特許 7475536 電池セル、電池、電力利用装置、並びに電池セルを製造する装置及び方法

(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】2024-04-18

(45)【発行日】2024-04-26

(54)【発明の名称】電池セル、電池、電力利用装置、並びに電池セルを製造する装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/6553 20140101AFI20240419BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240419BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20240419BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20240419BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20240419BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20240419BHJP

【ＦＩ】

H01M10/6553

H01M10/613

H01M50/586

H01M50/593

H01M50/531

H01M50/342 101

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023504845

(86)(22)【出願日】2021-06-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-04

(86)【国際出願番号】 CN2021098017

(87)【国際公開番号】W WO2022252165

(87)【国際公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】100159329

【弁理士】

【氏名又は名称】三縄 隆

(72)【発明者】

【氏名】周 文林

(72)【発明者】

【氏名】李 星

(72)【発明者】

【氏名】▲陳▼ 文▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】徐 良帆

(72)【発明者】

【氏名】王 ▲鵬▼

(72)【発明者】

【氏名】金 ▲海▼族

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０３７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５６４３６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１７２８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５３４７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５３６５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９５８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００６４５１１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６５５３

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ ５０／５８６

Ｈ０１Ｍ ５０／５９３

Ｈ０１Ｍ ５０／５３１

Ｈ０１Ｍ ５０／３４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１開口を有するケースと、
前記ケースに収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブの極性が逆であり、前記第３タブと前記第１タブ又は前記第２タブの極性が同様である電極アセンブリと、
前記第１開口を密閉するためのエンドカバーと、
前記エンドカバーと前記電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品とを含む、電池セルであって、
前記第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される、
ことを特徴とする電池セル。

【請求項2】

前記第３タブは前記絶縁部品と接触する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記絶縁部品は前記第３タブと接触する第１部分を有し、前記第１部分の厚さは前記絶縁部品の他の部分の厚さよりも小さく、
選択可能に、前記第１部分の厚さは０．１ｍｍ～０．３ｍｍである、
ことを特徴とする請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記絶縁部品に前記第３タブを収容するための収容部が設けられており、
選択可能に、前記第１開口は第１方向に向かい、
前記収容部は前記第１方向に垂直である第２方向に向かう第２開口を有し、前記第３タブは前記第２開口を介して前記収容部に入る、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項5】

前記絶縁部品は本体と、カバープレートとを有し、
前記カバープレートは、前記第１方向に第１部分と間隔を形成するように前記第１部分を被覆するように設置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の電池セル。

【請求項6】

前記本体は前記カバープレートと脱着可能に接続され、
選択可能に、前記本体は前記カバープレートと係合接続される、
ことを特徴とする請求項５に記載の電池セル。

【請求項7】

前記第３タブを前記本体に当接させるように、前記カバープレートは前記第３タブに押し付けられるように配置される、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電池セル。

【請求項8】

前記エンドカバーに、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達する時に前記電池セルの内部圧力を解放するための圧力解放機構が設けられており、
前記絶縁部品に、前記第３タブと前記圧力解放機構との接触を阻害するための絶縁バリアが設けられており、
第１方向に、前記絶縁バリアの投影が第１部分の投影と前記圧力解放機構の投影との間に設けられており、
選択可能に、前記絶縁部品に前記圧力解放機構に対応する圧力解放孔が設けられており、
前記絶縁バリアは前記第１部分と前記圧力解放孔との間に設けられ、前記第３タブは前記圧力解放孔を貫通することを阻害するために使用される、
ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の電池セル。

【請求項9】

前記絶縁部品は、前記圧力解放機構と前記絶縁部品とが間隔を置いて設置されるための突起部を有し、前記圧力解放孔は前記突起部に設けられ、
前記第１部分と前記突起部は前記絶縁バリアを介して接続される、
ことを特徴とする請求項８に記載の電池セル。

【請求項10】

前記第１方向及び第２方向に垂直である第３方向に、前記絶縁バリアの幅は、前記第３タブの幅と前記突起部の幅のうち小さい方よりも大きくなる、
ことを特徴とする請求項９に記載の電池セル。

【請求項11】

前記第１方向に、前記絶縁バリアの高さは、前記第３タブの厚さと、前記突起部における圧力解放孔から前記第１部分までの最大距離のうち大きい方よりも大きくなり、かつ前記絶縁バリアの高さは、前記第１部分から前記電極アセンブリの端面までの距離以下である、
ことを特徴とする請求項９に記載の電池セル。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池セルを含む、
ことを特徴とする電池。

【請求項13】

電気エネルギーを提供するための、請求項１２に記載の電池を含む、
ことを特徴とする電力利用装置。

【請求項14】

第１開口と収容空間とを有するケースを製造するモジュールと、
前記収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブの極性が逆であり、前記第３タブと前記第１タブ又は前記第２タブの極性が同様である電極アセンブリを製造するモジュールと、
前記第１開口を密閉するためのエンドカバーを製造するモジュールと、
前記エンドカバーと前記電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品を製造するモジュールとを含む、電池セルを製造する装置であって、
前記第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される、
ことを特徴とする電池セルを製造する装置。

【請求項15】

第１開口と収容空間とを有するケースを提供することと、
前記収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブの極性が逆であり、前記第３タブと前記第１タブ又は前記第２タブの極性が同様である電極アセンブリを提供することと、
前記第１開口を密閉するためのエンドカバーを提供することと、
前記エンドカバーと前記電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品を提供することとを含む、電池セルを製造する方法であって、
前記第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される、
ことを特徴とする電池セルを製造する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電池分野に関し、特に電池セル、電池、電力利用装置、並びに電池セルを製造する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年来、化石エネルギーが益々枯竭しており、環境汚染の圧力が次第に大きくなっているにつれて、二次電池はこれまでにない重視及び発展が得られた。二次電池の応用範囲はますます広くなり、例えば、水力、火力、風力及び太陽光発電所等のエネルギー貯蔵電源システム、及び電動工具、電動自転車、電動二輪自動車、電気自動車、軍事装備、エアロスペース等の複数の分野に用いられている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

二次電池の電池セルは使用過程で熱量を発生するものである。適時に放熱しないと、又は効果的な放熱経路を設置しないと、電池セルは内部温度が高すぎることにより一連の化学反応を発生して、電池セルの性能を低下させ、さらに二次電池全体の性能に影響を与える。また、電池セルが過熱のため電解液及び活性物質が発生したガスが多過ぎる場合、電池セルの内部圧力は急増し、電池ケース等が耐えられる圧力に限界があるので、電池セルが爆発する等の潜在性安全問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記問題に鑑みて、本発明は、余分に設けられる第３タブにより余分な放熱経路を提供して、電池セル内部の熱量の放熱効率を向上する電池セル、電池、電力利用装置、並びに電池セルを製造する装置及び方法を提供する。

【0005】

第１態様によれば、第１開口を有するケースと、前記ケースに収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブの極性が逆であり、前記第３タブと前記第１タブ又は前記第２タブの極性が同様である電極アセンブリと、前記第１開口を密閉するためのエンドカバーと、前記エンドカバーと前記電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品とを含む、電池セルであって、前記第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される電池セルを提供する。

【0006】

これにより、本願の実施例の技術的手段は、従来の電池セルの放熱経路（電極アセンブリ－第１タブ、第２タブ－電極端子）に比べ、第３タブを余分に設置したので、電池セルの放熱経路（即ち、電極アセンブリ－第３タブ－絶縁部品－エンドカバー）を増やし、電池セルの放熱効率を向上した。また、第３タブが絶縁部品を介してエンドカバーと絶縁され、即ち、ケース、エンドカバーが電流回路に関与しないことで、電池セルの安全性を向上する。同等の電流が過電流である場合、本願の実施例の電池セルは温度が低いので、電池セルの過電流能力及び安全性能を向上した。

【0007】

幾つかの実施例において、前記第３タブは前記絶縁部品と接触する。

【0008】

これにより、電極アセンブリの熱量をさらに確実に導き出すことで、放熱効率を向上することができる。

【0009】

幾つかの実施例において、前記絶縁部品は前記第３タブと接触する第１部分を有し、前記第１部分の厚さは前記絶縁部品の他の部分の厚さよりも小さい。

【0010】

幾つかの実施例において、前記第１部分の厚さは０．１ｍｍ～０．３ｍｍである。

【0011】

これにより、第３タブとエンドカバーの絶縁性の確保を前提に、絶縁部品の厚さを薄くすることにより、絶縁部品の第３タブと接触する第１部分の放熱効率がさらに向上する。

【0012】

幾つかの実施例において、前記絶縁部品に前記第３タブを収容するための収容部が設けられている。

【0013】

幾つかの実施例において、前記第１開口は第１方向に向かい、前記収容部は前記第１方向に垂直である第２方向に向かう第２開口を有し、前記第３タブは前記第２開口を介して前記収容部に入る。

【0014】

これにより、第３タブを収容部に設けることで、一方では、第３タブの位置を限定して、第３タブをより良く絶縁部品と貼り合わせ、組立隙間による熱伝達損失を小さくし、放熱効率を向上することができ、他方では、折り曲げられた第３タブと電極アセンブリの端面とを絶縁させ、折り曲げられた第３タブと電極アセンブリが接触することによる電池セル内部の短絡を避けることができる。

【0015】

幾つかの実施例において、前記絶縁部品は本体と、カバープレートとを有し、前記カバープレートは、前記第１方向に前記第１部分と間隔を形成するように前記第１部分を被覆するように設置される。

【0016】

幾つかの実施例において、前記本体は前記カバープレートと脱着可能に接続される。

【0017】

幾つかの実施例において、前記本体は前記カバープレートと係合接続される。

【0018】

幾つかの実施例において、前記第３タブを前記本体に当接させるように、前記カバープレートは前記第３タブに押し付けられるように配置される。

【0019】

本体がカバープレートと脱着可能に接続され、例えば、係合接続されるという設計により、取付過程において、まず第３タブを絶縁部品の第１部分の適当な位置に置いた後、カバープレートを被せ、かつカバープレートにより第３タブを本体に当接させて、第３タブと絶縁部品をより良く貼り合わせることを確保し、放熱効率を向上することができる。

【0020】

幾つかの実施例において、前記エンドカバーに、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達する時に前記電池セルの内部圧力を解放するための圧力解放機構が設けられており、前記絶縁部品に、前記第３タブと前記圧力解放機構との接触を阻害するための絶縁バリアが設けられており、前記第１方向に、前記絶縁バリアの投影が前記第１部分の投影と前記圧力解放機構の投影との間に設けられる。

【0021】

幾つかの実施例において、前記絶縁部品に前記圧力解放機構に対応する圧力解放孔が設けられており、前記絶縁バリアは前記第１部分と前記圧力解放孔との間に設けられ、前記第３タブは前記圧力解放孔を貫通することを阻害するために使用される。

【0022】

幾つかの実施例において、前記絶縁部品は、前記圧力解放機構と前記絶縁部品とが間隔を置いて設置されることを確保し、前記絶縁部品と前記圧力解放機構とが接触して前記圧力解放機構を破壊することを避けるための突起部を有し、前記圧力解放孔は前記突起部に設けられ、前記第１部分と前記突起部は前記絶縁バリアを介して接続される。

【0023】

これにより、絶縁バリアを設けることで、第３タブとエンドカバー又はエンドカバーに設けられる圧力解放機構との接触を避け、第３タブとエンドカバーとの間の絶縁性を確保することができる。

【0024】

幾つかの実施例において、前記第１方向及び前記第２方向に垂直である第３方向に、前記絶縁バリアの幅は、前記第３タブの幅と前記突起部の幅のうち小さい方よりも大きくなる。

【0025】

幾つかの実施例において、前記第１方向に、前記絶縁バリアの高さは、前記第３タブの厚さと、前記突起部における圧力解放孔から前記第１部分までの最大距離のうち大きい方よりも大きくなり、かつ前記絶縁バリアの高さは、前記第１部分から前記電極アセンブリの端面までの距離以下である。

【0026】

絶縁バリアの高さ及び／又は幅が大きすぎると、取付後に第３タブと絶縁部品とをうまく貼り合わせることができない可能性があり、熱伝達損失を引き起こす隙間があり、さらに放熱効率を低減する可能性がある。絶縁バリアの高さ及び／又は幅が小さすぎると、絶縁バリアにより第３タブとエンドカバー及び圧力解放機構との間を絶縁させる効果を実現できない可能性がある。このため、本願の実施例の技術的手段は絶縁バリアの高さ及び／又は幅を合理的に設置することにより、良い絶縁性及び放熱性を同時に有することができる。

【0027】

第２態様によれば、第１態様の電池セルを含む電池を提供する。

【0028】

第３態様によれば、電気エネルギーを提供するための、第２態様の電池を含む電力利用装置を提供する。

【0029】

第４態様によれば、第１開口と収容空間とを有し、前記第１開口が前記収容空間と連通するケースを製造するモジュールと、前記収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブがそれぞれ、極性が逆である２つの電極端子と接続することに使用される電極アセンブリを製造するモジュールと、前記第１開口を密閉するためのエンドカバーを製造するモジュールと、前記エンドカバーの前記電極アセンブリに向かう一側に設けられ、前記エンドカバーと前記電極アセンブリを隔離するための絶縁部品を製造するモジュールとを含む、電池セルを製造する装置であって、前記第３タブは、前記電極アセンブリの熱量が前記絶縁部品を介して前記エンドカバーに伝導されるように配置される、電池セルを製造する装置を提供する。

【0030】

第５態様によれば、第１開口と収容空間とを有し、前記第１開口が前記収容空間と連通するケースを提供することと、前記収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、前記第１タブと前記第２タブがそれぞれ、極性が逆である２つの電極端子と接続することに使用される電極アセンブリを提供することと、前記第１開口を密閉するためのエンドカバーを提供することと、前記エンドカバーの前記電極アセンブリに向かう一側に設けられ、前記エンドカバーと前記電極アセンブリを隔離するための絶縁部品を提供することとを含む、電池セルを製造する方法であって、前記第３タブは、前記電極アセンブリの熱量が前記絶縁部品を介して前記エンドカバーに伝導されるように配置される、電池セルを製造する方法を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

ここで説明される図面は、本願をより良く理解させるためのものであり、本願の一部を構成しているが、本願の例示的な実施例及びその説明は本願を解釈するために使用され、本願を不当に限定するものではない。図面において、

【0032】

【図1】本願に係る一実施例の電池セルの分解斜視図である。

【図2】本願に係る一実施例のエンドカバー及び絶縁部品の斜視図である。

【図3】本願に係る一実施例の電池セルの断面図である。

【図4】図３に示す絶縁部品を拡大して示す図面である。

【図5】本願に係る一実施例の組立後の電極アセンブリ及び絶縁部品の平面図である。

【図6】本願に係る一実施例の絶縁部品の斜視図である。

【図7】本願に係る別の実施例の絶縁部品の斜視図である。

【図8】本願に係る別の実施例の電池セルの分解斜視図である。

【図9】本願に係る一実施例の電池が電源として用いられる装置の模式図である。

【図10】本願に係る一実施例の電池セルを製造する装置の模式図である。

【図11】本願に係る一実施例の電池セルを製造する方法の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

本願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明らかにするために、以下、本願の実施例における図面に合わせて、本願の実施例における技術的解決手段を明確に説明する。明らかに、説明される実施例は、本願の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。当業者が、本願の実施例に基づいて、創造的な労力を要することなく得られた全ての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。

【0034】

別段の定義がない限り、本願で使用される全ての技術と科学用語は、当業者に通常理解される意味と同じである。本願の明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本願を制限することを意図しない。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の説明における「含む」、「有する」という用語及びそれらのいかなる変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の説明における用語「第１」、「第２」などは、特定の順序やメインとサブの関係を説明するためのものではなく、異なる対象を区別するために使用される。

【0035】

本願で言及される「実施例」とは、実施例に合わせて説明される特定の特徴、構造又は特性は、本願の少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを意味する。明細書の各所に現れる該語句は、必ずしも全てが同じ実施例を指すとは限らず、他の実施例と互いに排他的である別個又は代替な実施例でもない。本願で説明される実施例が他の実施例と組み合わせることができることは、当業者によって明示的及び暗黙的に理解される。

【0036】

なお、本願の説明において、別途明確な規定や限定がない限り、「取付」、「連結」、「接続」、「装着」という用語は、広く理解されるべきである。例えば、固定接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間仲介部材によって間接的に連結されてもよく、２つの素子内部の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて、本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。

【0037】

本願において、「及び／又は」という用語は、関連対象を説明するための相関関係に過ぎず、３種類の関係が存在できることを示す。例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、Ｂが単独で存在することの３つのケースを示すことができる。また、本願において、文字「／」は一般的に、前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

【0038】

本願で出現される「複数」とは、２つ以上（２つを含む）を指す。同様に、「複数組」とは、２組以上（２組を含む）を指し、「複数枚」とは、２枚以上（２枚を含む）を指す。

【0039】

図１に方形構造の二次電池セル６０を示す。本願において、二次電池は、リチウムイオン電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池等を含む。

【0040】

図１～図３を参照する。本願に係る一実施例の二次電池セル６０は、第１開口１１を有するケース１１と、ケース１１に収容され、第１タブ２１、第２タブ２２及び第３タブ２３を有し、第１タブ２１と第２タブ２２の極性が逆であり、第３タブ２３と第１タブ２１又は第２タブ２２の極性が同様である電極アセンブリ２と、第１開口１１を密閉するためのエンドカバー４と、エンドカバー４と電極アセンブリ２との間に設けられる絶縁部品５とを含み、第３タブ２３が絶縁部品５と接続されるように配置される。選択可能に、第３タブ２３は絶縁部品５と接触する。

【0041】

電池セル６０は、円柱体、扁平体、長方体又はその他の形状等であってもよい。電池セルは一般的に、包装方法に応じて、円筒形電池セル、四角形電池セル及びパウチ電池セルの３つのタイプに分けられる。

【0042】

本願の実施例で言及される電池とは、より高い電圧と容量を提供するために１つ又は複数の電池セルを含む単一の物理モジュールを指す。例えば、電池は、電池モジュール又は電池パック等を含んでもよい。電池は一般的に、１つ又は複数の電池セルをカプセル化するための筐体を含む。筐体は、液体又はその他の異物が電池セルの充電又は放電に影響を与えるのを防ぐことができる。

【0043】

複数の電池セル６０は、電極端子を介して直列接続及び／又は並列接続されて様々の応用ケースに用いられてもよい。幾つかの電気自動車等のようなハイパワーの応用ケースにおいて、電池の応用は、電池セル、電池モジュール及び電池パックの３つのレベルを含む。技術の発展に伴い、電池モジュールというレベルは省略されてもよく、即ち、直接電池セルから電池パックを形成する。この改善により、電池システムの重量エネルギー密度、体積エネルギー密度が向上していると同時に、部品数も明らかに減っている。

【0044】

電池セル６０は、正極プレート、負極プレート及びセパレータから構成された電極アセンブリと、電解質とを含む。電池セルは主に、金属イオンが正極プレートと負極プレートとの間を移動することにより動作する。正極プレートは正極集電体及び正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、正極活物質層でコーティングされていない集電体は、正極活物質層でコーティングされた集電体から突出し、正極活物質層でコーティングされていない集電体は正極タブとして使用されている。リチウムイオン電池を例に挙げると、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウムなどであってもよい。負極プレートは負極集電体と、負極活物質層と、を含み、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、負極活物質層でコーティングされていない集電体は、負極活物質層でコーティングされた負極集電体から突出し、負極活物質層でコーティングされていない集電体は負極タブとして使用されている。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質は炭素又はケイ素などであってもよい。溶断せずに大きな電流を通すことを確保するように、正極タブは複数であり、積み重ねられており、負極タブは複数であり、積み重ねられている。セパレータの材質はＰＰ又はＰＥなどであってもよい。

【0045】

本願において、第１タブ２１と第２タブ２２は、極性が逆であり、それぞれ、上記の正極タブ又は負極タブであってもよい。第３タブ２３は、第１タブ２１又は第２タブ２２が所在する集電体に形成され、即ち、第３タブ２３は第１タブ２１又は第２タブ２２の極性と同様であってもよい。

【0046】

ケース１は電極アセンブリ２を収容することに使用され、一端に第１開口１１が形成される。本願はケース１の形状について特に制限がなく、それは円柱形、方形又はその他の任意の形状であってもよい。収容される電極アセンブリ２に必要な強度及び硬度の保護を与えるように、ケース１は一般的に金属又は硬質プラスチック材質である。ケース１に収容される電極アセンブリ２は１つ又は複数であってもよく、当業者は具体的な実際のニーズに応じて選択できる。

【0047】

エンドカバー４は、ケース１の第１開口１１を密閉して、ケース１に収容される電極アセンブリ及び電解質を密閉することに使用される。エンドカバー４は金属又は硬質プラスチックで構成されてもよい。エンドカバー４には電極端子、防爆弁又は注液孔等の多くの機能部品が装着されてもよい。

【0048】

絶縁部品５は、エンドカバー４と電極アセンブリ２との間に設けられ、即ち、エンドカバー４の電極アセンブリ２に向かう一側に設けられる。つまり、絶縁部品５はエンドカバー４の内側に設けられ、エンドカバー４に装着される。絶縁部品５は、電極アセンブリ２とエンドカバー４を絶縁させることで、電極アセンブリ２の電気エネルギーが正極タブ又は負極タブのみを介して電極端子と接続できることに使用される。絶縁部品５はＰＰ、ＰＥＴ材料から製造され得る。

【0049】

選択可能に、第３タブ２３は絶縁部品５と接触する（図３を参照する）。選択可能に、エンドカバー４と電極アセンブリ２との間に位置する絶縁部品５は、電極端子３に対応する箇所において中空であり、これにより、二次電池が充放電する場合、電極アセンブリ２－第１タブ２１－電極端子３－外部電源又は設備－電極端子３－第２タブ２２の間のみに完全な電流回路を形成し、第３タブ２３とエンドカバー４との間は絶縁されている。即ち、第３タブ２３を追設する目的は電極アセンブリ２の内部の熱量を絶縁部品５を経由してエンドカバー４に導き出すことであり、余分な電流回路を増加することではない。

【0050】

このため、従来の電池セルの放熱経路（電極アセンブリ２－第１タブ２１、第２タブ２２－電極端子３）に比べ、第３タブ２３は電池セル６０の放熱経路を増やした（即ち、電極アセンブリ２－第３タブ２３－絶縁部品５－エンドカバー４）ので、電池セルの放熱効率を高めた。同等の電流が過電流である場合、本願の実施例の電池セルは温度が低いので、電池セルの過電流能力及び安全性能を向上した。選択可能に、電池セル６０の放熱性能がさらに向上するように、電池セル６０のエンドカバー４の外側にさらに冷却装置を設置してもよい。

【0051】

注目すべきことは、図１、図２に示す電池セル６０に２組の電極アセンブリ２を含むことである。この場合、各組の電極アセンブリ２に対してそれぞれ第１～第３タブ２１～２３を設置し、即ち、第１～第３タブ２１～２３は全て２つである。本願の技術的手段はこれに制限されず、電池セル６０に１組の電極アセンブリ２のみを設置してもよく、この場合、第１～第３タブ２１～２３は全て１つである。

【0052】

選択可能に、図３、図４に示すように、絶縁部品５は第３タブ２３と接触する第１部分５１を有し、第１部分５１の厚さは絶縁部品５の他の部分の厚さよりも小さい。

【0053】

図３には、第３タブ２３が折り曲げられた後、その上表面が絶縁部品５の第１部分５１と接触することが示されている。このような設置により、第３タブ２３と絶縁部品５は大きな接触面積を有し、放熱効果を高めることができる。

【0054】

選択可能に、第１部分５１の厚さは０．１ｍｍ～０．３ｍｍである。絶縁部品５の他の部分の厚さは電池セル６０のパラメータに応じて設置され、通常は０．６ｍｍ～０．７ｍｍである。第３タブ２３とエンドカバー４の絶縁性の確保を前提に、絶縁部品５の第３タブ２３と接触する第１部分５１の厚さを薄くすることにより、放熱効率をさらに向上する。そして、第３タブ２３が折り曲げられた後、絶縁部品５と接触し、エンドカバー４と電極アセンブリ２との間の大きな空間を占めている。第１部分５１を薄くすることにより、この部分の空間はさらに第３タブ２３を効果的に収容し、電池セル６０のエネルギー密度を向上することができる。

【0055】

選択可能に、図５、図６に示すように、絶縁部品には、さらに、第３タブ２３を収容するための収容部５２が設けられている。

【0056】

本願の実施例において、選択可能に、電池セルが直立して置かれ、かつ電極端子が上向き又は下向きになる状態を定義する場合、垂直方向における電池セルの高さ方向はＤ１方向、電池セルの厚さ方向はＤ２方向、電池セルの幅方向はＤ３方向であり、図１に示す通りである。

【0057】

収容部は一面に開口（第２開口５２０）を有するキャビティ構造（図４を参照する）として形成され、即ち、第１方向Ｄ１に対向する頂面と第１部分５１を含む底面、並びに第１方向Ｄ１に頂面及び底面を接続する側面を有する。

【0058】

収容部５２の第２開口５２０は、第１開口１１が向かう第１方向Ｄ１と垂直である第２方向Ｄ２に向かい、第３タブ２３は第２開口５２０を介して収容部５２に入る。
これにより、第３タブ２３を収容部５２に設けることで、一方では、第３タブ２３の位置を限定して、第３タブ２３をより良く絶縁部品５と貼り合わせ、組立隙間による熱伝達損失を小さくし、放熱効率を向上することができ、他方では、第３タブ２３と電極アセンブリ２の端面とを絶縁させ、第３タブ２３と電極アセンブリ２が接触することによる電池セル６０内の短絡を避けることができる。

【0059】

選択可能に、図７に示すように、絶縁部品５は、本体５３とカバープレート５２１とを有する。本体５３はエンドカバー４と貼り合わせて設けられる絶縁部品５の部分であり、カバープレート５２１は本体５３の下に設けられ、より電極アセンブリ２に近接する絶縁部品５の部分である。選択可能に、カバープレート５２１は、第１方向Ｄ１に第１部分５１と間隔を形成するように、第１部分５１を被覆するように設置される。これにより、本体５３とカバープレート５２１は収容部５２を形成し、第３タブ２３が収容部５２に収容される。注目すべきことは、カバープレート５２１と第１部分５１との間隔が大きすぎる場合、第３タブ２３と第１部分５１の接触面積が減少し、貼り合わせの度合が低くなるため、放熱効率を低減することである。従って、好ましくはカバープレート５２１により第３タブ２３と第１部分５１を緊密に貼り合わせる。例えば、間隔を第３タブ２３の厚さよりやや小さくすることができる（即ち、第３タブ２３と収容部５２は締りばめである）。これにより、いったん第３タブ２３が第２開口５２０を介して収容キャビティに挿入されると、電池の使用過程においても、第３タブ２３は継続して第１部分５１と緊密に貼り合わせることができる。

【0060】

工程を節約し、製品の生産効率を向上するように、本体５３とカバープレート５２１は一体化されたものであってもよい。又は、図７に示すように、本体５３とカバープレート５２１は脱着可能に接続され、選択可能に、加工を容易にし、製造コストを低減するように、本体５３とカバープレート５２１は係合接続されてもよい。

【0061】

選択可能に、第３タブ２３を本体５３に当接させるように、カバープレート５２１は、第３タブ２３に押し付けられるように配置される。これにより、本体５３とカバープレート５２１が脱着可能に接続されることにより、取付過程において、まず第３タブ２３を絶縁部品５の第１部分５１の適当な位置に置いた後、カバープレート５２１を被せ、かつカバープレート５２１により第３タブ２３を本体５３に当接させて、第３タブ２３と絶縁部品５をより良く貼り合わせることを確保し、放熱効率を向上することができる。

【0062】

選択可能に、エンドカバー４に、電池セル６０の内部圧力又は温度が所定の閾値に達する時に電池セル６０の内部圧力を解放するための圧力解放機構４１が設けられている（図２を参照する）。絶縁部品５に、第３タブ２３と圧力解放機構４１との接触を阻害するための絶縁バリア５２２が設けられている（図７を参照する）。第１方向Ｄ１に、絶縁バリア５２２の投影が第１部分５１の投影と圧力解放機構４１の投影との間に設けられる。絶縁バリア５２２は、第２開口５２０と第２方向Ｄ２に対向する収容部５２の側壁であってもよい。

【0063】

選択可能に、絶縁部品５に圧力解放機構４１に対応する圧力解放孔が設けられている（図示しない）。圧力解放孔は、電池セル６０の内部とエンドカバー４における圧力解放機構４１との間に圧力解放経路を提供する。絶縁バリア５２２は第１部分５１と圧力解放孔との間に設けられ、第３タブ２３が圧力解放孔を貫通してエンドカバー４と接触するのを阻害し、第３タブ２３とエンドカバー４とを絶縁させることを確保するために用いられる。

【0064】

選択可能に、図２及び図７に示すように、絶縁部品５は、圧力解放機構４１と絶縁部品５が間隔を置いて設置されることを確保し、圧力解放機構４１に逃げスペースを提供し、絶縁部品５と圧力解放機構４１が接触して圧力解放機構４１を破壊することを避けるための突起部５４を有する。圧力解放孔は突起部５４に設けられてもよく、第１部分５１と突起部５４は絶縁バリア５２２を介して接続される。これにより、第３タブ２３とエンドカバー４を絶縁させることを確保できる。

【0065】

選択可能に、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２と垂直である第３方向Ｄ３に、絶縁バリア５２２の幅は、第３タブ２３の幅と突起部５４の幅のうち小さい方よりも大きくなる。これにより、絶縁バリア５２２により第３タブ２３が突起部５４に設けられる圧力解放孔を貫通してエンドカバー４と接触することを避け、第３タブ２３とエンドカバー４の絶縁性を確保することができる。

【0066】

選択可能に、第１方向Ｄ１に、絶縁バリア５２２の高さは、第３タブ２３の厚さと、突起部５４における圧力解放孔から第１部分５１までの最大距離のうち大きい方よりも大きくなり、かつ絶縁バリア５２２の高さは第１部分５１から電極アセンブリ２の端面までの距離以下である。これにより、第３タブ２３が突起部５４に設けられる圧力解放孔を貫通してエンドカバー４と接触できないのを確保できるだけでなく、絶縁バリアの高さが高すぎることによるケースとエンドカバーが適合しないという問題を避けることもできる。

【0067】

これにより、絶縁バリア５２２の高さ及び幅を合理的に設置することにより、一方では、第３タブ２３と絶縁部品５を緊密に貼り合わせることを確保し、放熱効率を向上することができ、他方では、第３タブ２３とエンドカバー４及び圧力解放機構４１との間を絶縁させることを確保できるので、良い絶縁性及び放熱性を同時に有することができる。

【0068】

注目すべきことは、図５、図６に示すように、電池セル６０に、第２方向Ｄ２に重ね合わせられた２組の電極アセンブリ２が含まれる場合、即ち、第１タブ２１、第２タブ２２及び第３タブ２３が全て２つである場合、第３タブ２３は第１タブ２１と第２タブ２２との間に位置し、かつ突起部５４の所在位置に対応できるということである。各第３タブ２３に対してそれぞれ収容部５２が設置され、かつ２つの収容部５２が第２方向Ｄ２に絶縁部品５の突起部５４を挟んで相対して設置される。これにより、空間をよりコンパクトに設計することが可能である。

【0069】

また、本願の技術的手段について、さらに各種の変形を行うことができる。例えば、図８に示すように、第１タブ２１と第２タブ２２はそれぞれ電極アセンブリ２の第１方向Ｄ１に沿う両端に設けられてもよい。第３タブ２３は複数であってもよく、複数の第３タブ２３はそれぞれ電極アセンブリ２の第１方向Ｄ１に沿う一端又は両端に設けられてもよい。

【0070】

また、本願は、本願の電池セルを含む電池をさらに提供する。電池は、その他の構造をさらに含んでもよいので、ここでは重複しない。例えば、電池は、複数の電池セル６０間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現することに使用される合流部材をさらに含んでもよい。

【0071】

また、本願の一実施例は、前記各実施例中の電池セル６０を含むことができる電力利用装置をさらに提供する。選択可能に、図９に示すように、電力利用装置は車両、船舶又は宇宙機であってもよい。

【0072】

以上、図１～図８に基づき本願の実施例の電池セルを説明したが、以下に図９及び図１０に基づき本願の実施例の電池セルを製造する装置及び方法を説明する。なかでも、詳しく説明していない部分は前記各実施例を参照することができる。

【0073】

図１０に、本願の実施例の電池セルを製造する装置６００の概略的ブロック図を示す。本願の実施例の電池セルを製造する装置６００は、第１開口と収容空間とを有するケースを製造するモジュール６１０と、収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、第１タブと第２タブの極性が逆であり、第３タブと第１タブ又は第２タブの極性が同様である電極アセンブリを製造するモジュール６２０と、第１開口を密閉するためのエンドカバーを製造するモジュール６３０と、エンドカバーと電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品を製造するモジュール６４０とを含み、第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される。

【0074】

図１１は本願の実施例の電池セルを製造する方法７００の概略的フローチャートである。図１１に示すように、該方法７００は、第１開口と収容空間とを有するケースを提供すること７１０と、収容空間に収容され、第１タブ、第２タブ及び第３タブを有し、第１タブと第２タブの極性が逆であり、第３タブと第１タブ又は第２タブの極性が同様である電極アセンブリを提供すること７２０と、第１開口を密閉するためのエンドカバーを提供すること７３０と、エンドカバーと電極アセンブリとの間に設けられる絶縁部品を提供すること７４０とを含み、第３タブが前記絶縁部品と接続されるように配置される。

【0075】

最後に、説明すべきことは、本願は以上の実施例に限定されないことである。上記の実施例は例示的なものに過ぎず、本願の技術的手段の範囲で技術的思想と実質的に同様な構成を有し、同じ作用効果を発揮する実施例は全て本願の技術的範囲に含まれる。また、本願の趣旨を逸脱することなく、実施例に対して当業者が想到できる各種の変形を行い、実施例中の一部の構成要素を組み合わせて構築した他の態様も本願の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１ ケース
１１ 第１開口
１２ 収容空間
２ 電極アセンブリ
２１ 第１タブ
２２ 第２タブ
２３ 第３タブ
３ 電極端子
４ エンドカバー
４１ 圧力解放機構
５ 絶縁部品
５１ 第１部分
５２ 収容部
５２０ 第２開口
５２１ カバープレート
５２２ 絶縁バリア
５３ 本体
５４ 突起部
６０ 電池セル
６００ 電池セルを製造する装置
６１０ ケース製造モジュール
６２０ 電極アセンブリ製造モジュール
６３０ エンドカバー製造モジュール
６４０ 絶縁部品製造モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】