JP2012524974A5 - リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリおよびその組み立て方法 - Google Patents

Description

上述したカバーの作製に関連する主要な要素および方法は、下に挙げる問題を解決するためには重要なものである。
１．射出成形工程は、第１のポリマー体と容器カバーとの間で良好な界面の一体性を有するカバーモノリスが容易に作製できることから、本発明において適しており、また好ましい。射出成形工程は高圧工程であるので、容器カバーの上面に配置されるポリマーは、好ましいポリマーの結晶配向を有する「テクスチャ」の特性を示し得、これは容器カバーの上部にポリマーを配置する他の手段とは区別され得る。利用されている射出成形工程および「カバー／ポリマーモノリス」の構造は、界面の一体性を確実なものにする。ゆえにこの工程は、本発明を新規なものにするには重要である。
２．集電ポストと射出成形された第１のポリマー体との間の界面を強化する。これは、上部および底部のフランジをポリマー材料に融着させる際に、両フランジを互いに押し付け合うことで達成される。また本発明は、射出成形された第１のポリマー体に融着する上部および底部のフランジを用いることにより、拡散路を増加することも意図する。上部および底部のフランジを使用しない場合には、拡散路が短くなることから、集電ポストと射出成形された第１のポリマー体との間の界面で、漏出がより容易に起こり得る。
３．関連するその他の工程は、上部および底部のフランジを用いる一方で新たな界面が作り出されることを防ぐために重要である。これらの工程は底部フランジの底面を被覆する絶縁材料（図１（ｄ）に示すように、集電ポストの界面を通して生じ得る電池の中へのまたは電池の外への漏出により生じる浸透を遅らせる）；上部フランジと集電ポストとの間でのレーザー溶接（図１（ｅ）に示すように、上部フランジと集電ポストとの界面を通しての漏出を防ぐ）；および上部フランジの縁を保護する１つ以上のポリマー被覆層（図１（ｆ）に示すように、上部フランジの縁における界面を通しての漏出を防ぐ）を含む。

Claims (22)

1. リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリであって、
   電池容器の上部開口部を封止するためのカバーであって、集電ポストのために１つ以上の開口部を規定しているカバーと、
   各開口部を通って延伸し、前記カバーとの間に隙間を有する集電ポストと、
   前記集電ポストと別々に形成される上部フランジであって、各集電ポストを取り囲み、前記カバーの上面と対向し、かつ、離れて配置され、さらに、開口部の縁を超えるよう、集電ポストから放射状に外側に延伸している上部フランジと、
   前記集電ポストと別々に形成される底部フランジであって、各集電ポストを取り囲み、前記カバーの底面と対向し、かつ、離れて配置され、開口部の縁を超えるよう、集電ポストから放射状に外側に延伸している底部フランジと、
   各集電ポストを支持する第１のポリマー体とを含み、
   前記第１のポリマー体は、前記カバーおよび前記集電ポストと一体成形され、カバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジの間の全ての隙間を充填するように広がっており、
   前記第１のポリマー体はカバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジに接触しているところで融着しており、
   前記集電ポストと前記上部フランジとの界面が溶接または溶着によって封止されている
   リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリ。
2. 電池の他の構成要素から各底部フランジを電気的に絶縁するために、各底部フランジの底面に絶縁材料をさらに含む請求項１記載のカバーアセンブリ。
3. 前記第１のポリマー体と上部フランジとの接合界面を含む、前記第１のポリマー体および前記上部フランジの表面を被覆し、該表面に融着されている第２のポリマー体をさらに含む請求項１記載のカバーアセンブリ。
4. 前記カバー、上部フランジおよび底部フランジの少なくとも１つの表面に、該表面の前記第１のポリマー体への融着を促進するための下地層が設けられている請求項１記載のカバーアセンブリ。
5. 前記下地層が、スチレン・ブタジエンゴム、接着剤および前記下地層が設けられる材料の陽極酸化処理された層である請求項４記載のカバーアセンブリ。
6. 第１のポリマー体のそれぞれが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＵ、ナイロン、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＦＥＰ、ポリイミド、ポリアクリル、エポキシ樹脂またはこれらを組み合わせたもので形成される請求項１記載のカバーアセンブリ。
7. 上部フランジのそれぞれが、高い導電率を有する金属から作製される請求項１記載のカバーアセンブリ。
8. 上部フランジおよび底部フランジのそれぞれが、その開口部の縁を少なくとも０．５ｃｍ超えて外側に放射状に延伸する請求項１記載のカバーアセンブリ。
9. 第２のポリマー体のそれぞれが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＵ、ナイロン、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＦＥＰ、ポリイミド、ポリアクリル、エポキシ樹脂またはこれらを組み合わせたもので形成される請求項３記載のカバーアセンブリ。
10. 前記カバーが電解液の充填開口部および安全ベント手段の少なくとも１つをさらに含み、前記第１のポリマー体がそこに融着されている請求項１記載のカバーアセンブリ。
11. リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリであって、
    電池容器の上部開口部を封止するためのカバーであって、集電ポストの１つ以上の開口部を規定しているカバーと、
    各開口部を通って延伸し、前記カバーとの間に隙間を有する集電ポストと、
    前記集電ポストと別々に形成される上部フランジであって、各集電ポストを取り囲み、前記カバーの上面と対向し、かつ、離れて配置され、開口部の縁を超えるよう、集電ポストから放射状に外側に延伸している上部フランジと、
    前記集電ポストと別々に形成される底部フランジであって、各集電ポストを取り囲み、前記カバーの底面と対向し、かつ、離れて配置され、開口部の縁を超えるよう、集電ポストから放射状に外側に延伸している底部フランジと、
    各集電ポストを支持する第１のポリマー体であって、前記カバーおよび前記集電ポストと一体成形され、カバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジの間の全ての隙間を充填するように広がっており、またカバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジに接触しているところで融着している第１のポリマー体と、
    電池の他の構成要素から各底部フランジを電気的に絶縁するために、各底部フランジの底面にある絶縁材料と、
    前記第１のポリマー体と上部フランジとの接合界面を含む、前記第１のポリマー体および前記上部フランジの表面に被覆され融着されている第２のポリマー体と
    を含んでおり、
    前記集電ポストと前記上部フランジとの界面が溶接または溶着によって封止されているリチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリ。
12. リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリを組み立てる方法であって、
    電池容器の上部開口部を封止するためのカバーであって集電ポストの１つ以上の開口部を規定しているカバーを提供する工程と、
    各開口部を通って延伸し、前記カバーとの間に隙間を有する集電ポストを提供する工程と、
    前記隙間を充填し、集電ポストを取り囲むカバーの部分でカバーの上面および底面にポリマーの被覆を設けるために、ポリマーを射出成形することによって、前記カバーおよび前記集電ポストに接触しているところで融着するように、第１のポリマー体を前記カバーおよび前記集電ポストと一体に成形する工程と、
    前記集電ポストと別々に形成され、各集電ポストを取り囲み、前記集電ポストから前記開口部の縁を超えて外側に向かって放射状に延伸する上部フランジを、前記カバーの上面で前記第１のポリマー体と接触するように配置する工程と、
    前記集電ポストと別々に形成され、各集電ポストを取り囲み、前記集電ポストから前記開口部の縁を超えて外側に向かって放射状に延伸する底部フランジを、前記カバーの底面で前記第１のポリマー体と接触するように配置する工程と、
    前記各集電ポストの上部フランジおよび底部フランジに圧力を加えて、各フランジを前記第１のポリマー体に融着する工程と、
    前記集電ポストと前記上部フランジとの界面を溶接または溶着によって封止する工程
    とを含む方法。
13. 前記各上部フランジおよび前記各底部フランジを前記第１のポリマー体に融着させるために圧力を加える前に、前記各上部フランジ、および前記各底部フランジおよび前記各第１のポリマー体が加熱されている請求項１２記載の方法。
14. リチウムイオン電池の容器のためのカバーアセンブリを組み立てる方法であって、
    電池容器の上部開口部を封止するためのカバーであって、集電ポストの１つ以上の開口部を規定しているカバーを提供する工程と、
    各開口部を通って延伸し、前記カバーとの間に隙間を有する集電ポストを提供する工程と、
    前記集電ポストと別々に形成され、各集電ポストを取り囲み、前記集電ポストから前記開口部の縁を超えて外側に向かって放射状に延伸する上部フランジを、カバーの上面と対向して、かつ、該カバーの上面から離間して配置する工程と、
    前記集電ポストと別々に形成され、各集電ポストを取り囲み、前記集電ポストから前記開口部の縁を超えて外側に向かって放射状に延伸する底部フランジを、カバーの底面と対向して、かつ、該カバーの底面から離間して配置する工程と、
    射出成形によって第１のポリマー体を各集電ポストと一体に成形する工程と、
    前記集電ポストと前記上部フランジとの界面を溶接または溶着によって封止する工程
    とを含み、
    前記第１のポリマー体は、カバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジの間の全ての隙間を充填するように延伸しており、また、カバー、集電ポスト、上部フランジおよび底部フランジに接触しているところで融着していることを特徴とする方法。
15. 前記電池の他の構成要素から各底部フランジを電気的に絶縁するために、各底部フランジの底面を絶縁材料で被覆することをさらに含む請求項１２または１４記載の組み立て方法。
16. 前記第１のポリマー体と上部フランジとの接合界面を含む、前記第１のポリマー体および前記上部フランジの表面を被覆し、該表面に融着されている第２のポリマー体をさらに含む請求項１２または１４記載の組み立て方法。
17. 前記第１のポリマー体に融着される構成要素の表面に、該表面の前記第１のポリマー体への融着を促進するために下地層を設けることをさらに含む請求項１２または１４記載の組み立て方法。
18. 前記下地層が、スチレン・ブタジエンゴム、接着剤および前記下地層が設けられる材料の陽極酸化処理された層の少なくとも１つで構成される請求項１７記載の組み立て方法。
19. 前記第１のポリマー体のそれぞれが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＵ、ナイロン、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＦＥＰ、ポリイミド、ポリアクリル、エポキシ樹脂またはこれらを組み合わせたもので形成される請求項１２または１４記載の組み立て方法。
20. 前記上部フランジのそれぞれが、金属またはポリマーから作製され、前記底部フランジのそれぞれが、高い導電率を有する金属で作製される請求項１２または１４記載の組み立て方法。
21. 前記上部フランジおよび底部フランジのそれぞれが、その開口部の縁を少なくとも０．５ｃｍ超えて外側に放射状に延伸する請求項１２または１４記載の組み立て方法。
22. 前記第２のポリマー体のそれぞれが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＵ、ナイロン、ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＦＥＰ、ポリイミド、ポリアクリル、エポキシ樹脂またはこれらを組み合わせたもので形成される請求項１６記載の組み立て方法。