特許7483045電池セル及びその製造方法並びに製造システム、電池及び電力消費装置
(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】2024-05-02
(45)【発行日】2024-05-14
(54)【発明の名称】電池セル及びその製造方法並びに製造システム、電池及び電力消費装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20240507BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20240507BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20240507BHJP
H01M 50/15 20210101ALI20240507BHJP
H01M 50/474 20210101ALI20240507BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20240507BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20240507BHJP
H01M 50/593 20210101ALI20240507BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H01M10/058
H01M50/103
H01M50/15
H01M50/474
H01M50/55 101
H01M50/586
H01M50/593
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2022563181
(86)(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-31
(86)【国際出願番号】 CN2020137356
(87)【国際公開番号】W WO2022126547
(87)【国際公開日】2022-06-23
【審査請求日】2022-10-18
(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】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ 文▲偉▼
【審査官】佐溝 茂良
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０４８９６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０８２１６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１６８２８３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／００－ １０／３９
Ｈ０１Ｍ ５０／００－ ５０／１９８
Ｈ０１Ｍ ５０／４０－ ５０／４９７
Ｈ０１Ｍ ５０／５０－ ５０／５９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、前記第１の電極シートの少なくとも一部と前記第２の電極シートとが積層して設置されており、第１の側板に面する第１の面を含む、電極アセンブリと、開口及び前記電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、前記第１の側板を含むケースと、
前記開口を閉塞し、かつ前記第１の側板に垂直であるカバープレートと、
少なくとも一部が前記第１の側板と前記電極アセンブリとの間に設置されており、前記電極アセンブリを支持することで、前記第１の電極シートにおける前記第１の側板に面する端部と前記第１の側板との前記第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくする支持部材と、
前記支持部材を前記電極アセンブリに接続するための接着部材と、
前記電極アセンブリと前記ケースとを隔離するための第２の絶縁部材と、
を含み、
前記電池セルにおいて、前記電極アセンブリから前記ケースへの方向で、前記第１の面、前記支持部材、前記接着部材、前記第２の絶縁部材、前記第１の側板の順番で配置されている、電池セル。
【請求項2】
前記ケースは、前記第１の側板及び前記カバープレートに垂直な第２の側板をさらに含み、前記第１の側板と前記第２の側板との間に遷移板を備え、前記遷移板の内面は円弧面であり、前記所定値をＨと定義し、前記遷移板の内面の半径をＲと定義すると、前記所定値Ｈと前記半径Ｒは、Ｈ≧０．８Ｒを満たす、請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記所定値Ｈと前記半径Ｒは、Ｒ≦Ｈ≦２Ｒを満たす、請求項２に記載の電池セル。
【請求項4】
前記半径Ｒの値は、０．５ｍｍ～２ｍｍである、請求項２又は３に記載の電池セル。
【請求項5】
前記第２の側板の面積は、前記第１の側板の面積より大きい、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項6】
前記カバープレートの前記電極アセンブリに面する一側に設けられた第１の絶縁部材をさらに含み、前記第１の絶縁部材は、前記カバープレートと前記電極アセンブリとを隔離しており、
前記支持部材と前記第１の絶縁部材とは、前記カバープレートに垂直な方向である第２の方向に沿って離間して設置されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項7】
前記ケースは、前記電極アセンブリの前記カバープレートから離れた一側に設置された底板をさらに含み、前記底板は、前記第１の側板に垂直であり、前記支持部材と前記底板とは、前記カバープレートに垂直な方向である第２の方向に沿って離間して設置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項8】
前記第１の側板は、二つであり、かつ、それぞれ前記電極アセンブリの前記第１の方向に沿った両側に位置し、前記電極アセンブリと各前記第１の側板との間にいずれも前記支持部材が設置されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項9】
前記支持部材は、前記第１の面と前記第１の側板との間に位置する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項10】
前記第１の面の第２の方向に沿った二つの縁部は、それぞれ、前記支持部材の前記第２の方向に沿った二つの縁部を超えており、前記第１の面の第３の方向に沿った二つの縁部は、それぞれ、前記支持部材の前記第３の方向に沿った二つの縁部を超えており、
前記第２の方向は、前記カバープレートに垂直な方向であり、前記第３の方向は、前記第１の方向および前記第２の方向に垂直である、請求項９に記載の電池セル。
【請求項11】
前記第２の絶縁部材は、前記第１の側板と前記第１の面との間に設置された第１の絶縁部を含む、請求項９又は１０に記載の電池セル。
【請求項12】
前記第２の絶縁部材は、第２の絶縁部及び二つの第３の絶縁部をさらに含み、前記第２の絶縁部は前記電極アセンブリの第２の方向に沿って前記カバープレートから離れた一側に位置し、かつ前記第３の絶縁部に接続されており、二つの前記第３の絶縁部は、それぞれ、前記電極アセンブリの前記第３の方向に沿った両側に設置されており、前記電極アセンブリの前記第１の方向に沿った両側にはいずれも前記第３の絶縁部に接続された前記第１の絶縁部が設置されており、少なくとも一つの前記第１の絶縁部は、二つの前記第３の絶縁部を接続する、請求項１１に記載の電池セル。
【請求項13】
前記第２の絶縁部は、二つであり、かつ、それぞれ二つの前記第３の絶縁部に接続されており、二つの前記第２の絶縁部は、前記第２の方向において少なくとも部分的に重なっており、前記電極アセンブリの前記第１の方向に沿った一側には二つの前記第１の絶縁部が設置されており、二つの前記第１の絶縁部は、それぞれ二つの前記第３の絶縁部に接続されており、かつ前記第１の方向において少なくとも部分的に重なっている、請求項１２に記載の電池セル。
【請求項14】
前記支持部材は、前記第１の絶縁部と前記第１の面との間に設けられている、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の電池セル。
【請求項15】
前記電極アセンブリは、前記第１の側板に面する第１の面及び前記第１の面に接続された第２の面を含み、前記第２の面は、前記第１の側板及び前記カバープレートに垂直であり、前記接着部材は、第１の接着部及び第２の接着部を含み、前記第１の接着部は、前記支持部材の前記第１の面から離れた表面に接着されており、前記第２の接着部は、前記第１の接着部に接続され、かつ前記第２の面に接着されている、請求項１に記載の電池セル。
【請求項16】
前記接着部材は、非連続的な複数であり、複数の前記接着部材は、前記カバープレートに垂直な方向である第２の方向に沿って離間して設置されている、請求項１又は１５に記載の電池セル。
【請求項17】
筐体及び少なくとも一つの請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の電池セルを含み、前記電池セルが前記筐体内に収容されている、電池。
【請求項18】
前記電池セルにおいて、前記第１の側板は、前記電極アセンブリの垂直方向に沿った下側に位置する、請求項１７に記載の電池。
【請求項19】
請求項１７又は１８に記載の電池から供給された電気エネルギーを受信するための電力消費装置。
【請求項20】
少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、前記第１の電極シートの少なくとも一部と前記第２の電極シートとが積層して設置されており、第１の側板に面する第１の面を含む、電極アセンブリを供給するステップと、カバープレートと前記カバープレートに設置された電極端子とを含み、前記電極アセンブリと前記電極端子とを接続するエンドカバーアセンブリを供給するステップと、
支持部材を供給し、かつ前記支持部材を前記電極アセンブリに接続するステップと、
前記支持部材を前記電極アセンブリに接続するための接着部材提供するステップと、
前記電極アセンブリと前記ケースとを隔離するための第２の絶縁部材を提供するステップと、
開口及び前記電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースを供給するステップと、
前記電極アセンブリ及び前記電極アセンブリに接続された支持部材を前記収容キャビティ内に配置し、次に、前記カバープレートと前記ケースとを接続することにより、カバープレートが前記開口を閉塞しかつ前記第１の側板に垂直になるようにし、かつ、前記支持部材の少なくとも一部が前記第１の側板と前記電極アセンブリとの間に設置され、前記支持部材が前記電極アセンブリを支持することで、前記第１の電極シートの前記第１の側板に面する端部と前記第１の側板との前記第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくし、前記電池セルにおいて、前記電極アセンブリから前記ケースへの方向で、前記第１の面、前記支持部材、前記接着部材、前記第２の絶縁部材、前記第１の側板の順番で配置するステップと、を含む電池セルの製造方法。
【請求項21】
少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、前記第１の電極シートの少なくとも一部と前記第２の電極シートとが積層して設置されており、第１の側板に面する第１の面を含む、電極アセンブリを供給するための第１の供給装置と、カバープレートと前記カバープレートに設置された電極端子とを含むエンドカバーアセンブリを供給するための第２の供給装置と、
前記電極アセンブリ及び前記電極端子を接続するための第１の組立装置と、
支持部材を供給するための第３の供給装置と、
接着部材で前記支持部材を前記電極アセンブリに接続するための第２の組立装置と、
開口及び前記電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースを供給するための第４の供給装置と、
電極アセンブリと前記ケースとを隔離するための第２の絶縁部材を供給するための第５の供給装置と、
前記電極アセンブリ及び前記電極アセンブリに接続された支持部材を前記収容キャビティ内に配置し、次に、前記カバープレートと前記ケースとを接続することにより、カバープレートが前記開口を閉塞しかつ前記第１の側板に垂直になるようにし、ここで、前記支持部材の少なくとも一部が前記第１の側板と前記電極アセンブリとの間に設置され、前記支持部材が前記電極アセンブリを支持することで、前記第１の電極シートの前記第１の側板に面する端部と前記第１の側板との前記第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくし、前記電池セルにおいて、前記電極アセンブリから前記ケースへの方向で、前記第１の面、前記支持部材、前記接着部材、前記第２の絶縁部材、前記第１の側板の順番で配置するための第３の組立装置と、を含む電池セルの製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電池技術分野に関し、さらに具体的には、電池セル及びその製造方法並びに製造システム、電池及び電力消費装置に関する。
【背景技術】
【0002】
充電式電池は、二次電池とも呼ばれ、電池が放電した後に充電で活物質を活性化させて使用し続けることができる電池を言う。充電式電池は、例えば、携帯電話、ノートパソコン、電動スクーター、電気自動車、電気飛行機、電動船舶、電動玩具自動車、電動玩具船舶、電動玩具飛行機及び電動ツール等のような電子機器に広く用いられている。
【0003】
充電式電池は、カドミウムニッケル電池、水素ニッケル電池、リチウムイオン電池及び二次アルカリ亜鉛マンガン電池等を含むことができる。
【0004】
現在、自動車で多く使用される電池は一般的にリチウムイオン電池であり、リチウムイオン電池は充電式電池として、体積が小さく、エネルギー密度が高く、電力密度が高く、サイクル使用回数が多くかつ記憶時間が長いなどの利点を有する。
【0005】
充電式電池は、電極アセンブリ及び電解質溶液を含み、電極アセンブリは、正極シート、負極シート及び正極シートと負極シートとの間に位置するセパレータを含む。正極シートは、陰極シートと呼ばれてもよく、正極シートの二つの表面にはいずれも正極活物質層を有し、例えば、正極活物質層の正極活物質は、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム又はニッケルコバルトマンガン酸リチウムであってもよい。負極シートは、陽極シートと呼ばれてもよく、負極シートの二つの表面にはいずれも負極活物質層を有し、例えば、負極活物質層の負極活物質は、黒鉛又はケイ素であってもよい。
【0006】
リチウム析出は、リチウム電池の一般的な異常現象であり、リチウムイオンの充電効率及びエネルギー密度に影響を与え、リチウム析出が深刻である場合にリチウム結晶を形成することもでき、リチウム結晶は、セパレータを突き破るため、内部短絡熱暴走を引き起こし、電池の安全を深刻に損なうことができる。
【0007】
したがって、リチウムの析出をどのように低減するか又は回避して、電池の安全を向上させるかが、業界の一つの難題となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本願は、リチウム析出のリスクを低減し、電池の安全性を向上させることができる電池セル及びその製造方法並びに製造システム、電池及び電力消費装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
第１の態様では、本願の実施例は、電池セルを提供し、電池セルは、少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、前記第１の電極シートの少なくとも一部と前記第２の電極シートとが積層して設置されている電極アセンブリと、開口及び前記電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースと、前記開口を閉塞し、かつ前記第１の側板に垂直であるカバープレートと、少なくとも一部が第１の側板と電極アセンブリとの間に設置されており、電極アセンブリを支持することで、第１の電極シートにおける第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくする支持部材と、を含む。
【0010】
本願の実施例に係る電池セルでは、支持部材が電極アセンブリを支持することで、電池セルが振動する時に電極アセンブリの揺れ幅を低減させ、第１の側板が電極アセンブリに印加する作用力を減少させ、タブが裂けるリスクを低減させることができる。また、支持部材を設置することにより、第１の電極シートの第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の方向における間隔を所定値より大きくし、さらに、第１の電極シートの端部に伝達された作用力を減少させ、第１の電極シートの活物質が脱落するリスクを低減させ、リチウム析出を低減させることができる。
【0011】
いくつかの実施例において、ケースは、第１の側板及びカバープレートに垂直な第２の側板をさらに含み、第１の側板と第２の側板との間に遷移板を備え、遷移板の内面は円弧面である。所定値をＨと定義し、遷移板の内面の半径をＲと定義すると、所定値Ｈと半径Ｒは、Ｈ≧０．８Ｒを満たす。この時、本願は、遷移板における第１の電極シートを押圧する可能性がある領域の面積を減少させ、遷移板が第１の電極シートに印加する作用力を低減させ、活物質の脱落のリスクを低減させることができる。
【0012】
いくつかの実施例において、所定値Ｈと半径Ｒは、Ｒ≦Ｈ≦２Ｒを満たす。
【0013】
いくつかの実施例において、半径Ｒの値は、０．５ｍｍ～２ｍｍである。
【0014】
いくつかの実施例において、第２の側板の面積は、第１の側板の面積より大きい。電極アセンブリが第２の側板を押圧する時、電極アセンブリの受力面積が大きく、かつ受けた反力が均一であるため、第２の側板からの作用力を受けた時、シートの活物質が脱落しにくい。
【0015】
いくつかの実施例において、電池セルは、カバープレートの電極アセンブリに面する一側に設けられた第１の絶縁部材をさらに含み、第１の絶縁部材はカバープレートと電極アセンブリとを隔離している。支持部材と第１の絶縁部材とは、第２の方向に沿って離間して設置されており、第２の方向はカバープレートに垂直な方向である。これにより、第１の絶縁部材が支持部材と干渉することを回避することができる。
【0016】
いくつかの実施例において、ケースは、電極アセンブリのカバープレートから離れた一側に設置された底板をさらに含み、底板は第１の側板に垂直である。支持部材と底板とは第２の方向に沿って離間して設置されており、第２の方向はカバープレートに垂直な方向である。これにより、底板が支持部材と干渉することを回避することができる。
【0017】
いくつかの実施例において、第１の側板は、二つであり、かつ、それぞれ電極アセンブリの第１の方向に沿った両側に位置し、電極アセンブリと各第１の側板との間にいずれも支持部材が設置されている。各支持部材は、電池セルが振動する時に、対応する第１の側板が電極アセンブリに印加する作用力を減少させ、活物質が脱落するリスクを低減させることができる。
【0018】
いくつかの実施例において、電極アセンブリは、第１の側板に面する第１の面を含み、支持部材は第１の面と第１の側板との間に位置する。
【0019】
いくつかの実施例において、第１の面の第２の方向に沿った二つの縁部は、それぞれ、支持部材の第２の方向に沿った二つの縁部を超えており、第１の面の第３の方向に沿った二つの縁部は、それぞれ、支持部材の第３の方向に沿った二つの縁部を超えており、第２の方向は、カバープレートに垂直な方向であり、第３の方向は、第１の方向および第２の方向に垂直である。
【0020】
いくつかの実施例において、電池セルは、電極アセンブリとケースとを隔離するための第２の絶縁部材をさらに含み、第２の絶縁部材は、第１の側板と第１の面との間に設置された第１の絶縁部を含む。第１の絶縁部は、第１の側板と電極アセンブリとを絶縁して隔離することができるだけでなく、支持部材とともに電極アセンブリを支持することができる。
【0021】
いくつかの実施例において、第２の絶縁部材は、第２の絶縁部及び二つの第３の絶縁部をさらに含み、第２の絶縁部は電極アセンブリの第２の方向に沿ってカバープレートから離れた一側に位置し、かつ第３の絶縁部に接続されており、二つの第３の絶縁部は、それぞれ、電極アセンブリの第３の方向に沿った両側に設置されている。電極アセンブリの第１の方向に沿った両側にはいずれも第３の絶縁部に接続された第１の絶縁部が設置されており、少なくとも一つの第１の絶縁部は、二つの第３の絶縁部を接続する。
【0022】
いくつかの実施例において、第２の絶縁部は、二つであり、かつ、それぞれ二つの第３の絶縁部に接続されており、二つの第２の絶縁部は、第２の方向において少なくとも部分的に重なっている。電極アセンブリの第１の方向に沿った一側には二つの第１の絶縁部が設置されており、二つの第１の絶縁部は、それぞれ二つの第３の絶縁部に接続されており、かつ第１の方向において少なくとも部分的に重なっている。
【0023】
いくつかの実施例において、支持部材は、第１の絶縁部と第１の面との間に設置されている。電極アセンブリをケースに入れるプロセスにおいて、第１の絶縁部は、支持部材を保護しかつ支持部材がケースに入るようにガイドすることができ、支持部材がケースにより傷つけられることを回避することができる。
【0024】
いくつかの実施例において、電池セルは、支持部材を電極アセンブリに接続するための接着部材をさらに含む。接着部材は、支持部材を電極アセンブリに固定することで、電池セルが振動する時、支持部材と電極アセンブリとの相対移動を減少させるか又は回避させ、支持部材がケース内で設定位置からずれるリスクを低減させることができる。
【0025】
いくつかの実施例において、電極アセンブリは、第１の側板に面する第１の面及び第１の面に接続された第２の面を含み、第２の面は、第１の側板及びカバープレートに垂直である。接着部材は、第１の接着部及び第２の接着部を含み、第１の接着部は、支持部材の第１の面から離れた表面に接着されており、第２の接着部は、第１の接着部に接続され、かつ第２の面に接着されている。接着部材は外側から第１の面と第２の面との接続箇所の少なくとも一部を被覆することができ、かつ該接続箇所と遷移板とを離間させ、さらに、電極シートが受ける作用力を減少させ、活物質の脱落のリスクを低減させることができる。
【0026】
いくつかの実施例において、接着部材は、非連続的な複数であり、複数の接着部材は、第２の方向に沿って離間して設置されており、第２の方向はカバープレートに垂直な方向である。複数の接着部材は、支持部材と電極アセンブリとの間の接続強度を向上させることができる。
【0027】
第２の態様において、本願の実施例は、電池をさらに提供し、電池は、筐体及び少なくとも一つの第１の態様の電池セルを含み、電池セルが筐体内に収容されている。
【0028】
いくつかの実施例において、電池セルにおいて、第１の側板は電極アセンブリの垂直方向に沿った下側に位置する。
【0029】
第３の態様において、本願の実施例は、電力消費装置をさらに提供し、電力消費装置は第２の態様の電池から供給された電気エネルギーを受信するために用いられる。
【0030】
第４の態様において、本願の実施例は、電池セルの製造方法をさらに提供し、電池セルの製造方法は、少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、第１の電極シートの少なくとも一部と第２の電極シートとが積層して設置されている電極アセンブリを供給するステップと、カバープレートとカバープレートに設置された電極端子とを含み、電極アセンブリと電極端子とを接続するエンドカバーアセンブリを供給するステップと、支持部材を供給し、かつ支持部材を電極アセンブリに接続するステップと、開口及び電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースを供給するステップと、電極アセンブリ及び電極アセンブリに接続された支持部材を収容キャビティ内に配置し、次に、カバープレートとケースとを接続することにより、カバープレートが開口を閉塞し、かつ第１の側板に垂直になるようにし、かつ、支持部材の少なくとも一部が第１の側板と電極アセンブリとの間に設置され、支持部材が電極アセンブリを支持することで、第１の電極シートの第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくするステップと、を含む。
【0031】
第５の態様において、本願の実施例は、電池セルの製造システムをさらに提供し、当該製造システムは、少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、第１の電極シートの少なくとも一部と第２の電極シートとが積層して設置されている電極アセンブリを供給するための第１の供給装置と、カバープレートとカバープレートに設置された電極端子とを含むエンドカバーアセンブリを供給するための第２の供給装置と、電極アセンブリ及び電極端子を接続するための第１の組立装置と、支持部材を供給するための第３の供給装置と、支持部材を電極アセンブリに接続するための第２の組立装置と、開口及び電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースを供給するための第４の供給装置と、電極アセンブリ及び電極アセンブリに接続された支持部材を収容キャビティ内に配置し、次に、カバープレートとケースとを接続することにより、カバープレートが開口を閉塞しかつ第１の側板に垂直になるようにし、ここで、支持部材の少なくとも一部が第１の側板と電極アセンブリとの間に設置され、支持部材が電極アセンブリを支持することで、第１の電極シートの第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の側板に垂直な方向である第１の方向における間隔を所定値より大きくするための第３の組立装置と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0032】
本願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下は本願の実施例に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下に説明された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を要することなく、さらに添付された図面に基づいて他の図面を取得することができる。
【0033】
【図1】本願の一つの実施例に係る車両の構造概略図である。
【図2】本願の一つの実施例に係る電池の構造概略図である。
【図3】本願の一つの実施例に係る電池モジュールの構造概略図である。
【図4】本願の一つの実施例に係る電池セルの構造概略図である。
【図7】本願の一つの実施例に係る電極アセンブリの断面概略図である。
【図8】本願の他の実施例に係る電極アセンブリの断面概略図である。
【図9】本願の一つの実施例に係る電極アセンブリの一部の構造概略図である。
【図10】本願の一つの実施例に係る電池セルの構造概略図である。
【図15】本願の一つの実施例に係る電池セルの分解概略図である。
【図16】本願の一つの実施例に係る電池セルの第２の絶縁部材の構造概略図である。
【図17】本願の一つの実施例に係る電池セルの第２の絶縁部材の展開状態での概略図である。
【図18】本願の一つの実施例に係る電池セルの製造方法の概略的なフローチャートである。
【図19】本願の一つの実施例に係る電池セルの製造システムの概略ブロック図である。
【0034】
添付図面において、図面は、実際の比率に応じて描かれていない。
【発明を実施するための形態】
【0035】
本願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下は本願の実施例における図面を参照して、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が、説明された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ことは明らかである。本願における実施例に基づいて、当業者の創造的な労力を要せず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。
【0036】
別の定義がない限り、本願で使用する全ての技術及び科学的用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同じである。本願において出願の明細書に使用された用語は具体的な実施例を説明するための目的のみに利用され、本願を限定するものではない。本願の明細書及び特許請求の範囲及び上記図面の説明における用語「含む」及び「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。本願の明細書及び特許請求の範囲又は上記図面における用語「第１の」、「第２の」等は異なる対象を区別するために用いられ、特定の順序又は主従関係を説明するために用いられるものではない。
【0037】
本願において「実施例」とは、実施例を参照して説明した特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも一つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書における各位置に該フレーズが出現したことは、必ずしも同じ実施例を意味するものではなく、他の実施例と互いに排他的である独立した又は候補の実施例でもない。当業者が明示的かつ暗示的に理解すべきことは、本願に記載された実施例が他の実施例と組み合わせることができることである。
【0038】
本願の説明において、説明すべきことは、明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、「接続」、「装着」は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続でもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、二つの素子内部の連通であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に基づい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。
【0039】
本願における用語「及び／又は」は、関連対象を説明する関連関係に過ぎず、三種類の関係が存在してもよく、例えば、Ａ及び／又はＢは、単独でＡが存在すること、同時にＡとＢが存在すること、Ｂが単独で存在することの三種類の状況が存在することを表すことができる。また、本願における文字「／」は、一般的に前後関連対象が「又は」の関係であることを示す。
【0040】
本願において現れた「複数」は、二つ以上（二つを含む）を指し、同様に、「複数組」は、二組以上（二組を含む）を指し、「複数枚」は、二枚以上（二枚を含む）を指す。
【0041】
本願において、「平行」という用語は、絶対的に平行である場合だけでなく、工学的に通常認識される実質的に平行である場合も含み、一方、「垂直」という用語は、絶対的に垂直である場合だけでなく、工学的に通常認識される実質的に垂直である場合も含む。
【0042】
本願において、電池セルは、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、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ことができるが、本願の実施例は、これに限定されない。電池セルは、円柱体、扁平体、直方体又は他の形状等を呈することができるが、本願の実施例は、これに限定されない。
【0043】
本願の実施例に言及された電池とは、一つ又は複数の電池セルを含むことにより、より高い電圧及び容量を提供する単一の物理的モジュールを指す。例えば、本願において言及された電池は、電池モジュール又は電池パック等を含むことができる。電池は、一般的に一つ又は複数の電池セルを封止するための筐体を含む。筐体は、液体又は他の異物が電池セルの充電又は放電に影響を与えることを回避することができる。
【0044】
電池セルは、電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは、正極シート、負極シート及びセパレータで構成される。電池セルは、主に、正極シートと負極シートとの間の金属イオンの移動に依存して動作する。正極シートは、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塗布され、正極活物質層が塗布されていない集電体は、正極活物質層が塗布された集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない集電体を正極タブとする。リチウムイオン電池を例にすると、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。負極シートは、負極集電体及び負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面に塗布され、負極活物質層が塗布されていない集電体は負極活物質層が塗布された集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない集電体を負極タブとする。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等であってもよい。大電流により溶断されないことを保証するために、正極タブの数は複数でありかつお互いに積層されており、負極タブの数は複数でありかつお互いに積層されている。セパレータは、大量の貫通する細孔を有し、電解質イオンが自由に通過することを保証することができ、リチウムイオンに対して高い透過性を有する。セパレータの材質はＰＰやＰＥ等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回式構造であってもよく、積層式構造であってもよいが、本願の実施例はこれに限定されない。電池技術の発展は、複数の設計要因、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電倍率などの性能パラメータを同時に考慮する必要があり、また、電池の安全性を考慮する必要もある。
【0045】
リチウムイオン電池が充電される際に、リチウムイオンが正極シートから脱離されかつ負極シートに挿入されるが、いくつかの異常事態が発生する可能性があり、例えば、負極のリチウム挿入空間が不足であるか、リチウムイオンが負極へ挿入する際の抵抗が大きすぎるか、又は、リチウムイオンの正極からの脱離が速すぎて、脱離されたリチウムイオンが負極シートの負極活物質層に等量に挿入されず、負極シートに挿入できないリチウムイオンが負極表面で電子を得ることしかできず、それにより、銀白色の金属リチウム単体を形成することになるが、これがリチウム析出現象である。リチウム析出は、リチウムイオン電池の性能を低下させるだけでなく、サイクル寿命を大幅に短縮し、さらにリチウムイオン電池の急速充電容量を制限する。それ以外に、リチウムイオン電池にリチウム析出が発生した場合、析出したリチウム金属は非常に活性であり、比較的に低い温度で電解液と反応することができ、電池の自己発熱開始温度（Ｔｏｎｓｅｔ）の低下及び自己発熱速度の増大を引き起こし、電池の安全を深刻に損なう。さらに、リチウム析出が深刻である場合、脱離されたリチウムイオンは負極シートの表面にリチウム結晶を形成することができ、リチウム結晶がセパレータを突き破りやすく、隣接する正極シートと負極シートとを短絡させるリスクがある。
【0046】
発明者は、研究開発過程において、電極アセンブリが振動又は押圧される場合、正極シートの活物質又は負極シートの活物質が脱落することをもたらし、これは粉落ち現象と呼ばれる。活物質の脱落、特に負極シート上の活物質の脱落により、該負極シートの負極活物質層のリチウム挿入位置がそれに隣接する正極シートの正極活物質層が供給できるリチウムイオンの数より少なくなるため、リチウム電池が充電される際に、リチウム析出現象が発生しやすい。
【0047】
これに鑑み、本願の実施例は、電池セルに支持部材を設置することにより、活物質の脱落を低減し、リチウム析出のリスクを低減し、電池の安全性を向上させる技術的解決手段を提供する。
【0048】
本願の実施例に記載された技術的解決手段はいずれも電池を使用する様々な装置に適用され、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電動スクーター、電動玩具、電動ツール、電動車両、船舶及び航宙機等であり、航宙機は、例えば、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等を含む。
【0049】
理解すべきことは、本願の実施例に記載の技術的解決手段は、上記記述された装置のみに限定されるものではなく、電池を使用する全ての装置に適用することができるが、説明を簡潔にするために、下記実施例はいずれも電動車両を例として説明する。
【0050】
例えば、図１に示すように、図１は本願の一つの実施例に係る車両１の構造概略図であり、車両１はエンジン駆動車、天然ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー型自動車等であってもよい。車両１の内部には、電池１０、コントローラ２０及びモータ３０が設置されてもよく、コントローラ２０は電池１０がモータ３０に給電するように制御するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前部又は後部に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１の給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の操作電源として、車両１の回路システムに用いられることができ、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び運転時の作業用電力消費需要に用いられる。本願の他の実施例において、電池１０は車両１の操作電源とするだけでなく、車両１の駆動電源としてもよく、燃料油又は天然ガスに代えて又は部分的に代えて車両１に駆動力を供給する。
【0051】
異なる使用電力需要を満たすために、電池１０は、複数の電池セルを含むことができ、ここで、複数の電池セルの間は直列接続又は並列接続又は直並列接続されてもよく、直並列接続は直列接続及び並列接続の混合を指す。電池１０は、電池パックと称されてもよい。好ましくは、複数の電池セルがまず直列接続されるか又は並列接続されるか又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続されるか又は並列接続されるか又は直並列接続されて電池１０を構成する。すなわち、複数の電池セルは電池１０を直接構成してもよく、まず電池モジュールを構成してから、電池モジュールがさらに電池１０を構成してもよい。
【0052】
例えば、図２に示すように、図２は、本願の一つの実施例に係る電池１０の構造概略図であり、電池１０は複数の電池セル４０を含むことができる。電池１０はさらに筐体（又はカバー体と呼ばれる）を含み、筐体内部は中空構造であり、複数の電池セル４０が筐体内に収容されている。図２に示すように、筐体は二つの部分を含むことができ、ここでそれぞれ第１の部分１１１と第２の部分１１２と呼ばれ、第１の部分１１１と第２の部分１１２が係合されている。第１の部分１１１及び第２の部分１１２の形状は複数の電池セル４０の組み合わせの形状に応じて決定することができ、第１の部分１１１及び第２の部分１１２はいずれも一つの開口を有する。例えば、第１の部分１１１と第２の部分１１２はいずれも中空直方体であり、かつそれぞれ一つの面が開口面であり、第１の部分１１１の開口と第２の部分１１２の開口とが対向して設置され、かつ第１の部分１１１と第２の部分１１２とを互いに係合して密封キャビティを有する筐体を形成する。複数の電池セル４０は、互いに並列接続又は直列接続又は直並列接続されて組み合わせられた後に、第１の部分１１１と第２の部分１１２とが係合されて形成された筐体内に配置される。
【0053】
選択可能に、電池１０は他の構造をさらに含むことができ、ここで重複して説明しない。例えば、該電池１０はバス部材をさらに含むことができ、バス部材は複数の電池セル４０の間の電気的接続、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ために用いられる。具体的には、バス部材は、電池セル４０の電極端子を接続することにより、電池セル４０の間の電気的接続を実現することができる。さらに、バス部材は、溶接により電池セル４０の電極端子に固定される。複数の電池セル４０の電気エネルギーは、さらに導電機構を介して筐体を通して引き出されてもよい。選択可能に、導電機構もバス部材に属することができる。
【0054】
異なる電力需要に応じて、電池セル４０の数は、任意の数値に設定することができる。複数の電池セル４０は、直列接続又は並列接続又は直並列接続で接続されて比較的に大きな容量又は電力を実現することができる。各電池１０に含まれる電池セル４０の数が多い可能性があるため、容易に取り付けるために、電池セル４０をグループ分けして設置することができ、各グループの電池セル４０が電池モジュールを構成する。電池モジュールに含まれる電池セル４０の数は限定されず、需要に応じて設定することができる。例えば、図３は電池モジュールの一例である。電池１０は複数の電池モジュールを含むことができ、これらの電池モジュールは、直列接続又は並列接続又は直並列接続で接続されてもよい。
【0055】
【0056】
図４～図６に示すように、本願の実施例の電池セル４０は、電極アセンブリ４１０、ケース４２０及びエンドカバーアセンブリ４３０を含み、ケース４２０は収容キャビティ及び開口を有し、電極アセンブリ４１０は収容キャビティ内に収容される。いくつかの例において、ケース４２０が中空の直方体又は立方体である場合、ケース４２０のそのうちの一つの平面が開口面であり、すなわち該平面は壁体を有さずケース４２０の内外を連通する。エンドカバーアセンブリ４３０はカバープレート４３１を含み、カバープレート４３１は開口を覆いかつケース４２０に接続されて、ケース４２０の開口を密閉することにより、電極アセンブリ４１０が密閉されたキャビティ内に配置されるようにする。ケース４２０内には、電解質、例えば電解液が充填されている。
【0057】
該エンドカバーアセンブリ４３０は、二つの電極端子４３２をさらに含み、二つの電極端子４３２がカバープレート４３１に設置されてもよい。カバープレート４３１は一般的に平板形状であり、二つの電極端子４３２はカバープレート４３１の平板面に固定され、二つの電極端子４３２はそれぞれ正極端子及び負極端子４３２である。各電極端子４３２に接続部材４４０がそれぞれ対応して設けられ、接続部材４４０は集電部材とも呼ばれ、接続部材４４０はカバープレート４３１と電極アセンブリ４１０との間に位置し、電極アセンブリ４１０と電極端子４３２とを電気的に接続するために用いられる。
【0058】
各電極アセンブリ４１０は、第１のタブ４１０ａと第２のタブ４１０ｂとを有している。第１のタブ４１０ａと第２のタブ４１０ｂとは、極性が逆である。例えば、第１のタブ４１０ａが正極タブである場合、第２のタブ４１０ｂは負極タブである。一つ又は複数の電極アセンブリ４１０の第１のタブ４１０ａは、接続部材４４０により一つの電極端子４３２に接続され、一つ又は複数の電極アセンブリ４１０の第２のタブ４１０ｂは、別の接続部材４４０により他の電極端子４３２に接続される。例えば、正極端子は接続部材４４０により正極タブに接続され、負極端子は別の接続部材４４０により負極タブに接続される。
【0059】
該電池セル４０において、実際の使用需要に応じて、電極アセンブリ４１０は、１つ又は複数設置されてもよい。例えば、図示の実施例において、電池セル４０内に一つの電極アセンブリ４１０が設置されている。
【0060】
いくつかの実施例において、該エンドカバーアセンブリ４３０は、第１の絶縁部材４３３をさらに含み、第１の絶縁部材４３３はカバープレート４３１における電極アセンブリ４１０に面する一側に設置され、第１の絶縁部材４３３は、カバープレート４３１と接続部材４４０とを隔離し、カバープレート４３１と電極アセンブリ４１０とを隔離することで、短絡のリスクを低減することができる。第１の絶縁部材４３３の材質は、プラスチックであってもよく、例えば、第１の絶縁部材４３３の材質は、ポリプロピレンである。
【0061】
いくつかの実施例において、ケース４２０は大体中空の直方体である。具体的には、ケース４２０は互いに対向する二つの第１の側板４２１と互いに対向する二つの第２の側板４２２とを含み、第１の側板４２１は第２の側板４２２に接続されて、収容キャビティ及び開口を画定するために用いられる。第１の側板４２１と第２の側板４２２とは、平板状でありかつ互いに直交している。二つの第１の側板４２１は互いに平行に設置され、二つの第２の側板４２２は互いに平行に設置されている。
【0062】
カバープレート４３１は、第１の側板４２１と第２の側板４２２とに接続され、それにより、ケース４２０の開口を密閉する。例えば、カバープレート４３１は、第１の側板４２１と第２の側板４２２に溶接されてもよい。電池セル４０において、カバープレート４３１は、第１の側板４２１及び第２の側板４２２に垂直である。
【0063】
二つの第１の側板４２１は、それぞれ電極アセンブリ４１０の第１の方向Ｘに沿った両側に位置し、ここで、第１の方向Ｘは、第１の側板４２１に垂直な方向である。第１の方向Ｘは、第１の側板４２１の厚み方向と平行である。選択可能に、第１の側板４２１は、ほぼ矩形平板である。カバープレート４３１は電極アセンブリ４１０の第２の方向Ｙに沿った一側に位置し、ここで、第２の方向Ｙはカバープレート４３１に垂直な方向である。第２の方向Ｙは、カバープレート４３１の厚み方向と平行である。選択可能に、カバープレート４３１はほぼ矩形板である。二つの第２の側板４２２はそれぞれ電極アセンブリ４１０の第３の方向Ｚに沿った両側に位置し、ここで、第３の方向Ｚは第２の側板４２２に垂直な方向である。第３の方向Ｚは、第２の側板４２２の厚み方向と平行である。選択可能に、第２の側板４２２は、ほぼ矩形平板である。いくつかの例において、第１の側板４２１の厚さは第２の側板４２２の厚さに等しい。
【0064】
いくつかの実施例において、ケース４２０は、電極アセンブリ４１０のカバープレート４３１から離れた一側に設置された底板４２３をさらに含み、すなわち、底板４２３とカバープレート４３１とはそれぞれ電極アセンブリ４１０の第２の方向Ｙに沿った両側に位置する。底板４２３は、第１の側板４２１と第２の側板４２２に垂直である。底板４２３は、略矩形平板である。いくつかの例において、底板４２３、第１の側板４２１及び第２の側板４２２は一体成形されている。別の例において、底板４２３は溶接等で第１の側板４２１と第２の側板４２２とに接続されてもよい。
【0065】
いくつかの実施例において、電池セル４０の第２の方向Ｙに沿った寸法は、電池セル４０の第１の方向Ｘに沿った寸法及び電池セル４０の第３の方向Ｚに沿った寸法より大きい。車両１において、電池１０の垂直方向における空間が限られているので、電池１０の垂直方向における高さを減少させるために、第２の方向Ｙを水平方向に平行にすることができ、このようにすると、電池１０の垂直方向における最大寸法を減少させることができる。
【0066】
いくつかの実施例において、電池セル４０の第１の方向Ｘに沿った寸法は、電池セル４０の第３の方向Ｚに沿った寸法より大きい。選択可能に、電池１０において、電池セル４０を横方向に配置することができる。電池セル４０が横方向に配置される場合、第１の方向Ｘは垂直方向と平行である。
【0067】
図７は、本願の一つの実施例に係る電極アセンブリ４１０の断面概略図である。図８は本願の他の実施例に係る電極アセンブリ４１０の断面概略図である。図９は本願の一つの実施例に係る電極アセンブリ４１０の一部の構造概略図である。
【0068】
本願の実施例に係る電極アセンブリ４１０は、少なくとも一つの第１の電極シート４１１及び少なくとも一つの第２の電極シート４１２を含み、第１の電極シート４１１の極性と第２の電極シート４１２の極性とが逆である。例えば、第１の電極シート４１１が負極シートである場合、第２の電極シート４１２は正極シートである。第１の電極シート４１１が正極シートである場合、第２の電極シート４１２は負極シートである。電極アセンブリ４１０は、第１の電極シート４１１と第２の電極シート４１２とを隔離するセパレータ４１３をさらに含む。
【0069】
第１の電極シート４１１の少なくとも一部と第２の電極シート４１２が積層して設置され、積層方向は第２の電極シート４１２の厚さ方向と平行である。本願の実施例に係る電極アセンブリ４１０は積層構造であり、複数の積層して設置された第２の電極シート４１２を含む。各第２の電極シート４１２は、略平板状であり、互いに離間している。隣接する第２の電極シート４１２の間に、少なくとも第１の電極シート４１１の一部が設置されている。
【0070】
いくつかの実施例において、図７に示すように、電極アセンブリ４１０は、複数の第１の電極シート４１１及び複数の第２の電極シート４１２を含み、複数の第１の電極シート４１１と複数の第２の電極シート４１２とは交互に積層されている。第１の電極シート４１１と第２の電極シート４１２との積層方向は、第１の電極シート４１１の厚さ方向及び第２の電極シート４１２の厚さ方向と平行である。いくつかの例において、第１の電極シート４１１及び第２の電極シート４１２はいずれも矩形の平板でありかつ互いに平行に設置されている。
【0071】
電池セル４０において、第１の電極シート４１１及び第２の電極シート４１２は、カバープレート４３１に垂直である。いくつかの例において、第１の電極シート４１１と第２の電極シート４１２との積層方向は第３の方向Ｚに平行であり、すなわち、第１の電極シート４１１及び第２の電極シート４１２は、第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙに平行である。
【0072】
電極アセンブリ４１０は、互いに対向する二つの第１の面４１４と、互いに対向する二つの第２の面４１５とを有する。第１の面４１４及び第２の面４１５は、電極アセンブリ４１０が露出する面である。各第１の面４１４の第３の方向Ｚに沿った両端は二つの第２の面４１５にそれぞれ接続されている。いくつかの例において、二つの第１の面４１４は、第１の方向Ｘに沿って互いに対向し、二つの第２の面４１５は第３の方向Ｚに沿って互いに対向している。
【0073】
いくつかの例において、電極アセンブリ４１０の最も外側がセパレータ４１３であるため、第１の面４１４及び第２の面４１５はセパレータ４１３の露出した表面である。具体的には、セパレータ４１３は二つであり、各セパレータ４１３は多層に往復して折り曲げられかつ複数の隔離層及び複数の折り曲げ層を含み、各折り曲げ層は隣接する二つの隔離層に接続されている。各隔離層は、隣り合う第１の電極シート４１１と第２の電極シート４１２とを隔離する。電極アセンブリ４１０における第３の方向Ｚに沿った両端は二つの隔離層であり、この二つの隔離層の外表面が二つの第２の面４１５である。第１の面４１４は、複数の折り曲げ層の露出した面を含む。折り曲げ層の外表面は円弧面であるが、折り曲げ層の半径が比較的に小さいため、第１の面４１４はほぼ平面である。すなわち、電極アセンブリ４１０は、略直方体である。
【0074】
別の例において、電極アセンブリ４１０におけるセパレータ４１３は、省略されてもよく、絶縁を実現するために、第１の電極シート４１１の表面又は第２の電極シート４１２の表面に絶縁層を形成することができる。選択可能に、電極アセンブリ４１０の第３の方向Ｚに沿った両端が第１の電極シート４１１であり、第１の電極シート４１１の露出した表面が第２の面４１５である。第１の電極シート４１１の第１の方向Ｘに沿った端部は、第２の電極シート４１２を超えており、複数の第１の電極シート４１１の端部が積層されて第１の面４１４をほぼ形成している。
【0075】
他の実施例において、図８に示すように、電極アセンブリ４１０は、少なくとも一つの第１の電極シート４１１及び複数の第２の電極シート４１２を含む。第１の電極シート４１１は複数の積層して設けられた第１の積層セグメント４１１ａ及び複数の折り曲げセグメント４１１ｂを含み、各折り曲げセグメント４１１ｂは、隣接する二つの第１の積層セグメント４１１ａを接続する。各第２の電極シート４１２は、隣接する二つの第１の積層セグメント４１１ａの間に設けられている。第１の積層セグメント４１１ａは平板状であり、かつ第２の電極シート４１２と略平行であり、折り曲げセグメント４１１ｂは少なくとも一部的に折り曲げられている。いくつかの例において、第１の積層セグメント４１１ａと第２の電極シート４１２は第３の方向Ｚに沿って交互に積層され、折り曲げセグメント４１１ｂは第２の電極シート４１２の第１の方向Ｘに沿った一側に位置する。電極アセンブリ４１０は、略直方体に形成されている。
【0076】
図９に示すように、電極アセンブリ４１０は、二つの第３の面４１６をさらに含み、各第３の面４１６は第１の面４１４及び第２の面４１５に接続されている。いくつかの例において、二つの第３の面４１６は第２の方向Ｙに沿って互いに対向し、すなわち、電池セル４０において、一つの第３の面４１６はカバープレート４３１に面し、もう一つの第３の面４１６は底板４２３に面している。第２の方向Ｙにおいて、セパレータ４１３の二つの端部が第１の電極シート４１１及び第２の電極シート４１２を超えるため、セパレータ４１３の二つの端部は二つの面、すなわち、二つの第３の面４１６をほぼ形成している。選択可能に、第１のタブ４１０ａ及び第２のタブ４１０ｂは、一つの第３の面４１６から延出している。
【0077】
【0078】
発明者は、使用過程で振動した場合、電極アセンブリがケース内で揺れるため、電極アセンブリがケースを押圧するリスクを引き起こすことをさらに発見した。電極アセンブリがケースを押圧する場合、電極シートにおける活物質が脱落し、さらにリチウム析出のリスクを引き起こしてしまう。同時に、電極アセンブリが揺れる場合、タブの引き裂きのリスクも引き起こしやすい。
【0079】
これらに鑑みて、図１０～図１２に示すように、本願の提供する電池セル４０は、支持部材４５０をさらに含み、支持部材４５０の少なくとも一部が第１の側板４２１と電極アセンブリ４１０との間に設置されており、支持部材４５０が電極アセンブリ４１０を支持することで、第１の電極シート４１１における第１の側板４２１に面する端部と第１の側板４２１との第１の方向Ｘにおける間隔を所定値よりも大きくするが、第１の方向Ｘは第１の側板４２１に垂直な方向である。
【0080】
支持部材４５０は、第１の方向Ｘにおいて、電極アセンブリ４１０と第１の側板４２１とを離間している。いくつかの例において、第１の方向Ｘにおいて、支持部材４５０全体が電極アセンブリ４１０と第１の側板４２１との間に位置する。支持部材４５０は、電極アセンブリ４１０と直接的に接触して電極アセンブリ４１０を支持してもよいし、他の部材によって間接的に電極アセンブリ４１０を支持してもよい。第１の電極シート４１１における第１の側板４２１に面する端部と第１の側板４２１との第１の方向Ｘにおける間隔は、第１の電極シート４１１と第１の側板４２１との第１の方向Ｘにおける最小間隔である。所定値は、設計のニーズに応じて異なる。この所定値は、ケース４２０の形状寸法と電極アセンブリ４１０の形状寸法とを総合的に考慮する必要がある。
【0081】
本願の実施例に係る電池セル４０において、支持部材４５０は、電極アセンブリ４１０を支持することで、電池セル４０が振動する時に電極アセンブリ４１０の揺れ幅を低減し、第１の側板４２１が電極アセンブリ４１０に印加する作用力を減少させ、タブを引き裂くリスクを低減することができる。また、支持部材４５０を設置することにより、第１の電極シート４１１における第１の側板４２１に面する端部と第１の側板４２１との第１の方向Ｘにおける間隔を所定値より大きくし、さらに第１の電極シート４１１の端部に伝達された作用力を減少させ、第１の電極シート４１１の活物質が脱落するリスクを低減させ、リチウム析出を減少させる。
【0082】
いくつかの実施例において、支持部材４５０は、さらに、第２の電極シート４１２の第１の側板４２１に面する端部と第１の側板４２１との第１の方向Ｘにおける間隔を所定値よりも大きくすることができ、さらに、電池セル４０が振動する時に第２の電極シート４１２の端部に伝達された作用力を減少させ、第２の電極シート４１２の活物質が脱落するリスクを低減させ、リチウム析出を減少させる。
【0083】
いくつかの実施例において、第１の側板４２１と第２の側板４２２との間に遷移板４２４を備え、遷移板４２４の内面は円弧面である。遷移板４２４は、ケース４２０が成形過程で形成されたフィレットである。遷移板４２４を設置することにより、ケース４２０の鋭角を除去し、応力集中を低減し、ケース４２０の強度を向上させることができる。第１の側板４２１における電極アセンブリ４１０に面する内面は平面でありかつ遷移板４２４の内面に接し、第２の側板４２２における電極アセンブリ４１０に面する内面は平面でありかつ遷移板４２４の内面に接する。遷移板４２４は、第１の側板４２１の第３の方向Ｚに沿った端部に接続されている。遷移板４２４は、四つであり、各遷移板４２４は一つの第１の側板４２１と一つの第２の側板４２２とを接続する。
【0084】
発明者は、電池セルが横方向に配置される場合、一つの第１の側板が電極アセンブリの垂直方向に沿った下側に位置することをさらに発見した。電極アセンブリは、重力の作用下で遷移板の内面を押圧する可能性があり、遷移板の内面が円弧面であるため、振動衝撃の作業条件で、遷移板の内面はシートを押圧しやすく、それにより、電極シートの活物質が脱落することをもたらす。
【0085】
これらに鑑みて、いくつかの実施例において、所定値をＨと定義し、遷移板４２４の内面の半径をＲと定義すると、所定値Ｈと半径Ｒは、Ｈ≧０．８Ｒを満たす。この時、本願は、遷移板４２４における第１の電極シート４１１を押圧する可能性のある領域の面積を減少させ、遷移板４２４が第１の電極シート４１１に印加する作用力を低減させ、活物質の脱落のリスクを減少させることができる。
【0086】
Ｈの値が大きくなるほど、遷移板４２４による第１の電極シート４１１の端部の押圧力が小さくなると同時に、電極アセンブリ４１０のサイズも小さくなる。第１の電極シート４１１が受ける押圧力と電池セル４０の容量を総合的に考慮すると、いくつかの実施例において、所定値Ｈと半径Ｒは、Ｒ≦Ｈ≦２Ｒを満たす。
【0087】
Ｒの値が小さくなるほど、遷移板４２４に応力集中が発生しやすく、ケース４２０の強度が低くなる。Ｒの値が大きくなるほど、Ｈの値も大きくなり、電極アセンブリ４１０のサイズが小さくなるほど、電池セル４０の容量が低くなる。ケース４２０の強度と電池セル４０の容量を総合的に考慮すると、いくつかの実施例において、半径Ｒの値は０．５ｍｍ～２ｍｍである。
【0088】
第２の側板４２２の面積は、第１の側板４２１の面積より大きい。第１の側板４２１と第２の側板４２２は第２の方向Ｙに平行であり、かつ両者の第２の方向Ｙにおける寸法は等しい。第１の側板４２１の第３の方向Ｚに沿った寸法は、第２の側板４２２の第１の方向Ｘに沿った寸法より小さい。第２の電極シート４１２は、第２の側板４２２に大体平行であり、すなわち、複数の第２の電極シート４１２の積層方向は第２の側板４２２に垂直である。
【0089】
充放電の過程において、電極アセンブリ４１０は膨張する。具体的には、第１の電極シート４１１及び第２の電極シート４１２の自体の厚さ方向での膨張が最大であり、これにより、電極アセンブリ４１０の第３の方向Ｚでの膨張量が最大になる。膨張した後の電極アセンブリ４１０が第２の側板４２２に圧着されるため、第３の方向Ｚにおいて、電極アセンブリ４１０に揺れが生じにくい。また、電極アセンブリ４１０の第２の面４１５はほぼ平面であり、電極アセンブリ４１０が第２の側板４２２を押圧する時、電極アセンブリ４１０の受力面積が大きく、かつ受けた反力が均一であるため、第２の側板４２２からの作用力を受ける時、電極シートの活物質が脱落しにくい。
【0090】
電極アセンブリ４１０と各第１の側板４２１との間には、いずれも支持部材４５０が設けられている。具体的には、いくつかの例において、支持部材４５０は二つであり、一つの支持部材４５０は電極アセンブリ４１０と一つの第１の側板４２１との間に位置し、もう一つの支持部材４５０は電極アセンブリ４１０ともう一つの第１の側板４２１との間に位置する。各支持部材４５０は、電池セル４０が振動する時に、対応した第１の側板４２１が電極アセンブリ４１０に印加する作用力を減少させ、活物質が脱落するリスクを低減することができる。
【0091】
電池セル４０が横方向に配置された電池１０において、電池セル４０の二つの第１の側板４２１はいずれも下向きに配置される可能性があり、電池セル４０のどの第１の側板４２１が下向きに配置されても、支持部材４５０は下側から電極アセンブリ４１０を支持することができる。
【0092】
図１３は、図６に示す電池セル４０の円枠Ｄでの拡大概略図である。図１３に示すように、いくつかの実施例において、第１の絶縁部材４３３の電極アセンブリ４１０に面する表面は電極アセンブリ４１０の第３の面４１６に貼り付けられて、第２の方向Ｙにおいて電極アセンブリ４１０の揺れを制限する。
【0093】
いくつかの実施例において、支持部材４５０と第１の絶縁部材４３３とは第２の方向Ｙに沿って離間して設置されている。第２の方向Ｙにおいて、支持部材４５０は第１の絶縁部材４３３と設定距離を隔てて、両者が互いに干渉することを回避する。電池セル４０を横方向に配置する時、支持部材４５０が電極アセンブリ４１０の作用下で下へ移動する可能性があるが、移動する過程において、第１の絶縁部材４３３は支持部材４５０に干渉しない。
【0094】
図１４は、図６に示す電池セル４０の円枠Ｅでの拡大概略図である。図１４に示すように、いくつかの実施例において、支持部材４５０と底板４２３とは第２の方向Ｙに沿って離間して設置されている。第２の方向Ｙにおいて、支持部材４５０と底板４２３とは設定距離を隔てて、両者が互いに干渉することを回避する。
【0095】
図１５は、本願の一つの実施例に係る電池セル４０の分解概略図である。図１５に示すように、いくつかの実施例において、支持部材４５０は第１の面４１４と第１の側板４２１との間に位置する。選択可能に、支持部材４５０は平板状でありかつ第１の側板４２１に平行である。平板状の支持部材４５０は、電極アセンブリ４１０と支持部材４５０との間の作用力をより均一にすることができる。
【0096】
いくつかの実施例において、第１の面４１４の第２の方向Ｙに沿った二つの縁部は、それぞれ支持部材４５０の第２の方向Ｙに沿った二つの縁部を超えている。第１の面４１４の第２の方向Ｙに沿った寸法は、支持部材４５０の第２の方向Ｙに沿った寸法より大きい。このように、第２の方向Ｙにおいて、支持部材４５０の第１の絶縁部材４３３に近い縁部は、第１の絶縁部材４３３と一定の距離を隔てており、支持部材４５０の底板４２３に近い縁部は、底板４２３と一定の距離を隔てている。
【0097】
ケース４２０の内部空間を十分に利用し、電極アセンブリ４１０の容量を保証するために、第１の面４１４の第３の方向Ｚに沿った寸法は、一般的に、第１の側板４２１の第３の方向Ｚに沿った寸法より大きい。遷移板４２４が支持部材４５０に干渉することを回避するために、支持部材４５０の第３の方向Ｚに沿った寸法は、一般的に、第１の側板４２１の第３の方向Ｚに沿った寸法以下である。すなわち、第１の面４１４の第３の方向Ｚに沿った寸法は、支持部材４５０の第３の方向Ｚに沿った寸法より大きい。いくつかの実施例において、第１の面４１４の第３の方向Ｚに沿った二つの縁部はそれぞれ支持部材４５０の第３の方向Ｚに沿った二つの縁部を超えている。
【0098】
いくつかの実施例において、電池セル４０は、電極アセンブリ４１０とケース４２０とを隔離するための第２の絶縁部材４６０をさらに含む。第２の絶縁部材４６０は、電極アセンブリ４１０とケース４２０とが導通されるリスクを低減することができる。第２の絶縁部材４６０の材質は、ポリプロピレンであってもよい。
【0099】
具体的には、いくつかの例において、第２の絶縁部材４６０は、第１の絶縁部４６１を含み、第１の絶縁部４６１は、第１の側板４２１と第１の面４１４との間に設置されている。第１の絶縁部４６１は、第１の側板４２１と電極アセンブリ４１０を絶縁して隔離することができるだけでなく、支持部材４５０とともに電極アセンブリ４１０を支持することができる。第１の絶縁部４６１の位置は需要に応じて設定することができ、いくつかの例において、第１の絶縁部４６１は第１の面４１４と支持部材４５０との間に位置してもよく、別の例において、第１の絶縁部４６１は支持部材４５０と第１の側板４２１との間に位置してもよい。第２の絶縁部材４６０は外側から電極アセンブリ４１０を被覆し、他の部分をさらに含むことができる。第２の絶縁部材４６０の具体的な構成については、後に詳述する。
【0100】
いくつかの実施例において、電池セル４０は、接着部材４７０をさらに含み、接着部材４７０は支持部材４５０を電極アセンブリ４１０に接続するために用いられる。接着部材４７０は支持部材４５０を電極アセンブリ４１０に固定し、このようにすると、電池セル４０が振動する時、支持部材４５０と電極アセンブリ４１０との相対移動を減少させるか又は回避させ、支持部材４５０がケース４２０内で設定位置からずれるリスクを低減することができる。また、電極アセンブリ４１０をケース４２０内に配置する工程において、支持部材４５０は電極アセンブリ４１０と共にケース４２０内に入ることができるため、電池セル４０の組立プロセスを簡略化することができる。いくつかの例において、接着部材４７０は接着テープである。別の例において、支持部材４５０の表面にコロイドを塗布し、次に、支持部材４５０を第１の面４１４に接着し、コロイドが硬化した後に接着部材４７０を形成してもよい。
【0101】
いくつかの実施例において、第２の面４１５は第１の面４１４に接続され、かつ第１の側板４２１及びカバープレート４３１に垂直である。接着部材４７０は、第１の接着部４７１と第２の接着部４７２とを含み、第１の接着部４７１は、支持部材４５０における第１の面４１４から離れた表面に接着され、第２の接着部４７２は第１の接着部４７１に接続され、かつ第２の面４１５に接着されている。第１の接着部４７１は、電極アセンブリ４１０を支持する役割も果たすことができる。
【0102】
第１の面４１４と第２の面４１５との接続箇所は、遷移板４２４の作用力を最も受けやすいため、該接続箇所に近い電極シートで活物質の脱落がより生じやすい。接着部材４７０は該接続箇所の少なくとも一部を外側から被覆することができ、かつ該接続箇所と遷移板４２４とを離間させ、さらに電極シートが受ける作用力を減少させ、活物質の脱落のリスクを低減することができる。
【0103】
いくつかの実施例において、接着部材４７０の第２の接着部４７２は二つであり、かつそれぞれ第１の接着部４７１の第３の方向Ｚに沿った両端に接続されている。二つの第２の接着部４７２は、それぞれ二つの第２の面４１５に接着されている。接着部材４７０は、Ｕ字状に折り曲げられている。
【0104】
いくつかの実施例において、接着部材４７０は、非連続的な複数であり、複数の接着部材４７０は第２の方向Ｙに沿って離間して設置されている。支持部材４５０は第２の方向Ｙで大きい寸法を有し、複数の接着部材４７０は支持部材４５０と電極アセンブリ４１０との間の接続強度を向上させることができる。接着部材４７０の間の隙間は、電解液を収容するために用いられてもよい。
【0105】
いくつかの実施例において、支持部材４５０は、第１の絶縁部４６１と第１の面４１４との間に設置される。電池セル４０を組み立てる時、まず、接着部材４７０により支持部材４５０を電極アセンブリ４１０に固定し、次に、電極アセンブリ４１０及び支持部材４５０の外側に第２の絶縁部材４６０を被覆することができる。電極アセンブリ４１０をケース４２０に入れるプロセスにおいて、第２の絶縁部材４６０は支持部材４５０を保護しかつ支持部材４５０がケースに入るようにガイドすることができ、支持部材４５０がケース４２０により傷つけられることを回避することができる。
【0106】
【0107】
図１６及び図１７に示すように、いくつかの実施例において、第２の絶縁部材４６０は、第２の絶縁部４６２及び二つの第３の絶縁部４６３をさらに含み、第２の絶縁部４６２は、電極アセンブリ４１０の第２の方向Ｙに沿ってカバープレート４３１から離れた一側に位置し、かつ第３の絶縁部４６３に接続され、二つの第３の絶縁部４６３は、それぞれ電極アセンブリ４１０の第３の方向Ｚに沿った両側に設置されている。第２の絶縁部４６２は、電極アセンブリ４１０と底板４２３との間に位置し、電極アセンブリ４１０と底板４２３とを隔離する。一つの第３の絶縁部４６３は一つの第２の面４１５と一つの第２の側板４２２との間に位置し、もう一つの第３の絶縁部４６３はもう一つの第２の面４１５ともう一つの第２の側板４２２との間に位置する。二つの第３の絶縁部４６３は二つの第２の側板４２２と電極アセンブリ４１０とを隔離する。第３の絶縁部４６３は平板状であり、かつ第２の側板４２２に平行であり、第２の絶縁部４６２は、第３の絶縁部４６３の第２の方向Ｙに沿った端部から延出し、かつ第３の絶縁部４６３に対して折り曲げられている。
【0108】
電極アセンブリ４１０の第１の方向Ｘに沿った両側には、何れも第３の絶縁部４６３に接続された第１の絶縁部４６１が設けられている。具体的には、一つの第１の側板４２１と一つの第１の面４１４との間に少なくとも一つの第１の絶縁部４６１が設置され、もう一つの第１の側板４２１ともう一つの第１の面４１４との間に少なくとも一つの第１の絶縁部４６１が設置されている。いくつかの実施例において、少なくとも一つの第１の絶縁部４６１は二つの第３の絶縁部４６３を接続する。
【0109】
いくつかの実施例において、第２の絶縁部４６２は、二つでありかつそれぞれ二つの第３の絶縁部４６３に接続され、かつ二つの第２の絶縁部４６２は第２の方向Ｙにおいて少なくとも部分的に重なっている。いくつかの例において、底板４２３は第１の側板４２１と第２の側板４２２に溶接されかつ溶接痕跡を形成し、積層して設置された二つの第２の絶縁部４６２は電極アセンブリ４１０と溶接痕跡とを隔離して、溶接痕跡がセパレータ４１３を突き破るリスクを低減することができる。いくつかの例において、二つの第２の絶縁部４６２は互いに溶接されている。
【0110】
いくつかの実施例において、電極アセンブリ４１０の第１の方向Ｘに沿った一側に二つの第１の絶縁部４６１が設置されており、二つの第１の絶縁部４６１はそれぞれ二つの第３の絶縁部４６３に接続され、かつ第１の方向Ｘにおいて少なくとも部分的に重なっている。この二つの第１の絶縁部４６１は一つの第１の面４１４と一つの第１の側板４２１との間に位置し、かつ第１の方向Ｘで電極アセンブリ４１０を支持することができる。いくつかの例において、この二つの第１の絶縁部４６１は互いに溶接されている。
【0111】
第２の絶縁部材４６０は、一つの平板状の絶縁シートが折り曲げられてなるものであってもよい。絶縁シートは、第１の絶縁部４６１と第３の絶縁部４６３との接続箇所には貫通孔が設けられており、第２の絶縁部４６２と第３の絶縁部４６３との接続箇所に貫通孔が設けられている。貫通孔を設けることにより、絶縁シートの折り曲げをガイドすることができる。また、電解液がさらに貫通孔を通過することで、電極アセンブリ４１０の濡れ性を向上させる。折り曲げ成形した後、第１の絶縁部４６１及び第３の絶縁部４６３は第１の絶縁部材４３３の外側を取り囲み、かつ溶接により第１の絶縁部材４３３に固定されている。
【0112】
【0113】
Ｓ５１０において、少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、第１の電極シートの少なくとも一部と第２の電極シートとが積層して設置されている電極アセンブリを供給する。
【0114】
Ｓ５２０において、カバープレートとカバープレートに設置された電極端子とを含み、電極アセンブリ及び電極端子を接続するエンドカバーアセンブリを供給する。
【0115】
Ｓ５３０において、支持部材を供給し、かつ支持部材を電極アセンブリに接続する。
【0116】
Ｓ５４０において、開口及び電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、第１の側板を含むケースを供給する。
【0117】
Ｓ５５０において、電極アセンブリ及び電極アセンブリに接続された支持部材を収容キャビティ内に配置し、次に、カバープレートとケースとを接続することにより、カバープレートが開口を閉塞しかつ第１の側板に垂直になるようにし、かつ、支持部材の少なくとも一部が第１の側板と電極アセンブリとの間に設置され、支持部材が電極アセンブリを支持することで、第１の電極シートの第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の方向における間隔を所定値より大きくし、ここで、第１の方向は第１の側板に垂直な方向である。
【0118】
本実施例の製造方法により製造された電池セルの関連構造は、前述の図１～１７に対応する実施例に記載された電池セルの関連内容を参照することができるため、ここでは説明を省略する。
【0119】
図１９は、本発明の一実施例に係る電池セルの製造システムの概略ブロック図である。図１９に示すように、該製造システム６００は、第１の供給装置６１０、第２の供給装置６２０、第１の組立装置６３０、第３の供給装置６４０、第２の組立装置６５０、第４の供給装置６６０及び第３の組立装置６７０を含む。第１の供給装置６１０は、電極アセンブリを供給するために用いられ、電極アセンブリは、少なくとも一つの第１の電極シート及び少なくとも一つの第２の電極シートを含み、第１の電極シートの少なくとも一部と第２の電極シートとが積層して設置されている。第２の供給装置６２０は、エンドカバーアセンブリを供給するために用いられ、エンドカバーアセンブリはカバープレート及びカバープレートに設けられた電極端子を含む。第１の組立装置６３０は、電極アセンブリと電極端子とを接続するために用いられる。第３の供給装置６４０は、支持部材を供給するために用いられる。第２の組立装置６５０は、電極アセンブリに支持部材を接続するために用いられる。第４の供給装置６６０は、ケースを供給するために用いられ、ケースは開口及び電極アセンブリを収容するための収容キャビティを有し、かつ第１の側板を含む。第３の組立装置６７０は、電極アセンブリ及び電極アセンブリに接続された支持部材を収容キャビティ内に配置し、次に、カバープレートとケースとを接続することにより、カバープレートが開口を閉塞しかつ第１の側板に垂直になるようにし、ここで、支持部材の少なくとも一部が第１の側板と電極アセンブリとの間に設置され、支持部材が電極アセンブリを支持することで、第１の電極シートの第１の側板に面する端部と第１の側板との第１の方向における間隔を所定値より大きくし、ここで、第１の方向は第１の側板に垂直な方向である。
【0120】
本実施例の製造システムにより製造された電池セルの関連構造は、前述の図１～１７に対応する実施例に記載の電池セルの関連内容を参照することができるため、ここでは説明を省略する。
【0121】
最後に説明すべきことは、以上の実施例は本願の技術的解決手段に対する説明に過ぎず、それに対する限定ではない。前述の実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者であれば理解すべきことは、依然として前述の各実施例に記載の技術的解決手段を修正するか、又はそのうちの一部の技術的特徴に対して同等置換を行うことができるが、これらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本願の各実施例の技術的解決手段の精神及び範囲から逸脱させない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】