JP2013179049A - インターリーブ電極を有する組み合わせバッテリセル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池は、多数のセルタイプを含み、各セル・タイプが第1の極性の多数の電極を有する。各々のセルタイプの電極は、第2の極性を有する一対の共通電極を共有する。多数のセルタイプおよび多数の共通電極の電極ははさまれ、不足して一緒に一つ以上のセルタイプの多数のセルタイプおよび隣接した共通電極の電極である場合、短絡するセルの中の電流は熱暴走を予防するために十分に小さく、他のセルタイプの第1の極性および短絡を有する第2の極性の共通電極でない隣接したセルの電極は熱暴走を予防するために短絡によって発生する熱にヒートシンクを提供する。
【選択図】図8
Description
Claims (39)
- 複数のセルタイプであって、複数のセルタイプの各々が第1の極性の複数の電極を有することを特徴とする複数のセルタイプと、
各々少なくとも1つの電極が同じセルタイプの他の電極から分離され、複数の共通の電極の各々が熱暴走を防止するために複数のセルタイプの電極とインターリーブされるようにインターリーブされた複数の共通の電極と、
を有し、
複数のセルタイプおよび複数の共通セルタイプが組み合わされおよびインターリーブされ、その結果、組み合わされたセルタイプの電極が複数のセルタイプの電極のうちの少なくとも1つの短絡した領域の熱消散冷却を提供することを特徴とする蓄電池。 - 共通電極が、共通電極の1つのエッジに第1の共通の位置で第1の接続タブに結合され、複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極が共通の位置を有する接続タブに結合され、
複数のセルタイプの各セルが、全ての他のセルのタイプおよび共通電極の接続タブ位置の接続タブ位置から分離されている複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極に関して一意的な接続タブ位置を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄電池。 - 1つのセルタイプに関する第1の極性の電極が、複数の接続タブに結合され、複数の接続タブは、少なくとも第2のセルタイプが複数の接続タブの位置をシフトするために1つのセルの表面を回転することにより生成されるように配置されることを特徴とする請求項1に記載の蓄電池。
- 共通電極が、共通電極の1つのエッジの接続タブに結合され、少なくとも1つのセルの第1の極性の電極が対向するエッジの接続タブに結合されることを特徴とする請求項1に記載の蓄電池。
- 少なくとも第2のセルタイプが、第2のセルタイプの第1の極性の電極の表面を回転させることによって生成されるように、接続タブが配置されることを特徴とする請求項4に記載の蓄電池。
- 蓄電池が、
第1の極性の複数のセルタイプの各々の複数の電極と、第2の極性の複数の共通電極とをアセンブリするステップと、
第1の極性の複数のセルタイプの各々の複数の電極の各々をインターリーブするステップと、
第1の極性の複数のセルタイプの各々のインターリーブされた複数の電極の各々の間の複数の共通電極の一つをインターリーブするステップと、
複数の共通電極の各々と、第1の極性の複数のセルタイプの複数の電極の各々との間にセパレータを配置するステップと、
インターリーブされた電極のうちの1つに隣接して活性化電極材料を備えたインターリーブされた電極の第1の側で第1のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を備えた第1のハーフ電極を配置するステップと、
別のインターリーブされた電極に隣接して活性化電極材料を備えたインターリーブされた電極の第2の側で第2のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を備えた第2のハーフ電極を配置するステップと、
複数のセルタイプの各セルタイプの第1の極性のインターリーブされた電極と、複数の共通電極とを圧縮するステップと、
複数のセルタイプの各セルタイプのインターリーブされた電極と、共通電極とをシェル又はポーチに配置するステップと、
複数のセルタイプの各セルタイプのインターリーブされた電極および共通電極を浸すためにシェル又はポーチに電解質を配置するステップと、
シェル又はポーチを密封するステップと、
複数の端子のうちの1つに対して、複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極に関する接続タブを接続するステップと、
共通電極に関する接続タブを共通端子に接続するステップと
によって組み立てられることを特徴する請求項1に記載の蓄電池。 - 複数のセルタイプの各々の第1の極性の電極が、セルタイプの間で異なる化学的性質を有することを特徴する請求項1に記載の蓄電池。
- インターリーブされた複数のセルタイプが直列構成で接続されることを特徴する請求項1に記載の蓄電池。
- インターリーブされた複数のセルタイプが並列構成で接続されることを特徴する請求項1に記載の蓄電池。
- 組み合わされたセルタイプが直列-並列構成で接続されることを特徴する請求項1に記載の蓄電池。
- インターリーブされた複数のセルタイプが電流制限デバイスによって保護されることを特徴とする請求項1に記載の蓄電池。
- 前記電流制限デバイスが、ヒューズ、熱カットオフデバイス、ポジティブ熱伝導率デバイス、酸化金属半導体電界効果トランジスター(MOSFET)、または、複数のセルタイプの各セルタイプの第1の極性のインターリーブされた電極および過電流イベントにおける共通電極を介して過剰電流を制限することができる他のデバイスであることを特徴とする請求項11に記載の蓄電池。
- 複数のセルタイプであって、複数のセルタイプの各セルタイプが複数の電極の第1の極性を有することを特徴とする複数のセルタイプと、
第1の極性の電極の各々が、第1の極性の隣接する電極を備えた共通電極の対を共有するように配置された第2の極性の複数の共通電極と、
を有し、
多数のセルタイプの電極および多数の共通電極がインターリーブされ、
多数のセルタイプの電極のいくつかと、隣接する共通電極とを互いにショートするとき、ショートされたセル内の電流が、熱暴走を防止するのに十分小さく、第1の極性の他のセルのタイプの隣接するセルの電極とショート回路を備えていない第2の極性の共通電極とが、熱暴走を更に防止するためにショート回路によって生成された熱に関して熱消散を提供することを特徴とする
組み合わされたバッテリセルスタック。 - 共通電極が、共通電極の1つのエッジの第1の共通の場所で第1の接続タブに結合され、複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極が、共通の場所を備えた接続タブに結合され、
複数のセルタイプの各セルが、全ての他のセルタイプおよび共通の電極の接続タブ位置の接続タブ位置から分離された複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極に関する一意的な接続タブ位置を有する
ことを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。 - 1つのセルに関する第1の極性の電極が、多数の接続タブに結合され、少なくとも第2のセルが、多数の接続タブの位置をシフトするように1つのセルの表面を回転することによって生成されるように配置される
ことを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。 - 共通電極が、共通電極の1つのエッジで接続タブに結合され、少なくとも1つのセルの第1の極性の電極が、対向するエッジで接続タブに結合されることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- 少なくとも第2のセルタイプが第1のセルタイプの第1の極性の電極の表面を回転することによって生成されるように接続タブが配置されることを特徴とする請求項16に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- 第1の極性の複数のセルタイプの各々の複数の電極と、第2の極性の複数の共通電極とをアセンブリするステップと、
第1の極性の複数のセルタイプの各々の複数の電極の各々をインターリーブするステップと、
第1の極性の複数のセルの各々のインターリーブされた複数の電極の各々の間の複数の共通電極の1つをインターリーブするステップと、
複数の共通電極の各々と、第1の極性の複数のセルタイプの複数の電極の各々との間にセパレータを配置するステップと、
インターリーブされた電極のうちの1つに隣接する活性化電極材料で、インターリーブされた電極の第1の側に第1のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を備えた第1のハーフ電極を配置するステップと、
別のインターリーブされた電極に隣接する活性化電極材料で、インターリーブされた電極の第2の側に第2のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を備えた第2のハーフ電極を配置するステップと、
複数のセルタイプの各セルのインターリーブ電極と共通電極とを圧縮するステップと、
複数のセルタイプの隠せるのインターリーブ電極と共通電極とをシェル又はポーチに配置するステップと、
複数のセルタイプの隠せるの第1の極性のインターリーブされた電極と共通電極とを浸すためにシェル又はポーチに電解質を配置するステップと、
シェル又はポーチを密封するステップと、
複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極に関する接続タブを複数の端子のうちの1つに接続するステップと、
共通電極に関する接続タブを共通端子に接続するステップと、
によってバッテリを形成するように、組み合わせられたバッテリセルスタックが組み立てられることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。 - 複数のセルタイプの各々の第1の極性の電極が、セルタイプの間に異なる化学的性質を有することを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- インターリーブされた複数のセルタイプが直列構成で接続されることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- インターリーブされた複数のセルタイプが並列構成で接続されることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- 組み合わされたセルタイプが、直列-並列構成で接続されることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- インターリーブされた複数のセルタイプが、電流制限デバイスによって保護されることを特徴とする請求項13に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- 前記電流制限デバイスが、ヒューズ、熱カットオフデバイス、ポジティブ熱伝導率デバイス、酸化金属半導体電界効果トランジスター(MOSFET)、または、複数のセルタイプの各セルタイプの第1の極性のインターリーブされた電極および過電流イベントにおける共通電極を介して過剰電流を制限することができる他のデバイスであることを特徴とする請求項23に記載の組み合わされたバッテリセルスタック。
- 電極の間のショートした領域を冷却することによって熱暴走を防止するように構成された多数の組み合わされたセルタイプを備えたバッテリを形成する方法であって、
多数のセルタイプの各々に関して第1の極性の複数の電極を構成するステップと、
多数のセルタイプの各セルタイプに関する複数の電極の各々の一意的な場所に配置された接続タブを形成するステップと、
第2の極性の複数の共通電極を形成するステップと、
多数のセルタイプの各々の接続タブから一意的な別の位置で各共通電極に接続タブを形成するステップと、
多数のセルタイプの電極のいくつかと、隣接する共通電極とを互いにショートするとき、ショートされたセル内の電流が、熱暴走を防止するのに十分小さく、第1の極性の他のセルのタイプの隣接するセルの電極とショート回路を備えていない第2の極性の共通電極とが、熱暴走を更に防止するためにショート回路によって生成された熱に関して熱消散を提供するように、多数のセルタイプの組み合わされたスタックを形成するために多数の共通電極と多数のセルタイプの電極とをインターリーブするステップと
を有することを特徴とする方法。 - 多数のセルタイプの各セルタイプの電極を形成するステップ、および、共通電極を形成するステップが、
多数のセルタイプの各セルタイプの電極の各々の形状に第1の金属フィルムを形成するステップと、
共通電極の形状に第2の金属フィルムを形成するステップと、
第1のセパレータの近位に多数のセルタイプの各セルタイプの電極の各々の第1の金属フィルムを配置するステップと、
第2のセパレータの近位に共通電極の各々の第2の金属フィルムを配置するステップと、
第1の電気化学的に活性な材料で両側に第1の金属フィルムをコーティングするステップと、
第2の電気化学的に活性な材料で両側に第2の金属フィルムをコーティングするステップと、
を有することを特徴とする請求項25に記載の方法。 - 第1の金属フィルムがアルミニウムであることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 第2の金属フィルムが銅であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 第1の電気化学的に活性な材料がグラファイトであることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 第2の電気化学的に活性な材料がリチウム金属酸化物であることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 外部表面に配置された多数のセルタイプの各々に関して第1の極性の電極が、バッテリの内部に向かって配置された第1の金属フィルムの1つの側に配置された電気化学的に活性な材料を有することを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 外部表面に配置された共通電極が、バッテリの内部に向かって配置された第2の金属フィルムの1つの側に配置された電気化学的に活性な材料を有することを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 第1の極性の複数のセルタイプの各々の複数の電極の各々をインターリーブするステップと、
第1の極性の複数のセルタイプの各々のインターリーブされた複数の電極の各々の間で複数の共通電極の1つをインターリーブするステップと、
インターリーブされた電極の1つに隣接する活性化電極材料で、インターリーブされた電極の第1の側で第1のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を有する第1のハーフ電極を配置するステップと、
インターリーブされた電極の他のものに隣接する活性化電極材料で、インターリーブされた電極の第2の側で第2のハーフ電極をコーティングする活性化電極材料を有する第2のハーフ電極を配置するステップと、
多数のセルタイプの各セルの第1の極性のインターリーブされた電極と共通電極とを圧縮するステップと、
多数のセルタイプの隠せるの第1の極性のインターリーブされた電極と共通電極とをシェル又はポーチに配置するステップと、
複数のセルタイプの隠せるの第1の極性のインターリーブされた電極と共通電極とを浸すためにシェル又はポーチに電解質を配置するステップと、
シェル又はポーチを密封するステップと、
複数のセルタイプの各々の第1の極性の各電極に関する接続タブを複数の端子のうちの1つに接続するステップと、
共通電極に関する接続タブを共通端子に接続するステップと、
によってバッテリをアセンブリするステップを更に有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。 - 複数のセルタイプの各々の第1の極性の電極が、セルタイプの間に異なる化学的性質を有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。
- インターリーブされた複数のセルタイプを直列構成で接続するステップを更に有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。
- インターリーブされた複数のセルタイプを並列構成で接続するステップを更に有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。
- 組み合わされたセルタイプを直列-並列構成で接続するステップを更に有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。
- インターリーブされた複数のセルタイプを電流制限デバイスで保護するステップを更に有することを特徴とする請求項25に記載のバッテリを形成する方法。
- 前記電流制限デバイスが、ヒューズ、熱カットオフデバイス、ポジティブ熱伝導率デバイス、酸化金属半導体電界効果トランジスター(MOSFET)、または、複数のセルタイプの各セルタイプの第1の極性のインターリーブされた電極および過電流イベントにおける共通電極を介して過剰電流を制限することができる他のデバイスであることを特徴とする請求項38に記載のバッテリを形成する方法。
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