特許 7538207 集電部材、電池、及び電池製造方法

(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】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】集電部材、電池、及び電池製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/533 20210101AFI20240814BHJP

   H01M 50/534 20210101ALI20240814BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H01M50/533

H01M50/534

H01M50/536

【請求項の数】 16

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022204504

(22)【出願日】2022-12-21

(65)【公開番号】P2023155144

(43)【公開日】2023-10-20

【審査請求日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】202210363401.8

(32)【優先日】2022-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202210363386.7

(32)【優先日】2022-04-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社ＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】100204490

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 葉子

(72)【発明者】

【氏名】車 佩佩

【審査官】梅野 太朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１２９２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９９５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２５０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４９０７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ５０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極組立体に電気的に接続されることに適し、
貫通溝を含む接続構造を含み、
前記貫通溝が前記接続構造の長さ方向に沿って延伸し、前記貫通溝の外周に沿って凸部が提供され、
前記接続構造は、長手方向における前記電極組立体の一端に設けられ、厚さ方向において前記電極組立体の一側面に平行または実質的に平行であり、前記電極組立体はタブ部を有し、前記タブ部は、複数の単片タブの電気的接続により形成され、前記接続構造の一面に接触しており、
２つのグループの前記電極組立体のそれぞれの前記タブ部が互いに向かって折り曲げられる、
集電部材。

【請求項2】

（ａ）前記集電部材が引出構造を更に含み、前記接続構造が前記引出構造に垂直であるか実質的に垂直であること、
（ｂ）前記凸部が、連続凸部であるか、前記貫通溝の外周に沿って分配された分割凸部であること、
（ｃ）前記接続構造に対する前記貫通溝の面積比が０．１～０．５であること、
（ｄ）前記接続構造に対する前記貫通溝の長さ比が０．３～０．９であること、
（ｅ）前記接続構造が保護部材を更に有し、前記保護部材が前記長さ方向において前記接続構造の縁部を包むこと、
（ｆ）前記接続構造の一面に収容溝が提供され、前記収容溝が前記長さ方向において前記接続構造の前記縁部に沿って延伸すること、
という条件（ａ）～（ｆ）のうちの少なくとも１つを満たす、
請求項１に記載の集電部材。

【請求項3】

前記凸部が、前記引出構造から離れた方向に突出する、
請求項２に記載の集電部材。

【請求項4】

前記接続構造と前記引出構造が一体成型された、
請求項２に記載の集電部材。

【請求項5】

前記保護部材の材料が、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリイミドのうちのいずれか１つを含む、
請求項２に記載の集電部材。

【請求項6】

前記接続構造に対する前記収容溝の厚さ比が１／１０～２／３である、
請求項２に記載の集電部材。

【請求項7】

前記収容溝が、前記接続構造の前記長さ方向に沿って前記接続構造を貫通する、
請求項２に記載の集電部材。

【請求項8】

請求項１に記載の集電部材を含む電池であって、
電極組立体と筐体とを更に含み、
前記接続構造が、長さ方向における前記電極組立体の一端に提供され、厚さ方向における前記電極組立体の一側面に平行又は実質的に平行であり、
前記電極組立体がタブ部を含み、前記タブ部が複数の単片タブの電気接続により提供され、
前記電極組立体の２つのグループが存在し、前記電極組立体の前記２つのグループの前記タブ部が互いに向かって折り曲げられて、前記接続構造のうちの１つの前記１つの表面に接触している、
電池。

【請求項9】

前記タブ部が、前記接続構造と前記タブ部との間に少なくとも部分的に位置する保護部材を含む、
請求項８に記載の電池。

【請求項10】

請求項８に記載の電池を製造するため集電部材ツーリングを用いる電池製造方法であって、
前記集電部材ツーリングが、互いに直交する挿入部と支持部とを含み、
前記集電部材ツーリングの前記挿入部が前記接続構造の前記貫通溝に挿入される、位置決めステップと、
前記電極組立体の前記タブ部の一部が折り曲げられる、曲げステップと、
前記タブ部が前記接続構造に接続されて固定される、接続ステップと
を含む、
電池製造方法。

【請求項11】

前記位置決めステップにおいて、前記支持部の一方の面が前記接続構造に当接し、前記支持部の他方の面が前記電極組立体の側面に当接し、前記集電部材ツーリングの前記支持部が前記電極組立体の前記側面と前記接続構造との間に位置する、
請求項１０に記載の電池製造方法。

【請求項12】

前記曲げステップにおいて、前記タブ部が前記長さ方向における前記接続構造の２つの縁部で曲げられ、前記接続構造の一面と接触している、
請求項１０に記載の電池製造方法。

【請求項13】

前記曲げステップにおいて、前記長さ方向における前記電極組立体の前記２つのグループの表面が対向して設けられ、
前記電極組立体の前記２つのグループの前記タブ部が、前記長さ方向における前記接続構造のうちの１つの２つの縁部でそれぞれ曲げられて、前記電極組立体の一面に接触している、
請求項１０に記載の電池製造方法。

【請求項14】

前記接続ステップにおいて、前記接続構造に接続された前記タブ部の一部がレーザ溶接により固定される、
請求項１０に記載の電池製造方法。

【請求項15】

前記曲げステップの前にタブ前処理ステップが更に含まれ、
前記複数の単片タブが電気接続された後、前記タブ部を形成するため融合体が切断される、
請求項１０に記載の電池製造方法。

【請求項16】

前記タブ前処理ステップにおいて、前記複数の単片タブの前記電気接続が超音波予備溶接又は熱プレスにより実行される、
請求項１５に記載の電池製造方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

本発明は、二次電池の技術分野に関するものであり、特に、集電部材、電池、及び電池製造方法に関する。

【0002】

電気自動車の発展は、電源電池の性能向上と切り離すことはできない。従って、電源電池において、エネルギー供給の核となる電池組立体は多くの注目を集めている。電池組立体の作製において、電気自動車のための電源電池の性能要件を全ての面で満たすため、エネルギー密度の要件を満たしつつ、安全性、コスト、及び寿命といった多くの要因を考慮する必要がある。

【0003】

電池組立体において、電流を生成して出力するため、活物質がポールピースといった集電材上にコーティングされる。電極組立体を形成するため、多層ポールピースが積層されるか巻かれて集電部材と接続されることで、電極組立体により生成された電流は集電部材により収集されて電極ロッドに伝送され、次いで電極ロッドを通じて電気端子に出力される。既存の集電部材は通常、製造コスト削減の目的を達成するため、本体上の溝を介して提供されるが、集電部材の本体に貫通溝を穿つことは、元々一体である本体プレートの一部を切り落とすことであり、これは本体構造の強度を弱め、このため集電部材の寿命に影響する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、集電部材に貫通溝を穿った後の構造的強度が劣る問題を解決する、集電部材、電池、及び電池製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明は以下の技術的解決策を採用する。

【0006】

第１の様態において、下記を含む集電部材を提供する。

【0007】

接続構造は貫通溝を含む。貫通溝は、接続構造の長さ方向に沿って延伸し、貫通溝の外周に沿って凸部が提供される。

【0008】

いくつかの実施形態において、集電部材は次の条件（ａ）～（ｆ）のうちの少なくとも１つを満たす。（ａ）集電部材は引出構造を更に含み、接続構造は引出構造に垂直であるか実質的に垂直である。（ｂ）凸部は、連続凸部であるか、貫通溝の外周に沿って分配された分割凸部である。（ｃ）接続構造に対する貫通溝の面積比は０．１～０．５である。（ｄ）接続構造に対する貫通溝の長さ比は０．３～０．９である。（ｅ）接続構造は保護部材を更に有し、保護部材は長さ方向において接続構造の縁部を包む。（ｆ）接続構造の一面に収容溝が提供され、収容溝は長さ方向において接続構造の縁部に沿って延伸する。

【0009】

いくつかの実施形態において、凸部は引出構造から離れる方向に突出し、引出構造に面した凸部の一面には凹部が対応して提供される。

【0010】

いくつかの実施形態において、接続構造と引出構造は一体成型される。

【0011】

いくつかの実施形態において、保護部材の材料は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、又はポリイミドのうちのいずれか１つを含む。

【0012】

いくつかの実施形態において、接続構造に対する収容溝の厚さ比は１／１０～２／３である。

【0013】

いくつかの実施形態において、収容溝は接続構造の長さ方向に沿って接続構造を貫通する。

【0014】

第２の様態において、上記集電部材を含む電池を提供する。電池は、電極組立体と、筐体とを更に含む。接続構造が長さ方向における電極組立体の一端に提供され、厚さ方向における電極組立体の一側面、即ち、電極組立体側面に平行であるか実質的に平行である。電極組立体はタブ部を有し、タブ部は複数の単片タブの電気接続により形成され、タブ部は接続構造の一面と接触している。貫通溝は、集電部材ツーリングを挿入するために用いられることができる。

【0015】

いくつかの実施形態において、電極組立体の２つのグループが存在し、電極組立体の２つのグループのタブ部はそれぞれ折り曲げられて反対方向に延伸し、接続構造のうちの１つに接触している。

【0016】

いくつかの実施形態において、タブ部は、接続構造とタブ部との間に少なくとも部分的に位置する保護部材を有する。

【0017】

第３の様態において、上記電池を製造するため集電部材ツーリングを用いる電池製造方法を提供する。集電部材ツーリングは、互いに垂直な挿入部と支持部とを含む。電池製造方法は、集電部材ツーリングの挿入部を接続構造の貫通溝に挿入する位置決めステップと、電極組立体のタブ部の一部を折り曲げる曲げステップと、タブ部を接続構造に接続して固定する接続ステップとを含む。

【0018】

いくつかの実施形態において、位置決めステップにおいて、支持部の一面が接続構造に当接し、他方側が電極組立体の側面に当接し、集電部材ツーリングの支持部は電極組立体の側面と接続構造との間に位置する。

【0019】

いくつかの実施形態において、曲げステップにおいて、タブ部は長さ方向における接続構造の２つの縁部で折り曲げられ、接続構造の一面と接触している。

【0020】

いくつかの実施形態において、曲げステップにおいて、長さ方向における２つの電極組立体の表面は互いに対向して設けられ、電極組立体の２つのグループのタブ部は長さ方向における１つの接続構造の２つの縁部でそれぞれ折り曲げられ、電極組立体の一面に接触している。

【0021】

いくつかの実施形態において、接続ステップにおいて、接続構造に接続されたタブ部の一部はレーザ溶接により固定される。

【0022】

いくつかの実施形態において、曲げステップの前にタブ前処理ステップが更に含まれる。複数の単片タブが電気接続された後、タブ部を形成するため融合体が切断される。

【0023】

いくつかの実施形態において、タブ前処理ステップにおいて、複数の単片タブの電気接続は超音波予備溶接又は熱プレスにより実行される。

【0024】

いくつかの実施形態において、曲げステップにおいて、２つの集電部材ツーリングが存在する。集電部材ツーリングの２つのグループは、集電部材ツーリング底板を介して接続され、集電部材は集電部材ツーリングの各グループに対応して挿入される。

【発明の効果】

【0025】

本発明の有益な効果は次のとおりである。

【0026】

本発明の集電部材は貫通溝の縁部の凸部を伴って提供され、集電部材はこの加工で強固となっており、高い構造強度を有し、電池の実際の使用の間において良好な耐疲労特性を有し、タブと集電部材の溶接信頼性を向上させ、長寿命である。

【0027】

本発明の電池は、電極組立体と、筐体と、上記の集電部材とを含む。電池の全体的構造は安定しており使用安定性は強固であり、これは電池の性能の向上を容易にする。

【0028】

本発明の電池製造方法において、上記電池を製造するため集電部材ツーリングが用いられる。集電部材ツーリングと接続構造は組み付けが容易であり、集電部材の接続構造を安定して支持することができ、溶接効果を向上させ、溶接欠陥率を低減させる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】は、本発明の１つの実施形態による電池の概略構造図である。

【0030】

【図2】本発明の１つの実施形態による電池の正面図である。

【0031】

【図3】図２の方向Ａ－Ａに沿って得られた断面図である。

【0032】

【図4】図３の位置Ａの部分拡大図である。

【0033】

【図5】本発明の１つの実施形態による集電部材の概略構造図である。

【0034】

【図6】本発明の１つの実施形態による集電部材の概略構造図である（保護部材を含む）。

【0035】

【図7】図６の位置Ｂの部分拡大図である。

【0036】

【図8】本発明の実施形態による集電部材の正面図である（保護部材を含む）。

【0037】

【図9】本発明の１つの実施形態による集電部材の概略構造図である（保護部材なし）。

【0038】

【図10】図９の位置Ｃの部分拡大図である。

【0039】

【図11】集電部材の第１分割凸部としての凸部の概略構造図である。

【0040】

【図12】集電部材の第２分割凸部としての凸部の概略構造図である。

【0041】

【図13】集電部材ツーリングと集電部材の組み付けの概略図である。

【0042】

【図14】集電部材と電極組立体の構造組立体、及び集電部材ツーリングの概略図である。

【0043】

【図15】図１４の方向Ｂ－Ｂに沿って得られた断面図である。

【0044】

【図16】図１５の位置Ｄの部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

本発明の実施形態を以下に詳細に説明し、その実施例を添付図面に表す。同一又は類似の符号は同一又は類似の部分、又は同一又は類似の機能を有する部分を表す。添付図面を参照して以下に説明する実施形態は例示であり、本発明を説明することを意図するものであり、本発明を限定するもと見なされるべきではない。

【0046】

本発明の説明において、明示的に特定及び限定しない限り、用語「接続された」、「連結された」、及び「固定された」は広い意味で理解されるべきであり、例えば、該用語は、固定された接続、脱着可能な接続、機械的接続、電気接続、直接的接続、又は中間媒体を介した間接的接続を指す可能性があり、２つの要素間の内部接続、又は２つの要素間の相互作用関係を指す可能性がある。当業者にとって、本発明における上記用語の特定の意味は、特定の状況に応じて理解することができる。

【0047】

本発明の説明において、明示的に特定及び限定しない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」にあることは、第１の特徴と第２の特徴が直接的に接触していることを意味する場合もあれば、第１の特徴と第２の特徴が直接的に接触していないが、それらの間のもう１つの特徴を介して接触していることを意味する場合もある。また、第２の特徴の「上」又は「上方」にある第１の特徴は、第１の特徴が第２の特徴の直上及び斜め上にあることを意味する、又は単純に、第１の特徴が第２の特徴よりも水平方向に高いことを意味する。第２の特徴の「下」、「下方」、「底」にある第１の特徴は、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下にあることを意味する、又は単純に、第１の特徴が第２の特徴よりも水平方向に低いことを意味する。

【0048】

本発明の説明において、方向性の用語「上」、「下」、「右」等は、は添付図面に示す向き又は位置関係であり、参照されるデバイス又は要素が特定の向きを有さなければならないこと、特定の向きで構築及び操作されなければならないことを示したり暗示したりするのではなく、説明の便宜及び単純化した操作のために過ぎず、このため本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。加えて、用語「第１」「第２」は説明上の区別のために用いられているに過ぎず、特別な意味はない。

【0049】

本発明において、電池はリチウムイオン一次電池、リチウムイオン二次電池、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、マグネシウムイオン電池等を含んでよく、本発明の実施形態において限定されない。

【0050】

本発明の実施形態において説明される技術的解決策は、電気自動車、船舶、及び宇宙船といった電池を使用する様々な装置に適用可能である。宇宙船には、例えば、飛行機、スペースシャトル、及び宇宙船を更に含む。本発明の実施形態で説明する技術的解決策は、上述した装置に適用可能であるのみならず、電池を電源として使用する全ての装置にも適用可能であることを理解されたい。ただし、説明を簡潔さのため、以下の実施形態は全て電気自動車の電池パックとして用いられる二次電池を例として説明する。電池パック内の複数の電池は、直列、並列、又は直列と並列の混合接続で接続されることができる。

【0051】

本発明の技術的解決策を、添付図面を参照し、特定の実施形態を通じて、以下に更に説明する。

【0052】

本発明の１つの実施形態によると、電池が提供される。図１は、本発明の１つの実施形態による電池の概略構造図であり、図２は、本発明の１つの実施形態による電池の正面図である。図１と図２に示すように、電池は角形電池であり、電極組立体１００と、カバープレート組立体１０４と、筐体１０５とを主に含む。電極組立体１００は主要充放電要素であり、筐体１０５は電極組立体１００を保護する。筐体１０５は、開口した頂部と内部のキャビティを有する角形筐体である。図１に直六面体が表されているとはいえ、当然ながら、正方形といった他の多角形を採用してもよい。カバープレート組立体１０４は、キャビティを封止するため筐体１０５と係合することができるよう、筐体１０５の開口の形状と一致する実質的に長方形のプレートである。カバープレート組立体１０４と筐体１０５は、レーザ溶接等の方法で接合されてよい。カバープレート組立体１０４は、電極ロッドと、防爆弁とを有する。図１に示したカバープレート組立体１０４において、電極ロッドはカバープレート組立体１０４の両端に配置され、実質的に正方形状であり、防爆弁はカバープレートの中央に配置され、弧状端部を有する長棒状に成形される。当業者は、実際の要件に応じて、電極ロッド及び防爆弁の位置及び形状を自由に設定してよい。電極組立体１００は筐体１０５のキャビティ内に提供され、電極組立体１００は複数のポールピースにより組み立てられる。単一ポールピースの本体は典型的に長方形金属シートであり、ポールピースの少なくとも１つの短辺には単片タブとして小さな突出部が形成される。電極組立体１００は、複数のポールピース体を巻くか積層することにより形成される。このような状況下で、各ポールピースの単片タブも積層されて共に配置される。複数の単片タブは、超音波溶接又は熱プレスにより一体に融合され、電極組立体１００のタブ部１０１としての役割を果たす。電極組立体１００の本体の形状は特に限定されず、筐体内の高い空間使用率を確保するよう、本体が収容される筐体の形状と本体が一致して積み重ねや整理整頓が容易であればよい。本実施形態において、電極組立体１００は筐体と一致する長形といった実質的に立方体形状として例示されているが、電極組立体１００は実質的に円柱形状等であってもよい。更に、タブ部１０１が複数の単片タブを融合することにより形成されることから、その構造は比較的脆弱である。このため、保護部材１０１１がタブ部１０１上に提供されてよく、保護部材１０１１は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、又はポリイミドのうちのいずれか１つから作製されてよく、タブ部１０１の前端に被せられてよく、他のかたちでタブ部１０１と接続されてもよく、これにより保護部材１０１１は少なくとも部分的にタブ部１０１を覆う。図１に示すように、タブ部１０１に被せられた保護部材１０１１を例として、タブ部１０１と接続構造１が溶接されるとき、保護部材１０１１はタブ部１０１の前端に被せられていることから、タブ部１０１は保護部材１０１１を介して接続構造１と溶接されて固定され、溶接工程はタブ部１０１上で直接実行されない。このようにして、タブ部１０１が溶接の高温／高圧のため損傷することを効果的に防ぐことが可能である。

【0053】

電池が組み立てられるとき、偏長電極組立体１００は立てられて筐体１０５のキャビティ内に配置される。この状態において、図１の座標軸における方向Ｘは電極組立体１００の長さ方向であり、方向Ｙは電極組立体１００の厚さ方向であり、方向Ｚは電極組立体１００の幅方向である。集電部材は長さ方向における電極組立体１００の両端で組み付けられ、電極組立体１００と共に筐体１０５のキャビティ内に配置される。集電部材は、通常は金属である導電性材料製であり、電極組立体１００とカバープレート組立体１０４のそれぞれに固定されて接触しており、電極組立体１００とカバープレート組立体１０４は電気接続されてよい。より具体的には、電極組立体１００のタブ部１０１はカバープレート組立体１０４の電極ロッドに電気接続されてよい。このようにして、電極組立体１００により生成された電流がタブ部１０１に流れた後、電流は更に集電部材により収集されてカバープレート組立体１０４の電極ロッドへ伝送され、次いで電極ロッドから外へ出力されて電池の給電機能を実現する。

【0054】

積層電極組立体を例として、電極組立体１００は、電極組立体１００の長さの両端に沿って延伸するタブ部１０１を含み、タブ部１０１は、長手方向における電極組立体１００の一端に沿って延伸する正極タブと、長手方向における電極組立体１００の他端に沿って延伸する負極タブとを含む。

【0055】

図３は、図２の方向Ａ－Ａに沿って得られた断面図であり、即ち、図２の筐体１０５の電極組立体１００の上面図である。図３に示すように、２つの電極組立体１００が筐体１０５に設けられ、２つの電極組立体１００は厚さ方向に沿って近接配置される。集電部材は電極組立体１００の両端にそれぞれ設けられ、１つの集電部材が２つの電極組立体１００に接続される。図４は、図３における電極組立体１００の一端付近の位置の部分拡大図である。図４に示すように、互いに接触するよう配置された２つの電極組立体１００の長さ方向における一端で、それぞれのタブ部１０１は接触することのない１つの長手側に沿って同一の方向に引き出される。引き出されたタブ部１０１は、電極組立体１００の一端に組み付けられた接続構造１で折り曲げられ、折り曲げられたタブ部１０１は接続構造１の一面に接触し、接続構造１と電極組立体１００は折り曲げられたタブ部１０１の同一側に位置する。２つの電極組立体１００の一端のタブ部１０１は、接続構造１の幅方向における両側から内側へそれぞれ折り曲げられる、即ち、電極組立体１００の一端の２つのタブ部１０１がそれぞれ折り曲げられる。筐体１０５に提供された電極組立体１００は上記に示したものに限定されず、１つの電極組立体１００のみ、又は３つ以上の電極組立体が存在してよい。筐体１０５に１つの電極組立体１００のみが存在するとき、タブ部１０１は接続構造１の幅方向における一面から折り曲げられて、電極組立体１００から反対を向く接続構造１の一面に接触する。

【0056】

図５は、本発明の１つの実施形態による集電部材の概略構造図であり、集電部材を図５を参照して説明する。図５に示すように、集電部材は実質的に「Ｌ」字状の金属シートであり、互いに垂直であるか実質的に垂直な接続構造１と引出構造２とを含む。図５の座標における方向Ｘ、方向Ｙ、方向Ｚは、それぞれ接続構造１の厚さ方向、幅方向、長さ方法に対応する。接続構造１と引出構造２は、細長い帯を９０°又は実質的に９０°に折り曲げることにより形成される。ここでは、大量生産を容易にするため一体成型された接続構造１と引出構造２を例示している。当然ながら、接続構造１と引出構造２は必要に応じて２つの別々の部品を溶接したものであってよく、ここでは限定されない。

【0057】

接続構造１の長さは電極組立体１００の幅と一致すべきであり、これにより接続構造１は電極組立体１００の端部と一致するよう配置される。引出構造２のサイズは特に限定されない。図５は、引出構造２がカバープレート組立体１０４の電極ロッドと電気接続されることを可能とするためにカバープレート組立体１０４の電極ロッドと組み付けることができる円孔が引出構造２に穿かれていることを示している。接続構造１の本体には、長さ方法に沿って貫通溝１１が提供される。貫通溝１１の長さは接続構造１の本体の長さ未満であり、貫通溝１１の一端は接続構造１のＺ方向における底部側を貫通しており、集電部材ツーリングが接続構造１の底部側を通じて溝内に挿入されることができる。集電部材に貫通溝１１を配置することにより、材料の使用を効果的に削減することができ、集電部材の重量を低減させることができ、製造コストを削減することができる。

【0058】

いくつかの実施形態において、接続構造１に対する貫通溝１１の面積比は０．１～０．５であり、０．１、０．４、又は０．５のうちのいずれか２つの間の間隔の範囲内であってよい。本実施形態において、接続構造１に対する貫通溝１１の面積比は０．１として示される。該面積比は、接続構造１の本体の重量の削減及び製造コストの削減を容易にする。０．５よりも大きい面積比は、接続構造１の接続面積の制限をまねき、導電のための面積が小さく、過電流が制限され、高レートの充放電が困難となる。

【0059】

接続構造１に対する貫通溝１１の長さ比は０．３～０．９であり、０．３、０．５、０．７、又は０．９のうちのいずれか２つの間の間隔の範囲内であってよい。本実施形態において、接続構造１に対する貫通溝１１の長さ比は０．９として示される。この長さ比は、貫通溝１１の組み立てを容易にし、組立工程において貫通溝１１の長さが十分でないために接続構造１に不均一に応力が加わることを回避可能とする。

【0060】

また、集電部材の方向Ｘにおける一面で、凸部１１１が貫通溝１１の外周に沿って提供される。凸部１１１は、平板を１つの側へ突出させるよう貫通溝１１の外周部分をパンチすることにより形成される。本実施形態において、凸部１１１は貫通溝１１全体を囲む。言及するまでもなく、当業者は必要に応じて貫通溝１１の外周に局所的に分割凸部１１１を提供してもよい。図９と図１０は、本実施形態における凸部１１１が貫通溝１１の外周の周囲の連続凸部であることを示している。図１１と図１２は、凸部１１１が貫通溝１１の外周に提供された不連続な分割凸部であることを示している。凸部１１１の突出方向は、引出構造２の折り曲げ方向と同一方向又は逆であってよい。分割凸部の長さ及び分配位置は実際の要件に応じて選択されてよく、任意の断面を持つ連続又は分割された凸部１１１は全て本発明により保護される範囲に含まれ、本実施形態に限定されない。

【0061】

接続構造１の凸部１１１を提供することにより、接続構造１における貫通溝１１の穴構造による強度問題が効果的に補償され、集電組立体の構造強度が向上し、これにより集電組立体は組立体の強度を確保しつつ重量を削減しコストを減少させることができる。

【0062】

タブ部１０１が接続構造１に接触するとき、凸部１１１はタブ部１０１の位置を制限することができる。タブ部１０１での凸部１１１の位置制限効果を理解するため、図４を参照されたい。図４は、図３の位置Ａの部分拡大図である。図４における水平方向は電極組立体１００の長さ方向であり、垂直方向は電極組立体１００の厚さ方向である。タブ部１０１が電極組立体１００の幅方向における外側から内側へ曲げられたとき、凸部が貫通溝１１周囲に形成されて電極組立体１００の一面から突出することから、接続構造１の一面に沿って延伸する折り曲げられたタブ部１０１は側部から突出した凸部１１１により遮断され、タブ部１０１は延伸せずに位置が制限される。貫通溝１１が接続構造１の幅方向の中央に提供されることから、凸部１１１は貫通溝１１の両側に均一に配置され、接続構造１の一面上のタブ部１０１の延伸長さは同一となることができ、２つの側は中心線上に位置する貫通溝１１に対し対称となり、これは折り曲げられた後の２つのタブ部の長さの差異を回避し、接続効果は影響されない。

【0063】

いくつかの実施形態において、集電部材は保護部材１３を更に含む。図６～図８に示すように、図６は本発明の１つの実施形態による集電部材（保護部材を含む）の概略構造図を示し、図７は図６における位置Ｂの部分拡大図を示し、図８は本発明の１つの実施形態による集電部材（保護部材を含む）の正面図を示す。図６と図７に示した方向Ｘ、方向Ｙ、方向Ｚは、それぞれ接続構造１の厚さ方向、接続構造１の幅方向、接続構造１の長さ方向である。図６に示すように、保護部材１３は長手方向における接続構造１の両側を包む。その理由は、電極組立体１００が集電部材と組み付けられるとき、タブ部１０１が接続構造１の２つの長辺の縁部から曲げられるためである。つまり、金属集電部材の縁部はタブ部１０１と接触してこすれ、脆弱なタブ部１０１に疲労を起こさせる可能性が高い。このため、タブ部１０１を保護して、衝撃が起きやすい輸送や使用といった環境における折り曲げ部での長期的な損耗によるタブ部の損傷を防ぐため、接続構造１の長辺側を保護部材１３で包んでタブ部１０１と接続構造１との間の摩耗を軽減させる。保護部材１３は、通常、軟質のポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、又はポリイミド製である。本実施形態において、保護部材１３は接続構造１の長辺全体を包む、即ち、保護部材１３の長さは接続構造１の長さに等しく、保護部材１３が接続構造１の長辺全体を完全に包むことを確実にする。当然ながら、保護部材１３の長さは特定の要件に応じて設定されてもよく、これについてはここでは詳細に説明しない。

【0064】

更に、図９～図１０に示すように、図９は本発明の１つの実施形態による集電部材（保護部材なし）の概略構造図を示し、図１０は図９における位置Ｃの部分拡大図を示す。図９における方向Ｘ、方向Ｙ、方向Ｚは、それぞれ接続構造１の厚さ方向、接続構造１の幅方向、接続構造１の長さ方向である。集電部材の接続構造１には２つの長辺の縁部で収容溝１２が提供され、収容溝１２は接続構造１の長辺に平行である。収容溝１２は、電極組立体１００から遠い接続構造１の１つの表面に開かれている。任意的に、収容溝１２は接続構造１の長さ方法に沿って接続構造１全体を延伸してよい。接続構造１の厚さ（即ち、凸部ではなく図１における接続構造１の方向Ｘに沿った平板部分の厚さ）に対する収容溝１２の深さ（即ち、図９中の方向Ｘにおける溝の深さ）の厚さ比は、１／１０～２／３である。収容溝１２を配置することにより、接続構造１の縁部厚さ寸法を部分的に減少させることができ、材料の使用を削減することができる。より重要な点として、タブ部１０１が接続構造１の長辺に沿って折り曲げられるとき、収容溝１２の浅い溝構造がタブ部１０１の折り曲げ部分と接続構造１との総厚寸法を減少させることができる、即ち、タブ部１０１と接続構造１との接触部分の厚さが減少し、これは電池内部の組立体をよりコンパクトに配置可能とし、これにより電池の体積エネルギー密度を向上させる。収容溝１２の深さが深すぎると、接続構造１の幅方向における両端が薄くなり、これは接続構造１の構造的強度に影響することに注意されたい。ただし、収容溝１２の深さが浅すぎると、接続構造１に沿ったタブ部１０１の折り曲げ部の総厚を効果的に減少させることが難しい。このため、接続構造１の厚さに対する収容溝１２の深さの比は、０．１、０．２、０．５、又は２／３のうちのいずれか２つの間の間隔の範囲内であってよい。

【0065】

保護部材１３と収容溝１２は組合せで用いられてもよい。例えば、接続構造１の長辺を包む保護部材１３は収容溝１２を完全に充填してよい。保護部材１３はタブ部１０１を保護する機能を果たすことができることから、タブ部１０１と接続構造１との間の摩耗を低減させると理解できる。ただし、同時に、保護部材１３は一定の厚さを有し、これはエネルギー密度に負の影響を及ぼす。このため、収容溝１２を提供してその深さを保護部材１３の厚さ以上とすることにより、保護部材１３は収容溝１２内に充填され、保護部材１３は接続構造１の表面から突出することはない。このようにして、タブ部１０１の摩耗の低減、長寿命化の効果に加え、集電部材の全体的な厚さ、又はエネルギー密度にさえも悪影響がない。

【0066】

電池の製造工程の間、電池の製造及び組立てを完成するために、集電部材と連携するよう集電部材ツーリング２００を採用する必要がある。接続構造１は集電部材ツーリング２００により支持される。本実施形態の集電部材ツーリング２００はＴ字状の断面を有するツーリングであり、垂直に接続された挿入部２０１と支持部２０２とを含む。集電部材の接続構造１の貫通溝１１には集電部材ツーリング２００が挿入されて装着され、集電部材ツーリング２００と貫通溝１１の挿入及び組み付けを図１３の概略図に示す。図１３と図１４は、集電部材ツーリングと集電部材との組み付けの概略図を示す。図１３と図１４に示すように、組み付けの間、集電部材ツーリング２００は貫通溝１１の底部から、集電部材ツーリング２００の頂部が貫通溝１１の頂部に当接するまで挿入される。貫通溝１１、集電部材ツーリング２００、電極組立体１００の接続及び組み付けのため、図１５と図１６を更に参照する。図１５は、図１４の方向Ｂ－Ｂにおける断面図であり、図１６は図１５の位置Ｄの部分拡大図である。図１６に示す方向Ｘは電極組立体１００の長さ方法であり、方向Ｙは電極組立体１００の厚さ方向である。接続構造１は、溶接工程の間の接続構造１の平坦性、並びにタブ部１０１と接続構造１との溶接効果を確保するため、貫通溝１１を介して集電部材ツーリング２００の機構と安定して連携することができる。貫通溝１１は重量とコストを削減することができる。支持部２０２は、接続構造１の支持を補助するため、貫通溝１１に挿入されて貫通溝１１と接続することができ、タブ部１０１と接続構造１との溶接効果を向上させる。タブ部１０１が電極組立体１００とは反対を向く接続構造１の一面へ曲げられたとき、タブ部１０１と接続構造１は溶接工程を通じて接続される必要があることが理解できる。

【0067】

いくつかの実施形態において、凸部１１１の突出方向は引出構造２から遠い一面に向いており、引出構造２に近い凸部１１１の一面には凹部が提供される。本実施形態の凸部１１１はスタンピングにより形成され、その一面は凸構造であり、他方側は対応する凹構造である。凸部１１１は薄く溶接された凸部であってもよく、これは材料の節約に役立つ。

【0068】

図１６を参照し、突出部２０３が集電部材ツーリング２００の挿入部２０１と支持部２０２との間の接続に提供される。挿入部２０１が接続構造１の貫通溝１１に挿入されたとき、凸部１１１の電極組立体１００に面した凹部は、接続構造１との連携及び位置決めを補助するため、突出部２０３に当接することができる。支持部２０２の厚さ方向（図１６における水平方向）における両側にはそれぞれ、接続構造１と、電極組立体１００の厚さ方向に沿ったタブ部１０１の延伸部分とに取り付けられる。このため、凹部構造は、接続構造１が集電部材ツーリング２００と組み付けられるとき、位置決め機能を果たすことができる。本実施形態において、挿入部２０１と貫通溝１１との間の安定した挿入を確保するため、貫通溝１１のスリット幅及び長さは挿入部２０１のサイズに関連している。挿入後の接続構造１の平坦性を確保するため、接続構造１に取り付けられる支持部２０２の一方側の表面は平坦である。

【0069】

本発明の１つの実施形態によると、電池製造方法が提供され、これには上述した電池を製造するために集電部材ツーリング２００が採用され、集電部材ツーリング２００は接続構造１に挿入されて接続構造１と組み付けられることができ、垂直に接続された挿入部２０１と支持部２０２とを含む。挿入部２０１は接続構造１に挿入されて接続構造１と組み付けられることができ、電池製造方法は以下のステップを含む。

【0070】

図１３に示すように、位置決めステップにおいて、挿入部２０１は、接続構造１の貫通溝１１の底部から、集電部材ツーリング２００の頂部が貫通溝１１の頂部に当接するまで挿入される。支持部２０２は、接続構造１と電極組立体１００との間に接続され、集電部材ツーリング２００の挿入部２０１は貫通溝１１に挿入されて貫通溝１１と組み付けられる。

【0071】

図１５と図１６に示すように、曲げステップにおいて、電極組立体１００のタブ部１０１が折り曲げられる。このステップにおいて、２つの集電部材ツーリング２００が提供され、集電部材ツーリング２００はそれぞれ長さ方向における電極組立体１００の両端に位置する。２つの集電部材ツーリング２００は集電部材ツーリング底板２０４を通じて接続され、集電部材は各集電部材ツーリング２００に対応して挿入される。電極組立体１００のタブ部１０１は集電部材ツーリング２００及び接続構造１を取り巻いてそれぞれ折り曲げられ、タブ部１０１の一部は電極組立体１００とは反対を向く接続構造１の一面に面する。

【0072】

接続ステップにおいて、タブ部１０１は電極組立体１００とは反対を向く接続構造１の一面に固定されて接続される。本ステップにおいて、タブ部１０１と接続構造１との接続方法は、固定のためレーザ溶接を採用してよく、レーザ溶接は溶接速度が速く加工精度が高い。加えて、タブ部１０１と接続構造１との接続は、超音波溶接やはんだ付けといった抵抗溶接以外の接続方法により実行されてもよく、本実施形態において説明されたものに限定されない。

【0073】

いくつかの実施形態において、曲げステップにおいて、電極組立体１００は２つのグループで提供されてよい。電極組立体１００の２つのグループの２つの第１側面１０２は対向して設けられる（第１側面１０２は、長さ方向における電極組立体１００の表面である）。電極組立体１００の１方のグループのタブ部１０１は、電極組立体１００の他方のグループとは逆を向く方向に引き出される。電極組立体１００の２つのグループのタブ部１０１は、幅方向における接続構造１の２つの端部の周囲にてそれぞれ折り曲げられ、２つのタブ部１０１は電極組立体１００から離れた接続構造１の一面上に設けられる。１つの集電部材が、電極組立体１００の２つのグループの同一端で２つのタブ部１０１に対応して接続される。

【0074】

いくつかの実施形態において、曲げステップの前に、方法はタブ部１０１の多層単片タブ上のタブの前処理を実行することを少なくとも含み、多層単片タブはタブ部１０１を形成するよう統合される。タブ部１０１は多層単片タブを統合することにより形成され、タブ部１０１が折り曲げられる前に、タブの前処理が多層単片タブに実行される必要があることが理解できる。タブの前処理方法には、多層単片タブ上で超音波予備溶接又は熱プレスを実行し、次いで処理済み多層単片タブの長さを切断することを含み、これにより多層単片タブがタブ部１０１に形成されることができる。タブ部１０１の長さは実際の要件に応じて選択され、本実施形態において特に限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明において提供される集電部材、電池、及び電池製造方法は、集電部材に貫通溝が穿かれた後の劣った構造的強度の問題を解決することができる。

【符号の説明】

【0076】

１：接続構造
２：引出構造
１００：電極組立体
１０１：タブ部
１０２：第１側面
１０４：カバープレート組立体
１０５：筐体
１１１：凸部
１０１１：保護部材
１１：貫通溝
１３：保護部材
２００：集電部材ツーリング
２０１：挿入部
２０２：支持部
２０３：突出部
２０４：集電部材ツーリング底板

【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】