特許 7482248 電池セルおよびこれを適用した電気化学装置

(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】2024-05-01

(45)【発行日】2024-05-13

(54)【発明の名称】電池セルおよびこれを適用した電気化学装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20240502BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20240502BHJP

   H01M 50/595 20210101ALI20240502BHJP

   H01G 11/26 20130101ALI20240502BHJP

   H01M 50/571 20210101ALN20240502BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M50/586

H01M50/595

H01G11/26

H01M50/571

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022557201

(86)(22)【出願日】2020-03-31

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-02

(86)【国際出願番号】 CN2020082256

(87)【国際公開番号】W WO2021195909

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2022-09-21

(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】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】徐 炎

(72)【発明者】

【氏名】李 瑞

(72)【発明者】

【氏名】連 旭宸

(72)【発明者】

【氏名】江 行国

【審査官】佐溝 茂良

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０９４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３０８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２６７９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／００－１０／３９

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｇ １１／００－１１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に順に積層して設けられた第１電極シート、分離膜、第２電極シートを備える電池セルであって、
前記電池セルは、前記第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第１側面および第２側面をさらに備え、
前記第１側面および前記第２側面の間は、前記第１接続領域により接続されており、
前記電池セルは、粘着フィルムをさらに備え、
前記第１電極シートおよび前記第２電極シートは、それぞれ、前記第１側面に対応する第１辺と、前記第２側面に対応する第２辺と、前記第１接続領域に対応する第１連結部とを有し、
各前記第１連結部は、前記第１接続領域が対応する面取り領域または角丸領域を形成するように面取りまたは角丸を含み、
前記粘着フィルムは、前記面取り領域または前記角丸領域に設けられて、前記第１電極シート、前記分離膜および前記第２電極シートを接着することを特徴とする電池セル。

【請求項2】

各前記第１連結部は、前記面取りと、前記面取りに接続された第１角丸と、を含み、
前記面取りの前記第１角丸から離れる一端は、前記第１辺と接続され、
前記第１角丸の前記面取りから離れる一端は、前記第２辺と接続されてい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】

前記第１連結部は、前記面取りが前記第１角丸から離れる一端と、前記第１辺と、を接続する第２角丸をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記第１角丸の寸法と前記第２角丸の寸法は同じであっても異なっていてもよいことを特徴とする請求項３に記載の電池セル。

【請求項5】

前記電池セルは、前記第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第３側面と第４側面をさらに備え、
前記第３側面と前記第４側面の間は、第２接続領域により接続され、
前記第１電極シートおよび前記第２電極シートは、それぞれ、前記第３側面に対応する第３辺と、前記第４側面に対応する第４辺と、前記第２接続領域に対応する第２連結部とを有し、
各前記第２連結部は、面取りまたは角丸を含み、
前記粘着フィルムは、前記第２接続領域に対応する前記第２連結部に形成された面取り領域または角丸領域に設けられて、前記第１電極シート、前記分離膜および前記第２電極シートを接着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6】

前記第１接続領域の接線方向と直交する第２方向において、前記粘着フィルムの最も厚い箇所の厚さは、２０～１００ミクロンメートルであることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電池セル。

【請求項7】

前記粘着フィルムは、前記第１接続領域から前記第１側面又は前記第２側面まで延在して、前記第１接続領域から前記第１側面又は前記第２側面まで延在する幅が５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電池セル。

【請求項8】

前記電池セルは、前記第１方向に垂直で、かつ、互いに背向する第１面と第２面をさらに有し、
前記粘着フィルムは、前記第１接続領域から、第１面又は第２面まで延在し、前記第１接続領域から前記第１面又は前記第２面まで延在する幅が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電池セル。

【請求項9】

前記粘着フィルムは、常温～７５℃の温度で粘着性を有していることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の電池セル。

【請求項10】

ケースを有する電気化学装置あって、前記ケース内に請求項１～５のいずれか１項に記載の電池セルを有する電気化学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、電池分野に関し、特に、電池セルおよびこれを適用した電気化学装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電池は、その高エネルギー密度、高動作電圧、長サイクル寿命、環境安全等の利点から、従来から様々な電子製品に多く適用されてきた。したがって、電池の安全性の要求がますます高まっている。一方、隣接する両辺間の接続箇所は尖っているため、外力が作用した際に電池セルを封止する封止フィルム（アルミプラスチックフィルム）が破壊されやすく、電池の腐食が発生し、電池の安全性に影響する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記事情に鑑み、安全性の向上に有利な電池セルの提供が求められている。

【0004】

また、上記電池セルを適用した電気化学装置の提供も必要である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本出願による電池セルは、第１方向に順に積層して設けられた第１電極シート、分離膜、第２電極シートを備え、前記電池セルは、前記第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第１側面および第２側面をさらに備え、前記第１側面および前記第２側面の間は、前記第１接続領域により接続されており、前記電池セルは、粘着フィルムをさらに備え、前記粘着フィルムは、前記第１接続領域に設けられ、前記第１方向に積層して設けられた前記第１電極シート、前記分離膜および前記第２電極シートを接着する。

【0006】

本出願の一態様として、前記粘着フィルムは粘着剤層または粘着テープである。

【0007】

本出願の一態様として、前記第１電極シートおよび前記第２電極シートは、それぞれ、前記第１側面に対応する第１辺と、前記第２側面に対応する第２辺と、前記第１接続領域に対応する第１連結部とを有し、各第１連結部は、前記第１接続領域が対応する面取り領域または角丸領域を形成するように面取りまたは角丸を含み、前記粘着フィルムは、前記面取り領域または角丸領域に設けられて、前記第１電極シート、前記分離膜および前記第２電極シートを接着する。

【0008】

本出願の一態様として、各第１連結部は、面取りと、前記面取りに接続された第１角丸と、を含み、前記面取りの前記第１角丸から離れる一端は、前記第１辺と接続され、前記第１角丸の前記面取りから離れる一端は、第２辺と接続されている。

【0009】

本出願の一態様として、前記第１連結部は、前記面取りが前記第１角丸から離れる一端と、前記第１辺と、を接続する第２角丸をさらに含む。

【0010】

本出願の一態様として、前記第１角丸の寸法と前記第２角丸の寸法は同じであっても異なっていてもよい。

【0011】

本出願の一態様として、前記電池セルは、第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第３側面と第４側面をさらに備え、前記第３側面と前記第４側面の間は、第２接続領域により接続され、前記第１電極シートおよび前記第２電極シートは、それぞれ、前記第３側面に対応する第３辺と、前記第４側面に対応する第４辺と、前記第２接続領域に対応する第２連結部とを有し、各第２連結部は、面取りまたは角丸を含み、前記粘着フィルムは、前記第２接続領域に対応する第２連結部に形成された面取り領域または角丸領域に設けられて、前記第１電極シート、前記分離膜および前記第２電極シートを接着する。

【0012】

本出願の一態様として、前記第１接続領域の接線方向と直交する第２方向において、前記粘着フィルムの最も厚い箇所の厚さは、２０～１００ミクロンである。

【0013】

本出願の一態様として、前記粘着フィルムは、前記第１接続領域から前記第１側面又は前記第２側面まで延在して、前記第１接続領域から前記第１側面又は前記第２側面まで延在する幅が５ｍｍ以下である。

【0014】

本出願の一態様として、前記電池セルは、前記第１方向に垂直で、かつ、互いに背向する第１面と第２面をさらに有し、前記粘着フィルムは、前記第１接続領域から、第１面又は第２面まで延在し、前記第１接続領域から前記第１面又は前記第２面まで延在する幅が２ｍｍ以下である。

【0015】

本出願の一態様として、前記粘着フィルムは、常温～７５℃の温度で粘着性を有している。

【0016】

本出願の電気化学装置は、ケース、前記ケース内に設置された上記電池セルを備える。

【発明の効果】

【0017】

本出願の電池セルおよびこれを適用した電気化学装置は、電池セルの２つの隣接する側面の連結部に粘着フィルムを設けて前記第１電極シート、前記分離膜及び前記第２電極シートを接着することにより、電池セルを封止する封止フィルムに対する電池セルの衝撃を効果的に低減することができ、さらに封止フィルムの破損リスクを低減することができるとともに、電池セルの構造の安定性を向上させることができ、さらに、後続の使用中に封止膜が折れることを回避することができ、電池セルの短絡のリスクを低減し、ひいては電池セルの安全性を高める。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本願の一実施例に係る電池セルの構造模式図である。

【図2】本願の一実施例に係る電池セルの構造模式図である。

【図3】本願の一実施例に係る電池セルの部分模式図である。

【図4】本願の一実施例に係る電池セルの部分拡大模式図である。

【図5】本願の一実施例に係る電池セルの部分拡大模式図である。

【図6】本願の一実施例に係る電池セルの構造模式図である。

【図7】本願の一実施例に係る電池セルの構造模式図である。

【図8】本願の一実施例に係る電池セルの構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態をさらに説明する。

【0020】

本出願の実施例における技術的解決手段は、本出願の実施例における図面を参照して以下に明確かつ完全に説明される。なお、記載された各実施例は、本出願の実施形態の一部に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。創造的な努力なしに本出願の実施形態に基づいて当業者によって得られる他のすべての実施形態は、本出願の範囲内である。

【0021】

本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、特に定義されない限り、本出願が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本願の明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明するためのものだけであり、本願を限定するものではない。

【0022】

以下、上記の図面を参考して本出願のいくつかの実施形態について詳細に説明する。下記の実施形態および実施形態の特徴は、お互いに矛盾しない場合、組み合わせることができることに留意されたい。

【0023】

図１～図３を参照して、本願の一実施例によれば、電池セル１００は、第１方向に順に積層して設けられる第１電極シート１０、分離膜３０、第２電極シート５０を備える。電池セル１００は、第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第１側面１０１および第２側面１０２をさらに備え、第１側面１０１および第２側面１０２の間は、第１接続領域１０１ａにより接続されている。電池セル１００は、粘着フィルム６０をさらに備え、粘着フィルム６０は、第１接続領域１０１ａに設けられ、第１方向に積層して設けられた第１電極シート１０、分離膜３０および第２電極シート５０を接着することで、外力が作用した際に電池セルを封止する封止フィルムに対する電池セル１００の衝撃を低減して、封止フィルムの破損リスクを低減すると共に、電池セルの構造の安定性を向上でき、後の使用中の分離膜が折れてしまうことを回避して電池セルの短絡リスクを低減する。また、封止フィルムが電池セルを包装する際に、前記接続領域が余剰空間を形成し易いことに対応して、粘着フィルム６０は、接続領域に設けるため、前記余剰空間を有効に活用でき、ひいては、後に前記接続領域において電池セルの封止構造が潰れやすくなることを改善すると共に、電池セルが広く貼り付けられて電解液の浸潤に影響を与えるリスクも低減する。

【0024】

前記粘着フィルム６０は粘着剤層であっても粘着テープであってもよい。前記粘着テープは、基材層と、基材層の上に設けられた粘着層とを備え、例えば、片面テープやグリーンテープ等であってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0025】

好ましくは、前記第１接続領域１０１ａの接線方向と直交する第２方向において、前記粘着フィルム６０の最も厚い箇所の厚さは、２０～１００ミクロンメートルである。

【0026】

第１電極シート１０は、第１辺１１、第２辺１２、および第１連結部１１ａとを有しており、第１辺１１は第２辺１２に隣接して設けられ、第１連結部１１ａは、第１辺１１と第２辺１２とを接続する。

【0027】

第２電極シート５０は、第１辺５１、第２辺５２、および第１連結部５１ａとを有しており、第１辺５１は第２辺５２に隣接して設けられ、第１連結部５１ａは、第１辺５１と第２辺５２とを接続する。

【0028】

前記第１電極シート１０と前記分離膜３０と前記第２電極シート５０とが前記第１方向に積層されたとき、前記第１辺１１および５１と、前記第１辺１１と５１の間に介在する分離膜３０とが共通して前記第１側面１０１を形成し、前記第２の辺１２および５２と、前記第１辺１１と５１の間に介在する分離膜３０とが共通して前記第２側面１０２を形成し、前記第１連結部１１ａおよび５１ａと、前記第１連結部１１ａと５１ａの間に介在する分離膜３０とが共通して前記第１接続領域１０１ａを形成する。前記粘着フィルム６０は、前記第１連結部１１ａ、５１ａおよび前記第１連結部１１ａと５１ａの間に介在する分離膜３０を接着する。

【0029】

第１連結部１１ａ、５１ａは、直角、面取り、角丸であってもよい。好ましくは、第１連結部１１ａ、５１ａが面取りや角丸を含むことで、封止フィルムにより電池セルが封止された後に封止フィルムの破損リスクをより低減しつつ、面取りや角丸に対応して粘着フィルム６０を設けることが電池セルのエネルギー密度を高める上で有利である。本実施形態において、第１連結部１１ａ、５１ａは、角丸である。

【0030】

いくつかの実施例において、図４を参照して、第１連結部１１ａは、面取り１１１と、面取り１１１に連なる第１角丸１１３と、を含み、第１連結部５１ａは、面取り５１１と、面取り５１１に連なる第１角丸５１３と、を含んでもよい。そこで、前記面取り１１１が前記第１角丸１１３から離れる一端は前記第１辺１１に接続され、前記第１角丸１１３が前記面取り１１１から離れる一端は前記第２辺１２に接続され、前記面取り５１１が前記第１角丸５１３から離れる一端は前記第１辺５１に接続され、前記第１角丸５１３が前記面取り５１１から離れる一端は前記第２辺５２に接続される。

【0031】

幾つかの実施例では、図５を参照して、第１連結部１１ａおよび５１ａは、それぞれさらに第２角丸１１５および５１５を有してもよい。そこで、前記第２角丸１１５は、前記面取り１１１が前記第１角丸１１３から離れる一端と前記第１辺１１とを接続し、前記第２角丸５１５は、前記面取り５１１が前記第１角丸５１３から離れる一端と前記第１辺５１とを接続している。

【0032】

前記第２角丸１１５の寸法と前記第１角丸１１３の寸法は同じであっても異なっていてもよく、前記第２角丸５１５の寸法と前記第１角丸５１３の寸法は同じであっても異なっていてもよい。

【0033】

いくつかの実施例において、図６を参照すれば、前記粘着フィルム６０は、前記第１接続領域１０１ａから前記第１側面１０１又は／及び前記第２側面１０２まで延在してもよく、粘着フィルム６０の接着の堅牢性を高め、ひいては、電池の安全性を高める上で有利となる。好ましくは、前記粘着フィルム６０は、前記第１接続領域１０１ａから前記第１側面１０１又は第２側面１０２まで延在する幅が５ｍｍ以下である。

【0034】

好ましくは、上記粘着フィルム６０は、常温～７５℃の温度で粘着性を有している。

【0035】

電池セル１００は、第１方向に沿って設けられ、お互いに隣接する第３側面１０３と第４側面１０４をさらに備え、第３側面１０３と第４側面１０４の間は、第２接続領域１０３ａにより接続されている。前記粘着フィルム６０は、前記第２接続領域１０３ａに設けられ、前記第１方向に積層して設けられた第１電極シート１０、分離膜３０および第２電極シート５０を接着することによって、電池セルを封止する封止フィルムに対する電池セルの衝撃を低減して、電池セルの構造の安定性を向上でき、電池セルの短絡リスクを低減すると共に、電池セルの安全性を向上できる。

【0036】

第１電極シート１０は、第３辺１３、第４辺１４、および第２連結部１３ａをさらに備え、第３辺１３は、第４辺１４に隣接して設けられ、第２連結部１３ａは、第３辺１３と第４辺１４とを連結する。

【0037】

第２電極シート５０は、第３辺５３、第４辺５４、および第２連結部５３ａをさらに備え、第３辺５３は、第４辺５４に隣接して設けられ、第２連結部５３ａは、第３辺５３と第４辺５４とを連結する。

【0038】

前記第１電極シート１０と前記分離膜３０と前記第２電極シート５０とが前記第１方向に積層された際に、前記第３辺１３及び５３と、前記第３辺１３と５３の間に介在する分離膜３０とが共通して前記第３側面１０３を形成し、前記第４辺１４及び５４と、前記第４辺１４と５４の間に介在する分離膜３０とが共通して前記第４側面１０４を形成し、前記第２連結部１３ａ及び５３ａと、前記第２連結部１３ａと５３ａの間に介在する分離膜３０とが共通して前記第２接続領域１０３ａを形成する。前記第２接続領域１０３ａに設けられた粘着フィルム６０は、前記第２連結部１３ａ、５３ａと、前記第２連結部１３ａと５３ａの間に介在する分離膜３０とを接着する。

【0039】

第２連結部１３ａや５３ａは、それぞれ直角、面取り、または角丸を備えてもよい。好ましくは、第２連結部１３ａ、５３ａは、いずれも面取り又は角丸を備えている。本実施例においては、前記第２連結部１３ａ、５３ａはいずれも、角丸である。

【0040】

いくつかの実施例において、前記第２連結部１３ａ、５３ａは、第１連結部１１ａ又は５１ａと同様に、面取りと角丸の組み合わせを含んでいてもよい。前記第２連結部１３ａ、５３ａと前記第１連結部１１ａ、５１ａの形状や寸法は同じであっても異なっていてもよい。

【0041】

いくつかの実施例において、粘着フィルム６０は、第２接続領域１０３ａから第３側面１０３又は／及び第４側面１０４上にまで延在してもよい。好ましくは、前記粘着フィルム６０は、前記第２接続領域１０３ａから前記第３側面１０３又は第４側面１０４まで延在する幅が５ｍｍ以下である。

【0042】

本出願は、主にＬ型の電池セルを例として、図２に示すように、第５側面１０５と、第６側面１０６と、第７側面１０７と、をさらに備え、前記第１側面１０１、前記第２側面１０２、前記第３側面１０３、前記第４側面１０４、前記第５側面１０５、前記第６側面１０６及び前記第７側面１０７がこの順に隣設されてＬ字型に囲まれ、前記第６側面１０６は、内凹みとなる円弧面がＬ字型電池セルの内側のコーナーとされる。前記第２側面１０２と前記第３側面１０３との間、前記第４側面１０４と前記第５側面１０５との間、前記第５側面１０５と前記第６側面１０６との間、前記第６側面１０６と前記第７側面１０７との間、及び前記第７側面１０７と前記第１側面１０１との間は、それぞれ接続領域（図示せず）を介して繋がっている。

【0043】

前記粘着フィルム６０は、前記接続領域に設けられることにより、前記第１電極シート１０と前記分離膜３０と第２電極シート５０とを接着するようにしてもよい。

【0044】

好ましくは、前記第１電極シート１０のエッジおよび前記第２電極シート５０のエッジは、接続領域毎に面取り、角丸あるいは両者の組み合わせを含み得る。

【0045】

電池セル１００は、第１方向に垂直で、かつ、互いに背向する第１面１００Ａと第２面１００Ｂをさらに有し、図７を参照すると、粘着フィルム６０は、第１接続領域１０１ａ、第２接続領域１０３ａ又は／及びその他の接続領域から、第１面１００Ａ又は／及び第２面１００Ｂに延在することができるので、粘着フィルム６０の固着の堅牢性をさらに向上させ、電池の安全性をさらに向上させることができる。ここで、第１接続領域１０１ａ、第２接続領域１０３ａ又は他の接続領域から、第１面１００Ａ又は第２面１００Ｂまで延在するフィルム６０の幅は、２ｍｍ以下であることが好ましい。

【0046】

本出願は、主にＬ字型の電池セルを例示したが、本出願における電芯の設計案は、Ｌ電池セル型の電芯のみに限定されるものではなく、他の形状のもの、例えば矩形状のもの（図８に示すもの）、多角形状のもの等であってもよい。

【0047】

上述した電池セル１００は、電気化学装置（図示せず）に適用されると、電気化学装置は、電池であってもよいが、電池に限定されない。

【0048】

本出願の電池セルおよびこれを適用した電気化学装置は、電池セルの２つの隣接する側面の連結部に粘着フィルムを設けて前記第１電極シート、前記分離膜及び前記第２電極シートを接着することにより、電池セルを封止する封止フィルムに対する電池セルの衝撃を効果的に低減することができ、さらに封止フィルムの破損リスクを低減することができるとともに、電池セルの構造の安定性を向上させることができ、さらに、後続の使用中に封止膜が折れることを回避することができ、電池セルの短絡のリスクを低減し、ひいては電池セルの安全性を高める。

【0049】

また、当業者にとって、本出願の技術構想に基づいてなされた他の様々な変更及び変形を加えることが可能であり、それらすべての変更及び変形は、本願の保護範囲に属するべきである。

【符号の説明】

【0050】

１００ 電池セル
１０ 第１電極シート
３０ 分離膜
５０ 第２電極シート
１０１ 第１側面
１０２ 第２側面
１０１ａ 第１接続領域
６０ 粘着フィルム
１１、５１ 第１辺
１２、５２ 第２辺
１１ａ、５１ａ 第１連結部
１１１、５１１ 面取り
１１３、５１３ 第１角丸
１１５、５１５ 第２角丸
１０３ 第３側面
１０４ 第４側面
１０３ａ 第２接続領域
１３、５３ 第３辺
１４、５４ 第４辺
１３ａ、５３ａ 第２連結部
１０５ 第５側面
１０６ 第６側面
１０７ 第７側面
１００Ａ 第１面
１００Ｂ 第２面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】