JP2016136512A - 蓄電池内の接続方法およびその方法によって接続された蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの電流出力端子(6、7)と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル(9)を収容し、正の電極および負の電極の集電装置の端部がそれぞれ第1の表面(S1)および第2の表面(S2)を画定する容器(2)とを備える蓄電池(1)。第1の表面(S1)及び/又は第2の表面を、対応する電流出力端子(6、7)に電気的に接続する内部接続部(11、13)を追加製造するステップを含んでいる蓄電池(1)内の接続方法。同一極性の電極が、上記の蓄電池(1)内の接続方法により、対応する電流出力端子(6、7)に接続される蓄電池(1)。
【選択図】図1
Description
円柱形式の蓄電池は一般的に、同一の壁部に2つの電流出力端子を備える。蓄電池は、一方の端は底部によって閉じられて他方の端は開いている円柱壁部を備える。開いている端の上にはカバーが設けられる。これは電流出力端子を支持する。第1の電流出力端子、例えば、正の端子は、カバーに溶接される。第2の電流出力端子、例えば、負の端子は、カバーを通り、端子の圧着材料によってカバーに固定可能である。封止は、カバーから電気的に負の電流出力端子を絶縁する。正の電極および負の電極ならびにセパレータの巻かれたものから構成される電気化学バンドルは、ガス通気孔として作用する空洞シャフトの周りに配置される。正の電極および負の電極の集電装置の端部は、電気化学的に活性な化合物で被覆されない。これらの自由端は、電気化学バンドルの両端で突出する。正の電極の集電装置の自由端は、電気化学バンドルの底部に向かって突出する。集電装置の負の電極の自由端は、電気化学バンドルの最上部に向かって突出する。自由端の断面は、並置されて、接続部への接続位置として作用する本質的に平面の表面を形成する。平面の接続部は、電気化学バンドルの正の電極を容器の底部壁に接続し、容器の壁部はカバーに対して導電性である。平面の接続部は、電気化学バンドルの負の電極を負の電流出力端子に接続する。
典型的に、容器を通る端子、すなわち、負の端子への電気接続のための装置は、以下のように組立可能である。接続部は、同一極性の電極の集電装置の端部に溶接され、次に、追加の要素が、その端部のうちの1つの接続部およびその他方の端部に通る端子の足部に溶接される。このような内部接続は、特に欧州特許公開EP−A−1102337または欧州特許公開EP−A−1596449に記載される。
しかしながら、内部接続部は、銅製の負の電極の集電装置、続いてそこを通る端子の足部に溶接されなければならない。リチウムイオン技術では、溶接部は典型的にレーザで生成される。今日では、レーザ光が銅によって自然に反射されるため、レーザ溶接は銅に効果的ではない。この現象を解消するために、レーザを「騙し」て、溶接される銅にレーザの熱エネルギーを伝送するように、銅の接続部とレーザ光の間に介在されるニッケルまたはステンレス鋼を使用することが知られている。したがって、内部接続部の溶接は3つの部分を必要とする:接続部自体、集電装置に溶接される部分に設けられるニッケル溶接シート、およびそこを通る端子の足部に溶接される部分に設けられるニッケル溶接シート。
また、特に、欧州特許公開EP−A−1596449より、ニッケルめっきされた銅製の内部接続を用いることが知られている。数ミクロンのニッケルコーティングは銅部の酸化を防止するために適用され、溶接中にレーザのエネルギーを捕獲するには厚さが足りない。追加のニッケル溶接部は、ニッケルめっきされた銅製の接続と共に必ず用いられなければならない。
これら3つの部分の同時管理が蓄電池の製造方法をより複雑にし、費用を発生させる。 さらに、約0.5mmの厚さを有するこれらのニッケルシートは、内部接続部を溶接するためだけに作用するものであるが、蓄電池に残る。
したがって、蓄電池を製造するために必要な部分の数を、高電流の通過を可能とするための低抵抗を保持しながら、一方では、製造コストを減少させるため、他方では蓄電池を軽量化するために減らすことが必要である。
さらに、特に、欧州特許公開EP−A1−2093820から、銅/ニッケルの共積層部分を有するニッケルめっきされた銅製の内部接続を生成して、電気化学バンドル上に内部接続を溶接することを容易にすることが知られている。
しかしながら、電気化学バンドル上に内部接続を溶接することはセパレータの焼付けを引き起こし得て、蓄電池の欠陥につながる可能性がある。さらに、内部接続と電気化学バンドルとの間の溶接部は、電流を通すことと機械強度の観点で満足な性能を得ることを可能としない。最後に、共積層された銅/ニッケル材料は、著しい費用を有する。
本発明の任意の、補足的または置換的な特徴は、以下にリスト記載される。
追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、熱溶解積層法からなるリストより選択される方法によって行われ得る。
蓄電池内の接続方法は、内部接続部と電流出力端子との間に導電素子が介在されるステップを含み得る。
蓄電池内の接続方法は、導電素子が内部接続部にレーザ溶接されるステップを含み得る。
蓄電池内の接続方法は、導電素子と内部接続部とが一体且つ同一部分を形成するように、導電素子を追加製造するステップを含み得る。
追加製造するステップは、粉体をレーザ光と併せて注入することで、第1の表面または第2の表面に溶融金属を噴霧する選択的レーザ溶融によって行われ得る。
追加製造するステップは、金属粉体の層がレーザ光によって連続的に走査されて、溶融粉体の層が積み上がることで内部接続部の製造につながる選択的レーザ焼結によって行われ得る。
追加製造するステップは、レーザ光と併せてワイヤを解くことで、第1の表面または第2の表面に溶融金属を噴霧する熱溶解積層法によって行われ得る。
内部接続部は、正の電極の集電装置の端部によって画定される第1の表面に生成され得て、アルミニウム系材料を含む。
導電素子は容器の底部と電気的に接触し得て、容器の底部は容器の壁部と電気的に接触し、上記壁部は上記容器を閉じるカバーと接触し、上記カバーは正の電流出力端子と電気的に接触する。
内部接続部は、負の電極の集電装置の端部によって画定される表面に生成され得て、銅およびその合金、ニッケルおよびその合金、ニッケル合金鋼、ならびにステンレス鋼からなる群より選択される材料を含む。
導電素子は、負の電流出力端子と電気的に接触し得て、優先的に負の電流出力端子に溶接される。
内部接続部は、0.4〜1.2mmの厚さを有し得る。
本発明の主題は、また、2つの電流出力端子と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドルとを備える蓄電池であり、正の電極の集電装置の端部は第1の表面を画定し、負の電極の集電装置の端部は第2の表面を画定し、同一極性の電極は、本発明に係る方法によって、対応する電流出力端子に接続されることを特徴とする。
本発明の他の特徴および利点は、例示および図面への参照によって与えられる以下の記載を読むことで明らかになるであろう。
なお、導電素子(導電性形成部)12は任意であり、別の実施形態では、内部接続部11が容器2の底部3に直接接続されることを想定することができる。
追加製造は、3つの主なパラメータ、すなわち、基材の選択、使用されるエネルギ源の種類、およびコンピュータ支援設計(CAD)モデルの相関関係で定義される。
基材は、粉末、テープ、またはワイヤの形態であり得る。この材料は、形成プロセスの最初から存在してもよく、または、プロセスが進行するにつれて堆積されてもよい。
エネルギ入力は、レーザ光、または熱源によって与えられる。
有利に、追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、および熱溶解積層法からなるリストより選択される。
もちろん、内部接続部は正の電極の集電装置の端部によって画定される第1の表面S1に、負の電極の集電装置の端部によって画定される第2の表面S2と同様に、生成可能である。
内部接続部13は、負の電極の集電装置の端部によって画定される第2の表面S2に生成される場合は、それ自体が銅合金製である負の端子と互換性を有するために、銅合金から構成されるのが好ましい。なお、他の材料、すなわちニッケル合金、ニッケル合金鋼、およびステンレス鋼もまた、負の端子と等しく互換性を有し得る。
有利に、製造方法は、導電素子12、14が内部接続部11、13とそれが接続される電流出力端子6、7との間に介在されるステップを含み得る。
よって、図1に示すように、2009年6月15日付、仏国特許出願第0902910号に記載される、容器2の底部3と内部接続部11との間に接触を確立するための好適な形状を有する弾性の導電素子12は、内部接続部11と正の電流出力端子6の間に介在する。この要素は、また、容器2内の過剰な圧力が存在する場合に、容器2の底部3の完全な断裂を容易にする。
同様に、舌の形態を有する導電素子14は、内部接続部13と負の電流出力端子7との間に介在される。
内部接続部13と負の電流出力端子7との間に導電素子14が介在される場合では、上記導電素子14を、従来のレーザ溶接ステップによって上記接続部に取り付けることができる。同様に、負の電流出力端子と導電素子14との接触もまた、この溶接ステップ中に得ることができる。
しかしながら、追加製造するステップの後に、内部接続部の追加製造するステップの続きで導電素子14を構成して、図3に示すように、導電素子14と内部接続部で同一部分を一体的に形成することが、特に有利である。
有利に、内部接続部は0.4〜1.2mmの厚さを可能とし、最小値は結合の機械的強度及び最小の電流通過を保証し、最大値は約300Aの電流の通過を、連続して、およびパルスモードでは数千アンペアまで可能にする。
これらの追加製造する方法のおかげで、内部接続部11、14は非常に正確且つ一定の厚さをその表面積全体にわたって有する。リチウムイオンの種類の蓄電池では、これは約0.5mm〜1mmである。
さらに、上記の接続方法は、例えば文献EP−A1−2093820に記載の、共積層された銅/ニッケル材料製の接続部と電気化学バンドルとの間の溶接部と比べて、より良い機械強度を有し、より良く電流を通す接続部と電気化学バンドルとの間の結合を生成することができる。さらに、この結合の製造は、セパレータの焼付けを引き起こさない。
さらに、追加製造するステップは、内部接続部の、同一極性の電極の集電装置の端部によって画定される表面とのより良い結合を可能とする。実際に、溶融材料の固体化のステップを組み込む内部接続部の前進的構成は、電流通過部の仮想連続性を得ることを可能とする。したがって、より高出力の性能が、レーザ溶接接続部で得られるものよりも得られる。また、この仮想連続性は、蓄電池の内部抵抗における低下を得ることを可能とする。
2 容器
3 容器の底部
5 カバー
6 電流出力端子(正の電流出力端子)
7 電流出力端子(負の電流出力端子)
8 封止
9 電気化学バンドル
11 内部接続部(正の電極側の内部接続部)
12 導電素子(導電性形成部)
13 内部接続部(負の電極側の内部接続部)
14 導電素子(舌)
Claims (14)
- 蓄電池(1)の同一極性の電極を2つの電流出力端子(6、7)に接続する蓄電池内の接続方法であって、
前記蓄電池(1)は、
前記電流出力端子(6、7)と、
交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル(9)を収容し、前記正の電極および前記負の電極の集電装置の端部がそれぞれ第1の表面(S1)および第2の表面(S2)を画定する容器(2)とを備え、
前記第1の表面(S1)および/または前記第2の表面(S2)を、対応する前記電流出力端子(6、7)に電気的に接続する内部接続部(11、13)を追加製造するステップを含むことを特徴とする蓄電池内の接続方法。 - 前記追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、および熱溶解積層法からなるリストより選択される方法によって行われることを特徴とする請求項1に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記少なくとも1つの内部接続部(11、13)と前記電流出力端子(6、7)との間に、導電素子(12、14)が介在されるステップを含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記導電素子(12、14)が前記内部接続部(11、13)にレーザ溶接されるステップを含むことを特徴とする請求項3に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記導電素子(12、14)と前記内部接続部(11、13)とが一体且つ同一部分を形成する前記導電素子(12、14)の追加製造ステップを含むことを特徴とする請求項3に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記追加製造ステップは、レーザ光と併せて粉末を注入することで、前記第1の表面(S1)または前記第2の表面(S2)に溶融金属を噴霧する選択的レーザ溶融によって行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記追加製造ステップは、金属粉末の層がレーザ光によって連続的に走査されて、溶融粉末の層が積み上がることで前記内部接続部(11、13)の製造につながる選択的レーザ焼結によって行われることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記追加製造ステップは、レーザ光と併せてワイヤを解くことで、前記第1の表面(S1)または前記第2の表面(S2)に溶融金属を噴霧する熱溶解積層法によって行われることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記内部接続部(11)は、前記正の電極の前記集電装置の端部によって画定される前記第1の表面(S1)に設けられ、アルミニウム系材料を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記導電素子(12)は前記容器(2)の底部(3)と電気的に接触させられ、前記底部(3)は前記容器(2)の壁部と電気的に接触しており、前記壁部は前記容器(2)を閉じるカバー(5)と接触し、前記カバー(5)は前記正の電極の電流出力端子(6)と電気的に接触することを特徴とする請求項3〜請求項9のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記内部接続部(13)は、前記負の電極の前記集電装置の端部によって画定される前記第2の表面(S2)に生成され、銅およびその合金、ニッケルおよびその合金、ニッケル合金鋼、ならびにステンレス鋼からなる群より選択される材料を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記導電素子(14)は、前記負の電極の前記電流出力端子(7)と電気的に接触させられ、優先的に前記電流出力端子(7)に溶接されることを特徴とする請求項3〜請求項11のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 前記内部接続部(11、13)は、0.4〜1.2mmの厚さを有することを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法。
- 2つの電流出力端子(6、7)と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル(9)とを備える蓄電池(1)であって、
前記正の電極の集電装置の端部は第1の表面を画定し、前記負の電極の集電装置の端部は第2の表面を画定し、同一極性の前記電極は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の蓄電池内の接続方法により、対応する電流出力端子(6、7)に接続されることを特徴とする蓄電池。
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