特許 7621371 電池、電気設備、電池の製造方法および製造装置

(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】2025-01-16

(45)【発行日】2025-01-24

(54)【発明の名称】電池、電気設備、電池の製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20250117BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20250117BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 50/242 20210101ALI20250117BHJP

   H01M 50/271 20210101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 S

H01M50/209

H01M10/04 W

H01M50/103

H01M50/242

H01M50/271 S

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022551538

(86)(22)【出願日】2021-12-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-02

(86)【国際出願番号】 CN2021142273

(87)【国際公開番号】W WO2023123006

(87)【国際公開日】2023-07-06

【審査請求日】2022-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】524304976

【氏名又は名称】香港時代新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹ ＡＭＰＥＲＥＸ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ） ＬＩＭＩＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】ＬＥＶＥＬ １９， ＣＨＩＮＡ ＢＵＩＬＤＩＮＧ， ２９ ＱＵＥＥＮ’Ｓ ＲＯＡＤ ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ ＡＮＤ ＷＥＳＴＥＲＮ ＤＩＳＴＲＩＣＴ， ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ， ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100106220

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 正悟

(72)【発明者】

【氏名】唐 ▲ゆう▼

(72)【発明者】

【氏名】王 鵬

(72)【発明者】

【氏名】呉 夏逸

(72)【発明者】

【氏名】李 振華

(72)【発明者】

【氏名】李 星

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１９６７９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１１１０６２７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１１９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８７７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０９８４６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０９３４４２１７（ＣＮ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２１２７２５４５１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１４－０７２０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面に平行に設置されている複数の電池セル（５）と、
拘束部材（７）であって、前記複数の電池セル（５）を収容および拘束し、前記拘束部材（７）の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セル（５）の外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材（７）の拘束力を高めるように、前記拘束部材（７）の強度を増強するための補強部（７１）が設けられる拘束部材（７）と、
を備え、
前記補強部（７１）は、隣接する２つの前記電池セル（５）の間の領域（Ｒ_１）および／または前記電池セル（５）と前記拘束部材（７）との間の領域（Ｒ_２）に対応して設置され、
前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部（７１）は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、
前記拘束部材（７）は、前記電池セル（５）から離れる方向へ突出して前記補強部（７１）を形成し、
前記拘束部材（７）の前記電池セル（５）に近い表面の、前記補強部（７１）の反対側の領域には、凹溝（７４）が形成される、電池。

【請求項2】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面に平行に設置されている複数の電池セル（５）と、
拘束部材（７）であって、前記複数の電池セル（５）を収容および拘束し、前記拘束部材（７）の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セル（５）の外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材（７）の拘束力を高めるように、前記拘束部材（７）の強度を増強するための補強部（７１）が設けられる拘束部材（７）と、
を備え、
前記補強部（７１）は、隣接する２つの前記電池セル（５）の間の領域（Ｒ_１）および／または前記電池セル（５）と前記拘束部材（７）との間の領域（Ｒ_２）に対応して設置され、
前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部（７１）は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、
前記補強部（７１）は、第１補強部（７１ａ）を含み、
前記電池セル（５）は、エンドカバー（５１）およびハウジング（５２）を含み、
前記エンドカバー（５１）が水平面に垂直に設置され、前記ハウジング（５２）の、前記エンドカバー（５１）から離れる底部に、Ｒ面取りが設けられ、
前記第１補強部（７１ａ）は、隣接する２つの前記電池セル（５）の隣接する前記Ｒ面取りを垂直方向に沿って覆う、電池。

【請求項3】

前記ハウジング（５２）は、水平面に垂直の第１壁（５２１ａ）を含み、
前記第１補強部（７１ａ）の縁部と前記第１壁（５２１ａ）との間の水平距離（Ｌ）は５ｍｍ以下である
請求項２に記載の電池。

【請求項4】

前記補強部（７１）は、第１補強部（７１ａ）を含み、前記第１補強部（７１ａ）は、隣接する２つの前記電池セル（５）の間の領域を垂直方向に沿って覆う、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池。

【請求項5】

前記拘束部材（７）は、
少なくとも一部が前記複数の電池セル（５）の頂部に設置されている上蓋（７２）と、
少なくとも一部が前記複数の電池セル（５）の底部に設置されている下筐体（７３）と、を備え、
前記上蓋（７２）の、前記複数の電池セル（５）の頂部に設置される部分、および／または前記下筐体（７３）の、前記複数の電池セル（５）の底部に設置される部分に、前記補強部（７１）が設置される
請求項１～４のいずれか１項に記載の電池。

【請求項6】

前記電池は、さらに上筐体（２１）を備え、前記上筐体（２１）と前記下筐体（７３）はその内部を密封するように合体する、請求項５に記載の電池。

【請求項7】

前記下筐体（７３）にはさらに固定梁（２２）が設けられ、
前記上蓋（７２）は、前記複数の電池セル（５）が前記上蓋（７２）と前記下筐体（７３）との間に拘束されるように、前記固定梁（２２）に固定される、請求項５または６に記載の電池。

【請求項8】

前記上蓋（７２）および前記下筐体（７３）のそれぞれに前記補強部（７１）が設置され、前記上蓋（７２）の前記補強部（７１）の形成位置は、垂直方向において前記下筐体（７３）の前記補強部（７１）の形成位置と対応しており、
前記上蓋（７２）の前記補強部（７１）と前記下筐体（７３）の前記補強部（７１）とを接続するように、前記上蓋（７２）の前記補強部（７１）と前記下筐体（７３）の前記補強部（７１）との間の領域に接着剤（８）が充填される
請求項５～７のいずれか１項に記載の電池。

【請求項9】

前記電池セル（５）は、エンドカバー（５１）およびハウジング（５２）を備え、
前記エンドカバー（５１）は水平面に垂直に設置され、前記ハウジング（５２）の前記エンドカバー（５１）から離れる底部にＲ面取りが設けられ、
前記接着剤（８）は前記Ｒ面取りを覆っている
請求項８に記載の電池。

【請求項10】

前記補強部（７１）は前記拘束部材（７）と一体の成形体である、請求項１～９のいずれか１項に記載の電池。

【請求項11】

前記電池セル（５）は、電極ユニット（５３）を含み、前記電極ユニット（５３）は、第１極板（５３１）および第２極板（５３２）を含み、
前記第１極板（５３１）および前記第２極板（５３２）は、水平面と平行な巻軸線の周りに巻き付けられて巻構造が形成され、または、
前記電極ユニット（５３）は、複数の前記第１極板（５３１）および複数の前記第２極板（５３２）を含み、前記複数の第１極板（５３１）および前記複数の第２極板（５３２）は垂直方向に沿って互いに積み重ねられ、または、
前記電極ユニット（５３）は、複数の前記第２極板（５３２）を含み、前記第１極板（５３１）は、積み重ねられた複数の重ねセグメント（５３１ａ）および複数の折り曲げセグメント（５３１ｂ）を含み、各折り曲げセグメント（５３１ｂ）で隣接する２つの重ねセグメント（５３１ａ）を接続し、前記複数の重ねセグメント（５３１ａ）および前記複数の第２極板（５３２）は、垂直方向に沿って互いに積み重ねられる
請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１項に記載の電池（２）を備え、前記電池（２）は電気エネルギーを提供する、電気設備。

【請求項13】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供することと、
拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられ、前記補強部は、隣接する２つの前記電池セルの間の領域（Ｒ _１ ）および／または前記電池セルと前記拘束部材との間の領域（Ｒ _２ ）に対応して設置され、前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、前記拘束部材は、前記電池セルから離れる方向へ突出して前記補強部を形成し、前記拘束部材の前記電池セルに近い表面の、前記補強部の反対側の領域には、凹溝が形成される拘束部材を提供することと、
前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束することと
を含む電池の製造方法。

【請求項14】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルであって、前記電池セルは、エンドカバーおよびハウジングを含み、前記エンドカバーが水平面に垂直に設置され、前記ハウジングの、前記エンドカバーから離れる底部に、Ｒ面取りが設けられた前記電池セルを提供することと、
拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられ、前記補強部は、隣接する２つの前記電池セルの間の領域（Ｒ _１ ）および／または前記電池セルと前記拘束部材との間の領域（Ｒ _２ ）に対応して設置され、前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、前記補強部は、第１補強部を含み、前記第１補強部は、隣接する２つの前記電池セルの隣接する前記Ｒ面取りを垂直方向に沿って覆う拘束部材を提供することと、
前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束することと
を含む電池の製造方法。

【請求項15】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供するように構成される第１提供装置（１１）と、
拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられ、前記補強部は、隣接する２つの前記電池セルの間の領域（Ｒ _１ ）および／または前記電池セルと前記拘束部材との間の領域（Ｒ _２ ）に対応して設置され、前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、前記拘束部材は、前記電池セルから離れる方向へ突出して前記補強部を形成し、前記拘束部材の前記電池セルに近い表面の、前記補強部の反対側の領域には、凹溝が形成される拘束部材を提供するように構成される第２提供装置（１２）と、
前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束するように構成される組立装置（１３）と、
を備える電池の製造装置。

【請求項16】

外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルであって、前記電池セルは、エンドカバーおよびハウジングを含み、前記エンドカバーが水平面に垂直に設置され、前記ハウジングの、前記エンドカバーから離れる底部に、Ｒ面取りが設けられた前記電池セルを提供するように構成される第１提供装置（１１）と、
拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、前記最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられ、前記補強部は、隣接する２つの前記電池セルの間の領域（Ｒ _１ ）および／または前記電池セルと前記拘束部材との間の領域（Ｒ _２ ）に対応して設置され、前記領域（Ｒ _２ ）に対応して設置される前記補強部は、前記平行な部分の外縁に対応して設置されており、前記補強部は、第１補強部を含み、前記第１補強部は、隣接する２つの前記電池セルの隣接する前記Ｒ面取りを垂直方向に沿って覆う拘束部材を提供するように構成される第２提供装置（１２）と、
前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束するように構成される組立装置（１３）と、
を備える電池の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願の実施形態は、電池の技術分野に属し、特に、電池、電気設備、電池の製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池は、高エネルギー密度、高出力密度、長寿命、エコロジーなどのメリットを有するため、近年、コンピューター、携帯電話などの電子製品、及び新エネルギー自動車の動力電池システムに広く応用されている。

【0003】

電池の使用過程は、電池セルの複数回の充放電サイクル過程である。電池セルの充放電サイクル過程で、電池セルの電極ユニットにおける正極板および負極板は、活物質の構造変化や副反応が発生すると、電池セルの周期的な膨張を引き起こすことがある。電池の寿命が長くなることにより、周期的な膨張による膨張力が徐々に大きくなる傾向が見られる。電池セルの膨張と変形が大きくなりすぎると、電池が過大な応力で故障してしまい、サイクル中の電池セルの性能に影響を与える。したがって、如何に電池セルの変形を拘束するかが、解決すべき技術的な課題となっている。

【発明の概要】

【0004】

本出願の実施形態は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、電池セルに対する拘束力を高め、電池セルの過大な膨張および変形を回避することができ、電池セルの膨張による電池の他の構造部品を押圧することで発生する電池故障の可能性を低減することができる電池、電気設備、電池の製造方法および製造装置を提供する。

【0005】

本出願の実施形態の第１の態様は、電池を提供し、前記電池は、外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルと、拘束部材であって、前記複数の電池セルを収容および拘束し、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられる拘束部材と、を備える。

【0006】

本出願の実施形態では、電池内の電池セルは、平置き配置で筐体内に設置され、すなわち、電池内の電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行するよう設置される。拘束部材で電池の電池セルを収容して拘束し、拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行する部分に補強部を設け、補強部により拘束部材の強度を増強することで、複数の電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁に対する拘束部材の拘束力を高め、電池セルの外壁のうちの、最大面積を有する壁による電池セルの過大な変形の発生を回避することができる。これによって、電池セルの膨張により電池の他の構造部品を押圧することにより引き起こされる電池の故障率を低減でき、サイクル中の電池性能を保証できる。したがって、拘束部材全体の厚さを増加する必要がなく、電池のエネルギー密度を可能な限り確保することができる。

【0007】

いくつかの実施形態では、前記補強部は、隣接する２つの前記電池セルの間の領域および／または前記電池セルと前記拘束部材との間の領域に対応して設置される。

【0008】

補強部を、隣接する２つの電池セルの間の領域および／または電池セルと拘束部材との間の領域に対応して設置することによれば、補強部を他の領域に配置する方法に比べて、補強部での拘束部材の構造強度が増強され、電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁の周囲を固定することができ、電池セルに対する拘束力を高めることができる。これによって、電池セルに同じ膨張力が作用したときの膨張変形量を減らすことができるとともに、電池の故障をより効果的に防止でき、電池の性能をより確実に保証することができる。また、上記領域は、電池セルの縁部であり、膨張変形が最も小さい箇所である。上記の領域での補強部の設置は、電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁の膨張空間を占有しないので、電池セルの膨張隙間に影響を及ぼさず、電池の性能をさらに確保できる。

【0009】

いくつかの実施形態では、前記拘束部材は、少なくとも一部が前記複数の電池セルの頂部に設置されている上蓋と、少なくとも一部が前記複数の電池セルの底部に設置されている下筐体と、を備え、前記上蓋の、前記複数の電池セルの頂部に設置される部分、および／または前記下筐体の、前記複数の電池セルの底部に設置される部分に、前記補強部が設置される。

【0010】

拘束部材は、上蓋および下筐体を備えるように構成され、上蓋の少なくとも一部が、複数の電池セルの頂部に設置され、下筐体の少なくとも一部が、複数の電池セルの底部に設置され、上蓋の前記複数の電池セルの頂部に設置されている部分および／または下筐体の前記複数の電池セルの底部に設置されている部分に、補強部が設置されるので、拘束部が容易に組み立てられ、実際の必要に応じて柔軟に補強部を設置することができる。

【0011】

いくつかの実施形態では、前記補強部は、前記拘束部材と一体成形されている。

【0012】

補強部と拘束部材を一体成形することにより、両者の結合度合いを向上させることができ、拘束部材の強度に対する補強部の補強効果を高めることができる。

【0013】

いくつかの実施形態では、前記拘束部材は、前記電池セルから離れる方向へ突出して前記補強部を形成し、前記拘束部材の前記電池セルに近い表面の、補強部の反対側の領域には、凹溝が形成される。

【0014】

拘束部材が電池セルから離れる方向へ突出するように補強部を有することで、加工に便利であり、コストを低くすることができる。

【0015】

いくつかの実施形態では、前記上蓋および前記下筐体のそれぞれに前記補強部が設置され、前記上蓋の前記補強部の形成位置は、垂直方向において前記下筐体の前記補強部の形成位置と対応しており、前記上蓋の前記補強部と前記下筐体の前記補強部とを接続するように、前記上蓋の前記補強部と前記下筐体の前記補強部との間の領域に接着剤が充填される。

【0016】

上蓋の補強部の形成位置と下筐体の補強部の形成位置とが垂直方向に対応するように設定され、上蓋の補強部と下筐体の補強部との間の領域に接着剤が充填され、接着剤で上蓋の補強部と下筐体の補強部が接続されることによって、拘束部材全体の強度をさらに向上させることができる。

【0017】

いくつかの実施形態では、前記電池セルは、エンドカバーおよびハウジングを備え、前記エンドカバーは水平面に垂直に設置され、前記ハウジングの前記エンドカバーから離れる底部にＲ面取りが設けられ、前記接着剤はＲ面取りを覆っている。

【0018】

接着剤でＲ面取りを覆うことにより、隣接する２列の電池セル群の間または隣接する２行の電池セル群の間で、接着剤により形成される釘状構造が形成される。これによって、拘束部材の構成強度、および拘束部材と電池セルとの結合強度を向上することができる。

【0019】

いくつかの実施形態では、前記補強部は、第１補強部を含み、前記第１補強部は、隣接する２つの電池セルの間の領域を垂直方向に沿って覆う。

【0020】

第１補強部は、隣接する２つの電池セルの間の領域を垂直方向に沿って覆う。この領域は、電池セルと上蓋と下筐体との接着位置である。第１補強部がこの領域に設置され、且つ隣接する２つの電池セルの間の領域を覆うようにすることで、接着剤の脱離を低減でき、電池全体の構造強度を増強することができる。

【0021】

いくつかの実施形態では、前記電池セルは、エンドカバーおよびハウジングを含み、前記エンドカバーは水平面に垂直に設置され、前記ハウジングの、前記エンドカバーから離れる底部には、Ｒ面取りが設けられ、前記第１補強部は、隣接する２つの前記電池セルの隣接するＲ面取りを垂直方向に沿って覆う。

【0022】

第１補強部は、隣接する２つの電池セルの隣接するＲ面取りを垂直方向に沿って覆う。この領域は、電池セルと上蓋と下筐体との接着位置である。第１補強部がこの領域に設置されることで、接着剤の脱離を低減でき、電池全体の構造強度を増強することができる。

【0023】

いくつかの実施形態では、前記ハウジングは、水平面に垂直の第１壁を含み、前記第１補強部の縁部と前記第１壁との間の水平距離は５ｍｍ以下である。

【0024】

第１補強部の縁部と第１壁との間の水平距離が５ｍｍ以下であるため、第１補強部が過大に電池セルの第１側壁を覆わず、電池セルの側壁のうちの最大面積を有する壁の膨張空間を確保でき、電池の性能をさらに保証することができる。

【0025】

いくつかの実施形態では、前記電池セルは、電極ユニットを含み、前記電極ユニットは、第１極板および第２極板を含み、前記第１極板および前記第２極板は、水平面と平行な巻軸線の周りに巻き付けられて巻構造が形成され、または、前記電極ユニットは、前記複数の第１極板および前記複数の第２極板を含み、前記複数の第１極板および前記複数の第２極板は垂直方向に沿って互いに積み重ねられ、または、前記電極ユニットは、前記複数の第２極板を含み、第１極板は、積み重ねられた複数の重ねセグメントおよび複数の折り曲げセグメントを含み、各折り曲げセグメントで隣接する２つの重ねセグメントを接続し、前記複数の重ねセグメントおよび前記複数の第２極板は、垂直方向に沿って互いに積み重ねられる。

【0026】

上記により得られた電池セルは、電池セルの主な膨張方向が垂直方向である。

【0027】

いくつかの実施形態では、前記電池は、さらに上筐体を備え、前記上筐体と前記下筐体はその内部を密封するように合体する。

【0028】

上筐体を設置することにより、上筐体と下筐体が密封状態で合体することができ、電池セルを保護しながら収容することができる。

【0029】

いくつかの実施形態では、前記下筐体にはさらに固定梁が設けられ、前記上蓋は、前記複数の電池セルが前記上蓋と前記下筐体との間に拘束されるように、前記固定梁に固定される。

【0030】

固定梁を設置し、上蓋を固定梁に固定することにより、上蓋を固定することができるとともに、拘束部材の強度を高め、電池セルに対する拘束部材の拘束力を向上させることができる。

【0031】

本出願の実施形態の第２の態様は、電気設備を提供し、前記電気設備は、上記の実施形態の電池を含み、前記電池は電気エネルギーを提供する。

【0032】

本出願の実施形態の第３の態様は、電池の製造方法を提供し、前記電池の製造方法は、外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供することと、拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられる拘束部材を提供することと、前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束することと、を含む。

【0033】

本出願の実施形態の第４の態様は、電池の製造装置を提供し、前記電池の製造装置は、外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供するように構成される第１提供装置と、拘束部材であって、前記拘束部材の、前記最大面積を有する壁と平行な部分に、前記複数の電池セルの外壁のうちの、最大面積を有する壁に対する前記拘束部材の拘束力を高めるように、前記拘束部材の強度を増強するための補強部が設けられる拘束部材を提供するように構成される第２提供装置と、前記拘束部材内に前記複数の電池セルを収容し、前記拘束部材で前記複数の電池セルを拘束するように構成される組立装置と、を備える。

【0034】

上記の説明は、本出願の技術案の概要に過ぎず、本出願の技術的手段をより明確に理解させるために、明細書の内容に基づいて実施することが可能である。また、本出願の上記および他の目的、特徴および利点を、より明瞭にするために、以下、本出願の具体的な実施形態を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0035】

添付の図面を参照しながら、本出願の例示的な実施形態の特徴、利点および技術的効果を説明する。

【0036】

【図1】図１は、筐体内の電池セルの異なる配置の模式図である。

【図2】図２は、本出願のいくつかの実施形態による車両の構成を示す模式図である。

【図3】図３は、本出願のいくつかの実施形態による電池の分解模式図である。

【図4】図４は、本出願のいくつかの実施形態による電池の構成を示す模式図である。

【図5】図５は、本出願のいくつかの実施形態による電池の平面構成を示す図である。

【図6】図６は、図５の部分模式図である。

【図7】図７の（ａ）は、図５のＢ－Ｂ方向の断面図である。図７の（ｂ）は、図５のＡ－Ａ方向の断面図である。

【図8】図８は、図７の（ａ）の部分模式図である。

【図9】図９は、本出願のいくつかの実施形態による電池の構成を示す模式図である。

【図10】図１０は、本出願のいくつかの実施形態による電池の上蓋の構成を示す模式図である。

【図11】図１１は、本出願のいくつかの実施形態による電池の下筐体の構成を示す模式図である。

【図12】図１２は、本出願の実施形態による電池内の電池セルの電極ユニットの断面を示す模式図である。

【図13】図１３は、本出願のいくつかの実施形態による電池の分解構成図である。

【図14】図１４は、本出願のいくつかの実施形態による電池の製造方法を模式的に示すフローチャートである。

【図15】図１５は、本出願のいくつかの実施形態による電池の製造装置の構成を示す模式図である。

【0037】

各図面は、必ずしも実際の縮尺で描かれているわけではない。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本出願の実施形態の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本出願の実施形態の図面を参照しながら、本出願の実施形態の技術案を明瞭に説明する。当然のことながら、説明する実施形態は、本出願の一部の実施形態にすぎず、全ての実施形態ではない。本出願の実施形態をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得ることができる他の実施形態は、すべて本出願の保護範囲に属する。

【0039】

本出願の実施形態の目的、技術案及び利点をより明瞭にするため、以下、本出願の実施形態の図面を参照しながら、本出願の実施形態の技術案を明瞭且つ完全に説明する。説明する実施形態は、本出願の一部の実施形態にすぎず、全ての実施形態ではないことが無論である。本出願の実施形態をもとに、当業者が発明能力を用いることなく得た全ての他の実施形態も、本出願の保護範囲に属する。

【0040】

別段に定義されない限り、本出願の実施形態で用いるすべての技術的および科学的用語は、本出願の実施形態が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有することに留意すべきである。

【0041】

本出願の実施形態の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」等の用語で表された方向又は位置関係は、図面に基づくものであり、本出願の実施形態を便宜的に及び簡略に説明するためのものにすぎず、該当装置又は要素が、必ずしも特定の方向を有したり、特定の方向に構成されたり、操作されたりすることを明示又は暗示するものではないため、それらは本出願の実施形態を限定するものではないと理解すべきである。

【0042】

また、用語「第１」及び「第２」は、説明するためのものにすぎず、相対的な重要性を明示又は暗示したり、技術的特徴の数を暗示したり、特定の順序や従属関係を表したり、するものではない。

【0043】

本明細書に使用される用語「及び／又は」は、関連する対象の関連関係を説明するためのものに過ぎず、３つの関係が存在できることを示し、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つの状態を示すことができる。また、本明細書の文字「／」は一般的に前後の関連する対象が「又は」の関係であることを示す。

【0044】

本出願において、「複数」は、２つ以上（２つを含む）であることを意味し、同様に、「複数群」は、２群以上（２群を含む）であることを意味する。

【0045】

本出願の実施形態の説明において、明確な定義や限定がない限り、「取付」、「連係」、「接続」、「固定」などの用語は、広義に理解すべきである。例えば、固定接続でもよいし、取外し可能な接続でもよいし、一体的な接続でもよい。そして、機械的な接続でもよいし、電気的な接続でもよい。また、直接接続してもよいし、中間物を介して間接的に接続してもよいし、２つの要素の内部が連通し又は２つの要素が相互に作用してもよい。当業者は、本出願の実施形態における上記用語の具体的な意味を、具体的な状況に応じて理解することができる。

【0046】

本明細書で言及する「実施形態」は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が本出願の少なくとも一実施形態に含まれ得ることを意味する。明細書における様々な部分で使用されるこの表現は、全てが同じ実施形態を参照しているのではなく、他の実施形態を互いに除いた別個のまたは代替的な実施形態でもない。本明細書に記載された実施形態は、他の実施形態と組み合わせてもよいことは、当業者が理解できることである。

【0047】

本技術分野で言及されている電池は、充電可能かどうかによって一次電池と充電式電池に分けることができる。一次電池は、電力が枯渇した後は使用できないため、「使い捨て」電池およびプライマリバッテリとも呼ばれる。充電式電池は、セカンダリバッテリ、二次電池、蓄電池とも呼ばれ、一次電池とは製造材料や工程が異なり、充電後に何度もリサイクル可能である。充電式電池の出力電流負荷容量はほとんどの一次電池よりも高いというメリットがある。現在、よく見られる充電式電池のタイプは、鉛酸電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池がある。リチウムイオン電池は、軽量、大容量（同重量のニッケル水素電池の１．５倍～２倍）、メモリ効果が起こらないなどのメリットがあり、自己放電率も非常に低いため、価格が比較的高くても広く使用されている。本出願の実施形態に記載されている電池は、充電式リチウムイオン電池を指す。

【0048】

本出願の実施形態で言及される電池は、より高い電圧および容量を提供するために１つまたは複数の電池セルを含む単一の物理モジュールである。例えば、本出願で言及される電池は、電池モジュールまたは電池パックなどを含み得る。電池セルは、リチウムイオン二次電池の電池セル、リチウムイオン一次電池の電池セル、リチウム・硫黄電池の電池セル、ナトリウムリチウムイオン電池の電池セル、ナトリウムイオン電池の電池セルまたはマグネシウムイオン電池などを含み得る。電池セルは、偏平体状、長方体状またはその他の形状を呈することができる。また、電池セルは、通常、ハードハウジングを用いた電池セル及びパウチ電池セルを含む。

【0049】

電池セルは、正極板、負極板、電解液、セパレータを含み、電池モジュールと電池パックを構成する基本的なユニットである。リチウムイオン電池に一般的に使用される正極材料（正極活物質とも称する）は、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、および３元系材料（例えば、ニッケルコバルトマンガン酸リチウムなど）などを含む。一般的に使用される負極材料（負極活物質とも称する）は、炭素材料（例えば、グラファイト）やシリコン材料などを含む。一般的に使用されるセパレータは、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）またはポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）を主とするポリオレフィン（Ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ）材料を含む。電池セルは、パッケージング方式により、一般的に、柱状電池セル、トップ電池セル、パウチ電池セルの３種類に分けられる。

【0050】

複数の電池セルは、電極端子を介して直列接続および／または並列接続され、さまざまな用途に使用される。電気自動車などの高出力用途では、電池の用途には、電池セル、電池モジュール、電池パックの３つの段階が含まれる。電池モジュールは、外部の衝撃、熱、振動などから電池セルを保護するために、一定量の電池セルを電気的に接続して１つのフレームに入れて形成されるものである。電池パックは、自動車の電池システムに装着される最終状態である。現在のほとんどの電池パックは、１つまたは複数の電池モジュールに電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）、熱管理部材などの各種制御および保護システムを装着して製造されるものである。技術の発展に伴い、電池モジュールを省略でき、言い換えれば、電池セルで直接電池パックを形成できる。このような改良により、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を向上させるとともに、部品数も大幅に減少することになった。本出願で言及される電池は、電池モジュールまたは電池パックを含む。

【0051】

電池は、通常、筐体と複数の電池セルを含み、複数の電池セルが筐体に収められる。筐体は、上筐体と下筐体とを含み得るものであり、上筐体と下筐体が合体し、複数の電池セルを収容するための収容スペースを形成する。電池が通常に配置される場合、上筐体は、通常、少なくとも水平面にほぼ平行な頂板を含み、下筐体は、通常、一端が開口された中空構造であり、少なくとも、水平面にほぼ平行な底板及び底板の周りを囲んで底板と接続する側板を含む。

【0052】

角型電池セルは、通常、エンドカバーとハウジングを含む。ハウジングは、略角柱状を呈し、エンドカバーに対向するハウジング底壁と、エンドカバーとハウジング底壁との間に配置されるハウジング側壁とを含む。ハウジング側壁は、通常、対向するように配置される２つの第１側壁と、２つの第１側壁の間に接続され且つ対向するように配置される２つの第２側壁を含み、第１側壁の面積が第２側壁の面積よりも大きい。第１側壁の面積もエンドカバーと底壁の面積よりも大きい。第１側壁は、電池セルの外壁の中で最大の面積を持つ壁である。

【0053】

筐体内の電池セルの配置方法は、縦置き配置、平置き配置（つまり、仰向き配置）、横向き配置、および逆立ち配置を含む。図１は、筐体内の電池セルの異なる配置の模式図を示すものである。図１（ａ）に示す筐体内の電池セル５の「縦置き配置」では、電池セル５は、エンドカバー５１が頂板に隣接し且つほぼ平行するように、筐体内に装着されることを意味する。図１（ｂ）に示す筐体内の電池セル５の「平置き配置」では、電池セル５は、エンドカバー５１が頂板にほぼ垂直に、筐体内に装着され、且つ電池セル５の側壁のうちで最大面積を有する壁（すなわち、第１側壁５２１）が頂板に平行（すなわち、水平面に平行）に配置されることを意味する。図１（ｃ）に示す筐体内の電池セル５の「横向き配置」では、電池セル５は、エンドカバー５１が頂板にほぼ垂直に、筐体内に装着されることを意味する。「平置き配置」との相違は、「横向き配置」の場合、電池セル５の側壁のうちの最大面積を有する壁（すなわち、第１側壁５２１）が頂板に垂直に配置される。図１（ｄ）に示す筐体内の電池セル５の「逆立ち配置」は、電池セル５は、エンドカバー５１が底板に隣接し且つほぼ平行するように、筐体内に装着されることを意味する。

【0054】

電池の使用過程は、電池セルの複数回の充放電サイクル過程である。電池セルの充放電サイクル過程で、電池セルの電極ユニットにおける正極板および負極板は、活物質の構造変化や副反応が発生すると、電池セルの周期的な膨張を引き起こすことがある。電池の寿命が長くなることにより、周期的な膨張による膨張力が徐々に大きくなる傾向が見られる。電池セルの膨張と変形が大きくなりすぎると、電池が過大な応力で故障してしまい、サイクル中の電池セルの性能に影響を与える。

【0055】

膨張力の増加に耐えられるようにするために、通常、電池セルと上筐体との間に上蓋を設置し、上蓋を下筐体に固定装着するようにする。上蓋が取り付けられると、電池セルの頂部が拘束され、電池セルが垂直方向に大きく変形できないようになる。これによって、電池セルの過大な膨張および変形によるサイクル中の電池セルの性能に対する悪影響を避けることができる。また、上蓋の電池セルに対する圧力が過大になってはならない。過大になると、充放電サイクル中に、電池セルのリチウム金属の析出が発生しやすくなり、電池セルのサイクル寿命が短くなる。電池のエネルギー密度を確保するために、通常、比較的薄い上蓋が設置される。

【0056】

電池セルが縦置き、横向き配置、逆立ち配置で筐体内に配置される場合、上蓋および下筐体の底板に隣接し且つ平行な壁は、エンドカバー、ハウジングの底壁および／または第２側壁である。第１側壁と比べて、エンドカバー、ハウジングの底壁および／または第２側壁の面積が小さい。したがって、比較的薄い上蓋により、エンドカバー、ハウジングの底壁および／または第２側壁の拘束要件を満たすことができる。面積の大きい第１側壁に対して、通常、その側面側にエンドプレートが設置される。エンドプレートは、下筐体に締結され、第１側壁に対して、第１側壁の拘束要件を満たす強力な拘束力を提供できる。

【0057】

電池セルが平置き配置で筐体内に配置される場合、上蓋と下筐体の底板に隣接し且つ平行な壁は、第１側壁になる。第１側壁の面積が比較的大きいため、薄い上蓋による第１側壁への拘束力は、第１側壁を拘束するためには十分ではない。したがって、第１側壁は、膨張しやすくなる。第１側壁の膨張が一定の範囲（例えば、１６％以上）を超えると、上蓋や電池筐体など電池の構造部品を押圧し、電池全体の応力が過大になり、変形して故障する場合がある。上蓋全体の肉厚を増加し、第１側壁に対する拘束力を向上させることができるが、電池のエネルギー密度を低下させる場合がある。

【0058】

したがって、電池セルが平置き配置で筐体内に配置される電池について、如何に、電池のエネルギー密度をできるだけ低下させることなく、電池の電池セルの第１側壁に対して強い拘束力を与えるかは、解決しようとする技術的な解題である。

【0059】

本出願は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、電池セルが平置き配置で筐体内に設置され、すなわち、電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置される電池を提供する。拘束部材で電池の電池セルを収容して拘束し、拘束部材の、最大面積を有する壁と平行する部分に補強部を設け、補強部により拘束部材の強度を増強することで、複数の電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁に対する拘束部材の拘束力を高め、電池セルの過大な膨張および変形の発生を回避することができる。これによって、電池セルの膨張で電池の他の構造部品を押圧することにより引き起こされる電池の故障率を低減でき、サイクル中の電池性能を保証できる。したがって、上蓋全体の厚さを増加する必要がなく、電池のエネルギー密度を可能な限り確保することができる。

【0060】

本出願の実施形態に記載の電気設備とは、車両、携帯電話、携帯型機器、ノートパソコン、船、航空機、電動玩具および電動工具などが挙げられる。車両には、ガソリン自動車、天然ガス自動車または新エネルギー自動車が含まれ、新エネルギー自動車には、電気自動車、ハイブリッド車またはレンジエクステンダー式電気自動車などが含まれる。航空機には、飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船などが含まれる。電動玩具には、固定式または移動式のものが含まれ、例えば、ゲーム機、電動車玩具、電動船玩具および電動飛行機玩具などが挙げられる。電動工具には、金属切削電動工具、研磨電動工具、組立用電動工具および鉄道用電動工具が含まれ、例えば、電動ドリル、電動グラインダー、電動レンチ、電動ドライバー、電動ハンマー、インパクト電動ドリル、コンクリートバイブレーターおよび電動カンナなどが挙げられる。本出願の実施形態では、上記の電気設備に対して特に限定しない。

【0061】

以下の実施形態では、説明の便宜のために、電気設備が車両である場合を説明する。

【0062】

図２は、本出願のいくつかの実施形態による車両の構成模式図である。図２に示すように、車両１の内部に、電池２が設置されている。電池２は、より高い電圧および容量を提供するために１つまたは複数の電池セル５を含む単一の物理モジュールである。例えば、本出願で言及される電池２は、電池モジュールまたは電池パックなどを含み得る。電池２は、車両１の底部、前部または後部に設置されることが可能である。電池２は、車両１に給電するためのものであり、例えば、車両１の動作電源として使用することができる。車両１は、さらに、制御器３およびモータ４を備えてもよい。制御器３は、モータ４に給電するように電池２を制御するためのものであり、例えば、車両１の始動、ナビゲート、および走行に必要な電力を供給するように、電池２を制御する。

【0063】

本出願のいくつかの実施形態では、電池２は、車両１の動作電源として使用可能だけでなく、ガソリンや天然ガスの代わりに車両１に駆動電力を提供するための車両１の駆動電源としても使用することができる。

【0064】

以下、本出願のいくつかの実施形態の電池２を詳細に説明する。

【0065】

図３は、本出願のいくつかの実施形態による電池の分解模式図である。図３に示すように、電池２は、複数の電池セル５と拘束部材７とを備える。電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁は、水平面と平行に設置されている。拘束部材７は、複数の電池セル５を収容および拘束し、電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁を拘束するように構成される。拘束部材７の、前記最大面積を有する壁と平行な部分には、補強部７１が設けられる。補強部７１は、拘束部材７の強度を増強し、複数の電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁に対する拘束部材７の拘束力を高めるためのものである。

【0066】

図面において、ＯＸＹ平面が水平面であり、Ｚ軸の方向が垂直方向である。

【0067】

以下の説明では、Ｘ軸方向に配列された電池セル５の群を１行の電池セル群と称し、Ｙ軸方向に配列された電池セル５の群を１列の電池セル群と称する。例えば、図３において、１行の電池セル群は、６×２合計１２個の電池セル５を含み、１列の電池セル群は、２×２合計４個の電池セル５を含む。

【0068】

電池セル５は、エンドカバー５１およびハウジング５２を備える。ハウジング５２は、エンドカバー５１に対向する底壁５２３と、エンドカバー５１とハウジング５２の底壁５２３との間に設けられるハウジング側壁とを備える。ハウジングの側壁は、対向に設置される２つの第１側壁５２１と、２つの第１側壁５２１との間に接続され対向に設置される２つの第２側壁５２２とを備える。第１側壁５２１の面積は、第２側壁５２２の面積、エンドカバー５１およびハウジングの底壁５２３の面積よりも大きい。上記電池セル５の「外壁」は、エンドカバー５１およびハウジング５２のそれぞれの壁を含み、「外壁のうちの最大面積を有する壁」は、第１側壁５２１を指す。そのうち、第１側壁５２１は、水平面（ＸＯＹ平面）と平行であり、エンドカバー５１およびハウジング５２のその他の側壁は、いずれも水平面に垂直である。

【0069】

水平面と平行な第１側壁５２１の配置は、第１側壁５２１が水平面とほぼ平行な状態を含む。本出願の実施形態における電池セル５の配置は、上記「平置き配置」である。

【0070】

図４は、本出願のいくつかの実施形態による電池の構成を示す模式図である。図４に示すように、拘束部材７は、複数の電池セル５を収容するための収容スペースを有するか、形成するものである。拘束部材７による電池セル５への拘束は、少なくとも電池セル５に対するＺ軸方向の拘束を含み、電池セル５に対するＸ軸方向および／またはＹ軸方向の拘束も含み得る。ここで、電池セル５に対する拘束部材７によるＺ軸方向の拘束力は、Ｚ軸のマイナス方向に沿う電池セル５に対する下向き拘束力と、Ｚ軸のプラス方向に沿う電池セル５に対する上向き拘束力とを含む。Ｘ軸方向とＹ軸方向についても同様である。

【0071】

図面に示す拘束部材７は、両側が開口する中空構造である。図示は例示に過ぎないと、当業者によって理解される。他の実施形態で、拘束部材７は、電池セル５に対するＺ軸方向の拘束を生じれば、完全に封止されて開口がない構造でもよいし、一方側に開口を有する構造でもよい。

【0072】

本出願の実施形態では、電池２の電池セル５は、平置き配置で筐体内に配置され、すなわち、電池２の電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁が、水平面と平行に設置される。拘束部材７で電池２の電池セル５を収容して拘束し、拘束部材７の、最大面積を有する壁と平行な部分に補強部７１を設け、補強部７１により拘束部材７の強度を増強することで、複数の電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁に対する拘束部材７の拘束力を高め、電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁の膨張および変形による電池セル５の過大な変形の発生を回避することができる。これによって、電池セル５の膨張で電池２の他の構造部品を押圧することにより引き起こされる電池２の故障率を低減でき、サイクル中の電池２の性能を保証できる。

【0073】

また、拘束部材７全体の厚さを増加する方法と比べると、拘束部材７に補強部７１を設置することにより、電池２のエネルギー密度を低下させることなく、拘束部材７の強度を増強でき、拘束部材７の電池セル５に対する拘束力を高めることができる。

【0074】

いくつかの実施形態では、補強部７１は、隣接する２つの電池セル５の間の領域および／または電池セル５と拘束部材７との間の領域に対応して設置される。

【0075】

図５は、本出願のいくつかの実施形態による電池の平面構成図である。図６は、図５の部分模式図である。図７（ａ）は、図５のＢ－Ｂ方向の断面図である。図７（ｂ）は、図５のＡ－Ａ方向の断面図である。図８は、図７（ａ）の部分模式図である。図３および図４に示す実施形態との相違点は、図５から図８に示す電池２の拘束部材７が、開口部を備えない封止構造である。

【0076】

図５～図８に示すように、隣接する２つの電池セル５は、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向で隣接しており、隣接する２つの電池セル５の間の領域は、Ｒ_１領域のいずれか１つまたは複数を含む。「電池セル５と拘束部材７との間の領域」という表現における電池セル５は、拘束部材７に隣接する電池セル５を指し、図に示す電池セル５は、いずれも拘束部材７に隣接している。図示は例示にすぎないと、当業者によって理解される。他の実施形態では、図４に示す拘束部材７が使用され、Ｘ軸方向に沿って３行以上の電池セル群が設置される場合、外側の２行の電池セル群のうちの電池セル５のみが拘束部材７に隣接する電池セル５であり、その間の電池セル群が拘束部材７に隣接していない。電池セル５と拘束部材７との間の領域は、図５に示すＲ_２領域のうちのいずれか１つまたは複数を含む。

【0077】

「対応」は、図５の断面図において、補強部７１のＺ軸方向の第１投影と、隣接する２つの電池セル５との間の領域および／または電池セル５と拘束部材７との間の領域のＺ軸方向の第２投影とが、重なるか、ほぼ重なるか、部分的に重なるか、第１投影が第２投影を覆うか、または第１投影が第２投影の範囲内に位置することを指す。

【0078】

補強部７１を他の領域に設置する方法と比べて、補強部７１を、隣接する２つの電池セル５の間の領域および／または電池セル５と拘束部材７との間の領域に対応して設置することによって、補強部７１の位置での拘束部材７の構造強度が増強され、電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁の周囲を固定することができ、電池セル５に対する拘束力を高めることができる。これによって、電池セル５に同じ膨張力が作用するときの膨張変形量を減らすことができるとともに、電池２の故障をより効果的に防止でき、電池２の性能をより確実に保証することができる。また、上記領域は、電池セル５の縁部であり、膨張変形が最も小さい箇所である。上記の領域での補強部７１の設置は、電池セル５の外壁のうちの最大面積を有する壁の膨張空間を占有しないので、電池セル５の膨張隙間に影響を及ぼさず、電池２の性能をさらに確保できる。

【0079】

隣接する各行の電池セル群の間、および隣接する各列の電池セル群の間に、いずれも補強部７１が設置される。また、最外側の行の電池セル群と拘束部材７との間の領域、最外側の列の電池セル群と拘束部材７との間の領域にも、補強部７１が設置される。これによって、電池２内のすべての電池セル５に対する拘束力を高めることができる。

【0080】

さらに、補強部７１を、隣接する２つの電池セル５の間の領域および／または電池セル５と拘束部材７との間の領域に対応して設置することにより、電池セル５のハウジング５２およびエンドカバー５１の肉厚を小さくすることができる。例えば、肉厚の薄いハウジングを有する電池セル５を利用することで、肉厚の厚いハウジングを有する電池セル５により得られる効果を奏することができるので、電池２のエネルギー密度を高めることができる。

【0081】

図９は、本出願のいくつかの実施形態による電池の構成を示す模式図である。図９に示すように、いくつかの実施形態では、拘束部材７は、上蓋７２および下筐体７３を備える。上蓋７２の少なくとも一部は、複数の電池セル５の頂部に設置されている。下筐体７３の少なくとも一部は、複数の電池セル５の底部に設置されている。上蓋７２の、複数の電池セル５の頂部に設置されている部分および／または下筐体７３の、複数の電池セル５の底部に設置されている部分に補強部７１が設置されている。

【0082】

図に示すように、上蓋７２は、上蓋本体７２１および固定部７２２を含む。「上蓋７２の少なくとも一部」は、上蓋本体７２１を指す。下筐体７３は、底板（図には示されていない）と、底板の周りを囲んで底板に接続される側板７３１とを含む。「下筐体７３の少なくとも一部」は、下筐体７３の底板を指す。

【0083】

複数の電池セル５の頂部と底部は、それぞれ、図９のすべての電池セルからなる全体のＺ軸方向の頂部と底部を指す。

【0084】

図１０は、本出願のいくつかの実施形態による電池の上蓋の構成を示す模式図である。図１０に示すように、補強部７１は、上蓋本体７２１に設置される。

【0085】

図１１は、本出願のいくつかの実施形態による電池の下筐体の構成を示す模式図である。図１１に示すように、補強部７１は、下筐体７３の底板７３２に設置される。

【0086】

図９に示す実施形態では、上蓋７２および下筐体７３に補強部７１が設置され、電池セル５に対するＺ軸のマイナス方向に沿う下向きの拘束力および電池セル５に対するＺ軸のプラス方向に沿う上向きの拘束力が形成されるので、電池セル５の膨張および変形をより効果的に防止することができる。図示は例示に過ぎないと、当業者によって理解される。他の実施形態では、電池セル５に対する拘束力の要求が比較的に低い場合、電池セル５に対するＺ軸のマイナス方向に沿う下向きの拘束力を形成するように、上蓋７２のみに補強部７１を設置することが可能であり、または電池セル５に対するＺ軸のプラス方向に沿う上向きの拘束力を形成するように、下筐体７３のみに補強部７１を設置することも可能である。これによって、コストを削減し、生産性を高めることができる。

【0087】

上記の実施形態では、拘束部材７は、上蓋７２および下筐体７３を備えるように構成され、上蓋７２の少なくとも一部が、複数の電池セル５の頂部に設置され、下筐体７３の少なくとも一部が、複数の電池セル５の底部に設置され、上蓋７２の、複数の電池セル５の頂部に設置されている部分および／または下筐体７３の、複数の電池セル５の底部に設置されている部分に、補強部７１が設置されるので、拘束部材７を容易に組み立てることができ、実際の必要に応じて柔軟に補強部７１を設置することができる。

【0088】

いくつかの実施形態では、補強部７１は、拘束部材７と一体成形される。

【0089】

補強部７１は、拘束部材７の強度を増強する部品であり、拘束部材７と一体成形される。例えば、補強部７１と拘束部材７は、板金プレス加工により一体成形することができる。無論、補強部７１は、個別に拘束部材７に取り付けられる部品であってもよく、例えば、補強部７１は溶接で拘束部材７に溶接されるものでもよい。

【0090】

補強部７１と拘束部材７とを一体成形することにより、両者の結合度合いを向上させることができ、拘束部材７の強度に対する補強部７１の補強効果を高めることができる。

【0091】

いくつかの実施形態では、図７、図８および図１０に示すように、拘束部材７が電池セル５から離れる方向へ突出して補強部７１を形成し、拘束部材７の電池セル５に近い表面の、補強部７１の反対側の領域には、凹溝７４が形成される。図１１に示す下筐体７３についても同様である。

【0092】

ここで、「補強部７１の反対側の領域」という表現における「反対側」は、図７に示す断面において、補強部７１のＺ軸方向の第３投影が、凹溝７４のＺ軸方向の第４投影と重なるか、またはほぼ重なることを指す。

【0093】

本実施形態では、補強部７１と拘束部材７とが一体成形され、拘束部材７が電池セル５から離れる方向へ突出するように補強部７１を形成することで、加工に便利であり、コストを低くすることができる。

【0094】

拘束部材７が電池セル５から離れる方向へ突出するように形成される補強部７１の構造は、リブであってもよい。

【0095】

いくつかの実施形態では、図７および図８に示すように、上蓋７２および下筐体７３のそれぞれに補強部７１が設置され、上蓋７２の補強部７１の形成位置が、垂直方向において下筐体７３の補強部７１の形成位置に対応する。上蓋７２の補強部７１と下筐体７３の補強部７１とを接続するように、上蓋７２の補強部７１と下筐体７３の補強部７１との間の領域に接着剤８が充填される。

【0096】

上蓋７２の補強部７１の形成位置と下筐体７３の補強部７１の形成位置とが垂直方向に対応するように設定され、上蓋７２の補強部７１と下筐体７３の補強部７１との間の領域に接着剤８が充填され、接着剤８で上蓋７２の補強部７１と下筐体７３の補強部７１が接続されることによって、拘束部材７全体の強度をさらに向上させる。

【0097】

いくつかの実施形態では、図３および図８に示すように、電池セル５は、エンドカバー５１およびハウジング５２を備え、エンドカバー５１が水平面に垂直に設置され、ハウジング５２のエンドカバー５１から離れる底部にＲ面取りが設けられ、接着剤８がＲ面取りを覆っている。

【0098】

ハウジング５２のエンドカバー５１から離れる底部は、ハウジング５２の側壁と底壁５２３との接続箇所を指し、例えば、第１側壁５２１と底壁５２３との接続箇所および／または第２側壁５２２と底壁５２３との接続箇所である。すなわち、ハウジング５２の側壁と底壁５２３との接合箇所にＲ面取りが設けられている。

【0099】

接着剤８でＲ面取りを覆うことは、図７および８に示す断面において、接着剤８のＺ軸方向の第５投影が、Ｒ面取りのＺ軸方向の第６投影を覆うことを意味する。つまり、第６投影が第５投影の範囲内にある。

【0100】

接着剤８でＲ面取りを覆うことにより、隣接する２列の電池セル群に間または隣接する２行の電池セル群の間で、接着剤により形成される釘状構造が形成される。これによって、拘束部材７の構成強度、および拘束部材７と電池セル５との結合強度を向上することができる。

【0101】

図７（ａ）に示すように、いくつかの実施形態では、補強部７１は、第１補強部７１ａを含み、第１補強部７１ａは、隣接する２つの電池セル５の間の領域Ｒ_１を垂直方向に沿って覆う補強部７１である。

【0102】

上記「覆う」は、第１補強部７１ａのＺ軸方向の第７投影が、隣接する２つの電池セル５間の領域Ｒ_１のＺ軸方向の第８投影を覆うことを意味し、すなわち、第８投影は第７投影の範囲内にある。

【0103】

第１補強部７１ａは、隣接する２つの電池セル５の間の領域Ｒ_１を垂直方向に沿って覆う。この領域は、電池セル５と上蓋７２および下筐体７３との接着位置である。第１補強部７１ａがこの領域に設置され、且つ隣接する２つの電池セル５の間の領域Ｒ_１を覆うようにすることで、接着剤の脱離を低減でき、電池２全体の構造強度を増強することができる。

【0104】

いくつかの実施形態では、図３および図８に示すように、電池セル５は、エンドカバー５１およびハウジング５２を備え、エンドカバー５１が水平面に垂直に配置され、ハウジング５２のエンドカバー５１から離れる底部にＲ面取りが設けられ、第１補強部７１ａが、隣接する２つの電池セル５の隣接するＲ面取りを垂直方向に沿って覆っている。

【0105】

上記「覆う」は、第１補強部７１ａのＺ軸方向の第７投影が、隣接する２つの電池セル５の隣接するＲ面取りのＺ軸方向の第６投影を覆うことを意味し、すなわち、第６投影は第７投影の範囲内にある。

【0106】

第１補強部７１ａは、隣接する２つの電池セル５の隣接するＲ面取りを垂直方向に沿って覆う。この領域は、電池セル５と上蓋７２および下筐体７３との接着位置である。第１補強部７１ａがこの領域に設置されることで、接着剤の脱離を低減でき、電池２全体の構造強度を増強することができる。

【0107】

いくつかの実施形態では、図８のＣ部拡大図に示すように、ハウジング５２は、水平面と垂直な第１壁５２１ａを含む。第１補強部７１ａの縁部と第１壁５２１ａとの間の水平距離Ｌは、５ｍｍ以下である。

【0108】

第１壁５２１ａは、ハウジング５２の側壁のうちの、他の電池セル５に隣接する壁、すなわち、第２側壁５２２のうちの壁を指す。

【0109】

第１補強部７１ａの縁部と第１壁５２１ａとの間の水平距離は、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ、または５ｍｍ以下の他の任意の値であり得る。

【0110】

第１補強部７１ａの縁部と第１壁５２１ａとの間の水平距離Ｌが５ｍｍ以下であるため、第１補強部７１ａが過大に電池セル５の第１側壁５２１を覆わず、電池セル５のうちの最も膨張が発生しやすい第１側壁５２１の膨張空間を確保でき、電池２の性能をさらに保証することができる。

【0111】

電池セル５は、通常、電極ユニット５３を含む。以下、電池セル５内の電極ユニット５３の構造を説明する。

【0112】

本出願の実施形態の電池２における電池セル５は、正方形またはほぼ正方形を呈し、電池セル５内の電極ユニット５３は、以下の構造を含み得る。

【0113】

図１２は、本出願の実施形態による電池内の電池セルの電極ユニットの断面を示す模式図である。

【0114】

いくつかの実施形態では、図１２（ａ）に示すように、電極ユニット５３は、第１極板５３１および第２極板５３２を含む。第１極板５３１および第２極板５３２は、水平面に平行な巻軸線の周りに巻き付けられて巻構造が形成される。

【0115】

いくつかの実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、電極ユニット５３は、複数の第１極板５３１および複数の第２極板５３２を含み、複数の第１極板５３１および複数の第２極板５３２は垂直方向に沿って互いに積み重ねられている。

【0116】

いくつかの実施形態では、図１２（ｃ）に示すように、電極ユニット５３は、複数の第２極板５３２を含み、第１極板５３１は、積み重ねられた複数の重ねセグメント５３１ａおよび複数の折り曲げセグメント５３１ｂを含む。各折り曲げセグメント５３１ｂが隣接する２つの重ねセグメント５３１ａを接続し、複数の重ねセグメント５３１ａと複数の第２極板５３２は、垂直方向に沿って互いに積み重ねられている。

【0117】

さらに、図１２では、第１極板５３１と第２極板５３２との間に設置されたセパレータ５３３を示している。

【0118】

上記構造の電極ユニット５３を含む電池セル５は、基本的に正方形を呈し、上記実施形態のほぼ正方形のハウジング５２を有する。ハウジング５２の側壁は、大きい面積を有する第１側壁５２１と、小さい面積を有する第２側壁５２２を備える。したがって、上記のように得られる電池セル５の主な膨張方向は垂直方向である。

【0119】

上記構造の電極ユニット５３が「平置き配置」で配置される場合、第１極板５３１および第２極板５３２がいずれも水平に配置され、すなわち、水平面と平行に設置される。

【0120】

各補強部７１の幅は、電池セル５の間の接着剤の厚さと電池セル５のＲ面取りの寸法とに応じて調整することができ、通常、幅の範囲は２～２０ｍｍである。ここで「幅」は、図７（ａ）に示す補強部７１のＸ軸方向の寸法を指す。各補強部７１の深さの範囲は２～６ｍｍである。最大深さは、拘束部材７と電池２の他の構造部品との間の隙間、例えば上蓋７２と上筐体２１との間の隙間の影響を受ける。ここで「深さ」は、図７（ａ）に示す補強部７１のＺ軸方向の寸法を指す。

【0121】

図１３は、本出願のいくつかの実施形態による電池の分解構成図である。図１３に示すように、電池２は、さらに上筐体２１を備え、上筐体２１と下筐体７３はその内部を密封するように合体する。

【0122】

上筐体２１と下筐体７３は、密封状態で合体し、電池セル５を収容するものになる。上筐体２１は、様々な構造で形成され得る。図１３に示すように、上筐体２１は、一端が開口する中空構造である。上筐体２１が板状構造であり得ることが理解され得る。上筐体２１および下筐体７３は、例えば、円柱体状、直方体状等の様々な形状を呈することができる。

【0123】

上筐体２１と下筐体７３とを接続した後の密封性を向上させるために、上筐体２１と下筐体７３との間に、例えば、シーラント、シールリング等のシール部材を設けることもできる。

【0124】

上筐体２１を設置することにより、上筐体２１と下筐体７３とが密封状態で合体することができ、電池セル５を保護しながら収容することができる。

【0125】

上蓋７２と上筐体２１は接続されておらず、上蓋７２と上筐体２１との間に一定の隙間があることが理解され得る。これによって、電池セル５および上蓋７２の膨張空間を確保でき、上筐体２１の電池セル５の膨張力による変形を防止することができる。

【0126】

いくつかの実施形態では、図３および図４に示すように、下筐体７３にさらに固定梁２２が設けられ、上蓋７２は、複数の電池セル５を上蓋７２と下筐体７３の間に拘束するように、固定梁２２に固定される。

【0127】

固定梁２２は、角柱状構造、円柱状構造、板状構造等であり得る。図には、角柱状構造のうちの長方体構造が示されている。

【0128】

上蓋７２と固定梁２２との間の固定方法は、ねじ接続、スナップ固定または溶接固定を含む。

【0129】

固定梁２２を設置し、上蓋７２を固定梁２２に固定することにより、上蓋７２を固定することができるとともに、拘束部材７の強度を増強させ、電池セル５に対する拘束部材７の拘束力を高めることができる。

【0130】

<電池セル５と電池モジュールについて>

【0131】

複数の電池セル５は、直列、並列または直並列に接続することができる。直並列接続は、複数の電池セル５が直列に接続される部分および並列に接続される部分を含むことを意味する。複数の電池セル５を、直接、直列、並列または直並列に接続して、複数の電池セル５からなるものを下筐体７３に入れる。また、複数の電池セル５を直列、並列または直並列に接続して電池モジュールを形成し、さらに、複数の電池モジュールを直列、並列または直並列に接続してから、下筐体７３に入れることも可能である。

【0132】

組立工程は、電池セル５を所定の位置に取り付けた後、上蓋７２を下筐体７３（または固定梁２２）に固定し、さらに、上筐体２１と下筐体７３を合体させるようにして行われる。

【0133】

図１４は、本出願のいくつかの実施形態による電池の製造方法を模式的に示すフローチャートである。電池の製造方法は、図１４に示すように、以下のステップを含む。

【0134】

ステップ１４１は、電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供する。

【0135】

ステップ１４２は、複数の電池セルに対する拘束部材の拘束力を高めるように拘束部材の強度を増強するための補強部が設置された拘束部材を提供する。

【0136】

ステップ１４３は、拘束部材の内部に複数の電池セルを収容し、拘束部材で複数の電池セルを拘束する。

【0137】

この実施形態の製造方法によって製造された電池の構造については、図１～図１２に対応する上記の実施形態に記載された電池の内容を参照することができるので、ここでの説明を省略する。

【0138】

図１５は、本出願のいくつかの実施形態による電池の製造装置の構成を示す模式図である。電池の製造装置１０は、図１５に示すように、第１提供装置１１、第２提供装置１２および組立装置１３を含む。

【0139】

第１提供装置１１は、電池セルの外壁のうちの最大面積を有する壁が水平面と平行に設置されている複数の電池セルを提供するように構成される。

【0140】

第２提供装置１２は、複数の電池セルに対する拘束部材の拘束力を高めるように拘束部材の強度を増強するための補強部が設置された拘束部材を提供するように構成される。

【0141】

組立装置１３は、拘束部材の内部に複数の電池セルを収容し、拘束部材で複数の電池セルを拘束するように構成される。

【0142】

この実施形態の製造装置によって製造された電池セルの構造については、図１～図１２に対応する上記の実施形態に記載された電池の内容を参照することができるので、ここでの説明を省略する。

【0143】

最後に注意すべきことは、上記の各実施形態が、本出願の技術案を説明するためのものにすぎず、それを限定するものではないことである。上記の各実施形態を参照しながら本出願を詳細に説明しているが、当業者は、上記の各実施形態に記載された技術案を変更してもよく、その内の一部または全ての技術的特徴を均等に置き換えてもよい。これらの変更または置き換えは、該当する技術案の本質が本出願の各実施形態の技術案の範囲から逸脱するものではなく、いずれも、本出願の特許請求の範囲および明細書の範囲内に含まれる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施形態で言及される各技術的特徴は、任意の方法で組み合わせることができる。本出願は、本明細書に開示される特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に含まれるすべての技術案を含む。

【符号の説明】

【0144】

１…車両
２…電池
３…制御器
４…モータ
５…電池セル
７…拘束部材
８…接着剤
２１…上筐体
２２…固定梁
５１…エンドカバー
５２…ハウジング
５２１…第１側壁
５２１ａ…第１壁
５２２…第２側壁
５２３…底壁
５３…電極ユニット
５３１…第１極板
５３１ａ…重ねセグメント
５３１ｂ…折り曲げセグメント
５３２…第２極板
５３３…セパレータ
７１…補強部
７２…上蓋
７２１…上蓋本体
７２２…固定部
７３…下筐体
７３１…側板
７３２…底板
７４…凹溝
Ｌ…第１補強部の縁部と第１壁との水平距離
Ｒ_１…隣接する２つの電池セルの間の領域
Ｒ_２…電池セルと拘束部材との間の領域

【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】