CN108028326B

CN108028326B - 电池

Info

Publication number: CN108028326B
Application number: CN201580083065.XA
Authority: CN
Inventors: 小川真澄; 河手谦志
Original assignee: Robert Bosch GmbH; GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-12-04
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: EP3326221A1; EP3326221B1; WO2017045732A1; US20190044103A1; CN108028326A; JP2018535507A; JP6726738B2; JP2017059509A

Abstract

一种能量储存装置包括电极组件400、集电器以及容纳电极组件400和集电器的壳体100。壳体100具有设置有凹部112的内表面，并且将电极组件400与集电器连接起来的部分或者将连接到电极组件400的导电构件与集电器连接起来的部分至少部分地设置为与凹部112相对。

Description

电池

技术领域

本发明涉及一种能量储存装置，该能量储存装置包括电极组件、集电器以及容纳电极组件和集电器的壳体。

背景技术

包括电极组件、集电器以及容纳电极组件和集电器的壳体的能量储存装置的传统构造已经广为人知。电极组件和集电器在壳体中彼此相连(例如参见专利文献1)。

＜现有技术文献＞

＜专利文献＞

专利文献1：JP-A-2014-179214

发明内容

＜本发明要解决的问题＞

这样构造的能量储存装置在壳体中可能具有未设置电极组件的发电部的空余空间。这样的空余空间导致发电部在壳体中的占据率的劣化，并且可能抑制能量储存装置的容量的增加。

已经鉴于上述问题做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种通过确保电极组件的发电部在壳体中的大占据率来增加容量的能量储存装置。

＜解决问题的手段＞

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面的能量储存装置包括电极组件、集电器以及容纳所述电极组件和所述集电器的壳体，其中，所述壳体具有设置有凹部的内表面，并且将所述电极组件与所述集电器连接起来的部分或者将连接到所述电极组件的导电构件与所述集电器连接起来的部分至少部分地设置为与所述凹部相对。

如上所述，将所述电极组件或导电构件连接到所述集电器的部分被设置为与所述凹部的内表面相对。因此，所述电极组件的发电部(除了连接到所述集电器的部分以外的部分)可以靠近所述壳体的内表面占据。因此，所述电极组件的发电部能够很大程度地占据所述壳体，以实现所述能量储存装置的容量的增加。

可选地，所述集电器与所述凹部的内表面直接接触或者经由不同于所述集电器和所述壳体的部件而与所述凹部的内表面间接接触。

如上所述，与所述凹部的内表面直接或间接接触的所述集电器可以设置为更靠近所述壳体的外部。所述电极组件的发电部可以更靠近所述壳体的内表面占据，以实现所述能量储存装置的容量的进一步增加。

可选地，所述集电器具有：与所述电极组件相连的连接部或者与所述导电构件相连的连接部，以及紧固到所述壳体的紧固部。所述连接部设置为与所述凹部相对，并且所述紧固部设置为与除了所述壳体的凹部以外的部分相对。

将所述电极组件或所述导电构件连接到所述集电器的部分从所述电极组件的其余部分向外突出。所述集电器的连接部设置为与所述凹部相对，以确保空间来设置所述壳体中的向外突起的部分，并且抑制整个壳体的尺寸的增加。

所述集电器的紧固部设置为与除了所述壳体的凹部以外的部分相对，以将除了所述壳体的凹部以外的部分与所述集电器紧固。这样，所述壳体和所述集电器可以紧固得牢固。

可选地，所述集电器可以形成为台阶状，使得所述连接部相对于所述紧固部设置在所述凹部内侧。

所述连接部相对于所述紧固部设置在所述凹部内侧，以提供空间来设置所述壳体中的向外突起的部分(将所述电极组件或所述导电构件连接到所述集电器的部分)。这种构造抑制了整个壳体的尺寸的增加，并且实现了所述能量储存装置的容量的增加。

可选地，所述凹部可以对应于所述壳体的薄部。

如上所述，与通过向外隆起壳体来设置凹部的壳体相比，所述凹部由所述壳体的薄部设置，以抑制整个壳体的尺寸的增加，并且实现所述能量储存装置的容量的增加。

可选地，所述薄部可以设置有突起部。

如上所述，所述薄部设置有突起以确保所述薄部的刚性。与所述壳体的其余部分相比，所述薄部的刚性可能降低。这种构造确保了所述能量储存装置的安全性，并且实现了所述能量储存装置的容量的增加。

可选地，所述电极组件包括主体部和从所述主体部突起的突舌，并且所述突舌连接到所述集电器或所述导电构件。

如上所述，所述电极组件具有所述突舌，以实现将所述电极组件或连接到所述电极组件的导电构件连接到所述集电器的部分的尺寸的减小。这种构造实现了设置在所述壳体的内表面处的凹部的尺寸的减小。因此，所述电极组件的发电部能够很大程度地占据所述壳体，以实现所述能量储存装置的容量的增加。

可选地，所述电极组件包括卷绕成层叠的电极，所述突舌设置在所述电极组件的由下述平面划分的两个部分中的一个部分中：所述平面垂直于所述电极的层叠方向垂直并且包括所述电极组件的卷绕轴线，并且所述凹部可以设置在所述突舌突起所朝向的所述壳体的内表面处。

如上所述，所述突舌设置在所述电极组件的两个部分中的一个部分中，所述电极组件的两个部分由包括所述卷绕轴线的平面划分，以实现所述突舌的厚度的减小。此外，所述凹部可设置在所述突舌突起所朝向的所述壳体的内表面处，以实现所述突舌的长度的减小。所述电极组件的发电部可以在所述壳体中占据得更多。因此，所述能量储存装置的容量可以增加。

＜本发明的优点＞

根据本发明的能量储存装置可以通过确保电极组件的发电部在壳体中的大占据率而容量增加。

附图说明

图1：根据实施例的能量储存装置的外观的透视图。

图2：根据本实施例的能量储存装置的分解透视图。

图3：根据本实施例的盖板结构的分解透视图。

图4：根据本实施例的盖板结构的一部分的从下方观察到的透视图。

图5：根据本实施例的盖板的从下方观察到的透视图以及沿着该透视图所示的线V-V截取的截面图。

图6：根据本实施例的下绝缘构件的从下方观察到的透视图。

图7：根据本实施例的负极集电器的从下方观察到的透视图。

图8：根据本实施例的电极组件的构造的透视图。

图9：根据本实施例的负极引线板及其周边结构的第一轮廓截面图。

图10：根据本实施例的负极引线板及其周边结构的第二轮廓截面图。

具体实施方式

接下来将参考附图来描述根据本发明的实施例中的每一个实施例的能量储存装置。这些图是示意图，并不一定示出精确的构造。

以下将要描述的实施例均具体地示例了本发明。在下面的实施例中所要提及的形状、材料、构成元件、构成元件的位置和连接状态、以及制造步骤的顺序等仅是示例性的，而不会限制本发明的范围。在根据下面的实施例的构成元件中，在涉及上位概念的独立权利要求中没有记载的构成元件将被描述为可选的构成元件。

将参考图1至图3来总体上描述根据实施例的能量储存装置10。

图1是根据本实施例的能量储存装置10的外观的透视图。图2是根据本实施例的能量储存装置10的分解透视图。图3是根据本实施例的盖板结构180的分解透视图。图3以虚线示出正极引线板145和负极引线板155，正极引线板145和负极引线板155分别连接到包括在盖板结构180中的正极集电器140和负极集电器150。

尽管在实际使用中Z轴方向可能并不总是与竖直方向一致，但是为了便于描述，图1和随后的附图假设Z轴方向与竖直方向一致。

能量储存装置10是构造成进行充电和放电的二次电池，并且更具体地是例如锂离子二次电池等非水电解质二次电池。能量储存装置10应用于电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)等。能量储存装置10不限于非水电解质二次电池，而可以是除了非水电解质二次电池以外的二次电池，或者可以是电容器。

如图1和图2所示，能量储存装置10包括电极组件400和容纳电极组件400的壳体100。在本实施例中，电极组件400上方设置有盖板结构180，盖板结构180包括设置有各种构件的壳体100的盖板110。

盖板结构180包括：壳体100的盖板110、正极端子200、负极端子300、上绝缘构件125和135、下绝缘构件120和130、正极集电器140、以及负极集电器150。

电极组件400包括层叠的电极(正极和负极)以及设置在这些电极之间的分隔件。在根据本实施例的电极组件400中，电极卷绕起来以便层叠。具体地说，电极组件400包括用作电极组件400的主体部的发电部430以及从发电部430突起的突舌410和420。突舌410用于正极并且电连接到正极端子200，而突舌420用于负极并且电连接到负极端子300。稍后将参考图8详细描述电极组件400的构造。

正极端子200经由正极集电器140电连接到电极组件400的正极，而负极端子300经由负极集电器150电连接到电极组件400的负极。包括电连接到电极组件400的正极端子200的电极端子均利用包括下绝缘构件120的绝缘构件而与壳体100绝缘。

上绝缘构件125和135以及下绝缘构件120和130中的每一个绝缘构件至少部分地设置在壳体100的壁与电极端子中对应的一个电极端子之间。在本实施例中，绝缘构件沿着盖板110设置，盖板110构成形成具有大致长方体外形的壳体100的六个壁中的上壁。

除了上述构造之外，根据本实施例的能量储存装置10还包括设置在盖板结构180与电极组件400之间的上间隔件500和缓冲片600。

上间隔件500设置在电极组件400与盖板110之间，更具体地设置在设置有突舌410和420的电极组件的第一端与盖板110之间。上间隔件500具有锁定到盖板结构180的一部分的锁定部510。换句话说，上间隔件500具有作为钩住盖板结构180的一部分的部分的锁定部510。

具体地说，整个上间隔件500具有板状形状，并且具有两个锁定部510和两个开口520，两个开口520允许突舌410和420插入其中(允许突舌410和420从中穿过)。根据本实施例的开口520设置在上间隔件500处作为切除的部分。上间隔件500可以由例如聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚苯硫醚树脂(PPS)等绝缘材料制成。

例如，上间隔件500用作直接或间接调节电极组件400的向上运动(朝向盖板110)的构件，或者防止盖板结构180与电极组件400之间的短路的构件。上间隔件500具有两个锁定部510，两个锁定部510分别被锁定到设置在盖板结构180处的附接部122或132。

缓冲片600由例如发泡聚乙烯等非常柔软的多孔材料制成，并且用作电极组件400与上间隔件500之间的缓冲构件。与上间隔件500类似地，缓冲片600设置有允许突舌410和420插入其中(允许突舌410和420从中穿过)的开口。

在本实施例中，在电极组件400的侧表面中的每一个侧表面(在本实施例中为在X轴方向上的侧表面)与壳体100的内表面之间设置有侧间隔件700。X轴方向在与电极组件400和盖板110的对准方向(Z轴方向)相交的方向上延伸。例如，侧间隔件700设置为调节电极组件400的位置。与上间隔件500类似地，侧间隔件700可以由例如PC、PP、PE或PPS等绝缘材料制成。

除了图1至图3所示的构件之外，能量储存装置10还可以包括如下构件：例如包裹住电极组件400的绝缘膜，以及设置在电极组件400与壳体100(主体111)的底表面之间的缓冲片。能量储存装置10的壳体100封装未示出的电解液(非水电解质)。

壳体100包括具有底层的矩形圆柱形形状的主体111以及作为封闭主体111的开口的板构件的盖板110。在将电极组件400等容纳在壳体100中之后，焊接盖板110和主体111，以便不透气地密封壳体100的内部空间。虽然盖板110和主体111在它们的材料方面不受特别的限制，但是优选地由例如不锈钢、铝或铝合金等可焊接的金属制成。壳体100在内表面(本实施例中为盖板110的后表面)处设置有凹部。在这方面中，稍后将参考图4至图7来详细描述例如盖板110和集电器的构件的结构。

如图2和图3所示，盖板110设置有安全阀170、电解液填充端口117、通孔110a和110b、以及作为突起部的两个隆起部160。安全阀170设置为当壳体100的内部压力增加时打开，以便排出壳体100中的气体。

电解液填充端口117是允许电解液在能量储存装置10的制造期间通过其填充的通孔。如图1至图3所示，盖板110设置有电解液填充塞118，电解液填充塞118构造成封闭电解液填充端口117。在能量储存装置10的生产期间，通过电解液填充端口117将电解液填充到壳体100中，并且将电解液填充塞118焊接到盖板110上以封闭电解液填充端口117，使得电解液被封装在壳体100中。

封装在壳体100中的电解液在其类型方面不受特别的限制，而可以是任何类型，除非电解液不利地影响能量储存装置10的性能。

根据本实施例的两个隆起部160通过部分地隆起盖板110而设置在盖板110处，并且均用于定位上绝缘构件125或135。每一个隆起部160在(面向电极组件400的)后表面的上部处设置有作为凹入部分的接合凹部(未示出)。接合凹部与下绝缘构件120或130的接合部120b或130b部分地接合。因此，在这种状态下，下绝缘构件120或130也被定位并固定到盖板110。

上绝缘构件125使正极端子200与盖板110电绝缘，而下绝缘构件120使正极集电器140与盖板110电绝缘。上绝缘构件135使负极端子300与盖板110电绝缘，而下绝缘构件130使负极集电器150与盖板110电绝缘。上绝缘构件125和135也可以被称为上垫片，而下绝缘构件120和130也可以被称为下垫片。换句话说，在本实施例中，上绝缘构件125和135以及下绝缘构件120和130也用作电极端子(200和300)与壳体100之间的密封层。

与上间隔件500类似地，上绝缘构件125和135以及下绝缘构件120和130均由例如PC、PP、PE或PPS等绝缘材料制成。下绝缘构件120在电解液填充端口117的正下方的部分处设置有通孔121，通孔121将从电解液填充端口117进入的电解液导向电极组件400。

正极端子200经由正极集电器140电连接到电极组件400的正极，而负极端子300经由负极集电器150电连接到电极组件400的负极。正极端子200和负极端子300是金属电极端子，其构造成将存储在电极组件400中的电能引导到能量储存装置10的外部空间，并且将电能引导到能量储存装置10的内部空间，以将电能存储在电极组件400中。正极端子200和负极端子300由铝、铝合金等制成。

正极端子200设置有将壳体100与正极集电器140紧固的紧固部210，而负极端子300设置有将壳体100与负极集电器150紧固的紧固部310。

紧固部210是从正极端子200向下延伸的构件(铆钉)，并且被插入和填塞到设置在正极集电器140处的通孔140a。具体地说，紧固部210插入并填塞到上绝缘构件125处的通孔125a、盖板110处的通孔110a、下绝缘构件120处的通孔120a、以及正极集电器140处的通孔140a。因此，正极端子200和正极集电器140彼此电连接，并且正极集电器140与正极端子200、上绝缘构件125、以及下绝缘构件120一起固定到盖板110。

紧固部310是从负极端子300向下延伸的构件(铆钉)，并且被插入和填塞到设置在负极集电器150处的通孔150a。具体地说，紧固部310插入并填塞到上绝缘构件135处的通孔135a、盖板110处的通孔110b、下绝缘构件130处的通孔130a、以及负极集电器150处的通孔150a。因此，负极端子300和负极集电器150彼此电连接，并且负极集电器150与负极端子300、上绝缘构件135、以及下绝缘构件130一起固定到盖板110。

紧固部210可以与正极端子200一体地设置。替代性地，紧固部210可以与正极端子200分开地设置，并且可以通过填塞、焊接等固定到正极端子200。紧固部310和负极端子300可以根据它们之间的关系类似地设置。

正极集电器140是设置在电极组件400与壳体100之间以将电极组件400和正极端子200电相连的构件。正极集电器140由铝、铝合金等制成。根据本实施例的正极集电器140经由正极引线板145电连接到用于电极组件400的正极的突舌410。

负极集电器150是设置在电极组件400与壳体100之间以将电极组件400和负极端子300电相连的构件。负极集电器150由铜、铜合金等制成。根据本实施例的负极集电器150经由负极引线板155电连接到用于电极组件400的负极的突舌420(参见图2)。

稍后将参考图9和图10来详细描述集电器与突舌之间通过引线板的连接部。

能量储存装置10在壳体100的内表面处设置有稍后描述的凹部。将电极组件400或连接到电极组件400的导电构件连接到集电器的部分至少部分地定位为与所述凹部相对。根据本实施例的凹部设置在壳体100的内表面，突舌410或420朝向该内表面(即，盖板110的内表面)突出。在本实施例中，将正极引线板145与正极集电器140连接起来的部分以及将负极引线板155与负极集电器150连接起来的部分中的每一个部分都至少部分地定位为与所述凹部相对。

正极引线板145和负极引线板155均示例了以上所述的导电构件。在连接多个构件的部分(例如，连接正极引线板145和正极集电器140的部分)处，这些构件通过例如超声波焊接、激光焊接或电阻焊接等焊接、或者例如机械填塞等机械接合而连接。这样的连接部对应于多个构件的一部分，并且被定义为将构件彼此连接起来的部分。

接下来将参考图4至图7来描述这些特征。

图4是盖板结构180的一部分的从下方(在Z轴方向的负侧上)观察到的透视图。具体地说，图4是盖板结构180的负极端子300以及负极端子300的周边的从下方观察到的透视图。在该图中以虚线描绘了连接到盖板结构180的负极引线板155。此外，在该图中为负极集电器150添加了阴影线，以便于理解结构。

如该图所示，盖板110在其后表面(下表面)设置有与负极引线板155和下绝缘构件130相连的负极集电器150，负极引线板155和下绝缘构件130设置为容纳负极集电器150。负极集电器150和下绝缘构件130由紧固部310紧固。

除了以下所述的一点之外，正极部分的结构和负极部分的结构彼此类似，因此，接下来将主要描述与负极有关的特征，并且在适当情况下将不会重复地描述与正极有关的特征。正极部分和负极部分在与通孔121有关的结构中彼此不同，通孔121将从电解液填充端口117进入的电解液导向电极组件400。具体地说，用于正极的下绝缘构件120设置有通孔121，并且正极集电器140和正极引线板145在与通孔121相对的部分处被切除。

图5是盖板110的从下方(Z轴方向的负侧上)观察到的透视图以及沿着该透视图所示的线V-V截取的截面图。

如该图所示，盖板110在内表面处设置有凹部112。具体地说，在本实施例中，两个凹部112设置为对应于正极部分和负极部分。

凹部112设置在盖板110的内表面(Z轴方向的负侧上的表面)处。凹部112具有开口和底表面，该开口和底表面均大致呈在盖板110的纵向方向上更长的矩形。根据本实施例的凹部112设置在安全阀170与通孔110b之间。提供这样构造的凹部112实现了壳体100的体积的增加。

如图5的截面图所示，根据本实施例的凹部112对应于壳体100(在本实施例中为盖板110)的薄部114。薄部114具有比盖板110的其余部分的厚度T2小的厚度T1，并且在盖板110的形成期间通过按压而部分地设置在盖板110处。通过使具有大致平坦的外表面的盖板110部分地变薄以致比其余部分更薄而在盖板110的内表面处形成凹部112。

虽然凹部112在其位置方面不受特别的限制，但是可以设置在设置有盖板110的通孔110b的部分处。换句话说，凹部112能够在底表面中设置有通孔110b的开口。在紧固部310紧固的同时，盖板110处的通孔110b的周边接收载荷。当凹部112对应于薄部114时，凹部112优选地设置在从通孔110b位移的位置。这样的配置确保了盖板110在通孔110b周围的刚性，以抑制盖板110的变形等，并且牢固地紧固盖板110。

凹部112在其形状方面不受特别的限制，并且可以具有壳体100所需的不会损害刚性的形状。为了增加壳体100的体积，凹部112的开口和底表面优选地被固定得较大。

薄部114设置有作为突起的隆起部160，隆起部160通过从壳体100(本实施例中为盖板110)向外隆起而形成。凹部112在底表面(盖板110的内表面)处设置有接合凹部162，接合凹部162是通过按压等由隆起部160从壳体100向外隆起而形成的。根据本实施例的隆起部160在盖板110的横向方向(Y轴方向)上较长。具体地说，隆起部160的长度方向上的相应端设置为相对靠近凹部112的侧表面。

虽然隆起部160在其形状和位置方面不受特别的限制，但是可以在盖板110的纵向方向(X轴方向)上较长，或者可以跨越凹部112的整个宽度延伸或者从凹部向外延伸。

如此构造的盖板110在后表面(下表面)上设置有图6中所示的下绝缘构件130。

图6是下绝缘构件130的从下方(在Z轴方向的负侧上)观察到的透视图。

如该图所示，下绝缘构件130具有容纳负极集电器150的容纳部分131。容纳部分131是凹入至具有稍微大于负极集电器150的外形的形状的凹部，以便容纳负极集电器150。容纳部分131包括设置为与盖板110处的凹部112相对的第一容纳部分131a和设置为与盖板110处的通孔110b的周边相对的第二容纳部分131b。根据本实施例的第一容纳部分131a设置为与凹部112的内表面和负极集电器150接触，并且具体地从竖直方向的相应侧设置在凹部112的底表面与负极集电器150之间。负极集电器150经由除了负极集电器150和壳体100(本实施例中的下绝缘构件130)以外的构件与凹部112的内表面间接接触。

“间接接触”的状态被定义为使得设置在多个构件或部分之间的构件与所述构件或部分中的每一者接触。具体地说，根据本实施例的下绝缘构件130设置在负极集电器150与凹部112的内表面之间，并且既与负极集电器150接触，又与凹部112的内表面接触。

具体地说，在下绝缘构件130中，第一容纳部分131a设置有接合部130b，第二容纳部分131b设置有通孔130a，并且在第一容纳部分131a与第二容纳部分131b之间设置有台阶部。下绝缘构件130在第二容纳部分131b的外侧设置有附接部132。

例如，第一容纳部分131a具有以预定间隔沿X轴方向排列的至少一个肋134(在本实施例中为三个肋134)。肋134均设置为跨越容纳部分131的整个宽度在Y轴方向上延伸的长突起部。多个肋134在与肋134的纵向方向相交的方向上以预定的间隔设置。

接下来将参考图7和图4描述负极集电器150的结构。

图7是负极集电器150的从下方(在Z轴方向的负侧上)观察到的透视图。

如图4和图7所示，负极集电器150具有与电极组件400或连接到电极组件400的导电构件相连的连接部151，并且连接部151至少部分地设置为与壳体100的凹部112相对。根据本实施例的连接部151与连接到电极组件400的负极引线板155相连，并且完全设置为与凹部112相对。根据本实施例的连接部151经由下绝缘构件130与凹部112的内表面间接接触。具体地说，连接部151是负极集电器150的一部分，并且通过例如超声波焊接、激光焊接、或电阻焊接等焊接或者例如机械填塞等机械接合而连接到负极引线板155。

关于凹部112和连接部151的配置，连接部151只需要至少部分地设置为与凹部112相对(在凹部112的Z轴方向的负侧上)。连接部151可以部分地位于不与凹部112相对的位置。

负极集电器150还包括紧固部152，紧固部152连接到壳体100，并且设置为与除了凹部112以外的部分相对。具体地说，紧固部152紧固到盖板110，使得设置在负极端子300处的紧固部310插入到通孔150a并且通过旋转填塞等被填塞。紧固部152是负极集电器150的一部分，并且紧固到盖板110。

根据本实施例的负极集电器150是台阶式的，使得连接部151相对于紧固部152设置在凹部112内侧。即，在连接部151与紧固部152之间设置有台阶部153，并且连接部151设置为相对于紧固部152(在Z轴方向的正侧上)离电极组件400更远。换句话说，相对于紧固部152，连接部151设置在盖板110之外，盖板110在本实施例中构成形成具有大致长方体外形的壳体100的六个壁中的上壁。在本实施例中，盖板110处的凹部112对应于薄部114。因此，连接部151相对于紧固部152设置为更靠近盖板110的外表面。

根据本实施例的负极集电器150具有在盖板110的纵向方向(X轴方向)上更长的大致矩形形状的弯曲板状轮廓。负极集电器150在纵向方向的第一端(X轴方向的负侧上的端部)设置有连接部151并且在第二端(X轴方向的正侧上的端部)设置有紧固部152。突舌420设置在电极组件400的相对平坦部分(稍后描述的平坦部分)。当盖板110在包括通过卷绕电极而形成的所谓的卷绕型电极组件400的能量储存装置10中设置为沿卷绕轴线方向时，突舌420将被设置在盖板110的纵向方向上的中心附近。因此，设置在盖板110的纵向方向上的端部处的负极端子300和电极组件400可以通过将负极集电器150设置为在盖板110的纵向方向上更长而彼此电连接。

如此构造的负极集电器150由例如通过按压导电板构件而弯曲成台阶状而形成。

虽然负极集电器150在其形状方面不受特别的限制，但是可以具有部分地切除的矩形外形。负极集电器150可以不被设置为单个构件，并且可以包括作为分开的构件的连接部151和紧固部152。然而，为了降低能量储存装置10的电阻，负极集电器150优选由单个构件构造，并且具有连接部151处于大尺寸的板状形状。此外，紧固部152优选地具有预定的尺寸，以便与盖板110牢固地紧固。

接下来将参考图8来描述与如此构造的集电器(正极集电器140和负极集电器150)相连的电极组件400的构造。根据本实施例的电极组件400经由用作导电构件的引线板(正极引线板145和负极引线板155)连接到集电器。

图8是根据本实施例的电极组件400的构造的透视图。图8示出了其中卷绕的电极组件400部分地展开的状态并且用虚线表示电极组件400的虚拟的卷绕轴线W。

电极组件400是构造成存储电能的发电构件。如图8所示，电极组件400包括交替层叠并卷绕的正极450、负极460以及分隔件470a和470b。具体地说，电极组件400包括正极450、分隔件470a、负极460以及分隔件470b，它们按照上述顺序层叠并且卷绕以具有椭圆形截面。

正极450包括具有长带状并由铝、铝合金等制成的金属箔的正极衬底层以及设置在正极衬底层的表面上的正极活性材料层。正极活性材料层由正极活性材料制成，正极活性材料可以是任何适当的已知材料，只要该正极活性材料能够吸着和放射锂离子即可。正极活性材料的实例包括聚阴离子化合物(例如LiMPO₄、LiMSiO₄以及LiMBO₃(其中，M是选自Fe、Ni、Mn、Co等中的一种、两种或多种过渡金属元素))、尖晶石化合物(例如钛酸锂和锰酸锂)、以及锂过渡金属氧化物(例如LiMO₂(其中，M是选自Fe、Ni、Mn、Co等中的一种、两种或多种过渡金属元素))。

负极460包括具有长带状并由铜、铜合金等制成的金属箔的负极衬底层以及设置在负极衬底层的表面上的负极活性材料层。负极活性材料层由负极活性材料制成，负极活性材料可以是任何适当的已知材料，只要该负极活性材料可以吸着和放射锂离子即可。负极活性材料的实例包括锂金属、锂合金(包含例如锂铝、锂铅、锂锡、锂铝锡、锂镓以及伍德合金的合金的锂金属)、能够吸着和放射合金的锂、碳材料(例如石墨、难石墨化碳、易石墨化碳、低温焙烧碳以及无定形碳)、金属氧化物、锂金属氧化物(例如Li₄Ti₅O₁₂)以及多磷酸化合物。

分隔件470a和470b均是由树脂制成的微多孔片。包括在能量储存装置10中的分隔件470a和470b可以由任何适当的已知材料制成，只要该材料不会不利地影响能量储存装置10的性能即可。

正极450具有多个电极突起部411，电极突起部411从正极450的卷绕轴线方向上的端部向外突出。负极460类似地具有多个电极突起部421，电极突起部421从负极460的卷绕轴线方向上的端部向外突出。在多个电极突起部411和多个电极突起部421中的每一个突起部处，不施加活性材料，并且暴露衬底层(活性材料未涂覆部分)。

卷绕轴线是卷绕的正极450和负极460的虚拟的中心轴线，并且与包括本实施例中的电极组件400的中心的平行于Z轴方向的直线一致。

多个电极突起部411和多个电极突起部421设置在卷绕轴线方向上的同一端部(图8中的Z轴方向的正侧上的端部)，并且当正极450和负极460被层叠时均层叠在电极组件400的预定位置。具体地说，当正极450被卷绕并层叠时，多个电极突起部411在卷绕轴线方向上的端部处被层叠在预定圆周位置。当负极460被卷绕并层叠时，多个电极突出部421在卷绕轴线方向上的端部处被层叠在与多个层叠状电极突起部411的位置不同的预定圆周位置。

因此，电极组件400设置有由多个层叠状电极突起部411形成的突舌410以及由多个层叠状电极突起部421形成的突舌420。例如，突舌410朝着层叠方向的中心聚集，并且通过超声波焊接等连接到正极引线板145。例如，突舌420朝着层叠方向的中心聚集，并且通过超声波焊接等连接到负极引线板155。连接到突舌410的正极引线板145连接到正极集电器140，而连接到突舌420的负极引线板155连接到负极集电器150。

根据本实施例的突舌410和420设置在电极组件400的两个部分中的一个部分中，电极组件400的两个部分由与电极(在本实施例中为正极450和负极460)的层叠方向垂直并且包括电极组件400的卷绕轴线W的平面划分。具体地说，根据本实施例的卷绕型电极组件400包括一对相对的平坦部分481和482以及连接一对平坦部分481和482的弯曲部分483和484。突舌410和420设置在平坦部分482处。电极在平坦部分481和482处大致沿着恒定方向(Y轴方向)层叠。在作为包括沿恒定方向层叠的电极的电极组件400的一部分的平坦部分481和482中，突舌410和420设置在电极组件400的两个部分中的一个部分中的平坦部分482处，电极组件400的两个部分由与电极的层叠方向(Y轴方向)垂直并且包括电极组件400的卷绕轴线W的平面(包括卷绕轴线W的XZ平面)划分。

用于正极的突舌410通过聚集数量大致等于卷绕正极的数量的电极突起部411而形成。用于负极的突舌420类似地通过聚集数量大致等于卷绕负极460的数量的电极突起部421而形成。

突舌(410和420)引导电能进出电极组件400。

通过层叠电极突起部411作为衬底层的暴露的部分而形成的突舌410不涉及发电。类似地，通过层叠电极突起部421作为衬底层的暴露的部分而形成的突舌420不涉及发电。与此相反地，电极组件400的除了突舌410和420以外的部分涉及发电，该部分通过层叠设置有活性材料的衬底层的部分而形成。涉及发电的部分在下文中将被称为发电部430。

接下来将参考图9和图10来描述集电器与突舌之间经由引线板的连接部及其周边的示例性构造。

图9和图10是根据本实施例的负极引线板155及其周边结构的轮廓截面图。具体地说，图9是沿着包括图3所示的线IX-IX的YZ平面截取的能量储存装置10的一部分的截面图。图10是沿着包括图3所示的线X-X的XZ平面截取的能量储存装置10的一部分的截面图。这些图未示出X轴方向的正侧上的侧间隔件700(参见图2)。以简化的方式示出电极组件400。

如图9和图10所示，电极组件400的突舌420与负极集电器150经由负极引线板155而彼此电连接，负极引线板155具有沿YZ平面截取的U形横截面。例如，通过以下步骤形成这种连接结构。

板状形状的负极引线板155的端部(第一端)与电极组件400的突舌420通过超声波焊接等彼此相连。与负极引线板155的第一端相对的端部(第二端)通过激光焊接等连接到负极集电器150的连接部151，负极集电器150组装到盖板结构180。负极集电器150通过填塞等预先固定在盖板110上而组装到盖板结构180上。

负极引线板155随后通过在第一端与第二端之间的预定位置被弯曲而变形为U形。如图9和图10所示，经由具有U形横截面的负极引线板155在电极组件400的突舌420与负极集电器150之间设置了连接结构。

上间隔件500设置在电极组件400与盖板110之间。更具体地说，上间隔件500在突舌420到负极引线板155的连接部与电极组件的发电部430之间进行划分。突舌420插入设置在上间隔件500处的开口520。如图5所示，缓冲片600插入在上间隔件500与电极组件400的发电部430之间。

以上描述了图9和图10中所示的负极引线板155周围的结构。正极引线板145周围的结构与负极引线板155周围的结构类似。具体地说，电极组件400的突舌410与正极集电器140经由正极引线板145彼此电连接，正极引线板145具有U形横截面(参见图2)。上间隔件500在突舌420到正极引线板145的连接部与电极组件400的发电部430之间进行划分。突舌420插入设置在上间隔件500中的开口520。

当电极组件400以这种方式经由正极引线板145和负极引线板155连接到正极集电器140和负极集电器150时，电极组件400的突舌410和420可以制成相对更短(在卷绕轴线方向(Z轴方向)上)。

也就是说，能够使生产电极组件400所需的正极450和负极460的宽度(卷绕轴线方向(Z轴方向)的长度)制成相对更短。例如，这在电极组件400的生产效率方面是有利的。

以上描述了根据本实施例的能量储存装置10。接下来将描述能量储存装置10发挥的效果。接下来将描述负极部分(负极集电器150等)的构造的效果。这些效果类似于正极部分(正极集电器140等)的构造的效果。

根据本实施例，将电极组件400或导电构件连接到负极集电器150的部分(在本实施例中为将负极引线板155连接到负极集电器150的部分)被设置为与凹部112的内表面相对。因此，电极组件400的发电部430可以靠近壳体100的内表面占据。

具体地说，如图9和图10所示，与其中连接部设置在不与凹部112的内表面相对的位置的壳体相比，连接部设置为与凹部112的内表面相对，以通过凹部112的深度(由T2-T1表示的Z轴方向的尺寸(参见图5))将突舌420设置为更靠近盖板110。因此，发电部430朝向盖板110的高度(在Z轴方向上的尺寸)可以增加与凹部112的深度相等的量。换句话说，盖板110的内表面和发电部430可以在其间设置有更短的距离。

因此，在本实施例中，电极组件400的发电部430可以在壳体100中大量占据，以实现能量储存装置10的容量的增加。

根据本实施例，负极集电器150与凹部112的内表面间接接触，因此可以设置为更靠近壳体100的外部。电极组件400的发电部430可以更靠近壳体100的内表面占据，以实现能量储存装置10的容量的进一步增加。

将电极组件400或导电构件连接到负极集电器150的部分从电极组件400的其余部分向外突出。这是因为直接或经由导电构件连接到负极集电器150的电极组件400的部分是例如通过将活性材料未施加部分在层叠方向上朝着中心聚集而形成的。在本实施例中，因此有必要确保空间来设置负极集电器150、负极引线板155以及突舌420是对齐的。如果通过增加整个壳体100的尺寸来确保配置空间，则能量储存装置10的尺寸不能减小。

在本实施例中，负极集电器150的连接部151设置为与凹部112相对，以确保空间来设置壳体100中的向外突起的部分，并且抑制整个壳体100的尺寸增加。

当壳体100和负极集电器150在与薄部114(凹部112)重叠的位置彼此紧固时，壳体100或负极集电器150在紧同期间或之后可能具有齿隙。在本实施例中，负极集电器150的紧固部152设置为与除凹部112以外的部分相对，以将除凹部112以外的部分与负极集电器150紧固。壳体100与负极集电器150因此可以被牢固地紧固。

特别地，在本实施例中，凹部112对应于薄部114。当除凹部112以外的部分与负极集电器150彼此紧固时，壳体100的具有相对较大的刚性的部分被紧固。这样的紧固不太可能造成包括损坏壳体100的缺陷，以实现壳体100与负极集电器150之间的牢固的紧固。

在本实施例中，连接部151相对于紧固部152设置在凹部112内侧，使得壳体100中的向外突起的部分(将电极组件400或导电构件连接到负极集电器150的部分)可以设置在由这种配置提供的空间中。

具体地说，如图10所示，例如，连接部151相对于紧固部152以与凹部112的深度相当的程度设置在凹部112内侧(Z轴方向的正侧上)。由此，突舌420能够设置为以与凹部112的深度相当的程度更靠近盖板110。因此，发电部430朝向盖板110的高度(在Z轴方向上的尺寸)能够增加与凹部112的深度相等的量。换句话说，盖板110的内表面和发电部430可以在其间设置有更短的距离。

根据本实施例的这种构造抑制了整个壳体100的尺寸的增加，并且实现了能量储存装置10的容量的增加。

连接部151与紧固部152之间的高度差不受特别的限制，而是根据设置在盖板110与负极集电器150之间的下绝缘构件130的厚度、设置在各个构件之间的间隙的厚度等来限定。

与其中凹部通过使壳体100向外隆起而设置的壳体相比，凹部112由本实施例的壳体100的薄部(在本实施例中为盖板110的薄部114)设置，以抑制整个壳体100的尺寸的增加。具体地说，如图9和图10所示，壳体100的高度可以在设置有凹部112的部分与其余部分之间大致保持恒定。这种构造抑制了整个壳体100的尺寸的增加，并且实现了能量储存装置10的容量的增加。

根据本实施例的薄部114设置有隆起部160，以确保薄部114的刚性，薄部114的刚性与壳体100的其余部分相比可能降低。具体地说，盖板110可以通过在其中壳体100的内部压力增加的壳体中向外隆起而变形。例如，如果薄部114的刚性低于其余部分的刚性，则薄部114可能变形。设置在薄部114处的隆起部160抑制了当壳体100的内部压力增加时的损坏，从而确保能量储存装置10的安全性。如图9和图10所示，隆起部160从壳体100向外隆起。隆起部160隆起以远离电极组件400，并且不减小壳体100的体积。根据本实施例的这种构造确保了能量储存装置10的安全性，并且实现了能量储存装置10的容量的增加。

在本实施例中，电极组件400具有突舌420，以实现将连接到电极组件400的导电构件与集电器连接起来的部分(在本实施例中为将负极引线板155和负极集电器150连接起来的部分)的尺寸的减小。因此，设置在壳体100的内表面处的凹部112不需要做得过大，而是可以做得相对小。发电部430可以很大程度地占据壳体100，以实现能量储存装置的容量的增加。

根据本实施例的突舌420设置在电极组件400的两个部分中的一个部分(在本实施例中为电极组件400的两个部分的Y轴方向的负侧上的一个部分)中，电极组件400的两个部分由包括卷绕轴线W的平面(XZ平面)划分，因此可以减小厚度。此外，凹部112设置在突舌420突起所朝向的壳体100的内表面(盖板110的内表面)上，使得突舌420的长度(突出方向上的尺寸)可以减小。突舌420可以在壳体100中占据更少。因此，发电部430可以在壳体100中占据得更多，以实现能量储存装置10的容量的增加。

＜其它实施例＞

以上描述了根据本发明的实施例的能量储存装置。然而，本发明不限于以上实施例。除非脱离本发明的目的，否则通过将由本领域技术人员设计的各种修改应用于上述实施例而获得的任何模式以及通过将上述多个构成元件组合而获得的任何模式均包括在本发明的范围内。

例如，包括在能量储存装置10中的电极体400的数量不限于一个，而可以是两个或更多。与其中相同容积(体积)的壳体100容纳单个电极组件400的壳体相比，在能量储存装置10中设置这样的多个电极体400减少了空余角落空间。因此，电极组件400可以在壳体100的体积中占据更多，以实现能量储存装置10的容量的增加。

包括在能量储存装置10中的电极组件400不需要是卷绕型的。能量储存装置10可以包括层叠型电极组件，例如包括层叠状管式极板。能量储存装置10可以替代性地设置有包括长带板的电极组件，该长带板被弯曲以反复地突出和凹入成波纹管形状。

用于正极的突舌410与用于负极的突舌420之间的位置关系在电极组件400中不受特别的限制。在卷绕型电极组件400中，突舌410和突舌420可以设置为在卷绕轴线方向上彼此相对。在其中能量储存装置10包括层叠型电极组件的壳体中，用于正极的突舌和用于负极的突舌可以相对于层叠方向在不同的方向上突出。

能量储存装置10中的构造可以以下面的方式提供。现在将主要在下面描述负极部分中的构造。这些构造与正极部分中的构造类似。

例如，突舌420可以设置在电极组件400的两个部分中的两者中，电极组件400的两个部分由与电极(正极450和负极460)的层叠方向(Y轴方向)垂直并且包括电极组件400的卷绕轴线W的平面(包括卷绕轴线W的XZ平面)划分。根据上述实施例的突舌420以发电部430的大致一半的厚度从发电部430中抽出。替代性地，突舌420可以以与发电部430的厚度大致相同的厚度抽出。尽管突舌420的厚度的增加稍微降低了这种构造的效果，但能量储存装置10的容量可以增加，如上述实施例中那样。

壳体100的凹部112在它们的位置方面不受特别的限制。例如，凹部112可以设置在壳体100的主体111的内表面处。用于负极的凹部112和用于正极的凹部112可以设置在壳体100的不同的内表面处。

凹部112中的每一个凹部可以不对应于盖板110的薄部114。例如，凹部112可以通过部分地向外隆起板状构件而设置在内表面处。

盖板110的薄部114可以不设置有隆起部160。例如，盖板110的薄部114可以具有均为平坦的内表面和外表面。

盖板110的薄部114可以在内表面处设置有平坦的突起来代替隆起部160。盖板110的薄部114只需要设置有突起，该突起不限于通过冲压成形等具有隆起形状，也可以通过铸造等具有突出形状。与设置有隆起部160的构造类似地，上述构造可以确保薄部114的刚性，薄部114的刚性与壳体100的其余部分相比可能降低。

该突起可以不从壳体100向外突出，而是可以向内突出。与其中突起部向外突起的壳体相比，虽然这种构造稍微减少了能量储存装置10的容量，但是可以确保薄部114的刚性，薄部114的刚性与壳体100的其余部分相比可能降低，类似于该壳体。

负极集电器150可以不形成为台阶状，并且台阶部153可以不设置在连接部151和紧固部152之间。例如，负极集电器150可以形成为板状形状并且可以在与凹部112相对的位置与负极引线板155连接。

负极集电器150的紧固部152在其位置方面不受特别的限制，而是可以设置为与凹部112相对。具体地说，整个负极集电器150可以设置为与凹部112相对。

负极集电器150可以不经由例如负极引线板155等的任何导电构件而连接到电极组件400。负极集电器150和电极组件400可以通过例如超声波焊接、激光焊接或电阻焊接等焊接或例如机械填塞等机械接合来连接。然而，考虑到电极组件400的生产效率，如上所述，负极集电器150优选经由例如负极引线板155的导电构件连接到电极组件400。该导电构件不限于负极引线板155，而可以是任何具有导电性的构件，例如导电电缆或导电膜。

负极集电器150可以不经由下绝缘构件130而与凹部112的底表面直接接触。替代性地，负极集电器150可以经由除了下绝缘构件130以外的构件与凹部112的底表面接触。壳体100与负极集电器150直接或间接接触的部分只需要设置在凹部112的内表面处，并且可以设置在凹部112的侧表面处。

负极集电器150的连接部151只需要设置在对应于凹部112的位置，并且可以不与凹部112的内表面直接或间接接触。负极集电器150可以与下绝缘构件130分开设置。然而，为了增加发电部430的尺寸以及增加能量储存装置10的容量，负极集电器150优选地与凹部112的内表面直接或间接接触。

突舌410和突舌420只需要以确保绝缘性的距离彼此间隔开，并不限于设置在平坦部分482处。替代性地，突舌410和420可以设置在平坦部分481或者弯曲部分483或484处。

＜工业实用性＞

本发明适用于安装在需要具有增加的容量的汽车上的能量储存装置。

Claims

1.一种能量储存装置，所述能量储存装置包括电极组件、集电器以及容纳所述电极组件和所述集电器的壳体，

其中，所述壳体具有设置有凹部的内表面，

将所述电极组件与所述集电器连接起来的部分或者将连接到所述电极组件的导电构件与所述集电器连接起来的部分至少部分地设置为与所述凹部相对，

所述电极组件包括主体部和从所述主体部突起的突舌，

所述突舌连接到所述集电器或所述导电构件，并且

所述凹部设置在所述突舌突起所朝向的所述壳体的内表面处。

2.根据权利要求1所述的能量储存装置，其中，所述集电器与所述凹部的内表面直接接触，或者经由不同于所述集电器和所述壳体的构件而与所述凹部的内表面间接接触。

3.根据权利要求1或2所述的能量储存装置，其中，所述集电器具有：连接到所述电极组件的连接部或者连接到所述导电构件的连接部，以及紧固到所述壳体的紧固部，

所述连接部设置为与所述凹部相对，并且

所述紧固部设置为与除了所述壳体的凹部以外的部分相对。

4.根据权利要求3所述的能量储存装置，其中，所述集电器形成为台阶状，使得所述连接部相对于所述紧固部设置在所述凹部内侧。

5.根据权利要求1或2所述的能量储存装置，其中，所述凹部对应于所述壳体的薄部。

6.根据权利要求5所述的能量储存装置，其中，所述薄部设置有突起部。

7.根据权利要求1或2所述的能量储存装置，其中，所述电极组件包括卷绕成层叠的电极，并且

所述突舌设置在所述电极组件的由下述平面划分的两个部分中的一个部分中：所述平面垂直于所述电极的层叠方向并且包括所述电极组件的卷绕轴线。