JP2023503746A - 電極アセンブリ、ならびにその関連する電池、デバイス、製造方法、および製造装置 - Google Patents

Abstract

本願は、電極アセンブリ、ならびに関連する電池、デバイス、製造方法、および製造装置を開示する。前記電極アセンブリは、重畳して配置された、複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を含み、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる。

Description

本願は、電池の分野に関し、特に、電極アセンブリ、ならびにその関連する電池、デバイス、製造方法、および製造装置に関する。

小型、高エネルギー密度、高出力密度、多重サイクル、および長い蓄電時間といった利点があるために、リチウムイオン電池などは、一部の電子機器、電気輸送手段、電気玩具、および電気デバイスに広く使用されており、例えば、リチウムイオン電池は、現在、携帯電話、ノートパソコン、バッテリーカー、電気自動車、電気飛行機、電気船、電気玩具車、電気玩具船、電気玩具飛行機、および電動工具に広く使用されている。

リチウムイオン電池技術の継続的な発展に伴い、リチウムイオン電池の性能に関して、より高い要求が提案され、リチウムイオン電池に関しては、設計要素の複数の側面が同時に考慮されることが期待されている。

現在、電極アセンブリの構造によって制限されることとして、同じ種類の電極板の集電体を同じ材料または構造でのみ設計することができるため、電極アセンブリを設計する際に、柔軟性が乏しく、したがって、集電体を主として主要な設計目標に基づいてしか選択することができず、電池の総合的な性能を向上させることは困難である。

本願は、電極アセンブリ、ならびに関連する電池、デバイス、製造方法、および製造装置を提供するとともに、上記問題を克服し、または少なくとも部分的に上記問題を解決する。

本願の第１の態様によれば、重畳して配置された、複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を含み、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、電極アセンブリが提供される。

いくつかの実施形態において、前記第１の集電体は、前記第１の種類の電極板および前記第２の種類の電極板が重畳される面に垂直な方向に沿って重畳して配置される、第１の導電層および保護層を有し、前記保護層の抵抗率は、前記第１の導電層の抵抗率よりも大きい。

いくつかの実施形態において、前記第１の導電層の両面にそれぞれ配置された２つの保護層がある。

いくつかの実施形態において、前記保護層の材料は、ポリマーマトリックス、導電性材料、および無機充填剤の少なくとも１つを有する。

いくつかの実施形態において、前記ポリマーマトリクスは、ポリフッ化ビニリデンポリマーマトリックスおよびポリ塩化ビニリデンポリマーマトリックスの少なくとも１つを有する。

いくつかの実施形態において、前記保護層の両面には、２つの第１の導電層がそれぞれ配置されている。

いくつかの実施態様において、前記保護層は、絶縁層である。

いくつかの実施形態において、前記保護層の材料は、有機ポリマー絶縁材料、無機絶縁材料、および複合材料の少なくとも１つを有する。

いくつかの実施形態において、前記第２の集電体は、第２の導電層からなる。

いくつかの実施形態において、前記第１の導電層の材料は、前記第２の導電層の材料と同じである。

いくつかの実施形態において、前記第１の導電層および前記第２の導電層の材料は、いずれも、金属である。

いくつかの実施形態において、前記第１の導電層の厚さは、前記第２の導電層の厚さ以下である。

いくつかの実施形態において、前記第１の集電体の厚さと前記第２の集電体の厚さの差は、５μｍ以下である。

いくつかの実施態様において、前記電極アセンブリの最外層の電極板は、前記第１の電極板である。

本願の第２の態様によれば、ハウジングと、上記実施形態の電極アセンブリと、を含み、前記電極アセンブリは、前記ハウジング内に配置されている、電池が提供される。

本願の第３の態様によれば、上記実施形態の電池を複数含む電池モジュールが提供される。

本願の第４の態様によれば、上記実施形態で請求される電池モジュールを複数含む電池パックが提供される。

本願の第５の態様によれば、電池を使用するデバイスであって、上記実施形態の電池を含み、前記電池は、前記デバイスに電気エネルギーを供給するように構成されている、デバイスが提供される。

本願の第６の態様によれば、電極アセンブリの製造法であって、複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を提供する工程であって、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、工程と、前記複数の第１の種類の電極板および前記少なくとも１つの第２の種類の電極板を重畳して配置する工程と、を含む、製造方法が提供される。

本願の第７の態様によれば、電極アセンブリの製造装置であって、複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を提供するように構成された電極板配置機構であって、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、電極板配置機構と、前記複数の第１の種類の電極板および前記少なくとも１つの第２の種類の電極板を重畳して配置するように構成された電極板重畳機構と、を含む、製造装置が提供される。

本願の実施形態の電極アセンブリに関して、複数の第１の種類の電極板は、異なる集電体を有する第１の電極板および第２の電極板を含み、電極アセンブリの電極板の構成の柔軟性を向上させるために、同じ極性の複数の第１の種類の電極板に対して、電池の多面的な要求に応じて、異なる集電体を選択することができ、また、電極アセンブリのさまざまな側面の性能のバランスを取り、電池の総合的な性能をさらに向上させるために、異なる集電体の利点を同じ電極アセンブリに統合することができる。

ここで説明する図面は、本願へのさらなる理解を与え、本願の一部を構成する。本願の例示的な実施形態およびその説明は、本願を説明するためのものであり、本願を不当に限定するものではない。

本願の電池を採用した車両のいくつかの実施形態の外形概略図 本願の電池パックのいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電池モジュールのいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電池のいくつかの実施形態の分解図 本願の電極アセンブリを偏平化した後のいくつかの実施形態の側面図 本願の電極アセンブリのいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電極アセンブリにおける第1の電極板のいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電極アセンブリにおける第２の電極板のいくつかの実施形態の断面図 本願の電極アセンブリにおける第２の種類の電極板のいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電極アセンブリにおける第１の電極板のいくつかの実施形態の断面図 図７に示す２つの実施形態の一方のＡ－Ａ断面図 図７に示す２つの実施形態のもう一方のＡ－Ａ断面図 本願の電極アセンブリにおける第２の電極板のいくつかの実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の偏平型電極アセンブリの第１の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の偏平型電極アセンブリの第２の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の偏平型電極アセンブリの第３の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の偏平型電極アセンブリの第４の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の偏平型電極アセンブリの第５の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の円筒型電極アセンブリの第１の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の円筒型電極アセンブリの第２の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の円筒型電極アセンブリの第３の実施形態の断面図 巻回軸に垂直な平面における本願の円筒型電極アセンブリの第４の実施形態の断面図 本願の電極アセンブリの製造方法のいくつかの実施形態のフロー図 本願の電極アセンブリの製造方法の他のいくつかの実施形態のフロー図 本願の電極アセンブリの製造装置のいくつかの実施形態の構造概略図 本願の電極アセンブリの製造装置の他のいくつかの実施形態の構造概略図

本願の実施形態の目的、技術的解決手段、および効果をより明確にするために、本願の実施形態の技術的解決手段の明確かつ完全な説明が、本願の実施形態における添付の図面と組み合わせて以下に与えられる。明らかに、説明された実施形態は、本願の実施形態の単なる一部に過ぎず、全部ではない。本願の実施形態に基づいて、当業者によって創造的な努力なしに得られる他の全実施形態は、すべて、本願の保護範囲内に入る。

別段の定義がない限り、本文で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本願の技術分野の当業者によって理解されるものと同じ意味を有し、本文において、出願明細書に使用された用語は、本願を限定するためではなく、単に特定の実施形態を説明するためのものであり、本願の明細書、特許請求の範囲、および図面の上記簡単な説明における用語「含む（including）」および「有する（having）」ならびにそのあらゆる変形は、非排他的な包含を含むことを意図している。本願の明細書、特許請求の範囲、または上記図面における「第１の（first）」および「第２の（second）」などの用語は、特定の順序または一次的もしくは二次的な関係を説明するためではなく、異なる対象を区別するために使用される。

本文で「実施形態（embodiment）」に言及することは、実施形態と組み合わせて説明された特定の特徴、構造、または性質が本願の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書のさまざまな箇所における当該語句の出現は、必ずしも同じ実施形態を参照するものではなく、他の実施形態と相互に排他的である独立または代替の実施形態を参照するものでもない。当業者は、本文に記載された実施形態は他の実施形態と組み合わせることができることを明示的および暗示的に理解することができる。

本文における「および／または（and/or）」という用語は、関連する対象の出現関係を単に記述したものであり、３つの関係の存在を表している。例えば、Ａおよび／またはＢは、Ａのみが存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、Ｂのみが存在すること、を表すことができる。さらに、本文における記号「／」は、一般に、前後の関連する対象が「または」関係であることを表す。

本願における「複数の（a plurality of）」という用語は、２以上（２を含む）をいい、同様に、「複数のグループ（a plurality of groups）」とは、２つ以上のグループ（２つのグループを含む）をいい、「複数の片（a plurality of pieces）」とは、２つ以上の片（２つの片を含む）をいう。

本願の実施形態で説明される電極アセンブリおよびその製造方法、ならびに電池、電池モジュール、および電池パックは、すべて、電池を使用するさまざまなデバイス、例えば、携帯電話や携帯機器、ノートパソコン、バッテリーカー、電気自動車、船舶、空間航行体、電気玩具、電気工具などに適用可能である。例えば、空間航行体は、航空機、ロケット、スペースシャトル、および宇宙船などを含み、電気玩具は、固定または可動の電気玩具、例えば、ゲーム機や、電気自動車の玩具、電気船の玩具、電気飛行機の玩具などを含み、電気工具は、金属切削電気工具、研削電気工具、アセンブリ電気工具、ならびに鉄道で使用される電気工具、例えば、電気ドリル、電気グラインダ、電気レンチ、電気スクリュードライバ、電気ハンマー、電気インパクトドリル、コンクリートバイブレータ、および電気プレーナを含む。

本願の実施形態で説明される電極アセンブリおよびその製造方法、ならびに電池、電池モジュール、および電池パックは、上記デバイスに適用可能であるだけでなく、電池を使用するすべてのデバイスにも適用可能であるが、説明を容易にするために、以下の実施形態では電気自動車を例にとって説明する。

例えば、図１は、本願の実施形態の車両１００の構造概略図である。車両１００は、油を燃料とする車両、ガス車両、または新エネルギー車両であり得る。新エネルギー車両は、バッテリー電気自動車、ハイブリッド電気自動車、または延長距離車両であり得る。電池パック２００は、車両１００の内部に配置することができる。例えば、電池パック２００は、車両１００の底部、前端部、または後端部に配置することができる。電池パック２００は、車両１００の電源に使用することができる。例えば、電池パック２００は、車両１００の動作電源としての機能を果たすことができ、車両１００の回路システムとしての機能を果たすことができる。例えば、電池パック２００は、車両１００の始動、ナビゲーション、および操作中の車両１００の電力需要を満たすことができる。本願の他の実施形態では、電池パック２００は、車両１００の動作電源としての機能を果たすだけでなく、車両１００の駆動電源としての機能をも果たし、燃料油または天然ガスの代わりに使用してまたは部分的に代わりに使用して車両１００に駆動力を提供することができる。

電気使用の異なる要求を満たすために、電池パック２００は、１つの電池モジュールまたは複数の電池モジュールを含むことができ、複数の電池モジュールは、直列に、並列に、または直列および並列に接続することができる。直列および並列の接続は、直列接続および並列接続の組み合わせを指す。例えば、図２は、本願の他の実施形態の電池パック２００の構造概略図である。電池パック２００は、第１のハウジング２０１と、第２のハウジング２０２と、複数の電池モジュール３００とを含む。第１のハウジング２０１および第２のハウジング２０２の形状は、複数の電池モジュール３００を組み合わせた形状に従って決定される。第１のハウジング２０１および第２のハウジング２０２にはいずれも開口部が設けられている。例えば、第１のハウジング２０１および第２のハウジング２０２は、いずれも、それぞれ一方の表面のみが開口面である中空の直方体であり得る。すなわち、その表面にはハウジング壁がなく、ハウジングの内側と外側とが連通している。第１のハウジング２０１および第２のハウジング２０２は、開口部で互いにバックルで留められて、電池パック２００の閉じたハウジングを形成する。複数の電池モジュール３００を並列に接続、直列に接続、または直列および並列に接続した後、複数の電池モジュール３００は、第１のハウジング２０１を第２のハウジング２０２にバックルで留めた後に形成されるハウジング内に配置される。

本願の他の実施形態では、電池パック２００が１つの電池モジュール３００を含む場合、この電池モジュール３００は、第１のハウジング２０１を第２のハウジング２０２にバックルで留めた後に形成されるハウジング内に配置される。

１つ以上の電池モジュール３００によって生成された電気は、導電機構（図示せず）によってハウジングを貫通し、導出される。

さまざまな電力需要に応じて、電池モジュール３００は、１つ以上の電池を含むことができ、図３に示すように、電池モジュール３００は、複数の電池４００を含む。この複数の電池４００は、直列接続、並列接続、または直列および並列接続によって接続されて、大容量または大電力を実現することができる。例えば、電池４００は、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、またはマグネシウムイオン電池を含むが、これらに限定されない。電池４００は、円筒形、偏平形、長方形、または他の形状であり得る。

本願の他の実施態様では、複数の電池４００を互いに重ね合わせて、直列に、並列に、または直列および並列に接続することができる。本願の他の実施形態では、各電池４００は、正方形、円筒形、または他の形状であり得る。

例えば、図４は、本願の他の実施形態の電池４００の構造概略図であり、電池４００は、１つ以上の電極アセンブリ１０と、ハウジング２０と、エンドカバーアセンブリ４０とを含む。ハウジング２０の形状は、１つ以上の電極アセンブリ１０を組み合わせた形状に従って決定することができる。例えば、ハウジング２０は、中空の直方体、立方体、または円筒であり得る。さらに、ハウジング２０の表面のうちの１つには開口部が設けられ、１つ以上の電極アセンブリ１０をハウジング２０内に入れることができるようになっている。例えば、ハウジング２０が中空の直方体または立方体である場合、ハウジング２０の平面のうちの１つは開口面であり、つまり、その平面にはハウジング壁がなく、ハウジング２０の内側と外側とが連通している。ハウジング２０が中空の円筒であれば、ハウジング２０の円形側面が開口面であり、つまり、その円形側面にはハウジング壁がなく、ハウジング２０の内側と外側とが連通している。エンドカバーアセンブリ４０は、ハウジング２０の開口部においてハウジング２０と接続されて、電池４００を入れる閉じたハウジングを形成する。ハウジング２０は、内部が電解質で充填される。

エンドカバーアセンブリ４０は、エンドカバー４１と、２つの端子４２とを含む。エンドカバー４１は、基本的に平坦である。２つの端子４２は、エンドカバー４１の平坦面に配置されてエンドカバー４１の平坦面を貫通している。２つの端子４２は、それぞれ、正極端子と負極端子である。各端子４２には対応してコレクタ部材３０が設けられている。コレクタ部材３０は、エンドカバー４１と電極アセンブリ１０の間に配置されている。

例えば、図４に示すように、各電極アセンブリ１０には、第1の種類のタブ１１２′および第２の種類のタブ２１１′が設けられている。１つ以上の電極アセンブリ１０の第1の種類のタブ１１２′は、１つのコレクタ部材３０を介して第1の端子に接続され、１つ以上の電極アセンブリ１０の第２の種類のタブ２１１′は、別のコレクタ部材３０を介して第２の端子に接続されている。

本願の他の実施形態では、エンドカバー４１の平坦面に防爆弁４３をさらに設けることができる。防爆弁４３は、エンドカバー４１の平坦面の一部であることができ、エンドカバー４１の平坦面と溶接することもできる。例えば、防爆弁４３は、ニック部（nick）を有する。ニック部の深さは、エンドカバー４１の平坦面を貫通しないという目的を達成するために、防爆弁４３のニック部を除く他の領域の厚さよりも小さい。すなわち、通常の状態において、防爆弁４３は、エンドカバー４１と密閉状態で組み合わされている。エンドカバーアセンブリ４０は、エンドカバー４１を介してハウジング２０の開口部でハウジング２０と接続されて、電池４００を入れるハウジングを形成する。ハウジングによって形成される空間は、密閉され、気密である。ハウジング内では、電池４００が過剰なガスを発生させ、そのガスが膨張してハウジング内の空気圧が予め設定された値を超えると、防爆弁４３がニック部でひび割れし、ハウジングの内側と外側とが連通して、防爆弁４３のひび割れの発生箇所を通ってガスが外側へ放出され、さらなる爆発を回避する。

電池４００には、実際の使用要求に応じて、単一または複数の電極アセンブリ１０を配置することができる。図４に示すように、電池４００の内部には、少なくとも２つの独立した電極アセンブリ１０が設けられている。

電池４００において、電極アセンブリ１０は、巻回構造であることができ、また、積層構造であることもできる。以下の各実施形態では、電極アセンブリ１０が巻回構造であることを例にとって説明する。

本願の他の実施形態では、電極アセンブリ１０は、図５に示すように、巻回構造である。電極アセンブリ１０は、重畳して配置された、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を含むことができる。第１の種類の電極板１の極性は、第２の種類の電極板２の極性と反対であり、複数の第１の種類の電極板１は、第１の電極板１１および第２の電極板１２を含む。

例えば、複数の第１の種類の電極板１は、少なくとも２つの正極板であることができ、これに対応して、少なくとも１つの第２の種類の電極板２は、少なくとも１つの負極板である。または、複数の第１の種類の電極板１は、少なくとも２つの負極板であることができ、これに対応して、少なくとも１つの第２の種類の電極板２は、少なくとも１つの正極板である。複数の第１の種類の電極板１の数は、２つ、３つ、または４つであることができ、少なくとも１つの第２の種類の電極板２の数は、１つ、２つ、３つ、または４つなどであることができる。

本願の他の実施形態では、各第１の種類の電極板１の形状は、各第２の種類の電極板２の形状と基本的に同じである。例えば、巻回構造を偏平化した後、第１の種類の電極板１および第２の種類の電極板２は、基本的に帯状である。例えば、第１の種類の電極板１および第２の種類の電極板２は、長さが５～２０ｍの帯状であることができる。第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の長さの差は、予め設定された範囲内であり、幅寸法は、基本的に同じである。図６に示すように、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を重畳した後において、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を帯状方向に沿って巻回すると、巻回構造を得ることができる。この巻回構造は、巻回軸Ｋを有しており、少なくとも１つの正極板１が少なくとも１つの負極板２と重畳される重畳面は、基本的に巻回軸Ｋと平行である。

本願の他の実施形態では、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を複数の形態で重畳することができる。例えば、複数の第１の種類の電極板１が２つ以上の第１の種類の電極板１であり、少なくとも１つの第２の種類の電極板２が２つ以上の第２の種類の電極板２である場合、巻回構造を偏平化した後、１つの第１の種類の電極板１と１つの第２の種類の電極板２とを交互に順番に重畳することができ、２つ以上の第１の種類の電極板１と１つの第２の種類の電極板２とを交互に順番に重畳することができ、また、１つの第１の種類の電極板１と２つ以上の第２の種類の電極板２とを交互に順番に重畳することができる。複数の第１の種類の電極板１と複数の第２の種類の電極板２との重畳は、２つの隣接する第１の種類の電極板１の間に少なくとも１つの第２の種類の電極板２が含まれているか、または、２つの隣接する第２の種類の電極板２の間に少なくとも１つの第１の種類の電極板１が含まれているものと理解することもできる。

複数の第１の種類の電極板１と少なくとも１つの第２の種類の電極板２とが重畳される場合、どの隣接する１つの第１の種類の電極板１と１つの第２の種類の電極板２の間にも隔膜３がさらに配置される。隔膜３は、隣接する第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２を分離するように構成されているため、隣接する正極板と負極板は、互いに短絡しない。本願の他の実施形態では、異なる極性の電極板が、互いに隣接している。すなわち、第１の種類の電極板１が第２の種類の電極板２に隣接していることは、第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間には隔膜３の少なくとも１つの層以外に電極板が存在しないこと、例えば、第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間には他の第１の種類の電極板１も第２の種類の電極板２も存在しないことを意味する。また、それは、第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２とが互いに最も直接的に隣接していることとして理解することもできる。例えば、一方の極性を有する１つの電極板（例えば、第１の種類の電極板１）に基づいて、その極性を有するその電極板と、その極性を有するその電極板に隣接する異なる極性を有する電極板の第１の層（例えば、第２の種類の電極板２）とは、隣接電極板と呼ばれる。

本願の他の実施形態では、同じ極性の２つの電極板が隣接していることは、同じ極性の２つの電極板の間に他の極性の１つの電極板のみが存在することを意味する。例えば、２つの第１の種類の電極板１が隣接していることは、２つの第１の種類の電極板１の間に１つの第２の種類の電極板２のみが存在することを意味し、また、２つの第２の種類の電極板２が隣接していることは、２つの第２の種類の電極板２の間に１つの第１の種類の電極板１のみが存在することを意味する。本願の他の実施形態では、同じ極性の２つの電極板の間に異なる極性の他の電極板が存在しない場合、同じ極性の２つの電極板を１つの電極板と見なすことができる。

本願の他の実施形態では、同じ極性の２つ以上の電極板の間に異なる極性の他の電極板および隔膜が存在しない場合、その同じ極性の２つ以上の電極板は、１つの電極板群と見なすことができ、よって、重畳の際には、その同じ極性の電極板群と、異なる極性の他の電極板群または単一の電極板とが、交互に順番に重畳される。例えば、２つ以上の正極板は、正極板群を構成し、また、２つ以上の負極板は、負極板群を構成する。重畳は、次のようになり得る。正極板群と負極板群とが交互に順番に重畳され、正極板群と単一の負極板とが交互に順番に重畳され、または、負極板群と正極板群とが交互に順番に重畳され、負極板群と単一の正極板とが交互に順番に重畳される。

同じ極性の電極板群は１つの電極板と見なすことができるため、説明を容易にするために、後述する１つの電極板は、１つの電極板であり得るだけでなく、同じ極性の複数の電極板から成る電極板群でもあり得る。

しかし、重畳方法にかかわらず、隣接する異なる極性の電極板の間には、少なくとも１層の隔膜３が配置されている。

本願の他の実施形態では、隔膜３は、隔膜基層および機能層を含む。隔膜基層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン－プロピレン共重合体、およびポリブチレンテレフタレートから選択される少なくとも１つであり得る。機能層は、セラミック酸化物とバインダーとの混合層であり得る。本願の他の実施形態では、巻回構造を偏平化した後、隔膜３は、別々に存在する薄膜であり、また、基本的には帯状であり、例えば、長さが５～２０ｍの帯状である。本願の他の実施形態では、隔膜３は、第１の種類の電極板１または第２の種類の電極板２の表面にコーティングされている、つまり、隔膜３と第１の種類の電極板１または第２の種類の電極板２とは、一体構造になっている。

説明を容易にするために、以下の実施形態では、１つの第１の種類の電極板１と１つの第２の種類の電極板２とが交互に順番に重畳されており且つ隣接する第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間に１つの隔膜３が配置されていることを例として説明する。例えば、電極アセンブリ１０は、２つの第１の種類の電極板１および２つの第２の種類の電極板２を含み、巻回前に、各第１の種類の電極板１および各第１の種類の電極板２は、いずれも、帯状構造であり得る。２つの第１の種類の電極板１および２つの第２の種類の電極板２は、電極板の厚さ方向に重畳され、どの隣接する第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間にも隔膜３が配置されている。すなわち、１つの第１の種類の電極板１と１つの第２の種類の電極板２とが交互に順番に重畳され、隣接する第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間に隔膜３が配置されている。２つの第１の種類の電極板１と２つの第２の種類の電極板２とが重畳される重畳面は、基本的に、電極アセンブリ１０の巻回構造の巻回軸Ｋと平行である。

上記電極アセンブリ１０において、図７および図８に示すように、複数の第１の種類の電極板１は、第１の電極板１１および第２の電極板１２を含み、第１の電極板１１は、第１の集電体１１１を含み、第２の電極板１２は、第２の集電体１２１を含み、第１の集電体１１１は、第２の集電体１２１と異なっている。

第１の集電体１１１が第２の集電体１２１と異なることは、次の条件のうちの少なくとも１つを含むことができる。第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２とが重畳される面に垂直な方向に沿った第１の集電体１１１および第２の集電体１２１の厚さおよび形状が異なること、第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２とが重畳される面に垂直な方向に沿って重畳して配置される重畳層に対して、材料および／または数が異なること、打ち抜きの有無の条件が異なること、打ち抜き孔の数が異なること、活物質領域の範囲が異なること、活物質領域とタブの間に絶縁領域が存在するかどうかの条件が異なること、活物質領域とタブの間の絶縁領域の範囲が異なること、保護層を設けるかどうかの条件が異なること、および材料が異なること。

本願の他の実施形態では、第１の集電体１１１および第２の集電体１２１は、第１の種類の活物質層１１３でコーティングすることができる。また、第１の集電体１１１および第２の集電体１２１上の第１の種類の活物質層１１３は、同じまたは異なっていることができる。第１の種類の活物質層１１３が正極活物質層である場合、第１の種類の活物質層１１３は、三元物質、マンガン酸リチウム、またはリン酸鉄リチウムであり得る。また、第１の種類の活物質層１１３が負極活物質層である場合、第１の種類の活物質層１１３は、グラファイトまたはシリコンであり得る。

図９に示すように、第２の種類の電極板２は、第３の集電体２１と、第３の集電体２１にコーティングされた第２の活物質層２２とを含む。第１の活物質層１１３が正極活物質層である場合、第２の種類の活物質層２２は、負極活物質層であり、また、第１の種類の活物質層１１３が負極活物質層である場合、第２の種類の活物質層２２は、正極活物質層である。

本願の一実施形態の電極アセンブリ１０において、複数の第１の種類の電極板１は、異なる集電体を有する第１の電極板１１および第２の電極板１２を含み、異なる集電体１１１は、同じ極性の第１の種類の電極板１に対して、プロセス中の電極アセンブリ１０の多面的な要求、安全性、または使用性能に応じて選択することができ、これにより、電極アセンブリ１０の構造構成の柔軟性を向上させることができる。その結果、異なる集電体の利点を同じ電極アセンブリ１０に統合し、電極アセンブリ１０の多面的な性能のバランスを取り、電池４００の総合的な性能をさらに向上させることができる。

本願の他の実施形態では、図１０に示すように、第１の集電体１１１は、第１の種類の電極板１と第２種類の電極板２とが重畳される面に垂直な方向に沿って重畳して配置される、第１の導電層１１１１および保護層１１１２を含む。すなわち、第１の集電体１１１は、重畳方向に多層構造を採用している。第１の活物質層１１３は、保護層１１１２上に配置され、保護層１１１２と接触している。保護層１１１２の抵抗率は、第１の導電層１１１１の抵抗率よりも大きい。第１の集電体１１１の抵抗は、抵抗率、長さ、および断面積に関係しているため、抵抗率が大きい保護層１１１２を設定することによって、第１の集電体１１１の抵抗を増加させることができる。

異常事態中に電池４００が短絡すると、内部短絡により、電池４００の内部抵抗は、大幅に低下する。本願では、第１の集電体１１１の抵抗を増加させることによって、短絡後の電池４００の内部抵抗を増加させることができ、これにより、電池４００の安全性能を向上させることができる。加えて、本願では、短絡の熱産生を、発生した熱を電池４００が完全に吸収することができる範囲で制御することができるため、内部短絡の部位で生じる熱は、電池４００によって完全に吸収することができる。これにより、電池４００の温度がわずかに上昇し、電池４００への短絡ダメージの影響を「点」範囲に制限し、「点回路」を形成するだけである。また、短絡の熱産生による電池の温度上昇も明らかではなくなり、短時間での電池の通常の使用は影響を受けない。

本願の他の実施形態では、図１０に示すように、導電層１１１１の両面、例えば、導電層１１１１の２つの重畳面にそれぞれ配置された２つの保護層１１１２がある。第１の活物質層１１３は、２つの保護層１１１２の、導電層１１１１から離れている一側面に配置されている。また、保護層１１１２の数は、１つであってもよく、保護層１１１２は、導電層１１１１の片側、例えば、導電層１１１１の重畳面の一方に配置することができる。

例えば、保護層１１１２の材料は、ポリマーマトリックス、導電性材料、および無機充填剤を含む。

ここで、ポリマーマトリックスは、ポリフッ化ビニリデンおよびポリ塩化ビニリデンのポリマーマトリックスから選択される少なくとも１つである。保護層１１１２のポリマーマトリックス材料のポリフッ化ビニリデンは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）および修飾ＰＶＤＦを含み、ポリ塩化ビニリデンは、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）および修飾ＰＶＤＣを含む。例えば、ポリフッ化ビニリデンおよび／またはポリ塩化ビニリデンは、ＰＶＤＦ、カルボン酸修飾ＰＶＤＦ、アクリル酸修飾ＰＶＤＦ、ＰＶＤＦ共重合体、ＰＶＤＦ、カルボン酸修飾ＰＶＤＣ、アクリル酸修飾ＰＶＤＣ、ＰＶＤＣ共重合体、またはこれらの任意の混合物から選択することができる。

本実施形態におけるポリマーマトリックスは、正の温度係数（略してＰＴＣ）のサーミスタ層の役割を果たし、ＰＴＣマトリックスとして働くだけでなく、バインダーとしても働くことができる。これにより、一方では、バインダーおよびＰＴＣマトリックスの異なる材料によるＰＴＣ効果の、コーティングの接着性、反応温度、および反応速度への影響を回避し、他方では、保護層１１１２の接着性に影響を与えることなく薄い保護層１１１２を調製するのに有益である。

第二に、ポリフッ化ビニリデンおよび／またはポリ塩化ビニリデンの材料ならびに導電性材料からなる保護層１１１２は、ＰＴＣサーミスタ層の役割を果たすことができ、動作温度範囲は、適切であり、８０℃～１６０℃であり得る。これにより、電池４００の高温安全性能をより良く改善することができる。

また、保護層１１１２の上層にある第１の種類の活物質層１１３中の溶媒（例えば、Ｎ－メチルピロリドン、略してＮＭＰ）または電解質は、保護層１１１２中のポリマー材料に溶解や膨潤などの好ましくない影響を与える。ＰＶＤＦをバインダーの量だけ含有する保護層１１１２に関しては、接着性が悪くなりやすいが、本願の保護層１１１２に関しては、ポリフッ化ビニリデンおよび／またはポリ塩化ビニリデンの含有量が多いため、好ましくない影響を低減することができる。

導電性材料は、導電性炭素系材料、導電性金属材料、および導電性ポリマー材料のうちの少なくとも１つから選択することができる。導電性炭素系材料は、導電性カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、およびカーボンナノファイバーのうちの少なくとも１つから選択され、導電性金属材料は、Ａｌ粉末、Ｎｉ粉末、および金粉末のうちの少なくとも１つから選択され、導電性ポリマー材料は、導電性ポリチオフェン、導電性ポリピロール、および導電性ポリアニリンのうちの少なくとも１つから選択される。導電性材料は、１つの種類を別々に使用することができ、または、組み合わせて３つ以上の種類を使用することができる。

無機充填材は、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸カリウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルマンガン酸リチウム、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物、リチウムニッケルアルミニウムマンガン酸化物、リン酸鉄リチウム、リン酸バナジウムリチウム、リン酸コバルトリチウム、リン酸マンガンリチウム、ケイ酸鉄リチウム、ケイ酸バナジウムリチウム、ケイ酸コバルトリチウム、ケイ酸マンガンリチウム、およびチタン酸リチウムのうちの少なくとも１つ、または、上記材料の導電性炭素被覆修飾材料、導電性金属被覆修飾材料、もしくは導電性ポリマー被覆修飾材料のうちの少なくとも１つから選択することができる。

本願の他の実施形態では、図１１に示すように、保護層１１１２の両面、例えば、保護層１１１２の２つの重畳面にそれぞれ配置された２つの導電層１１１１がある。保護層１１１２は、導電層１１１１を支えて、導電層１１１１を支持および保護するように構成され、導電層１１１１は、第１の種類の活物質層１１３を支えて、第１の種類の活物質層１１３に電子を供給するように、つまり、電気を通して電流を集める役割を果たすように構成されている。また、導電層１１１１は、保護層１１１２の片側、例えば、保護層１１１２の重畳面の一方に配置することもできる。

異常事態中に電池４００が短絡すると、内部短絡により、電池４００の内部抵抗は、大幅に低下する。本願では、第１の集電体１１１の抵抗を増加させることによって、短絡後の電池４００の内部抵抗を増加させることができ、これにより、電池４００の安全性能を向上させることができる。本願では、電池４００への短絡ダメージの影響を「点」範囲に制限することができる、つまり、電池４００への短絡ダメージの影響をダメージの箇所に制限することができる。さらに、次の特性を「点開回路」と呼ぶ。短絡電流は、第１の集電体１１１の高い抵抗によって大幅に低減され、短絡の熱産生による電池の温度上昇は、明らかではなくなり、短時間での電池の通常の使用は、影響を受けない。

本願の他の実施形態では、保護層１１１２は、絶縁層であり得る。絶縁層の密度は、金属の密度よりも小さいため、本願の第１の集電体１１１は、電池４００の安全性能を向上させながら、電池４００の重量エネルギー密度を向上させることができる。さらに、絶縁層は、当該絶縁層の表面に配置された導電層１１１１をよく支え且つ保護することができるため、電極板のひび割れを回避することができる。

例えば、保護層１１１２の材料は、有機ポリマー絶縁材料、無機絶縁材料、および複合材料のうちの少なくとも１つから選択することができる。

有機高分子絶縁材料は、好ましくは、ポリアミド、ポリテレフタレート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、ポリブチレンテレフタレート、ポリ－ｐ－フェニレンテレフタミド、ポリスチレン、ポリホルムアルデヒド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、シリコーンゴム、およびポリカーボネートのうちの少なくとも１つから選択される。

無機絶縁材料は、好ましくは、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、および二酸化ケイ素のうちの少なくとも１つから選択される。

複合材料は、好ましくは、エポキシ樹脂ガラス繊維強化複合材料およびポリエステル樹脂ガラス繊維強化複合材料の少なくとも一方から選択される。

本願の他の実施形態では、図１１に示すように、保護層１１１２の厚さは、Ｄ１であり、Ｄ１は、１μｍ≦Ｄ１≦５０μｍの式を満たす。例えば、保護層１１１２の厚さＤ１の上限は、５０μｍ、４５μｍ、４０μｍ、３５μｍ、３０μｍ、２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、１０μｍ、８μｍであることができ、保護層１１１２の厚さＤ１の下限は、１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、３μｍ、４μｍ、５μｍ、６μｍ、７μｍであることができ、保護層１１１２の厚さＤ１の範囲は、上限または下限の任意の数値で構成することができる。

任意選択的に、Ｄ１は、２μｍ≦Ｄ１≦３０μｍの式、例えば、５μｍ≦Ｄ１≦２０μｍを満たす。

上記実施形態では、導電層１１１１の材料は、金属である。例えば、金属導電性材料は、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン、銀、ニッケル銅合金、およびアルミニウムジルコニウム合金のうちの少なくとも１つから選択することができる。

本願の他の実施形態では、図１１に示すように、導電層１１１１の厚さＤ２は、１ｎｍ≦Ｄ２≦１μｍの式を満たす。本願では、導電層１１１１の厚さＤ２の上限は、１μｍ、９００ｎｍ、８００ｎｍ、７００ｎｍ、６００ｎｍ、５００ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍ、３５０ｎｍ、３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１２０ｎｍ、１００ｎｍ、８０ｎｍ、６０ｎｍであることができ、導電層１１１１の厚さＤ２の下限は、１ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、２５ｎｍ、３０ｎｍ、３５ｎｍ、４０ｎｍ、４５ｎｍ、５０ｎｍ、５５ｎｍであることができ、導電層１１１１の厚さＤ２の範囲は、上限または下限の任意の数値で構成することができる。

任意選択的に、導電層１１１１の厚さＤ２は、２０ｎｍ≦Ｄ２≦５００ｎｍの式、例えば、５０ｎｍ≦Ｄ２≦２００ｎｍを満たす。

アルミニウムを採用した導電層１１１１を例にとると、第１の電極板１１が正極板であれば、通常、正極板の集電体は、アルミニウムを採用しており、異常事態の下で電池が短絡すると、短絡点で生じた熱が激しいアルミノテルミット反応を引き起こす可能性があり、その結果、大量の熱を発生させて電池の爆発などの事故につながる可能性がある。一方で、本願の第１の集電体１１１に関しては、導電層１１１１のみがアルミニウム材料で作られるように設定されており、アルミニウムの量はナノスケールの厚さのみである。これにより、第１の集電体１１１のアルミニウムの量が大幅に低減され、アルミノテルミット反応の発生が回避され、電池４００の安全性能が劇的に改善される。

電極アセンブリ１０は、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を含むことができるが、説明を容易にするために、以下の実施形態では、２つの第１の種類の電極板１と、２つの第２の種類の電極板２と、複数の隔膜３とを含む電極アセンブリ１０を例にとって説明する。

電極アセンブリ１０の巻回構造の外形は、円筒形状、偏平形状、楕円形状、立方体形状、直方体形状、または他の任意の形状であり得る。しかし、説明を容易にするために、以下では、電極アセンブリ１０の巻回構造が偏平形状および円筒形状であることをそれぞれ例にとって説明する。

図１４は、本願の他の実施形態における、偏平型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１２０は、第１の負極板１２０１、第２の負極板１２０２、第１の正極板１２０３、第２の正極板１２０４、および複数の隔膜１２０５を含む。第１の負極板１２０１、第１の正極板１２０３、第２の負極板１２０２、および第２の正極板１２０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１２０１は、隔膜１２０５によって第１の正極板１２０３から分離され、第１の正極板１２０３は、別の隔膜１２０５によって第２の負極板１２０２から分離され、第２の負極板１２０２は、別の隔膜１２０５によって第２の正極板１２０４から分離されている。第１の負極板１２０１、第２の負極板１２０２、第１の正極板１２０３、第２の正極板１２０４、および複数の隔膜１２０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、偏平な巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリ１２０において、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の正極タブ部ならびに第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の負極タブ部の構造および位置に関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した正極タブ部および負極タブ部の関連した内容を参照されたい。当該内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態において、電極アセンブリ１２０の巻回構造の異なる半径方向についての次の特定の条件、つまり、巻回構造の周方向の異なる位置において電極板の層数の差は予め設定された層の数よりも大きくないことに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した関連する内容も参照されたい。当該内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１２０に関して、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２にそれぞれ含まれる負極活物質領域は、図６～図１３の上記実施形態で説明した負極板に含まれる負極活物質領域と同じであり得る。また、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４にそれぞれ含まれる正極活物質領域は、図６～図１３の上記実施形態で説明した正極板に含まれる正極活物質領域と同じであり得る。これらの内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１２０１と第２の負極板１２０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１２０３と第２の正極板１２０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

巻回構造において、巻回構造における最も内側のリングは、第１の負極板１２０１によって囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第２の負極板１２０２によって囲まれたリングである。

本実施形態において、電極アセンブリ１２０の巻回構造は、偏平化領域１０Ａと、偏平化領域１０Ａの両側に配置された旋回領域１０Ｂとを含む。偏平化領域１０Ａにおける電極板の重畳面は、基本的に平行な平面であり、基本的には巻回軸と平行であり、ここでの平面は、厳密には平面ではなく、ある程度の誤差を許容している。巻回軸Ｋに垂直な平面において、偏平化領域１０Ａは、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２を含み、これらは、基本的に平行であり、巻回軸Ｋに沿って対称に分布されている。２つの旋回領域１０Ｂは、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２にそれぞれ配置されて、偏平化領域１０Ａの両側になる。

第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回始端Ｓの位置は、同じである。例えば、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回始端Ｓは、いずれも、偏平化領域１０Ａの同じ側の小偏平化領域（例えば、第１の小偏平化領域１０Ａ１）に配置され、且つ、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回始端Ｓは、同一平面上にある。

また、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回始端Ｓ′の位置も、同じである。例えば、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回始端Ｓ′は、いずれも、偏平化領域１０Ａの同じ側の小偏平化領域（例えば、第１の小偏平化領域１０Ａ１）に配置され、且つ、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回始端Ｓ′は、同一平面上にある。

巻回方向の逆方向に沿って、第１の負極板１２０１の第２の巻回始端Ｓ′は、第１の正極板１２０３の第１の巻回始端Ｓを超えている。第２の負極板１２０２の第２の巻回始端Ｓ′は、第２の正極板１２０４の第１の巻回始端Ｓを超えている。

第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回終端Ｅの位置は、同じである。例えば、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回終端Ｅは、いずれも、同じ側の旋回領域（例えば、第１の旋回領域１０Ｂ１）に配置され、且つ、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回終端Ｅは、同一平面上にある。

また、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回終端Ｅ′の位置も、同じである。例えば、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回終端Ｅ′は、いずれも、同じ側の旋回領域（例えば、第１の旋回領域１０Ｂ１）に配置されるとともに、第１の正極板１２０３および第２の正極板１２０４の第１の巻回終端Ｅと同じ側の旋回領域（例えば、第１の旋回領域１０Ｂ１）にも配置され、且つ、第１の負極板１２０１および第２の負極板１２０２の第２の巻回終端Ｅ′は、同一平面上にある。

巻回方向に沿って、第１の負極板１２０１の第２の巻回終端Ｅ′は、第２の正極板１２０４の第１の巻回終端Ｅを超えている。第２の負極板１２０２の第２の巻回終端Ｅ′は、第１の正極板１２０３の第１の巻回終端Ｅを超えている。

上記した電極アセンブリの巻回構造は、巻回前の複数の電極板の長さ相違をおおよそにすることを可能にすることができ、これにより、巻回が容易になる。

図１５は、本願の他の実施形態における、偏平型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１３０は、第１の負極板１３０１、第２の負極板１３０２、第１の正極板１３０３、第２の正極板１３０４、および複数の隔膜１３０５を含む。第１の負極板１３０１、第１の正極板１３０３、第２の負極板１３０２、および第２の正極板１３０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１３０１は、隔膜１３０５によって第１の正極板１３０３から分離され、第１の正極板１３０３は、別の隔膜１３０５によって第２の負極板１３０２から分離され、第２の負極板１３０２は、別の隔膜１３０５によって第２の正極板１３０４から分離されている。第１の負極板１３０１、第２の負極板１３０２、第１の正極板１３０３、第２の正極板１３０４、および複数の隔膜１３０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、偏平な巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１３０１と第２の負極板１３０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１３０３と第２の正極板１３０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１３０の構造は、図１４の実施形態で説明した電極アセンブリの構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。

本実施形態の電極アセンブリ１３０の巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１３０１によって囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第１の負極板１３０１および第２の負極板１３０２によって共同で囲まれたリングである。

第１の正極板１３０３および第２の正極板１３０４の第１の巻回終端Ｅは、異なっている。例えば、第１の正極板１３０３および第２の正極板１３０４の第１の巻回終端Ｅは、第２の旋回領域１０Ｂ２および第１の旋回領域１０Ｂ１にそれぞれ配置されている。

第１の負極板１３０１および第２の負極板１３０２の第２の巻回終端Ｅ′は、異なっている。例えば、第１の負極板１３０１および第２の負極板１３０２の第２の巻回終端Ｅ′は、第１の旋回領域１０Ｂ１および第２の旋回領域１０Ｂ２にそれぞれ配置されている。

巻回方向に沿って、第１の負極板１３０１の第２の巻回終端Ｅ′は、第２の正極板１３０４の第１の巻回終端Ｅを超えている。第２の負極板１３０２の第２の巻回終端Ｅ′は、第１の正極板１３０３の第１の巻回終端Ｅを超えている。

上記した電極アッセンブリの巻回構造は、第１の巻回終端Ｅにおいて第１の正極板１３０３および第２の正極板１３０４によって形成される段差を低減するとともに、第２の巻回終端Ｅ′において第１の負極板１３０１および第２の負極板１３０２によって形成される段差を低減することができる。その結果、電極アッセンブリが膨張した際にハウジングと接触した後に巻回終端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アッセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

図１６は、本願の他の実施形態における、偏平型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１４０は、第１の負極板１４０１、第２の負極板１４０２、第１の正極板１４０３、第２の正極板１４０４、および複数の隔膜１４０５を含む。第１の正極板１４０１、第１の正極板１４０３、第２の負極板１４０２、および第２の正極板１４０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１４０１は、隔膜１４０５によって第１の正極板１４０３から分離され、第１の正極板１４０３は、別の隔膜１４０５によって第２の負極板１４０２から分離され、第２の負極板１４０２は、別の隔膜１４０５によって第２の正極板１４０４から分離されている。第１の負極板１４０１、第２の負極板１４０２、第１の正極板１４０３、第２の正極板１４０４、および複数の隔膜１４０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、偏平な巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１４０１と第２の負極板１４０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１４０３と第２の正極板１４０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１４０の構造は、図１４の実施形態で説明した電極アセンブリの構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。

本実施形態の電極アセンブリ１４０の巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１４０１によって囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第２の負極板１４０２によって囲まれたリングである。

本実施形態の電極アセンブリの巻回構造において、第１の負極板１４０１および第２の負極板１４０２の第２の巻回終端Ｅ′の位置は、異なっている。例えば、第１の負極板１４０１および第２の負極板１４０２の第２の巻回終端Ｅ′は、同じ旋回領域（例えば、第１の旋回領域１０Ｂ１）にそれぞれ配置されており、且つ、第１の負極板１４０１および第２の負極板１４０２の第２の巻回終端Ｅ′は、同一平面上にない。

上記した電極アセンブリ１４０の巻回構造は、第１の小偏平化領域１０Ａ１と第２の小偏平化領域１０Ａ２との電極板の層数の差を低減することができる。電極アセンブリが膨張してハウジングと接触し、ハウジングの内壁が電極アセンブリの両面に反作用力を及ぼすとき、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２の電極板にかかる応力は、一致する。

図１７は、本願の他の実施形態における、偏平型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１５０は、第１の負極板１５０１、第２の負極板１５０２、第１の正極板１５０３、第２の正極板１５０４、および複数の隔膜１５０５を含む。第１の負極板１５０１、第１の正極板１５０３、第２の負極板１５０２、および第２の正極板１５０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１５０１は、隔膜１５０５によって第１の正極板１５０３から分離され、第１の正極板１５０３は、別の隔膜１５０５によって第２の負極板１５０２から分離され、第２の負極板１５０２は、別の隔膜１５０５によって第２の正極板１５０４から分離されている。第１の負極板１５０１、第２の負極板１５０２、第１の正極板１５０３、第２の正極板１５０４、および複数の隔膜１５０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、偏平な巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１５０１と第２の負極板１５０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１５０３と第２の正極板１５０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１５０の構造は、図１４の実施形態で説明した電極アセンブリの構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。本実施形態の電極アセンブリの巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１５０１および第２の負極板１５０２によって共同で囲まれたリングであり、巻回構造の最も外側のリングは、第２の負極板１５０２によって囲まれたリングである。

本実施形態の電極アセンブリ１５０の巻回構造において、第１の正極板１５０３および第２の正極板１５０４の第１の巻回始端Ｓの位置は、異なっている。例えば、第１の正極板１５０３および第２の正極板１５０４の第１の巻回始端Ｓは、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２にそれぞれ配置されており、且つ、第１の正極板１５０３および第２の正極板１５０４の第１の巻回始端Ｓは、同一平面上にない。

第１の負極板１５０１および第２の負極板１５０２の第２の巻回始端Ｓの位置は、異なっている。例えば、第１の負極板１５０１および第２の負極板１５０２の第２の巻回始端Ｓは、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２にそれぞれ配置されており、且つ、第１の負極板１５０１および第２の負極板１５０２の第２の巻回始端Ｓは、同一平面上にない。

上記した電極アッセンブリの巻回構造は、第１の巻回始端Ｓにおいて第１の正極板１５０３および第２の正極板１５０４によって形成される段差を低減するとともに、第２の巻回始端Ｓ′において第１の負極板１５０１および第２の負極板１５０２によって形成される段差を低減することができる。その結果、電極アッセンブリが膨張してハウジング２０と接触した後に巻回始端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アッセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

図１８は、本願の他の実施形態における、偏平型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１６０は、第１の負極板１６０１、第２の負極板１６０２、第１の正極板１６０３、第２の正極板１６０４、および複数の隔膜１６０５を含む。第１の負極板１６０１、第１の正極板１６０３、第２の正極板１６０２、および第２の正極板１６０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１６０１は、隔膜１６０５によって第１の正極板１６０３から分離され、第１の正極板１６０３は、別の隔膜１６０５によって第２の負極板１６０２から分離され、第２の負極板１６０２は、別の隔膜１６０５によって第２の正極板１６０４から分離されている。第１の負極板１６０１、第２の負極板１６０２、第１の正極板１６０３、第２の正極板１６０４、および複数の隔膜１６０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、偏平な巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１６０１と第２の負極板１６０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１６０３と第２の正極板１６０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１６０の構造は、図１４の実施形態で説明した電極アセンブリの構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。本実施形態の電極アセンブリの巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２によって共同で囲まれたリングであり、巻回構造の最も外側のリングは、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２によって共同で囲まれたリングである。

本実施形態の電極アセンブリ１６０の巻回構造において、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回始端Ｓの位置は、異なっている。例えば、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回始端Ｓは、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２にそれぞれ配置されており、且つ、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回始端Ｓは、同一平面上にない。

また、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回始端Ｓ′の位置も、異なっている。例えば、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回始端Ｓ′は、第１の小偏平化領域１０Ａ１および第２の小偏平化領域１０Ａ２にそれぞれ配置されており、且つ、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回始端Ｓ′は、同一平面上にない。

第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回終端Ｅの位置は、異なっている。例えば、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回終端Ｅは、異なる旋回領域１０Ｂにそれぞれ配置されており、且つ、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４の第１の巻回終端Ｅは、同一平面上にない。

また、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回終端Ｅ′の位置も、異なっている。例えば、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回終端Ｅ′は、２つの異なる旋回領域１０Ｂにそれぞれ配置されており、且つ、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２の第２の巻回終端Ｅ′は、同一平面上にない。

上記した電極アセンブリの巻回構造は、第１の巻回始端Ｓおよび第１の巻回終端Ｅにおいて、第１の正極板１６０３および第２の正極板１６０４によって形成される段差を同時に低減するとともに、第２の巻回始端Ｓ′および第２の巻回終端Ｅ′において、第１の負極板１６０１および第２の負極板１６０２によって形成される段差を同時に低減することができる。その結果、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触した後に巻回始端および巻回終端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

上記実施形態に基づいて、巻回構造の異なる半径方向、つまり、巻回構造の異なる周方向位置において、電極板の層数の差は、予め設定された層数を超えない。ここで、電極板の層数とは、正極板および負極板の総層数をいう。また、予め設定された層数は、複数の正極板の数量と複数の負極板の数量の合計以下である。

電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触すると、ハウジング２０は、電極アセンブリに反作用力を加え、その結果、電極アセンブリの周方向の各点にかかる応力は、より均一になる。これにより、使用プロセスにおいて電極アセンブリに個々の点で大きな性能差が生じるのが防止される。例えば、２つの正極板が配置され、２つの負極板が配置され、予め設定された層数が４以下であり、電極板の層数の差が小さいほど、周方向の各点で電極アセンブリにかかる応力が均一になる。

図１４～図１８に示すように、巻回構造の最外層および最内層は、いずれも、負極板である。正極板における正極活物質の材料は、通常、三元物質、リチウムマンガン酸化物、またはリン酸鉄リチウムであり、負極板における負極活物質の材料は、通常、グラファイトまたはシリコンである。正極活物質の材料は負極活物質の材料よりも高価であるため、巻回構造の最外層および最内層は負極板によってコーティングされ、正極板の正極活物質を十分に利用することができる。これにより、巻回構造のエネルギー利用率が改善されるだけでなく、電極アセンブリの製造工程の困難が低減される。

任意選択的に、巻回構造の最外層および最内層の少なくとも一方に正極板を採用し、電極アセンブリの製造コストを低減するために、最外層または最内層に配置された正極板に対して、正極活物質を、正極板の、負極板から離れている表面にコーティングする必要はない。

図１９～図２２は、円筒型電極アセンブリの構造概略図である。

図１９は、本願の他の実施形態における、円筒型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１７０は、第１の負極板１７０１、第２の負極板１７０２、第１の正極板１７０３、第２の正極板１７０４、および複数の隔膜１７０５を含む。第１の負極板１７０１、第１の正極板１７０３、第２の負極板１７０２、および第２の正極板１７０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１７０１は、隔膜１７０５によって第１の正極板１７０３から分離され、第１の正極板１７０３は、別の隔膜１７０５によって第２の負極板１７０２から分離され、第２の負極板１７０２は、別の隔膜１７０５によって第２の正極板１７０４から分離されている。第１の負極板１７０１、第２の負極板１７０２、第１の正極板１７０３、第２の正極板１７０４、および複数の隔膜１７０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、円筒形の巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリ１７０において、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の正極タブ部ならびに第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の負極タブ部の構造および位置に関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した正極タブ部および負極タブ部の関連した内容を参照されたい。当該内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態において、巻回構造の異なる半径方向についての次の特定の条件、つまり、巻回構造の周方向の異なる位置において電極板の層数の差は予め設定された層の数よりも大きくないことに関しては、図６～図１３の上記実施形態で説明した関連する内容も参照されたい。当該内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリ１７０に関して、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２にそれぞれ含まれる負極活物質領域は、図６～図１３の上記実施形態で説明した負極板に含まれる負極活物質領域と同じであり得る。また、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４にそれぞれ含まれる正極活物質領域は、図６～図１３の上記実施形態で説明した正極板に含まれる正極活物質領域と同じであり得る。これらの内容は、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１７０１と第２の負極板１７０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１７０３と第２の正極板１７０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１７０１によって囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第２の負極板１７０２によって囲まれたリングである。

第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回始端Ｓの位置は、同じである。例えば、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回始端Ｓは、いずれも、巻回構造の同じ半径方向に配置され、且つ、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回始端Ｓは、同一平面上にある。

また、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回始端Ｓ′の位置も、同じである。例えば、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回始端Ｓ′は、いずれも、巻回構造の同じ半径方向に配置され、且つ、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回始端Ｓ′は、同一平面上にある。

巻回方向の逆方向に沿って、第１の負極板１７０１の第２の巻回始端Ｓ′は、第１の正極板１７０４の第１の巻回始端Ｓを超えている。第２の負極板１７０２の第２の巻回始端Ｓ′は、第２の正極板１７０３の第１の巻回始端Ｓを超えている。

第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回終端Ｅの位置は、同じである。例えば、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回終端Ｅは、いずれも、同じ側の旋回領域１０Ｂに配置され、且つ、第１の正極板１７０３および第２の正極板１７０４の第１の巻回終端Ｅは、同一平面上にある。

また、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回終端Ｅ′の位置も、同じである。例えば、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回終端Ｅ′は、いずれも、同じ旋回領域１０Ｂに配置され、且つ、第１の負極板１７０１および第２の負極板１７０２の第２の巻回終端Ｅ′は、同一平面上にある。

巻回方向に沿って、第１の負極板１７０１の第２の巻回終端Ｅ′は、第２の正極板１７０４の第１の巻回終端Ｅを超えている。第２の負極板１７０２の第２の巻回終端Ｅ′は、第１の正極板１７０３の第１の巻回終端Ｅを超えている。

上記した巻回構造は、巻回前の複数の電極板の長さ相違をおおよそにすることを可能にすることができ、これにより、巻回が容易になる。

図２０は、本願の他の実施形態における、円筒型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１８０は、第１の負極板１８０１、第２の負極板１８０２、第１の正極板１８０３、第２の正極板１８０４、および複数の隔膜１８０５を含む。第１の負極板１８０１、第１の正極板１８０３、第２の負極板１８０２、および第２の正極板１８０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１８０１は、隔膜１８０５によって第１の正極板１８０３から分離され、第１の正極板１８０３は、別の隔膜１８０５によって第２の負極板１８０２から分離され、第２の負極板１８０２は、別の隔膜１８０５によって第２の正極板１８０４から分離されている。第１の負極板１８０１、第２の負極板１８０２、第１の正極板１８０３、第２の正極板１８０４、および複数の隔膜１８０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、円筒形の巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１８０１と第２の負極板１８０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１８０３と第２の正極板１８０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の構造は、図１９の実施形態で説明した構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。本実施形態の巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１８０１および第２の負極板１８０２によって共同で囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第１の負極板１８０１によって囲まれたリングである。

本実施形態の巻回構造において、第１の正極板１８０３および第２の正極板１８０４の第１の巻回始端Ｓの位置は、異なっている。例えば、第１の正極板１８０３および第２の正極板１８０４の第１の巻回始端Ｓは、巻回構造の相対的半径方向にそれぞれ配置されており、且つ、第１の正極板１８０３および第２の正極板１８０４の第１の巻回始端Ｓは、同一平面上にない。

また、第１の負極板１８０１および第２の負極板１８０２の第２の巻回始端Ｓ′の位置も、異なっている。例えば、第１の負極板１８０１の第２の巻回始端Ｓ′と第２の負極板１８０２の第２の巻回始端Ｓ′とは、巻回構造の相対的半径方向に配置されており、且つ、第１の負極板１８０１および第２の負極板１８０２の第２の巻回始端Ｓ′は、同一平面上にない。

上記した巻回構造は、第１の巻回始端Ｓにおいて第１の正極板１８０３および第２の正極板１８０４によって形成される段差を低減するとともに、第２の巻回始端Ｓ′において第１の負極板１８０１および第２の負極板１８０２によって形成される段差を低減することができる。その結果、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触した後に巻回始端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のびび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

図２１は、本願の他の実施形態における、円筒型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ１９０は、第１の負極板１９０１、第２の負極板１９０２、第１の正極板１９０３、第２の正極板１９０４、および複数の隔膜１９０５を含む。第１の負極板１９０１、第１の正極板１９０３、第２の負極板１９０２、および第２の正極板１９０４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板１９０１は、隔膜１９０５によって第１の正極板１９０３から分離され、第１の正極板１９０３は、別の隔膜１９０５によって第２の負極板１９０２から分離され、第２の負極板１９０２は、別の隔膜１９０５によって第２の正極板１９０４から分離されている。第１の負極板１９０１、第２の負極板１９０２、第１の正極板１９０３、第２の正極板１９０４、および複数の隔膜１９０５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、円筒形の巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板１９０１と第２の負極板１９０２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板１９０３と第２の正極板１９０４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の構造は、図２０の実施形態で説明した構成と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。本実施形態の巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板１９０１および第２の負極板１９０２によって共同で囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第１の負極板１９０１によって囲まれたリングである。

本実施形態の巻回構造において、第１の正極板１９０３および第２の正極板１９０４の第１の巻回終端Ｅの位置は、異なっている。また、第１の負極板１９０１および第２の負極板１９０２の第２の巻回終端Ｅ′も、異なっている。

巻回方向に沿って、第１の負極板１９０１は、最外層に配置され、第２の巻回終端Ｅ′のエンド位置は、第２の負極板１９０２の第２の巻回終端Ｅ′のエンド位置を超え、また、第１の正極板１９０３の第１の巻回終端Ｅのエンド位置は、第２の正極板１９０４の第１の巻回終端Ｅのエンド位置を超え、例えば、リングの半分だけ超えている。超えている部分は、内側の層の電極板と接触するまで半径方向に沿って内側に向かって押して、巻回構造の安定性を向上させる。

上記した巻回構造は、第１の巻回始端Ｓおよび第１の巻回終端Ｅにおいて第１の正極板１９０３および第２の正極板１９０４によって形成される段差を同時に低減するとともに、第２の巻回始端Ｓ′および第２の巻回終端Ｅ′において第１の負極板１９０１および第２の負極板１９０２によって形成される段差を同時に低減することができる。その結果、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触した後に巻回始端および巻回終端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

さらに、異なる半径方向における巻回構造の層数は、同じであり得るが、円筒形の巻回構造に対しては、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触すると、周方向の各点に沿った応力は、一致する。

図２２は、本願の他の実施形態における、円筒型電極アセンブリが巻回軸Ｋの断面に対して垂直であることを示す構造概略図である。第１の種類の電極板は正極板であり、第２の種類の電極板は負極板であり、電極アセンブリ２００は、第１の負極板２００１、第２の負極板２００２、第１の正極板２００３、第２の正極板２００４、および複数の隔膜２００５を含む。第１の負極板２００１、第１の正極板２００３、第２の負極板２００２、および第２の正極板２００４は、交互に順番に重畳されている。第１の負極板２００１は、隔膜２００５によって第１の正極板２００３から分離され、第１の正極板２００３は、別の隔膜２００５によって第２の負極板２００２から分離され、第２の負極板２００２は、別の隔膜２００５によって第２の正極板２００４から分離されている。第１の負極板２００１、第２の負極板２００２、第１の正極板２００３、第２の正極板２００４、および複数の隔膜２００５はすべて、重畳された後、巻回軸Ｋに巻回されて、円筒形の巻回構造を形成している。

本実施形態の電極アセンブリに関しては、第１の負極板２００１と第２の負極板２００２とで異なる集電体を採用することができ、および／または、第１の正極板２００３と第２の正極板２００４とで異なる集電体を採用することもできる。各電極板の各集電体によって採用される構造形態および材料、同じ極性の電極板の集電体の厚さの関係、電極板が多層構造である場合の各層の厚さに関しては、上記図６～図１３の実施形態で説明した集電体を参照されたい。それらは、ここでは重複して繰り返さない。

本実施形態の構造は、図２０の実施形態で説明した構造と基本的に同様であり、以下、相違点について説明する。本実施形態の巻回構造において、巻回構造の最も内側のリングは、第１の負極板２００１および第２の負極板２００２によって共同で囲まれたリングであり、また、巻回構造の最も外側のリングは、第１の負極板２００１および第２の負極板２００２によって共同で囲まれたリングである。

巻回方向に沿って、第２の負極板２００２は、最外層に配置され、第２の巻回終端Ｅ′のエンド位置は、第１の負極板２００１の第２の巻回終端Ｅ′のエンド位置を超え、第２の正極板２００４の第１の巻回終端Ｅのエンド位置は、第１の正極板２００３の第１の巻回終端Ｅのエンド位置を超え、例えば、リングの半分だけ超えている。

上記した巻回構造は、第１の巻回始端Ｓおよび第１の巻回終端Ｅにおいて第１の正極板２００３および第２の正極板２００４によって形成される段差を同時に低減するとともに、第２の巻回始端Ｓ′および第２の巻回終端Ｅ′において第１の負極板２００１および第２の負極板２００２によって形成される段差を同時に低減することができる。その結果、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触した後に巻回始端および巻回終端において電極板に加わる局所的な応力を低減し、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止し、電極アセンブリの長期動作の信頼性を向上させることができる。

さらに、異なる半径方向における巻回構造の層数は、同じであり得るが、円筒形の巻回構造に対しては、電極アセンブリが膨張してハウジング２０と接触すると、周方向の各点に沿った応力は、一致する。

また、この構造は、電極板の最外層および電極板の最後から２番目の層が他の電極板の巻回終端で曲がることを回避することができる。その結果、電極板のすべての層が確実に接触し、電極板に局所的な応力が生じにくくなる。これにより、電極板のひび割れまたは活物質の脱落を防止することができる。

第二に、本願は、電極アセンブリの製造方法をさらに提供する。本願の他の実施形態において、図２３に示すフロー図は、以下を含む。

工程１０１、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を提供する。ここで、第１の種類の電極板１の極性は、第２の種類の電極板２の極性と反対であり、複数の第１の種類の電極板１は、第１の電極板１１および第２の電極板１２を含み、第１の電極板１１は、第１の集電体１１１を含み、第２の電極板１２は、第２の集電体１２１を含み、第１の集電体１１１は、第２の集電体１２１と異なる。

工程１０２は、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を重畳して配置する。

ここで、工程１０２は、工程１０１の後に実行される。工程１０１では、具体的に、複数の第１の種類の電極板１、複数の隔膜３、および複数の第２の種類の電極板２が、電極板の厚さ方向に重畳され、また、複数の第１の種類の電極板１および複数の第２の種類の電極板２の各々が、交互に一つずつ配置され、また、隔膜３が、隣接する第１の種類の電極板１と第２の種類の電極板２の間に配置される。

本実施形態では、電極アセンブリ１０の多面的な要求に応じて、異なる集電体を含むように同じ極性の電極板を設計して、電極アセンブリ１０の構造構成の柔軟性を向上させることができ、また、異なる集電体の利点を同じ電極アセンブリ１０に統合して、電極アセンブリ１０の多面的な性能のバランスを取り、電池４００の総合的な性能をさらに向上させることができる。

本願の他の実施態様では、電極アセンブリ１０は、巻回電極アセンブリであり、工程１０２の後に、図２４に示すフロー図に示されるように、電極アセンブリ１０の製造方法は、以下をさらに含む。

工程１０３、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を巻回軸Ｋに巻回して巻回構造を形成する。ここで、当該巻回構造において、第１の種類の電極板１および第２の種類の電極板２は、巻回軸Ｋに垂直な方向に沿って交互に配置されている。

最後に、本願は、電極アセンブリの製造装置５００をさらに提供する。本願の他の実施形態では、図２５に示すように、製造装置５００は、電極板配置機構５０１と、電極板重畳機構５０２とを含む。

電極板配置機構５０１は、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を提供するように構成されている。ここで、第１の種類の電極板１の極性は、第２の種類の電極板２の極性と反対であり、複数の第１の種類の電極板１は、第１の電極板１１および第２の電極板１２を含み、第１の電極板１１は、第１の集電体１１１を含み、第２の電極板１２は、第２の集電体１２１を含み、第１の集電体１１１は、第２の集電体１２１と異なる。

電極板重畳機構５０２は、複数の第１の種類の電極板１および少なくとも１つの第２の種類の電極板２を重畳して配置するように構成されている。

電極アセンブリの製造装置５００によって製造される電極アセンブリ１０を通じて、電池の多面的な要求に応じて、異なる集電体を含むように同じ極性の電極板を設計して、電極アセンブリ１０の構造構成の柔軟性を向上させることができ、また、異なる集電体の利点を同じ電極アセンブリ１０に統合して、電極アセンブリ１０の多面的な性能のバランスを取り、電池４００の総合的な性能をさらに向上させることができる。

本願の他の実施形態では、図２６に示すように、電極アセンブリ１０は、巻回電極アセンブリであり、電極アセンブリの製造装置５００は、複数の第１の種類の電極板１および複数の第２の種類の電極板２を巻回軸Ｋに巻回して巻回構造を形成するように構成された巻回機構５０３をさらに含むことができる。ここで、当該巻回構造において、第１の種類の電極板１および第２の種類の電極板２は、巻回軸Ｋに垂直な方向に沿って交互に配置されている。巻回機構５０３は、電極板に対して安定した巻回張力を提供することができる。

最後に、上記の実施形態は、本願を限定するためではなく、単に本願の技術的解決手段を説明するためのものであることに留意されたい。本願は、上記の実施形態を参照して詳細に説明されているが、当業者は、上記各実施形態に記録された技術的解決手段をさらに修正したり、または技術的特徴の一部を均等に置換したりすることができる（但し、すべての修正または置換は、対応する技術的解決手段の本質が本願の各実施形態の技術的解決手段の精神および範囲から逸脱しないようにする）ことを理解されたい。

Claims (20)

1. 重畳して配置された、複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を有し、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、
   前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、
   電極アセンブリ。
2. 前記第１の集電体は、前記第１の種類の電極板および前記第２の種類の電極板が重畳される面に垂直な方向に沿って重畳して配置される、第１の導電層および保護層を有し、前記保護層の抵抗率は、前記第１の導電層の抵抗率よりも大きい、
   請求項１に記載の電極アセンブリ。
3. 前記第１の導電層の両面にそれぞれ配置された２つの保護層がある、
   請求項２に記載の電極アセンブリ。
4. 前記保護層の材料は、ポリマーマトリックス、導電性材料、および無機充填剤の少なくとも１つを有する、
   請求項３に記載の電極アセンブリ。
5. 前記ポリマーマトリクスは、ポリフッ化ビニリデンポリマーマトリックスおよびポリ塩化ビニリデンポリマーマトリックスの少なくとも１つを有する、
   請求項４に記載の電極アセンブリー。
6. 前記保護層の両面には、２つの第１の導電層がそれぞれ配置されている、
   請求項２に記載の電極アセンブリ。
7. 前記保護層は、絶縁層である、
   請求項６に記載の電極アセンブリ。
8. 前記保護層の材料は、有機ポリマー絶縁材料、無機絶縁材料、および複合材料の少なくとも１つを有する、
   請求項６に記載の電極アセンブリ。
9. 前記第２の集電体は、第２の導電層からなる、
   請求項２～８のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
10. 前記第１の導電層の材料は、前記第２の導電層の材料と同じである、
    請求項９に記載の電極アセンブリ。
11. 前記第１の導電層および前記第２の導電層の材料は、いずれも、金属である、
    請求項９または１０に記載の電極アセンブリ。
12. 前記第１の導電層の厚さは、前記第２の導電層の厚さ以下である、
    請求項９～１１のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
13. 前記第１の集電体の厚さと前記第２の集電体の厚さの差は、５μｍ以下である、
    請求項９～１２のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
14. 前記電極アセンブリの最外層の電極板は、前記第１の電極板である、
    請求項２～１３のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
15. ハウジングと、
    請求項１～１４のいずれか１項に記載の電極アセンブリと、を有し、
    前記電極アセンブリは、前記ハウジング内に配置されている、
    電池。
16. 請求項１５に記載の電池を複数有する電池モジュール。
17. 請求項１６に記載の電池モジュールを複数有する電池パック。
18. 電池を使用するデバイスであって、
    請求項１５に記載の電池を有し、前記電池が、前記デバイスに電気エネルギーを供給するように構成されている、
    デバイス。
19. 電極アセンブリの製造法であって、
    複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を提供する工程であって、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、工程と、
    前記複数の第１の種類の電極板および前記少なくとも１つの第２の種類の電極板を重畳して配置する工程と、
    を有する、製造方法。
20. 電極アセンブリの製造装置であって、
    複数の第１の種類の電極板および少なくとも１つの第２の種類の電極板を提供するように構成された電極板配置機構であって、前記第１の種類の電極板の極性は、前記第２の種類の電極板の極性と反対であり、前記複数の第１の種類の電極板は、第１の電極板および第２の電極板を有し、前記第１の電極板は、第１の集電体を有し、前記第２の電極板は、第２の集電体を有し、前記第１の集電体は、前記第２の集電体と異なる、電極板配置機構と、
    前記複数の第１の種類の電極板および前記少なくとも１つの第２の種類の電極板を重畳して配置するように構成された電極板重畳機構と、
    を有する、製造装置。

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