特表 2024-502427 巻回式電極組立体、電池セル、電池および受電機器

(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】2024-01-19

(54)【発明の名称】巻回式電極組立体、電池セル、電池および受電機器

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20240112BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240112BHJP

   H01M 10/054 20100101ALI20240112BHJP

   H01M 6/16 20060101ALI20240112BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20240112BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20240112BHJP

   H01M 10/654 20140101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M10/052

H01M10/054

H01M6/16 D

H01M50/538

H01M50/533

H01M10/654

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023540142

(86)(22)【出願日】2021-07-30

(85)【翻訳文提出日】2023-06-29

(86)【国際出願番号】 CN2021109909

(87)【国際公開番号】W WO2023004823

(87)【国際公開日】2023-02-02

(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】100106220

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 正悟

(72)【発明者】

【氏名】喩 鴻鋼

(72)【発明者】

【氏名】上官 会会

(72)【発明者】

【氏名】杜 ▲シィン▼▲シィン▼

(72)【発明者】

【氏名】唐 代春

【テーマコード（参考）】

5H024

5H029

5H031

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H024AA12

5H024CC12

5H024DD11

5H024HH13

5H029AJ02

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL06

5H029AL11

5H029BJ14

5H029DJ05

5H029DJ12

5H029HJ04

5H029HJ07

5H031AA08

5H031HH08

5H031KK06

5H043AA04

5H043BA07

5H043BA17

5H043BA19

5H043CA12

5H043EA22

5H043EA33

5H043EA36

5H043LA02E

5H043LA11E

(57)【要約】

巻回式電極組立体（２２）、電池セル（２０）、電池（１００）、受電機器、電池セルの製造方法および機器（２０００）を提供し、電池の技術分野に関する。巻回式電極組立体（２２）は、正極シート（２２３）を含む。正極シート（２２３）は、繋がった正極タブ（２２３１）の設けられない正極巻回開始セグメント（２２３２）と正極タブ（２２３１）の設けられた正極巻回延在セグメント（２２３３）とを含む。正極巻回開始セグメント（２２３２）は、少なくとも一周巻回される。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極シートを含み、
前記正極シートは、繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと前記正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含み、
前記正極巻回開始セグメントは、少なくとも一周巻回される、
巻回式電極組立体。

【請求項2】

前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の５％～３０％を占め、
選択可能に、前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の１０％～２５％を占め、
選択可能に、前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の１５％～２０％を占める、
請求項１に記載の巻回式電極組立体。

【請求項3】

前記正極巻回延在セグメントに正極タブが複数設けられ、正極巻回開始端から正極巻回終端まで、前記正極巻回延在セグメントの１番目の正極タブの面積は、前記正極巻回延在セグメントの残りの正極タブの面積よりも大きい、
請求項１に記載の巻回式電極組立体。

【請求項4】

前記正極巻回開始端から前記正極巻回終端まで、複数の前記正極タブの面積は、徐々に小さくなる、
請求項３に記載の巻回式電極組立体。

【請求項5】

負極シートをさらに含み、前記正極タブの面積は、前記負極シートの負極タブの面積よりも大きい、
請求項１から４のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項6】

前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、前記正極巻回中間セグメントが前記正極巻回開始セグメントと前記正極巻回終了セグメントとの間に接続され、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに前記正極巻回中間セグメントに一つの正極タブが設けられる、
請求項１から５のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項7】

前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、前記正極巻回中間セグメントは前記正極巻回開始セグメントと前記正極巻回終了セグメントとの間に接続され、前記正極巻回終了セグメントは少なくとも一周巻回され、一周ずつ前記正極巻回終了セグメントに一つの正極タブが設けられ、または、前記正極巻回終了セグメントに前記正極タブが設けられない、
請求項１から６のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項8】

負極シートをさらに含み、前記正極シートの正極タブの数は、前記負極シートの負極タブの数よりも少ない、
請求項１から７のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項9】

前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、
前記巻回式電極組立体は、負極シートをさらに含み、前記負極シートは、前記正極巻回開始セグメントに対応して設けられた負極巻回開始セグメントと、前記正極巻回中間セグメントに対応して設けられた負極巻回中間セグメントと、前記正極巻回終了セグメントに対応して設けられた負極巻回終了セグメントとを含み、
前記負極巻回開始セグメントは、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに前記負極巻回開始セグメントに一つの負極タブが設けられ、および／または、
前記負極巻回中間セグメントは、複数周巻回され、一周ずつ前記負極巻回中間セグメントに一つの負極タブが設けられ、および／または、
前記負極巻回終了セグメントは、少なくとも一周巻回され、一周ずつ前記負極巻回終了セグメントに一つの負極タブが設けられる、
請求項１から８のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項10】

前記正極巻回開始セグメントは、放熱構造を有する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体。

【請求項11】

収容室を有するハウジングと、
前記収容室内に収容された請求項１～１０のいずれか１項に記載の巻回式電極組立体と、を含む、
電池セル。

【請求項12】

ケースと、
前記ケース内に収容された請求項１１に記載の電池セルと、を含む、
電池。

【請求項13】

請求項１１に記載の電池セルを含む、
受電機器。

【請求項14】

繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含む正極シートを提供することと、
前記正極シートを巻回して設けるとともに前記正極巻回開始セグメントを少なくとも一周巻回することと、を含む、
巻回式電極組立体の製造方法。

【請求項15】

繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含む正極シートを提供するように配置される提供装置と、
前記正極シートを巻回するとともに、前記正極巻回開始セグメントを少なくとも一周巻回するように配置される組立装置と、を含む、
巻回式電極組立体の製造機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電池の技術分野に関し、具体的には、巻回式電極組立体、電池セル、電池、受電機器、電池セルの製造方法および機器に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、スマートフォン、タブレットおよび電気自動車などの急速な発展により、リチウムイオン電池の応用も日々広がっているため、リチウムイオン電池に対するニーズが益々高まっている。

【0003】

人々は、電池の安全性能を重視すると同時に、リチウム電池に対してより良い電気性能のパフォーマンスを求めている。リチウム析出は、電池の電気性能と安全性能に影響を与える主な要素の一つであり、セルでリチウム析出が発生すると、電池の電気性能が低下するだけでなく、リチウム析出量の累積に伴いデンドライトが形成されやすくなり、デンドライトがセパレータを突き破って、電池内の短絡を引き起こし、安全上の懸念を招くおそれがある。

【0004】

したがって、電池のリチウム析出のリスクを如何にして効果的に回避または低減するかは、現在早急に解決すべき技術的課題となっている。

【発明概要】

【0005】

本願の実施例は、電極組立体でリチウム析出が起こるリスクを低減するように、巻回式電極組立体、電池セル、電池、受電機器、電池セルの製造方法および機器を提供する。

【0006】

第１態様により、本願の実施例は、正極シートを含む巻回式電極組立体を提供する。前記正極シートは、繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと前記正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含む。前記正極巻回開始セグメントは、少なくとも一周巻回される。

【0007】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられず、正極シートを巻回して電極組立体が形成された後で、正極巻回開始セグメントには、正極巻回開始セグメントの電流を直接導出するタブがなく、正極巻回開始セグメントに対応する内部抵抗が増大したことに相当し、充電中に、正極シートの内部抵抗が大きい部分の充電分極は、正極シートの内部抵抗が小さい部分よりも大きくなるので、満充電時に、正極シートの内部抵抗が小さい部分は、上限電圧に達し、正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントは、実際に上限電圧に達しておらず、正極シートの内部抵抗が小さい部分に比べて、正極巻回開始セグメントの電圧を下げることに相当し、正極巻回開始セグメントからイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメントから離脱するイオンの数を減らし、電極組立体でリチウム析出が起こる可能性を低減する。

【0008】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の５％～３０％を占める。

【0009】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントの長さは、正極シートの全長の５％～３０％を占める。正極巻回開始セグメントの長さが全長の５％未満である場合には、正極巻回開始セグメントの内部抵抗の増大が目立たず、正極巻回開始セグメントに対応する電圧を著しく下げることができず、電極組立体の折り曲げ部でリチウム析出が起こる問題を著しく改善することができない。正極巻回開始セグメントの長さが、正極シートの全長の３０％を超えると、正極シートの巻回方向に沿った１番目の正極タブの温度上昇が大きくなりすぎ、熱暴走などの他のリスクを引き起こしてしまう。

【0010】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の１０％～２５％を占める。

【0011】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントの長さが、正極シートの全長の１０％～２５％を占めることによって、電極組立体でリチウム析出が発生する問題を明らかに改善することができるだけでなく、正極シートの巻回方向に沿った１番目の正極タブの温度上昇が大きくなりすぎるリスクを低減することができる。

【0012】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回開始セグメントの長さは、前記正極シートの全長の１５％～２０％を占める。

【0013】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントの長さが、正極シートの全長の１５％～２０％を占めることによって、電極組立体のリチウム析出が発生する問題を明らかに改善することができるだけでなく、正極シートの巻回方向に沿った１番目の正極タブの温度上昇が大きくなりすぎるリスクを低減することができる。

【0014】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回延在セグメントに正極タブが複数設けられ、正極巻回開始端から正極巻回終端まで、前記正極巻回延在セグメントの１番目の正極タブの面積は、前記正極巻回延在セグメントの残りの正極タブの面積よりも大きい。

【0015】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始端から正極巻回終端まで、正極巻回延在セグメントの１番目の正極タブが、正極巻回開始セグメントによる温度上昇を受け、正極巻回延在セグメントの１番目の正極タブの面積が、正極巻回延在セグメントの残りの正極タブの面積よりも大きいことによって、正極巻回開始セグメントの温度上昇を効果的に降下させることができ、正極巻回開始セグメントと正極巻回延在セグメントとの温度上昇の一致性をできるだけ確保できる。

【0016】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回開始端から前記正極巻回終端まで、複数の前記正極タブの面積は、徐々に小さくなる。

【0017】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始端から正極巻回終端まで、複数の正極タブが完全に重なることなく、正極タブの幅方向にずれを持たせるように複数の正極タブの面積が徐々に小さくなることによって、正極タブごとに露出した面積を持たせることで、正極タブでの放熱能力を向上させる。

【0018】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記巻回式電極組立体は、負極シートをさらに含み、前記正極タブの面積は、前記負極シートの負極タブの面積よりも大きい。

【0019】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられず、正極シートの温度上昇が負極シートの温度上昇よりも大きく、正極シートの放熱能力が負極シートの放熱能力よりも小さいため、正極シートの正極タブの面積を負極シートの負極タブの面積よりも大きくすると、正極シートの温度上昇を効果的に降下させることができ、正極シートの放熱能力を効果的に向上させる。

【0020】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、前記正極巻回中間セグメントが前記正極巻回開始セグメントと前記正極巻回終了セグメントとの間に接続され、前記正極巻回中間セグメントが少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに前記正極巻回中間セグメントに一つの正極タブが設けられる。

【0021】

上記技術的解決手段において、一周ずつの層ごとに正極巻回中間セグメントに一つの正極タブを設けると、正極巻回開始セグメントと正極巻回中間セグメントとの内部抵抗の差を増大させることができ、これにより、正極巻回開始セグメントと正極巻回中間セグメントとの間の電圧差を大きくすることができ、さらに、正極巻回開始セグメントからイオンが離脱する難易度が増大し、さらに、正極巻回開始セグメントが折り曲げ部でリチウム析出が発生するリスクを低減できる。

【0022】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、前記正極巻回中間セグメントは前記正極巻回開始セグメントと前記正極巻回終了セグメントとの間に接続され、前記正極巻回終了セグメントは少なくとも一周巻回され、一周ずつ前記正極巻回終了セグメントに一つの正極タブが設けられ、または、前記正極巻回終了セグメントに前記正極タブが設けられない。

【0023】

上記技術的解決手段において、負極巻回終了セグメントと正極巻回終了セグメントの拘束力が小さいため、電極組立体が膨張、収縮を繰り返した後で、負極巻回終了セグメントと正極巻回終了セグメントとの間の距離が他の巻き層における距離に対して大きくなり、正極巻回終了セグメントのイオンが負極巻回終了セグメントに到達することができなくなって、リチウム析出しやすくなり、一周ずつ正極巻回終了セグメントに一つの正極タブを設け、または、正極巻回終了セグメントに正極タブを設けないと、正極巻回終了セグメントからイオンが離脱する難易度を増大できることによって、正極巻回終了セグメントから離脱するイオンの数を低減し、電極組立体でリチウム析出が発生するリスクを低減する。

【0024】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記巻回式電極組立体は、負極シートをさらに含み、前記正極シートの正極タブの数は、前記負極シートの負極タブの数よりも少ない。

【0025】

上記技術的解決手段において、負極タブの総数が、正極タブの総数よりも多いと、負極シートの内部抵抗は、正極シートの内部抵抗よりも小さくなって、負極シートのイオン受入能力が正極のイオン脱出能力よりも優れることが確保され、リチウム析出の問題をより効果的に改善することができる。

【0026】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回延在セグメントは、正極巻回中間セグメントと正極巻回終了セグメントとを含み、前記巻回式電極組立体は、負極シートをさらに含み、前記負極シートは、前記正極巻回開始セグメントに対応して設けられた負極巻回開始セグメントと、前記正極巻回中間セグメントに対応して設けられた負極巻回中間セグメントと、前記正極巻回終了セグメントに対応して設けられた負極巻回終了セグメントとを含み、前記負極巻回開始セグメントは、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに前記負極巻回開始セグメントに一つの負極タブが設けられ、および／または、前記負極巻回中間セグメントは、複数周巻回され、一周ずつ前記負極巻回中間セグメントに一つの負極タブが設けられ、および／または、前記負極巻回終了セグメントは、少なくとも一周巻回され、一周ずつ前記負極巻回終了セグメントに一つの負極タブが設けられる。

【0027】

上記技術的解決手段において、最内周の正極シートが最内周の負極シートの外周に囲まれると、最内周の正極シートの巻回方向に沿った長さは最内周の負極シートの巻回方向に沿った長さよりも大きくなる。すると、最内周の正極シートから離脱することができるイオンの数は、最内周の負極シートの受入可能なイオンの数よりも多く、リチウム析出しやすくなる。負極巻回開始セグメントは、一周ずつの層ごとに一つの負極タブが設けられると、負極巻回終了セグメントの内部抵抗が小さくなり、負極巻回開始セグメントのイオン受入能力を向上させ、電極組立体でリチウム析出が発生するリスクを低減することができる。一周ずつ負極巻回中間セグメントに一つの負極タブが設けられると、負極巻回中間セグメントのイオン受入能力を向上させ、電極組立体でリチウム析出が発生するリスクを低減することができる。負極巻回終了セグメントと正極巻回終了セグメントとの間の距離が他の巻き層における距離に対して大きくなり、正極巻回終了セグメントのイオンが負極巻回終了セグメントに到達することができなくなると、リチウム析出しやすくなる。一周ずつ負極巻回終了セグメントに一つの負極タブが設けられると、負極巻回終了セグメントの内部抵抗が小さくなり、負極巻回中間セグメントのイオン受入能力を向上させ、電極組立体でリチウム析出が発生するリスクを低減することができる。

【0028】

本願の第１態様に係る幾つかの実施例において、前記正極巻回開始セグメントは放熱構造を有する。

【0029】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられないため、正極巻回開始セグメントの内部抵抗が、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられた場合の内部抵抗よりも大きくなると、正極巻回開始セグメントの温度上昇が大きくなるが、正極巻回開始セグメントが放熱構造を有することによって、正極巻回開始セグメントの放熱能力を向上させることができる。

【0030】

第２態様により、本願の実施例は、収容室を有するハウジングと、前記収容室内に収容された第１態様の実施例に提供される巻回式電極組立体と、を含む電池セルを提供する。

【0031】

上記技術的解決手段において、電極組立体の正極シートの正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられないと、正極巻回開始セグメントに対応する内部抵抗を増大させたことに相当し、正極巻回開始セグメントからイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメントから離脱するイオンの数を低減し、電極組立体でリチウム析出が発生する可能性を低減する。

【0032】

第３態様により、本願の実施例は、ケースと第２態様の実施例に提供される電池セルとを含む電池を提供する。前記電池セルは、前記ケース内に収容される。

【0033】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられないため、これは正極巻回開始セグメントに対応する内部抵抗を増大させることに相当する。よって、電極組立体でリチウム析出が発生する可能性が小さく、電池の安全性能をより高くすることができる。

【0034】

第４態様により、本願の実施例は、第２態様の幾つかの実施例に提供される電池セルを含む受電機器を提供する。

【0035】

上記技術的解決手段において、電池セル内部でリチウム析出が発生する可能性が小さく、電池セルの安全性が高く、これにより、受電機器の受電安全性を向上させる。

【0036】

第５態様により、本願の実施例は、巻回式電極組立体の製造方法を提供し、
繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含む正極シートを提供することと、
前記正極シートを巻回して設けるとともに前記正極巻回開始セグメントを少なくとも一周巻回することと、を含む。

【0037】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられず、これは正極シートを巻回して電極組立体が形成させられた後で、正極巻回開始セグメントに対応する内部抵抗を増大させたことに相当する。これにより正極巻回開始セグメントからイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメントから離脱するイオンの数を低減し、電極組立体でリチウム析出が発生する可能性を低減する。

【0038】

第６態様により、本願の実施例は、提供装置と組立装置とを含む巻回式電極組立体の製造機器を提供する。前記提供装置は、繋がった正極タブの設けられない正極巻回開始セグメントと正極タブの設けられた正極巻回延在セグメントとを含む正極シートを提供するように配置され、前記組立装置は、前記正極シートを巻回するとともに、前記正極巻回開始セグメントを少なくとも一周巻回するように配置される。

【0039】

上記技術的解決手段において、正極巻回開始セグメントに正極タブが設けられず、これは正極シートを巻回して電極組立体が形成された後で、正極巻回開始セグメントに対応する内部抵抗を増大させたことに相当する。これにより正極巻回開始セグメントからイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメントから離脱するイオンの数を低減し、電極組立体でリチウム析出が発生する可能性を低減する。

【図面の簡単な説明】

【0040】

本願の実施例における技術的解決手段をより明瞭に説明するために、以下、実施例に使用する必要のある添付図面を簡潔に説明する。下記の図面は本願の幾つかの実施例のみが示されているため、範囲を限定するものと見なされるべきではなく、当業者にとって、進歩的な労力を払わないことを前提として、これらの図面に基づいて他の関連図面が取得できる。

【0041】

【図1】本願の幾つかの実施例に提供される車両の概略構成図である。

【図2】本願の幾つかの実施例に提供される電池の概略構成図である。

【図3】本願の幾つかの実施例に提供される複数の電池セルが合流部材で接続された模式図である。

【図4】本願の幾つかの実施例に提供される電池セルの分解図である。

【図5】本願の幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の概略構成図である。

【図6】本願の他の幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の概略構成図である。

【図7】本願の別の幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の概略構成図である。

【図8】本願のさらなる幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の概略構成図である。

【図9】本願のさらなる幾つかの実施例に提供される電極組立体の概略構成図である。

【図10】本願の他の幾つかの実施例に提供される電極組立体の概略構成図である。

【図11】本願の幾つかの実施例に提供される正極シートが展開された概略構成図である。

【図12】本願の別の幾つかの実施例に提供される正極シートが展開された概略構成図である。

【図13】本願のさらなる幾つかの実施例に提供される正極シートが展開された概略構成図である。

【図14】本願の幾つかの事実に提供される正極タブが積層して設けられた概略構成図である。

【図15】図１４におけるＩ箇所の拡大図である。

【図16】本願のまたの幾つかの実施例に提供される正極シートの概略構成図である。

【図17】本願の幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の製造方法のフローチャートである。

【図18】本願の幾つかの実施例に提供される巻回式電極組立体の製造機器のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0042】

本願の実施例の目的、技術的解決手段および利点をより明瞭にするために、以下、本願の実施例中の図面と合わせて、本願の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。説明される実施例は本願の全ての実施例ではなく、一部の実施例であることは明らかである。通常、ここでの図面で説明や図示される本願の実施例の組立体は、異なる配置でレイアウトや設計することができる。

【0043】

したがって、添付図面に提供される本願の実施例に対する以下の詳細な記載は、権利を請求する本願の範囲を制限することを目的とするものではなく、本願で選定した実施例を示すだけである。本願における実施例に基づいて、当業者が進歩的な労力を払わずに取得した他の実施例の全ては、本願の特許請求の範囲に属する。

【0044】

矛盾がない限り、本願における実施例および実施例における構成要件を、互いに組み合わせてもよいことを説明しなければならない。

【0045】

類似する符号及びアルファベットは下記の図面において、類似項目を表すので、一旦、ある項目が一つの図面に定義されると、以降の図面において、これをさらに定義したり説明したりする必要がないことに注意すべきである。

【0046】

本願の実施例の記載において、以下のことを説明しなければならず、方向や位置関係は、図示に基づいた方向や位置関係であり、または、該出願に係る製品が使用されるときに通常置かれる方向や位置関係であり、または、当業者に一般的に理解される方向や位置関係であり、それらは本願を説明しやすく、記載を簡潔化するためのものに過ぎず、指示される装置や要素が特定の方位を有し、特定の方位で構成され、操作されなければならないことを明示または暗示するものではないため、それらの方向や位置関係は本願を限定すると理解してはならない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、記載を区別するためのみに使用され、相対的な重要性を明示または暗示すると理解してはならない。

【0047】

本願に出てくる「複数」とは、２つ以上（２つを含む）を指す。

【0048】

本願において、電池セルは、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池またはマグネシウムイオン電池などを含んでもよいが、本願の実施例はこれに限定されない。電池セルは、円柱体、扁平体、直方体またはその他の形状などを呈することができ、本願の実施例もこれに限定されない。電池セルは、一般的にパッケージの方式によって、円筒型電池セル、角型電池セルおよびソフトパック電池セルの３種類に分類できるが、本願の実施例もこれに限定されない。

【0049】

本願の実施例でいう電池とは、より高い電圧と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を指す。例えば、本願でいう電池は、電池モジュールや電池パックなどを含むことができる。電池は、一般的に、１つまた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。ケースは、液体やその他の異物が電池セルの充電や放電に影響を与えることを回避することができる。

【0050】

電池セルは、正極シート、負極シートおよびセパレータからなる電極組立体と、電解液と、を含む。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を移動することに依存して動作する。正極シートは、正極集電体と正極集電体の表面に塗布された正極活物質層とを含み、正極活物質層の塗布されていない正極集電体が正極活物質層の塗布された正極集電体より突出し、正極活物質層の塗布されていない正極集電体を正極タブとする。リチウムイオン電池を例に、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、三元リチウムまた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、負極集電体と負極集電体の表面に塗布された負極活物質層とを含み、負極活物質層の塗布されていない負極集電体が負極活物質層の塗布された負極集電体より突出し、負極活物質層の塗布されていない負極集電体を負極タブにする。負極集電体の材料は、銅であってもよく、負極活物質は、炭素やケイ素などであってもよい。大電流を流しても溶断しないように確保するために、正極タブの数は、複数で積層され、負極タブの数は、複数で積層されている。セパレータの材質は、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ポリプロピレン）やＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリエチレン）などであってもよい。本願の実施例において、電極組立体は、巻回式構造である。

【0051】

電池技術の発展は、複数の方面の設計要因、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電倍率などの性能パラメータを同時に考慮する必要があり、さらに、電池の安全性を考慮する必要がある。リチウム析出は、電池の電気性能と安全性能に影響を与える主な要素の一つであり、一旦、リチウム析出が発生すると、電池の電気性能が低下するだけでなく、リチウム析出量の累積に伴いデンドライトが形成されやすくなり、デンドライトがセパレータを突き破って電池内の短絡を引き起こし、安全上の懸念を招く可能性がある。リチウム析出を引き起こす原因は、多くある。

【0052】

一方、巻回式電極組立体では、折り曲げ部において、巻回方向に沿って、正極シートの巻回中心側に位置する正極活物質の長さが、その内側に位置する負極シートの巻回中心から遠い側に位置する負極活物質の長さよりも大きくなると、正極シートから離脱できるイオンの数が負極シートが受け入れることができるイオンの数よりも多くなり、リチウム析出を引き起こしやすくなり、他方、巻回式電極組立体の製造プロセスの問題から、巻回式電極組立体の折り曲げ部では、内周の正極シートと負極シートとの間の隙間が大きく、リチウム析出が起こりやすいことを本発明者は発見した。それに対して、正極シートの内部抵抗の大きさは、正極シートからのイオンの離脱能力に重要な影響を与え、正極シートの内部抵抗が大きいほど、正極シートからのイオンの離脱能力が弱くなり、正極シートからのイオンの離脱難易度が高くなり、リチウム析出が発生するリスクが低くなる。逆に、正極シートの内部抵抗が小さいほど、正極シートからのイオンの離脱能力が強くなり、正極シートからのイオンの離脱難易度が低くなり、リチウム析出が発生するリスクが高くなる。負極シートの内部抵抗の大きさは、負極シートのイオン受入能力に重要な影響を与え、負極シートの内部抵抗が大きいほど、負極シートのイオン受入能力が弱くなり、リチウム析出が発生するリスクが高くなり、逆に、負極シートの内部抵抗が小さいほど、負極シートのイオン受入能力が強くなり、リチウム析出が発生するリスクは低くなる。

【0053】

上記に鑑み、本願の実施例は、正極シートの正極巻回開始セグメントに正極タブを設けないことによって、正極巻回開始セグメントの内部抵抗を増大させ、正極巻回開始セグメントからのイオンの離脱難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメントから離脱するイオンの数を減らし、電極組立体でリチウム析出が発生する可能性を低減するという技術的解決手段を提供する。

【0054】

本願の実施例に記載されている技術的解決手段は、電池および電池を用いる受電機器に適用される。

【0055】

受電機器は、車両、携帯電話、携帯型機器、ノートパソコン、汽船、宇宙機、電動玩具および電動工具等であってもよい。車両は、燃料自動車、ガス自動車また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またはレンジエクステンダー自動車などであってもよく、宇宙機は、飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船等を含み、電動玩具には、固定式または移動式の電動玩具、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電動汽船玩具および電動飛行機玩具等が含まれ、電動工具には、金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具および鉄道用電動工具、例えば、電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動ドライバ、電動ハンマ、インパクトドリル、コンクリート振動子および電動カンナ等が含まれる。本願の実施例は、上記の受電機器を特に制限しない。

【0056】

以下の実施例では、説明の便宜上、受電機器が車両であるものを例として説明する。

【0057】

図１を参照し、図１は、本願の幾つかの実施例に提供される車両１０００の概略構成図である。車両１０００の内部には電池１００が設けられており、電池１００は、車両１０００の底部または頭部または尾部に設けられることができる。電池１００は、車両１０００の電力供給に用いることができ、例えば、電池１００は、車両１０００の操作電源とすることができる。

【0058】

車両１０００は、さらに、コントローラ２００と、モータ３００とを含んでもよく、コントローラ２００がモータ３００に電力を供給するように電池１００を制御するために用いられ、例えば、車両１０００の起動、ナビゲーションおよび走行時の動作用電力の用途などに用いられる。

【0059】

本願の幾つかの実施例において、電池１００は、車両１０００の操作電源だけでなく、車両１０００の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替又は一部代替して車両１０００に駆動の動力を提供することができる。

【0060】

図２を参照し、図２は、本願の幾つかの実施例に提供される電池１００の概略構成図である。電池１００は、ケース１０とケース１０内に収容されている電池セル２０とを含む。

【0061】

ケース１０は、電池セル２０に収容空間１１を提供するために用いられる。幾つかの実施例において、ケース１０は、第１部分１２と第２部分１３を含むことができ、第１部分１２と第２部分１３は、互いに係合されることによって、電池セル２０を収容するための収容空間１１を画定する。勿論、第１部分１２と第２部分１３との接続箇所は、シール（不図示）により密封を実現することができ、シールは、シールリング、シーラント等であってもよい。

【0062】

第１部分１２と第２部分１３は、例えば、直方体、円柱体などの様々な形状であってもよい。第１部分１２は、一方側が開放された中空構造であってもよく、第２部分１３も一方側が開放された中空構造であってもよく、第２部分１３の開放側が第１部分１２の開放側に係合されると、収容空間１１を有するケース１０を形成する。勿論、第１部分１２が一方側が開放された中空構造であり、第２部分１３が板状構造であってもよく、第２部分１３が第１部分１２の開放側に係合されると、収容空間１１を有するケース１０を形成する。

【0063】

電池１００において、電池セル２０は、１つであってもよく、複数であってもよい。電池セル２０が複数であれば、複数の電池セル２０の間に直列接続又は並列接続又は直並列接続が可能であり、直並列とは、複数の電池セル２０に直列接続もあり、並列接続もあることを指す。複数の電池セル２０の間は、直接的に直列接続又は並列接続または直並列接続されてもよく、さらに複数の電池セル２０で構成された全体をケース１０内に収容する。勿論、複数の電池セル２０がまず直列接続または並列接続または直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続または並列接続または直並列接続されて一体に形成されるとともに、ケース１０内に収容されてもよい。電池セル２０は、円柱体、扁平体、直方体またはその他の形状等を呈してもよい。図２は、電池セル２０が直方体を呈する場合を例示的に示す。

【0064】

図３を参照し、幾つかの実施例において、電池１００は、さらに合流部材３０を含んでもよく、複数の電池セル２０の間は、合流部材３０により電気的接続を実現することができ、それにより複数の電池セル２０の直列接続または並列接続または直並列接続を実現する。

【0065】

図４を参照し、電池セル２０は、ハウジング２１、電極組立体２２およびエンドキャップ組立体２３を含むことができる。ハウジング２１は、開口２１１と収容室（不図示）とを有する。電極組立体２２は、収容室内に収容され、エンドキャップ組立体２３は、開口２１１を密閉にカバーするために用いられる。

【0066】

ハウジング２１は、例えば、円柱体、直方体等の様々な形状であってもよい。ハウジング２１の形状は、電極組立体２２の具体的な形状に合わせて決定することができる。例えば、電極組立体２２が円柱体構造であれば、ハウジング２１は、円柱体構造を選択することができ、電極組立体２２が直方体構造であれば、ハウジング２１は、直方体構造を選択することができる。図４は、ハウジング２１と電極組立体２２が直方体である場合を例示的に示す。

【0067】

ハウジング２１の材質は、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の複数種であってもよく、本願の実施例はこれを特に制限しない。

【0068】

エンドキャップ組立体２３は、ハウジング２１の開口２１１を密閉にカバーするために用いられることによって、電極組立体２２を収容するための密閉された収容室（不図示）を形成する。収容空間１１は、さらに電解質、例えば電解液を収容するために用いられる。エンドキャップ組立体２３は、電極組立体２２の電気エネルギーを出力する部材として、エンドキャップ組立体２３における電極端子は、電極組立体２２と電気的に接続されるために用いられ、すなわち、電極端子は、電極組立体２２のタブと電気的に接続され、例えば、電極端子とタブはアダプタ（不図示）により接続されることによって、電極端子とタブとの電気的接続を実現する。

【0069】

ハウジング２１の開口２１１は、一つであってもよく、二つであってもよいことを説明しなければならない。ハウジング２１の開口２１１が一つであれば、エンドキャップ組立体２３も一つであってもよく、エンドキャップ組立体２３内に二つの電極端子が設けられてもよく、二つの電極端子は、電極組立体２２の正極タブ２２３１と負極タブ２２４４とそれぞれ電気的に接続されるために用いられ、エンドキャップ組立体２３における二つの電極端子は、それぞれ正極電極端子と負極電極端子である。ハウジング２１の開口２１１が二つである場合、例えば、二つの開口２１１は、ハウジング２１の対向する両側に設けられ、エンドキャップ組立体２３も二つであってもよく、二つのエンドキャップ組立体２３は、それぞれハウジング２１の二つの開口２１１に係合される。この場合に、一方のエンドキャップ組立体２３における電極端子は、電極組立体２２の正極タブ２２３１と電気的に接続するための正極電極端子であり、他方のエンドキャップ組立体２３における電極端子は、電極組立体２２の負極シート２２４と電気的に接続するための負極電極端子である。

【0070】

エンドキャップ組立体２３は、エンドキャップ２３１と、第１電極端子２３２と、第２電極端子２３３と、除圧機構２３４とを含むことができる。

【0071】

第１電極端子２３２は、エンドキャップ２３１に取り付けられ、第２電極端子２３３は、エンドキャップ２３１に取り付けられる。除圧機構２３４は、エンドキャップ２３１に設けられ、第１電極端子２３２と第２電極端子２３３との間に位置し、電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値に達する時に、電池セル２０の内部の圧力を漏出するよう作動するように配置される。

【0072】

エンドキャップ組立体２３におけるエンドキャップ２３１は、ハウジング２１の開口２１１を密閉にカバーするために用いられる。エンドキャップ２３１は、例えば円形、長方形等の様々な形状であってもよい。エンドキャップ２３１の形状は、ハウジング２１の形状によって決定され、ハウジング２１が円柱体構造であれば、円形のエンドキャップ２３１を選択することができ、ハウジング２１が直方体構造であれば、長方形のエンドキャップ２３１を選択することができる。

【0073】

本願の実施例は、直方体の巻回式電極組立体２２を用いて関連する構造を説明する。

【0074】

図５に示すように、電極組立体２２は、ストレート部２２１と二つの対向して配置された折り曲げ部２２２とを有し、電極組立体の幅方向Ａに沿って、ストレート部２２１の両端は、二つの折り曲げ部２２２にそれぞれ接続される。

【0075】

幾つかの実施例において、電極組立体２２は、正極シート２２３を含み、正極シート２２３が繋がった正極タブ２２３１の設けられない正極巻回開始セグメント２２３２と正極タブ２２３１の設けられた正極巻回延在セグメント２２３３とを含む。正極巻回開始セグメント２２３２は、少なくとも一周巻回されている。

【0076】

各セグメントの正極シート２２３は、一つの内部抵抗に等価であり、各正極タブ２２３１は、二セグメントの正極シート２２３に対応する内部抵抗を並列に接続することに等価であり、並列回路の内部抵抗は、直列回路の内部抵抗よりも小さい。各セグメントの正極シート２２３は、一周ずつの正極シート２２３から一つのタブが出ると、一周ずつの正極シート２２３が一つの内部抵抗と等価であり、または、一周ずつの正極シート２２３の層ごとに一つのタブが出ると、一層ずつの正極シート２２３が一つの内部抵抗と等価であると理解できる。正極巻回開始セグメント２２３２には、正極タブ２２３１が設けられず、正極巻回延在セグメント２２３３には、正極タブ２２３１が設けられ、正極シート２２３が巻回されて電極組立体２２が形成された後で、正極巻回開始セグメント２２３２には、正極巻回開始セグメント２２３２の電流を直接導出するタブがなく、正極巻回開始セグメント２２３２に対応する内部抵抗が増大したことに相当し、充電中に、正極シート２２３の内部抵抗が大きい部分の充電分極は、正極シート２２３の内部抵抗が小さい部分よりも大きくなる。そのため、満充電時に、正極シート２２３の内部抵抗が小さい部分は、上限電圧に達し、正極タブ２２３１が設けられない正極巻回開始セグメント２２３２は、実際に上限電圧に達しておらず、これは正極シート２２３の内部抵抗が小さい部分に比べて、正極巻回開始セグメント２２３２の電圧を下げることに相当し、正極巻回開始セグメント２２３２からイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメント２２３２から離脱するイオンの数を減らし、電極組立体２２でリチウム析出が発生する可能性を低減する。換言すれば、少なくとも最内周の正極シート２２３の内部抵抗を大きくして、最内周の正極シート２２３のイオンの離脱能力を高め、折り曲げ部２２２でリチウム析出が発生するリスクを低減できることによって、電極組立体２２でリチウム析出が発生するリスクを低減する。

【0077】

正極シート２２３は、正極開始端２２３４と正極巻回終端２２３５とを有する。正極開始端２２３４は、正極シート２２３が巻回される開始位置であり、正極巻回開始セグメント２２３２に位置する。正極巻回終端２２３５は、正極シート２２３が巻回される終了位置であり、正極巻回延在セグメント２２３３に位置する。正極シート２２３の巻回が終了した後で、正極巻回開始セグメント２２３２は、正極巻回延在セグメント２２３３よりも巻回中心軸に近い。正極巻回開始セグメント２２３２は、第１接続端をさらに有し、正極巻回延在セグメント２２３３は、第２接続端をさらに有する。正極巻回開始セグメント２２３２が第１接続端を介して正極巻回延在セグメント２２３３の第２接続端に接続されることによって、正極シート２２３における第１接続位置２２３６が形成される。

【0078】

正極巻回開始セグメント２２３２は、正極開始端２２３４から巻回方向Ｂに延在する一部であり、正極シート２２３の１番目の正極タブ２２３１まで最も長く延在することができ、巻回方向Ｂに沿って、正極シート２２３の１番目の正極タブ２２３１の全てが正極巻回延在セグメント２２３３に位置する。巻回方向Ｂに沿って、正極シート２２３の１番目の正極タブ２２３１とは、巻回方向Ｂに沿って出会った１番目の正極タブ２２３１を指す。説明の便宜上、また図示の都合上、正極シート２２３が巻回方向Ｂに沿って出会った１番目の正極タブ２２３１を第１正極タブ２２３１ａと定義する。

【0079】

図５を引き続き参照し、幾つかの実施例において、正極巻回延在セグメント２２３３は、正極巻回中間セグメント２２３３１と正極巻回終了セグメント２２３３２とを含む。正極巻回中間セグメント２２３３１は、正極巻回開始セグメント２２３２と正極巻回終了セグメント２２３３２との間に接続され、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに正極巻回中間セグメント２２３３１には一つの正極タブ２２３１が設けられる。第１正極タブ２２３１ａは、正極巻回中間セグメント２２３３１に位置する。一周ずつの層ごとに正極巻回中間セグメント２２３３１に一つの正極タブ２２３１が設けられ、一周ずつの層ごとに正極巻回中間セグメント２２３３１に一つの正極タブ２２３１が設けられると、正極巻回開始セグメント２２３２と正極巻回中間セグメント２２３３１との内部抵抗の差を増大させることができ、正極巻回開始セグメント２２３２と正極巻回中間セグメント２２３３１との間の電圧差を大きくすることができ、さらに、正極巻回開始セグメント２２３２からイオンが離脱する難易度が増大し、さらに、正極巻回開始セグメント２２３２が折り曲げ部２２２でリチウム析出するリスクを低減する。

【0080】

正極巻回延在セグメント２２３３の第２接続端は、正極巻回中間セグメント２２３３１に位置する。正極巻回延在セグメント２２３３は、正極巻回中間セグメント２２３３１に位置する第３接続端と正極巻回終了セグメント２２３３２に位置する第４接続端とをさらに含み、正極巻回中間セグメント２２３３１は、第２接続端を介して正極巻回開始セグメント２２３２の第１接続端に接続されるとともに、正極シート２２３の第１接続位置２２３６を形成し、正極巻回中間セグメント２２３３１は、第３接続端を介して正巻回終了セグメントの第４接続端に接続されるとともに、正極シート２２３の第２接続位置２２３７を形成する。

【0081】

正極シート２２３の一周とは、正極開始端２２３４から巻回方向Ｂに沿って巻回軸線を中心に３６０°回ることを一周として意味する。一周は、二層を含み、二層は、厚さ中心面Ｐを境に区分することができ、厚さ中心面Ｐは、いずれか一周の正極シート２２３をその両側に位置する二層に区分する。電極組立体２２の巻回軸線は、厚さ中心面Ｐに平行であり、電極組立体の厚さ方向Ｃは、厚さ中心面Ｐに垂直である。一周ずつの層ごとに正極巻回中間セグメント２２３３１に一つの正極タブ２２３１が設けられ、正極巻回中間セグメント２２３３１が巻回されて完全な巻きが複数形成された場合、正極巻回中間セグメント２２３３１の正極タブ２２３１の数は偶数個であり、正極巻回中間セグメント２２３３１が巻回されて一つの不完全な巻きを含むように形成された場合、正極巻回中間セグメント２２３３１の正極タブ２２３１の数は奇数個であってもよい。図示の都合上、正極巻回中間セグメント２２３３１における第１正極タブ２２３１ａ以外の他の正極タブ２２３１を第２正極タブ２２３１ｂと定義する。

【0082】

幾つかの実施例において、図６に示すように、正極巻回中間セグメント２２３３１は、一周に一つの正極タブ２２３１が設けられてもよく、該タブは、第１正極タブ２２３１ａである。

【0083】

負極巻回終了セグメント２２４３と正極巻回終了セグメント２２３３２の拘束力が小さいため、電極組立体が膨張、収縮を繰り返した後で、正極巻回終了セグメント２２３３２とそれに対応する負極巻回終了セグメント２２４３との間の距離が他の巻き層における距離に対して大きくなり、正極巻回終了セグメント２２３３２のイオンが負極巻回終了セグメント２２４３に到達することができなくなり、リチウム析出を発生しやすい。

【0084】

これに基づいて、図６を参照し、幾つかの実施例において、正極巻回延在セグメント２２３３は、正極巻回中間セグメント２２３３１と正極巻回終了セグメント２２３３２とを含み、正極巻回中間セグメント２２３３１は、正極巻回開始セグメント２２３２と正極巻回終了セグメント２２３３２との間に接続され、正極巻回終了セグメント２２３３２が少なくとも一周巻回され、一周ごとに正極巻回終了セグメント２２３３２に一つの正極タブ２２３１（図６における第３正極タブ２２３１ｃ）が設けられることによって、正極巻回終了セグメント２２３３２の内部抵抗を小さくし、正極巻回終了セグメント２２３３２からイオンが離脱する難易度を増大させることができることによって、正極巻回終了セグメント２２３３２から離脱するイオンの数を低減し、電極組立体２２でリチウム析出が発生するリスクを低減する。図示の都合上、正極巻回中間セグメント２２３３１の正極タブ２２３１を第２正極タブ２２３１ｂに定義し、正極巻回終了セグメント２２３３２の正極タブ２２３１を第３正極タブ２２３１ｃに定義する。

【0085】

勿論、図７に示すように、幾つかの実施例において、正極巻回終了セグメント２２３３２に正極タブ２２３１が設けられていない。正極巻回終了セグメント２２３３２の内部抵抗をも増大させることができることによって、正極巻回終了セグメント２２３３２のイオンが離脱する難易度を増加させ、電極組立体２２でリチウム析出が発生する可能性を低減する。

【0086】

これに基づいて、図８に示すように、幾つかの実施例において、正極巻回延在セグメント２２３３は、正極巻回中間セグメント２２３３１と正極巻回終了セグメント２２３３２とを含み、巻回式電極組立体２２は、負極シート２２４をさらに含む。負極シート２２４は、正極巻回開始セグメント２２３２に対応して設けられた負極巻回開始セグメント２２４１と、正極巻回中間セグメント２２３３１に対応して設けられた負極巻回中間セグメント２２４２と、正極巻回終了セグメント２２３３２に対応して設けられた負極巻回終了セグメント２２４３と、を含む。負極巻回開始セグメント２２４１は、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに負極巻回開始セグメント２２４１に一つの負極タブ２２４４が設けられる。負極巻回開始セグメント２２４１の一周ずつの層ごとに一つの負極タブ２２４４が設けられることによって、負極巻回終了セグメント２２４３の内部抵抗を小さくし、負極巻回開始セグメント２２４１のイオン受入能力を向上させ、電極組立体２２でリチウム析出が発生するリスクを低減することができ、換言すれば、少なくとも最内周の負極シート２２４の内部抵抗を小さくし、最内周の負極シート２２４のイオン受入能力を向上させ、電極組立体２２でリチウム析出が発生するリスクを低減することができる。図示の都合上、負極巻回開始セグメント２２４１の負極タブ２２４４を第１負極タブ２２４４ａに定義し、負極巻回中間セグメント２２４２の負極タブ２２４４を第２負極タブ２２４４ｂに定義し、負極巻回終了セグメント２２４３の負極タブ２２４４を第３負極タブ２２４４ｃに定義する。

【0087】

正極巻回開始セグメント２２３２が負極巻回開始セグメント２２４１に対応して設けられることとは、正極巻回開始セグメント２２３２がその内側の負極シート２２４に対応することを指し、正極巻回終了セグメント２２３３２が負極巻回終了セグメント２２４３に対応して設けられることとは、負極巻回終了セグメント２２４３がその内側の正極シート２２３に対応することを指す。

【0088】

負極シート２２４は、負極開始端２２４５と負極巻回終端２２４６とを有する。負極開始端２２４５は、負極シート２２４が巻回される開始位置であり、負極巻回開始セグメント２２４１に位置し、負極巻回終端２２４６は、負極シート２２４が巻回される終了位置であり、負極巻回終了セグメント２２４３に位置する。負極の巻回が終了した後で、負極巻回開始セグメント２２４１は、負極巻回中間セグメント２２４２と負極巻回終了セグメント２２４３よりも巻回中心軸に近い。負極巻回開始セグメントは、第５接続端をさらに有し、負極巻回終了セグメント２２４３は、第６接続端をさらに有し、負極巻回中間セグメント２２４２は、第７接続端と第８接続端とをさらに有する。負極巻回開始セグメントは、第５接続端を介して負極巻回中間セグメント２２４２の第７接続端に接続されることによって、負極シート２２４の第３接続位置２２４７が形成され、負極巻回終了セグメントは、第６接続端を介して負極巻回中間セグメント２２４２の第８接続端に接続されることによって、負極シート２２４の第４接続位置２２４８が形成される。

【0089】

図９に示すように、幾つかの実施例において、負極巻回開始セグメント２２４１は、一周ずつ一つの負極タブ２２４４が設けられる。他の実施例において、負極巻回開始セグメント２２４１上の負極タブ２２４４は他の配置形態を採用してもよい。

【0090】

正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられないため、巻回方向Ｂに沿って、電極組立体２２に出た１番目のタブは、負極巻回開始セグメント２２４１上に位置する１番目の負極タブ２２４４である。

【0091】

図９を続けて参照し、幾つかの実施例において、負極巻回中間セグメント２２４２は、複数周巻回され、一周ずつ負極巻回中間セグメント２２４２に一つの負極タブ２２４４（図９における第２負極タブ２２４４ｂ）が設けられ、負極巻回中間セグメント２２４２のイオン受入能力を向上させ、電極組立体２２でリチウムが析出するリスクを低減することができる。別の幾つかの実施例において、負極巻回中間セグメント２２４２は、一周ずつの層ごとに一つの負極タブ２２４４（図９における第２負極タブ２２４４ｂ）が設けられてもよい。

【0092】

図９を続けて参照し、幾つかの実施例において、負極巻回終了セグメント２２４３は、少なくとも一周巻回され、一周ずつ負極巻回終了セグメント２２４３に一つの負極タブ２２４４（図９における第３負極タブ２２４４ｃ）が設けられ、負極巻回開始セグメント２２４１のイオン受入能力を向上させ、電極組立体２２でリチウムが析出するリスクを低減することができる。別の幾つかの実施例において、負極巻回終了セグメント２２４３は、一周ずつの層ごとに一つの負極タブ２２４４が設けられてもよい。

【0093】

図１０に示すように、幾つかの実施例において、負極巻回開始セグメント２２４１は、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに負極巻回開始セグメント２２４１に一つの負極タブ２２４４（図１０における第１負極タブ２２４４ａ）が設けられる。負極巻回中間セグメント２２４２は、少なくとも一周巻回され、一周ずつ負極巻回中間セグメント２２４２に一つの負極タブ２２４４（図１０における第２負極タブ２２４４ｂ）が設けられる。負極巻回終了セグメント２２４３は、少なくとも一周巻回され、一周ずつの層ごとに負極巻回終了セグメント２２４３に一つの負極タブ２２４４（図１０における第３負極タブ２２４４ｃ）が設けられ、負極巻回終了セグメント２２４３と正極巻回終了セグメント２２３３２との間の距離は、他の巻き層における距離に対して大きくなり、正極巻回終了セグメント２２３３２のイオンが負極巻回終了セグメント２２４３に到達することができなくなり、リチウムが析出しやすく、一周ずつの層ごとに負極巻回終了セグメント２２４３に一つの負極タブ２２４４が設けられることによって、負極巻回終了セグメント２２４３の内部抵抗が小さく、負極巻回中間セグメントのイオン受入能力を向上させ、電極組立体２２でリチウム析出が発生するリスクを低減することができる。正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられず、正極巻回中間セグメントの一周ずつの層ごとに一つの正極タブ（図１０における第１正極タブ２２３１ａと第２正極タブ２２３１ｂ）が設けられ、正極巻回終了セグメント２２３３２には正極タブ２２３１が設けられない。

【0094】

幾つかの実施例において、電極組立体２２は、セパレータ２２５をさらに含み、セパレータ２２５は、正極シート２２３と負極シート２２４が直接接触することによる短絡を回避するように正極シート２２３と負極シート２２４とを仕切るために用いられる。

【0095】

幾つかの実施例において、正極巻回開始セグメント２２３２の長さは、正極シート２２３の全長の５％～３０％を占める。正極巻回開始セグメント２２３２の長さが全長の５％未満である場合に、正極巻回開始セグメント２２３２の内部抵抗の増大が目立たず、正極巻回開始セグメント２２３２に対応する電圧を著しく下げることができず、電極組立体２２の折り曲げ部２２２でリチウムが析出する問題を著しく改善することができない。正極巻回開始セグメント２２３２の長さは、正極シート２２３の全長の３０％を超えると、正極シート２２３の巻回方向Ｂに沿った１番目の正極タブ２２３１の温度上昇が大きくなりすぎ、熱暴走などの他のリスクを引き起こしてしまう。

【0096】

正極シート２２３の全長とは、巻回方向Ｂに沿って、正極シート２２３の正極開始端２２３４から正極巻回終端２２３５までの間の部分の寸法を指すことを説明しなければならない。正極巻回開始セグメント２２３２の長さとは、巻回方向Ｂに沿って、正極シート２２３の正極開始端２２３４から第１正極タブ２２３１ａまでの間の部分の寸法を指す。

【0097】

幾つかの実施例において、正極巻回開始セグメント２２３２の長さが正極シート２２３の全長の１０％～２５％を占め、これにより電極組立体２２でリチウム析出する問題を明らかに改善することができるだけでなく、正極シート２２３の巻回方向Ｂに沿った１番目の正極タブ２２３１の温度上昇が大きくなりすぎるリスクを低減することができる。

【0098】

幾つかの実施例において、正極巻回開始セグメント２２３２の長さが正極シート２２３の全長の１５％～２０％を占め、これにより電極組立体２２でリチウム析出する問題を明らかに改善することができるだけでなく、正極シート２２３の巻回方向Ｂに沿った１番目の正極タブ２２３１の温度上昇が大きくなりすぎるリスクを低減することができる。また、正極タブ２２３１が設けられた正極巻回延在セグメント２２３３を適切な長さにすることができ、過電流面積を確保するように適切な数の正極タブ２２３１を設けることができる。

【0099】

幾つかの実施例において、正極巻回延在セグメント２２３３に正極タブ２２３１が複数設けられ、正極巻回開始端から正極巻回終端２２３５まで、正極巻回延在セグメント２２３３の１番目の正極タブ２２３１の面積は、正極巻回延在セグメント２２３３の残りの正極タブ２２３１の面積よりも大きい。換言すれば、巻回方向Ｂに沿って、第１正極タブ２２３１ａの面積は、複数の正極タブ２２３１のうちの第１正極タブ２２３１ａ以外の他の正極タブ２２３１の面積よりも大きい。巻回方向Ｂに沿って、正極巻回延在セグメント２２３３の１番目の正極タブは、正極巻回開始セグメント２２３２による温度上昇を受ける。正極巻回延在セグメント２２３３の１番目の正極タブ２２３１の面積を、正極巻回延在セグメント２２３３の残りの正極タブ２２３１の面積よりも大きくすることによって、正極巻回開始セグメント２２３２の温度上昇を効果的に降下させることができ、正極巻回開始セグメント２２３２と正極巻回延在セグメント２２３３との温度上昇の一致性をできるだけ確保することができる。

【0100】

残りの正極タブ２２３１とは、１番目の正極タブ２２３１以外の他の正極タブ２２３１を指す。

【0101】

図１１に示すように、幾つかの実施例において、第１正極タブ２２３１ａの幅寸法は、残りの正極タブ２２３１の幅寸法よりも大きく、第１正極タブ２２３１ａの高さ寸法は、残りの正極タブ２２３１の高さ寸法と等しく、これにより、第１正極タブ２２３１ａの面積を残りの正極タブ２２３１の面積よりも大きくする。正極タブ２２３１の幅寸法は、正極タブ２２３１の巻回方向Ｂに沿った寸法であり、正極タブ２２３１の高さ寸法は、正極シート２２３の幅方向に沿った寸法である。

【0102】

図１２に示すように、幾つかの実施例において、第１正極タブ２２３１ａの高さ寸法は、残りの正極タブ２２３１の高さ寸法よりも大きく、第１正極タブ２２３１ａの幅寸法は、残りの正極タブ２２３１の幅寸法と等しく、これにより、第１正極タブ２２３１ａの面積を残りの正極タブ２２３１の面積よりも大きくする。

【0103】

図１３に示すように、幾つかの実施例において、第１正極タブ２２３１ａの幅寸法は、残りの正極タブ２２３１の幅寸法よりも大きく、第１正極タブ２２３１ａの高さ寸法は、残りの正極タブ２２３１の高さ寸法よりも大きく、これにより、第１正極タブ２２３１ａの面積を残りの正極タブ２２３１の面積よりも大きくする。

【0104】

残りの正極タブ２２３１の面積は、等しくても等しくなくてもよい。幾つかの実施例において、巻回方向Ｂに沿って、残りの正極タブ２２３１の面積は、徐々に小さくなる。即ち、正極開始端２２３４から正極巻回終端２２３５まで（即ち、巻回方向Ｂに沿って）、複数の正極タブ２２３１の面積が徐々に小さくなり、このような正極シート２２３が巻回された後で、図１４、図１５に示すように、正極タブ２２３１が積層配置されると、複数の正極タブ２２３１が完全に重なることなく、正極タブ２２３１の幅方向にずれを持たせるように複数の正極タブ２２３１の面積が徐々に小さくなることによって、正極タブ２２３１ごとに露出した面積を持たせることで、正極タブ２２３１での放熱能力を向上させる。

【0105】

幾つかの実施例において、巻回式電極組立体２２は、負極シート２２４をさらに含み、正極タブ２２３１の面積は、負極シート２２４の負極タブ２２４４の面積よりも大きい。正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられないため、正極シート２２３の温度上昇が負極シート２２４の温度上昇よりも大きく、正極シート２２３の放熱能力が負極シート２２４の放熱能力よりも低く、正極シート２２３の正極タブ２２３１の面積が負極シート２２４の負極タブ２２４４の面積よりも大きく、正極シート２２３の温度上昇を効果的に降下させることができ、正極シート２２３の放熱能力を効果的に向上させる。

【0106】

図１６に示すように、幾つかの実施例において、正極巻回開始セグメント２２３２に放熱構造２２３２１が設けられる。正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられないため、正極巻回開始セグメント２２３２の内部抵抗が正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられた場合の内部抵抗よりも大きくなり，正極巻回開始セグメント２２３２の温度上昇が大きくなる。正極巻回開始セグメント２２３２に放熱構造２２３２１が設けられることで、正極巻回開始セグメント２２３２の放熱能力を向上させることができる。

【0107】

放熱構造２２３２１は、正極巻回開始セグメント２２３２に設けられるとともに、正極シート２２３の活物質層が塗布された集電体の幅方向の少なくとも一方側に接続され、放熱構造２２３２１は、活物質層から突出する突起であり、放熱構造２２３２１の高さ寸法は、正極タブ２２３１の高さ寸法よりも小さく、放熱構造２２３２１は、アダプタ（不図中）に接続されず、且つ、過電流に関与することなく、電流を導出するように、正極タブ２２３１のみを介してアダプタ（不図中）または電極端子に電気的に接続される。

【0108】

幾つかの実施例において、負極巻回開始セグメント２２４１に放熱構造２２３２１が設けられてもよく、負極巻回開始セグメント２２４１の放熱構造２２３２１の構造は、正極巻回開始セグメント２２３２上の放熱構造２２３２１を参照することができる。

【0109】

幾つかの実施例において、巻回式電極組立体２２は、負極シート２２４をさらに含み、正極シート２２３の正極タブ２２３１の数は、負極シート２２４の負極タブ２２４４の数よりも少ない。負極タブ２２４４の総数は、正極タブ２２３１の総数よりも多いと、負極シート２２４の内部抵抗は、正極シート２２３の内部抵抗よりも小さく、負極シート２２４のイオン受入能力が正極のイオン脱出能力よりも優れることが確保され、リチウム析出が発生する問題をより効果的に改善することができる。

【0110】

本願の実施例において、図示の都合上、正極タブ２２３１と負極タブ２２４４について、正極タブ２２３１を電極組立体の厚さ方向Ｃで正極シート２２３を超えるようにし、および負極タブ２２４４を電極組立体の厚さ方向Ｃで負極シート２２４を超えるようにするが、正極タブ２２３１と負極タブ２２４４の電極組立体の厚さ方向Ｃにおける寸法を限定するものではないことを説明しなければならない。

【0111】

図１７に示すように、本願の実施例は、巻回式電極組立体２２の製造方法を提供し、
繋がった正極タブ２２３１の設けられない正極巻回開始セグメント２２３２と正極タブ２２３１の設けられた正極巻回延在セグメント２２３３とを含む正極シート２２３を提供するステップＳ１００と、
正極シート２２３を巻回して設けるとともに、正極巻回開始セグメント２２３２が少なくとも一周巻回されるステップＳ２００と、を含む。

【0112】

正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられておらず、正極シート２２３が巻回されて電極組立体２２が形成された後で、正極巻回開始セグメント２２３２に対応する内部抵抗が増大したことに相当し、これにより、正極巻回開始セグメント２２３２からのイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメント２２３２から離脱するイオンの数を減らし、電極組立体２２でリチウムが析出する可能性を低減する。

【0113】

図１８に示すように、本願の実施例は、巻回式電極組立体の製造機器２０００を提供し、巻回式電極組立体の製造機器２０００は、提供装置２１００と組立装置２２００とを含む。提供装置２１００は、繋がった正極タブ２２３１の設けられない正極巻回開始セグメント２２３２と正極タブ２２３１の設けられた正極巻回延在セグメント２２３３とを含む正極シート２２３を提供するように配置され、組立装置２２００は、正極シート２２３を巻回するとともに、正極巻回開始セグメント２２３２を少なくとも一周巻回するように配置される。

【0114】

正極巻回開始セグメント２２３２に正極タブ２２３１が設けられず、正極シート２２３が巻回されて電極組立体２２が形成された後で、正極巻回開始セグメント２２３２に対応する内部抵抗が増大したことに相当し、これにより、正極巻回開始セグメント２２３２からイオンの離脱する難易度を増大させることによって、正極巻回開始セグメント２２３２から離脱するイオンの数を減らし、電極組立体２２でリチウム析出が起こる可能性を低減する。

【0115】

以上は、本願の好ましい実施例に過ぎず、本願を制限するためのものではなく、当業者にとっては、本願に様々な変更や変化を加えることができる。本願の精神と原則の範囲内で行われたいかなる補正、同等の置換、改善なども、本願の権利範囲に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0116】

１０００－車両；１００－電池；１０－ケース；１１－収容空間；１２－第１部分；１３－第２部分；２０－電池セル；２１－ハウジング；２１１－開口；２２－電極組立体；２２１－ストレート部；２２２－折り曲げ部；２２３－正極シート；２２３１－正極タブ；２２３１ａ－第１正極タブ；２２３１ｂ－第２正極タブ；２２３１ｃ－第３正極タブ；２２３２－正極巻回開始セグメント；２２３２１－放熱構造；２２３３－正極巻回延在セグメント；２２３３１－正極巻回中間セグメント；２２３３２－正極巻回終了セグメント；２２３４－正極開始端；２２３５－正極巻回終端；２２３６－第１接続位置；２２３７－第２接続位置；２２４－負極シート；２２４１－負極巻回開始セグメント；２２４２－負極巻回中間セグメント；２２４３－負極巻回終了セグメント；２２４４－負極タブ；２２４４ａ－第１負極タブ；２２４４ｂ－第２負極タブ；２２４４ｃ－第３負極タブ；２２４５－負極開始端；２２４６－負極巻回終端；２２４７－第３接続位置；２２４８－第４接続位置；２２５－セパレータ；２３－エンドキャップ組立体；２３１－エンドキャップ；２３２－第１電極端子；２３３－第２電極端子；２３４－除圧機構；３０－合流部材；２００－コントローラ；３００－モータ；２０００－巻回式電極組立体の製造機器；２１００－提供装置；２２００－組立装置；Ａ－電極組立体の幅方向；Ｂ－巻回方向；Ｃ－電極組立体の厚さ方向；Ｐ－厚さ中心面。

【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】

【図18】

【国際調査報告】