特許 7374335 電池ユニット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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-26

(45)【発行日】2023-11-06

(54)【発明の名称】電池ユニットおよび電子デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/105 20210101AFI20231027BHJP

   H01M 50/131 20210101ALI20231027BHJP

   H01M 50/133 20210101ALI20231027BHJP

   H01M 50/138 20210101ALN20231027BHJP

   H01M 50/14 20210101ALN20231027BHJP

   H01M 50/141 20210101ALN20231027BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20231027BHJP

   H01M 10/0566 20100101ALN20231027BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALN20231027BHJP

【ＦＩ】

H01M50/105

H01M50/131

H01M50/133

H01M50/138

H01M50/14

H01M50/141

H01M10/052

H01M10/0566

H01M10/0587

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022548490

(86)(22)【出願日】2020-02-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-30

(86)【国際出願番号】 CN2020075089

(87)【国際公開番号】W WO2021159390

(87)【国際公開日】2021-08-19

【審査請求日】2022-08-09

(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】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲ヤン▼▲東▼▲陽▼

【審査官】守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２００８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３２５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１５７２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１２６３０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池ユニットであって、
前記電池ユニットの厚さ方向において厚さＴ１ｍｍを有する電極組立体と、
前記電極組立体を収容し、前記厚さ方向において厚さＴ２ｍｍを有するケースと、を備え、
前記ケースは、
第１の表面と、
前記第１の表面に対向する第２の表面と、
前記第２の表面に接続され、半径がＲｍｍである円弧状の第１の側辺と、
前記第１の側辺に接続され、前記電極組立体の側面の少なくとも一部を取り囲む第３の表面と、
第１の部分と第２の部分を含む第２の側辺と、を備え、
前記第１の部分は前記第１の表面の第１のエッジおよび前記第３の表面の第２のエッジを始点として前記電極組立体から離れる方向に向かって延在し、前記第２の部分は前記電極組立体に接近する方向に向かって延在し、且つ前記第２の部分が末端縁を有し、前記末端縁は前記第３の表面に接続され、前記第３の表面の第２のエッジが前記厚さ方向に位置する平面と前記末端縁が前記厚さ方向に位置する平面との間は前記厚さ方向に沿って長さＺｍｍを有し、且つ（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３である
ことを特徴とする、電池ユニット。

【請求項2】

前記厚さ方向に垂直する前記電池ユニットの幅方向に沿って、前記第２の側辺と前記第２の側辺の隣の前記電極組立体との最大距離はＤｍｍであり、０．３＜Ｄ＜０．９である
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池ユニット。

【請求項3】

前記長さＺは、前記第１の側辺の半径Ｒの扇形領域Ｓの前記厚さ方向における高さＨｍｍ以下であり、前記高さＨは、前記第３の表面の第２のエッジが前記厚さ方向に位置する平面から、前記厚さ方向に沿って、前記扇形領域Ｓの前記厚さ方向における最も低い位置まで測定されるものである
ことを特徴とする、請求項２に記載の電池ユニット。

【請求項4】

Ｚ＜０．８Ｔ２である
ことを特徴とする、請求項３に記載の電池ユニット。

【請求項5】

０．２Ｔ２＜Ｚである
ことを特徴とする、請求項４に記載の電池ユニット。

【請求項6】

０＜Ｔ２－Ｔ１＜０．２である
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池ユニット。

【請求項7】

前記第２の側辺は、一回折り曲げ構造又は二回折り曲げ構造であり、前記第２の部分の少なくとも一部が前記ケースの第３の表面に密接的に貼り付けられている
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池ユニット。

【請求項8】

前記電極組立体は、間隔を空けて設けられた第１の電極シートと第２の電極シートを巻き付けて形成され、前記第１の電極シートと第２の電極シートとの間にセパレータが設けられている
ことを特徴とする、請求項１に記載の電池ユニット。

【請求項9】

前記電池ユニットは、前記ケース内にある電解液を含む
ことを特徴とする、請求項８に記載の電池ユニット。

【請求項10】

電子デバイスであって、請求項１～９のいずれか一項に記載の１つ又は複数の電池ユニットを備えることを特徴とする、電子デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電池の技術分野に関し、特に、電池ユニットおよび電子デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

環境に優しい二次電池として、リチウムイオン電池は、携帯電話、カメラ、ノートパソコンなどの分野で広く適用されている。リチウムイオン電池のエネルギー密度と安全性能に対する業界の需要がますます高まっている。リチウムイオン電池が高いエネルギー密度を有するとともに、優れた安全性能も有することをどのように確保するかについては、業界には早急に解決すべき技術的問題がたくさんある。

【0003】

したがって、エネルギー密度および安全性能に優れた電池ユニットを設計する必要がある。

【発明の概要】

【0004】

本願の１つの目的として、電極組立体およびケースの構造を特別に設計することにより、電池ユニットおよび電子デバイスの安全性能とエネルギー密度を向上させる電池ユニットおよび電子デバイスを提供することである。

【0005】

本願の一実施形態に係る電池ユニットは、電極組立体と、ケースと、を備える。前記電極組立体は、前記電池ユニットの厚さ方向における厚さＴ１ｍｍを有する。前記ケースは、前記電極組立体を収容し、前記厚さ方向における厚さＴ２ｍｍを有する。前記ケースは、第１の表面と、前記第１の表面に対向する第２の表面と、前記第２の表面に接続され、半径がＲｍｍである円弧状の第１の側辺と、前記第１の側辺に接続され、前記電極組立体の側面の少なくとも一部を囲む第３の表面と、第１の部分と第２の部分を含む第２の側辺と、を備え、前記第１の部分は前記第１の表面の第１のエッジおよび前記第３の表面の第２のエッジを始点として前記電極組立体から離れる方向に向かって延在し、前記第２の部分は前記電極組立体に近接する方向に向かって延在し、且つ前記第２の部分が末端縁を有し、前記末端縁は前記第３の表面に接続され、前記第３の表面の第２のエッジが前記厚さ方向に位置する平面と前記末端縁が前記厚さ方向に位置する平面との間は前記厚さ方向に沿って長さＺを有し、且つ（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３である。

【0006】

本願のいくつかの実施形態において、前記厚さ方向に垂直な前記電池ユニットの幅方向に沿って、前記第２の側辺と前記第２の側辺に近接する前記電極組立体との最大距離はＤｍｍであり、０．３＜Ｄ＜０．９である。

【0007】

本願のいくつかの実施形態において、前記長さＺは、前記第１の側辺の半径Ｒの扇形領域Ｓの前記厚さ方向における高さＨｍｍ以下であり、前記高さＨは、前記第３の表面の第２のエッジが前記厚さ方向に位置する平面から、前記厚さ方向に沿って、前記扇形領域Ｓの前記厚さ方向における最も低い位置まで測定されるものである。

【0008】

本願のいくつかの実施形態において、前記長さＺの範囲は、Ｚ＜０．８Ｔ２である。

【0009】

本願のいくつかの実施形態において、前記長さＺの範囲は、０．２Ｔ２＜Ｚである。

【0010】

本願のいくつかの実施形態において、前記ケースの厚さＴ２と前記電極組立体の厚さＴ１との差の範囲は、０＜Ｔ２－Ｔ１＜０．２である。

【0011】

本願のいくつかの実施形態において、前記第２の側辺は、一回折り曲げ構造又は二回折り曲げ構造であり、前記第２の部分の少なくとも一部が前記ケースの第３の表面に封止されて貼り付けられる。

【0012】

本願のいくつかの実施形態において、前記電極組立体は、間隔を空けて設けられた第１の電極シートと第２の電極シートによって巻回して形成され、前記第１の電極シートと第２の電極シートとの間にセパレータが設けられている。

【0013】

本願のいくつかの実施形態において、前記電池ユニットは、前記ケース内にある電解液を含む。

【0014】

本願の別の実施形態に係る電子デバイスは、上記実施形態のいずれか一実施形態に記載の電池ユニットを備える。

【0015】

本願の実施形態によって提供される電池ユニットおよび電子デバイスは、電極組立体およびケースの構造を特別に設計することにより、電池ユニットおよび電子デバイスの安全性能とエネルギー密度を向上させる。

【0016】

本願の実施形態の他の態様及び利点は、部分的に、後記の説明において、記載・表現され、或いは、本願の実施形態の実施によって説明される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

以下、本願実施例を容易に説明するように、本願実施例または従来技術を説明するための必要な図面を簡単に説明する。下記に記載の図面は本願の一部の実施例であることが明らかである。当業者であれば、進歩性を有する努力をせずに、依然としてこれらの図面に例示した構造に基づいて他の実施例の図面を得る。

【0018】

【図1】図１は、本願の一実施形態に係る電池ユニットの構造の模式図を示す。

【図2a】図２ａは、図１に示される電池ユニットのＡ－Ａに沿う断面の模式図を示す。

【図2b】図２ｂは、図２ａに示される電池ユニットのＢ－Ｂの部分的な拡大模式図を示す。

【図3】図３は、本願の別の実施形態に係る電池ユニットの断面の模式図を示す。

【図4】図４は、本願の別の実施形態に係る電池ユニットの断面の模式図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本願の実施例を詳細に説明する。本願明細書の全体において、同一又は類似の構成要素及び同一又は類似の機能を有する構成要素は、同様の符号で示されている。ここで、説明される図面に関する実施例は、説明・図解的で本願に関する基本的な理解を提供するために用いられる。本願の実施例は、本願を限定するものであると理解されるべきではない。

【0020】

本明細書では、特に指定又は限定されない限り、例えば、「中央の」、「縦方向の」、「側方の」、「前方の」、「後方の」、「右側の」、「左側の」、「内部の」、「外部の」、「比較的低い」、「比較的高い」、「水平の」、「垂直の」、「よりも高い」、「よりも低い」、「上方の」、「下方の」、「頂部の」や「底部の」という相対的な用語とそれらの派生用語（例えば、「水平的に」、「下向きに」、「上向きに」等）は、説明される又は図面に示される方向を引用すると解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜上のために使用され、本願が必ずしも特定の方向に沿って構築又は動作するわけではない。

【0021】

本明細書で使用される「約」、「ほぼ」、「大体」、「実質的に」、及び「近似」という用語は、小さな変化を記述・説明するために用いられる。イベント又は状況と組み合わせて使用される場合、上記用語は、イベント又は状況が正確に発生した例、及びイベント又は状況に極めて類似的に発生する例を指すことができる。例として、数値と組み合わせて使用される場合、用語は、当該数値の±１０％以下の変化範囲を指すことができる。例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下である。例として、２つの数値の差が当該値の平均値の±１０％以下（例えば、±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下）である場合、当該２つの数値は「大体的に」同じおよび「接近」であると考えられる。

【0022】

また、容易に説明するために、本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、１つの図面又は一連の図面における異なる部品を区別するために用いられる。「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、対応の部品を特定するためのものではない。

【0023】

本願では、特に指定又は限定されない限り、「設置」、「接続」、「結合」、「固定」および類似な用語は、汎用のものであり、当業者は具体的な状況に応じて、上記の用語について、例えば、固定的に接続することや、取り外し可能に接続することや、一体的に接続することと、または、機械的に接続することや、電気的に接続することと、または、直接的に接続することや、他の部材を介して間接的に接続することと、または、２つの部品の内部通信という意味を理解し得る。

【0024】

リチウムイオン電池のエネルギー密度と安全性能は、リチウムイオン電池の性能を評価するための２つの重要な指標である。従来のソフトパックリチウムイオン電池は、通常、アルミプラスチックフィルムでパッケージされ、パッケージした後に、リチウムイオン電池に対して、落下、ローラー、高温高湿度などの様々な種類の安全性能テストを行う必要がある。しかし、従来のリチウムイオン電池は、安全性能テストを行った後、アルミニウムプラスチックフィルムの損傷、パッケージの故障、折り曲げられた辺の開き、液体の漏れなどの様々な問題が発生しやすく、それにより、リチウムイオン電池の製品歩留まりが低下し、リチウムイオン電池は安全に隠れた危険が多くある。上記のような不良を改善するために、従来技術では、一般的に、通常よりも厚いアルミプラスチックフィルムを用いてパッケージ化したり、接着剤の使用量を増やしてアルミプラスチックフィルムのパッケージを強固にしたりすることで、リチウムイオン電池の安全性能を向上させることが望ましい。しかしながら、これらの方法は、リチウムイオン電池のエネルギー密度を低減させるだけでなく、リチウムイオン電池の製造コストを増加させ、実際に望まれた技術的効果を実現することができない。

【0025】

上記の問題を鑑み、本願は電池ユニットおよび電子デバイスを提供する。当該電池ユニットおよび電子デバイスは、電極組立体とケースの構造を特別に設計することで、電極組立体の受けた力がバランスされ、ケースによって電極組立体が損傷されることを防止するとともに、電極組立体の側面およびケースの空間占有率を低減することができ、且つ、電池ユニットの安全性能テスト又は実際の使用中に、ケースの側辺の封止箇所が損傷又は故障することを回避できる。したがって、本願によって提供される電池ユニットおよび電子デバイスは、より優れた安全性能を有するとともに、より高いエネルギー密度を有する。以下、本願によって提供される電池ユニットおよび電子デバイスについて詳しく説明する。

【0026】

図１は、本願の一実施形態に係る電池ユニット１０の模式的な斜視図である。図２ａは、図１に示される電池ユニット１０のＡ－Ａに沿う断面の模式図を示す。図２ｂは、図２ａに示される電池ユニット１０のＢ－Ｂの部分的な拡大模式図を示す。図１、図２ａおよび図２ｂに示すように、本願の一実施形態に係る電池ユニット１０は、電極組立体１００と、ケース２００と、を備える。

【0027】

電極組立体１００は、電池ユニット１０の厚さに沿って延在する厚さ方向Ｆ１と、電池ユニット１０の幅に沿って延在して厚さ方向Ｆ１に垂直な幅方向Ｆ２と、を有する。電極組立体１００は、厚さ方向Ｆ１における厚さＴ１ｍｍを有する。電極組立体１００は、間隔を空けて設けられた第１の電極シートと第２の電極シート（図示せず）によって巻回されて形成されている。第１の電極シートと第２の電極シートとの間にセパレータ（図示せず）が設けられている。第１の電極シートは正電極シートであり、第２の電極シートは負電極シートである。本願の他の実施形態において、電極組立体１００は任意の数および極性の電極シートを備える。電極組立体１００は、第１の辺１０１と、第１の辺に接続している第２の辺１０２と、を含む。電極組立体１００は電極シートを巻回することで形成されるため、第１の辺１０１と第２の辺１０２がそれぞれ円弧状の形状であり、且つ第１の辺１０１と第２の辺１０２の半径が約Ｔ１／２であってもよい。第１の辺１０１と第２の辺１０２とは、電極組立体１００の側面１０３を構成する。ケース２００の内部は電極組立体１００を収容するために用いられる。ケース２００は、アルミプラスチックフィルムであってもよい。本願の他の実施形態において、ケース２００の材料は、当技術分野で一般的に使用されるソフトパック電池に適した任意のパッケージ材料である。ケース２００は厚さ方向Ｆ１における厚さＴ２ｍｍを有し、本願の実施例形態では、第２の方向Ｆ２におけるケース２００と電極組立体１００との距離を短くするように、ケース２００の厚さＴ２と電極組立体１００の厚さＴ１との差を０＜Ｔ２－Ｔ１＜０．２の範囲内に設定することで、電池ユニット１０の空間利用率をさらに向上させる。

【0028】

電池ユニット１０のエネルギー密度を向上させるために、電池のケース２００と電極組立体１００との間の距離は小さければ小さいほどよい。Ｔ２とＴ１との差が大きすぎると、アルミプラスチックフィルムなどのケース材料の厚さが同じである場合、ケース２００と電極組立体１００との間の距離が大きくなることを意味する。このため、使用中またはテスト中に電池ユニット１０が振れる場合、電極組立体１００がケース２００内で振れやすくなり、それにより、長時間の使用又は安全性能テスト後に電池ユニット１０が容易に損傷し、さらに電池ユニット１０の安定性が低下させる。複数の実験によって、Ｔ２とＴ１の差が０．２ｍｍを超えると、電池ユニット１０の安全性能が著しく低下することを見出した。したがって、本願の実施形態では、０＜Ｔ２－Ｔ１＜０．２を設定することで、厚さ方向Ｆ１に沿うケース２００と電極組立体１００との距離を短くして電池ユニット１０の空間利用率を向上させ、それにより、電池ユニット１０のエネルギー密度を向上させるとともに、電池ユニットの優れた安全性能を確保する。

【0029】

ケース２００は、第１の表面２０１と、第２の表面２０３と、第１の側辺２０５と、第２の側辺２０７と、第３の表面２０９と、を含む。

【0030】

第１の表面２０１は第２の表面２０３に対向している。第１の表面２０１と第２の表面２０３は平面状である。本願の他の実施形態において、第１の表面２０１と第２の表面２０３は、曲面であってもよく、または水平面および曲面の両方を含んでもよい。第１の表面２０１は第１のエッジ２０１ａを有する。第２の表面２０３は第１のエッジ２０３ａを有する。

【0031】

第１の側辺２０５は、円弧状であり、開始端２０５ａと終了端２０５ｂを有する。開始端２０５ａは第２の表面２０３の第１のエッジ２０３ａに接続されている。終了端２０５ｂはの表面２０９に接続されている。第１の側辺２０５は、第２の表面２０３と第３の表面２０９とを接続する。第１の側辺２０５は、絞り加工によって形成され、円弧半径Ｒおよび円心Ｏを有する。第１の境界線Ｍ１は、第１の側辺２０５の開始端２０５ａから円心Ｏまでに直線で接続することで区画され、第２の境界線Ｍ２は、第１の側辺２０５の終了端２０５ｂから円心Ｏまでに直線で接続することで区画される。第１の境界線Ｍ１、第２の境界線Ｍ２、第１の側辺２０５、および円心Ｏによって取り囲まれる領域は、扇形領域Ｓとして定義される。

【0032】

第３の表面２０９は第１のエッジ２０９ａと第２のエッジ２０９ｂを有する。第３の表面２０９の第１のエッジ２０９ａは第１の側辺２０５の終了端２０５ｂに接続されている。第３の表面２０９の第２のエッジ２０９ｂは第２の側辺２０７に接続されている。第３の表面２０９は電極組立体１００の側面１０３の少なくとも一部を取り囲んでいる。ケース２００が絞り加工で形成された後に、第３の表面２０９は平面状になる。巻回された電極組立体１００および電解液をケース２００に入れた後、第３の表面２０９は、電極組立体１００の円弧形状および電解液の充填により微小な弧度を有する。

【0033】

第２の側辺２０７は、第１の部分２０７ａと第２の部分２０７ｂとを含む。第１の部分２０７ａは、第１の表面２０１の第１のエッジ２０１ａおよび第３の表面２０９の第２のエッジ２０９ｂを始点として電極組立体１００から離れる方向に向かって延在している。第２の部分２０７ｂは、電極組立体１００に近接する方向に向かって延在している。第２の部分２０７ｂは、末端縁２０７ｃを有する。末端縁２０７ｃを含む第２の部分２０７ｂの少なくとも一部は第３の表面２０９に接続されている。第２の側辺２０７の第２の部分２０７ｂの少なくとも一部は、接着剤によって第３の表面２０９に貼り付けられることができる。本願の他の実施形態において、第２の側辺２０７の第２の部分２０７ｂの少なくとも一部は、任意の適切な方法で第３の表面２０９に貼り付けられることができる。第２の側辺２０７の末端部２０７ｄは、熱接着または接着剤または当技術分野で一般的に使用される他の手段によって密封される。第３の表面２０９の第２のエッジ２０９ｂが厚さ方向Ｆ１に位置する平面Ａ１と末端縁２０７ｃが厚さ方向Ｆ１に位置する平面Ａ２との間は、厚さ方向Ｆ１に沿って長さＺを有し、且つ０．２Ｔ２＜Ｚ＜０．８Ｔ２である。長さＺは、第２の側辺２０７の第２の部分２０７ｂの厚さ方向Ｆ１での投影であると理解されてもよい。

【0034】

本願の実施形態では、長さＺは、ケース２００の厚さＴ２以下であり、且つ第１の側辺２０５の扇形領域Ｓの厚さ方向Ｆ１における高さＨｍｍ以下であるように設定される。高さＨは、第３の表面２０９の第２のエッジ２０９ｂが厚さ方向Ｆ１に位置する平面Ａ１から厚さ方向Ｆ１に沿って、扇形領域Ｓの厚さ方向Ｆ１における最も低い位置まで測定されるものである。電池ユニット１０では、第２の側辺２０７は、ケース２００の第３の表面２０９に密接的に貼り付けられる必要がある。第２の側辺２０７がケース２００に密接的に貼り付けられていない場合、第２の側辺２０７は、第１の側辺２０５から外したりまたは開いたりしやすくなり、それにより、電池ユニット１０の安全性能を低減させる。第２の側辺２０７の厚さ方向Ｆ１での投影の長さＺが高さＨ又はケース２００の厚さＴ２よりも大きい場合、第２の側辺２０７をケース２００に貼り付けるとき、第２の部分２０７ｂが第１の側辺２０５に接触するので、第１の側辺２０５に接触する第２の部分２０７ｂも第１の側辺２０５に密接的に貼り付けられていることを確保する必要がある。しかしながら、第１の側辺２０５の弧度が大きいため、実際の製造中、第２の側辺２０７は第１の側辺２０５に密接的に貼り付けることが困難である。また、第２の側辺２０７が第１の側辺２０５に貼り付けられても、電池ユニット１０の実際使用中、第２の側辺２０７は、密接的に貼り付けないことにより、第１の側面２０５から容易に外したり、開いたりする。さらに、外したまたは開いた第２の側辺２０７は、外力の影響を容易に受けてケース２００をさらに摩損し、電池ユニット１０の安全性能を低減させる。Ｚ＝０．１Ｔ２、またはＺ＝０．９Ｔ２、またはＺ＝０．８５Ｔ２を設定する場合、電池ユニット１０の安全性能が著しく低下することが見出した。本願の実施形態では、サイズＺの範囲を０．２Ｔ２＜Ｚに設定することにより、第２の側辺２０７が有効な封止の範囲内になるように確保でき、サイズＺの範囲をＺ＜０．８Ｔ２に設定することにより、電池ユニット１０の安全性能に有利することを確保することができ、第２の側辺２０７がケース２００の第３の表面２０９に密接的に貼り付けられることができる。第３の表面２０９は微小な弧度のみを有するので、第２の側辺２０７と第３の表面２０９を容易に密接的に貼り付けることができ、第２の側辺２０７がケース２００の第３の表面２０９から外しにくく、さらに、安全性能テスト中または実際の使用中に電池ユニット１０の第２の側辺２０７が開くことによってケース２００の損傷または故障を引き起こすことを低減する。

【0035】

第２の側辺２０７が幅方向Ｆ２に第２の側辺２０７に近接する電極組立体１００との間の最大距離はＤｍｍであり、且つ０．３＜Ｄ＜０．９である。本願の実施形態では、最大距離Ｄを設定することにより、第２の側辺２０７が幅方向Ｆ２に電極組立体１００との間の距離を短くすることができ、電池ユニット１０の幅方向Ｆ２における空間利用率をさらに向上させることができる。それに、第２の側辺２０７と電極組立体１００との間の距離を短くすることは、第２の側辺２０７がケース２００の第３の表面２０９に密接的に貼り付けられるのに有利であり、それにより、長時間の使用または安全性能テストを行った後に電池ユニット１０の第２の側辺２０７が開くリスクを低減する。

【0036】

第１の側辺２０５の半径Ｒｍｍの範囲は、（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３である。本願の実施形態では、（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３を設定することにより、電池ユニット１０は、高い空間利用率を有するだけでなく、優れた安全性能も有することができる。本願の実施形態では、第１の側辺２０５の半径Ｒは、電極組立体１００の第１の辺１０１の弧度に可能な限り近くなるように設計されている。電極組立体１００の第１の辺１０１は、１／４円構造の円弧であるため、ＲをＴ１／２に等しくように設定すると考慮することができる。しかし、複数の実験によって、Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３を設定する方が適切であることが見出した。ここで、０．３ｍｍは経験的補正値である。Ｒ＝Ｔ１／２＋０．４を設定すると、電池ユニット１０の安全性能が著しく低下することが見出した。また、ＲがＴ１／２より大きい場合、電池ユニット１０の空間利用率が低下し、更に電池ユニット１０のエネルギー密度が低下する。Ｒが０に等しい場合、第１の側辺２０５は直角構造であるので、電池ユニット１０の空間利用率も低下する。本願の実施形態では、Ｒ≧（Ｔ２－Ｚ）／２を設定することにより、電池ユニット１０の第２側辺２０７の高さが扇形領域Ｓの厚さ方向Ｆ１における最も低い位置を超えないことで、第１の側辺２０５がケース２００を摩損することを防止する。

【0037】

電池ユニット１０は、ケース２００内にある電解液を更に含む。

【0038】

本願の実施形態では、ケース２００の第２の側辺２０７の長さＺと第１の側辺２０５の半径Ｒ、および第２の側辺２０７と電極組立体１００との間の最大距離Ｄを設定することにより、電池ユニット１０がより高い空間利用率を具備するように確保し、さらに電池ユニット１０のエネルギー密度を向上させ、且つ、電池ユニット１０の第２の側辺２０７がケース２００から容易に外れにくいようにして、第２の側辺２０７が開いてケース２００をさらに摩損するリスクを低減する。

【0039】

図３は、本願の別の実施形態に係る電池ユニット１０’の断面の模式図を示す。

【0040】

図３に示される電池ユニット１０’は、第２の側辺２０７が２回折り曲げによる二回折り曲げ構造である点だけが図１に示される電池ユニット１０と異なる。

【0041】

出願人は、本願によって提供された様々な実施形態の電池ユニットに対して以下のテストを行った。本願によって提供された下記１０組の異なる実施例および従来技術による１組の比較例を提供した。各実施例では、同じタイプとサイズの１５個の電池ユニットに対してテストを行った。そして、同じタイプとサイズの１５個の電池ユニットを３つのグループに分けた。１番目のグループに対して、１．８メートルで１８回の落下テストを行った。２番目のグループに対して、０．５メートルで２５００回のローラーテストを行った。３番目のグループに対して、４８００回の僅かな落下及びＨＴＨＨ（高温高湿度）テストを行った。下記の表は、各実施例における電池ユニットのサイズと対応するテストの結果を示す。

【0042】

【表1-1】

【表1-2】

【表1-3】

【0043】

上記の表からわかるように、本願の実施形態に従って設定された（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３を満たす電池ユニットは、１．８メートルで１８回の落下テスト、０．５メートルで２５００回のローラーテスト、４８００回の僅かな落下及びＨＴＨＨテストにおいて、いずれも側辺の開き、電池ユニットの膨張及びケースの損傷などが発生しなかった。しかしながら、従来技術に従って設計された電池ユニットは、１．８メートルで１８回の落下テスト、０．５メートルで２５００回のローラーテスト、４８００回の僅かな落下及びＨＴＨＨテストにおいて、いずれも２つの電池ユニットが不合格の場合があった。上記により、本願の実施形態によって提供される電池ユニットによれば、電池ユニットのエネルギー密度を向上させるだけでなく、電池ユニットの安全性能も向上させる。

【0044】

図４は、従来技術による電池ユニット４０の４８００回の僅かな落下及びＨＴＨＨテスト後の断面の模式図を示す。図４に示される電池ユニット４０は、ケース４００の第１の側辺４０５の半径Ｒが（Ｔ２－Ｚ）／２≦Ｒ≦Ｔ１／２＋０．３を満たさず、且つ第２の側辺４０７の長さＺが０．２Ｔ２＜Ｚ＜０．８Ｔ２を満たさないという点が図１に示される電池ユニット１０と異なり、ここで、Ｔ１＝３．７５３、Ｔ２＝３．８１０、サイズＺ＝３．３１０、Ｒ＝２．３５０である。４８００回の僅かな落下及びＨＴＨＨテストを行った後、電池ユニット４０の右側の第２の側辺４０７が電池ユニット４０のケース４００から外し、ケース４００のケース表面の損傷が発生する。

【0045】

したがって、本願の実施形態では、電池ユニットのケースのサイズ、およびケースと電極組立体との間のサイズの関係を改善することで、電池の安全性能を効果的に改善するとともに、電池ユニットのエネルギー密度をさらに向上させる。

【0046】

本願の技術的手段および技術的特徴は上記のように開示されているが、当業者にとって、本願の教示および開示に基づいて、本願の精神から逸脱することなく、依然として様々な代替および変更を行うことができる。したがって、本願の保護範囲は、実施形態に開示された内容に限定されるべきではなく、本願から逸脱しない様々な代替および変更を含むべきであり、本願の特許請求の範囲に含まれるべきである。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】