知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特表2024-527358電池セル、電池、電力消費装置および電池セルの製造方法
(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】2024-07-24
(54)【発明の名称】電池セル、電池、電力消費装置および電池セルの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20240717BHJP
H01M 10/0583 20100101ALI20240717BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20240717BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20240717BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20240717BHJP
H01M 50/591 20210101ALI20240717BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H01M10/0583
H01M10/052
H01M50/538
H01M50/586
H01M50/591 101
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024500389
(86)(22)【出願日】2021-11-23
(85)【翻訳文提出日】2024-01-05
(86)【国際出願番号】 CN2021132477
(87)【国際公開番号】W WO2023092289
(87)【国際公開日】2023-06-01
(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】110000394
【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】肖海河
(72)【発明者】
【氏名】張小文
(72)【発明者】
【氏名】彭爽娟
(72)【発明者】
【氏名】黄亜萍
(72)【発明者】
【氏名】李白清
(72)【発明者】
【氏名】金海族
(72)【発明者】
【氏名】周錫根
【テーマコード（参考）】
5H028
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H028AA05
5H028BB04
5H028CC05
5H028CC08
5H028CC15
5H029AJ14
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL07
5H029BJ02
5H029BJ15
5H029CJ03
5H029DJ04
5H029DJ05
5H029HJ12
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA14
5H043EA06
5H043HA02E
5H043KA45E
5H043LA21E
(57)【要約】
本願は、電池分野に関し、具体的には、電池セル、電池、電力消費装置、および電池セルの製造方法に関する。本願の電池セルは、ハウジングと、電極アセンブリとを含む。電極アセンブリは、ハウジングに設置され、かつ第１極板および第１極板と極性が逆である第２極板を含み、第１極板は第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シートを含み、第２極板は第２方向に沿って１回折り畳み、それにより、第２極板は互いに接続された２枚の第２積層シートを含み、第２方向は第１方向に垂直又は平行であり、第２積層シートは第１積層シートと順に交互に積み重ねられ、第２極板の折り曲げ部はハウジングの内壁に接触する。これにより、積層電池の性能を効果的に向上させることができる。
【選択図】図６
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池セル（２０）であって、ハウジング(２０２)と、
電極アセンブリ（２０１）であって、前記ハウジング（２０２）に設置され、かつ第１極板（１）および前記第１極板（１）と極性が逆である第２極板（２）を含み、前記第１極板（１）は第１方向（Ｘ）に沿って往復して折り畳み、それにより前記第１極板（１）は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シート（１１）を含み、前記第２極板（２）は第２方向（Ｙ）に沿って１回折り畳み、それにより、前記第２極板（２）は互いに接続された２枚の第２積層シート（２１）を含み、前記第２方向（Ｙ）は前記第１方向（Ｘ）に垂直又は平行であり、前記第２積層シート（２１）は前記第１積層シート（１１）と順に交互に積み重ねられ、前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）は前記ハウジング（２０２）の内壁に接触する、電極アセンブリ（２０１）とを含むことを特徴とする電池セル（２０）。
【請求項2】
前記第１極板（１）のタブ（１５）は、前記第１極板（１）の折り曲げ部（２５）以外の縁部に位置し、および/または、前記第２極板（２）のタブ（１５）は、前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）以外の縁部に位置することを特徴とする請求項１に記載の電池セル（２０）。
【請求項3】
前記第２方向（Ｙ）は、前記第１方向（Ｘ）に垂直であり、前記第１極板（１）のタブ（１５）は、前記第１極板（１）の折り曲げ部（２５）に隣接する縁部に位置し、前記第２極板（２）のタブ（１５）は、前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）から離れた端部に位置し、または、前記第２方向（Ｙ）は、前記第１方向（Ｘ）に平行であり、前記第１極板（１）のタブ（１５）は、前記第１極板（１）の折り曲げ部（２５）に隣接する縁部に位置し、前記第２極板（２）のタブ（１５）は、前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）に隣接する縁部に位置することを特徴とする請求項２に記載の電池セル（２０）。
【請求項4】
前記第１極板（１）のタブ（１５）および前記第２極板（２）のタブ（１５）は、同じ側または対向する両側にあることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項5】
前記第１極板（１）のタブ（１５）および前記第２極板（２）のタブ（１５）は、同じ側に位置し、前記第１極板（１）のタブ（１５）および前記第２極板（２）のタブ（１５）は、前記第１方向（Ｘ）にずらして配置されることを特徴とする請求項４に記載の電池セル（２０）。
【請求項6】
前記第２極板（２）の２枚の前記第２積層シート（２１）の少なくとも１枚は、タブ（１５）を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項7】
前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）と、前記ハウジング（２０２）の内壁との間は絶縁しまたは導電することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項8】
前記第２極板（２）の前記第１極板（１）から離れた折り曲げ部（２５）の表面は、重力方向に向けられることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項9】
前記第２極板（２）は、前記第２極板（２）の折り曲げ部（２５）を含む不活性領域（２６）を有し、前記不活性領域（２６）は、活物質（２９）で塗布されていないことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項10】
前記第２極板（２）の前記第１極板（１）に面する不活性領域（２６）の表面には、絶縁物質（２７）が設置されることを特徴とする請求項９に記載の電池セル（２０）。
【請求項11】
前記第１極板（１）および/または前記第２極板（２）には、前記第１極板（１）および/または前記第２極板（２）の折り畳みを案内する折り畳み案内部（２８）が設置されることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項12】
前記折り畳み案内部(２８)は、折り目(２８２)または刻み目(２８１)を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電池セル（２０）。
【請求項13】
前記折り畳み案内部（２８）は、前記第１極板（１）および/または前記第２極板（２）の幅方向に平行であるか、または、前記折り畳み案内部（２８）は、前記第２極板（２）の幅方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１１または１２に記載の電池セル（２０）。
【請求項14】
前記電極アセンブリ(２０１)はセパレータ(３)を含み、前記セパレータ(３)は前記第１極板(１)と前記第２極板(２)を隔て、同じ前記第２極板(２)の厚さ方向の対向する両側に位置する２枚の前記セパレータ(３)はいずれも折り返されかつ前記第２極板(２)のタブ(１５)が設けられていない縁部を被覆することを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項15】
前記第１極板（１）は、負極板（１４）であり、前記第２極板（２）は、正極板（２４）であることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載の電池セル（２０）。
【請求項16】
包装ボックス（３０）を含む電池（１０）であって、請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池セル（２０）をさらに含み、前記電池セル（２０）は、前記包装ボックス（３０）内に設置されることを特徴とする電池（１０）。
【請求項17】
本体（１０５）を含む電力消費装置（１００）であって、請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池セル（２０）、又は請求項１６に記載の電池（１０）をさらに含み、前記電池セル（２０）は前記本体（１０５）に電気エネルギを提供することを特徴とする電力消費装置（１００）。
【請求項18】
電池セル（２０）の製造方法であって、第１極板（１）を提供し、前記第１極板（１）を第１方向（Ｘ）に沿って往復して折り畳み、それにより前記第１極板（１）は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シート（１１）を含むことと、
前記第１極板（１）と極性が逆の第２極板（２）を提供し、前記第２極板（２）を第２方向（Ｙ）に沿って１回折り畳み、それにより前記第２極板（２）は互いに接続された２枚の第２積層シート（２１）を含み、前記第２方向（Ｙ）は前記第１方向（Ｘ）に垂直又は平行であることと、
前記第２極板（２）を前記第１極板（１）に挿入して、前記第２積層シート（２１）と前記第１積層シート（１１）とを順に交互に積み重ねることと、
前記第１極板(１)と前記第２極板(２)を含む電極アセンブリ(２０１)を取得することと、
前記電極アセンブリ(２０１)をハウジング(２０２)内に収容し、前記第２極板(２)の折り曲げ部(２５)を前記ハウジング(２０２)の内壁に接触させることとを含むことを特徴とする電池セル（２０）の製造方法。
【請求項19】
前記第２極板（２）を前記第２方向（Ｙ）に１回折り曲げる前に、前記第２極板（２）の厚さ方向の対向する両側に２枚のセパレータ（３）をさらに設置し、同じ前記第２極板（２）の厚さ方向の対向する両側に位置する２枚の前記セパレータ（３）をいずれも折り返して、タブ（１５）が設けられていない前記第２極板（２）の縁部を被覆することを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電池分野に関し、具体的には、電池セル、電池、電力消費装置、および電池セルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、電池は、応用がますます広くなり、水力、火力、風力、太陽光発電所などのエネルギ貯蔵電源システムに応用されるのみならず、電動自転車、電動バイク、電気自動車などの電動交通機関、軍事用装備、航空・宇宙飛行などの多くの分野で広く応用されている。
【0003】
積層電池は重要な電池タイプであるが、積層電池の性能の改善はまだ必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願は、積層電池の性能を改善するために、電池セル、電池、電力消費機器および電池セルの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本願が提供する電池セルは、
ハウジングと、
電極アセンブリであって、ハウジングに設置され、かつ第１極板および第１極板と極性が逆である第２極板を含み、第１極板は第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シートを含み、第２極板は第２方向に沿って１回折り畳み、それにより、第２極板は互いに接続された２枚の第２積層シートを含み、第２方向は第１方向に垂直または平行であり、第２積層シートは第１積層シートと順に交互に積み重ねられ、第２極板の折り曲げ部はハウジングの内壁に接触する、電極アセンブリとを含む。
ハウジングと、
電極アセンブリであって、ハウジングに設置され、かつ第１極板および第１極板と極性が逆である第２極板を含み、第１極板は第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シートを含み、第２極板は第２方向に沿って１回折り畳み、それにより、第２極板は互いに接続された２枚の第２積層シートを含み、第２方向は第１方向に垂直または平行であり、第２積層シートは第１積層シートと順に交互に積み重ねられ、第２極板の折り曲げ部はハウジングの内壁に接触する、電極アセンブリとを含む。
【0006】
上記設置によって、積層電池の生産効率と放熱性能を効果的に向上させることができ、積層電池の性能に対する効果的な改善を実現する。
【0007】
いくつかの実施例では、第１極板のタブは、第１極板の折り曲げ部以外の縁部に位置し、および/または、第２極板のタブは、第２極板の折り曲げ部以外の縁部に位置する。第１極板および/または第２極板のタブが折り曲げ部以外の縁部に位置する場合、タブは折り畳み過程によって破損しにくく、構造的確実性が高い。
【0008】
いくつかの実施例では、第２方向は、第１方向に垂直であり、第１極板のタブは、第１極板の折り曲げ部に隣接する縁部に位置し、第２極板のタブは、第２極板の折り曲げ部から離れた端部に位置する。これにより、第１極板と第２極板は直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式で第２極板の折り畳み方向に沿うタブ延出方式を採用し、組み立てが容易である。
【0009】
いくつかの実施例では、第２方向は、第１方向に平行であり、第１極板のタブは、第１極板の折り曲げ部に隣接する縁部に位置し、第２極板のタブは、第２極板の折り曲げ部に隣接する縁部に位置する。これにより、第１極板と第２極板は直交「Ｚ+Ｕ」形積層シート方式で第２極板の折り畳み方向に垂直するタブ延出方式を採用し、第１極板と第２極板は第１極板の縦方向の同側または異側でタブを容易に延出するようにし、正負極端子が同側または異側に設置される電池セルの設計要件を満たす。
【0010】
いくつかの実施例では、第１極板のタブおよび第２極板のタブは、同じ側または対向する両側にある。第１極板のタブと第２極板のタブが同じ側に位置する時、第２極板の折り曲げる部位がハウジングに接触することを容易にし、正負極端子が同じ側に設置される電池セルの設計要件を満たすことを容易にする。第１極板のタブと第２極板のタブが対向する両側に位置する時、負極端子が対向する両側に設置される電池セルの設計要件を満たすことを容易にする。
【0011】
いくつかの実施例では、第１極板のタブおよび第２極板のタブは、同じ側に位置し、第１極板のタブおよび第２極板のタブは、第１方向にずらして配置される。これにより、正負タブを効率よく隔てることができ、同じ側にある正負タブ同士が干渉するのを防止することができる。
【0012】
いくつかの実施例では、第２極板の２枚の第２積層シートの少なくとも１枚は、タブを有する。第２極板の２枚の第２積層シートのうち、１枚のみがタブを有する場合、構造は比較的簡単である。第２極板の２枚の第２積層シートがいずれもタブを有する場合、電気エネルギの伝達効率はより高く、動作確実性はより高くなる。
【0013】
いくつかの実施例では、第２極板の折り曲げ部と、ハウジングの内壁との間は絶縁しまたは導電して、安全性を高め、または放熱性を改善する。
【0014】
いくつかの実施例では、第１極板から離れた第２極板の折り曲げ部の表面は、重力方向に向けられる。このように、第２極板は重力の作用で容易にハウジングの内壁と十分に接触でき、より良い放熱効果を実現する。
【0015】
いくつかの実施例では、第２極板は、第２極板の折り曲げ部を含む不活性領域を有し、不活性領域は、活物質で塗布されていない。これにより、負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを制御することが容易となる。
【0016】
いくつかの実施例では、第１極板に面する第２極板の不活性領域の表面には、絶縁物質が設置される。これにより、第１極板と第２極板との間の絶縁性を改善し、安全性能を向上させることに有利である。
【0017】
いくつかの実施例では、第１極板および/または第２極板には、第１極板および/または第２極板の折り畳みを案内する折り畳み案内部が設置される。折り畳み案内部の案内作用により、第１極板および/または第２極板はより容易に折り畳むことができ、これは積層電池の生産効率をさらに向上させるのに有利である。
【0018】
いくつかの実施例では、折り畳み案内部は、刻み目または折り目を含む。設置される刻み目または折り目は、いずれも折り畳み案内作用を効果的に果たし、折り畳みを容易にする。
【0019】
いくつかの実施例では、折り畳み案内部は、第１極板および/または第２極板の幅方向に平行であるか、または、折り畳み案内部は、第１極板および/または第２極板の幅方向に対して傾斜している。ここでは、折り畳み案内部は、第１極板および/または第２極板の幅方向と平行である場合、折り畳み案内部の加工が容易となる。折り畳み案内部が、第１極板および/または第２極板の幅方向に対して傾斜していると、リチウム析出リスクを低減し、安全性能を向上させるのに有利である。
【0020】
いくつかの実施例では、電極アセンブリは、第１極板と第２極板とを隔てるセパレータを含み、同じ第２極板の厚さ方向の対向する両側に位置する２枚のセパレータは、いずれも折り返され、タブが設けられていない第２極板の縁部を被覆する。これにより、短絡リスクが軽減され、安全性能が向上することができる。
【0021】
いくつかの実施例では、第１極板は、負極板であり、第２極板は、正極板である。これにより、負極板の面積を正極板の面積よりも大きくすることが容易となり、リチウム析出現象の発生を効果的に防止することができる。
【0022】
本願で提供される電池は、包装ボックスを含み、本願の実施例の電池セルをさらに含み、電池セルは、包装ボックス内に設置される。電池セルの放熱性能が向上することにより、電池セルを含む電池の放熱性能が向上する。
【0023】
本願が提供する電力消費装置は、本体を含み、本願の実施例の電池セルまたは電池をさらに含み、電池セルは、本体に電気エネルギを提供する。これにより、電力消費装置の放熱性能を効果的に向上させることができる。
【0024】
本願が提供する電池セルの製造方法は、
第１極板を提供し、第１極板を第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シートを含むことと、
第１極板と極性が逆の第２極板を提供し、第２極板を第２方向に沿って１回折り畳み、それにより第２極板は互いに接続された２枚の第２積層シートを含み、第２方向は第１方向に垂直または平行であることと、
第２極板を第１極板に挿入して、第２積層シートと第１積層シートを順に交互に積み重ねることと、
第１極板と、第２極板とを含む電極アセンブリを取得することと、
電極アセンブリをハウジング内に収容し、第２極板の折り曲げ部をハウジングの内壁に接触させることとを含む。
第１極板を提供し、第１極板を第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シートを含むことと、
第１極板と極性が逆の第２極板を提供し、第２極板を第２方向に沿って１回折り畳み、それにより第２極板は互いに接続された２枚の第２積層シートを含み、第２方向は第１方向に垂直または平行であることと、
第２極板を第１極板に挿入して、第２積層シートと第１積層シートを順に交互に積み重ねることと、
第１極板と、第２極板とを含む電極アセンブリを取得することと、
電極アセンブリをハウジング内に収容し、第２極板の折り曲げ部をハウジングの内壁に接触させることとを含む。
【0025】
上記方法を採用して電池セルを製造することは、効率が高く、かつ製造した電池セルは、放熱性能がよい。
【0026】
いくつかの実施例では、第２極板を第２方向に１回折り曲げる前に、第２極板の厚さ方向の対向する両側に２枚のセパレータをさらに設置し、同じ第２極板の厚さ方向の対向する両側に位置する２枚のセパレータをいずれも折り返して、タブが設けられていない第２極板の縁部を被覆する。
【0027】
第２極板を折り畳む前に、２枚のセパレータを利用して第２極板のタブが設置されていない縁部に二重オーバーラッピングを行い、第２極板の折り畳みを容易にする状況において、電池セルの安全性能を効果的に向上させる。
【0028】
本願において、電極アセンブリの第１極板はＺ形折り畳み方式を採用して折り畳み、第２極板はＵ形中折り方式で折り畳み、折り畳まれた第２極板は第１極板に挿入し、このような積層方式は、個片積層方式と比較して、効率が高く、積層電池の生産効率を向上させることに有利である。かつ、第２極板の折り曲げ部はハウジングの内壁に接触して、効率的に放熱することができ、したがって、積層電池の放熱性能の改善に有利で、積層電池の動作安全性を向上させる。
【0029】
このように、本願の提供する電池セルは、生産効率が高いだけでなく、放熱性能も良好であり、したがって、積層電池の性能を効果的に改善することができる。
【0030】
上記の説明は、本願の技術案の概要に過ぎず、本願の技術的手段をより明確に理解し、明細書の内容に基づいて実施できるようにし、本願の上記および他の目的、特徴および利点をより明らかで理解しやすいようにするために、以下、本願の具体的な実施形態を挙げる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
ここで説明された図面は、本願のさらなる理解を提供するためのものであり、本願の一部を構成し、本願の例示的な実施例およびその説明は、本願を解釈するためのものであり、本願の不適切な限定を構成しない。図面において、
【図1】本願の実施例における電力消費装置の模式図である。
【図2】本願の実施例における電池の模式図である。
【図3】本願の第１実施例における電池セルの斜視模式図である。
【図4】本願の第１実施例における電池セルの縦方向の断面図である。
【図5】本願の第１実施例における電極アセンブリの正面図である。
【図6】本願の第２実施例における第１極板と第２極板の積層過程を示す模式図である。
【図9】本願の第１実施例における電極アセンブリの側面図である。
【図12】本願の第１実施例における電極アセンブリとケーシングとの接触箇所の部分拡大模式図である。
【図13】本願の第２実施例における電極アセンブリの斜視図である。
【図14】本願の第２実施例における第１極板と第２極板との積層過程を示す模式図である。
【図15】本実施例における、折り畳み案内部が設置される第２極板が展開状態にあるときの斜視図である。
【図23】本願の実施例におけるセパレータが第２極板を包む模式図である。
【図24】本願の実施例における電極アセンブリの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図面を結び付けながら本願の技術案の実施例を詳しく説明する。以下の実施例は、本願の技術案をより明確に説明するためのものであり、例示に過ぎず、これによって本願の保護範囲が制限されるものではない。
【0033】
特に定義がない限り、本文に使用されるすべての技術と科学用語は、本願の当業者に一般的に理解される意味と同じである。本明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明するためにのみ用いられ、本願を制限することを意図するものではない。本願の明細書と特許請求の範囲および上記図面の説明における「含む」、「有する」という用語およびそれらの任意の変形は、非排他的な「含む」を意図的にカバーするものである。
【0034】
本願の実施例の説明では、用語「第１」、「第２」などは、異なる対象を区別する目的だけに用いられ、相対的な重要性を明示または示唆する、または指示された技術的特徴の数、特定の順序または主副関係を暗黙的に示すと理解されない。本願の実施例の説明では、特に具体的な限定が明確化されない限り、「複数」は二つ以上を意味する。
【0035】
本文において「実施例」と言及する場合、実施例と合わせて説明された特定の特徴、構造または特性が本願の少なくとも一つの実施例に含まれ得ることを意味する。明細書における各位置での該フレーズの出現は、必ずしも全てが同じ実施例を指すものではなく、他の実施例と相互排他する独立したまたは代替的な実施例でもない。当業者は、本明細書に記載の実施例が他の実施例と組み合わせ得ることを明示的および暗黙的に理解することができる。
【0036】
本願の実施例の説明において、用語「および/または」は、関連対象の関連関係を説明するものに過ぎず、三つの関係が存在し得ることを表し、例えば、Ａおよび/またはＢは、単独のＡ、ＡとＢとの組み合わせ、単独のＢの三つのケースを表してもよい。また、本明細書における「/」という文字は、一般的には前後関連対象が「または」の関係であることを表す。
【0037】
本願の実施例の説明において、「複数」という用語は、２つ以上（２つを含む）を指し、同様に、「複数のグループ」は、２つ以上のグループ（２つのグループを含む）を指し、「複数枚」は、２以上枚（２枚を含む）を指す。
【0038】
本願の実施例の説明において、技術用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などの用語によって示された方位または位置関係は、図面に示す方位または位置関係に基づき、本願の実施例の説明の便宜または説明の簡略化を図るためのものであり、言及された装置または素子が特定の方位を有し、特定の方位で構造および操作される必要があることを指示または暗示するものではなく、本願の実施例を限定するものと理解されるべきでない。
【0039】
本願の実施例の説明において、特に明確に規定、限定されていない限り、技術用語「装着」、「繋がる」、「接続」、「固定」などの用語は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続されていてもよいし、取り外し可能に接続されていてもよいし、または一体化されてもよいし、機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよいし、直接接続されていてもよいし、中間媒体を介して間接的に接続されていてもよいし、両素子の内部の連通または両素子の相互作用関係であってもよい。当業者は、具体的な状況に応じて、上記用語の本願の実施例における具体的な意味を理解することができる。
【0040】
エレクトロニクス製品や電気車両などの電力消費装置の急速な発展に伴い、電池はますます広く応用されており、水力、火力、風力、太陽光発電所などのエネルギ貯蔵電力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気交通機関および軍事装備、航空宇宙など様々な分野で幅広く使用されるようになってきている。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拡大し、電池の生産効率に対してより高い要求を提出した。
【0041】
積層電池は、重要な電池タイプであり、巻回電池と比較して、構造がより自由で開放的であり、内部空間の利用率が高く、エネルギ密度が高いため、非常に普及させる価値のある構造形態である。しかしながら、積層電池の性能は、改善および改良が必要である。
【0042】
現在、積層電池は生産過程において、電極板を１枚ずつ積層する必要があり、積層電池の生産効率が低い。また、積層電池の電極板と積層電池のハウジングとの間には、通常、絶縁トレイが設置されるので、隔てられ、直接接触しない。ここでは、絶縁トレイは、電極板を含む電極アセンブリを支え、通常、高分子材料などの絶縁材料で作られており、この場合、電極アセンブリから発生する熱が迅速に放散されにくく、熱がハウジング内に蓄積され、過熱爆発などの安全事故を引き起こしやすい。
【0043】
このように、積層電池の改良が必要である。
【0044】
本願は、積層電池の性能を改善するために、電力消費装置、電池、電池セルおよびその製造方法を提供する。
【0045】
【0046】
【0047】
図１は、電力消費装置１００の構造を例示的に示す図である。
【0048】
図１に示すように、電力消費装置１００は、電池セル２０を電源として使用する装置であり、電池セル２０と本体１０５とを備え、電池１０は本体１０５に設けられ、本体１０５に電気エネルギを提供する。あるいは、電力消費装置１００は、本体１０５と、本体１０５に設けられた電池セル２０を含む電池１０と、を備え、電池１０の電池セル２０は、本体１０５に電気エネルギを提供する。
【0049】
ここで、電力消費装置１００は、携帯電話、タブレット、ノートパソコン、電動玩具、電動工具、電池車、電気自動車、汽船、宇宙航空機などの様々な電力消費機器であってもよい。ここで、電動玩具は、固定型または移動型電動玩具、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電気汽船玩具および電気飛行機玩具などを含んでもよい。宇宙航空機は、飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船などを含んでもよい。
【0050】
電力消費装置１００は、動力源を含み、動力源は、電池１０を含み、電池１０は、電力消費装置１００に駆動力を提供する。いくつかの実施例では、電力消費装置１００の駆動力は全て電気エネルギであり、このとき、動力源は、電池１０のみを含む。別のいくつかの実施例では、電力消費装置１００の駆動力は電気エネルギと他のエネルギ（例えば、機械的エネルギ）を含み、このとき、動力源は、電池１０とエンジンなどの他の機器を含む。
【0051】
電力消費装置１００が車両１０１である場合を例にとって説明する。図１を参照すると、いくつかの実施例では、電力消費装置１００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の新エネルギ車であり、それは、電池１０、コントローラ１０２およびモータ１０４などの動力機器１０３を含み、電池１０は、コントローラ１０２を介してモータ１０４などの動力機器１０３に電気的に接続され、それによって電池１０がコントローラ１０２による制御で、モータ１０４などの動力機器１０３に給電することができる。
【0052】
これから分かるように、電池１０およびその電池セル２０は、電力消費装置１００の重要な構成部分である。
【0053】
図２は、電池１０の構造を例示的に示す。
【0054】
図２を参照すると、電池１０は、包装ボックス３０と包装ボックス３０の中に設置された電池セル２０を含む。包装ボックス３０は、ボックス本体３０１と、ボックスカバー３０２とを備える。ボックス本体３０１とボックスカバー３０２は、互いに係合し、包装ボックス３０の内部には、電池セル２０を収容する密閉された収容空間が形成される。包装ボックス３０内の電池セル２０の個数は、少なくとも２つ以上であってもよく、それにより、より多くの電気エネルギを提供し、より高い電力需要を満たすことができる。電池１０における各電池セル２０は直列、並列、または直並列接続されることにより電気的に接続され、大きい容量または電力を実現することができる。なお、図２では、電池セル２０を簡略化して描いている。
【0055】
このように、電池セル２０は、電気エネルギを提供するための最小の電池ユニットであり、それは、電池１０および電力消費装置１００の中核的な構成要素であり、その性能は電池１０および電力消費装置１００の性能に直接影響を与え、同時に、その生産効率は、電力消費装置１００および電池１０の生産効率に直接影響する。電池セル２０の生産効率および性能の向上は、電力消費装置１００と電池１０の生産効率および性能の向上に寄与する。
【0056】
電池セル２０は、リチウムイオン電池などの様々な電池セルであってもよく、形状は、角形または円筒形など、様々な形状であってもよい。
【0057】
図３～２３は、電池セルの構造を例示的に示す。
【0058】
図３～２３を参照すると、電池セル２０は、ハウジング２０２、電極アセンブリ２０１、アダプタ２０５と電極端子２０６を含む。
【0059】
ここで、ハウジング２０２は、ハウジング２０２の内部に位置する部材(例えば、電極アセンブリ２０１およびアダプタ２０５)を収容して、ハウジング２０２の内部に位置する部材を保護する働きをする。ハウジング２０２は、ケーシング２０３とエンドキャップ２０４とを含む。エンドキャップ２０４は、ケーシング２０３の端部開口に被せられ、ハウジング２０２の内部に電極アセンブリ２０１等を収容する密閉空間が形成される。
【0060】
電極アセンブリ２０１は電気エネルギを生成するために用いられ、それはハウジング２０２の内部に設置され、ハウジング２０２に注入された電解質と電気化学的に反応して電気エネルギを提供する。電極アセンブリ２０１は、電極板を含み、組み合わせられた第１極板１と第２極板２の２種類の電極板を含む。第１極板１と第２極板２は、極性が逆の電極板であり、一方が負極板１４(陽極板ともいう)である場合、他方は正極板２４(陰極板ともいう)である。第１極板１と第２極板２の厚さは、０.０５～２ｍｍである。第１極板１と第２極板２とを組み合わせた後、積層構造を形成し、第１極板１と第２極板２との短絡を防止するために、セパレータ３によって隔てられる。第１極板１および第２極板２は、いずれもタブ１５を有し、電極アセンブリ２０１によって生成された電気エネルギは、タブ１５を介して外部に伝達される。第１極板１および第２極板２のタブ１５は、便宜上、それぞれ第１タブ１２および第２タブ２２と呼ばれる。
【0061】
タブ１５は、電極アセンブリ２０１の正負極板の活物質２９が塗布されていない部分であり、正負極板の活物質２９が塗布された部分から外側に延び、アダプタ２０５および電極端子２０６を介して外部回路と電気的に接続され、電気エネルギの外部への伝達を可能にする。なお、負極板１４のタブ１５を負タブ１３と呼び、正極板２４のタブ１５を正タブ２３と呼ぶ。
【0062】
アダプタ２０５は、ハウジング２０２内に設けられ、電極アセンブリ２０１のタブ１５と電極端子２０６との間に配置され、電極アセンブリ２０１と電極端子２０６との間の電気接続を行い、電極アセンブリ２０１によって生成された電気エネルギを電極端子２０６に伝達する。ここで、正タブに対応するアダプタ２０５を正アダプタと呼び、負タブに対応するアダプタ２０５を負アダプタと呼ぶ。
【0063】
電極端子２０６は、アダプタ２０５を介して電極アセンブリ２０１と電気的に接続され、外部回路と接続して、電極アセンブリ２０１で発生した電気エネルギを電池セル２０の外部に伝達する。ここでは、負タブ１３に対応する電極端子２０６を負極端子２０ａと称し、正タブ２３に対応する電極端子２０６を正極端子２０ｂと称する。
【0064】
電極アセンブリ２０１は、電池セル２０の重要な構成部分であり、電池セル２０が電気エネルギを提供することができる鍵であることが分かる。
【0065】
電極アセンブリ２０１における第１極板１と第２極板２との組み合せ方式は主に２種類あり、それぞれ巻回方式と積層方式である。ここでは、第１極板１と第２極板２とを巻回方式で組み合わせる場合、対応する電池セル２０は巻回電池と呼ばれる。一方、第１極板１と第２極板２とを積層方式で組み合わせる場合、対応する電池セル２０は積層電池と呼ばれる。積層電池は巻回電池の角がなく、構造がより自由に開放的であり、かつ内部空間の利用率が高く、エネルギ密度が高いため、良好な応用見通しを有する。
【0066】
しかしながら、積層電池の現在の発展は、生産効率が低いという問題で大きく制約されている。
【0067】
積層電池の電極アセンブリ２０１は、巻回電池の電極アセンブリ２０１のように迅速に巻回成形することができず、関連技術において、積層電池の電極アセンブリ２０１は、個片積層方式、すなわち、切断された第１極板１と第２極板２を１枚ずつ積み重ねて、第１極板１と第２極板２とを順に交互に積み重ね、セパレータ３によって隔てられるという方式しか使用できない。この個片積層方式では、個々の電極板が切断される必要があるため、切断された金属縁部は、必然的に金属バリおよび金属屑を生じ、これらの金属バリまたは屑が、第１極板１および第２極板２の積層の内部に入ると、極板が突き通され、短絡するリスクがある。また、積層する際には、１枚ずつ積み重ねる必要があるため、生産効率が低いという問題がある。一方、従来技術において、電極アセンブリ２０１と電極アセンブリ２０１を収容するハウジング２０２との間には、通常、絶縁トレイが設置され、絶縁トレイによって離隔され、直接接触しない。ここでは、絶縁トレイは電極アセンブリ２０１を支持するが、通常、高分子材料などの絶縁材料で作られ、熱伝導性能が劣っている。この場合、電極アセンブリ２０１から発生した熱が迅速に放散されにくく、熱がハウジング２０２内に蓄積され、過熱爆発などの安全事故を起こしやすく、積層電池の性能に影響を与える。
【0068】
そこで、本願は、電池セル２０の構造および製造方法を改良したものである。
【0069】
【0070】
図３～図２３に示すように、本願において、電極アセンブリ２０１は、第１極板１および第２極板２を含む。第１極板１は、第１極板１が順次接続されて積み重ねられた複数枚の第１積層シート１１を含むように、第１方向Ｘに沿って往復的に折り畳まれる。第２極板２は、第１極板１と逆の極性を有し、第２極板２が互いに接続された２枚の第２積層シート２１を含むように、第２方向Ｙに１回折り畳まれる。第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直または平行であり、第２積層シート２１は、第１積層シート１１と順に交互に積み重ねられる。
【0071】
第１極板１は第１方向Ｘに沿って往復して折り畳むため、Ｚ形(またはＳ形)折り畳み方式であり、第２極板２は第２方向Ｙに沿って１回折り畳むＵ形二重折方式であるため、上記設置方式において、電極アセンブリ２０１は「Ｚ+Ｕ」形の積層方式を採用する。
【0072】
「Ｚ+Ｕ」形の積層方式では、電極板を１枚ずつ積層する必要がなく、第１極板１をＺ形折りし、複数の第２極板２をそれぞれＵ形中折りした後、中折りした複数の第２極板２を直接第１極板１に挿入して、第２積層シート２１と第１積層シート１１とを順に交互に積層することができるので、個片積層方式に比べて、電極アセンブリ２０１、電池セル２０、電池１０および電力消費装置１００の生産効率を効果的に向上させることができる。
【0073】
ここでは、第１極板１はＺ形折り畳み方式を採用し、各第１積層シート１１は一体に接続され、第１極板１を予め１枚ずつの第１積層シート１１に切断する必要がなく、かつ、第２極板２はＵ形中折りの折り畳み方式を採用し、２枚の第２積層シート２１は一体に接続され、第２極板２を２枚の第２積層シート２１に切断する必要がなく、したがって、対応する切断ステップを省略することができ、切断過程に必要な時間を短縮し、それにより生産効率を向上させる。
【0074】
また、第２極板２はＵ形中折りの折り畳み方式を採用し、積層過程において、数十枚の第２極板２を同時に操作して第１極板１に挿入し、第１極板１との組み立てを完成することを容易にし、第２積層シート２１を１枚ずつ第１積層シート１１に積層する必要がなく、この角度から言えば、生産効率の向上にも有利である。
【0075】
本願が採用した「Ｚ+Ｕ」形の積層方式は、切断過程の時間を短縮し、積層効率を高めることによって、積層電池の生産効率を効果的に向上させることができることが分かる。
【0076】
また、「Ｚ+Ｕ」形の積層方式では、第１極板１の各第１積層シート１１の間、および第２極板２の２枚の第２積層シート２１の間は、いずれも切断する必要がないため、個片積層方式において、各積層シート同士が互いに分断され、切断口がある場合と比較して、切断口の数を効果的に減らすことができ、切断口の数の減少は、バリの生成確率を低減し、短絡リスクを低減し、動作安全性を向上させるのに有利である。切断口が多ければ多いほど、バリが発生する確率が高くなり、バリがセパレータ３を突き破りやすくなり、第１極板１と第２極板２とが短絡するため、短絡リスクが高いほど、動作の安全性は低い。本願では、第１積層シート１１と第２積層シート２１は、いずれも３辺で切断すればよく、４辺で切断する必要がなく、第１積層シート１１と第２積層シート２１の切断口がいずれも少なくなるため、短絡リスクは低減し、動作安全性は向上する。
【0077】
以上から分かるように、本願は、「Ｚ+Ｕ」形積層方式で成形される電極アセンブリ２０１を提供することによって、積層電池の生産効率を効果的に向上させることができるだけでなく、積層電池の動作安全性を効果的に向上させることもできる。
【0078】
また、本願で採用される「Ｚ+Ｕ」形積層方式は、電池セル２０の放熱性能を改善することを容易にする。例えば、図３～図１２を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５は、ハウジング２０２の内壁と接触する。
【0079】
折り曲げ部２５は、電極板の折り畳みが発生する部位であることは容易に理解できる。具体的には、第１極板１の折り曲げ部２５は、第１極板１の折り畳みが発生する部分であり、あるいは、第１極板１が折り畳まれた後、隣り合う２枚の第１積層シート１１が互いに接続される部分である。第２極板２の折り曲げ部２５は、第２極板２の折り畳みが発生する部分であり、あるいは、第２極板２が折り畳まれた後、２枚の第２積層シート２１が互いに接続される部分である。図８を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５は、第２極板２が全体として略Ｕ形となるように、円弧状である。いくつかの実施例では、第１極板１の折り曲げ部２５は、第１極板１が全体として略Ｓ字形となるように、円弧状である。
【0080】
関連技術において電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間に絶縁トレイを設ける場合と異なり、上記実施例では、電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間に、絶縁トレイを設ける代わりに、電極アセンブリ２０１のＵ形中折りの折り畳み方式を採用する第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させ、このように、第２極板２は、通常、金属材料などの熱伝導性の良い材料で作られるとともに、電極アセンブリ２０１を収容するためのハウジング２０２は、通常、金属材料(例えば、アルミニウム)などの熱伝導性の良い材料で作られ、しかも、第２極板２の数が多く、すべての第２極板２の折り曲げ部２５がハウジング２０２の内壁に接触し、接触総面積が大きいので、第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させることにより、電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間の高熱伝導率かつ大面積の直接接触放熱過程を実現でき、電極アセンブリ２０１から発生した熱を迅速にハウジング２０２の外に放出し、したがって、電池セル２０の放熱性能を効果的に改善し、熱の蓄積による安全事故のリスクを低減し、動作の安全性を高める。
【0081】
以上から分かるように、第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させることにより、電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間の高効率な接触伝熱過程を実現でき、電極アセンブリ２０１から発生した熱を迅速に放出し、電池セル２０の放熱性能を効果的に改善し、積層電池の安全性能を向上させ、電池セル２０、電池１０と電力消費装置１００の性能に対する効果的な改善を実現する。
【0082】
ここで、第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の内壁との間は、絶縁または導電可能である。第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の内壁との間は絶縁されると、電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間は短絡しにくくなり、安全性能がより良好となる。第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の内壁との間に導電すると、導電材料が一般に、熱伝導性が一層優れているため、より良好な放熱に有利である。
【0083】
さらに、図３～図１２を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５の、第１極板１から離れた表面は、重力方向に向けられる。これにより、第２極板２の折り曲げ部２５は、重力作用によりハウジング２０２の内壁とより十分に接触し、より効率的に熱を伝達することができるため、電池セル２０の放熱性能をさらに改善するのに有利である。
【0084】
引き続き図３～図１２を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５がハウジング２０２の内壁と接触するとき、第２極板２のタブ１５は第２極板２の折り曲げ部２５以外の縁部に設置され、これにより、ハウジング２０２と接触する第２極板２の折り曲げ部２５は、タブ１５を有さず、第２極板２のタブ１５が、折り曲げ部２５が位置する縁部以外の他の縁部に位置することは、このようなタブ１５が設けられていない折り曲げ部２５と、ハウジング２０２との接触を容易にする一方、折り曲げ部２５とハウジング２０２との接触がタブ１５とアダプタ２０５および電極端子２０６との電気的接続に影響を与えないという利点を有する。
【0085】
以上から分かるように、第２極板２のタブ１５は第２極板２の折り曲げ部２５以外の縁部に位置し、かつ第２極板２の折り曲げ部２５はハウジング２０２の内壁に接触することにより、第２極板２の電気エネルギ伝送機能の実現に影響しない前提で、電極アセンブリ２０１とハウジング２０２との間の効率的な放熱を実現することができ、電池セル２０の放熱性能を効果的に改善し、積層電池の安全性を向上させ、電池セル２０、電池１０および電力消費装置１００の性能に対する効果的な改善を実現する。
【0086】
以上を総合すると、第１極板１と第２極板２とを「Ｚ+Ｕ」形積層方式とし、Ｕ形中折りをする第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させることにより、積層電池の生産効率を向上させることができるとともに、積層電池の放熱性能を効果的に改善することができ、したがって、積層電池の性能を効果的に改善することができる。
【0087】
上述したように、本願では、第１極板１と第２極板２は極性が逆である電極板である。いくつかの実施例では、第１極板１は、正極板２４であり、第２極板２は、負極板１４である。他のいくつかの実施例では、第１極板１は、負極板１４であり、第２極板２は、正極板２４である。第１極板１と第２極板２とがそれぞれ負極板１４と正極板２４である場合、第１極板１はＺ形折り畳み方式を採用し、第２極板２はＵ形中折りの折り畳み方式を採用するため、第１極板１の面積は便宜的に、第２極板２の面積より大きく設計することができ、したがって、負極板１４の面積を正極板２４の面積より大きくすることが容易であり、このように、負極板１４はリチウムイオンを受け入れるための十分な位置を有することができ、したがって、リチウム析出現象の発生を防止するのに有利である。
【0088】
ここで、リチウム析出現象とは、負極板にリチウムイオンを受け入れる位置がなくて、負極板表面にリチウムイオンが析出する現象を指す。
【0089】
リチウムイオン電池の充放電過程は、リチウムイオンが正負極板に吸蔵・放出され、エネルギの吸収と放出を伴う過程である。リチウムイオン電池を充電する時、リチウム電池の正極板にリチウムイオンが生成され、生成されたリチウムイオンは電解液によって負極板まで移動し、電子と結合して負極板の活物質内に吸蔵され、吸蔵されたリチウムイオンが多ければ多いほど、充電容量が高くなる。リチウムイオン電池を放電すると、負極板に吸蔵されたリチウムイオンが放出され、また移動して正極板に戻る。正極に戻るリチウムイオンが多いほど、放電容量は高くなる。しかし、負極板にリチウムイオンを受け入れる位置がないと、リチウムイオンが負極板表面に析出(リチウム析出)して、リチウムデンドライトが形成され、一旦リチウムデンドライトがセパレータを突き破って正極板と接触すると、電池が短絡し、発火ひいては爆発事故の発生に至る。明らかに、リチウム析出現象の発生は、リチウムイオン電池の安全性能に影響を与える。
【0090】
負極板１４がＺ形折り畳み方式を採用し、かつ正極板２４がＵ形中折りの折り畳み方式を採用する場合、負極板１４の面積を正極板２４の面積より容易に大きくすることができ、リチウム析出現象の発生を防止することができ、したがって、積層電池の動作安全性をさらに改善することに有利である。
【0091】
また、積層時に、第１極板１および第２極板２の折り畳み方向は、垂直または平行であってもよく、すなわち、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙは、垂直または平行であってもよい。
【0092】
ここで、第１方向Ｘと第２方向Ｙが垂直である場合、第１極板１と第２極板２の折り畳み方向は垂直であり、このときの積層方式は、直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式と呼ぶことができる。この直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式では、図６～図７に示すように、第２極板２を中折りし、折り畳んだ第１極板１に挿入した後、第２極板２の折り曲げ部２５が、折り曲げ部２５に隣接する第１極板１の一つの縁部をまたがって包み、第２極板２の折り曲げ部２５が、第２極板２の折り畳み方向(すなわち、第２方向Ｙ)に第１極板１に対してある程度の位置制限作用を果たすことができる一方、第１極板１の折り曲げ部２５が、第２極板２の自身の折り曲げ部２５に隣接する縁部を包み込むことができ、第１極板１の折り畳み方向(すなわち、第１方向Ｘ)に第２極板２に対してある程度の位置制限作用を果たすと同時に、第１極板１の２つの隣り合う第１積層シート１１が第２極板２の一つの第２積層シート２１を挟み、また、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの両方に対して垂直な第３方向Ｚ(各第１積層シート１１の積層方向)において、第２極板２にある程度の位置制限作用を果たすことができる。直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用する場合、第１極板１と第２極板２は互いに位置制限することができ、かつ、両者の間は多くの方向に位置制限を実現でき、位置制限の確実性が高いことが分かる。
【0093】
第１方向Ｘと第２方向Ｙとが平行である場合、第１極板１と第２極板２の折り畳み方向は平行であり、このときの積層方式は平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式と呼ぶことができる。この平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式では、図１３～図１４に示すように、第２極板２が中折りされ、折り畳まれた第１極板１内に挿入された後、第２極板２の折り曲げ部２５は、第１極板１の折り曲げ部２５にまたがって包み込み、第２極板２の折り畳み方向(すなわち、第２方向Ｙ)に第１極板１に対してある程度の位置制限作用を果たすことができ、しかも、第１極板１の２つの隣り合う第１積層シート１１が、第２極板２の一つの第２積層シート２１を挟むことは、各第１積層シート１１の積層方向(すなわち、第３方向Ｚ)に第２極板２に対して、ある程度の位置制限作用を果たすことができる。第１極板１および第２極板２は、平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用する場合、互いに位置制限可能であることが分かる。同時に、この平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式は、組み立ても容易である。
【0094】
「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用する場合、第１方向Ｘと第２方向Ｙが垂直である場合の直交積層方式であっても、第１方向Ｘと第２方向Ｙが平行である場合の平行積層方式であっても、第１極板１と第２極板２は互いに位置制限可能であり、このような第１極板１と第２極板２との間の相互位置制限作用は、電極アセンブリ２０１の構造的確実性の向上に有利であり、さらに、負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさに対する制御を実現し、さらに積層電池の安全性能を改善することに有利である。
【0095】
負極板が正極板からはみ出す部分はオーバーハンとも呼ばれ、主にリチウムイオン電池の安全性能を高めるために提案された概念である。
【0096】
前述の通り、リチウムイオン電池は、充電中に、負極板がリチウムイオンを受け入れる面積が不足するとリチウムが析出し、また、リチウム析出によるデンドライトがセパレータを突き刺すと、電池セルが短絡し、爆発や発火の原因となるため、リチウムイオン電池の安全性が向上するように、負極板がリチウムイオンを受け入れるには十分な面積を有するために、通常、負極板は過剰設計され、すなわち、負極板の面積は、正極板の面積よりも大きくする必要があり、そのため、負極板の縁部は、通常、正極板の縁部をはみ出しており、負極板の正極板からはみ出す部分は、オーバーハンと呼ばれる。
【0097】
明らかに、負極板が正極板からはみ出す部分は、負極板を正極板からはみ出させる寸法差設計であり、このような寸法差設計は、正負極間の物理的隔離を形成することができ、リチウムイオンは負極板の表面で析出して、リチウムデンドライトを形成することを避け、正負極間の短絡リスクを低下させ、したがって、リチウムイオン電池の安全性能を効果的に向上させることができる。
【0098】
しかしながら、負極板が正極板からはみ出す部分の設計過程において、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさを制御することが困難であるという問題がずっと存在している。極板の数が多いため、異なる層の正極板同士および異なる層の負極板同士が揃いにくく、加えて、正負極板間の相対位置は、ペーストが緩むなどの原因で変化しやすいため、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の制御が困難である。一方、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさを効果的に制御できないと、負極板の正極板からはみ出す部分の面積が過小または過大となりやすく、電池性能に悪影響を及ぼす。例えば、正極板から負極板がはみ出す部分の面積が小さすぎると、正負極板がずれた際に正極板から負極板がはみ出す部分の領域が消失しやすくなり、短絡防止効果が無効になる。また、例えば、正極板から負極板がはみ出す部分の面積が大きすぎると、負極板がリチウム電池の内部空間を占有しすぎて、空間の浪費になりやすく、空間利用率が低くなり、エネルギ密度の向上に影響する。
【0099】
このように、負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを如何に効果的に制御するかは、比較的に重要であるが、同時に比較的に困難な問題である。
【0100】
一方、本願「Ｚ+Ｕ」形積層方式では、第２極板２の折り曲げ部２５の第１極板１に対する位置制限作用により、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさを容易に制御することができる。
【0101】
例えば、図６～図１２を参照すると、いくつかの実施例では、第１極板１と第２極板２は、それぞれ負極板１４と正極板２４として構成され、第２極板２は、第２極板２の折り曲げ部２５を含む不活性領域２６を備えて構成され、かつ不活性領域２６は、活物質２９で塗布されていない。ここで、例えば、第２方向Ｙにおける不活性領域２６の寸法(不活性領域２６の展開状態における幅の半分)は、１～１８ｍｍであり、例えば、いくつかの実施例では、第２方向Ｙにおける不活性領域２６の寸法は、３～４ｍｍである。
【0102】
第２極板２の不活性領域２６は、活物質２９が塗布されていないため、第２極板２の不活性領域２６は不活性領域を形成し、充放電過程における電気化学的反応に参与しない。この場合、第１極板１が対応する不活性領域２６内に伸びる部分は、第２極板２からはみ出す部分であり、また、このとき、第１極板１と第２極板２は、それぞれ負極板１４と正極板２４であるため、第１極板１が対応する不活性領域２６内に伸びる部分、すなわち負極板１４が正極板２４からはみ出す部分であり、それはリチウム析出が生じず、負極板が正極板からはみ出す部分を構成することができる。この場合、対応する負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさは、不活性領域２６の面積の大きさに依存するので、第２極板２の折り曲げ部２５の一端における活物質２９が塗布されない領域の大きさを制御するだけで、すなわち、不活性領域２６の面積の大きさを制御するだけで、負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを効果的に制御でき、簡単かつ容易であるだけでなく、制御精度も高い。具体的に組み立てる時、不活性領域２６のすでに加工された第２極板２を第１極板１の所定箇所に挿入するだけで、負極板１４の正極板２４からはみ出す部分の大きさを制御でき、さらに負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさに対する比較的精確な制御を容易に実現する。
【0103】
なお、図９および図１１～図１２において、第２極板２の折り曲げ部２５と第１極板１の端部との間の空白領域は、実際には、セパレータ３によって充填されているが、対応するセパレータ部分は図示されていない。つまり、第２極板２が第１極板１に挿入される過程で、第２極板２は、直接底まで挿入されており、第２極板２の折り曲げ部２５が位置する縁部と、第２極板２の折り曲げ部２５に包まれた第１極板１の縁部との間の距離は、ほぼセパレータ３の厚さまたはセパレータ３の厚さの倍数にすぎない。
【0104】
また、上記第２極板２の不活性領域２６によって、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさを制御しやすくするだけでなく、第１極板１と第２極板２との間の絶縁確実性を改善することも容易になる。例えば、図１２を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２の不活性領域２６の、第１極板１に面する表面に、絶縁物質２７が設けられる。一例として、絶縁物質２７は、セラミックコーティングまたは絶縁ペースト(例えば、絶縁性コーティングペーストまたは絶縁性トッピングゴム)である。
【0105】
第２極板２が正極板２４であっても、負極板１４であっても、第２極板２の不活性領域２６の第１極板１に面する表面に絶縁物質２７が設けられていると、不活性領域２６と第１極板１との間は、セパレータ３によって絶縁されるだけでなく、絶縁物質２７によって絶縁されることもできるので、第１極板１と第２極板２との間の絶縁性がより良好となり、短絡事故の発生をより確実に防止することができ、動作安全性のさらなる向上に寄与する。不活性領域２６には活物質２９が設けられていないため、不活性領域２６に絶縁物質２７が設けられ、絶縁物質２７は正常な電気化学的反応に影響を及ぼさない。第２極板２の不活性領域２６の第１極板１に面する表面に絶縁物質２７を設けることは、正常な電気化学的反応に影響せず、第１極板１と第２極板２との間の絶縁性をさらに改善し、より効果的に動作安全性を向上させることが分かる。
【0106】
本願において、第１極板１と第２極板２とのタブ延出方式は多様である。
【0107】
例えば、図３～図１４を参照すると、いくつかの実施例では、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５以外の縁部に位置する。このとき、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に位置せず、折り畳みにより破損しにくいため、第１極板１のタブ１５が第１極板１の折り曲げ部２５に位置する場合に比べて確実性が高い。
【0108】
別の例として、図３～図１４を参照すると、いくつかの実施例では、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５以外の縁部に位置する。このとき、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５に位置せず、折り畳みにより破損しにくいため、第２極板２のタブ１５が第２極板２の折り曲げ部２５に位置する場合よりも確実性が高い。一方、前述したように、第２極板２のタブ１５が、折り曲げ部２５に位置する代わりに、折り曲げ部２５以外の縁部に位置する場合、第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の内壁との接触伝熱も容易となる。また、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５に位置せず、第２極板２の折り曲げ部２５によって第１極板１を位置制限することも容易である。タブ１５は、通常、延出長さが長く、硬度が比較的軟らかいため、第２極板２のタブ１５が折り曲げ部２５に位置すると、折り曲げ部２５が長く延出し、硬度が軟らかい必要性があることを意味し、この場合、第２極板２の折り曲げ部２５は、第１極板１に対して効果的な位置制限作用を果すことが無理になる。
【0109】
別の例として、図３～図１４を参照すると、いくつかの実施例では、第１極板１および第２極板２のタブ１５は、いずれも折り曲げ部２５以外の縁部に位置する。この場合、第１極板１および第２極板２のタブがいずれも折り畳みによって破損しにくくなるので、確実性がより高い。
【0110】
第１極板１および第２極板２のタブ１５が、いずれも折り曲げ部２５以外の縁部に位置する例として、図３～図１２を参照すると、第２方向Ｙは、第１方向Ｘと垂直であり、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置し、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５から離れた端部に位置する。
【0111】
上述の例では、第２方向Ｙは第１方向Ｘと垂直であるため、第１極板１と第２極板２との間は、直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用している。一方、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置し、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５から離れた端部に位置するため、第１極板１および第２極板２のタブ１５の延出方向(タブ延出方向と略称)は、いずれも第２極板２の折り畳み方向(第２方向Ｙ)に沿っている。このように、上記の例の電極アセンブリ２０１は、その第１極板１と第２極板２が直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式での第２極板２の折り畳み方向に沿うタブ延出方式を採用し、この場合、第１極板１と第２極板２は第２方向Ｙにおける同側または異側にタブを延出することができ、正負極端子が同側または異側に設置される電池セルの設計要件を満たすことを容易にする。
【0112】
第１極板１および第２極板２のタブ１５がいずれも折り曲げ部２５以外の縁部に位置する他の例として、図１３～図１４を参照すると、第２方向Ｙは、第１方向Ｘと平行であり、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置し、第２極板２のタブ１５は、第２極板２の折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置する。
【0113】
上記の例では、第２方向Ｙは第１方向Ｘと平行であるため、第１極板１と第２極板２との間に平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用している。同時に、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置し、かつ第２極板２のタブ１５は、折り曲げ部２５に隣接する第２極板２の縁部に位置するので、第１極板１および第２極板２のタブ延出方向は、いずれも第２極板２の折り畳み方向(すなわち、第２方向Ｙ、該例では第１方向Ｘでもある)に垂直である。以上から分かるように、上記の例の電極アセンブリ２０１は、その第１極板１と第２極板２が平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式で第２極板２の折り畳み方向に垂直なタブ延出方式を採用し、この場合、第１極板１と第２極板２は第２方向Ｙ(該例では第２方向Ｙは第１方向Ｘと一致する)と第３方向Ｚに垂直な方向に同側または異側のタブ延出を行うことができ、正負極端子が同側または異側に設置される電池セルの設計要件を満たすことを容易にする。
【0114】
直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式であれ、平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式であれ、第１極板１のタブ１５と第２極板２のタブ１５はいずれも同じ側または対向する両側に位置することができ、すなわち、第１極板１と第２極板２はいずれも同側または異側のタブ延出を行うことができ、これにより、正負極端子が同側または異側に設置される電池セルの設計要件を満たすことを容易にする。
【0115】
ここでは、第１極板１のタブ１５と第２極板２のタブ１５とが同じ側に位置するとき、第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の内壁との接触伝熱が容易であり、このとき、第１極板１のタブ１５と第２極板２のタブ１５とを第１方向Ｘにずらして配置して、正負タブの相互干渉を防止することができる。
【0116】
本願では、第２極板２の２枚の第２積層シート２１のうちの少なくとも１枚がタブ１５を有し、すなわち、第２極板２の２枚の第２積層シート２１のうちの１枚の第２積層シート２１のみがタブ１５を有するか、または、第２極板２の２枚の第２積層シート２１はいずれもタブ１５を有する。ここでは、第２極板２の２枚の第２積層シート２１のうち、１枚の第２積層シート２１のみがタブ１５を有する場合、２枚の第２積層シート２１の間は折り曲げ部２５によって互いに接続されているため、２枚の第２積層シート２１は１つのタブ１５を共用して外部へ電気エネルギを伝達することができ、ここでは、タブ１５が設けられていない１枚の第２積層シート２１は、折り曲げ部２５によって、タブ１５が設けられた第２積層シート２１に電気エネルギを伝達し、タブ１５が設けられた第２積層シート２１のタブ１５によって外部へ伝達することができる。この場合、第２極板２は１つのタブ１５だけで、電気エネルギの外部への伝達を完成できるので、構造が簡単である。第２極板２の２枚の第２積層シート２１がいずれもタブ１５を有する場合、第２極板２は２つのタブ１５によって外部に電気エネルギを伝達することができ、電気エネルギの伝達効率はより高くなり、同時に、２枚の第２積層シート２１のタブ１５は互いに予備品として、そのうち１枚の第２積層シート２１のタブ１５が故障する時、第２極板２はもう１枚の第２積層シート２１のタブ１５によって電気エネルギを正常に伝送することができ、したがって、第２極板２、電極アセンブリ２０１、電池セル２０、電池１０および電力消費装置１００の動作確実性を効果的に向上させることができる。
【0117】
前述の各実施例では、第１極板１と第２極板２は、互いに組み立てる前に折り畳む必要がある。第１極板１および/または第２極板２の折り畳みを容易にするために、図１５～図２２を参照すると、いくつかの実施例では、第１極板１および/または第２極板２には、第１極板１および/または第２極板２の折り畳みを案内する折り畳み案内部２８が設けられている。
【0118】
折り畳み案内部２８の案内作用により、第１極板１および/または第２極板２はより容易に折り畳むことができ、これは積層電池の生産効率をさらに向上させるのに有利である。
【0119】
なお、折り畳み案内部２８の構造の種類は多様であってもよい。例えば、図１５～図２２を参照すると、いくつかの実施例では、折り畳み案内部２８は、刻み目２８１または折り目２８２を含む。設置された刻み目２８１または折り目２８２は、いずれも効果的に折り畳み案内作用を果たし、第１極板１および/または第２極板２が対応する刻み目２８１または折り目２８２に沿って折り畳むことができ、迅速に折り畳みを完成し、かつ折り畳み位置がずれにくい。当然のことながら、刻み目２８１は刻まれた痕であり、刻まれた表面から下方に凹んで、ある深さを有する脆弱部となる。折り目２８２は、折られた表面から下方に凹まず、深さがない、折られた痕である。
【0120】
【0121】
ここでは、折り畳み案内部２８が連続線型を呈する場合、折り畳み案内部２８の構造が簡単であり、加工が容易である。例示的に、連続線型の折り畳み案内部２８は、連続直線または連続曲線である。
【0122】
折り畳み案内部２８が不連続線型を呈する場合、折り畳み案内部２８の占用面積は比較的に小さく、電極板の折り畳みを容易にすると同時に、できるだけ電極板の構造強度を向上させるのに有利である。例示的に、不連続線型の折り畳み案内部２８は、破線型を呈し、例えば図１８～図２１を参照すると、いくつかの実施例では、折り畳み案内部２８は、点状破線型または線状破線型を呈する。破線は、他の種類の不連続線型よりも加工が容易であり、特に、点状破線および線状破線の加工が容易である。
【0123】
上記各実施例では、設置される折り畳み案内部２８は、第１極板１および/または第２極板２の幅方向と平行であり、あるいは、第１極板１および/または第２極板２の幅方向に対して傾斜していてもよい。第１極板１および/または第２極板２の幅方向とは、第１極板１および/または第２極板２の縦方向に垂直な、第１極板１および/または第２極板２の横方向とも呼ばれる、第１積層シート１１および/または第２積層シート２１の厚さ方向に垂直な面の短辺の延伸方向を意味することを理解できる。第１極板１および/または第２極板２の縦方向は、第１積層シート１１および/または第２積層シート２１の厚さ方向に垂直な面の長辺の延長方向である。第１極板１については、その幅方向は、折り曲げ部２５に隣接する第１積層シート１１の２つの縁部の延伸方向でもある。また、第２極板２については、その幅方向は、折り曲げ部２５に隣接する第２積層シート２１の２つの縁部の対向配置方向でもある。
【0124】
【0125】
一方、図２２に示すように、折り畳み案内部２８が、その位置する電極板の幅方向に対して傾斜すると、折り畳み案内部２８は偏向角度を有し、折り畳んでから得られた隣り合う２枚の積層シートの間が幅方向にずれるように、電極板を偏向して中折りするように案内できる。このような偏向された折り畳み案内部２８が正極板２４の第２極板２に設けられた場合、正極板２４の２枚の第２積層シート２１を幅方向にずらすことができ、これにより、２枚の第２積層シート２１が完全に揃って密着されていないため、第２極板２を第１極板１に挿入するのが容易である一方、第２極板２を第１極板１に挿入した後、第１極板１との相対位置関係を制御することを容易にし、正極板２４の２枚の第２積層シート２１を、負極板１４の非連続端からできるだけ遠ざけて、負極板１４の連続端にできるだけ近づけ、すなわち正極板２４の２枚の第２積層シート２１を負極板１４の折り曲げ部２５にできるだけ近づけて、負極板１４の開放端から遠ざけるようにすることで、正極板２４は幅方向に負極板１４からはみ出しにくくなり、正極板２４が幅方向に負極板１４からはみ出すことによるリチウム析出問題を防止するのに有利である。これにより、動作安全性をさらに高めることができる。
【0126】
前述したように、第１極板１と第２極板２との間には、第１極板１と第２極板２との間の短絡を防止するために、第１極板１と第２極板２とを隔てるセパレータ３が設けられている。しかし、実際の動作過程では、セパレータ３が異物(例えば、電極板切断中に発生した縁部バリまたは脱落した縁部ドレッシング、および充電中に成長したデンドライト)によって突き破られ、短絡を引き起こす可能性がある。例えば、充電中に正極板２４からリチウムイオンが脱出して負極板１４に入り、負極板１４がリチウムイオンを吸収した後に膨張するとともに、正極板２４がリチウムイオンを脱出した後にも膨張するため、充電中に正負極板が膨張して正負極板間のセパレータ３が圧迫され、この場合、正負極板に位置する異物がセパレータを刺し通しやすくなり、短絡して安全事故を引き起こす。
【0127】
安全性能をさらに向上させるために、図２３を参照すると、いくつかの実施例では、同じ第２極板２の厚さの対向する両側に位置する２枚のセパレータ３は、いずれも折り返され、タブ１５が設けられていない第２極板２の縁部を被覆する。
【0128】
従来技術では、セパレータ３は、隣り合う２枚の電極板の厚さ方向に垂直な表面の間にのみ位置し、電極板の縁部を包まないため、この場合、電極板の縁部箇所の異物で短絡問題を引き起こしやすい。本願の実施例はセパレータ３によって第２極板２の縁部を包むことにより、セパレータ３を利用して縁部の異物で正負極を電気的に導通させることを遮断し、それにより縁部異物による短絡事故のリスクを効果的に低減することができる。
【0129】
また、本願の実施例では、第２極板２の縁部を１枚のみのセパレータ３で包む代わりに、第２極板２の厚さ方向両側の２枚のセパレータ３がいずれも第２極板２の縁部を包み込んでいるため、第１極板１および/または第２極板２の縁部の異物が縁部に包まれた１層のセパレータ３を突き破ったとしても、縁部に包まれたもう１層のセパレータ３で受け止めるので、短絡をより確実に防止することができ、安全性能をより効果的に向上させることができる。
【0130】
同時に、セパレータ３で電極板の縁部を包み、セパレータ３は、電池セル２０が本来備わっている構造であるため、電極板の縁部を包むために別途の構成部品を追加する必要がないので、構造が簡単である。さらに重要なことに、電極板の縁部を他の構成部品で包むと、他の構成部品がリチウムイオンの正常な輸送に影響を与えやすく、包まれた領域のリチウムイオンの輸送が阻止され、電極アセンブリ２０１と電池セル２０の全体容量が損失し、また、他の構成部品が正極板の縁部を包む際に、包まれた領域の縁部のリチウムが正常に脱離するため、対応する負極板領域にリチウムが堆積するリスクがあるため、安全リスクも引き起こしやすい。本願では、セパレータ３を利用して電極板の縁部を包るため、対応する問題を効果的に解決することができ、なぜなら、セパレータ３がリチウムイオンの輸送を阻止しないため、電極アセンブリ２０１と電池セル２０の全体容量の損失を引き起こさず、リチウム堆積のリスクも増加せず、逆に、セパレータ３が正極板２４の縁部を包んだ後、正極板２４の縁部の包まれた領域のリチウムイオンの輸送速度を遅くすることができ、縁部領域のリチウムイオンの蓄積量を減少し、これによって、縁部のリチウム析出リスクを低減するのに有利であるからである。
【0131】
また、本願では、第１極板１をＺ形折り畳み方式とし、第２極板２をＵ形中折りの折り畳み方式とているので、セパレータ３で第１極板１の縁部を包む場合に比べて、セパレータ３で第２極板２の縁部を包むことは、より簡単かつ容易である。
【0132】
同時に、２枚のセパレータ３によって包まれた第２極板２の縁部は第２極板２のタブ１５を設置していない縁部であるため、第２極板２の正常なタブ延出に影響を及ぼさない。
【0133】
このように、同じ第２極板２の厚さ方向の対向両側に位置する２枚のセパレータ３をいずれも折り返して、第２極板２のタブ１５が設けられていない縁部を被覆することにより、比較的簡単な構成で、全体容量の発揮に影響を与えず、リチウム析出リスクを増加させない上で、縁部の異物による短絡事故の発生をより確実に阻止し、安全性能をより効果的に向上させることができる。
【0134】
ここでは、２枚のセパレータ３が第２極板２の縁部を包む時、第２極板２のタブ１５が設置されていないすべての縁部を包み、それにより第２極板２のタブ１５が位置する縁部以外の他の縁部が、いずれも二層のセパレータ３のフランジ３１で包まれることができ、各第２積層シート２１の全ての自由縁部の全密閉包みを実現し、それにより安全性能をさらに補強する。
【0135】
セパレータ３と第２極板２を組み合わせる時、熱圧着または接着などの方式で、セパレータ３を第２極板２に複合して、包みの強固性を補強する。かつ、熱圧着または接着のプロセス調整によって、電極板縁部のリチウムイオンの吸蔵放出程度を制御することができる。
【0136】
第２極板２の折り畳みを容易にするために、いくつかの実施例では、セパレータ３は、第２極板２が折り畳まれる前に、タブ１５が設けられていない第２極板２の縁部を包む。
【0137】
以下、図３～２３に示される各例をさらに説明する。
【0138】
以下の説明では、説明の簡略化および理解を容易にするために、図３の上下左右に基づいて上下左右を定義するが、ここで、図３の上下左右は、電池セル２０および電池１０が車両に通常設置されているときの方位および位置関係に符合し、ここでは、上は重力方向と反対する方向であり、下は重力方向と同じ方向である。
【0139】
【0140】
【0141】
【0142】
具体的には、図３～図５から分かるように、該実施例では、電池セル２０のハウジング２０２は、角形で、１つのエンドキャップ２０４だけが着脱可能に取り付けられ、該エンドキャップ２０４は、ケーシング２０３の頂端に着脱可能に取り付けられている。２つの電極端子２０６、すなわち、負極端子２０ａおよび正極端子２０ｂは、いずれも、該頂部のエンドキャップ２０４上に設置され、該頂部エンドキャップ２０４からハウジング２０２の外部に上向きに延出している。具体的には、負極端子２０ａは、頂部エンドキャップ２０４の左寄りの部分に位置し、正極端子２０ｂは、頂部エンドキャップ２０４の右寄りの部分に位置する。
【0143】
頂部の２つの電極端子２０６との電気的接続を達成するために、図３～５に示すように、該実施例では、電極アセンブリ２０１のタブ１５は、電極アセンブリ２０１の頂部に設置される。具体的には、図３～図５から分かるように、負タブ１３は、電極アセンブリ２０１の頂部左寄りに設けられ、アダプタ２０５を介して頂部左側に位置する負極端子２０ａと電気的に接続されている。また、正タブ２３は、電極アセンブリ２０１の頂部右寄りの側に設けられ、アダプタ２０５を介して頂部の右側に位置する正極端子２０ｂと電気的に接続されている。このように、電極アセンブリ２０１で発生した電気エネルギは、電池セル２０の頂部から外部に伝達されることができる。
【0144】
【0145】
図５～図１２に示すように、該実施例では、電極アセンブリ２０１は、第１極板１と、第２極板２と、セパレータ３とを含む。第１極板１、第２極板２およびセパレータ３は、積層方式で交互に積み重ねられて電極アセンブリ２０１を形成するが、この場合の電極アセンブリ２０１は、通常、電気コアとも呼ばれる。
【0146】
図５～図１２から分かるように、該実施例では、第１極板１および第２極板２は、それぞれ負極板１４および正極板２４である。この場合、第１極板１の表面に塗布される活物質２９は正極活物質であり、例えばコバルト酸リチウム(ＬｉＣｏＯ２)、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、ニッケルコバルトマンガン金属酸化物(ＮＣＭ)の１種または複数種であり、第１極板１の活物質２９を担持するための集電体はアルミニウム箔などの正極集電体であり、かつ第１極板１のタブ１５は負タブ１３である。また、第２極板２の表面に塗布される活物質２９は黒鉛などの負極活物質であり、第２極板２の活物質２９を担持するための集電体は銅箔などの負極集電体であり、第２極板２のタブ１５は正タブ２３である。第１極板１および第２極板２の厚さ方向の対向する両側には、いずれも活物質２９が塗布されていてもよい。
【0147】
また、該実施例では、図５～図１２に示すように、第１極板１はＺ形折り畳み方式とし、第２極板２をＵ形中折りの折り畳み方式とし、かつＺ形折り畳み方式を採用した第１極板１の折り畳み方向(すなわち、第１方向Ｘ)は左右方向に沿うとともに、Ｕ形中折りの折り畳み方式を採用した第２極板２の折り畳み方向(すなわち、第２方向Ｙ)を上方に向けることにより、第１方向Ｘと第２方向Ｙとが直交し、直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式となっている。第１極板１を折り畳んで形成された複数枚の第１積層シート１１と、全ての第２極板２を中折りして形成された複数枚の第２積層シート２１とは、第３方向Ｚに沿って順に交互に積み重ねられている。第３方向Ｚは、各積層シートの厚さ方向に沿っており、該実施例では、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに対して垂直である。
【0148】
ここで、図６～図１０から分かるように、該実施例では、負極板１４として構成された第１極板１は、片側に連続してタブを延出する方式を採用しており、具体的には、第１極板１の各第１積層シート１１には、それぞれ第１積層シート１１ごとに１つのタブ１５が設けられ、かつ、第１極板１の全てのタブ１５は、それぞれが位置する第１積層シート１１の頂縁部に位置する。該実施例の第１極板１は負極板１４であるため、第１極板１のタブ１５は負タブ１３であり、第１極板１のタブ１５は第１極板１の頂縁部に設置され、負タブ１３と電池セル２０の頂部に位置する負極端子２０ａとの電気的接続を容易にする。図６～図７に示すように、該実施例では、第１積層シート１１の頂縁部は、第１極板１の折り曲げ部２５に隣接する第１積層シート１１の縁部であり、該実施例では、第１極板１のタブ１５は、第１極板１の、折り曲げ部２５に隣接する縁部に位置することが分かる。
【0149】
引き続き図６～図１０を参照すると、該実施例では、正極板２４として構成された第２極板２は、片側２シート型タブ延出方式を採用している。つまり、第２極板２の２枚の第２積層シート２１には、いずれもタブ１５が設けられ、かつタブ１５はいずれも第２極板２の折り曲げ部２５から離れた第２積層シート２１の端部にそれぞれ位置する。該実施例では、第２極板２の折り畳み方向が上向きており、したがって、第２極板２の折り曲げ部２５が下向きであり、第２極板２の折り曲げ部２５から離れた第２積層シート２１の端部が第２積層シート２１の頂縁部であるので、該実施例では、第２極板２の全てのタブ１５はいずれも第２極板２の頂縁部に位置する。該実施例の第２極板２は正極板２４であるため、第２極板２のタブ１５は正タブ２３であり、第２極板２のタブ１５は第２極板２の頂縁部に設置され、正タブ２３と電池セル２０の頂部に位置する正極端子２０ｂとの電気的接続を容易にする。
【0150】
該実施例では、第１極板１および第２極板２のタブ１５はいずれも頂部にあるので、第１極板１のタブ１５および第２極板２のタブ１５は、第２方向Ｙの同じ側に位置する。この場合、正負タブが互いに干渉しないように、図６～図７に示すように、該実施例では、第１極板１のタブ１５と第２極板２のタブ１５とを、第１極板１の折り畳み方向(すなわち、第１方向Ｘ)にずらして配置している。具体的には、図６～７に示すように、該実施例では、第１極板１の任意の隣り合う２つの折り曲げ部２５のうち、一つの折り曲げ部２５近傍の縁部にのみタブ１５が設けられ、もう一つの折り曲げ部２５近傍の縁部にはタブ１５が設けられていない。第１極板１の全てのタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５に近接して配置され、第２極板２の全てのタブ１５は、第１極板１の折り曲げ部２５から離れて配置されている。このように、第１極板１のタブ１５と第２極板２のタブ１５とが、第１方向Ｘに完全にずれて互いに重ならないので、正負タブが同じ側に配置される場合に、正負タブの相互干渉を効果的に防止することができる。
【0151】
正負タブは第１方向Ｘにずれて配置され、第１方向Ｘは左右方向に沿うため、図４～５に示すように、正負タブを左右方向にずらすことができ、全ての負タブ１３は頂部左側に位置し、かつ全ての正タブ２３は頂部右側に位置し、正負タブをそれぞれ頂部左側の負極端子２０ａと頂部右側の正極端子２０ｂとに電気的に接続することを容易にし、頂部から電極端子が出る電池セルの設計要件を満たす。
【0152】
前述したように、該実施例では、全ての第２極板２の折り曲げ部２５が下向きになっているが、この場合、電極アセンブリ２０１および電池セル２０の放熱性能を向上させるために、図１２を参照すると、該実施例では、全ての第２極板２の折り曲げ部２５がいずれもハウジング２０２の底壁の内面に接触する。該実施例の第２極板２は垂直に配置され、第２極板２の折り曲げ部２５の向きは重力方向と同じであり、正確には、第２極板２の折り曲げ部２５の第１極板１から離れた表面は重力方向に向けられているので、電極アセンブリ２０１をハウジング２０２に収容した後、第２極板２は重力作用によって自然に沈み、第２極板２の折り曲げ部２５がハウジング２０２の底壁の内面に自然に接触することを実現することができる。第２極板２の折り曲げ部２５は、ハウジング２０２の底壁に接触した後、第１極板１から離れた折り曲げ部２５の表面が円弧形状から略長方形になるように圧縮変形することができ、これにより、第２極板２の折り曲げ部２５がハウジング２０２の底壁とより十分に接触するのを容易にする。
【0153】
第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２はいずれも金属材料で製作され、熱伝導性能が良好であり、かつ電極アセンブリ２０１の全ての第２極板２の折り曲げ部２５とハウジング２０２の底壁との接触面積が大きく、ハウジング２０２の底壁の内面面積のほぼ半分を占めることができるため、該実施例では、電極アセンブリ２０１はハウジング２０２との間に効率的かつ十分に接触伝熱することができ、電極アセンブリ２０１から発生した熱を迅速にハウジング２０２の外部に逃がし、動作安全性を向上させる。
【0154】
また、図６～１２から分かるように、該実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５と、折り曲げ部２５の両端近傍に位置する一部のストレートセグメントは、不活性領域２６として構成されており、不活性領域２６の第１極板１に向く表面は、活物質２９が塗布されておらず、セラミックコーティング、ペーストコーティング、または絶縁性トッピングゴム等の絶縁物質２７で絶縁処理されている。
【0155】
該実施例では、第２極板２は正極板２４であるため、第２極板２の第１極板１を包む折り曲げ部２５およびその近傍領域を不活性領域２６として構成し、対応する不活性領域２６にリチウムイオンを生成せず、それにより対応する不活性領域２６まで伸びる第１積層シート１１の部分は負極板１４の正極板２４からはみ出す部分となり、すなわち負極板が正極板からはみ出す部分となり、このように第２極板２の折り曲げ部２５が第１極板１からはみ出すことによるリチウム析出問題を根本的に解決することができ、動作安全性を効果的に向上させる。そして、不活性領域２６の面積の大きさを制御するだけで、対応する負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを効果的に制御することができ、簡単で容易であり、負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを制御しにくいという問題を巧みに解決することができる。
【0156】
一方、不活性領域２６にさらに絶縁物質２７を設けると、正負極板間の絶縁性が向上し、正負極板間の短絡がより確実に防止され、より効果的に安全性能が向上する。
【0157】
図６～図７に示すように、該実施例では、電極アセンブリ２０１を組み立てる際に、第１極板１を第１方向Ｘに沿って往復して折り畳むとともに、複数の第２極板２を中折りし、その後、中折りした複数の第２極板２を共に、第１極板１の、折り曲げ部２５に隣接しかつタブ１５が設けられていない側から、第１極板１に挿入すれば、第１極板１と第２極板２との直交積層過程を完了することができる。該積層過程は簡単で容易であり、かつ前期の切断過程も比較的に簡単であるため、電極アセンブリ２０１、電池セル２０、電池１０および電力消費装置１００の生産効率を効果的に向上させることができ、これは積層電池の普及応用に重要な意義を有する。
【0158】
ここでは、各第２極板２を中折りした後、その２枚の第２積層シート２１は完全に密着されておらず、ある角度を開いて、第２極板２を第１極板１に挿入することを容易にする。
【0159】
次に、図１３～１４に示す第３実施例をさらに説明する。
【0160】
図１３～図１４に示すように、該第３実施例では、電極アセンブリ２０１は、直交「Ｚ+Ｕ」形積層方式ではなく、平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式を採用し、すなわち、Ｚ形折り畳みをした第１極板１の折り畳み方向(第１方向Ｘ)が、Ｕ形中折りをした第２極板２の折り畳み方向(第２方向Ｙ)と平行である。積層完了後、各積層シートの積層方向(即ち、第３方向Ｚ)は、第１方向Ｘ、第２方向Ｙおよび第１極板１の縦方向と垂直する。このとき、第１極板１の縦方向は、第２方向Ｙ(第１方向Ｘ)および第３方向Ｚと垂直する。
【0161】
また、図１３～図１４に示すように、該実施例では、第１極板１と第２極板２はそれぞれ負極板１４と正極板２４であり、第２極板２の折り曲げ部２５は第１極板１の折り曲げ部２５を包み込むとともに、任意の二つの隣り合う第２極板２は第１極板１の第１方向Ｘの対向両側に位置し、第１極板１の異なる折り曲げ部２５を包む。ここでは、２枚の第２極板２は一対で、第１極板１の２つの連続する折り曲げ部２５を包み、隣接する２対の第２極板２の間は、１つの第１極板１の折り曲げ部２５を介在させ、つまり、第１極板１の２つの連続する折り曲げ部２５が包まれた後、１つの折り曲げ部２５が包まれず、その後、さらに２つの連続する折り曲げ部２５が包まれ、その後、もう１つの折り曲げ部２５が包まれないように循環する。図１４では、一対の第２極板２のみが爆発処理されており、他の数対の第２極板２は、第１極板１に包まれたときの状態を示していることが理解される。
【0162】
一方、図１３～図１４に示すように、該実施例では、第１極板１と第２極板２のタブ１５は、いずれも折り曲げ部２５に隣り合う縁部に位置し、かつ、タブ延出方向が同じであり、いずれも第１極板１の縦方向(または長手方向)の同じ側に位置し、電池セルの同じ側でタブと電極端子を延出する設計要件を満たす。ここでは、第２極板２の２枚の第２積層シート２１にはいずれも一つのタブ１５が設けられ、また、第１極板１の第１積層シート１１のそれぞれには、いずれも１つのタブ１５が設けられる。第１極板１の全てのタブ１５と、第２極板２の全てのタブ１５とは、正タブと負タブとが互いに干渉しないように、第１方向Ｘにずらして配置されている。具体的には、該実施例では、第２極板２のタブ１５がいずれも折り曲げ部２５に隣接する縁部の折り曲げ部２５から離れた端に位置し、第１極板１の全てのタブ１５が、いずれも折り曲げ部２５と連続する縁部の折り曲げ部２５に近い端に位置するが、該実施例では、第２極板２の折り曲げ部２５が第１極板１の折り曲げ部を包んでいるので、このように設置することにより、第１極板１の全てのタブ１５と、第２極板２の全てのタブ１５とを、第１方向Ｘにずらして配置することができる。
【0163】
この図１３～図１４は、第１極板１と第２極板２とが同じ側でタブを延出する場合を例として、平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式を示している。しかしながら、平行「Ｚ+Ｕ」形積層方式では、第１極板１および第２極板２のタブ延出方向は、逆であってもよく、第１極板１の縦方向の対向する両側に位置してもよいことを理解されたい。
【0164】
該実施例では、第１極板１と第２極板２のタブ１５はいずれも折り曲げ部２５以外の縁部に位置するため、第２極板２は依然として折り曲げ部２５によってハウジング２０２の内壁と容易に接触することができ、良好な放熱効果を実現する。
【0165】
また、該第２実施例では、第２極板２にも、折り曲げ部２５を含む不活性領域２６を設け、不活性領域２６にも絶縁物質２７を設けて、さらに絶縁してリチウム析出を防止し、負極板の正極板からはみ出す部分の面積の大きさを効果的に制御し、安全性を高める。具体的には、第１実施例における関連する説明を参照して理解され、ここでは繰り返さない。
【0166】
図１５～２２は、本願における第２極板２の構造を例示的に示す。
【0167】
第２極板２は折り畳み可能であり、その折り畳み前後の状態を、それぞれ展開状態および折り畳み状態と呼ぶ。電池セル２０の完成品では、第２極板２は折り畳み状態にあり、対応する折り畳み状態は図６～図１４に既に示されている。図１５～図２２には、展開状態にある第２極板２の構造、すなわち折り畳まれていない第２極板２の構造が示されている。
【0168】
ここで、図１５は、第２極板２の第１例を示す。図１５に示すように、該例において、第２極板２には、不活性領域２６が設けられ、この不活性領域２６の表面上には、活物質２９が設けられておらず、したがって、この不活性領域２６は、実際には、活物質２９によって覆われていない集電体部分である。不活性領域２６の表面には絶縁物質２７が設けられ、正負極板間の絶縁性が改善される。
【0169】
また、図１５に示すように、該例では、第２極板２には、第２極板２の不活性領域２６内に設置され、具体的に折り目２８２である折り畳み案内部２８が設けられている。ここで、折り目２８２は、第２極板２の幅方向の一方の縁部から第２極板２の幅方向の他方の縁部まで延伸し、延伸方向が第２極板２の幅方向と平行する、直線の折り目である。これにより、必要に応じて、折り目２８２に沿って第２極板２を中折りするだけで、第２極板２のＵ形中折りを完成することができ、第２極板２に折り畳み案内部２８を設けない場合と比較して、折り畳み過程がより簡単で容易である。折り畳んだ後、第２極板２の２枚の第２積層シート２１は、幅方向で縁部が揃えられ、偏向しない。同時に、折り目２８２が不活性領域２６内に設置されるため、折り畳んだ後、不活性領域２６は２枚の第２積層シート２１を接続する折り曲げ部２５を含み、不活性領域２６を利用して負極板が正極板からはみ出す部分の面積の大きさを制御することを容易にし、安全性を向上させる。
【0170】
図１６～図１７は、第２極板の第２例を示す。図１６に示すように、該例では、第２極板２の不活性領域２６内に依然として折り畳み案内部２８が設けられているが、図１５に示す第１例とは異なり、折り畳み案内部２８は、折り目２８２ではなく、刻み目２８１であり、該例では、刻み目２８１は、第２極板２の幅方向の一方の縁部から第２極板２の幅方向の他方の縁部まで延伸し、かつ、延伸方向が第２極板２の幅方向と平行である連続直線状の刻み目である。このように、刻み目２８１に沿って、第２極板２を中折りするだけで、第２極板２のＵ形中折りを完成することができ、簡単で容易である。折り目２８２に比べて、刻み目２８１は第２極板２の厚さ方向にある深さを有するため、折り畳みの案内をより容易にし、第２極板２を刻み目２８１に沿って中折りすることをより正確に案内することができ、偏差が生じにくく、同時に、刻み目２８１は第２極板２の生産過程に直接加工し得ることができ、第２極板２を加工した後、予め折り畳むことによって得る必要がなく、したがって、刻み目２８１の加工過程も容易である。
【0171】
図１８～図１９は第２極板の第３例を示す。図１８～図１９に示すように、該例では、第２極板２の不活性領域２６内の折り畳み案内部２８は依然として、第２極板２の幅方向に沿って延伸する刻み目２８１であるが、該例では、刻み目２８１は、連続直線状の刻み目ではなく、第２極板２の幅方向に間隔を空けて並んだ多数の小孔からなる点状の破線型刻み目となっている。これらの小孔は貫通孔であっても、ブラインド孔であってもよい。これにより、第２極板２の中折りも容易に行うことができる。
【0172】
図２０～図２１は、第２極板の第４例を示す。図２０～図２１に示すように、該例では、第２極板２の不活性領域２６に設けられるのは、第２極板２の幅方向と平行する破線型の刻み目であるが、図１８～図１９に示す第３例とは異なり、該例では、破線型の刻み目２８１は、点状破線型の刻み目ではなく、線状破線型の刻み目となっている。これにより、第２極板２の中折りも容易に行うことができる。
【0173】
図２２は、第２極板の第５例を示す。図２２に示すように、該例は、上記した図２５～図３１に示す各例とは、折り畳み案内部２８が、もはや第２極板２の幅方向に対して平行ではなく、第２極板２の幅方向に対して角度を成している点で、主に異なっている。すなわち、該例では、折り畳み案内部２８は、第２極板２の幅方向に対して偏向されている。このように、折り畳んだ後、第２極板２の２枚の第２積層シート２１はもはや幅方向に揃わず、偏向が発生し、第２極板２が折り畳んだ後にある角度を開き、第１極板１に挿入することを容易にするだけでなく、第２極板２を第１極板１に組み立てた後、各第２積層シート２１が第１積層シート１１からはみ出さないようにし、リチウム析出リスクを低減する。
【0174】
なお、図２２に示す折り畳み案内部２８は、連続直線型であるが、これに代えて、この偏向する折り畳み案内部２８は、点状や線状破線型等、他の構成形式としてもよく、また、この偏向する折り畳み案内部２８は、折り目２８２であってもよいし、刻み目２８１であってもよい。
【0175】
図１５～２２を総合すると分かるように、これらの例では、第２極板２の両端にいずれもタブ１５が設けられている。すなわち、第２極板２の２枚の第２積層シート２１は、いずれもタブ１５を有しており、第２極板２は、片側双片タブ延出方式を採用している。しかし、これは、本願への限定を構成せず、第２極板２は一端のみにタブ１５が設けられ、２枚の第２積層シート２１の１枚のみにタブ１５が設けられている場合、第２極板２に、上述した様々な折り畳み案内部２８が設けられてもよい。
【0176】
図２３は、第２極板２を２枚のセパレータ３でオーバーラッピングする例である。
【0177】
図２３に示すように、該実施例では、同じ第２極板２の厚さ方向の対向両側に位置する２枚のセパレータ３をいずれも折り返してフランジ３１を形成し、２枚のセパレータ３のフランジ３１は、いずれも第２極板２のタブ１５が設けられていない全ての縁部を被覆し、これにより第２極板２のタブ１５が設けられていない全ての縁部を２層のセパレータ３のフランジ３１で包んでいる。フランジ３１は、第２極板２の縁部近傍の１～２０ｍｍの領域を被覆する。被覆過程において、まず第２極板２の第１側に位置するセパレータ３を折り返すことができ、折り返して形成したフランジ３１を対応する縁部に対応する第２極板２の表面を迂回させ、第２極板２の第２側に到達させ、かつ第２側の表面の対応する縁部に近接する１-２０ｍｍ領域を覆って、内層のオーバーラッピングを形成する。次に、第２極板２の第２側に位置するセパレータ３を折り返して、折り返して形成したフランジ３１が、対応する縁部に対応する第２極板２の表面を迂回させて、第２極板２の第１側に到達させ、かつ第１側面の対応する縁部近傍の１～２０ｍｍの領域を覆って、内層のオーバーラッピング外に包まれる外層オーバーラッピングを形成し、このように、セパレータの二層オーバーラッピングが得られる。ここでは、各層のセパレータオーバーラッピングが完成した後、いずれも熱圧着または接着剤による接着などの方式でセパレータオーバーラッピング領域を固定することができる。さらに、第２極板２を中折りする前またはスライスする前に、対応するオーバーラッピング過程を完了することができる。
【0178】
設置されるセパレータの二層オーバーラッピングは、全体容量の発揮に影響せず、リチウム析出リスクを増加させない基礎で、縁部異物による短絡事故の発生をより確実に阻止する。このため、セパレータ３が第２極板２をオーバーラッピングしない場合に比べて、安全性能を効果的に向上させることができる。
【0179】
図２４に示すように、上記の各実施例によって、本願は、電極アセンブリの製造方法を提供し、該方法は、
第１極板１を提供し、第１極板１を第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板１は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シート１１を含むステップＳ１００と、
第１極板１と極性が逆の第２極板２を提供し、第２極板２を第２方向Ｙに沿って１回折り畳み、それにより第２極板２は互いに接続された２枚の第２積層シート２１を含み、第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直又は平行であるステップＳ２００と、
第２極板２を第１極板１に挿入して、第２積層シート２１と第１積層シート１１を順に交互に積み重ねるステップＳ３００と、
第１極板１と、第２極板２とを含む電極アセンブリ２０１を取得するステップＳ４００と、
電極アセンブリ２０１をハウジング２０２内に収容し、第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させるステップＳ５００と、を含む。
第１極板１を提供し、第１極板１を第１方向に沿って往復して折り畳み、それにより第１極板１は順に接続されかつ積み重ねられた複数枚の第１積層シート１１を含むステップＳ１００と、
第１極板１と極性が逆の第２極板２を提供し、第２極板２を第２方向Ｙに沿って１回折り畳み、それにより第２極板２は互いに接続された２枚の第２積層シート２１を含み、第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直又は平行であるステップＳ２００と、
第２極板２を第１極板１に挿入して、第２積層シート２１と第１積層シート１１を順に交互に積み重ねるステップＳ３００と、
第１極板１と、第２極板２とを含む電極アセンブリ２０１を取得するステップＳ４００と、
電極アセンブリ２０１をハウジング２０２内に収容し、第２極板２の折り曲げ部２５をハウジング２０２の内壁に接触させるステップＳ５００と、を含む。
【0180】
上記方法を採用して電極アセンブリを製造し、効率が高く、電極アセンブリ、電池セル、電池と電力消費装置の生産効率を効果的に向上させることができる。
【0181】
ここでは、ステップＳ１００とステップＳ２００との前後順は特に限定されず、ステップＳ１００が先行し、ステップＳ２００が後で行われてもよいし、ステップＳ２００が先行し、ステップＳ１００が後で行われてもよく、あるいは、ステップＳ１００とステップＳ２００とが同時に行われてもよい。
【0182】
いくつかの実施例では、第２極板２を第２方向Ｙに１回折り曲げる前に、第２極板２の厚さ方向に沿う対向両側に２枚のセパレータ３をさらに設置し、同じ第２極板２の厚さ方向の対向する両側に位置する２枚のセパレータ３をいずれも折り返して、第２極板２のタブ１５が設けられていない縁部を被覆する。
【0183】
第２極板２を折り畳む前に、２枚のセパレータ３を利用して第２極板２のタブ１５が設置されていない縁部に二重オーバーラッピングを行い、第２極板２の折り畳みを容易にする状況において、電池アセンブリの安全性能を効果的に向上させることができる。
【0184】
本願の上記各保護テーマおよび各実施例における特徴は、相互に参照でき、構造が許せば、当業者は、異なる実施例における技術的特徴を柔軟に組み合わせて、より多くの実施例を形成することもできる。
【0185】
本明細書で具体的な実施例を用いて本願の原理および実施形態を記述したが、以上の実施例の説明は、本願の方法およびその中心アイデアを理解するのを助けるためのものに過ぎない。指摘すべきこととして、当業者であれば、本願の原理から逸脱しない限り、本願に若干の改良および修飾を行うことができ、これらの改良および修飾も本願の特許請求の保護範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【0186】
１００ 電力消費装置、１０１ 車両、１０２ コントローラ、
１０３ 動力機器、１０４ モータ、１０５ 本体、
１０ 電池、
２０ 電池セル、２０１ 電極アセンブリ、２０２ ハウジング、
２０３ ケーシング、２０４ エンドキャップ、２０５ アダプタ、
２０６ 電極端子、２０ａ 負極端子、２０ｂ 正極端子、
３０ 包装ボックス、３０１ ボックス本体、３０２ ボックスカバー、
１ 第１極板、１１ 第１積層シート、１２ 第１タブ、１３ 負タブ、
１４ 負極板、１５ タブ、
２ 第２極板、２１ 第２積層シート、２２ 第２タブ、２３ 正タブ、
２４ 正極板、２５ 折り曲げ部、２６ 不活性領域、２７ 絶縁物質、
２８ 折り畳み案内部、２８１ 刻み目、２８２ 折り目、２９ 活物質、
３ セパレータ、３１ フランジ、
Ｘ 第１方向、Ｙ 第２方向、Ｚ 第３方向。
１０３ 動力機器、１０４ モータ、１０５ 本体、
１０ 電池、
２０ 電池セル、２０１ 電極アセンブリ、２０２ ハウジング、
２０３ ケーシング、２０４ エンドキャップ、２０５ アダプタ、
２０６ 電極端子、２０ａ 負極端子、２０ｂ 正極端子、
３０ 包装ボックス、３０１ ボックス本体、３０２ ボックスカバー、
１ 第１極板、１１ 第１積層シート、１２ 第１タブ、１３ 負タブ、
１４ 負極板、１５ タブ、
２ 第２極板、２１ 第２積層シート、２２ 第２タブ、２３ 正タブ、
２４ 正極板、２５ 折り曲げ部、２６ 不活性領域、２７ 絶縁物質、
２８ 折り畳み案内部、２８１ 刻み目、２８２ 折り目、２９ 活物質、
３ セパレータ、３１ フランジ、
Ｘ 第１方向、Ｙ 第２方向、Ｚ 第３方向。
【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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】