(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】2023-09-19
(54)【発明の名称】電池セル、電池及び電気消費装置
(51)【国際特許分類】
H01M 50/474 20210101AFI20230911BHJP
H01M 10/058 20100101ALI20230911BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20230911BHJP
H01M 50/477 20210101ALI20230911BHJP
【ＦＩ】
H01M50/474
H01M10/058
H01M10/052
H01M50/477
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022550830
(86)(22)【出願日】2021-07-13
(85)【翻訳文提出日】2022-08-23
(86)【国際出願番号】 CN2021106111
(87)【国際公開番号】W WO2023283808
(87)【国際公開日】2023-01-19
(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】100159329
【弁理士】
【氏名又は名称】三縄 隆
(72)【発明者】
【氏名】徐 ▲曉▼富
(72)【発明者】
【氏名】叶 永煌
(72)【発明者】
【氏名】▲劉▼ ▲倩▼
(72)【発明者】
【氏名】何 建福
(72)【発明者】
【氏名】▲孫▼ 雪▲陽▼
(72)【発明者】
【氏名】▲孫▼ ▲ジン▼▲軒▼
(72)【発明者】
【氏名】金 ▲海▼族
【テーマコード（参考）】
5H021
5H029
【Ｆターム（参考）】
5H021AA01
5H021CC18
5H021HH06
5H021HH10
5H029AJ05
5H029AJ12
5H029BJ02
5H029BJ14
5H029BJ21
5H029DJ04
5H029HJ12
5H029HJ15
(57)【要約】
本願は電池セル、電池及び電気消費装置を開示する。電池セルは、電解液が内部に充填されたケースと、前記ケース内に配置された少なくとも１つの電極群組立体と、電解液を収容しており、前記ケース内に配置され、少なくとも前記電極群組立体の側壁に対応して設けられる少なくとも１つの密閉バッグであって、前記バッグには少なくとも１つの脆弱構造が設けられ、前記バッグ内の圧力が閾値に達する場合、前記バッグ内の前記電解液が前記脆弱構造を突き破って前記バッグから流出する密閉バッグとを含む。本願の実施例の電池セルでは、脆弱構造を備えたバッグがケース内に配置され、バッグが電極群組立体の側壁に対応して設けられることにより、電極群組立体が使用中に膨張した場合、電池のリチウム溶出や局所的な電解液の枯渇による電池性能の劣化を緩和できる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解液が内部に充填されたケースと、前記ケース内に配置された少なくとも１つの電極群組立体と、
電解液を収容しており、前記ケース内に配置され、少なくとも前記電極群組立体の側壁に対応して設けられる少なくとも１つの密閉バッグであって、前記密閉バッグには少なくとも１つの脆弱構造が設けられ、前記密閉バッグ内の圧力が閾値に達する場合、前記密閉バッグ内の前記電解液が前記脆弱構造を突き破って前記密閉バッグから流出する密閉バッグと、を含む、ことを特徴とする電池セル。
【請求項2】
前記側壁は、前記電極群組立体の２つの端部の中央領域に位置する中央側壁部分を含み、前記密閉バッグは前記中央側壁部分に対応して設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記密閉バッグは前記電極群組立体と前記ケースの側壁との間に設けられ、及び／又は、前記密閉バッグは隣接する前記電極群組立体の間に設けられる、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項4】
少なくとも１つの前記脆弱構造は前記密閉バッグの縁部の少なくとも一部に設けられる、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項5】
複数の前記脆弱構造は前記密閉バッグの縁部の少なくとも一部に間隔を空けて設けられる、ことを特徴とする請求項４に記載の電池セル。
【請求項6】
使用状態の場合の上方端部を含み、少なくとも１つの前記脆弱構造は前記密閉バッグのうち前記上方端部に近い位置に設けられる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項7】
前記密閉バッグは、少なくとも１つの第１バッグと、少なくとも１つの第２バッグとを含み、前記第１バッグは電解液を収容しており、前記第２バッグは電解液を収容しておらず、前記第１バッグと前記第２バッグは初期状態で互いに仕切られている、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項8】
前記密閉バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられて両方を互いに仕切る第１脆弱構造を含み、前記第１バッグ内の圧力が第１閾値に達する場合、前記第１バッグ内の前記電解液が前記第１脆弱構造を突き破って、前記第２バッグに流れる、ことを特徴とする請求項７に記載の電池セル。
【請求項9】
前記第２バッグに第２脆弱構造がさらに設けられ、前記第２バッグ内の圧力が第２閾値に達する場合、前記第２バッグ内の前記電解液は前記第２脆弱構造を突き破って前記第２バッグから流出する、ことを特徴とする請求項７～８のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項10】
少なくとも１つの前記第２バッグは前記電極群組立体の２つの端部の領域に位置する、ことを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項11】
前記第２バッグは、前記電極群組立体の上方端部のタブが設けられていない領域内に設けられる、ことを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項12】
前記密閉バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられる少なくとも１つの緩衝バッグ及び第３脆弱構造をさらに含み、第１脆弱構造は前記第１バッグと前記緩衝バッグとを仕切り、前記第３脆弱構造は前記緩衝バッグと前記第２バッグとを仕切り、前記緩衝バッグ内の圧力が第３閾値に達する場合、前記緩衝バッグ内の前記電解液は前記第３脆弱構造を突き破って前記第２バッグに流れる、ことを特徴とする請求項７～１１のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項13】
少なくとも１つの前記緩衝バッグは互いに間隔を空けて設けられる少なくとも１つのチャンネルであり、各前記チャンネルの一端には前記第１脆弱構造が設けられ、各前記チャンネルの他端には前記第３脆弱構造が設けられる、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池セル。
【請求項14】
前記緩衝バッグが複数の前記チャンネルを含む場合、前記チャンネルはそれぞれ体積が同じであるか又は異なる、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池セル。
【請求項15】
前記密閉バッグが複数の第１脆弱構造を含む場合、各前記第１脆弱構造の第１閾値は同じであるか又は異なり、及び／又は前記密閉バッグが複数の第２脆弱構造を含む場合、各前記第２脆弱構造の第２閾値は同じであるか又は異なり、及び／又は
前記密閉バッグが複数の第３脆弱構造を含む場合、各前記第３脆弱構造の第３閾値は同じであるか又は異なる、ことを特徴とする請求項８～１４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項16】
第１脆弱構造は前記第１バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含み、及び／又は第２脆弱構造、第３脆弱構造はそれぞれ独立して、前記第２バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含む、ことを特徴とする請求項８～１４のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項17】
第１閾値、第２閾値、第３閾値はそれぞれ独立して、０．１ＭＰａ～２．０ＭＰａの間である、ことを特徴とする請求項８～１６のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項18】
請求項１～１７のいずれか１項に記載の電池セルを含む、ことを特徴とする電池。
【請求項19】
電力を供給する請求項１８に記載の電池を含む、ことを特徴とする電気消費装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は電池の分野に関し、具体的には、電池セル、電池及び電気消費装置に関する。
【背景技術】
【0002】
省エネ・排出削減は自動車産業の持続可能な発展の鍵であり、電気自動車はその省エネ・環境保全の優位性から自動車産業の持続可能な発展の重要な構成部分となっている。電気自動車にとって、電池技術はその発展に関わる重要な要素である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
電池では、充放電中の電極群の膨張を考慮して電極群占有率が小さく設計され、これはリチウム溶出のリスクをもたらす。また、電池の充放電サイクルの進行に伴い、電解液も絶えず消費され、さらに局所的な電解液の枯渇が発生し、電池性能の低下を招き、電池の寿命に悪影響を与え、安全上のリスクをもたらす恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記の問題に鑑み、本願は、電池の使用中の電池リチウム溶出又は局所的な電解液の枯渇による電池性能の劣化を緩和できる電池セル、電池及び電気消費装置を提供する。
【0005】
第１態様では、本願は電池セルを提供し、電解液が内部に充填されたケースと、前記ケース内に配置された少なくとも１つの電極群組立体と、電解液を収容しており、前記ケース内に配置され、少なくとも前記電極群組立体の側壁に対応して設けられる少なくとも１つの密閉バッグであって、前記バッグには少なくとも１つの脆弱構造が設けられ、前記バッグ内の圧力が閾値に達する場合、前記バッグ内の前記電解液が前記脆弱構造を突き破って前記バッグから流出する少なくとも１つの密閉バッグとを含む。
【0006】
本願の実施例の技術的解決手段では、電池セルのケース内にバッグが配置され、バッグは少なくとも電極群組立体の側壁に対応して設けられる。このような構成によれば、電池の使用初期に、バッグが電池ケース内の空きスペースを占めることで、電極群占有率の低い電池の電極群のしわの問題が回避され、電極でのリチウム溶出の問題が回避され、電池の充放電サイクルの進行に伴い電極群が膨張した場合、バッグは電極群の側壁により押されて変形し、電池ケース内の空き領域を満たし、電極群の膨張圧力を緩和し、電極群の膨張力の更なる増加に伴い、バッグは電極群組立体の側壁によりさらに押されて、バッグ内の圧力が閾値に達すると、バッグ内の電解液はバッグに設けられる脆弱構造を突き破ってバッグから流出し、このように、ケース内への電解液の補充が自動的に行われる。
【0007】
いくつかの実施例では、前記側壁は、前記電極群組立体の２つの端部の中央領域に位置する中央側壁部分を含み、前記バッグは前記中央側壁部分に対応して設けられる。バッグが電極群組立体の中央側壁部分に対応するように構成することによって、電極群組立体の中央部の膨張圧力を緩和し、電池の使用中の電極群の膨張力による電池ケースの変形をより効果的に緩和する。
【0008】
いくつかの実施例では、前記バッグは前記電極群組立体と前記ケースの側壁との間に設けられ、及び／又は、前記バッグは隣接する前記電極群組立体の間に設けられる。本願の実施例の電池セルでは、バッグをケース内に配置する方法がさまざまであり、バッグの一方の側が電極群組立体の側壁に密着できればよい。
【0009】
いくつかの実施例では、少なくとも１つの前記脆弱構造は前記バッグの縁部の少なくとも一部に設けられる。このような構成によれば、バッグ内の電解液がバッグの縁部から流出することが可能になり、このように、電極群組立体の側壁の隙間からケース内へ消費された分の電解液が補充されやすい。
【0010】
いくつかの実施例では、複数の前記脆弱構造は前記バッグの縁部の少なくとも一部に間隔を空けて設けられる。バッグの縁部の少なくとも一部に複数の脆弱構造が間隔を空けて配置されることにより、電解液は複数の脆弱構造を介してバッグから分散して流出し、分散して徐々に排出するような効果が得られる。
【0011】
いくつかの実施例では、前記電池セルは使用状態の場合の上方端部を含み、少なくとも１つの前記脆弱構造は前記バッグのうち前記上方端部に近い位置に設けられる。電池の使用後期において、重力の作用により、そのトップで電解液の不足や枯渇がより発生しやすい。このような構成によれば、電池セルのトップから電解液が容易に補充され、局所的な電解液の枯渇が回避される。
【0012】
いくつかの実施例では、前記バッグは、少なくとも１つの第１バッグと、少なくとも１つの第２バッグとを含み、前記第１バッグは電解液を収容しており、前記第２バッグは電解液を収容しておらず、前記第１バッグと前記第２バッグは初期状態で互いに仕切られている。このような構成によれば、第２バッグは緩衝スペースとして機能し、電極群組立体の膨張圧力に対するバッグの調整スペースを大きくする。
【0013】
いくつかの実施例では、前記バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられて両方を互いに仕切る第１脆弱構造を含み、前記第１バッグ内の圧力が第１閾値に達する場合、前記第１バッグ内の前記電解液が前記第１脆弱構造を突き破って、前記第２バッグに流れる。第１バッグと第２バッグとの間に挿入された第１脆弱構造が設けられることによって、電解液が第１脆弱構造を突き破ると第２バッグに流れ、このように、膨張圧力を段階的に調整する能力が付与される。
【0014】
いくつかの実施例では、前記第２バッグに第２脆弱構造がさらに設けられ、前記第２バッグ内の圧力が前記第２閾値に達する場合、前記第２バッグ内の前記電解液は前記第２脆弱構造を突き破って前記第２バッグから流出する。第２バッグに第２脆弱構造がさらに設けられることによって、第１バッグが押されたときに、その内部の電解液は最初に第２バッグに入り、さらに押されると電解液は第２脆弱構造を突き破って第２バッグから流出し、ケース内へ自動的に補充される。
【0015】
いくつかの実施例では、少なくとも１つの前記第２バッグは前記電極群組立体の２つの端部の領域に位置する。このようにして、電極群組立体の端部のカバープレートと電極群組立体との間の高さ方向のスペースが活用され、電池のエネルギー密度がまずます要求される場合、このような構成は有利である。
【0016】
いくつかの実施例では、前記第２バッグは、前記電極群組立体の前記上方端部のタブが設けられていない領域内に設けられる。電極群組立体の端部にタブが通常設けられるが、タブはカバープレートと電極群組立体との高さ方向のスペース全体を占めるわけではなく、第２バッグが電極群組立体の上方端部のタブが設けられていない領域に位置することによって、このスペースがさらに利用される。
【0017】
いくつかの実施例では、前記バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられる少なくとも１つの緩衝バッグ及び第３脆弱構造をさらに含み、前記第１脆弱構造は前記第１バッグと前記緩衝バッグとを仕切り、前記第３脆弱構造は前記緩衝バッグと前記第２バッグとを仕切り、前記緩衝バッグ内の圧力が第３閾値に達する場合、前記緩衝バッグ内の前記電解液は前記第３脆弱構造を突き破って前記第２バッグに流れる。第１バッグと第２バッグとの間に緩衝バッグが設けられ、第１脆弱構造と第３脆弱構造によってこれらのバッグが仕切られることにより、膨張圧力を段階的に調整する能力がバッグに付与される。
【0018】
いくつかの実施例では、少なくとも１つの前記緩衝バッグは互いに間隔を空けて設けられる少なくとも１つのチャンネルであり、各前記チャンネルの一端には前記第１脆弱構造が設けられ、各前記チャンネルの他端には前記第３脆弱構造が設けられる。緩衝バッグが間隔を空けた少なくとも１つのチャンネルとして構成されることによって、脆弱構造が電解液によって突き破られるときに、界面の接触位置が大きく変わって電池性能を劣化させることが回避され得る。
【0019】
いくつかの実施例では、前記緩衝バッグが複数の前記チャンネルを含む場合、前記チャンネルはそれぞれ体積が同じであるか又は異なる。ケース内の各電極群組立体の位置、受力や環境温度の要因が電極群組立体の使用や膨張圧力に影響を与え、このため、チャンネルのそれぞれの体積が同じであるか又は異なるようにすると、各チャンネルによる緩衝スペースが同じであるか又は異なり、これにより、バッグに対して膨張圧力への微細な調整の能力が付与される。
【0020】
いくつかの実施例では、前記バッグが複数の前記第１脆弱構造を含む場合、各前記第１脆弱構造の前記第１閾値は同じであるか又は異なり、いくつかの実施例では、前記バッグが複数の前記第２脆弱構造を含む場合、各前記第２脆弱構造の前記第２閾値は同じであるか又は異なり、いくつかの実施例では、前記バッグが複数の前記第３脆弱構造を含む場合、各前記第３脆弱構造の前記第３閾値は同じであるか又は異なる。
【0021】
複数の第１閾値、複数の第２閾値及び複数の第３閾値がそれぞれ同じ値である場合、バッグは、押された場合、各脆弱構造の位置で均一な緩衝スペースを同時に発生させ、電解液をケース内の各脆弱構造の位置に均一に排出し、これは、緩衝スペースの迅速な発生、電解液の迅速な補充に有利である。
【0022】
複数の第１閾値、第２閾値又は第３閾値がそれぞれ異なる値である場合、又は脆弱構造の一部の閾値が同じであるが、他の脆弱構造の閾値が異なる場合、バッグは、押された場合、押圧の度合いに応じて緩衝スペースを次第に発生させ、電解液をケース内に次第に排出し、これにより、変動が多すぎることによる電池性能の劣化が回避され、さまざまな位置や温度では電極群組立体の性能が一致する傾向が確保される。
【0023】
いくつかの実施例では、前記第１脆弱構造は前記第１バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含み、いくつかの実施例では、前記第２脆弱構造は前記第２バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含み、いくつかの実施例では、前記第３脆弱構造は前記第２バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含む。各脆弱構造は形態がさまざまであり、バッグの薄化エリアに位置してもよく、このような形態では作製プロセスが簡単であり、また、バッグの異なる材料製のサンドイッチ層に位置してもよく、受力に対する脆弱構造が形成さればよい。
【0024】
いくつかの実施例では、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第３閾値はそれぞれ独立して０．１ＭＰａ～２．０ＭＰａの間である。脆弱構造の圧力閾値がこの範囲であることによって、バッグ内の圧力がこの閾値に達する場合、電解液は脆弱構造を突き破って緩衝スペースに入ったりバッグから流出したりして、電極群組立体の膨張圧力を緩和し、これにより、電極群組立体の過度な膨張による電池性能への悪影響が回避される。
【0025】
第２態様では、本願は、上記の実施例における電池セルを含む電池を提供する。
【0026】
第３態様では、本願は、電力を供給する上記の実施例における電池を含む電気消費装置を提供する。
【0027】
上記の説明は本願の技術的解決手段の概要に過ぎず、本願の技術手段をより明確に理解し、明細書の内容に従って実施することを可能とし、本願の上記及び他の目的、特徴や利点をより明瞭で理解しやすくするために、以下、本願の特定の実施形態を例示する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
以下の好適な実施形態の詳細を閲覧することにより、各種の他の利点や有益な効果は当業者にとって明らかになる。図面は好適な実施形態を示す目的に過ぎず、本願を限定するものとして理解すべきではない。また、全ての図面において、同一の図面の符号は同一の要素を表す。
【0029】
【図1】本願のいくつかの実施例の車両の構造概略図である。
【図2】本願のいくつかの実施例の電池の分解構造概略図である。
【図3】本願のいくつかの実施例の電池セルの分解構造概略図である。
【図4】本願のいくつかの実施例の電池セルのＹ方向に沿った断面構造概略図である。
【図5】本願のいくつかの実施例の電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図である。
【図6】本願のいくつかの実施例の電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図であり、バッグが押されたときの状態を示す。
【図7】本願のいくつかの実施例の電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図であり、バッグが押されて、電解液が脆弱構造を突き破ってバッグから流出したときの状態を示す。
【図8】本願のいくつかの実施例の電池セルのバッグの構造概略図である。
【図9】本願のいくつかの実施例の電池セルのバッグの構造概略図である。
【図10】本願のいくつかの実施例の電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図である。
【図11】本願のいくつかの実施例の電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図である。
【図12】本願のいくつかの実施例の電池セルのバッグの構造概略図である。
【図13】本願のいくつかの実施例の電池セルのバッグの構造概略図である。
【図14】本願のいくつかの実施例の電池セルのバッグの構造概略図である。
【図15】本願のいくつかの実施例のサンドイッチ層材料の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、図面を参照しながら本願の技術的解決手段の実施例を詳細に説明する。以下の実施例は本願の技術的解決手段をより明確に説明するものであり、このため、一例にすぎず、本願の特許範囲を限定するものではない。
【0031】
別に定義していない限り、本明細書に使用されている全ての技術的用語及び科学的用語は当業者が通常理解するものと同義であり、本明細書に使用されている用語は具体的な実施例を説明するために過ぎず、本願を制限することを意図しておらず、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記の図面の説明に記載の用語「含む」、「有する」及びこ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している。
【0032】
本願の実施例の説明において、技術的用語「第１」、「第２」などは異なる対象を区別するために過ぎず、相対重要性を指示又は示唆するか、又は係る技術的特徴の数、特定の順序又は主従関係を暗黙的に示すものとして理解すべきではない。本願の実施例の説明において、特に断らない限り、「複数」は２つ以上を意味する。
【0033】
本明細書に記載の「実施例」とは、実施例を参照して説明される特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書を通じて使用されるこの用語は同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と排他的に独立した又はオプションとなった実施例でもない。当業者であれは、本明細書で説明される実施例が他の実施例と組み合わせられ得ることを明示的又は暗黙的に理解できる。
【0034】
本願の実施例の説明において、用語「及び／又は」は関連対象の相関関係を示すものに過ぎず、３種の関係が存在することを表し、例えば、Ａ及び／又はＢの場合、Ａが単独で存在する、ＡとＢの両方が存在する、Ｂが単独で存在するという３つのケースを示す。また、本明細書において符号「／」は、一般に前後にある関連対象が「又は」の関係であることを意味する。
【0035】
本願の実施例の説明において、用語「複数」とは２つ以上（２つを含む）を意味し、同様に、「複数組」とは２組以上（２組を含む）を意味し、「複数枚」とは２枚以上（２枚を含む）を意味する。
【0036】
本願の実施例の説明において、技術的用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などに示される方位又は位置関係は図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本願の実施例を説明しやすくするとともに説明を簡素化させるために過ぎず、係る装置又は構成要素が必ずしも特定の方位を有したり、特定の方位で構造、操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、このため、本願の実施例の制限として理解すべきではない。
【0037】
本願の実施例の説明において、明確な規定や限定がない限り、「取り付け」、「連結」、「接続」、「固定」などの技術的用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続されてもよく、一体に接続されてもよい。機械的に接続されてもよく、電気的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間媒体を介して間接的に連結されてもよく、２つの構成要素の内部が連通してもよく、又は２つの構成要素が相互作用関係を有するようにしてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記の用語の本願の実施例での具体的な意味を理解することができる。
【0038】
現在、市場情勢の発展から見ると、動力電池の応用はますます広くなっている。動力電池は水力、火力、風力や太陽光発電所などのエネルギー貯蔵・電源システムだけでなく、電動自転車、電動バイク、電動自動車などの電動乗り物、軍事装備や航空・宇宙などの多くの分野で広く利用されている。動力電池の応用分野の拡大に伴い、その市場の需要量も絶えず増加している。
【0039】
本発明者らは、電池の充放電サイクル中に正極活物質及び負極活物質にしてイオンの挿入又は離脱が行われるのに伴い、電極群系の副反応による堆積厚さ及び黒鉛シートの剥離などにより電極群で膨張が発生し、即ち、正極板及び負極板は外へ膨張することを発見した。極板膨張は電池の性能や使用寿命に悪影響を及ぼし、例えば、極板は力が加えられて押されると空隙率が低下し、電解液の極板への含浸に悪影響を及ぼし、イオン輸送経路の変化をもたらし、リチウム溶出の問題を引き起こし、極板は、長期間にわたって大きな押圧力を受けた場合、破断して電池内部の短絡を起こすなどのリスクもある。さらに、電池の充放電サイクルにおいて電解液が絶えずに消費され、電極群が一定時間使用されると、局所的な電解液の枯渇もあり、電極群の膨張は局所的な電解液の不足を深刻化する。
【0040】
電極群の膨張力を緩和するために、出願者は、検討をした結果、設計に際して電極群が膨張するためのスペースを予め残してもよいことを見出した。具体的には、電極群の電池ケース内での電極群占有率、即ち、ケースキャビティの厚さに占める電池の電極群の厚さの百分率を低下させる。例えば、電極群占有率の低い電池では、電極群の厚さ方向のケースに対する電極群占有率は通常８８．５％以下であり、十分な電極群占有率は通常９７％以下である。しかしながら、電極群占有率の低い電池では、初期の状態においては、ケース内の空隙が大きいので、電極群にはしわが発生しやすい。例えば、陽極の極板にしわが発生すると、リチウムイオンの陽極界面での経路が変わり、リチウム溶出のリスクが生じ、電池の性能や寿命が影響を受ける。
【0041】
以上を考慮して、電極群の使用中の電極群の膨張力を考慮して電極群占有率を低くすることにより電極群性能が劣化するという問題及び電解液が不足するという問題を解決するために、発明者は、鋭意検討をした結果、電池セルを設計し、電池セルのケース内に少なくとも１つの密閉バッグが配置され、バッグが少なくとも電極群組立体の側壁に対応するように構成され、バッグ内に電解液が収容されており、バッグに脆弱構造が設けられることによって、バッグ内の圧力が閾値に達する場合、電解液は脆弱構造を突き破ってバッグから流出することができる。
【0042】
このような電池セルでは、バッグが電極群組立体の側壁に対応して設けられることによって、電池セルの使用初期では、バッグはケース内の電極群組立体の厚さ方向における空きスペースを占め、電池セルの等効電極群占有率を向上させることに相当し、これにより、電極群占有率の低い電池では電極群組立体の極板にしわが発生するという問題が効果的に回避される。
【0043】
電池セルの使用中の充放電サイクルの進行に伴い、電極群組立体で膨張が発生した場合、電極群組立体の側壁に対応して設けられるバッグは押されて変形する。電池セルの異なる位置での電極群組立体の受ける力の違いや環境温度の違いなどの因素の影響により、電極群組立体における膨張力の大きさも異なり、バッグが各電極群組立体の実際の膨張圧力に応じて押されて変形することで、電極群組立体に対する膨張圧力が適応的に調整される。
【0044】
電池のエネルギー密度に対する要件がますます高まる中、本願の電池セルは、電極群組立体の膨張力のための緩衝スペースとしてケースの内部スペースを活用することができる。例えば、通常、電極群組立体の中央位置では両端よりも膨張が深刻であり、膨張力も大きい。この場合、バッグは押されて変形し、電極群組立体の側壁の中間位置に対応する部分が薄くなり、電解液は両端にある緩衝スペースに押され、このようにして、電極群組立体の中央部の膨張力が緩和され、電池性能のさらなる劣化及びリチウム溶出のリスクが回避される。
【0045】
電極群組立体のさらなる使用や膨張力のさらなる増大に伴い、バッグはさらに押されて、バッグ内の圧力が閾値に達するまで押された場合、電解液はバッグの脆弱構造を突き破ってバッグから流出し、ケース内に入って電池セルのケース内へ消費された分の電解液が補充され、これにより、電解液の自動補充効果が得られる。なお、バッグ内の電解液はケース内の初期の電解液と同じであってもよく、異なってもよい。例えば、バッグ内の電解液は、使用される電極群組立体に対応する特殊の電解液であってもよいし、他の機能性電解液であってもよい。
【0046】
本願の実施例で開示された電池セルは、車両、船又は航空機などの電気消費装置に適用できるが、これらに限定されない。本願で開示された電池セル、電池などからなるこの電気消費装置の電源システムが使用されてもよく、このようにして、電極群の膨張力を自動的に調整し、電極群の劣化を緩和し、消費された分の電解液を補充し、電池の性能の安定性を向上させて電池の寿命を延ばすのに有利である。
【0047】
本願の実施例は、電池を電源として使用する電力消費装置を提供し、電力消費装置は、携帯電話、タブレット、ノート型コンピュータ、電動玩具、電動工具、バッテリカー、電気自動車、汽船、宇宙機などであってもよいが、これらに限定されない。ここで、電気玩具は、ゲーム機、電気自動車玩具、電気汽船玩具や電気飛行機玩具などのような、固定式又は移動式の電気玩具を含むことができ、宇宙船は、航空機、ロケット、スペースシャトルや宇宙船などを含んでもよい。
【0048】
以下の実施例では、説明の便宜上本願の一実施例の電気消費装置が車両１０００である場合を例として説明する。
【0049】
図１を参照すると、図１は本願のいくつかの実施例で提供される車両１０００の構造概略図である。車両１０００は燃料自動車、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自動車などであってもよい。車両１０００の内部に電池１００が設けられ、電池１００は車両１０００の底部、車頭や車尾に設けられてもよい。電池１００は車両１０００に電力を供給することに用いられ、例えば、電池１００は車両１０００の操作電源として機能し得る。車両１０００はコントローラ２００とモータ３００をさらに含んでもよく、コントローラ２００は電池１００を制御してモータ３００に給電させることに用いられ、例えば、車両１０００の起動、ナビゲーションや走行時の作動用電気を供給することに用いられる。
【0050】
本願のいくつかの実施例では、電池１００は車両１０００の操作電源だけではなく、車両１０００の駆動電源として、燃料又はガスを代替又は部分的に代替して、車両１０００に駆動動力を供給してもよい。
【0051】
図２を参照すると、図２は本願のいくつかの実施例で提供される電池１００の分解図である。電池１００は、筐体１０と、電池セル２０とを含み、電池セル２０は筐体１０内に収納される。ここで、筐体１０は電池セル２０に収納スペースを提供することに用いられ、筐体１０はさまざまな構造とされてもよい。いくつかの実施例では、筐体１０は第１部分１１と第２部分１２とを含んでもよく、第１部分１１と第２部分１２は互いに結合され、第１部分１１と第２部分１２は共同で電池セル２０を収納することに用いられる収納スペースを画定する。第２部分１２は一端が開口した中空構造であってもよく、第１部分１１は板状構造であってもよく、第１部分１１は第２部分１２の開口側に結合され、これにより、第１部分１１と第２部分１２は共同で収納スペースを画定し、また、第１部分１１と第２部分１２は両方ともに一側が開口した中空構造であってもよく、第１部分１１の開口側は第２部分１２の開口側に結合される。もちろん、第１部分１１及び第２部分１２からなる筐体１０の形状はさまざまであり、例えば、円筒体、直方体などである。
【0052】
電池１００では、電池セル２０は複数であってもよく、複数の電池セル２０は互いに直列接続、並列接続又は直並列接続されてもよく、直並列接続とは、複数の電池セル２０のうち直列接続されたものも並列接続されたものもあることを意味する。複数の電池セル２０は互いに直接直列接続、並列接続又は直並列接続されてから、複数の電池セル２０からなるものは全体として筐体１０内に収納されてもよいが、もちろん、電池１００は、複数の電池セル２０が、直列接続、並列接続又は直並列接続されて電池モジュールの形態となり、次に、複数の電池モジュールが直列接続、並列接続又は直並列接続されて一体となり、筐体１０内に収納されてもよい。電池１００は他の構造を含んでもよく、例えば、該電池１００は、複数の電池セル２０を電気的に接続するためのバスバー部材をさらに含んでもよい。
【0053】
ここでは、各電池セル２０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又はマグネシウムイオン電池であってもよいが、これらに限定されない。電池セル２０は円筒状、扁平状、直方体状又は他の形状などとしてもよい。
【0054】
図３を参照すると、図３は本願のいくつかの実施例で提供される電池セル２０の分解構造概略図である。電池セル２０とは、電池を構成する最小単位である。図３のように、電池セル２０はカバープレート２１、ケース２２、電極群組立体２３、バッグ２４及び他の機能性部材を含む。
【0055】
カバープレート２１とは、ケース２２の開口に結合されて、電池セル２０の内部環境を外部環境から隔離させる部材である。限定されるものではないが、カバープレート２１の形状はケース２２に対応するようにケース２２の形状に合わせたものとしてもよい。任意選択的に、カバープレート２１は一定の硬度や強度を有する材質（例えばアルミ合金）で製造されてもよく、このように、カバープレート２１は押されたり衝撃を受けたりした場合に変形しにくく、電池セル２０により高い構造強度を持たせ、安全性をある程度向上させる。カバープレート２１には電極端子２１ａなどの機能性部材が設けられてもよい。電極端子２１ａは、電極群組立体２３に電気的に接続されて、電池セル２０の電力を出力又は入力することに用いられる。いくつかの実施例では、カバープレート２１には、電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する場合に内部圧力を放出するための圧力解放機構がさらに設けられてもよい。カバープレート２１の材質は、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミ合金、プラスチックなどのさまざまなものとしてもよく、本願の実施例では、これについて特に制限しない。いくつかの実施例では、カバープレート２１の内側に絶縁部材がさらに設けられてもよく、絶縁部材は、ケース２２内の電気接続部材とカバープレート２１とを仕切ることで、短絡のリスクを低減させ得る。例示的には、絶縁部材はプラスチックやゴムなどであってもよい。
【0056】
ケース２２は、カバープレート２１と連携して電池セル２０の内部環境を作る組立体であり、ここで、作られた内部環境は、電極群組立体２３、電解液及び他の部材を収納することに用いられてもよい。ケース２２とカバープレート２１は独立した部材としてもよく、ケース２２に開口が設けられ、開口にカバープレート２１を結合させることにより電池セル２０の内部環境が作られる。限定されるものではないが、カバープレート２１とケース２２は一体化されてもよく、具体的には、カバープレート２１及びケース２２は、他の部材をケースに入れる前に、同一の接続面を構成し、ケース２２の内部を密閉させる際には、カバープレート２１はケース２２に結合される。ケース２２の形状や寸法はさまざまであり、例えば直方体形、円筒体形、六角柱形などがある。具体的には、ケース２２の形状は電極群組立体２３の具体的な形状及び寸法によるものであってもよい。ケース２２の材質は多種であり、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミ合金、プラスチックなどであり、本願の実施例では、これについて特に制限しない。
【0057】
電極群組立体２３は、電池セル１００において電気化学的反応が起こる部材である。ケース２２内には１つ又は複数の電極群組立体２３が含まれていてもよい。電極群組立体２３は主に、正極板と負極板を捲回又は積層したものであり、通常、正極板と負極板との間にセパレータが介在している。正極板及び負極板においては、活物質を有する部分は電極群組立体の本体部となり、活物質を有さない部分はそれぞれタブ２３ａとなる。正極タブ及び負極タブは両方ともに本体部の一端に位置する、又はそれぞれ本体部の両端に位置してもよい。電池の充放電中に、正極活物質及び負極活物質は電解液と反応し、タブ２３ａは電極端子に接続されて電流回路を構成する。
【0058】
バッグ２４は電解液を内部に収容した密閉バッグであり、押されると変形可能である。電池内部での使用環境に対応し、密封を容易にするために、バッグ２４は耐食性及び粘着性を有する非導電性封止材料で製造すべきである。例えば、外部保護層と内部密封層を含む機能複合フィルム又は封止材料を用いてもよい。ここで、外部保護層は耐食性の絶縁材料であり、電池内の電解質の環境に適しており、使用状態の電池の温度や圧力などの環境に適している。例えば外部保護層はアルミニウム、テフロン（登録商標）、アクリル、ポリプロピレンなどであってもよい。内部密封層は例えばヒートシールプロセスにより封止されやすい熱可塑性ポリエステルフィルム又はコーティング、例えばポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタンなどであってもよい。いくつかの実施例では、密閉バッグ２４はアルミプラスチックフィルムをヒートシールすることにより製造され得る。
【0059】
バッグ２４に脆弱構造が設けられ、脆弱構造はバッグ２４の他の位置よりも低強度であり、これにより、バッグ２４内の圧力が閾値に達する場合、電解液は脆弱構造を突き破って脆弱構造での破裂口を通じてバッグ２４から流出する。
【0060】
図３とともに図４～図７を参照すると、図４は、本願のいくつかの実施例に係る電池セルのＹ方向に沿った断面構造概略図であり、図５～図７は本願のいくつかの実施例に係る電池セルのＸ方向に沿った断面構造概略図であり、これらのうち、図６及び図７はそれぞれバッグが押された状態及び電解液が脆弱構造を突き破ってバッグから流出したときの状態を示す。
【0061】
図示した通り、図においては、Ｙ方向は電極群組立体２３の高さ方向である。タブ２３ａは電極群組立体２３の高さ方向の端部に位置し、カバープレート２１の電極端子２１ａに電気的に接続される。ケース２２内には電解液が充填されており、少なくとも１つの電極群組立体２３はケース２２内に配置され、密閉バッグ２４はケース２２内に配置され、バッグ２４は電解液を内部に収容しており、少なくとも電極群組立体２３の側壁に対応して設けられ、バッグ２４には少なくとも１つの脆弱構造２５が設けられる。バッグ２４内の圧力が閾値に達する場合、バッグ内の電解液は脆弱構造２５を突き破ってバッグ２４から流出する。
【0062】
「電極群組立体２３の側壁」とは、電極群組立体２３の高さ方向（図３におけるＹ方向）に平行な方向の外壁を指す。電極群組立体２３の膨張力は通常高さ方向に垂直な方向に沿うものであり、このため、電極群組立体２３の膨張方向は主として、側壁本体（即ち厚さ方向、図３におけるＺ方向）及び隅部（即ち幅方向の両端、図３におけるＸ方向の両端）である。「バッグ２４は少なくとも電極群組立体２３の側壁に対応して設けられる」とは、バッグ２４がケース２２内に配置され、バッグ２４の少なくとも一部が電極群組立体２３の側壁に突き当たることを意味する。
【0063】
ケース２２内においてバッグ２４が少なくとも電極群組立体２３の側壁に対応するように設けられることによって、電池セル１００の使用初期では、バッグ２４は電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間の空きスペースを占め、電極群組立体２３を支持する役割を果たし、これにより、電極群組立体２３にはしわが発生するという問題が効果的に回避される。特に電極群占有率の低い電池に有利である。
【0064】
図６を参照すると、電極群組立体２３の使用時間が長くなるのに伴い、側壁で膨張が生じた場合、電極群組立体２３の側壁に対応して設けられるバッグ２４に押圧力が加えられ、図６においては、矢印方向は電極群組立体２３の膨張によるバッグ２４への押圧力の方向である。バッグ２４は、押されると変形し、電極群組立体２３の側壁に対応する部位が薄くなり、バッグ２４内の電解液は押圧力の小さい領域、例えば、図においてバッグ２４の電極群組立体２３の高さ方向の端部領域に集まり、この領域は電極群組立体２３の膨張力を緩衝するスペースとして機能する。また、バッグ２４の内部圧力が増大し、電極群組立体２３の側壁の膨張力に抵抗したり緩和させたりする。このようにして、電極群組立体２３の膨張力がさらに上昇して、極板が押されてリチウムが溶出するというリスクは低減される。
【0065】
図７を参照すると、電極群組立体２３の使用時間がさらに長くなるのに伴い、膨張力はさらに向上し、バッグ２４に対する押圧の度合いもさらに向上する。バッグ２４の内部圧力が閾値に上昇した場合、図７の上方の曲がり矢印に示すように、脆弱構造２５は突き破られて、バッグ２４内の電解液は脆弱構造２５箇所の破裂口を介してバッグ２４から流出する。本願の実施例の電池セル１００では、バッグ２４に少なくとも１つの脆弱構造２５が設けられることによって、電極群組立体２３の膨張力が一定になったときに、バッグ２４内の電解液はケース２２内に消費された分の電解液を自動的に補充する。
【0066】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、さらに図５～図７を参照すると、電極群組立体２３の側壁は、電極群組立体２３の２つの端部の中央領域に位置する中央側壁部分を含み、かつ少なくともバッグ２４の一部は電極群組立体２３の中央側壁部分に対応して設けられる。電極群組立体２３の中央側壁部分は、電極群の使用中に膨張が最も深刻であり、膨張力が最も高い部分である場合が多く、少なくともバッグ２４の一部がこの中央側壁部分に対応して設けられることにより、当該部分の電極群組立体２３の膨張力が緩和され、電極群組立体２３の中央領域の極板が大きく押されて、リチウム溶出を引き起こすという問題、及び電池性能の劣化が回避され得る。
【0067】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、バッグ２４は電極群組立体２３とケース２２の側壁との間に設けられ、又はバッグ２４は隣接する電極群組立体２３の間に設けられる。バッグ２４の少なくとも一面が電極群組立体２３の側壁に密着し、電極群組立体２３が使用中に膨張した場合、バッグ２４を押すことが可能であれば、本願の目的が達成される。
【0068】
例えば、バッグ２４の少なくとも一部は電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間に設けられてもよく、ケース２２内に２つ以上の電極群組立体２３が設けられた実施例では、バッグ２４の少なくとも一部は隣接する電極群組立体２３の側壁の間に設けられ、又は電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間に設けられてもよく、電極群組立体２３が円筒形である実施例では、バッグ２４の少なくとも一部は円筒形電極群組立体２３の側壁を環状として取り囲み、電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間に設けられてもよい。また、バッグ２４は１つ又は複数であってもよく、ケース２２内に複数のバッグ２４が配置された実施例では、少なくとも１つのバッグ２４は電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間に設けられ、又は少なくとも１つのバッグ２４は隣接する電極群組立体２３の側壁の間に設けられてもよい。任意選択的に、バッグ２４のケースへの配置形態は、具体的には、電極群組立体２３の側壁及び／又はケース１１の側壁間に介在されてもよい。
【0069】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図８を参照すると、図８は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグ２４の構造概略図である。図示した通り、少なくとも１つの脆弱構造２５はバッグ２４の縁部の少なくとも一部に設けられる。
【0070】
バッグ２４の縁部とは、バッグ２４のうち電極群組立体２３の側壁又はケース２２の側壁に密着していない部分を指す。例えば電極群組立体２３が方形であり、かつバッグ２４が隣接する電極群組立体２３の側壁間に設けられる実施例では、バッグ２４の縁部は、バッグ２４の電極群組立体２３の高さ方向（例えば図３におけるＹ方向）の両端、又はバッグ２４の電極群組立体２３の幅方向（例えば図３におけるＸ方向）の両側を含んでもよい。したがって、バッグ２４の縁部は隣接する電極群組立体２３の隙間、又は電極群組立体２３とケース２２との間の隙間に位置し、かつ電極群組立体２３又はケース２２の側壁に密着していない。脆弱構造２５がバッグ２４の縁部の少なくとも一部に設けられることによって、バッグ２４が押され、かつその内部の圧力が閾値に達する場合、電解液はバッグ２４の縁部にある脆弱構造２５を突き破って、電極群組立体２３の側壁又はケース２２の側壁により遮断されずにバッグ２４の縁部から容易に流出することができ、このように、電極群組立体２４の側壁の隙間からケース２２内へ消費された分の電解液が補充されやすくなる。
【0071】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、電池セル１００は使用状態での上方端部を含み、少なくとも１つの脆弱構造２５はバッグ２４のうち上方端部に近い位置にある。重力の作用により、使用状態では、電池セル１００の上方端部で電解液の不足、さらに局所的な枯渇がより発生しやすい。脆弱構造２５がバッグ２４のうち上方端部に近い位置に設けられることにより、バッグ２４内の電解液が脆弱構造２５を突き破って、電池セル１００の上方端部からバッグ２４外へ流出し、ケース２２内へ電解液を補充することが容易になり、電解液の局所的な枯渇のリスクが回避される。電池セル１００の使用状態での配置方向にもよるが、電池セル１００の使用状態での上方端部はカバープレート２１側に接近してもよく、カバープレート２１側とは反対側に接近してもよく、電極群組立体２３の厚さ方向の上方端部などとしてもよい。
【0072】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図９を参照すると、図９は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグの構造概略図である。図示した通り、バッグ２４は、少なくとも１つの第１バッグ２４１と、少なくとも１つの第２バッグ２４２とを含んでもよく、第１バッグ２４１は電解液を収容しており、第２バッグ２４２は電解液を収容しておらず、第１バッグ２４１と第２バッグ２４２は初期状態では互いに仕切られている。
【0073】
第１バッグ２４１内に電解液が収容されているので、第１バッグ２４１から仕切られている第２バッグ２４２内には電解液が収容されていない。このような構成によれば、初期状態では、第２バッグ２４２はほとんどケース２２内のスペースを占めておらず、第１バッグ２４１が電極群組立体２３の側壁で押されると、第１バッグ２４１内の電解液は第２バッグ２４２に入り、よって、第２バッグ２４２は緩衝スペースとして機能する。第２バッグ２４２のケース２２内での配置位置によって、バッグ２４内の電解液が押されたときに当該箇所に合流するように導流され、電池セル１００のケース２２の内部スペースの利用率が向上する。例えば、第２バッグ２４２の位置は必要に応じてケース２２内のいずれの空きスペースとしてもよく、かつ実際の状況に応じて特定の形状としてもよい。ここでは、電池のエネルギー密度への要件がますます高まる中、特に有利である。
【0074】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、また図９を参照すると、図９は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグ２４の構造概略図である。図示した通り、バッグ２４は、第１バッグ２４１と第２バッグ２４２との間に設けられ、両方を仕切るための第１脆弱構造２５１を含んでもよく、第１バッグ２４１内の圧力が第１閾値に達する場合、第１バッグ２４１内の電解液は第１脆弱構造２５１を突き破って、第２バッグ２４２に流れ、これにより、電極群組立体２３の膨張力に対する一段緩衝が行われる。第１バッグ２４１と第２バッグ２４２との間に介在している第１脆弱構造２５１が設けられることにより、電解液は第１脆弱構造２５１を突き破った後第２バッグ２４２に流れ、これにより、電極群組立体２３の膨張力に対する二段緩衝が行われる。このようにして、膨張圧力を段階的に調整する能力が電池セル１００に付与される。
【0075】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、さらに図９を参照すると、第２バッグ２４２には第２脆弱構造２５２が設けられてもよく、第２バッグ２４２内の圧力が第２閾値に達する場合、第２バッグ２４２内の電解液は第２脆弱構造２５２を突き破って第２バッグ２４２から流出する。第２バッグ２４２に第２脆弱構造２５２が設けられることによって、電解液は第２バッグ２４２の第２脆弱構造２５２から流出しケース２２内に消費された分の電解液を補充しやすい。
【0076】
もちろん、別の実施例では、第２バッグ２４２に電解液が流出する第２脆弱構造２５２が設けられず、第１バッグ２４１のみに電解液がバッグ２４から流出する別の脆弱構造が設けられるようにしてもよく、これによって、バッグ２４に対する押圧が強くなるのに伴い、第１バッグ２４１の内部の電解液は第２バッグ２４２に流れてから、第１バッグ２４１に設けられる脆弱構造からケース２２内に流れる。若しくは、別の実施例では、第２バッグ２４２に第２脆弱構造２５２が設けられるとともに、第１バッグ２４１に電解液がバッグ２４から流出する別の脆弱構造が設けられてもよく、これによって、電解液は第２脆弱構造２５２及び第１バッグ２４１の別の脆弱構造の両方を介してバッグ２４から流出することができ、バッグ２４からケース２２への電解液補充速度が速まる。
【0077】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図１０を参照すると、本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のＹ方向に沿った断面構造概略図である。図示した通り、少なくとも１つの第１バッグ２４１は電極群組立体２３の間に設けられ、少なくとも１つの第２バッグ２４２は電極群組立体２３の２つの端部の領域に設けられる。電極群組立体２３の端部領域では、通常空きスペースがある。例えばカバープレート２１と電極群組立体２３との間の高さ方向のスペースがあり、タブ２３ａの占めたスペース以外、タブ２３ａの占めていない空きスペースがあり、また、電極群組立体２３の底部とケース２２の底部との間にも空きスペースが存在するが、これらのスペースは多くの場合利用されていない。本願では、第２バッグ２４２が電極群組立体２３の端部領域に配置されることにより、電極群組立体２３の端部の高さ方向の空きスペースは、電極群組立体２３の膨張力を緩衝するスペースとして効果的に利用される。第２バッグ２４２は電極群組立体２３の一端又は両端に配置されてもよく、タブ２３ａの位置する一端でも、タブ２３ａが設けられていない他端でもよい。図１０に示すように、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側では、それぞれ両側の電極群組立体のタブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａ、ケース２２と電極群組立体２３との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のタブが設けられていない側で、それぞれ電極群組立体２３の両側へ延伸し、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。
【0078】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、また図１１を参照すると、本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のＹ方向に沿った断面構造概略図である。図示した通り、前記電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間、及び電極群組立体２３間には第１バッグ２４１が設けられ、少なくとも１つの第２バッグ２４２は電極群組立体２３の上方端部のうちタブ２３ａが設けられていない領域内に位置してもよい。第２バッグ２４２が電極群組立体２３の上方端部に配置された、特にタブ２３ａの位置する一端に配置された場合、電池セル１００のケース２２内のスペースを十分に利用することから、第２バッグ２４２の形状は、タブ２３ａの形状に応じてタブ２３ａの占めたスペース以外のスペースを充填するように設計されてもよく、これは、特に電池のエネルギー密度の向上に有利である。図１１に示すように、電極群組立体２３の端部とケース２２の側壁の隅部には第２バッグ２４２が設けられ、前記第２バッグ２４２の形状は電極群組立体２３の端部とケースとの間のスペースに適しているものとされ、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側で、タブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａとケース２２の側壁との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のうちタブが設けられていない側で、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。また、電極群組立体２３の間に設けられた第２バッグ２４２の形状は電極群組立体２３の端部間のスペースに適しているものとされ、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側で、それぞれ両側の電極群組立体のタブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａ、ケース２２と電極群組立体２３との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のうちタブが設けられていない側で、それぞれ電極群組立体２３の両側へ延伸し、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。
【0079】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図１２を参照すると、図１２は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグ２４の構造概略図である。図示した通り、バッグ２４は、第１バッグ２４１と第２バッグ２４２との間に設けられる少なくとも１つの緩衝バッグ２４３及び第３脆弱構造２５３をさらに含んでもよい。ここで、第１脆弱構造２５１は第１バッグ２４１と緩衝バッグ２４３とを仕切り、第３脆弱構造２５３は緩衝バッグ２４３と第２バッグ２４２とを仕切り、緩衝バッグ２４３内の圧力が第３閾値に達する場合、緩衝バッグ２４３内の電解液は第３脆弱構造２５３を突き破って第２バッグ２４２に流れる。緩衝バッグ２４３は第１バッグ２４１と第２バッグ２４２とを接続するものとして機能し、第２バッグ２４２が電極群組立体２３の端部領域内にある場合、緩衝バッグ２４３が設けられることは特に有利である。さらに、第１脆弱構造２５１及び第３脆弱構造２５３で第１バッグ２４１、第２バッグ２４２、緩衝バッグ２４３を仕切ることで、膨張を段階的に緩衝する能力が電極群組立体２３に付与される。
【0080】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図１３を参照すると、図１３は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグ２４の構造概略図である。図示した通り、少なくとも１つの緩衝バッグ２４３は互いに間隔を空けて設けられる少なくとも１つのチャンネル２４３ａであり、各チャンネル２４３ａの一端には第１脆弱構造２５１が設けられ、各チャンネル２４３ａの他端には第３脆弱構造２５３が設けられる。緩衝バッグ２４３が間隔を空けた少なくとも１つのチャンネル２４３ａとされることにより、電池セル１００は電極群組立体２３の使用の程度や膨張力の変化に応じて、異なる数のチャンネル２４３ａを突き破ることができ、このように、緩衝スペースの発生や内部の電解液の排出が適応的に調整され得る。これによって、さまざまな位置や作動状況では電極群組立体２３の性能が一致する傾向が確保される。
【0081】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、緩衝バッグ２４３が複数のチャンネル２４３ａを含む場合、チャンネル２４３ａはそれぞれ体積が同じであるか又は異なる。ケース２２内の電極群組立体２３の位置、受力や環境温度の因素の影響により、電極群組立体２３の使用の程度や膨張圧力も異なる。これに応じて、チャンネル２４３ａのそれぞれの体積は同じであるか又は異なるように構成され、これにより、各チャンネル２４３ａによる緩衝スペースは同じであるか又は異なり、バッグ２４は各位置での電極群組立体２３の使用の程度や膨張圧力に応じて、膨張圧力を正確に調整することができる。
【0082】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図１４を参照すると、図１４は本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のバッグ２４の構造概略図である。図１４に示すバッグ２４では、前記第１バッグ２４１の両側のそれぞれに第２バッグ２４２が設けられ、前記第１バッグ２４１と第２バッグ２４２との間に第１脆弱構造２５１が設けられ、第１バッグ２４１内の圧力が第１閾値に達する場合、第１バッグ２４１内の電解液は第１バッグ２４１の両側の第１脆弱構造２５１を突き破って、それぞれ両側から第２バッグ２４２に流れ、これにより、電極群組立体２３の膨張力に対する一段緩衝が行われる。前記第１バッグ２４１の両側のそれぞれに第２バッグ２４２が設けられることによって、前記第１バッグ２４１の内部圧力が高すぎるときに、圧力が迅速に解放され、電極群組立体２３の膨張力に対する緩衝が効率的に行われる。さらに、また図１４を参照すると、各前記第２バッグ２４２には第２脆弱構造２５２が設けられ、第２バッグ２４２内の圧力が第２閾値に達する場合、第２バッグ２４２内の電解液は第２脆弱構造２５２を突き破って第２バッグ２４２から流出する。第２バッグ２４２に第２脆弱構造２５２が設けられることによって、電解液は第２バッグ２４２の第２脆弱構造２５２から流出しケース２２内に消費された分の電解液を補充しやすい。
【0083】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、さらに図１４を参照すると、前記第１バッグ２４１と各前記第２バッグ２４２との間にそれぞれ緩衝バッグ２４３及び第３脆弱構造２５３が設けられ、図示した通り、第１脆弱構造２５１は第１バッグ２４１と緩衝バッグ２４３とを仕切り、第３脆弱構造２５３は緩衝バッグ２４３と第２バッグ２４２とを仕切り、緩衝バッグ２４３内の圧力が第３閾値に達する場合、緩衝バッグ２４３内の電解液は第３脆弱構造２５３を突き破って第２バッグ２４２に流れる。さらに、また図１４を参照すると、少なくとも１つの緩衝バッグ２４３は互いに間隔を空けて設けられる少なくとも１つのチャンネル２４３ａであり、各チャンネル２４３ａの一端には第１脆弱構造２５１が設けられ、各チャンネル２４３ａの他端には第３脆弱構造２５３が設けられる。前記緩衝バッグ２４３の内部の構成は同じであるか又は異なり、一端の緩衝バッグ２４３の内部にはチャンネルが設けられ、他端の緩衝バッグ２４３の内部にはチャンネルが設けられなくてもよく、ここでは限定しない。本願の実施例は、前記第１バッグ２４１の両端のそれぞれに緩衝バッグ２４３が設けられることにより、電極群の両端ともに空きスペースが存在する場合に適用でき、両端の緩衝バッグ２４３は前記各第２バッグ２４２を電極群の両端に設けることに有利である。
【0084】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、バッグ２４が複数の第１脆弱構造２５１を含む場合、各第１脆弱構造２５１の第１閾値は同じであってもよい。電極群組立体２３が使用に伴い膨張すると、ケース２２内の圧力は増加してバッグ２４に対して押圧力を加え、バッグ２４内の圧力もその分増加する。バッグ２４内の圧力が第１閾値に達する場合、第１脆弱構造２５１はバッグ２４内の電解液で突き破られて、電解液は第１脆弱構造２５１の破裂部位を介してバッグ２４から流出する。電解液が排出されるのに伴い、ケース２２内の圧力とバランスを取るまでバッグ２４内の圧力は小さくなる。複数の第１脆弱構造２５１のそれぞれの第１閾値を同じものとすれば、バッグ２４内の圧力が第１閾値に達する場合、各第１脆弱構造２５１が同時に破裂し、電解液が同時に流出し、これにより、電極群組立体２３の膨張圧力が効率的に緩和され、ケース２２内へ電解液が効率的に補充される。
【0085】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、バッグ２４が複数の第１脆弱構造２５１を含む場合、各第１脆弱構造２５１の第１閾値は異なってもよい。各第１脆弱構造２５１の第１閾値が異なるものとされ、各第１脆弱構造２５１が電極群組立体２３の膨張及びケース２２内の圧力の増大に伴い、段階的で徐々に突き破られ、これにより、電極群組立体２３の膨張圧力が段階的に緩和され、電解液が徐々に排出され、かつ各第１脆弱構造２５１の具体的な位置や各第１閾値の値を設定することで、膨張圧力に対する緩和能力及び電解液補充に対する微調整が図られる。
【0086】
第１脆弱構造２５１の第１閾値は０．１ＭＰａ～２．０ＭＰａの間の範囲であってもよく、この圧力範囲は、使用状態の電池セル１００のケース２２内の圧力範囲に対応する。
【0087】
同様に、本願のいくつかの実施例によれば、バッグ２４が第１バッグ２４１と第２バッグ２４２とを含み、かつ第２バッグ２４２に複数の第２脆弱構造２５２が設けられる場合、各第２脆弱構造２５２の第２閾値は同じであるか又は異なる。第２脆弱構造２５２は第２バッグ２４２に設けられ、第２バッグ２４２は初期状態で内部に電解液が収容されていない。電極群組立体２３が使用に伴い膨張すると、ケース２２内の圧力は増加して第１バッグ２４１に押圧力を加え、バッグ２４１内の圧力が第１閾値に増加した場合、第１脆弱構造２５１は第１バッグ２４１内の電解液で突き破られて、電解液は第１脆弱構造２５１の破裂部位を介して第１バッグ２４１から第２バッグ２４２に流れ、第１バッグ２４内の圧力が解放され、その分小さくなる。電極群組立体２３がさらに膨張するのに伴い、第１バッグ２４１及び第２バッグ２４２はさらに押され、第２バッグ２４２内の圧力は第２閾値に達し、第２バッグ２４２に入った電解液は第２脆弱構造２５２を突き破って、第２脆弱構造２４２の破裂部位を介して２バッグから流出する。複数の第２脆弱構造２５２の第２閾値を同じ値とすることにより、電極群組立体２３の膨張圧力を緩和するバッグ２４の能力が高まり、ケース２２内へ電解液が効率的に補充される。複数の第２脆弱構造２５２の第２閾値を異なるものとすることにより、各第２脆弱構造２５２の具体的な位置や各第２閾値の値を設定することで、バッグ２４の膨張圧力に対する緩衝能力及び電解液補充が微調整され得る。
【0088】
同様に、第２脆弱構造２５２の第２閾値も０．１ＭＰａ～２．０ＭＰａの間の範囲であってもよく、この圧力範囲は、使用状態の電池セル１００のケース２２内の圧力範囲に対応する。
【0089】
同様に、本願のいくつかの実施例によれば、バッグ２４が複数の第３脆弱構造２５３を含む場合、各第３脆弱構造２５３の第３閾値は同じであるか又は異なる。第３脆弱構造２５３は第２バッグ２４２に設けられ、かつ第２バッグ２４２と緩衝バッグ２４３との間に介在しており、第２バッグ２４２及び緩衝バッグ２４３は初期状態で内部に電解液が収容されていない。電極群組立体２３が使用に伴い膨張すると、ケース２２内の圧力は増加して第１バッグ２４１に押圧力を加え、バッグ２４１内の圧力が第１閾値に増加した場合、第１脆弱構造２５１は第１バッグ２４１内の電解液で突き破られて、電解液は第１脆弱構造２５１の破裂部位を介して第１バッグ２４１から緩衝バッグ２４３に流れ、第１バッグ２４内の圧力は解放され、その分小さくなる。電極群組立体２３がさらに膨張するのに伴い、第１バッグ２４１及び緩衝バッグ２４３はさらに押され、緩衝バッグ２４３内の圧力は第３閾値に達し、緩衝バッグ２４３に入った電解液は第３脆弱構造２５３を突き破って、第３脆弱構造２４３の破裂部位を介して緩衝バッグから流出し、第２バッグ２４２に入る。複数の第３脆弱構造２５３の第３閾値を同じものとすることにより、電極群組立体２３の膨張圧力を緩和するバッグ２４の能力が高まり、第２バッグ２４２への電解液が効率的に補充される。複数の第３脆弱構造２５３の第３閾値を異なるものとすることにより、各第２閾値を設定することで、バッグ２４の膨張圧力に対する緩衝能力が微調整され得る。
【0090】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、各脆弱構造２５はバッグ２４に形成された薄化エリアを含んでもよい。例えば、バッグ２４がアルミプラスチックフィルムで形成されている実施例では、特定の位置でアルミプラスチックフィルムを、例えば打ち抜き、エッチング、ヒートシールなどにより薄化することにより、脆弱構造２５が得られてもよく、脆弱構造２５はバッグ２４の他の位置よりも圧力負荷能力が低く、これによって、バッグ２４内の圧力が増大した場合、薄化エリアからなる脆弱構造２５はバッグ２４内の電解液でより突き破られやすく、電解液は薄化エリアの破裂部位を介してバッグ２４から流出しやすくなる。
【0091】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、各脆弱構造２５は、ヒートシールプロセスやパラメータの調整によりヒートシール強度（利用可能なパラメータ：封止温度：２５～３００℃、熱風圧力：１０～５００ｋｇｆ、時間０．００１～６０ｓ）を小さくすることにより製造されてもよく、バッグ２４には追加のサンドイッチ部が設けられてもよい。サンドイッチ部は、サンドイッチ層材料をバッグ２４の特定の位置に設けることにより形成されてもよい。サンドイッチ層材料はナイロン層と流延ポリプロピレン（ＣＰＰ：Ｃａｓｔ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）層とを備えた複合サンドイッチ層であってもよく、図１５に示すように、前記サンドイッチ層材料は、ナイロン層ａ、粘着層ｂ、アルミニウム箔層ｃ、保護層ｄ、接着層ｅ、及びＣＰＰ層ｆを含む。これらのうち、前記ナイロン層ａは外保護層であり、主としてアルミニウム箔層ｃへのスクラッチを防止して、保護の役割を果たし、一般にはポリヒダントインであり、前記粘着層ｂはナイロン層ａとアルミニウム箔層ｃとを接続することに用いられ、一般には接着系高分子層、例えば、ポリオレフィン系樹脂などであり、前記アルミニウム箔層ｃは、主に密封の役割を果たす支持層であり、前記保護層ｄは機能性無機塩コーティングであり、耐電解液腐食及び耐高温腐食の役割を果たし、前記接着層ｅは接着の役割を果たし、オレフィン系接着剤を用いてもよく、前記ＣＰＰ層は主にヒートシールの役割を果たし、一般にはポリプロピレンを材料とする。
【0092】
上記のナイロン層とＣＰＰ層との複合サンドイッチ層をサンドイッチ部の複合材料とすることにより、サンドイッチ部はバッグ２４の他の位置よりも圧力負荷能力が低く、バッグ２４内の圧力が増大したときに、ＣＰＰ層を加熱して接着した脆弱構造２５はバッグ２４内の電解液でより突き破られやすく、これにより、電解液は２枚のアルミプラスチックフィルムのＣＰＰ層の破裂部位を介してバッグ２４から流出する。
【0093】
したがって、バッグ２４が第１バッグ２４１を含み、かつ第１バッグ２４１に第１脆弱構造２５１が設けられる場合、第１脆弱構造２５１は少なくとも１つの薄化エリア、又は少なくとも１つのサンドイッチ部、又は少なくとも１つの薄化エリアと少なくとも１つのサンドイッチ部との両方を含んでもよい。このような場合、第２バッグ２４２に第２脆弱構造２５２が設けられる場合、第２脆弱構造２５２は少なくとも１つの薄化エリア、又は少なくとも１つのサンドイッチ部、又は少なくとも１つの薄化エリアと少なくとも１つのサンドイッチ部との両方を含んでもよい。このような場合、バッグ２４が緩衝バッグ２４３を含み、かつ第２バッグ２４２に第３脆弱構造２５３が設けられる場合、第３脆弱構造２５３も少なくとも１つの薄化エリア、又は少なくとも１つのサンドイッチ部、又は少なくとも１つの薄化エリアと少なくとも１つのサンドイッチ部との両方を含んでもよい。
【0094】
なお、以上の各実施例は本願の技術的解決手段を説明するために過ぎず、限定するものではなく、本願は前述各実施例を参照して詳細に説明されたが、当業者にとって明らかなように、前述各実施例に記載の技術的解決手段を修正したり、その技術的特徴の一部又は全部について同等置換を行ったりすることができ、これらの修正又は置換により、対応する技術的解決手段の本質が本願の各実施例の技術的解決手段の範囲を逸脱することはなく、これらは全て本願の請求項及び明細書の範囲に含まれるものとする。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例で得られた各技術的特徴は任意に組み合わせることができる。本願は本明細書で開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の全ての技術的解決手段を含む。
【0095】
発明を実施するための形態における図面の符号は以下のとおりである。
【符号の説明】
【0096】
車両 １０００
電池 １００
コントローラ ２００
モータ ３００
筐体 １０
第１部分 １１
第２部分 １２
電池セル ２０
カバープレート ２１
電極端子 ２１ａ
ケース ２２
電極群組立体 ２３
タブ ２３ａ
バッグ ２４
脆弱構造 ２５
第１バッグ ２４１
第２バッグ ２４２
緩衝バッグ ２４３
チャンネル ２４３ａ
第１脆弱構造 ２５１
第２脆弱構造 ２５２
第３脆弱構造 ２５３
電池 １００
コントローラ ２００
モータ ３００
筐体 １０
第１部分 １１
第２部分 １２
電池セル ２０
カバープレート ２１
電極端子 ２１ａ
ケース ２２
電極群組立体 ２３
タブ ２３ａ
バッグ ２４
脆弱構造 ２５
第１バッグ ２４１
第２バッグ ２４２
緩衝バッグ ２４３
チャンネル ２４３ａ
第１脆弱構造 ２５１
第２脆弱構造 ２５２
第３脆弱構造 ２５３
【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】
【手続補正書】
【提出日】2022-08-23
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解液が内部に充填されたケースと、前記ケース内に配置された少なくとも１つの電極群組立体と、
電解液を収容しており、前記ケース内に配置され、少なくとも前記電極群組立体の側壁に対応して設けられる少なくとも１つの密閉バッグであって、前記密閉バッグには少なくとも１つの脆弱構造が設けられ、前記密閉バッグ内の圧力が閾値に達する場合、前記密閉バッグ内の前記電解液が前記脆弱構造を突き破って前記密閉バッグから流出する密閉バッグと、を含む、電池セル。
【請求項2】
前記側壁は、前記電極群組立体の２つの端部の中央領域に位置する中央側壁部分を含み、前記密閉バッグは前記中央側壁部分に対応して設けられる、請求項１に記載の電池セル。
【請求項3】
前記密閉バッグは前記電極群組立体と前記ケースの側壁との間に設けられ、及び／又は、前記密閉バッグは隣接する前記電極群組立体の間に設けられる、請求項１又は２に記載の電池セル。
【請求項4】
少なくとも１つの前記脆弱構造は前記密閉バッグの縁部の少なくとも一部に設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項5】
複数の前記脆弱構造は前記密閉バッグの縁部の少なくとも一部に間隔を空けて設けられる、請求項４に記載の電池セル。
【請求項6】
使用状態の場合の上方端部を含み、少なくとも１つの前記脆弱構造は前記密閉バッグのうち前記上方端部に近い位置に設けられる、請求項１～５のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項7】
前記密閉バッグは、少なくとも１つの第１バッグと、少なくとも１つの第２バッグとを含み、前記第１バッグは電解液を収容しており、前記第２バッグは電解液を収容しておらず、前記第１バッグと前記第２バッグは初期状態で互いに仕切られている、請求項１～６のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項8】
前記密閉バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられて両方を互いに仕切る第１脆弱構造を含み、前記第１バッグ内の圧力が第１閾値に達する場合、前記第１バッグ内の前記電解液が前記第１脆弱構造を突き破って、前記第２バッグに流れる、請求項７に記載の電池セル。
【請求項9】
前記第２バッグに第２脆弱構造がさらに設けられ、前記第２バッグ内の圧力が第２閾値に達する場合、前記第２バッグ内の前記電解液は前記第２脆弱構造を突き破って前記第２バッグから流出する、請求項７～８のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項10】
少なくとも１つの前記第２バッグは前記電極群組立体の２つの端部の領域に位置する、請求項７～９のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項11】
前記第２バッグは、前記電極群組立体の上方端部のタブが設けられていない領域内に設けられる、請求項７～１０のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項12】
前記密閉バッグは、前記第１バッグと前記第２バッグとの間に設けられる少なくとも１つの緩衝バッグ及び第３脆弱構造をさらに含み、第１脆弱構造は前記第１バッグと前記緩衝バッグとを仕切り、前記第３脆弱構造は前記緩衝バッグと前記第２バッグとを仕切り、前記緩衝バッグ内の圧力が第３閾値に達する場合、前記緩衝バッグ内の前記電解液は前記第３脆弱構造を突き破って前記第２バッグに流れる、請求項７～１１のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項13】
少なくとも１つの前記緩衝バッグは互いに間隔を空けて設けられる少なくとも１つのチャンネルであり、各前記チャンネルの一端には前記第１脆弱構造が設けられ、各前記チャンネルの他端には前記第３脆弱構造が設けられ、
特に、前記緩衝バッグが複数の前記チャンネルを含む場合、前記チャンネルはそれぞれ体積が同じであるか又は異なる、請求項１２に記載の電池セル。
【請求項14】
前記密閉バッグが複数の第１脆弱構造を含む場合、各前記第１脆弱構造の第１閾値は同じであるか又は異なり、及び／又は前記密閉バッグが複数の第２脆弱構造を含む場合、各前記第２脆弱構造の第２閾値は同じであるか又は異なり、及び／又は
前記密閉バッグが複数の第３脆弱構造を含む場合、各前記第３脆弱構造の第３閾値は同じであるか又は異なる、請求項８～１３のいずれか１項に記載の電池セル。
【請求項15】
第１脆弱構造は前記第１バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含み、及び／又は第２脆弱構造、第３脆弱構造はそれぞれ独立して、前記第２バッグに設けられる少なくとも１つの薄化エリア及び／又は少なくとも１つのサンドイッチ部を含み、
特に、第１閾値、第２閾値、第３閾値はそれぞれ独立して、０．１ＭＰａ～２．０ＭＰａの間である、請求項８～１３のいずれか１項に記載の電池セル。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0077】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、図１０を参照すると、本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のＸ方向に沿った断面構造概略図である。図示した通り、少なくとも１つの第１バッグ２４１は電極群組立体２３の間に設けられ、少なくとも１つの第２バッグ２４２は電極群組立体２３の２つの端部の領域に設けられる。電極群組立体２３の端部領域では、通常空きスペースがある。例えばカバープレート２１と電極群組立体２３との間の高さ方向のスペースがあり、タブ２３ａの占めたスペース以外、タブ２３ａの占めていない空きスペースがあり、また、電極群組立体２３の底部とケース２２の底部との間にも空きスペースが存在するが、これらのスペースは多くの場合利用されていない。本願では、第２バッグ２４２が電極群組立体２３の端部領域に配置されることにより、電極群組立体２３の端部の高さ方向の空きスペースは、電極群組立体２３の膨張力を緩衝するスペースとして効果的に利用される。第２バッグ２４２は電極群組立体２３の一端又は両端に配置されてもよく、タブ２３ａの位置する一端でも、タブ２３ａが設けられていない他端でもよい。図１０に示すように、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側では、それぞれ両側の電極群組立体のタブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａ、ケース２２と電極群組立体２３との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のタブが設けられていない側で、それぞれ電極群組立体２３の両側へ延伸し、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0078】
本願のいくつかの実施例によれば、任意選択的に、また図１１を参照すると、本願のいくつかの実施例に係る電池セル１００のＸ方向に沿った断面構造概略図である。図示した通り、前記電極群組立体２３の側壁とケース２２の側壁との間、及び電極群組立体２３間には第１バッグ２４１が設けられ、少なくとも１つの第２バッグ２４２は電極群組立体２３の上方端部のうちタブ２３ａが設けられていない領域内に位置してもよい。第２バッグ２４２が電極群組立体２３の上方端部に配置された、特にタブ２３ａの位置する一端に配置された場合、電池セル１００のケース２２内のスペースを十分に利用することから、第２バッグ２４２の形状は、タブ２３ａの形状に応じてタブ２３ａの占めたスペース以外のスペースを充填するように設計されてもよく、これは、特に電池のエネルギー密度の向上に有利である。図１１に示すように、電極群組立体２３の端部とケース２２の側壁の隅部には第２バッグ２４２が設けられ、前記第２バッグ２４２の形状は電極群組立体２３の端部とケースとの間のスペースに適しているものとされ、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側で、タブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａとケース２２の側壁との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のうちタブが設けられていない側で、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。また、電極群組立体２３の間に設けられた第２バッグ２４２の形状は電極群組立体２３の端部間のスペースに適しているものとされ、前記第２バッグ２４２は、電極群組立体のタブ２３ａ側で、それぞれ両側の電極群組立体のタブ２３ａへ延伸し、タブ２３ａ、ケース２２と電極群組立体２３との間のスペースを充填し、前記バッグ２４２は、電極群組立体２３のうちタブが設けられていない側で、それぞれ電極群組立体２３の両側へ延伸し、電極群２３の他端とケース２２との間のスペースを充填する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0089】
同様に、本願のいくつかの実施例によれば、バッグ２４が複数の第３脆弱構造２５３を含む場合、各第３脆弱構造２５３の第３閾値は同じであるか又は異なる。第３脆弱構造２５３は第２バッグ２４２に設けられ、かつ第２バッグ２４２と緩衝バッグ２４３との間に介在しており、第２バッグ２４２及び緩衝バッグ２４３は初期状態で内部に電解液が収容されていない。電極群組立体２３が使用に伴い膨張すると、ケース２２内の圧力は増加して第１バッグ２４１に押圧力を加え、バッグ２４１内の圧力が第１閾値に増加した場合、第１脆弱構造２５１は第１バッグ２４１内の電解液で突き破られて、電解液は第１脆弱構造２５１の破裂部位を介して第１バッグ２４１から緩衝バッグ２４３に流れ、第１バッグ２４内の圧力は解放され、その分小さくなる。電極群組立体２３がさらに膨張するのに伴い、第１バッグ２４１及び緩衝バッグ２４３はさらに押され、緩衝バッグ２４３内の圧力は第３閾値に達し、緩衝バッグ２４３に入った電解液は第３脆弱構造２５３を突き破って、第３脆弱構造２４３の破裂部位を介して緩衝バッグから流出し、第２バッグ２４２に入る。複数の第３脆弱構造２５３の第３閾値を同じものとすることにより、電極群組立体２３の膨張圧力を緩和するバッグ２４の能力が高まり、第２バッグ２４２への電解液が効率的に補充される。複数の第３脆弱構造２５３の第３閾値を異なるものとすることにより、各第３閾値を設定することで、バッグ２４の膨張圧力に対する緩衝能力が微調整され得る。
【国際調査報告】