特表 2024-535302 電気化学装置及び電気使用設備

(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】2024-09-30

(54)【発明の名称】電気化学装置及び電気使用設備

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/342 20210101AFI20240920BHJP

   H01M 50/109 20210101ALI20240920BHJP

   H01M 50/655 20210101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01M50/342 101

H01M50/109

H01M50/655

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024517416

(86)(22)【出願日】2023-08-02

(85)【翻訳文提出日】2024-03-19

(86)【国際出願番号】 CN2023110806

(87)【国際公開番号】W WO2024046023

(87)【国際公開日】2024-03-07

(31)【優先権主張番号】202211054875.0

(32)【優先日】2022-08-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513054978

【氏名又は名称】寧徳新能源科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｎｉｎｇｄｅ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ， Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ， Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ３５２１００， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(72)【発明者】

【氏名】黄 明悦

(72)【発明者】

【氏名】李 洋

(72)【発明者】

【氏名】趙 唯

【テーマコード（参考）】

5H011

5H012

5H023

【Ｆターム（参考）】

5H011AA13

5H012AA04

5H012BB03

5H012DD05

5H012FF01

5H012GG01

5H023AS01

5H023AS10

5H023CC11

5H023CC30

(57)【要約】

本願は、ハウジングと封止ピンとを含む電気化学装置及び電気機器を開示するものである。ハウジングには、貫通孔が設けられている。封止ピンは、ハウジングに設けられ、且つ貫通孔を遮蔽して封止する。封止ピンは薄弱領域を含み、薄弱領域の厚さは封止ピンの厚さより小さく、薄弱領域は互いに離間している開始端と終了端を含む。ハウジングの厚さをＨ１とし、封止ピンの厚さをＨ２とすると、０.１≦Ｈ２／Ｈ１≦０.7である。上述した電気化学装置は、内部気圧が増大したときに薄弱領域が突き破られ、排気し、圧力を放出することができるだけでなく、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することもできる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと封止ピンとを含む電気化学装置であって、
前記ハウジングには、貫通孔が設けられており、
前記封止ピンは、前記ハウジングに設けられており、前記貫通孔を遮蔽して封止し、且つ薄弱領域を有し、
前記薄弱領域の厚さは前記封止ピンの厚さより小さく、前記薄弱領域は、互いに離間している開始端と終了端を含み、
前記ハウジングの厚さをＨ１とし、前記封止ピンの厚さをＨ２とすると、０.１≦Ｈ２／Ｈ１≦０.7である
ことを特徴とする電気化学装置。

【請求項2】

前記ハウジングは、頂壁と、側壁と、底壁とを含み、
前記側壁は、前記頂壁と前記底壁とを接続し、
前記貫通孔は、前記頂壁、前記側壁または前記底壁の何れかに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項3】

１／３≦Ｈ２／Ｈ１≦１／２であることを特徴と請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項4】

前記薄弱領域の厚さをＨ３とすると、０．２≦Ｈ３／Ｈ２≦０．９であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項5】

０．２≦Ｈ３／Ｈ２≦０．５であることを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置。

【請求項6】

前記封止ピンの周長をＬ１とし、前記薄弱領域の長さをＬ２とすると、０．２５≦Ｌ２／Ｌ１≦１．４であり、前記薄弱領域の長さＬ２は、前記薄弱領域の前記開始端から前記終了端までの全長であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項7】

０．３５≦Ｌ２／Ｌ１≦０．８であることを特徴とする請求項６に記載の電気化学装置。

【請求項8】

前記封止ピンには、第１凹部が設けられており、
前記第１凹部は、前記封止ピンの表面が窪んで形成されており、
前記第１凹部の底壁は、前記薄弱領域の部分表面を構成し、
前記封止ピンの厚さ方向に沿って見ると、前記第１凹部の投影は前記薄弱領域の投影と重なっていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項9】

前記第１凹部の開口部位の幅をＷ１とし、前記第１凹部の底壁の幅をＷ２とすると、Ｗ１／Ｗ２≧１．１であることを特徴とする請求項８に記載の電気化学装置。

【請求項10】

前記ハウジングには、第２凹部が設けられており、
前記第２凹部は、前記ハウジングの表面が窪むことによって形成されており、
前記貫通孔は、前記第２凹部を貫通し、
前記封止ピンの少なくとも一部は、前記第２凹部に収容され且つ前記第２凹部の底壁に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項11】

前記封止ピンは、前記第２凹部の底壁に固定して接続されており、
前記封止ピンと前記第２凹部の底壁との接触部分は、閉ループの接続領域を形成し、
前記封止ピンの厚さ方向において、前記接続領域の投影は、前記薄弱領域の投影を包囲することを特徴とする請求項１０に記載の電気化学装置。

【請求項12】

前記第２凹部の深さをＨ４とすると、Ｈ４≧Ｈ２であることを特徴とする請求項１０に記載の電気化学装置。

【請求項13】

１０μｍ≦Ｈ２≦６０μｍ、５０μｍ≦Ｈ１≦３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項14】

６０μｍ≦Ｗ１≦２００μｍ、Ｗ２≧０であることを特徴とする請求項９に記載の電気化学装置。

【請求項15】

請求項１～１４の何れか一項に記載の電気化学装置を備えることを特徴とする電気使用設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願はエネルギー貯蔵技術分野に関し、特に電気化学装置及び電気使用設備に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、ハードケース電池の安全性を高めるために、通常はケースにおいて加工して薄弱領域を形成している。電池内の気圧が大きいと、電池内のガスがこの薄弱領域を突き破り、電池が排気して圧力を放出するようにできる。ハードケース電池はシェルが厚いため、薄弱領域を加工する際に、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量が大きく、加工コストが高くなることを招く。また、ハードケース電池のシェルはパンチ材が多く、その厚さの変動が大きく、薄弱領域の残りの厚さの精度が悪くなることを招き、それによって放圧効果に影響を与える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このような状況に鑑み、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を低減できる電気化学装置を提供する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の実施形態は、ハウジングと封止ピンとを含む電気化学装置を提供する。ハウジングには貫通孔が設けられている。封止ピンは、ハウジングに設けられて、貫通孔を遮蔽して封止している。封止ピンは、薄弱領域を含む。薄弱領域は、厚さが封止ピンの厚さより小さく、開始端と末尾端を含む。開始端と終了端は、互いに離間している。ハウジングの厚さをＨ１とし、封止ピンの厚さをＨ２とすると、０.１≦Ｈ２／Ｈ１≦０.７である。

【0005】

上述の電気化学装置において、封止ピンの厚さはハウジングの厚さより小さく、非閉ループの薄弱領域は封止ピンに設けられ、薄弱領域の厚さは封止ピンの厚さより小さく、且つ封止ピンの厚さとハウジングの厚さとの比は０.１～０.７の間にある。これにより、電気化学装置は内部気圧が増大した時に薄弱領域を突き破って排気して圧力を放出することができるようにするだけでなく、同等の放圧要求を満たすことを前提として、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。

【0006】

本願の幾つかの実施形態では、１／３≦Ｈ２／Ｈ１≦１／２である。

【0007】

上記封止ピンの厚さとハウジングの厚さとの比は１/３～１/２の間にあり、封止ピンの構造強度を保証して、封止効果を確保することを前提として、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。

【0008】

本願の幾つかの実施形態では、ハウジングは頂壁、側壁及び底壁を含み、側壁は頂壁及び底壁に接続され、貫通孔は頂壁、側壁または底壁に設けられる。

【0009】

本願の幾つかの実施形態では、薄弱領域の厚さをＨ３とすると、０.２≦Ｈ３／Ｈ２≦０.９である。

【0010】

上記薄弱領域の厚さと封止ピンの厚さとの比は０.２～０.９の間にあり、電気化学装置内の気圧が増大した時に、薄弱領域を封止ピンより先に破裂させて、圧力を放出させることができるとともに、薄弱領域の加工難度を低減し、薄弱領域の加工品質を高めることができる。

【0011】

本願の幾つかの実施形態では、０.２≦Ｈ３／Ｈ２≦０.５である。

【0012】

上記薄弱領域の厚さと封止ピンの厚さとの比は０.２～０.５の間にあり、電気化学装置の圧力漏れ時の圧力閾値を低下させ、電気化学装置の安全性をさらに向上させることができる。

【0013】

本願の幾つかの実施形態では、封止ピンの周長をＬ１とし、薄弱領域の長さをＬ２とすると、０.２５≦Ｌ２/Ｌ１≦１.４であり、薄弱領域の長さＬ２は薄弱領域の開始端から終了端までの全長である。

【0014】

上記の薄弱領域の長さと封止ピンの周長との比は０.２５～１.４の間にあり、電気化学装置の内部の気圧が増大した時に、薄弱領域を封止ピンより先に破損させることによって、排気及び圧力漏れの効果を実現することができる。

【0015】

本願の幾つかの実施形態では、０.３５≦Ｌ２／Ｌ１≦０.８である。

【0016】

上記薄弱領域の長さと封止ピンの周長との比は０.３５～０.８の間にあり、電気化学装置内の放圧の精度を高め、電気化学装置内の気圧に対する安全制御を高めることができる。

【0017】

本願の幾つかの実施形態では、封止ピンには、封止ピンの表面が窪んで形成された第１凹部が設けられ、第１凹部の底壁は、薄弱領域の表面の一部を構成している。封止ピンの厚さ方向に沿って見ると、第１凹部の投影は薄弱領域の投影と重なり合っている。

【0018】

前記第１凹部は封止ピンにおける薄弱領域を構成し、電気化学装置内の気圧が増大する時に、内部ガスは薄弱領域を突き破って電気化学装置を排気して圧力を放出させて、電気化学装置の安全性を高めることができる。

【0019】

本願の幾つかの実施形態では、第１凹部の開口部位の幅をＷ１とし、第１凹部の底壁の幅はＷ２とすると、Ｗ１/Ｗ２≧１.１である。

【0020】

本願の幾つかの実施形態では、ハウジングには第２凹部が設けられ、第２凹部はハウジングの表面が窪むことによって形成され、貫通孔は第２凹部を貫通し、封止ピンの少なくとも一部は第２凹部に収容され且つ第２凹部の底壁に接続されている。

【0021】

上記封止ピンは第２凹部に部分的に収容され、且つ第２凹部の底壁に接続される。これにより、封止ピンの体積が電気化学装置の体積に与える影響を低減し、封止ピンが電気化学装置のエネルギー密度に与える影響を低減することができる。

【0022】

本願の幾つかの実施形態では、封止ピンは第２凹部の底壁に固定して接続され、封止ピンの第２凹部の底壁と接触する部分は閉ループの接続領域を形成しており、封止ピンの厚さ方向に沿って、接続領域の投影は薄弱領域の投影を包囲する。

【0023】

上記封止ピンは、第２凹部の底壁に固定して接続されており、且つ封止ピンと第２凹部との接続領域の投影は、薄弱領域の投影を包囲し、電気化学装置内のガスが薄弱領域に作用し、薄弱領域を突き破る可能性があるようにする。

【0024】

本願の幾つかの実施形態では、第２凹部の深さをＨ４とすると、Ｈ４≧Ｈ２である。

【0025】

前記第２凹部の深さは封止ピンの厚さよりも小さくなく、封止ピンが第２凹部の底壁を接続する際に、封止ピンの全てが第２凹部内に位置し且つ第２凹部から突出しないようにすることで、封止ピンの厚さが電気化学装置の容積又は外郭体積に与える影響を低減し、電気化学装置のエネルギー密度を高めることができる。

【0026】

本願の幾つかの実施形態では、１０μｍ≦Ｈ２≦６０μｍ、５０μｍ≦Ｈ１≦３００μｍである。

【0027】

上述した側壁と封止ピンの厚さ範囲は、側壁及び封止ピンの構造強度を保証することを前提として、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、及び薄弱領域の加工後の残留厚さの精度を向上させることができる。

【0028】

本願の幾つかの実施形態では、６０μｍ≦Ｗ１≦２００μｍ、Ｗ２≧０である。

【0029】

上記第１凹部の開口部位及び底壁幅の寸法範囲は、薄弱領域を形成できるとともに、第１凹部を加工する際のシェルの除去量を減少させ、コストを節約することができる。

【0030】

本願の実施形態はまた、上記何れかの実施形態に記載の電気化学装置を含む電気使用設備を提供する。

【0031】

上述した電力使用設備において、電気化学装置は内部気圧が増大した時に薄弱領域を突き破って排気して圧力を放出することができるとともに、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減らすこともできる。さらに、電気化学装置の安全性を高める場合には、電気化学装置のコストを節約することができ、電気化学装置の内部気圧が大きすぎることによる電力使用設備への影響を低減し、電力使用設備のコストを節約した。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本願の一実施形態における電気化学装置の第１の図である。

【図2】本願の一実施形態における電気化学装置の分解図である。

【図3】本願の一実施形態における電気化学装置の第２の図である。

【図4】図３におけるＩＶ―ＩＶ断面の部分構成図である。

【図5】本願の一実施形態における封止ピンの構造概略図である。

【図6】図５に示された封止ピンの拡張実施例の構成図である。

【図7】図５に示された封止ピンの拡張実施例の構成図である。

【図8】比較例４における封止ピンの構造概略図である。

【図9】本願の一実施形態における電気使用装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下の具体的な実施形態について、上述の図面に基づいて本願をさらに説明する。
以下、本願の実施形態の図面を参照しながら、本願の実施形態における技術的態様を説明するが、説明された実施形態は本願の一部の実施形態にすぎず、すべての実施形態ではないことは明らかである。

【0034】

１つの部品が他の部品に「連接される」と称される場合、それは直接に他の部品に連接されてもよいし、他の要素を介由して連接されてもよい。また、１つの部品が他の部品に「設けられる」と称される場合、それは直接に他の部品に設けられてもよいし、同時に中間媒体が存在してもよい。特に定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般に理解するものと同じ意味である。本願の明細書において使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本願を制限するものではない。

【0035】

本発明の実施形態による電気化学装置は、ハウジングと封止ピンとを含む。ハウジングには、貫通孔が設けられている。封止ピンは、ハウジングに設置され、且つ貫通孔を遮蔽して封止している。封止ピンは、薄弱領域を含む。薄弱領域の厚さは、封止ピンの厚さより小さい。薄弱領域は、互いに離間している開始端と終了端とを含む。ハウジングの厚さをＨ１とし、封止ピンの厚さをＨ２とすると、０.１≦Ｈ２／Ｈ１≦０.７である。

【0036】

上述の電気化学装置において、封止ピンの厚さはハウジングの厚さより小さく、非閉ループの薄弱領域は封止ピンに設けられ、薄弱領域の厚さは封止ピンの厚さより小さく、封止ピンの厚さとハウジングの厚さとの比は０.１～０.７の間であり、これにより、電気化学装置は、内部気圧が増大した時に薄弱領域が突き破られ、排気し、圧力を放出することができるだけでなく、同等の放圧要求を満たすことを前提として、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。

【0037】

以下、図面を用いて本願の実施例についてさらに説明する。

【0038】

図１及び図２に示すように、本願の実施形態による電気化学装置１００は、ハウジング１０と、ハウジング１０に設けられた封止ピン２０と、ハウジング１０の内部に設けられた電極アセンブリ３０とを含む。ハウジング１０には貫通孔１１１が設けられ、封止ピン２０はハウジング１０に設けられ、封止ピン２０は貫通孔１１１を遮蔽して封止し、封止ピン２０は薄弱領域２１を含み、薄弱領域２１の厚さは封止ピン２０の厚さより小さく、薄弱領域２１は互いに離間している開始端２１１と終了端２１２とを含む。ハウジング１０の厚さをＨ１とし、封止ピン２０の厚さをＨ２とすると、０.１≦Ｈ２／Ｈ１≦０.７である。

【0039】

上述の電気化学装置１００では、封止ピン２０はハウジング１０に設けられ、封止ピン２０の厚さはハウジング１０の厚さよりも小さく、薄弱領域２１は封止ピン２０に設けられ、薄弱領域２１の厚さは封止ピン２０の厚さよりも小さく、封止ピン２０の厚さとハウジング１０の厚さとの比は０.１～０.７の間である。これにより、電気化学装置１００は内部気圧が増大した時に薄弱領域２１を突き破って排気して圧力を放出させることができるだけでなく、同等の放圧要求を満たすことを前提として、薄弱領域２１を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。また、薄弱領域２１の開始端２１１と終了端２１２とは互いに離間しており、薄弱領域２１に囲まれた領域を非閉ループの構造としている。この場合、電気化学装置１００内のガスが薄弱領域２１を突き破ると、薄弱領域２１が破損した部分が開口構造を形成するが、開始端２１１と終了端２１２との間の部分は接続構造とすることができ、薄弱領域２１に囲まれた部分が封止ピン２０から離脱することを回避し、封止ピン２０における部分構造が内部ガスによって吹き飛ばされることによる外部環境への影響、例えば衝撃で人を傷つけるなどを防止する。

【0040】

一実施例では、１/３≦Ｈ２/Ｈ１≦１/２であり、封止ピン２０の構造強度を保証して、封止効果を確保することを前提として、薄弱領域２１を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。そして、封止ピン２０の厚さはハウジング１０より薄く、且つより均一であるので、薄弱領域２１を加工した後、封止ピン２０の残りの厚さの精度も高く、圧力漏れ効果の向上に有利である。オプションとして、Ｈ２/Ｈ１＝０.４である。

【0041】

一実施例において、ハウジング１０の材質はステンレスであり、ハウジング１０の構造強度を保証することを前提として、ハウジング１０の厚さを減少させ、ハウジング１０の厚さが電気化学装置１００のエネルギー密度に与える影響を減少させることができる。一実施例では、５０μｍ≦Ｈ１≦３００μｍである。ハウジング１０の厚さ範囲は、その構造強度が電気化学装置１００の設計要求を満たすことを保証できるとともに、その厚さが電気化学装置１００のエネルギー密度に対する影響を小さくすることができる。一実施例では、１００μｍ≦Ｈ１≦２００μｍである。オプションとして、Ｈ１＝１５０μｍである。

【0042】

一実施例において、封止ピン２０の材質はステンレスであり、封止ピン２０の構造強度を保証することを前提として、封止ピン２０の厚さを減少させることができ、それによって薄弱領域２１を加工する際のシェルの除去量を減少させ、コストを節約することができる。また、封止ピン２０の厚さが小さく、その厚さ精度を高めることができ、さらに薄弱領域２１の残留厚さの精度を高め、電気化学装置１００の放圧精度を高めることができる。一実施例では、１０μｍ≦Ｈ２≦６０μｍである。封止ピン２０の厚さ範囲は、その構造強度が電気化学装置１００の設計要求を満たすことを保証できるだけでなく、薄弱領域２１を加工する際のシェルの除去量を減少して、コストを節約できる。一実施形態では、２０μｍ≦Ｈ２≦４０μｍである。オプションとして、Ｈ２＝３０μｍである。

【0043】

ハウジング１０は、頂壁１１と収容体１２とを含む。収容体１２は、開口を有する。頂壁１１は、収容体１２を接続し、且つ収容体１２の開口を閉鎖することができる。これによって、電極アセンブリ３０を収容するできる収容空間１３を形成する。一実施例では、頂壁１１と収容体１２とは、溶接によって接続されている。一実施例では、収容体１２の材質は、ステンレスであり、収容体１２の構造強度を保証することを前提に、収容体１２の厚さを減少させ、さらに収容体１２の厚さが電気化学装置１００のエネルギー密度に与える影響を減少させることができる。

【0044】

収容体１２は、頂壁１１と底壁１２２とを接続する側壁１２１と、底壁１２２とを備える。頂壁１１、側壁１２１及び底壁１２２は、取り囲んで収容空間１３を形成する。一実施形態では、側壁１２１と底壁１２２とは、溶接により接続されている。一実施例では、側壁１２１と底壁１２２は一体成形構造であり、プレスにより形成される。一実施例では、頂壁１１と底壁１２２は、プレスによって形成された一体構造であり、側壁１２１と底壁１２２は溶接によって接続されている。

【0045】

一実施形態では、貫通孔１１１は頂壁１１を貫通し、封止ピン２０は頂壁１１に設けられている。一実施例では、貫通孔１１１は底壁１２２を貫通し、封止ピン２０は底壁１２２（図示せず）に設けられている。例示的には、以下、貫通孔１１１が頂壁１１を貫通し、封止ピン２０が頂壁１１に設けられることを例にして、さらに説明する。

【0046】

本願発明において、頂壁１１の厚さはＨ１である。オプションとして、側壁１２１及び底壁１２２の厚さもＨ１である。

【0047】

一実施例では、封止ピン２０は、頂壁１１に連結された底板２３を含む。薄弱領域２１は底板２３に設けられ、封止ピン２０の厚さＨ２は底板２３の厚さである。他の実施形態では、封止ピン２０は、底板２３に設けられた他の構造（図示せず）、例えばゴム突起などを含む。

【0048】

一実施例では、電極アセンブリ３０は、第１電極シート、第２電極シート及びセパレータ（図示せず）を含む。セパレータは、第１電極シートと第２電極シートとの間に設けられる。第１電極シート、セパレータ及び第２電極シートは、電極アセンブリ３０を形成するために積層または巻設されている。オプションとして、第１電極シート、セパレータ、及び第２電極シートが順次に積層するように配置される。

【0049】

一実施例では、第１電極シート及び第２電極シートのうち一方は正極シートであり、第１電極シート及び第２電極シートのうちの他方は負極シートである。

【0050】

例示的には、以下では、第１電極シート、セパレータ及び第２電極シートが順次積層して配置される例についてさらに説明する。

【0051】

一実施例では、電極アセンブリ３０は、複数の第１電極シート、セパレータ、及び第２電極シートを含む。セパレータは、隣接する第１電極シートと第２電極シートとの間に設けられる。

【0052】

一実施例では、電気化学装置１００は、頂壁１１に設けられた極柱（図示せず）をさらに含む。極柱の一部は頂壁１１において露出する。複数の第１電極シートのうちの少なくとも１つは、収容体１２に電気的に接続される。複数の第２電極シートのうちの少なくとも１つは、極柱に電気的に接続される。収容体１２と極柱は、それぞれ電気化学装置１００の正極と負極を構成する。一実施例では、電気化学装置１００はボタン電池である。

【0053】

一実施形態において、電気化学装置１００はさらに絶縁部材（図示せず）を含む。極柱の一部は、ハウジング１０の内部に位置する。絶縁部材は、極柱と頂壁１１とを絶縁的に接続して、極柱が頂壁１１と電気的に接続することに起因する電気化学装置１００の短絡リスクを低減する。

【0054】

一実施例では、すべての第１電極シートは収容体１２に電気的に接続され、すべての第２電極シートは極柱に電気的に接続される。

【0055】

一実施例では、頂壁１１には第２凹部１１２が設けられ、第２凹部１１２は頂壁１１の表面が窪むことによって形成され、貫通孔１１１は第２凹部１１２を貫通し、封止ピン２０の少なくとも一部は第２凹部１１２内に位置し、封止ピン２０は第２凹部１１２の底壁に接続されている。封止ピン２０は、第２凹部１１２に部分的に収容され、且つ第２凹部１１２の底壁に接続される。これにより、封止ピン２０の体積が電気化学装置１００の体積に与える影響を低減し、封止ピン２０が電気化学装置１００のエネルギー密度に与える影響を低減することができる。一実施例では、底板２３は第２凹部１１２内に位置している。

【0056】

一実施例では、第２凹部１１２は頂壁１１の収容空間１３から離れる側に設けられ、封止ピン２０は収容空間１３の外に位置する。他の実施形態では、第２凹部１１２は、頂壁１１の収容空間１３に近い側（図示せず）に設けられ、封止ピン２０の一部は収容空間１３内に位置する。

【0057】

図２、図３及び図４に示すように、一実施例では、底板２３は第２凹部１１２の底壁に固定して接続され、底板２３と第２凹部１１２の底壁とが接触する部分はクローズドループの接続領域１１３を形成する。底板２３の厚さ方向に沿って、接続領域１１３の投影は薄弱領域２１の投影を包囲して、電気化学装置１００内のガスを薄弱領域２１に作用させ、薄弱領域２１を突き破ることを可能にする。一実施例では、底板２３の厚さ方向に沿って、薄弱領域２１の投影は貫通孔１１１の投影内に位置する。

【0058】

一実施例では、底板２３は第２凹部１１２の底壁に溶接により固定して接続され、底板２３と第２凹部１１２の底壁との溶接領域は接続領域１１３を構成し、これにより、固定および接続の効果を果たすだけでなく、封止の役割も果たし、底板２３と第２凹部１１２との間の隙間を通じてハウジング１０内の物質が流出するリスクを低減することができる。

【0059】

一実施例では、第２凹部１１２の深さはＨ４であり、Ｈ４≧Ｈ２であり、底板２３が第２凹部１１２の底壁に接続されているときに、底板２３のすべてが第２凹部１１２内に位置し且つ第２凹部１１２から突出しておらず、底板２３の厚さが電気化学装置１００の容積や外郭体積に与える影響を低減し、電気化学装置１００のエネルギー密度を高めることができる。オプションとして、Ｈ４＞Ｈ２である。

【0060】

一実施例では、底板２３の周長をＬ１とし、薄弱領域２１の長さをＬ２とすると、０.２５≦Ｌ２/Ｌ１≦１.４であり、電気化学装置１００の内部の気圧が増大した時に、薄弱領域２１を底板２３の他の部分より先に破損させ、排気及び圧力漏れを実現することができる。ここで、薄弱領域２１の長さＬ２は、薄弱領域２１の開始端２１１から終了端２１２までの全長である。

【0061】

一実施例において、０.３５≦Ｌ２/Ｌ１≦０.８であり、電気化学装置１００内の放圧時圧力の精度を高め、電気化学装置１００内の気圧に対する安全制御を高めることができる。オプションとして、Ｌ２/Ｌ１＝０.５である。

【0062】

一実施例において、薄弱領域２１の厚さをＨ３とすると、０.２≦Ｈ３/Ｈ２≦０.９であり、電気化学装置１００内の気圧が増大した時に、薄弱領域２１を底板２３の他の部分より先に破裂させて圧力を放出させることができ、また薄弱領域２１の加工難度を低減し、薄弱領域２１の加工品質を高めることができる。

【0063】

一実施例において、０.２≦Ｈ３/Ｈ２≦０.５であり、電気化学装置１００の圧力降下閾値を低下させ、電気化学装置１００の安全性能をさらに向上させることができる。オプションとして、Ｈ３/Ｈ２の値は０.２、０.３、０.４、及び０.５のうちの何れかである。

【0064】

一実施例において、底板２３には、底板２３の表面が窪んで形成された第１凹部２２が設けられる。第１凹部２２の底壁は、薄弱領域２１の部分表面を構成している。底板２３の厚さ方向に沿って見ると、第１凹部２２の投影は薄弱領域２１の投影と重なっている。第１凹部２２は、底板２３の部分領域の厚さを薄くして、薄弱領域２１を形成する。電気化学装置１００内の気圧が増大するときに、内部ガスは薄弱領域２１を突き破って、電気化学装置１００に排気させて、圧力を放出させて、電気化学装置１００の安全性を高めることができる。

【0065】

一実施例では、第１凹部２２の開口部位の幅をＷ１とし、第１凹部２２の底壁の幅をＷ２とすると、Ｗ１/Ｗ２≧１.１であり、第１凹部２２の横断面は底部よりも開口の方が大きい窪み構造を呈している。電気化学装置１００の内部のガスが薄弱領域２１を突き破ると、第１凹部２２の底壁は破損し、ガスは第１凹部２２の底部から第１凹部２２の開口部位を介して流出する。第１凹部２２の開口が底部よりも大きい構造は、ガスの流れに対する抵抗を低減し、第１凹部２２内にガスが溜まるリスクを低減し、ガスを迅速に排出させることができる。オプションとして、Ｗ１/Ｗ２＝１.５である。オプションとして、第１凹部２２の断面は台形構造である。

【0066】

一実施例では、６０μｍ≦Ｗ１≦２００μｍである。第１凹部２２の開口部位における幅の寸法範囲は、第１凹部２２を加工する際のシェルの除去量を減少させ、コストを節約することができる。一実施例では、１００μｍ≦Ｗ１≦１６０μｍである。オプションとして、Ｗ１＝１２０μｍである。

【0067】

一実施例では、Ｗ２≧０であり、これにより、電気化学装置１００内の気圧が増大した時に突き破られ、次いで排気されることができるように、第１凹部２２の底部に封止ピン２０の薄弱領域２１を形成することができる。

【0068】

一実施例では、第１凹部２２の開口は、収容空間１３から離反する方向を向いている。他の実施例では、第１凹部２２の開口は収容空間１３に向い、且つ収容空間１３（図示せず）と連通する。

【0069】

一実施例では、第１凹部２２はレーザーエッチング加工により形成される。

【0070】

一実施例では、電気化学装置１００は、貫通孔１１１を介してハウジング１０内に電解液を注入し、封止ピン２０の第２凹部に接続される底壁は、貫通孔１１１を封止するために用いられる。

【0071】

一実施例において、底板２３は板状構造であり、底板２３の厚さは比較的に均一であり、収容体１２はプレス構造であり、収容体１２の厚さの誤差はより大きい。収容体１２に薄弱領域２１を設けることに比べて、底板２３に薄弱領域２１を設けることは、薄弱領域２１の加工後の残留厚さの寸法精度を向上させ、さらに電気化学装置１００の圧力漏れ効果を高めることができる。

【0072】

図５に示すように、一実施例では、底板２３の厚さ方向に沿って見ると、薄弱領域２１の軌跡形状は略円弧状であり、開始端２１１と終了端２１２との間の薄弱領域２１の部分の中心角をＲ１とし、Ｒ１＞１８０°である。オプションとして、Ｒ１＝２７０°である。

【0073】

図６に示すように、一実施例では、Ｒ１＝１８０°である。

【0074】

図７に示すように、一実施例では、底板２３の厚さ方向に沿って見ると、薄弱領域２１の軌跡形状は略ｅ型であり、薄弱領域２１の長さを延長して、さらに電気化学装置１００内の薄弱領域２１を介して圧力を放出する時の気圧閾値を小さくすることができる。

【0075】

本願における電気化学装置１００の放圧効果を検証するためにテストを行ったが、具体的な情報は以下の通りである。

【0076】

[実施例１]
本願の何れか１つの実施形態に記載の電気化学装置１００を採用する。そのうち、頂壁１１、収容体１２及び封止ピン２０の材質はいずれも３１６Ｌステンレス鋼であり、頂壁１１と収容体１２との厚さはいずれも１５０μｍであり、底板２３の厚さは４５μｍであり、封止ピン２０の周長は２.１*πｍｍであり、接続領域１１３の周長は１.６*πｍｍであり、第１凹部２２の開口部位の幅は１１０μｍであり、第１凹部２２の深さは２４±６μｍであり、薄弱領域２１の軌跡は図５に示すような形状であり、薄弱領域２１の軌跡長は１.２*πｍｍである。

【0077】

テスト環境は、次の通りである。電気化学装置１００を満充電状態で熱箱に入れ、熱箱の内部環境温度は１８０℃～２００℃であり、放置時間は３０分である。

【0078】

１０組の全く同じである電気化学装置１００を上記のテスト環境に置き、テストが完了すると、１０組の電気化学装置１００の状態及び薄弱領域２１が破損した状態及び数を記録する。高温（１８０℃～２００℃）の環境下で、電気化学装置１００の内部に大量のガスと熱が発生したため、もし電気化学装置１００が爆発せず、かつ薄弱領域２１に亀裂現象が発生すれば、当該電気化学装置１００は排気及び圧力の漏洩を完成でき、テスト結果が合格であることを示す。電気化学装置１００が爆発するかまたは薄弱領域２１が完全に損傷していない場合には、当該電気化学装置１００は薄弱領域２１で排気して圧力の漏洩を完了できなく、テスト結果が不合格であることを示す。

【0079】

[実施例２]
テスト条件及び環境が実施例１と異なる点は、薄弱領域２１の形状及び長さのみにある。実施例２において、薄弱領域２１の軌跡は、図６に示すような形状であり、その長さがπ/２ｍｍである。

【0080】

[実施例３]
テスト条件及び環境が実施例１と異なる点は、薄弱領域２１の形状及び長さのみにある。実施例３において、薄弱領域２１の軌跡は、図７に示すような形状であり、その長さが（１.２＊π＋１.２）ｍｍである。

【0081】

実施例１、実施例２及び実施例３でテストする際に、各１０組の電気化学装置１００における薄弱領域２１の破損数を記録する。

【0082】

[比較例]
テスト条件及び環境が実施例１と異なる点は、薄弱領域２１の形状及び長さのみにある。比較例におけて、薄弱領域２１の軌跡は図８に示すような直線であり、その長さが１.２ｍｍである。

【0083】

比較例でテストする際に、１０組の電気化学装置１００における薄弱領域２１の破損数を記録する。

【0084】

次の表に示すように、上記の４組のデータを比較する。

【0085】

【表1】

【0086】

上記の表から、３つの実施例では、すべての電気化学装置１００は薄弱領域２１を通じて気圧を排出することに成功したが、比較例に係る電気化学装置１００は本願の実施例を採用しておらず、比較例における電気化学装置１００は薄弱領域２１を通じて気圧を排出することはほとんどできないことが分かる。

【0087】

以上のように、本願の電気化学装置１００では、封止ピン２０はハウジング１０に設けられ、封止ピン２０の厚さはハウジング１０の厚さよりも小さく、非閉ループの薄弱領域２１は封止ピン２０に設けられ、薄弱領域２１の厚さは封止ピン２０の厚さよりも小さく、且つ封止ピン２０の厚さとハウジング１０の厚さとの比は０.１～０.７の間にある。これにより、電気化学装置１００は、内部気圧が増大した時に薄弱領域２１を突き破って排気して圧力を放出させることができるだけでなく、同等の放圧要求を満たすことを前提下で、薄弱領域を加工する際のシェルの除去量を減少させ、加工コストを節約することができる。

【0088】

図９に示すように、本願の実施形態はさらに、上記の何れかの実施形態に記載の電気化学装置１００を含む電気使用設備２００を提供する。電気化学装置１００は、電気化学装置２００に電気エネルギーを提供することができる。

【0089】

一実施例では、電気使用設備２００は、ドローン、携帯電話、腕時計、タブレット及びノートパソコンなどの電子デバイスを含む。

【0090】

上述した電気使用設備２００において、電気化学装置１００は内部気圧が増大した時に薄弱領域２１を突き破って排気して圧力を放出させることができるとともに、薄弱領域２１を加工する際のシェルの除去量を減らすこともできる。そして、電気化学装置１００の安全性を高める前提下で、電気化学装置１００のコストを節約し、電気化学装置１００の内部気圧が大きすぎることによる電気使用設備２００への影響を低減し、電気使用設備２００のコストを節約することができる。

【0091】

また、当業者は本願精神内で本願発明に対して変更することができるが、もちろん、これらの本願の精神に基づいて行われた変化は、いずれも本願に開示された範囲に含まれるべきである。

【符号の説明】

【0092】

１００ 電気化学装置
１０ ハウジング
１１ 頂壁
１１１ 貫通孔
１１２ 第２凹部
１１３ 接続領域
１２ 収容体
１２１ 側壁
１２２ 底壁
１３ 収容空間
２０ 封止ピン
２１ 薄弱領域
２１１ 開始端
２１２ 末端
２２ 第１凹部
２３ 底板
３０ 電極アセンブリ
２００ 電気使用設備

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】