特許 7208227 巻回型電池セル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-10

(45)【発行日】2023-01-18

(54)【発明の名称】巻回型電池セル

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20230111BHJP

   H01M 50/46 20210101ALI20230111BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20230111BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 W

H01M50/46

H01M4/66 A

H01M10/0587

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020518486

(86)(22)【出願日】2018-03-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-12-03

(86)【国際出願番号】 CN2018078128

(87)【国際公開番号】W WO2019169546

(87)【国際公開日】2019-09-12

【審査請求日】2020-03-30

(73)【特許権者】

【識別番号】513054978

【氏名又は名称】寧徳新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｎｉｎｇｄｅ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ， Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ， Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ３５２１００， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100166338

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 正夫

(72)【発明者】

【氏名】江静

【審査官】小川 進

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０６８３４２７７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１６／０８０１４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１７２９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２８９５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６０９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０５１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２７８１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２３３４７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１１６１８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ ５０／４６

Ｈ０１Ｍ ４／６６

Ｈ０１Ｍ １０／０５８７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻回型電池セルであって、
第１の集電体と第２の集電体とを含み、巻回方向に、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第２の集電体の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えており、
前記第１の集電体は、順次に接続される第１の活物質層セグメントと、第１の裸箔セグメントと、巻き終わりセグメントと、を含み、前記第１の裸箔セグメントの表面に第１の活物質層が設けられておらず、前記第１の活物質層セグメントの表面に第１の活物質層が設けられ、前記巻き終わりセグメントは、前記第１の集電体の前記第２の集電体を超えた部分であり、前記巻き終わりセグメントは、少なくとも半周であり、
前記第２の集電体は、順次に接続される第２の活物質層セグメントと第２の裸箔セグメントとを含み、前記第２の活物質層セグメントの表面に第２の活物質層が設けられ、前記第２の裸箔セグメントの表面に第２の活物質層が設けられておらず、
前記巻回型電池セルは、裸箔セグメント対向領域を含み、前記裸箔セグメント対向領域において、前記第１の裸箔セグメントの一部の領域と前記第２の裸箔セグメントとは、互いに対向しており、
前記第１の集電体の巻き終わり端は、接着剤によって前記第１の集電体の最外周の外周面に接着されており、
前記接着剤は片面接着剤であり、前記巻回型電池セルは、前記第１の集電体の巻き終わり端から離れた他方の側に両面接着剤又はホットメルト接着剤で接着され、前記両面接着剤又は前記ホットメルト接着剤は、梱包袋を接着するためにも用いられ、
前記巻回型電池セルは、隔離膜をさらに含み、前記隔離膜は、前記第１の集電体と前記第２の集電体との間に介在し、巻回方向に、前記隔離膜の巻き終わり端は、前記第１の集電体の巻き終わり端と前記第２の集電体の巻き終わり端との間に位置する、
ことを特徴とする巻回型電池セル。

【請求項2】

巻回型電池セルであって、
第１の集電体と第２の集電体とを含み、巻回方向に、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第２の集電体の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えており、
前記第１の集電体は、順次に接続される第１の活物質層セグメントと巻き終わりセグメントとを含み、前記第１の活物質層セグメントの表面に活物質層が設けられ、前記巻き終わりセグメントは、少なくとも半周であり、
前記第２の集電体の表面に活物質層が設けられ、前記活物質層は、前記第２の集電体の巻き終わり端まで延びており、
前記第１の集電体の巻き終わり端は、接着剤によって前記第１の集電体の最外周の外周面に接着されており、
前記接着剤は片面接着剤であり、前記巻回型電池セルは、前記第１の集電体の巻き終わり端から離れた他方の側に両面接着剤又はホットメルト接着剤で接着され、前記両面接着剤又は前記ホットメルト接着剤は、梱包袋を接着するためにも用いられ、
前記巻回型電池セルは、隔離膜をさらに含み、前記隔離膜は、前記第１の集電体と前記第２の集電体との間に介在し、巻回方向に、前記隔離膜の巻き終わり端は、前記第１の集電体の巻き終わり端と前記第２の集電体の巻き終わり端との間に位置する、
ことを特徴とする巻回型電池セル。

【請求項3】

前記第１の裸箔セグメントの対向領域は、半周から一周である、
ことを特徴とする請求項１に記載の巻回型電池セル。

【請求項4】

前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第２の集電体の巻き終わり端を半周から一周だけ超えている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項5】

前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１の集電体の二次外周の外周面に密着されている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項6】

前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記隔離膜の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項7】

前記巻回型電池セルは、第１のストレートセグメントと、第１の折り曲げセグメントと、第２のストレートセグメントと、第２の折り曲げセグメントと、を含み、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項8】

前記第１の集電体の巻き終わり端と前記第２の集電体の巻き終わり端とは、いずれも前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置する、
ことを特徴とする請求項７に記載の巻回型電池セル。

【請求項9】

前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置し、前記第２の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置し、前記第１の集電体の巻き終わり端及び前記第２の集電体の巻き終わり端は、それぞれ前記巻回型電池セルの両側に位置する、
ことを特徴とする請求項７に記載の巻回型電池セル。

【請求項10】

巻回方向に、前記第１の集電体において、前記第１の集電体の開始端から前記第１の集電体が初めて折り曲げられる位置までの領域は、前記第１の集電体の開始セグメントであり、
巻回方向とは逆方向に、第２の集電体において、前記第２の集電体の巻き終わり端から第２の集電体が一番先に折り曲げられる位置までの領域は、第２の集電体の外周ストレートセグメントであり、
前記第１の集電体の開始セグメントと前記第２の集電体の外周ストレートセグメントとの水平面における投影は、重なり合う領域を有しない、
ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項11】

前記接着剤は、さらに折り曲げられて前記第１の集電体の巻き終わり端から離れた他方の側まで延びている、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項12】

前記巻回型電池セルは、第１の電極タブと第２の電極タブとをさらに含み、前記第１の電極タブは、前記第１の集電体に電気的に接続され、前記第２の電極タブは、前記第２の集電体に電気的に接続され、
前記第１の電極タブと前記接着剤との水平面における投影は重なり合わず、又は前記第２の電極タブと前記接着剤との水平面における投影は重なり合わない、
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項13】

前記第１の集電体はカソード集電体であり、前記第２の集電体がアノード集電体であり、前記第１の集電体の本体の材質はアルミニウムであり、前記第２の集電体の本体の材質は銅である、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【請求項14】

前記第１の集電体はアノード集電体であり、前記第２の集電体はカソード集電体であり、前記第１の集電体の本体の材質は銅であり、前記第２の集電体の本体の材質はアルミニウムである、
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の巻回型電池セル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池技術の分野に関し、特に、巻回型電池セルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来技術では、リチウムイオン電池の乱用、特に落下した場合には故障しやすく、安全事故が発生し、落下による故障する性能を改善するために、通常、両面接着剤又はホットメルト接着剤などによって、裸の電池セルと梱包袋との固定を強化する方式を採用し、当該方式は、裸の電池セルの移動による衝突を減らすことができるが、当該方式では、巻き終わり裸アルミ箔が破れ安くなる。これは、最外周に裸箔又は片面領域が存在するため、層と層との間の摩擦力が弱く、変位しやすく、破れやすく、さらに短絡問題を引き起こす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、従来技術に存在する技術的課題の少なくとも一つを解决することを目的とする。このため、本発明は、短絡を効果的に回避することができる巻回型電池セルを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明に係る巻回型電池セルは、第１の集電体と第２の集電体とを含み、巻回方向に、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第２の集電体の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えている。

【0005】

本発明の発明者は、第１の集電体の長さを長くし、第１の集電体の巻き終わり端が、第２の集電体の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えるようにした後、巻回型電池セルの最外周が第１の集電体となり、二次外周が第１の集電体となり、三次外周が第２の集電体となるため、巻回型電池セルの最外周と二次外周とがいずれも第１の集電体となり、このようにすることで、第１の集電体の巻き終わり端が破れて第１の集電体の最外周と二次外周とが接触しても短絡が発生せず、実質的に同じ極間の接触となることを見出した。

【0006】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第２の集電体の巻き終わり端を半周から一周だけ超えている。

【0007】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１の集電体の二次外周の外周面に密着されている。

【0008】

本発明のいくつかの例では、前記巻回型電池セルは、隔離膜をさらに含み、前記隔離膜は、前記第１の集電体と前記第２の集電体との間に介在し、巻回方向に、前記隔離膜の巻き終わり端は、前記第１の集電体の巻き終わり端と前記第２の集電体の巻き終わり端との間に位置する。

【0009】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記隔離膜の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えており、本発明のいくつかの例では、前記巻回型電池セルは、第１のストレートセグメントと、第１の折り曲げセグメントと、第２のストレートセグメントと、第２の折り曲げセグメントとを含み、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置する。

【0010】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端と前記第２の集電体の巻き終わり端とは、いずれも前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置する。

【0011】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置し、前記第２の集電体の巻き終わり端は、前記第１のストレートセグメント又は前記第２のストレートセグメントに位置し、前記第１の集電体の巻き終わり端及び前記第２の集電体の巻き終わり端は、それぞれ前記巻回型電池セルの両側に位置する。

【0012】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体は、順次に接続される第１の活物質層セグメントと、第１の裸箔セグメントと、巻き終わりセグメントと、を含み、前記第１の裸箔セグメントの表面に第１の活物質層が設けられておらず、前記第１の活物質層セグメントの表面に第１の活物質層が設けられ、前記巻き終わりセグメントは、少なくとも半周であり、前記第２の集電体は、順次に接続される第２の活物質層セグメントと第２の裸箔セグメントとを含み、前記第２の活物質層セグメントの表面に第２の活物質層が設けられ、前記第２の裸箔セグメントの表面に第２の活物質層が設けられておらず、前記巻回型電池セルは、裸箔セグメント対向領域を含み、前記裸箔セグメント対向領域において、前記第１の裸箔セグメントの一部領域と前記第２の裸箔セグメントとは、互いに対向している。

【0013】

本発明のいくつかの例では、前記第１の裸箔セグメント対向領域は、半周から一周である。

【0014】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体は、順次に接続される第１の活物質層セグメントと巻き終わりセグメントとを含み、前記第１の活物質層セグメントの表面に活物質層が設けられ、前記巻き終わりセグメントは、少なくとも半周であり、前記第２の集電体の表面に活物質層が設けられ、前記活物質層は、前記第２の集電体の巻き終わり端まで延びている。

【0015】

本発明のいくつかの例では、巻回方向に、前記第１の集電体において、前記第１の集電体の開始端から前記第１の集電体が初めて折り曲げられるまでの領域は、前記第１の集電体の開始セグメントであり、巻回方向とは逆方向に、第２の集電体において、前記第２の集電体巻き終わり端から第２の集電体が一番先に折り曲げられるるまでの領域は、第２の集電体の外周ストレートセグメントであり、前記第１の集電体の開始セグメントと前記第２の集電体の外周ストレートセグメントとの水平面における投影は、重なり合う領域を有しない。

【0016】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体の巻き終わり端は、接着剤によって前記第１の集電体の最外周の外周面に接着されている。

【0017】

本発明のいくつかの例では、前記接着剤は、片面接着剤、両面接着剤、及びホットメルト接着剤のうちの少なくとも一つである。

【0018】

本発明のいくつかの例では、前記接着剤は、両面接着剤又はホットメルト接着剤であり、前記接着剤は、梱包袋を接着するためにも用いられる。

【0019】

本発明のいくつかの例では、前記接着剤は片面接着剤であり、前記巻回型電池セルは、前記第１の集電体の巻き終わり端から離れた他方の側に両面接着剤又はホットメルト接着剤で接着され、前記両面接着剤又は前記ホットメルト接着剤は、梱包袋を接着するためにも用いられる。

【0020】

本発明のいくつかの例では、前記接着剤は、さらに、折り曲げられて前記第１の集電体の巻き終わり端から離れた他方の側に延びている。

【0021】

本発明のいくつかの例では、前記巻回型電池セルは、第１の電極タブと第２の電極タブとをさらに含み、前記第１の電極タブは、前記第１の集電体に電気的に接続され、前記第２の電極タブは、前記第２の集電体に電気的に接続され、前記第１の電極タブと前記接着剤との水平面における投影は重なり合わず、又は前記第２の電極タブと前記接着剤との水平面における投影は重なり合わない。

【0022】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体はカソード集電体であり、前記第２の集電体がアノード集電体であり、前記第１の集電体の本体の材質はアルミニウムであり、前記第２の集電体の本体の材質は銅である。

【0023】

本発明のいくつかの例では、前記第１の集電体がアノード集電体であり、前記第２の集電体はカソード集電体であり、前記第１の集電体の本体の材質は銅であり、前記第２の集電体の本体の材質はアルミニウムである。

【0024】

本発明の付加的な特徴及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明により明らかになり、又は本発明の実践により理解される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

本発明の上記及び／又は付加的な態様及び利点は、以下、図面を参照して実施形態を説明することにより、明らかになり、理解しやすくなる。

【図1】本発明の第１の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図2】本発明の第２の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図3】本発明の第３の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図4】本発明の第４の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図5】本発明の第５の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図6】本発明の第６の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図7】本発明の第７の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図8】本発明の第８の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図9】本発明の第９の実施例に係る巻回型電池セルの概略図である。

【図10】本発明の実施例に係る巻回型電池セルの第１の角度の斜視図である。

【図11】本発明の実施例に係る巻回型電池セルの第２の角度の斜視図である。

【図12】本発明の実施例に係る巻回型電池セル及び梱包袋の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。前記実施例における例が図面に示され、同一又は類似する符号は、常に同一又は類似する要素、或いは、同一又は類似する機能を有する要素を示す。以下に、図面を参照しながら説明される実施例は例示するものであり、本発明を解釈するためだけに用いられ、本発明を限定するものと理解してはならない。

【0027】

本発明の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「逆時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利にまたは簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は要素が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されることを指示又は暗示するものではないので、本発明を限定するものであると理解してならない。また、「第１」、「第２」で限定されている特徴は、少なくとも一つの当該特徴を含んでいることを、明示するか又は暗黙的に示す。本開示の説明において、他の説明がない限り、「複数」とは、二つ以上を意味する。

【0028】

本発明の説明において、明確な規定及び限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」という用語の意味は広く理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、あるいは一体的な接続でも可能である。機械的な接続や、電気的な接続も可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの要素の内部が連通することや、あるいは二つの要素の間に相互作用関係があることも可能である。当業者であれば、具体的な状況によって上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。

【0029】

以下、図１～図１２を参照して本発明の実施例に係る巻回型電池セル１０を詳細に説明する。

【0030】

図１～図７に示すように、本発明の実施例に係る巻回型電池セル１０は、第１の集電体１と第２の集電体２とを含み、巻回方向に、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを少なくとも半周だけ超えている。巻回型電池セル１０の巻回方向とは、図１～図７に示す各巻回型電池セルの概略図ではある点が第１の集電体１、第２の集電体２、又は隔離膜３に沿って内方から外方への移動方向を指し、巻回方向は、時計回り及び反時計回りという二つの巻回方向を有することができる。図１～図３、図７に示すように、巻回型電池セル１０の巻回方向は、いずれも時計回りであり、図４～図６に示すように、巻回型電池セル１０の巻回方向は、いずれも反時計回りである。

【0031】

一周とは、巻回型電池セル１０のある点を開始端として計算し始め、巻回方向に沿って一周を回って到達した別の点を終了端とすることを指し、終了端、開始端、及びこの周の中心が一つの直線上にあり、開始端は、終了端とこの周の中心との間にあり、半周は、上記の一周の半分である。例えば、巻回型電池セル１０は、第１のストレートセグメントｐ１と、第１の折り曲げセグメントｗ１と、第２のストレートセグメントｐ２と、第２の折り曲げセグメントｗ２とを含み、図１～図７に示すように、第１のストレートセグメントｐ１と第２のストレートセグメントｐ２とは、巻回型電池セル１０の水平方向に平行な部分であり、且つ第１のストレートセグメントｐ１は、巻回型電池セル１０の中心の上部に位置し、第２のストレートセグメントｐ２は、巻回型電池セルの下部に位置し、第１の折り曲げセグメントｗ１と第２の折り曲げセグメントｗ２とは、巻回型電池セル１０の鉛直方向に平行な部分であり、且つ第１の折り曲げセグメントｗ１は、巻回型電池セル１０の中心の左側に位置し、第２の巻回セグメントｗ２は、巻回型電池セル１０の中心の右側に位置する。

【0032】

半周は、一般に、いずれかのストレートセグメントといずれかの折り曲げセグメントとの組み合わせを含み、例えば、第１のストレートセグメントｐ１と第１の折り曲げセグメントｗ１との組み合わせ、または、第１の折り曲げセグメントｗ１と第２のストレートセグメントｐ２との組み合わせを含む。巻回型電池セル１０を巻回する際に、第１の集電体１及び第２の集電体２には、開始端及び巻き終わり端が形成され、開始端は、通常、巻回型電池セル１０の内部に位置し、巻き終わり端は、通常巻回型電池セル１０の外部に位置する。

【0033】

ここで、第１の集電体１は、カソード集電体であり、第２の集電体２はアノード集電体であり、第１の集電体１の本体の材質はアルミニウムであり、第２の集電体２の本体の材質は銅であってもよい。または、第１の集電体１はアノード集電体であり、第２の集電体２はカソード集電体であり、第１の集電体１の本体の材質は銅であり、第２の集電体２の本体の材質はアルミニウムであってもよい。このように設定された第１の集電体１及び第２の集電体２は、巻回型電池セル１０の設定を簡単にすることができる。

【0034】

なお、従来の第１の集電体の巻き終わり端も、第２の集電体の巻き終わり端を一定の長さだけ超えているが、その長さは、巻回型電池セルの半周の長さよりもはるかに短い。この場合、第１の集電体の巻き終わり端が、特別な事情で破れてしまい、破れてしまった後に内部層も破れてしまうと、第１の集電体と第２の集電体とが接触して短絡するという問題が発生し、電池セルの安全性が低いという問題があった。

【0035】

また、この分野では、梱包袋２０と電池セルとを接着剤で接着することで、電池セルを固定する役割をある程度で果たしているが、電池セルが落下する時に接着剤の粘着性により第１の集電体１の巻き終わり端１ａがある程度で破れることがある。当業者は、接着剤の性能から手を入れることを考慮したが、あまり効果が得られなかった。

【0036】

また、この分野では、電池セルの発展方向は、体積が小さく、容量が大きいことである。第１の集電体１の長さの増加によって巻回型電池セル１０の厚みが増加するため、当業者は、集電体の長さを長くすることを回避している。本発明の発明者は、第１の集電体１の長さを長くし、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを少なくとも半周だけ超えるようにした後、巻回型電池セル１０の最外周が第１の集電体１となり、二次外周が第１の集電体１となり、三次外周が第２の集電体２となるため、巻回型電池セル１０の最外周と二次外周とがいずれも第１の集電体１となり、このようにすることで、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが破れて第１の集電体１の最外周と二次外周とが接触しても短絡が発生せず、実質的に同じ極間の接触となるということを見出した。

【0037】

これにより、本発明の実施例に係る巻回型電池セル１０は、第１の集電体１の長さを合理的に設定することによって、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが破れて第１の集電体１の最外周と二次外周とが接触しても短絡が発生しない。

【0038】

ここで、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを半周から一周だけ超えている。例えば、図１、図２、図５、及び図７に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを４分の３周だけ超えている。また、図３及び図６に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを一周だけ超えている。また、図４に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２の集電体２の巻き終わり端２ａを半周だけ超えている。このように設定された第１の集電体１及び第２の集電体２の厚みの増加は少なく、短絡問題の発生を回避することができる。

【0039】

選択可能には、図１に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第１の集電体１の二次外周の外周面に密着されている。これにより、第１の集電体１の最外周と二次外周とを直接密着させる方式を採用することによって、巻回型電池セル１０の全体構造を信頼的にすることができ、第１の集電体１と第２の集電体２との間の短絡を効果的に回避することができる。

【0040】

具体的には、図１～図７に示すように、巻回型電池セル１０は、隔離膜３をさらに含み、隔離膜３は、第１の集電体１と第２の集電体２との間に介在し、巻回方向に、隔離膜３の巻き終わり端は、第１の集電体１の巻き終わり端１ａと第２の集電体２の巻き終わり端２ａとの間に位置している。つまり、巻回方向に、隔離膜３の巻き終わり端は第２の集電体２の巻き終わり端２ａを超えており、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは隔離膜３の巻き終わり端を超えている。これにより、隔離膜３は、巻回方向に、第１の集電体１及び第２の集電体２を効果的に隔離することができ、第１の集電体１と第２の集電体２との接触を効果的に回避することができ、短絡現象の発生を回避することができる。

【0041】

さらに、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、隔離膜３の巻き終わり端を少なくとも半周だけ超えている。例えば、図１、図２、図４、図５、及び図７に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、隔離膜３の巻き終わり端を半周だけ超えている。また、図３に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、隔離膜３の巻き終わり端を４分の３周だけ超えている。また、図６に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、隔離膜３の巻き終わり端を一周だけ超えている。このようにすることで、第１の集電体１と第２の集電体２との間に十分な安全距離があるようになり、電池セルの安全性を向上させることができる。

【0042】

また、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第１のストレートセグメントｐ１又は第２のストレートセグメントｐ２に位置している。言い換えると、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、一つのストレートセグメントに位置しており、これによって、第１の集電体１の巻き終わり端１ａの配置及び固定が容易になり、全体の信頼性を向上させる上で有利である。

【0043】

ここで、第１の集電体１の巻き終わり端１ａ及び第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、異なる形態で配置されており、例えば、図１～図７に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａ及び第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、いずれも第１のストレートセグメントｐ１又は第２のストレートセグメントｐ２に位置している。また、図８及び図９に示すように、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第１のストレートセグメントｐ１又は第２のストレートセグメントｐ２に位置し、第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、第１のストレートセグメントｐ１又は第２のストレートセグメントｐ２に位置し、第１の集電体１の巻き終わり端１ａおよび第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、それぞれ巻回型電池セル１０の両側に位置している。言い換えると、第１の集電体１の巻き終わり端１ａと及び第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、異なるセグメントに配置することができ、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが第１のストレートセグメントｐ１に位置する場合、第２の集電体２の巻き終わり端２ａは、第２のストレートセグメントｐ２に位置し、第２の集電体２の巻き終わり端２ａが第１のストレートセグメントｐ１に位置する場合、第１の集電体１の巻き終わり端１ａは、第２のストレートセグメントｐ２に位置する。これにより、第１の集電体１の巻き終わり端１ａ及び第２の集電体２の巻き終わり端２ａの位置を合理的に設定することによって、第１の集電体１の巻き終わり端１ａ及び第２の集電体２の巻き終わり端２ａを平坦にして安定させることができ、巻回型電池セル１０の全体の厚みを適切にすることができる。

【0044】

以下、異なる第１の集電体１及び第２の集電体２を巻回してなる巻回型電池セル１０について説明する。

【0045】

本発明の選択可能な一実施例によれば、第１の集電体１は、順次に接続される第１の活物質層セグメント１１と、第１の裸箔セグメント１２と、巻き終わりセグメント１３と、を含み、巻き終わりセグメント１３の自由端は巻き終わり端１ａであり、第１の裸箔セグメント１２の表面には活物質層４が設けられておらず、活物質層４は第１の活物質層であり、第１の活物質層セグメント１１の表面に第１の活物質層が設けられ、第１の活物質層は、両面設定を選択してもよいし、片面設定を選択してもよい。

【0046】

巻き終わりセグメント１３は、少なくとも半周であり、巻き終わりセグメント１３と第１の裸箔セグメント１２との接続点は、点c１で示される。第２の集電体２は、順次に接続される第２の活物質層セグメント２１と第２の裸箔セグメント２２とを含み、第２の裸箔セグメント２２の表面には、活物質層４が設けられておらず、活物質層４は第２の活物質層であり、ここで、第１の活物質層と第２の活物質層は、同じであってもよいし、異なってもよい。第２の活物質層セグメント２１の表面には、第２の活物質層が設けられている。

【0047】

巻回型電池セル１０は、裸箔セグメント対向領域を含み、裸箔セグメント対向領域において、第１の裸箔セグメント１２の一部の領域と第２の裸箔セグメント２２とは、互いに対向している。または、第２の裸箔セグメント２２は、巻回方向に沿って第１の裸箔セグメント１２に対応する。つまり、巻き終わりセグメント１３は、第１の集電体１の第２の集電体２を超えた部分である。このように巻き終わりセグメント１３の長さを合理的に設定することによって、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが第２の集電体２の巻き終わり端２ａを少なくとも半周だけ超えるようにすることができる。これにより、第１の裸箔セグメント１２と第２の裸箔セグメント２２との対応によって、巻回型電池セル１０内に一つの裸箔領域、すなわち裸箔セグメント対向領域を形成することができ、当該裸箔領域内の集電体の表面には、活物質層４が設けられておらず、裸箔領域は、巻回型電池セル１０の使用安全性を向上させることができる。

【0048】

具体的には、第１の裸箔セグメント１２及び第２の裸箔セグメント２２の長さは同じであり、第１の裸箔セグメント１２は半周から一周である。図１、図２、図４、及び図７に示すように、第１の裸箔セグメント１２及び第２の裸箔セグメント２２の長さは一周であってもよい。もちろん、第１の裸箔セグメント１２及び第２の裸箔セグメント２２の長さは、半周、４分の３周、一周半などであってもよい。このように設定された第１の裸箔セグメント１２及び第２の裸箔セグメント２２は、裸箔領域の全体の長さを適切にすることができ、巻回型電池セル１０の使用安全性を確保する上で有利である。

【0049】

本発明の別の選択可能な実施例によれば、図３、図５、及び図６に示すように、第１の集電体１は、順次に接続される第１の活物質層セグメント１１と巻き終わりセグメント１３とを含み、第１の活物質層セグメント１１の表面に活物質層４が設けられ、巻き終わりセグメント１３は、少なくとも半周であり、第２の集電体２表面に活物質層４が設けられ、活物質層４は、第２の集電体２の巻き終わり端２ａまで延びている。上記の実施例と比較して、この実施例の第１の集電体１及び第２の集電体２は、いずれも裸箔セグメントの設定を省略しており、このように設定された巻回型電池セル１０は、コンパクトな構造であり、配置が簡単である。

【0050】

巻回方向に、第１の集電体１において、第１の集電体１の開始端１ｂから第１の集電体１が初めて折り曲げられる位置までの領域は、第１の集電体１の開始セグメント１４であり、巻回方向とは逆方向に、第２の集電体２において、第２の集電体２の巻き終わり端２ａから第２の集電体２が一番先に折り曲げられる位置までの領域は、第２の集電体２の外周ストレートセグメント２３であり、第１の集電体１の開始セグメント１４と第２の集電体２の外周ストレートセグメント２３との水平面における投影は、重なり合う領域を有しない。つまり、巻回型電池セル１０全体が水平面に配置されている場合、第１の集電体１の開始端１ｂと第２の集電体２の巻き終わり端２ａとの両者は、交差せず、たかだか両者は、互いに隣接する。これによって、巻回型電池セル１０の全体の厚みの減少に有利であり、巻回型電池セル１０の厚みの増加を回避することができる。

【0051】

なお、第１の集電体１の巻き終わり端１ａの固定方式について、本発明においては、第１の集電体１の巻き終わり端１ａが接着剤５によって第１の集電体１の最外周の外周面に接着される。接着剤５を採用することは、第１の集電体１の巻き終わり端１ａの巻き終わりを簡単且つ確実にすることができるとともに、巻回型電池セル１０のコストを削減することもできる。もちろん、接着剤５について、様々な選択肢があり、例えば、接着剤５は、片面接着剤、両面接着剤、及びホットメルト接着剤のうちの少なくとも一つであってもよい。上記のいずれかの接着剤５は、いずれも第１の集電体１の巻き終わり端１ａを第１の集電体１の二次外周に効果的に接着することができ、接着効果が良好である。

【0052】

例えば、図２および図１２に示すように、接着剤５は、両面接着剤又はホットメルト接着剤であってもよく、接着剤５は、梱包袋２０を接着するためにも用いられる。言い換えると、当該接着剤５は、第１の集電体１の巻き終わり端１ａを接着するだけでなく、梱包袋２０を接着することもできる。このように、当該接着剤５は、一体に兼用することによって、コストをさらに削減することができる。

【0053】

また、図７に示すように、接着剤５は片面接着剤であり、巻回型電池セル１０は、第１の集電体１の巻き終わり端１ａから離れた他方の側に、両面接着剤又はホットメルト接着剤で接着され、当該両面接着剤又はホットメルト接着剤は、梱包袋接着剤８であり、両面接着剤又はホットメルト接着剤は、梱包袋２０を接着するためにも用いられる。これにより、第１の集電体１の巻き終わり端１ａを接着する接着剤５と梱包袋接着剤８を分離させることによって、両者が互いに干渉することを回避することができ、巻回型電池セル１０と梱包袋２０との接着安定性に有利である。

【0054】

図１０及び図１１に示すように、接着剤５は、巻回型電池セル１０の対向する二つの面に接着する必要がある。具体的には、接着剤５は、さらに、折り曲げられて第１の集電体１巻き終わり端から離れた他方の側まで延びており、例えば、第１の集電体１巻き終わり端から０～２０ｍｍ離れた他方の側まで延びている。これにより、接着剤５は、巻回型電池セル１０の全体的な信頼性を向上させることができる。

【0055】

また、図３から図６に示すように、巻回型電池セル１０は、第１の電極タブ６と第２の電極タブ７とをさらに含み、第１の電極タブ６は、第１の集電体１に電気的に接続され、第２の電極タブ７は、第２の集電体２に電気的に接続され、第１の電極タブ６と接着剤５との水平面における投影は重なり合わず、又は第２の電極タブ７と接着剤５との水平面における投影は重なり合わない。このように設定された第１の電極タブ６、第２の電極タブ７、及び接着剤５は、巻回型電池セル１０の厚みを減少指せることができる。

【0056】

本明細書の説明において、「一つの実施例」、「一部の実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体的な例」、或いは「一部の例」などの用語を参照した説明とは、当該実施例或いは例に結合して説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例或いは例に含まれることである。本明細書において、上記用語に対する例示的な表現は、必ずしも同じ実施例或いは例を示すものではない。また、説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴は、いずれか一つ或いは複数の実施例又は例において適切に結合することができる。

【0057】

本発明の実施例を示して説明したが、当業者は、本発明の原理及び主旨から逸脱しなく、これらの実施例に対して各種の変更、修正、置き換え及び変形を行うことができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物により限定される。

【符号の説明】

【0058】

１０ 巻回型電池セル
１ 第１の集電体
１ａ 第１の集電体の巻き終わり端
１ｂ 第１の集電体の開始端
１１ 第１の活物質層セグメント
１２ 第１の裸箔セグメント
１３ 巻き終わりセグメント
１４ 開始セグメント
２ 第２の集電体
２ａ 第２の集電体の巻き終わり端
２ｂ 第２の集電体の開始端
２１ 第２の活物質層セグメント
２２ 第２の裸箔セグメント
２３ 外周ストレートセグメント
３ 隔離膜
４ 活物質層
５ 接着剤
６ 第１の電極タブ
７ 第２の電極タブ
８ 梱包袋接着剤
２０ 梱包袋
ｐ１ 第１のストレートセグメント
ｗ１ 第１の折り曲げセグメント
ｐ２ 第２のストレートセグメント
ｗ２ 第２の折り曲げセグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】