特表 2023-537451 電池セル、電池セルの製造方法、電池セルの製造システム、電池及び電気装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-01

(54)【発明の名称】電池セル、電池セルの製造方法、電池セルの製造システム、電池及び電気装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/342 20210101AFI20230825BHJP

   H01M 50/16 20210101ALI20230825BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20230825BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20230825BHJP

【ＦＩ】

H01M50/342 101

H01M50/16

H01M50/15

H01M50/103

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022569232

(86)(22)【出願日】2021-07-21

(85)【翻訳文提出日】2022-11-14

(86)【国際出願番号】 CN2021107586

(87)【国際公開番号】W WO2023000202

(87)【国際公開日】2023-01-26

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】陳新祥

(72)【発明者】

【氏名】鄭于煉

【テーマコード（参考）】

5H011

5H012

【Ｆターム（参考）】

5H011AA13

5H011BB03

5H011CC02

5H011CC06

5H011DD12

5H012AA07

5H012BB02

5H012DD01

5H012DD05

5H012EE04

5H012GG01

5H012JJ10

(57)【要約】

本願発明の実施形態は、電池セル及びその製造方法と製造システム、電池並びに電気装置に関する。該電池セルは、壁部を有するシェルと、シェルに収容される電極部品と、シェル内の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置される弱部、弱部で囲まれた領域内に位置する本体部、及び弱部の外側に位置して前記壁部を接続するための接続部を含み、壁部に設けられる圧力放出機構とを備え、本体部は、接続部に対して電極部品から離れる方向に突出し、圧力放出機構は、電極部品と対向する側に本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている。本願発明の実施形態で提供される電池セルによれば、電池セルの安全性を向上させることができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

壁部を有するシェルと、
前記シェルに収容される電極部品と、
前記シェル内部の圧力が閾値に達すると破壊されて前記圧力を放出するように配置される弱部、前記弱部で囲まれた領域内に位置する本体部、及び前記弱部の外側に位置して前記壁部を接続するための接続部を含み、前記壁部に設けられる圧力放出機構と、
を備え、
前記本体部は、前記接続部に対して前記電極部品から離れる方向に突出し、
前記圧力放出機構は、前記電極部品と対向する側の前記本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている、
電池セル。

【請求項2】

前記弱部は、前記圧力放出機構に凹溝を設けることにより形成される、
請求項１に記載の電池セル。

【請求項3】

前記本体部及び前記接続部のいずれの厚さは、前記弱部よりも大きい、
請求項２に記載の電池セル。

【請求項4】

前記接続部の厚さをＢ１とし、前記弱部の厚さをＷ１とすると、０．１≦Ｗ１／Ｂ１≦０．５となる、
請求項３に記載の電池セル。

【請求項5】

前記凹溝と前記第１の凹部とは、前記圧力放出機構の厚さ方向に垂直する第１の方向における投影が少なくとも一部重なるように設置される、
請求項２～４のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項6】

前記接続部は、前記圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と第１の内表面とを有し、前記第１の内表面が前記電極部品に対向し、
前記凹溝は、前記第１の内表面に対して前記電極部品から離れる方向に凹み、及び／又は、前記第１の外表面に対して前記電極部品へ向かう方向に凹む、
請求項２～５のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項7】

前記接続部は、前記圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と、第１の内表面と、を有し、前記第１の内表面が前記電極部品と対向し、
前記第１の凹部は、前記第１の内表面に対して前記電極部品から離れる方向に凹み、
前記本体部は、少なくとも一部が前記第１の外表面に突出する、
請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項8】

前記圧力放出機構の厚さ方向において、前記接続部の厚さをＢ１とし、前記本体部の高さをＨとすると、Ｈ／Ｂ１≦２となる、
請求項７に記載の電池セル。

【請求項9】

前記第１の凹部は、底壁を有し、前記第１の凹部は、前記第１の内表面から前記電極部品から離れる方向に沿って前記底壁まで凹んでおり、
前記底壁は、前記電極部品から離れる方向に沿って前記第１の外表面を超えていない、
請求項７に記載の電池セル。

【請求項10】

前記圧力放出機構は、前記接続部の周りに設置して前記壁部と前記接続部とを接続するために用いられ、かつ、厚さが前記接続部よりも大きい過渡部をさらに含む、
請求項１～９のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項11】

前記接続部の厚さをＢ１とし、前記過渡部の厚さをＢ２とすると、Ｂ１／Ｂ２≦２／３となる、
請求項１０に記載の電池セル。

【請求項12】

前記接続部は、前記圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と第１の内表面とを有し、前記第１の内表面が前記電極部品に対向し、
前記過渡部は、前記圧力放出機構の厚さ方向において第２の外表面と第２の内表面とを有し、前記第２の内表面が前記電極部品に対向し、
前記電極部品から離れる方向において、前記第２の外表面が前記第１の外表面に突出し、及び／又は、前記電極部品に近づく方向において、前記第２の内表面が前記第１の内表面に突出する、
請求項１０又は１１に記載の電池セル。

【請求項13】

前記本体部は、前記過渡部に対して前記電極部品から離れる方向に突出する、
請求項１０～１２のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項14】

前記接続部の前記圧力放出機構の厚さ方向に垂直する第１の方向における最小サイズは、０．１ｍｍよりも大きい、
請求項１０～１３のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項15】

前記電池セルは、前記壁部の外表面に付着されて前記圧力放出機構を覆う防護シートをさらに含む、
請求項１～１４のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項16】

前記シェルは、エンドカバーと筐体とを含み、前記筐体に開口が設けられており、前記エンドカバーが前記開口をカバーするために用いられ、
前記壁部は、前記エンドカバーである、
請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池セル。

【請求項17】

請求項１～１６のいずれか一項に記載の電池セルを含む、電池。

【請求項18】

電気エネルギーを供給するための請求項１７に記載の電池を含む、電気装置。

【請求項19】

エンドカバーを供給することであって、前記エンドカバーに、圧力放出機構及び電極端子が設けられており、前記圧力放出機構は、弱部と、前記弱部で囲まれた領域内に位置する本体部と、前記弱部の外側に位置して前記エンドカバーを接続するための接続部と、を含み、前記本体部は、前記接続部に対して突出し、前記圧力放出機構は、前記本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている、エンドカバーを供給することと、
電極部品を供給することと、
開口を有する筐体を供給することと、
前記電極部品を前記電極端子に接続することと、
前記筐体の開口を封鎖するように、前記電極部品を前記筐体に入れてから前記エンドカバーを前記筐体に接続することと、
を含み、
前記弱部は、前記筐体の内部の圧力が閾値に達すると破壊されて前記圧力を放出するように配置され、
前記本体部は、前記接続部に対して前記電極部品から離れる方向に突出し、
前記圧力放出機構は、前記電極部品と対向する側に前記本体部に対応する位置に前記第１の凹部が形成される、
電池セルの製造方法。

【請求項20】

エンドカバーを供給するための第１の供給装置であって、前記エンドカバーに、圧力放出機構及び電極端子が設けられており、前記圧力放出機構は、弱部と、前記弱部で囲まれた領域内に位置する本体部と、前記弱部の外側に位置して前記エンドカバーを接続するための接続部と、を含み、前記本体部は、前記接続部に対して突出し、前記圧力放出機構は、前記本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている、第１の供給装置と、
電極部品を供給するための第２の供給装置と、
開口を有する筐体を供給するための第３の供給装置と、
前記電極部品を前記電極端子に接続するための第１の組立装置と、
前記筐体の開口を封鎖するように、前記電極部品を前記筐体に入れてから前記エンドカバーを前記筐体に接続するための第２の組立装置と、
を備え、
前記弱部は、前記筐体の内部の圧力が閾値に達すると破壊されて前記圧力を放出するように配置され、
前記本体部は、前記接続部に対して前記電極部品から離れる方向に突出し、
前記圧力放出機構は、前記電極部品と対向する側に前記本体部に対応する位置に前記第１の凹部が形成される、
電池セルの製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願発明は、電池技術の分野に関し、より具体的には、電池セル、電池セルの製造方法、電池セルの製造システム、電池及び電気装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電池セルは、携帯電話、ノートパソコン、電気自転車、電気自動車、電気飛行機、電気ボート、電気おもちゃ自動車、電気おもちゃボート、電気おもちゃ飛行機及び電動工具などのような電子設備に広く用いられている。電池セルは、ニッカド電池セル、ニッケル水素電池セル、リチウムイオン電池セル及び二次アルカリ亜鉛マンガン電池セルなどを含んでもよい。

【0003】

電池技術の発展において、電池セルの性能の向上に加え、安全問題も無視できない問題となっている。電池セルの安全が確保されなければ、当該電池セルが使用できない。そのため、どのように電池セルの安全性を増強するかは、電池技術において至急解決する必要がある技術問題となる。

【発明の概要】

【0004】

本願発明は、電池セルの安全性を増強できる電池セル及びその製造方法と製造システム、電池並びに電気装置を提供する。

【0005】

第１の局面において、本願発明の実施形態によれば、壁部を有するシェルと、シェルに収容される電極部品と、シェル内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置される弱部、弱部で囲まれた領域内に位置する本体部、及び弱部の外側に位置して前記壁部を接続するための接続部とを含み、壁部に設けられる圧力放出機構と、を備え、本体部は、接続部に対して電極部品から離れる方向に突出し、圧力放出機構は、電極部品と対向する側に本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている、電池セルを提供する。

【0006】

上述した態様において、本願発明の実施形態で提供される電池セルによれば、本体部は、接続部に対して電極部品から離れる方向に突出し、弱部で断面の急変が生じ、弱部に応力集中が発生し、また圧力放出機構は、電極部品と対向する側に本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されているので、弱部の応力集中をさらに促進し、弱部が割れやすくなるため、シェル内の圧力が閾値に達すると圧力を放出し、熱暴走した時の電池セルの安全を確保することができ、電池セルの使用安全性と安定性の向上に有利である。

【0007】

いくつかの実施形態において、弱部は、圧力放出機構に凹溝を設けることにより形成される。

【0008】

上述した態様において、凹溝を設けることにより、圧力放出機構の一部の厚さを小さくして弱部を形成する。

【0009】

いくつかの実施形態において、本体部と接続部とはいずれも弱部よりも厚さが大きい。

【0010】

上述した態様において、弱部は、本体部と接続部よりも、強度が小さく、破壊されやすいので、電池セルを適時に圧力放出することができる。

【0011】

いくつかの実施形態において、接続部の厚さをＢ１、弱部の厚さをＷ１とすると、０．１≦Ｗ１／Ｂ１≦０．５となる。

【0012】

上述した態様において、弱部と接続部の厚さが前記数値の範囲にある場合、弱部の加工精度を高め、弱部の厚さの均一性を向上させることができるため、弱部が交互応力を受けた場合、弱部の破壊程度が均一となり、電池の破裂の一致性を向上させることができる。

【0013】

Ｗ１／Ｂ１＜０．１となると、弱部の厚さが相対的により薄く強度が低いので、電池セルが熱暴走していない場合、弱部が破壊されやすい。かつ、この厚さの弱部を形成する場合、弱部のサイズ変動が大きく、その厚さの均一性が悪く、異なる電池セルの弱部が交互応力を受けた場合、疲労や老化の領域又は程度が異なる可能性があるので、異なる電池セルの破裂や圧力放出の一致性が悪くなる。

【0014】

Ｗ１／Ｂ１＞０．５となると、弱部の厚さが相対的に厚く、強度が高いので、電池セルの予め設定された圧力値が小さい場合、弱部が破壊されにくいため、電池セルが熱暴走した場合、電池セルの内部のガスを適時に排出することができず、電池セルが膨張しやすく、ひいては爆発などが生じてしまう。

【0015】

いくつかの実施形態において、凹溝と第１の凹部とは、圧力放出機構の厚さ方向に垂直する第１の方向における投影が少なくとも一部重なるように設置されている。

【0016】

上述した態様において、凹溝と弱部とは厚さ方向において対応して設置されており、凹溝と第１の凹部とは第１の方向における投影が少なくとも一部重なるように設置されており、それによって、弱部の応力集中を促進し、弱部がより容易に破壊され、電池セルを適時に圧力放出することができる。

【0017】

いくつかの実施形態において、接続部は圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と電極部品と対向する第１の内表面とを有し、凹溝は第１の内表面に対して電極部品から離れる方向に凹んでおり、及び／又は、凹溝は第１の外表面に対して電極部品へ向かう方向に凹んでいる。

【0018】

いくつかの実施形態において、接続部は圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と電極部品と対向する第１の内表面とを有し、第１の凹部は第１の内表面に対して電極部品から離れる方向に凹んでおり、本体部は少なくとも一部が第１の外表面に突出する。

【0019】

いくつかの実施形態において、圧力放出機構の厚さ方向において、接続部の厚さをＢ１、本体部の高さをＨとすると、Ｈ／Ｂ１≦２となる。

【0020】

上述した態様において、接続部と本体部の厚さが前記数値の範囲にある場合、本体部の高さが適当であり、加工成型しやすく、弱部での応力集中を促進する場合、本体部と電池セル外の異物が干渉することを防止することができる。

【0021】

Ｈ／Ｂ１＞２となると、本体部は高すぎ、加工成型しにくく、かつ高すぎる本体部は電池セルの表面に突出して電池セル外の異物と干渉する可能性がある。

【0022】

いくつかの実施形態において、第１の凹部は底壁を有し、第１の凹部は第１の内表面から電極部品から離れる方向に沿って底壁まで凹んでおり、底壁は電極部品から離れる方向に沿って第１の外表面を超えていない。

【0023】

上述した態様において、厚さ方向において、底壁と第１の外表面との間の距離が小さくなるにつれて、第１の凹部の厚さ方向における凹み程度が深くなり、第１の凹部の位置に対応する本体部と、弱部との接続箇所で応力集中をより形成しやすく、弱部がより容易に破壊される。

【0024】

いくつかの実施形態において、圧力放出機構は、接続部の周りに設置して壁部と接続部とを接続するために用いられ、かつ接続部よりも厚さが大きい過渡部をさらに備える。

【0025】

上述した態様において、過渡部の厚さが相対的により厚く、それにより過渡部の溶接強度を高め、過渡部の厚さが小さくて溶接時にひずんで変形したり溶け落ちたりするなどのことを防止することができる。かつ、接続部の厚さが相対的により薄く、圧力放出機構が交互応力を受けた場合、割れやすく、適時に圧力放出することができる。

【0026】

いくつかの実施形態において、接続部の厚さをＢ１、過渡部の厚さをＢ２とすると、Ｂ１／Ｂ２≦２／３となる。

【0027】

上述した態様において、接続部と過渡部は厚さがこの数値の範囲にある場合、接続部と過渡部の厚さが適当であり、過渡部の溶接強度も接続部の強度要求も満たせる。

【0028】

いくつかの実施形態において、接続部は圧力放出機構の厚さ方向において第１の外表面と電極部品と対向する第１の内表面とを有し、過渡部は圧力放出機構の厚さ方向において第２の外表面と電極部品と対向する第２の内表面とを有し、電極部品から離れる方向に沿って、第２の外表面が第１の外表面に突出し、及び／又は、電極部品に近づく方向に沿って、第２の内表面が第１の内表面に突出する。

【0029】

いくつかの実施形態において、本体部は、過渡部に対して電極部品から離れる方向に突出する。

【0030】

上述した態様において、本体部と、弱部と、接続部と過渡部との間で階段構造が形成され、弱部と接続部とで応力集中を形成しやすく、特に弱部の応力集中を促進し、弱部が破壊されやすく、電池セルが適時に圧力放出することができる。

【0031】

いくつかの実施形態において、接続部は圧力放出機構の厚さ方向に垂直する第１の方向における最小サイズが０．１ｍｍよりも大きい。

【0032】

上述した態様において、弱部は圧力放出機構の中心位置により近づけ、弱部の受けた交互応力がより均一となり、弱部が割れる一致性がより高い。

【0033】

いくつかの実施形態において、電池セルは、壁部の外表面に付着されて圧力放出機構を覆う防護シートをさらに備える。

【0034】

上述した態様において、防護シートは圧力放出機構を防護することができ、外物による圧力放出機構への意外衝突や傷付けにより圧力放出機構がひずんで変形したりヒケを形成したりすることを減少させることができる。

【0035】

いくつかの実施形態において、シェルはエンドカバーと筐体とを含み、筐体に開口が設けられ、エンドカバーが開口をカバーするために用いられ、また、壁部がエンドカバーである。

【0036】

上述した態様において、圧力放出機構が稼動して高温高圧の物質を放出しても、基本的にエンドカバーの構造に影響しない。

【0037】

第２の局面において、本願発明は、第１の局面におけるいずれかの実施形態に係る電池セルを含む電池を提供する。

【0038】

第３の局面において、本願発明は、第２の局面における実施形態に係る電池を含む電気装置を提供する。また、電池は、電気エネルギーを供給するために用いられる。

【0039】

第４の局面において、本願発明の実施形態によれば、圧力放出機構と電極端子とが設けられているエンドカバーであって、前記圧力放出機構が弱部と、弱部で囲まれた領域内に位置する本体部と、弱部の外側に位置してエンドカバーを接続するための接続部とを含み、本体部は接続部に対して突出し、圧力放出機構は本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されているエンドカバーを供給することと、電極部品を供給することと、開口を有する筐体を供給することと、電極部品を電極端子に接続することと、筐体の開口を封鎖するように、電極部品を筐体に入れてからエンドカバーを筐体に接続することと、を含み、弱部は筐体内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置され、本体部は、接続部に対して電極部品から離れる方向に突出し、圧力放出機構は電極部品と対向する側に本体部に対応する位置に第１の凹部が形成される、電池セルの製造方法を提供する。

【0040】

第５の局面において、本願発明の実施形態によれば、圧力放出機構と電極端子とが設けられているエンドカバーを供給するための第１の供給装置であって、圧力放出機構が弱部と、弱部で囲まれた領域内に位置する本体部と、弱部の外側に位置してエンドカバーを接続するための接続部とを含み、本体部は接続部に対して突出し、圧力放出機構は本体部に対応する位置に第１の凹部が形成されている第１の供給装置と、電極部品を供給するための第２の供給装置と、開口を有する筐体を供給するための第３の供給装置と、電極部品を電極端子に接続するための第１の組立装置と、筐体の開口を封鎖するように、電極部品を筐体に入れてからエンドカバーを筐体に接続するための第２の組立装置とを備え、弱部は筐体内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置され、本体部は、接続部に対して電極部品から離れる方向に突出し、圧力放出機構は電極部品と対向する側に本体部に対応する位置に第１の凹部が形成される、電池セルの製造システムを提供する。

【0041】

本願発明の実施形態に係る技術方案をより明らかに説明するために、以下に本願発明の実施形態に用いられる添付図面について簡単に説明するが、以下に述べる添付図面は、本願発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者であれば、創作的労働を必要としない前提において、添付図面に基づいてその他の添付図面を得ることができることは、言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本願発明における一実施形態の車両の構造模式図である。

【図2】本願発明における一実施形態の電池の分解構造模式図である。

【図3】図２に示される電池モジュールの構造模式図である。

【図4】本願発明における一実施形態の電池セルの分解構造模式図である。

【図5】本願発明における一実施形態の電池セルの断面構造模式図である。

【図6】図５におけるＡの拡大模式図である。

【図7】本願発明における一実施形態の電池セルのエンドカバー部品の分解構造模式図である。

【図8】本願発明における一実施形態の電池セルの圧力放出機構の上面構造模式図である。

【図9】本願発明における別の一実施形態の電池セルの圧力放出機構の上面構造模式図である。

【図10】図９におけるＦ－Ｆ方向に沿う断面構造模式図である。

【図11】図１０におけるＩの拡大模式図である。

【図12】代替実施形態で提供される電池セルの圧力放出機構の一部断面模式図である。

【図13】別の代替実施形態で提供される電池セルの圧力放出機構の一部断面模式図である。

【図14】また別の代替実施形態で提供される電池セルの圧力放出機構の一部断面模式図である。

【図15】さらに別の代替実施形態で提供される電池セルの圧力放出機構の一部断面模式図である。

【図16】本願発明における一実施形態の電池セルの製造方法のフローチャートである。

【図17】本願発明における一実施形態の電池セルの製造システムの模式的ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

添付図面では、添付図面は必ずしも実際の比例で描かれるものではない。

【0044】

本願発明の実施形態の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下に本願発明の実施形態における添付図面を参照して、本願発明の実施形態における技術方案についてはっきり説明するが、下記の実施形態はすべての実施形態ではなく、本願発明の一部の実施形態であることは明らかである。本願発明における実施形態に基づいて、当業者が創作的労働を必要としない前提で得られるあらゆるそのほかの実施形態も、本願発明が保護する範囲に属する。

【0045】

別に定義しない限り、本願発明で使用されるすべての技術及び科学的用語は、本願発明の属する技術の分野における技術者が通常理解されるものと同義である。また、本願発明では、出願明細書に使用される用語は、具体的な実施形態の目的を説明するためのものであり、本願発明を制限する意図はない。本願発明における明細書、特許請求の範囲及び上述した添付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ずれかの変形は、排他的でない包含をカバーすると意図する。本願発明における明細書及び特許請求の範囲又は上述した添付図面における「第１」、「第２」などという用語は、異なる対象を区別するためのものであり、特定の順番や主従関係を説明するためのものではない。

【0046】

本願発明で言及される「実施形態」とは、実施形態を組み合わせて説明される特定の特徴、構造又は特性が本願発明の少なくとも一実施形態に含まれてもよいことを意味する。明細書における各々の位置で出現される当該用語は必ずしも、いずれも同じ実施形態のことを指すものではなく、その他の実施形態と相互排他的で独立又は候補の実施形態でもない。

【0047】

本願発明の記述において、別に明確な規定や限定がない限り、「取り付ける」、「つながる」、「接続」、「付着」という用語は、広義的に理解されるべきであり、例えば、固定して接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、一体的に接続してもよい。また、直接つながってもよく、中間媒体を介して間接的につながってもよく、二つの素子の内部の連通でもよいことを説明しておく。当業者であれば、具体的な事情に応じて、本願発明における上述した用語の具体的な意義が理解される。

【0048】

本願発明における「及び／又は」という用語は、関連対象の関連関係を述べるものにすぎず、三つの関係があることを表し、例えば、Ａ及び／又はＢとは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢがともに存在すること、Ｂが単独で存在することという三つのことを表す。また、本願発明における「／」という記号は、一般的に、前後の関連対象が「又は」という関係にあることを示す。

【0049】

本願発明における実施形態において、同一の図面符号は同一の部材を示し、かつ簡潔のために、異なる実施形態においては、同一の部材についての詳しい説明を省略する。図面に示される本願発明の実施形態における各種の部材の厚さ、長さや幅などのサイズ、並びに集積装置全体の厚さ、長さや幅などのサイズは、例示的説明に過ぎず、本願発明についてのいかなる限定もされていないことが理解される。

【0050】

本願発明で出現される「複数」とは二つ以上（二つを含む）である。

【0051】

本願発明では、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などを含んでもよく、本願発明の実施形態では限定しない。電池セルは、円柱体、扁平体、直方体又はその他の形状をなしてもよく、本願発明の実施形態でも限定しない。電池セルは、パッケージ方式で、円筒形電池セル、直方体角形電池セル及びソフトパック電池セルに分類され、本願発明の実施形態でも限定しない。

【0052】

本願発明における実施形態で言及される電池とは、より高い電圧と容量を供給するように１つ又は複数の電池セルを含む単一の物理的モジュールである。例えば、本願発明で言及される電池は、電池モジュールや電池パックなどを含んでもよい。電池は、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージするためのケースを含む。ケースにより、液体又はその他の異物による電池セルの充電又は放電への影響を防止することができる。

【0053】

電池セルは、電極部品及び電解液を含み、電極部品は、正極シート、負極シート及びセパレータからなる。電池セルは主に、金属イオンが正極シートと負極シートとの間で移動することにより作動する。正極シートは、正極集電体およ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トされ、正極活物質層がコートされていない集電体は正極活物質層がコートされている集電体に突出し、正極活物質層がコートされていない集電体が積層してから正極タブとなる。リチウムイオン電池を例としていえば、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、負極集電体およ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コートされ、負極活物質層がコートされていない集電体は負極活物質層がコートされている集電体に突出し、負極活物質層がコートされていない集電体が積層してから負極タブとなる。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボンやケイ素などであってもよい。セパレータの材質は、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ポリプロピレン）又はＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリエチレン）などであってもよい。なお、電極部品は、巻取型構造でも、積層型構造でもよいが、本願発明の実施形態はこれに限らない。

【0054】

電池技術の発展には、多くの設計因子、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電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、電池の安全性も考慮する必要がある。

【0055】

電池セルでの圧力放出機構は電池の安全性へ重要な影響を与える。例えば、ショート、過充電などが生じると、電池セルの内部で熱暴走が発生して圧力又は温度が急昇してしまう可能性がある。このような状況では、圧力放出機構の稼動により内部圧力及び温度を外へ放出し、電池セルの爆発や発火を防止することができる。

【0056】

圧力放出機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が予め設定された閾値となると稼動して内部圧力又は温度を放出する素子又は部材である。当該閾値の設計は、設計ニーズにより異なる。前記閾値は、電池セルにおける正極シート、負極シート、電解液及びセパレータからの１つ又は複数の材料による可能性がある。圧力放出機構は、例えば防爆弁、ガス弁、圧力放出弁又は安全弁などの形として、具体的に圧力感受性又は温度感受性の素子又は構造を採用してもよく、すなわち、電池セルの内部圧力又は温度が予め設定された閾値に達すると、圧力放出機構が動作する、あるいは、圧力放出機構に設けられている弱い構造が破壊され、内部圧力又は温度を放出するための開口又は通路を形成する。

【0057】

本願発明で言及される「稼動」とは、圧力放出機構が動作を生じたり一定の状態に活性化されたりすることにより、電池セルの内部圧力及び温度を放出する。圧力放出機構が生じる動作は、圧力放出機構における少なくとも一部の割れ、破砕、引き裂け又は解放などを含むが、これらに限定されない。圧力放出機構が稼動している場合、電池セルの内部の高温高圧物質が放出物として稼動の部位から外へ排出される。このように、圧力又は温度を制御できるように、電池セルを圧力放出及び降温させ、潜在的な重大事故の発生を回避できる。

【0058】

本願発明で言及される電池セルからの放出物は、電解液、溶解又は分解された正負極シート、セパレータのフラグメント、反応で生じた高温高圧ガス、火炎などを含むが、これらに限定されない。

【0059】

出願者は、電池セルのサイクル中で、電池セルが予め設定された熱暴走の条件となっても破裂して圧力放出しない問題を発見した後、電池セルの構造と使用環境について分析及び研究を行った。電池セルは、輸送、温度変化又は充放電の過程中において、電池セルの内部圧力が交互に高低変化することがあるので、圧力放出機構が往復して開閉する場合があり、即ち圧力放出機構が電池セルの内部ガスが生じた交互応力を受けた。出願者は、電池セルの予め設定された圧力値が小さい場合、圧力放出機構に対して要求される強度が低いことを見出した。しかし、圧力放出機構のサイズ精度を確保するために、圧力放出機構を一定の強度に保持する必要がある。このように、電池セルの内部ガスが生じた交互応力を受けても、疲労変形や破断が生じにくく、ひいては、電池セルの内部圧力が予め設定された圧力値を超えても、圧力放出機構が割れないので、電池セルが適時に排気することができず、潜在的な安全問題を引き起こしてしまう。

【0060】

出願者が発見した上記問題に鑑み、出願者は、電池セルの構造を改進したところ、本願発明の実施形態に記載の技術方案は電池セル、電池セルを含む電池及び電池を使用する電気装置に適用される。

【0061】

電気装置とは、車両、携帯電話、携帯型設備、ノートパソコン、ボート、航空機、電気おもちゃや電動工具などであってもよい。車両は、ガソリン車、ガス車又は新エネルギー車であってもよく、また、新エネルギー車は、純粋電気自動車、ハイブリッド自動車又は航続距離延長型自動車などであってもよい。航空機は、飛行機、ロケット、宇宙飛行機及び宇宙船などを含む。電気おもちゃは、据置型又は携帯型の電気おもちゃ、例えば、ゲーム機、電気自動車おもちゃ、電気ボートおもちゃ及び電気飛行機おもちゃなどを含む。電動工具は、金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具及び鉄道用電動工具を含み、例えば、電気ドリル、電動砥石機、電動レンチ、電動ドライバー、電気ハンマー、衝撃電気ドリル、コンクリート振動機及び電気カンナなどが挙げられる。本願発明の実施形態は、上述した電気設備を特に制限しない。

【0062】

以下の実施形態では、説明の便宜上、電気装置である車両を例として説明する。

【0063】

図１に示されるように、車両１の内部に電池１０が設けられている。電池１０は、車両１の底部や、前部や後部に設けられてもよい。電池１０は、車両１の電気供給に用いられ、例えば、電池１０は、車両１のオペレーショナル電源として用いられる。

【0064】

車両１はさらに、コントローラ１ｂとモーター１ａとを備えてもよい。コントローラ１ｂは、モーター１ａに電気供給するように電池１０を制御し、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行のための作動電気ニーズに対応する。

【0065】

本願発明のいくつかの実施形態において、電池１０は、車両１のオペレーショナル電源だけでなく、ガソリンや天然ガスの代わりに、或いはそれらの一部の代わりに、車両１の駆動電源として車両１に駆動力を供給してもよい。

【0066】

図２及び図３に示されるように、電池１０は、電池セル３０（図２では不図示）を備える。電池１０は、電池セル３０を収容するためのケースをさらに備えてもよい。

【0067】

ケースは、電池セル３０を収容するために用いられ、多種の構造形式であってもよい。

【0068】

いくつかの実施形態において、ケースはボトムシェル１１とトップシェル１２とを含んでもよい。ボトムシェル１１とトップシェル１２とは互いに蓋合わせされる。ボトムシェル１１とトップシェル１２とにより共同で電池セル３０を収容するための収容スペースが特定されている。ボトムシェル１１とトップシェル１２とはいずれも一方の側に開口する中空構造であってもよい。ボトムシェル１１の開口側はトップシェル１２の開口側に蓋合わせされると、収容スペースを有するケースを形成する。ボトムシェル１１とトップシェル１２との間には、ボトムシェル１１とトップシェル１２との封止接続を実現するように、シールがさらに設けられてもよい。

【0069】

実際の応用において、ボトムシェル１１はトップシェル１２の天井部に蓋合わせされてもよい。ボトムシェル１１を上ケース、トップシェル１２を下ケースとも呼ぶ。

【0070】

ボトムシェル１１とトップシェル１２とは、例えば、円柱体、直方体など、様々な形状であってもよい。図２では、例示的に、ボトムシェル１１とトップシェル１２とは、いずれも直方体構造である。

【0071】

電池１０において、電池セル３０は１つでも、複数でもよい。電池セル３０が複数であれば、複数の電池セル３０同士が直列でも並列でも直並列でもよい。直並列とは、複数の電池セル３０の接続には直列も並列もある。複数の電池セル３０同士は、直接直列又は並列又は直並列に接続し、さらに複数の電池セル３０からなる全体をケースに収容してもよく、複数の電池セル３０が予め直列又は並列又は直並列に接続して電池モジュール２０を形成してから、複数の電池モジュール２０はさらに直列又は並列又は直並列に一体に接続してケースに収容されてもよい。

【0072】

いくつかの実施形態において、図３に示されるように、電池では、電池セル３０が複数ある。複数の電池セル３０は予め直列又は並列又は直並列に接続して電池モジュール２０を形成する。そして、複数の電池モジュール２０はさらに直列又は並列又は直並列に一体に接続してケースに収容される。

【0073】

いくつかの実施形態において、電池モジュール２０における複数の電池セル３０同士は、電池モジュール２０における複数の電池セル３０の並列又は直列又は直並列を実現するように、バス部材により電気的に接続される。

【0074】

図４に示されるように、いくつかの実施形態において、電池セル３０は、シェル４０、電極部品５０、電極端子６０、絶縁部材及びアダプタ部材７０を含む。シェル４０は、開口４２１を有する筐体４２及びエンドカバー４１を含む。電極部品５０は筐体４２に収容され、タブ５１を含む。エンドカバー４１は、開口４２１に蓋合わせされるために用いられる。電極端子６０は、エンドカバー４１に取り付けられる。絶縁部材は、エンドカバー４１の電極部品５０と対向する側に位置する。アダプタ部材７０は、タブ５１と電極端子６０とを電気的に接続するように、電極端子６０とタブ５１とを接続するために用いられる。

【0075】

中でも、筐体４２は、例えば、円柱体、直方体など、様々な形状であってもよい。筐体４２の形状は、電極部品５０の具体的な形状に応じて決定される。例えば、電極部品５０が円柱体構造である場合、筐体４２を円柱体構造としてもよい。電極部品５０が直方体構造である場合、筐体４２を直方体構造としてもよい。図４では、例示的に、筐体４２と電極部品５０とはいずれも直方体構造である。

【0076】

筐体４２の材質は、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス、アルミニウム合金、プラスチックなど、多種の材質であってもよく、本願発明の実施形態はこれを特に制限しない。

【0077】

筐体４２に収容される電極部品５０は１つ又は複数であってもよい。図４では、筐体４２に収容される電極部品５０は二つである。

【0078】

いくつかの実施形態において、電極部品５０はさらに正極シート、負極シート及びセパレータを含む。電極部品５０は、正極シート、セパレータ及び負極シートが巻取で形成される巻取型構造であってもよい。電極部品５０は、正極シート、セパレータ及び負極シートが積層して形成される積層型構造であってもよい。

【0079】

正極シートは、正極集電体と正極活物質層とを含んでもよい。正極活物質層は、正極集電体の表面にコートされる。負極シートは、負極集電体と負極活物質層とを含んでもよい。負極活物質層は、負極集電体の表面にコートされる。セパレータは、正極シートと負極シートとの間でショートするリスクを低減するように正極シートと負極シートとを隔離するために、正極シートと負極シートとの間に位置する。

【0080】

中でも、セパレータの材質は、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ポリプロピレン）又はＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリエチレン）などであってもよい。

【0081】

電極部品５０でのタブ５１は正タブと負タブとに分けられる。正タブは、正極集電体で正極活物質層がコートされていない部分であってもよい。負タブは、負極集電体で負極活物質層がコートされていない部分であってもよい。

【0082】

本願発明の実施形態では、図４及び図５のように、エンドカバー４１は、電極部品５０を収容するための密閉スペースを形成するように、筐体４２の開口４２１に蓋合わせされるために用いられ、密閉スペースは、電解液のような電解質を収容するために用いられてもよい。電極端子６０は、電池セル３０の電気エネルギーを出力するための出力部材であり、二つであってもよい。

【0083】

筐体４２の開口４２１は１つでも、２つでもよい。筐体４２の開口４２１が１つである場合、エンドカバー４１は１つでもよい。筐体４２の開口４２１が二つある場合、エンドカバー４１は二つでもよい。二つのエンドカバー４１はそれぞれ二つの開口４２１に蓋合わせされ、各エンドカバー４１には、それぞれ電極端子６０が設けられてもよい。

【0084】

いくつかの実施形態において、図４に示されるように、筐体４２の開口４２１が１つであり、エンドカバー４１も１つであり。エンドカバー４１には、二つの電極端子６０が設けられてもよい。一方の電極端子６０は、一方のアダプタ部材７０を介して電極部品５０の正タブと電気的に接続される。他方の電極端子６０は、他方のアダプタ部材７０を介して電極部品５０の負タブと電気的に接続される。

【0085】

別のいくつかの実施形態において、筐体４２の開口４２１は二つである。二つの開口４２１は、筐体４２の対向する両側に設けられており、エンドカバー４１は二つである。二つのエンドカバー４１はそれぞれ筐体４２の二つの開口４２１に蓋合わせされる。このような状況では、各エンドカバー４１での電極端子６０は１つでもよい。一方のエンドカバー４１での電極端子６０は、一方のアダプタ部材７０を介して電極部品５０の一方のタブ（正タブ）と電気的に接続され、他方のエンドカバー４１での電極端子６０は、他方のアダプタ部材７０を介して電極部品５０の他方のタブ（負タブ）と電気的に接続される。

【0086】

いくつかの実施形態において、図４に示されるように、電池セル３０は、圧力放出機構８０をさらに含んでもよい。圧力放出機構８０はシェル４０に取り付けられる。圧力放出機構８０は、電池セル３０の内部圧力又は温度が閾値に達すると電池セル３０内部の圧力を放出するために用いられる。

【0087】

例示的には、圧力放出機構８０は、防爆弁、防爆シート、ガス弁、圧力放出弁又は安全弁などであってもよい。

【0088】

図４から図７によれば、いくつかの実施形態において、本願発明の実施形態におけるシェル４０は、圧力放出機構８０に覆われるスルーホール４１２を有する壁部を含む。

【0089】

本願発明の実施形態において、図４から図７のように、圧力放出機構８０が適時に破裂して圧力放出されるためには、本願発明の実施形態は、壁部を有するシェル４０と、シェル４０に収容される電極部品５０と、シェル４０内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置される弱部８３、弱部８３で囲まれた領域内に位置する本体部８１、及び弱部８３の外側に位置して壁部を接続するための接続部８２とを含み、壁部に設けられる圧力放出機構８０とを備え、本体部８１は、接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、圧力放出機構８０は、電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されている、電池セル３０を提供する。

【0090】

本願発明の実施形態における電極部品５０は、巻取型電極部品でも、積層型電極部品でも、或いはその他の電極部品でもよいことを説明しておく。

【0091】

いくつかの実施形態において、電極部品５０は巻取型電極部品である。正極シート、負極シート及びセパレータはいずれも帯状構造である。本願発明の実施形態では、正極シート、セパレータ及び負極シートを順に積層して二回以上巻き取って電極部品５０を形成してもよい。

【0092】

別のいくつかの実施形態において、電極部品５０は積層型電極部品である。具体的には、電極部品５０は、複数の正極シートと複数の負極シートを含み、正極シートと負極シートとは、正極シートの厚さ方向及び負極シートの厚さ方向に平行な方向に交互に積層する。

【0093】

本願発明の実施形態において、エンドカバー４１は壁部を含んでもよく、すなわち、圧力放出機構８０はエンドカバー４１に設けられてもよく、或いは、シェル４０は壁部を含んでもよく、すなわち、圧力放出機構８０はシェル４０に設けられてもよい。本願発明の実施形態における圧力放出機構８０は壁部に設けられ、シェル４０と圧力放出機構８０とは別体構造であってもよく、すなわち、両方はそれぞれ独立して加工製造されてから、機械的接続により組み立てられることが理解される。シェル４０と圧力放出機構８０とは、一体成形構造であってもよく、例えば、本願発明では、圧力放出機構８０を形成するように壁部の予め設定された領域を薄くしてもよい。説明を簡単するために、後述する実施形態では、エンドカバー４１を壁部として説明する。

【0094】

エンドカバー４１は、筐体４２よりも厚さが大きいので、エンドカバー４１は筐体４２よりも剛性が大きい。同じ圧力の作用で、エンドカバー４１が変形しにくい。電池セル３０は、輸送、温度変化又は充放電の過程において、電池セル３０の内部圧力が交互に高低変化することがあるので、圧力放出機構８０をエンドカバー４１に設ける場合、交互応力が圧力放出機構８０に作用することにより、圧力放出機構８０が稼動して高温高圧物質を放出することとなり、エンドカバー４１の構造を破壊しにくい。

【0095】

本願発明の実施形態における電池セル３０では、弱部８３とは、圧力放出機構８０での本体部８１及び接続部８２よりも強度が弱く、割れたり破砕したりしやすく、引き裂けられる又は開放される部分のことをいう。圧力放出機構８０は、弱部８３と、本体部８１と接続部８２とを含み、弱部８３は本体部８１と接続部８２との接続箇所に位置し、圧力放出機構８０の予め設定された領域を薄くし、薄くされた部分が弱部８３を形成し、弱部８３で仕切られて弱部８３により接続される二つの部分が本体部８１と接続部８２とを形成することが理解される。或いは、圧力放出機構８０の予め設定された領域に対して材料処理を行うことにより、当該領域はその他の領域よりも強度が弱く、強度の低い領域が弱部８３を形成し、強度が高くて弱部８３で仕切られて弱部８３により接続される二つの部分が本体部８１と接続部８２とを形成する。

【0096】

接続部は、壁部に直接接続してもよく、その他の部分を介して壁部に間接的に接続してもよい。

【0097】

いくつかの例において、弱部は本体部を一回廻ってもよい。別のいくつかの例において、弱部は本体部を一定の角度廻ってもよく、例えば、弱部は本体部を１８０°－３００°廻ってもよい。

【0098】

電池セル３０の予め設定された圧力値が小さい場合、弱部８３に対して要求される強度が低い。しかしながら、弱部８３のサイズ精度を確保するために、弱部８３を一定の強度に保持する必要がある。電池セル３０は輸送、温度変化又は充放電の過程中において、電池セル３０の内部圧力が交互に高低変化することがあるので、圧力放出機構８０が電極部品５０から離れる方向へ盛り上がる又は電極部品５０に近づく方向へ凹んで変形することがある。圧力放出機構８０は、盛り上がりと凹み変形とが交互に出現する場合、本体部８１及び接続部８２に接続される弱部８３が交互応力を受けるので、交互応力の作用で弱部８３が割れることを避けるために、弱部８３を一定の強度に保持する必要がある。しかし、弱部８３が一定の強度を有するので、電池セル３０の内部圧力が予め設定された圧力値を超えている場合、弱部８３が適時に割れることができない可能性がある。電池セル３０の内部圧力が高すぎ、電池セル３０の内部のガスが適時に排出されないので、電池セル３０の膨張ひいては爆発を引き起こす可能性がある。

【0099】

本願発明の実施形態における電池セル３０において、本体部８１は接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、弱部８３で断面の急変が生じ、弱部８３に応力集中が発生し、かつ圧力放出機構８０は、電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されており、弱部８３の応力集中をさらに促進し、弱部８３が割れやすくなり、シェル４０内の圧力が閾値に達すると圧力を放出し、熱暴走した場合に電池セル３０の安全を確保することができ、電池セル３０の使用安全性及び安定性の向上に有利である。

【0100】

いくつかの実施形態において、電池セル３０はさらに防護シート９０を含む。防護シート９０は、シェル４０壁部の外表面に付着されて圧力放出機構８０を覆う。

【0101】

防護シート９０は圧力放出機構８０を防護することができ、外物による圧力放出機構８０への意外衝突や傷付けにより圧力放出機構８０がひずんで変形したりヒケを形成したりすることにより、さらに圧力放出機構８０の弱部８３が正常に破断して破裂することに影響する可能性を減少させることができる。

【0102】

いくつかの例において、防護シート９０はエンドカバーの上に位置してスルーホール４１２をカバーする。防護シート９０の材料は、ポリエチレン又はポリプロピレンなどのプラスチックであってもよい。

【0103】

本願発明の実施形態における電池セル３０において、弱部８３は、曲線状構造、環状構造などの形状であってもよい。弱部８３が曲線状構造や環状構造である場合、本体部８１が弱部８３で囲まれた領域に位置し、接続部８２が弱部８３の外側に位置し、接続部８２はシェル４０の壁部を接続するために用いられる。

【0104】

いくつかの実施形態において、弱部８３は、圧力放出機構８０にノッチ、凹溝またはその他の構造を形成することにより、圧力放出機構８０の一部の強度を小さくするようにしてもよい。

【0105】

いくつかの実施形態において、図８から図１５のように、弱部８３は、圧力放出機構８０に凹溝８３ｃを設けることにより形成される。接続部８２は、圧力放出機構８０の厚さ方向Ｘにおいて第１の外表面８２ａと第１の内表面８２ｂとを有し、第１の内表面８２ｂが電極部品５０と対向する。

【0106】

例示的に、機械加工により圧力放出機構８０から材料を除去することにより凹溝８３ｃを形成してもよく、加工コスト及び加工の難しさを低減することに有利である。厚さ方向Ｘにおいて、弱部８３と凹溝８３ｃとは対応して設置される。

【0107】

いくつかの実施形態において、図８のように、圧力放出機構８０での凹溝８３ｃが曲線状であり、凹溝８３ｃと対応する弱部８３が曲線状構造である。また、圧力放出機構８０での凹溝８３ｃが直線状であり、凹溝８３ｃと対応する弱部８３が直線状構造である。

【0108】

電池セル３０の内部圧力が交互に高低変化することがある場合、弱部８３が疲労老化したり破断したりしやすく、本体部８１は弱部８３が破断した後反転することにより、電池セル３０を圧力放出する。

【0109】

いくつかの実施形態において、図９のように、圧力放出機構８０での凹溝８３ｃが環状である。凹溝８３ｃと対応する弱部８３も環状である。本体部８１は弱部８３で囲まれた領域に位置する。接続部８２は壁部を接続するために用いられる。

【0110】

いくつかの例において、凹溝８３ｃにより囲まれた領域は、レーストラック状、円形状、矩形形状又は楕円状であってもよい。電池セル３０の内部圧力が交互に高低変化することがある場合、弱部８３が疲労老化したり破断したりしやすく、弱部８３が破断されると、壁部のスルーホール４１２が露出することにより、電池セル３０は外部環境と連通して早速に圧力放出することができる。

【0111】

いくつかの実施形態において、凹溝８３ｃは厚さ方向Ｘに沿って凹む。

【0112】

いくつかの例において、図１０及び図１１のように、凹溝８３ｃは第１の外表面８２ａに対して電極部品５０へ向かう方向に凹む。

【0113】

別のいくつかの例において、図１２のように、凹溝８３ｃは第１の内表面８２ｂに対して電極部品５０から離れる方向に凹む。

【0114】

また別の例において、図１３のように、凹溝８３ｃが二つであり、一方の凹溝８３ｃは第１の内表面８２ｂに対して電極部品５０から離れる方向に凹み、他方の凹溝８３ｃは第１の外表面８２ａに対して電極部品５０へ向かう方向に凹む。

【0115】

いくつかの実施形態において、図１４のように、本体部８１及び接続部８２はいずれも弱部８３よりも厚さが大きい。弱部８３は本体部８１及び接続部８２よりも強度が小さく、より容易に破壊されるので、電池セルが熱暴走した場合に電池セル３０を適時に圧力放出することができる。

【0116】

いくつかの実施形態において、接続部８２の厚さをＢ１、弱部８３の厚さをＷ１とすると、０．１≦Ｗ１／Ｂ１≦０．５となる。弱部８３及び接続部８２の厚さが前記数値の範囲にある場合、弱部８３の加工精度を高め、それにより弱部８３の厚さの均一性を向上させることができ、弱部８３が交互応力を受けた場合、弱部８３が破壊される程度が均一であるので、電池の破裂の一致性を向上させることができる。

【0117】

Ｗ１／Ｂ１＜０．１となると、弱部８３の厚さが相対的に薄く、弱部８３の強度が低いので、電池セル３０が熱暴走していない場合、弱部８３が破壊されやすい。かつ、この厚さの弱部８３を形成する場合、弱部８３のサイズ変動が大きく、その厚さの均一性が悪く、異なる電池セル３０の弱部８３が交互応力を受けた場合、疲労や老化の領域又は程度が異なる可能性があるので、異なる電池セル３０の破裂や圧力放出の一致性が悪くなる。

【0118】

Ｗ１／Ｂ１＞０．５となると、弱部８３の厚さが相対的に厚く、弱部８３の強度が高いので、電池セル３０の予め設定された圧力値が小さい場合、弱部８３が破壊されにくいため、電池セル３０が熱暴走した場合、電池セル３０の内部のガスを適時に排出することができず、電池セル３０が膨張しやすく、ひいては爆発などが生じてしまう。

【0119】

本願発明の実施形態における電池セル３０において、図１４のように、第１の凹部８４は第１の内表面８２ｂに対して電極部品５０から離れる方向に凹む。弱部８３で応力集中を形成し、弱部８３が破壊されやすいので、電池セル３０を適時に圧力放出することができる。

【0120】

いくつかの実施形態において、凹溝８３ｃと第１の凹部８４とは圧力放出機構８０の厚さ方向Ｘに垂直する第１の方向Ｙにおける投影が少なくとも一部重なるように設置される。凹溝８３ｃと弱部８３とは厚さ方向Ｘにおいて対応して設置され、凹溝８３ｃと第１の凹部８４とは第１の方向Ｙにおける投影が少なくとも一部重なるように設置されるので、弱部８３の応力集中を促進し、弱部８３がより容易に破壊されるため、電池セル３０を適時に圧力放出することができる。

【0121】

いくつかの実施形態において、図１４のように、第１の凹部８４は第１の内表面８２ｂに対して電極部品５０から離れる方向に凹み、本体部８１は少なくとも一部が第１の外表面８２ａに突出する。本体部８１は少なくとも一部が第１の外表面８２ａに突出し、本体部８１と接続部８２との間に階段構造が形成され、本体部８１と接続部８２との接続箇所での応力が顕著に向上するが、弱部８３が本体部８１と接続部８２の接続箇所に位置するので、弱部８３での応力集中が促進される。

【0122】

いくつかの実施形態において、図１４のように、圧力放出機構８０の厚さ方向Ｘにおいて、接続部８２の厚さをＢ１、本体部８１の高さをＨとすると、Ｈ／Ｂ１≦２となる。接続部８２と本体部８１の厚さが前記数値の範囲にある場合、本体部８１の高さが適当であり、加工成型しやすく、弱部８３での応力集中を促進する場合、本体部８１と電池セル３０外の異物が干渉することを防止することができる。

【0123】

Ｈ／Ｂ１＞２となると、本体部８１の高さが高すぎ、加工されにくく、かつ、高すぎる本体部８１は電池セル３０の表面に突出して電池セル３０外の異物と干渉する可能性がある。

【0124】

いくつかの実施形態において、図１４のように、第１の凹部８４は底壁８４１を有し、第１の凹部８４が第１の内表面８２ｂから電極部品５０から離れる方向において底壁８４１まで凹んでおり、底壁８４１が電極部品５０から離れる方向において第１の外表面８２ａを超えていない。厚さ方向Ｘにおいて、底壁８４１と第１の外表面８２ａの間の距離が小さくなるにつれて、第１の凹部８４の厚さ方向Ｘにおける凹み程度が深くなり、第１の凹部８４の位置に対応する本体部８１と、弱部８３との接続箇所で応力集中をより形成しやすく、弱部８３がより容易に破壊される。

【0125】

いくつかの実施形態において、本願発明の実施形態における圧力放出機構８０は過渡部８５をさらに含み、図１４に示されるように、過渡部８５は、接続部８２の周りに設置して壁部と接続部８２とを接続するために用いられ、過渡部８５は接続部８２よりも厚さが大きい。過渡部８５の厚さが相対的により厚いので、過渡部８５の溶接強度を高め、過渡部８５の厚さが小さくて溶接時にひずんで変形したり溶け落ちたりするなどのことを防止することができる。かつ、接続部８２の厚さが相対的により薄く、圧力放出機構８０が交互応力を受けた場合、割れやすく、適時に圧力放出することができる。

【0126】

いくつかの実施形態において、接続部８２の厚さをＢ１、過渡部８５の厚さをＢ２とすると、Ｂ１／Ｂ２≦２／３となる。接続部８２と過渡部８５の厚さがこの数値の範囲にある場合、接続部８２と過渡部８５の厚さが適当であり、過渡部８５の溶接強度も接続部８２の強度要求も満たせる。

【0127】

過渡部８５は、圧力放出機構８０の厚さ方向Ｘにおいて第２の外表面８５ａと第２の内表面８５ｂとを有し、第２の内表面８５ｂは電極部品５０と対向することを説明しておく。

【0128】

いくつかの実施形態において、電極部品５０から離れる方向において、第２の外表面８５ａが第１の外表面８２ａに突出する。

【0129】

いくつかの実施形態において、電極部品５０に近づく方向において、第２の内表面８５ｂが第１の内表面８２ｂに突出する。

【0130】

いくつかの実施形態において、電極部品５０から離れる方向において、第２の外表面８５ａが第１の外表面８２ａに突出し、並びに、電極部品５０に近づく方向において、第２の内表面８５ｂが第１の内表面８２ｂに突出する。

【0131】

例として、接続部８２の厚さをＢ１、過渡部８５の厚さをＢ２とすると、Ｂ１／Ｂ２≦２／３となる。接続部８２と過渡部８５の厚さがこの数値の範囲にある場合、接続部８２と過渡部８５の厚さが適当であり、過渡部８５の溶接強度も接続部８２の引き裂け強度も満たせる。

【0132】

いくつかの実施形態において、過渡部８５と接続部８２とは滑らかに過渡して接続され、取り付ける過程中において、過渡部８５と接続部８２の接続箇所が破断することを防止する。

【0133】

いくつかの実施形態において、図１５のように、厚さ方向Ｘにおいて、本体部８１は過渡部８５に対して電極部品５０から離れる方向に突出する。かつ、過渡部８５は接続部８２よりも厚さが大きい。本体部８１と、弱部８３と、接続部８２と過渡部８５との間で階段構造が形成され、弱部８３と接続部８２とで応力集中を形成しやすく、特に弱部８３の応力集中を促進し、弱部８３が破壊されやすく、電池セル３０が適時に圧力放出することができる。

【0134】

本願発明の実施形態における接続部８２は、第１の方向Ｙにおける最小サイズが０．１ｍｍよりも大きい。弱部８３は圧力放出機構８０の中心位置により近づけ、弱部８３が受けた交互応力がより均一となり、弱部８３が割れる一致性がより高い。

【0135】

図１６のように、本願発明の実施形態は、電池セル３０の製造方法であって、

【0136】

圧力放出機構８０と電極端子６０とが設けられているエンドカバー４１であって、圧力放出機構８０が弱部８３と、弱部８３で囲まれた領域に位置する本体部８１と、弱部８３の外側に位置してエンドカバー４１を接続するための接続部８２とを含み、本体部８１は接続部８２に対して突出し、圧力放出機構８０は本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されているエンドカバー４１を供給することと、

【0137】

電極部品５０を供給することと、

【0138】

開口４２１を有する筐体４２を供給することと、

【0139】

電極部品５０を電極端子６０に接続することと、

【0140】

筐体４２の開口４２１を封鎖するように、電極部品５０を筐体４２に入れてからエンドカバー４１を筐体４２に接続することと、を含み、

【0141】

弱部８３は筐体４２内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置され、本体部８１は接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、圧力放出機構８０は電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成される、電池セル３０の製造方法を提供する。

【0142】

本願発明の実施形態に係る電池セル３０の製造方法で製造される電池セル３０において、圧力放出機構８０の本体部８１は接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、弱部８３で応力集中が発生し、かつ圧力放出機構８０は、電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されていることにより、弱部８３の応力集中を促進し、弱部８３の強度を低下させ、弱部８３が割れやすく、シェル４０内の圧力が閾値に達すると圧力を放出し、熱暴走した場合に電池セル３０の安全を確保することができ、電池の使用安全性及び安定性の向上に有利である。

【0143】

本願発明の実施形態に係る電池セル３０の製造方法により、上述した実施形態に係る電池セル３０を製造することができる。

【0144】

図１７のように、本願発明の実施形態はさらに、電池セル３０の製造システム１０００であって、

【0145】

圧力放出機構８０と電極端子６０とが設けられているエンドカバー４１であって、圧力放出機構８０が弱部８３と、弱部８３で囲まれた領域に位置する本体部８１と、弱部８３の外側に位置してエンドカバー４１を接続するための接続部８２とを含み、本体部８１は接続部８２に対して突出し、圧力放出機構８０は本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されているエンドカバー４１を供給するための第１の供給装置１００１と、

【0146】

電極部品５０を供給するための第２の供給装置１００２と、

【0147】

開口４２１を有する筐体４２を供給するための第３の供給装置１００３と、

【0148】

電極部品５０を電極端子６０に接続するための第１の組立装置１００４と、

【0149】

筐体４２の開口４２１を封鎖するように、電極部品５０を筐体４２に入れてからエンドカバー４１を筐体４２に接続するための第２の組立装置１００５と、を備え、

【0150】

弱部８３は筐体４２内部の圧力が閾値に達すると破壊されて圧力を放出するように配置され、本体部８１は接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、圧力放出機構８０は電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成される、電池セル３０の製造システム１０００を提供する。

【0151】

本願発明の実施形態に係る電池セル３０の製造システム１０００において、圧力放出機構８０の本体部８１は接続部８２に対して電極部品５０から離れる方向に突出し、弱部８３で応力集中が発生し、かつ圧力放出機構８０は、電極部品５０と対向する側に本体部８１に対応する位置に第１の凹部８４が形成されていることにより、弱部８３の応力集中を促進し、弱部８３の強度を低下させ、弱部８３が割れやすく、シェル４０内の圧力が閾値に達すると圧力を放出し、熱暴走した場合に電池セル３０の安全を確保することができ、電池の使用安全性及び安定性の向上に有利である。

【0152】

本願発明の実施形態に係る電池セル３０の製造システムにより、上述した実施形態に係る電池セル３０の製造方法を実行することができる。

【0153】

好ましい実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明の範囲から逸脱することなく、様々な改進を加えてもよく、かつその部材を均等物と置き換えることもできる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施形態で言及された各技術的特徴は、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願発明は、本明細書に開示された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全ての技術方案を含む。

【符号の説明】

【0154】

Ｘ 厚さ方向
Ｙ 第１の方向
１ 車両
１ａ モーター
１ｂ コントローラ
１０ 電池
１１ ボトムシェル
１２ トップシェル
２０ 電池
３０ 電池セル
４０ シェル
４１ エンドカバー
４２ 筐体
４２１ 開口
４１２ スルーホール
５０ 電極部品
５１ タブ
６０ 電極端子
７０ アダプタ部材
８０ 圧力放出機構
８１ 本体部
８２ 接続部
８２ａ 第１の外表面
８２ｂ 第１の内表面
８３ 弱部
８３ｃ 凹溝
８４ 第１の凹部
８４１ 底壁
８５ 過渡部
８５ａ 第２の外表面
８５ｂ 第２の内表面

【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】

【国際調査報告】