲し、主体構造の厚さ方向におけるコーナー部を包み込む。本発明の集電部材は、保護部材を介して集電部材の主体構造の電極アセンブリに近い側および主体構造のコーナー部を保護し、それにより、タブを効果的に保護する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主体構造および引出構造を含み、
前記主体構造が、さらに、保護部材を備え、前記保護部材の少なくとも一端が、前記主体構造の幅方向に沿って湾曲し、前記主体構造の厚さ方向におけるコーナー部を包み込む集電部材。

【請求項2】

前記主体構造の外縁の少なくとも一部が、収容溝を備え、前記収容溝の深さ対前記主体構造の厚さの比率が、１／１０～２／３の範囲内であり、前記収容溝の長さ方向が、前記主体構造の長さ方向に対して平行である請求項１に記載の集電部材。

【請求項3】

前記保護部材が、前記収容溝の前記主体構造に近い前記幅方向における一端を少なくとも部分的に覆う請求項２に記載の集電部材。

【請求項4】

前記保護部材の厚さが、前記収容溝の前記深さより小さいか、それに等しい請求項３に記載の集電部材。

【請求項5】

前記主体構造および前記引出構造が、一体形成された請求項１に記載の集電部材。

【請求項6】

前記主体構造上に、さらに、補強リブが提供され、前記補強リブが、前記主体構造の長さ方向に沿って延伸した請求項１に記載の集電部材。

【請求項7】

前記保護部材の材料が、ポリプロピレン、エチレンフタレート、またはポリイミドのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の集電部材。

【請求項8】

電極アセンブリ、カバープレートアセンブリ、および請求項１に記載の集電部材を含む電池であって、前記カバープレートアセンブリが、前記電極アセンブリの上面に設置され、前記カバープレートアセンブリが、ポールを含み、前記引出構造が、前記電極アセンブリの前記上面に設置され、前記ポールに接続された電池。

【請求項9】

前記主体構造が、前記電極アセンブリの長さ方向における一端に配置され、前記電極アセンブリの長さ方向における前記一端が、タブ部を備え、前記タブ部が、前記主体構造の前記幅方向における一端に沿って、前記主体構造の前記電極アセンブリから離れた側に向かって湾曲し、前記主体構造に接続された請求項８に記載の電池。

【請求項10】

前記電極アセンブリが、２組提供され、前記１組の前記電極アセンブリの前記タブ部が、前記別の組の前記電極アセンブリから離れる方向に向かって引き出され、前記２組の前記電極アセンブリの前記タブ部が、前記主体構造の前記幅方向における両端の周りでそれぞれ湾曲した請求項９に記載の電池。

【請求項11】

前記主体構造が、前記電極アセンブリの側面に対して平行または実質的に平行であり、前記電極アセンブリの幅方向に沿って延伸し、前記主体構造が、前記引出構造に相対して、前記カバープレートアセンブリから離れる方向に向かって垂直または実質的に垂直に配置された請求項８に記載の電池。

【請求項12】

前記電池が、さらに、前記電極アセンブリの外側を覆い、前記カバープレートアセンブリに固定接続された筐体を含む請求項８に記載の電池。

【請求項13】

前記タブ部の少なくとも一側が、前記保護部品を備え、前記保護部品の一側が、前記主体構造の前記電極アセンブリから離れた側に取り付けられた請求項９に記載の電池。

【請求項14】

請求項８に記載の電池を含む電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の技術分野に関するものであり、特に、集電部材、電池、および電子デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電気自動車の急速な発展に伴い、電気自動車にエネルギーを提供するリチウムイオン電池の性能に対する要求がますます高くなった。電池において、電極アセンブリは、集電部材を介して電流を均一に出力する必要がある。タブ部を集電部材に接続した時、集電部材の表面、特に、集電部材のエッジ部とコーナー部がタブを摩耗させるため、タブが損傷して電池の寿命に影響を与える可能性が高い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明の目的は、タブ部と集電部材の間に生じる摩耗の問題を解決することのできる集電部材、電池、および電子デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0004】

この目的を達成するために、本発明は、以下の技術方案を採用する：

【0005】

第１の態様において、主体構造および引出構造を含む集電部材を提供する。主体構造は、さらに、保護部材を備え、保護部材の少なくとも一端は、主体構造の幅方向に沿って湾曲し、主体構造の厚さ方向におけるコーナー部を包み込む。第２の態様において、電極アセンブリ、カバープレートアセンブリ、および上述した集電部材を含む電池を提供する。第３の態様において、上述した電池を含む電子デバイスを提供する。

【発明の効果】

【0006】

本発明の有益な効果は、以下の通りである：

【0007】

本発明の集電部材は、全体の構造が単純であるため、タブ部と主体構造の間の摩耗を減らすことができ、それにより、タブ部を効果的に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

【0009】

【図1】本発明の１つの実施形態に記載の集電部材の概略的構造図である。

【図2】図１の位置Ａを部分的に拡大した概略図である。

【図3】本発明の１つの実施形態における集電部材の正面図である。

【図4】本発明の１つの実施形態における集電部材の側面図である。

【図5】本発明の１つの実施形態における集電部材（保護部材を含まない）の概略的構造図である。

【図6】図５の位置Ｂを部分的に拡大した概略図である。

【図7】本発明の１つの実施形態における電池の構造を分解した時の概略図である。

【図8】本発明の１つの実施形態における電池の構造の正面図である。

【図9】図８の方向Ａ－Ａの断面図である。

【図10】図９の位置Ｃを部分的に拡大した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付の図面を例として、本発明の実施形態を詳細に説明する。全体を通して、同一の、または類似する符号は、同一の、または類似する機能を有する同一の、または類似する部材を示す。以下の添付の図面を参照しながら説明する実施形態は、例示的なものであり、本発明を説明するために使用することを意図するが、本発明の範囲を限定する意図はない。

【0011】

本発明の説明において、特に明確に規定および限定されていなければ、用語「接続」、「連結」、および「固定」は、広い意味を有するものとして理解されるべきである。例えば、接続は、固定された接続、取り外し可能な接続、機械的な接続、電気的な接続、直接接続、中間の媒介を介した間接的な接続、または２つの要素間の内部接続あるいは２つの要素間の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて、本発明における上記の用語の具体的な意味を理解することができる。

【0012】

本発明の説明において、特に明確に規定および限定されていなければ、第１の特徴が第２の特徴の「上」または「下」に配置されることは、第１の特徴と第２の特徴が直接接触することを含んでもよく、またはこれらが直接接触するのではなく、追加の特徴を介して第１の特徴と第２の特徴が間接的に接触することを含んでもよい。さらに、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」、および「の上部」に配置されることは、第１の特徴が第２の特徴の直上および斜め上方に配置されることを含んでもよく、または第１の特徴が単に第２の特徴より高いレベルにあることを意味してもよい。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」、および「以下」に配置されることは、第１の特徴が第２の特徴の直下および斜め下方に配置されることを含んでもよく、または第１の特徴が単に第２の特徴より低いレベルにあることを意味してもよい。

【0013】

本実施形態の説明において、用語「上」、「下」、「右」等は、添付の図面に示す方位または位置関係に基づくものであり、単なる説明の便宜上、および操作を簡素化するためのものであって、対象となる装置または要素が必ず特定の方位を有し、特定の方位において構成および操作されなければならないことを指示または示唆するものではないため、本発明を限定するものと理解されるべきではない。用語「第１」、「第２」等は、説明の目的で使用されるものであり、特別な意味を持たない。

【0014】

本発明の電子デバイスは、特に限定されず、関連分野において周知の任意の電子装置において使用することができる。いくつかの実施形態において、電子デバイスは、ノート型パソコン、ペン入力コンピュータ、モバイルコンピュータ、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯型ファクシミリ、携帯型コピー、携帯型プリンタ、ヘッドセット、ＶＣＲ、ＬＣＤ、テレビ、携帯型クリーナー、携帯型ＣＤプレーヤー、ミニディスク、トランシーバー、電子ノートパッド、計算機、メモリーカード、携帯型レコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モータ、自動車、自動二輪車、電動自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲームコンソール、時計、電動工具、懐中電灯、カメラ、家庭用大型蓄電池、およびリチウムイオンコンデンサ等を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。

【0015】

以下、添付の図面を参照しながら、具体的な実施形態によって本発明の技術方案についてさらに説明する。

【0016】

図１～図６に示すように、本発明は、主体構造１および電流を引き出すための引出構造２を含む集電部材を提供する。主体構造１は、電極アセンブリ１００の一端に配置され、主体構造１は、電極アセンブリの側面１０５に対して平行または実質的に平行であり、電極アセンブリ１００の幅方向に沿って延伸する。主体構造１および引出構造２は、一体形成され、主体構造１は、引出構造２に相対して、カバープレートアセンブリ１０２から離れる方向に向かって湾曲する。タブ部１０１は、主体構造１の幅方向における一端に沿って、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に向かって湾曲し、主体構造１に接続される。主体構造１は、さらに、保護部材１３を備える。保護部材１３の材料は、ポリプロピレン、エチレンフタレート、またはポリイミドのうちの少なくとも１つを含む。保護部材１３は、主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側を覆い、主体構造１の幅方向における一端に沿って湾曲し、主体構造１の厚さ方向におけるコーナー部を包み込む。

【0017】

本実施形態において、図１は、集電部材の構造を示したものであり、図１の矢印で示した方法は、主体構造１の長さ、幅、および厚さ方向である。集電部材と電極アセンブリ１００の間の接続の概略図については、図７を参照されたい。電極アセンブリ１００は、長方体の電池であり、図７の矢印で示した方法は、電極アセンブリ１００の長さ、幅、および厚さ方向である。集電部材の主体構造１は、電極アセンブリ１００の長さ方向における一端に配置され、電極アセンブリの側面１０５に対して平行または実質的に平行である。引出構造２は、カバープレートアセンブリ１０２に接続され、主体構造１は、引出構造２に相対して、カバープレートアセンブリ１０２から離れる方向に湾曲し、電極アセンブリ１００の幅方向に沿って延伸する。電極アセンブリ１００から引き出されたタブ部１０１は、主体構造１の幅方向における一側の周りで湾曲し、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に接続される。理解すべきこととして、図１～図３に示すように、図１０を参照すると、図１０の矢印で示した方向は、それぞれ電極アセンブリ１００の長さおよび厚さ方向である。主体構造１の厚さ方向は、電極アセンブリ１００の長さ方向と同じ方向である。タブ部１０１が主体構造１に接続された時、主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側および主体構造１の厚さ方向におけるコーナー部が、タブ部１０１の一部を摩耗させる。タブ部が長期的に摩耗して損傷するのを防ぐため、主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側および主体構造１の厚さ方向におけるコーナー部に、保護部材１３を提供する。こうすることによって、タブ部１０１と主体構造１の間の摩耗を減らし、タブを有効に保護することができる。保護部材１３は、背面粘着層またはポリエステル系物質であってもよい。

【0018】

選択的に、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側にある外縁の少なくとも一部は、収容溝１２を備え、収容溝１２は、主体構造１の長さ方向に沿って延伸する。収容溝１２の深さ対主体構造１の厚さの比率は、１／１０～２／３の範囲内である。

【0019】

図５および図６に示すように、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側の長さ方向における外縁に、収容溝１２を少なくとも部分的に提供してもよい。収容溝１２は、主体構造１の辺縁の厚さを部分的に減らし、且つ使用する材料の量を減らすことができる。同時に、タブ部１０１が主体構造１の周りで湾曲した時、タブ部１０１の湾曲部分と主体構造１の総厚を減らすことができる。図１０を参照すると、タブ部１０１が主体構造１の周りで湾曲した時、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側の長さ方向における外縁は、収容溝１２（図１０に図示せず）を備えているため、主体構造１の長さ方向に沿ったタブ部１０１の湾曲部分と主体構造１の総厚が減り、電極アセンブリ１００のエネルギー密度を改善することができる。いくつかの実施形態において、収容溝１２の深さ対主体構造１の厚さの比率は、０．１、０．２、０．５、または２／３のうちの任意の２つによって形成される範囲内であってもよいが、本発明はこれに限定されない。収容溝１２の深さが深すぎる場合、主体構造１の幅方向における両端が薄くなるため、主体構造１の構造強度に影響を与える。収容溝１２の深さが浅すぎる場合、主体構造１の厚さ方向に沿ったタブ部１０１の湾曲部分と主体構造１の全体の厚さが大きくなりすぎる。

【0020】

選択的に、保護部材１３は、収容溝１２を少なくとも部分的に覆う。理解すべきこととして、保護部材１３は、タブ部１０１を保護し、タブ部１０１と主体構造１の間の摩耗を減らす機能を果たす。保護部材１３は、一定の厚さを有し、収容溝１２の溝の深さは、保護部材１３の厚さより大きいか、それに等しい。こうすることによって、保護部材１３が収容溝１２を覆った後、保護部材１３は、主体構造１の表面から突出しないため、厚さ方向における集電部材の全体の大きさに影響を与えない。

【0021】

選択的に、タブ部１０１上に保護部品１０１１がスリーブ接続され、保護部品１０１１の一側は、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に取り付けられる。

【0022】

図７および図１０に示すように、保護部品１０１１は、タブ部１０１上にスリーブ接続され、保護部品１０１１は、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に溶接され、接合される。タブ部１０１を直接主体構造１に溶接しないことによって、タブ部１０１が損傷するのを防ぐ。

【0023】

選択的に、電極アセンブリ１００は、２組設置される。１組の電極アセンブリ１００のタブ部１０１は、別の組の電極アセンブリ１００から離れる方向に向かって引き出される。２組の電極アセンブリ１００のタブ部１０１は、主体構造１の幅方向における両端の周りでそれぞれ湾曲する。

【0024】

図９および図１０に示すように、本実施形態の主体構造１は、２組の電極アセンブリ１００のタブ部１０１に対応して接続される。２組の電極アセンブリ１００のタブ部１０１は、主体構造１の幅方向における両端の周りでそれぞれ湾曲する。本実施形態の図１０は、２組の電極アセンブリ１００と主体構造１の間の接続を示す。保護部材１３は、主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側を覆い、主体構造１の幅方向における両端に沿って湾曲し、厚さ方向における２つのコーナー部を包み込む。２組の電極アセンブリ１００の同じ端部にある２つのタブ部１０１は、１つの集電部材を介して接続され、出力されるため、集電部材の数を減らし、電極アセンブリ１００のエネルギー密度を改善し、生産コストを下げることができる。別の実施形態において、電極アセンブリ１００を１組配置してもよく、保護部材１３は、主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側およびタブ部１０１が湾曲した側にある主体構造１のコーナー部を覆うが、本発明は、図１０の例に限定されない。

【0025】

選択的に、主体構造１は、さらに、補強リブ１１を備え、補強リブ１１は、主体構造１の長さ方向に沿って延伸する。

【0026】

図３に示すように、主体構造１は、長さ方向において補強リブ１１を備える。補強リブ１１は、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に配置される。補強リブ１１によって、主体構造１の構造強度を改善することが容易になり、補強リブ１１の形状は、直線、波線、または他の形状や構造等であってもよく、本実施形態の図３に示した形状に限定されない。

【0027】

本実施形態は、さらに、電極アセンブリ１００、カバープレートアセンブリ１０２、および集電部材を含む電池を提供する。電極アセンブリ１００は、電極アセンブリ１００の側面１０５から引き出されるタブ部１０１を含み、カバープレートアセンブリ１０２は、電極アセンブリ１００の上面に設置される。カバープレートアセンブリ１０２は、ポール（pole）１０３を含む。引出構造２は、電極アセンブリ１００の上面に設置され、ポール１０３に接続される。タブ部１０１は、主体構造１に接続される。

【0028】

図７および図１０に示すように、集電部材の主体構造１は、電極アセンブリ１００の側面１０５に対して平行である。引出構造２は、電極アセンブリ１００の上面に設置され、ポール１０３に接続される。主体構造１の電極アセンブリ１００に近い側および主体構造１の厚さ方向におけるコーナー部は、いずれも保護部材１３（図１０に示す）を備える。タブ部１０１は、主体構造１の幅方向における一端に沿って湾曲し、主体構造１の電極アセンブリ１００から離れた側に接続される。電池の集電部材とタブ部１０１の間の摩耗が減少し、電池の性能および寿命が大幅に改善される。

【0029】

選択的に、電池は、さらに、筐体１０４を含み、筐体１０４は、２組の電極アセンブリ１００の外側を覆い、カバープレートアセンブリ１０２に固定接続される。図７に示すように、上述した電池は、さらに、筐体１０４を含み、筐体１０４は、電極アセンブリ１００を覆った後にカバープレートアセンブリ１０２に接続され、電極アセンブリ１００および他の部材を実装して保護する。

【0030】

本実施形態は、さらに、複数の上述した電池を含む電子デバイスを提供する。電子デバイスは、優れた性能を有し、タブ部１０１と集電部材の間の摩耗を減らし、長い寿命を有する。

【0031】

選択的に、主体構造の外縁の少なくとも一部は、収容溝を備える。収容溝の深さ対主体構造の厚さの比率は、１／１０～２／３の範囲内であり、収容溝の長さ方向は、主体構造の長さ方向に対して平行である。

【0032】

選択的に、保護部材は、収容溝の主体構造に近い幅方向における一端を少なくとも部分的に覆う。

【0033】

選択的に、保護部材の厚さは、収容溝の深さより小さいか、それに等しい。

【0034】

選択的に、主体構造および引出構造は、一体形成される。

【0035】

選択的に、主体構造上に、さらに、補強リブが提供され、補強リブは、主体構造の長さ方向に沿って延伸する。

【0036】

選択的に、保護部材の材料は、ポリプロピレン、エチレンフタレート、またはポリイミドのうちの少なくとも１つを含む。

【0037】

第２の態様において、電極アセンブリ、カバープレートアセンブリ、および上述した集電部材を含む電池を提供する。カバープレートアセンブリは、電極アセンブリの上面に設置され、カバープレートアセンブリは、ポールを含む。引出構造は、電極アセンブリの上面に設置され、ポールに接続される。

【0038】

選択的に、主体構造は、電極アセンブリの長さ方向における一端に配置される。電極アセンブリの一端は、タブ部を備え、タブ部は、主体構造の幅方向における一端に沿って、主体構造の電極アセンブリから離れた側に向かって湾曲し、主体構造に接続される。

【0039】

選択的に、電極アセンブリは、２組提供される。１組の電極アセンブリのタブ部は、別の組の電極アセンブリから離れる方向に向かって引き出される。２組の電極アセンブリのタブ部は、主体構造の幅方向における両端の周りでそれぞれ湾曲する。

【0040】

選択的に、主体構造は、電極アセンブリの側面に対して平行または実質的に平行であり、電極アセンブリの幅方向に沿って延伸する。主体構造は、引出構造に相対して、カバープレートアセンブリから離れる方向に向かって垂直または実質的に垂直に配置される。

【0041】

選択的に、電池は、さらに、電極アセンブリの外側を覆い、カバープレートアセンブリに固定接続された筐体を含む。

【0042】

選択的に、タブ部の少なくとも一側は、保護部品を備え、保護部品の一側は、主体構造の電極アセンブリから離れた側に取り付けられる。

【0043】

明らかに、本発明の上記の実施形態は、本発明を明確に説明するための単なる例であって、本発明の実施方式を限定するものではない。当業者であれば、上述した説明に基づいて、他の異なる形式に変更または修正することができる。ここで、全ての実施方式を網羅する必要はなく、そうすることもできない。本発明の精神および原理内で行われる修正、同等の置き換え、および改善は、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明の集電部材、電池、および電子デバイスは、二次電池の製造に応用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ 主体構造
２ 引出構造
１１ 補強リブ
１２ 収容溝
１３ 保護部材
１００ 電極アセンブリ
１０５ 側面
１０３ ポール
１０４ 筐体
１０２ カバープレートアセンブリ
１０１ タブ部
１０１１ 保護部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】