JP2023515651A - 電池及びその関連装置、製造方法並びに製造機器 - Google Patents

Abstract

本願は電池及びその関連装置、製造方法並びに製造機器を開示する。該電池は、電池セルであって、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備えた電池セルと、接合剤を介して前記電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材と、前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材と、を備える。分離部材を設置することにより、電池生産過程において接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを効果的な方式で防止することができる。また、接合剤の塗布効率及び精度を向上させ、それにより電池の生産効率を向上させることができる。

Description

本願は電池分野に関し、具体的には電池及びその関連装置、製造方法並びに製造機器に関する。

化学電池、電気的化学電池、電気化学電池又は電気化学セルとは、酸化還元反応により、正極、負極活物質の化学エネルギーを、電気エネルギーに変換する装置である。一般的な酸化還元反応とは異なり、酸化及び還元反応が別々に行われ、酸化は負極で行われ、還元は正極で行われるが、電子の獲得と喪失は外部線路を介して行われるため、電流が形成される。これはすべての電池の本質的な特徴である。長期にわたる研究開発の結果、化学電池は様々な種類があり、応用が幅広くなる。建物に収容できるまで大きな装置、ミリメートル単位まで小さな種類の装置が挙げられる。現代の電子技術の発展は、化学電池に対して高い要件を求める。化学電池技術のあらゆる進展は、電子機器の革新的な発展をもたらした。世界中の多くの電気化学科学者は、電動自動車の電力としての化学電池の分野に研究開発の関心を集中する。

リチウムイオン電池は、化学電池の一つとして、体積が小さく、エネルギー密度が高く、電力密度が高く、サイクル使用回数が多く、保管時間が長い等の利点を有し、いくつかの電子機器、電動交通工具、電動玩具及び電動機器に幅広く応用され、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、電動自転車、電気自動車、電動飛行機、電動船、電動玩具車、電動玩具船、電動玩具飛行機及び電動工具等に幅広くに適用される。

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対してより高い要件を求め、リチウムイオン電池が複数の設計要素を同時に考慮することを希望し、リチウムイオン電池の安全性能は特に重要である。

本願は電池及びその関連装置、製造方法並びに製造機器を提案し、電池の安全性能を向上させる。

本願の第１態様によれば、電池を提供し、該電池は、電池セルであって、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備えた電池セルと、接合剤を介して前記電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材と、前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材と、を備える。

分離部材を設置することにより、電池生産過程において接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを効果的な方式で防止することができる。また、接合剤の塗布効率及び精度を向上させ、それにより電池の生産効率を向上させることができる。

いくつかの実施例では、前記圧力解放機構は作動領域を有し、かつ前記圧力解放機構は前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に前記作動領域で前記内部圧力を放出するための解放通路を形成するように構成される。

圧力解放機構が作動する時に前記作動領域で形成される解放通路により、電池に熱暴走が発生する場合で電池セルの排出物を形成された解放通路を介して外部へ排出するようにガイドすることができ、それにより電池の安全性能を向上させる。

いくつかの実施例では、前記分離部材は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される。

このような方式で指向的に設置された分離部材は、接合剤が圧力解放機構の前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合での正常作動を妨げることをより確実に防止し、及び接合剤が流れ込むため解放通路を詰めさらに電池セルから解放された排出物の排出を詰めることを防止することができる。従って、電池の安全性能をさらに向上させることができる。

いくつかの実施例では、前記分離部材は本体及び前記本体の表面から突出して設置される突起を備え、前記突起は前記圧力解放機構の前記作動領域の位置に対応するように配置され、かつ前記突起は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される。

このように配置すると、電池の生産過程において接合剤が圧力解放機構の表面に塗布されることによる圧力解放機構の作動への阻害を簡単かつ効果的な方式で防止できる。かつ、このような配置により実際の必要に応じて以下のような分離部材に柔軟的に設計できる。単一の分離部材は複数の突起によってそれぞれ複数の圧力解放機構の作動領域に対して接合剤を分離する効果を実現できる。これは生産コストの削減に役立つ。

いくつかの実施例では、前記取り付け部材は逃げ構造を備え、前記逃げ構造は前記圧力解放機構の作動を可能にする空間を提供するように構成され、かつ、前記逃げ構造と前記圧力解放機構との間に逃げキャビティが形成される。

このような逃げ構造を設置することにより、圧力解放機構の効果的な作動に必要な操作空間又は動作空間をより確実に保証することができ、また、逃げキャビティは電池セルの排出物のための緩衝空間を提供し、それにより電池セルの排出物による外部構造又は部材への突撃圧力を低減させ、電池の安全性能をさらに向上させることができる。

いくつかの実施例では、前記分離部材は少なくとも前記逃げキャビティの前記圧力解放機構に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティに入ることを防止するように構成される。

このような方式で指向的に設置された分離部材は、逃げキャビティにより提供される圧力解放機構の効果的な作動に必要な操作空間又は動作空間が接合剤によって部分的に占用されるため、圧力解放機構の正常作動に影響を与えることがないことをより確実に保証することができるとともに、逃げキャビティが電池セルから排出物を放出する時に緩衝空間を提供する作用を果たすことを保証することができる。

いくつかの実施例では、前記分離部材は本体及び前記本体の表面から突出して設置される突起を備え、前記突起は前記逃げキャビティの位置に対応するように配置され、かつ前記突起は少なくとも前記逃げキャビティの前記圧力解放機構に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティに入ることを防止するように構成される。

このように配置すると、電池の生産過程において接合剤が逃げキャビティに塗布されることに起因した、逃げキャビティが圧力解放機構の効果的な作動に必要な操作空間を提供できないことを簡単かつ効果的な方式で防止することができる。かつ、このような配置は実際の必要に応じて以下のような分離部材に柔軟的に設計できる。単一の分離部材は複数の突起によってそれぞれ複数の逃げキャビティに覆設されることにより接合剤を分離する効果を実現し、これは生産コストの削減に役立つ。

いくつかの実施例では、前記突起の高さは前記接合剤の所定の塗布高さ以上であり、かつ前記電池セルが前記取り付け部材に取り付けられる場合で前記接合剤の高さと一致するように圧縮されるように構成される。

このような配置方式により、突起は接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを効果的に防止できることを保証する。また、分離部材は取り付け部材と圧力解放機構との間の確実な接着及び圧力解放機構の作動に影響を与えない。かつ、接着面にコーティングされた接合剤で電池セルと電池の取り付け部材とを接着して圧接又は接合する場合、突起は接合剤と一致する高さまで圧縮され、それにより突起は電池セルと電池の取り付け部材の両者の接着面の間にいかなる隙間を残さず、したがって、接合剤が圧力解放機構が作動しかつ排出物の通路を形成する領域外に分離されることを確実に確保する。

いくつかの実施例では、前記突起はブロー成形プロセスで前記本体の表面に形成される。

ブロー成形プロセスを用いると、必要な分離部材を容易かつ低コストで加工して製造することができ、かつ単一の分離部材に複数の突起を形成する場合で、ブロー成形プロセスを用いてシート又はフィルムを基礎として加工して突起を形成することは、特に容易かつ安価である。

いくつかの実施例では、前記分離部材は前記圧力解放機構が作動する時に前記電池セルからの排出物によって破壊されるように構成される。

それにより、分離部材は電池セルに熱暴走が発生する場合で、圧力解放機構の作動に従って流出する排出物によって破壊され、それにより排出物が流出するための通路が形成され、これにより、電池の安全性を向上させることができる。

いくつかの実施例では、前記分離部材は融点が前記排出物の排出温度以下である熱可塑性材料で製造される。

このような設計により電池セルに熱暴走が発生しない一般的な使用状態で分離部材がより高い構造強度を有し、同時に電池セルに熱暴走が発生する緊急状況で高温高圧排出物によってより短い時間内に破壊され、さらに排出物が電池セルから速く排出される。

いくつかの実施例では、前記分離部材は前記接合剤がそれに塗布されることを防止するための塗膜を含む。それにより、分離部材は突起を有さない構造で実現されてもよい。

いくつかの実施例では、前記取り付け部材は流体を収容するための熱管理部材を備え、前記電池セルの温度を低減することができる。熱管理部材を設置することにより、電池セルの温度をより柔軟的で自動的に制御し、電池セルの熱暴走リスクを低減させることができる。

いくつかの実施例では、前記逃げ構造は前記熱管理部材に形成され、かつ前記逃げ構造は逃げ底壁及び前記逃げキャビティを取り囲む逃げ側壁を備える。このように配置すると、簡単な方式及び低コストで熱管理部材及び逃げ構造の設計を実現し、かつ逃げ構造を熱管理部材に統合すると、空間の占用を減少させるのに役立ち、さらに電池のエネルギー密度を向上させるのに役立つ。

いくつかの実施例では、前記逃げ側壁は前記圧力解放機構が作動する時に破壊され、それにより前記流体を流出させるように構成される。

このような配置は、低コスト及び簡単な方式で流体を必要な時に流出させることができ、それにより流体を利用して電池セルの熱暴走の場合で排出された排出物の温度を迅速に低減させ、電池の安全性能をさらに向上させる。

本願の第２態様によれば、装置を提供し、該装置は上記第１態様で説明した電池を備え、該電池は該装置に電気エネルギーを提供することに用いられる。

本願の第３態様によれば、電池の製造方法をさらに提供し、該方法は、複数の電池セルを提供するステップであって、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備えた、ステップと、接合剤を介して前記電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材を提供するステップと、前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材を提供するステップと、前記接合剤を塗布し、前記電池セルを前記取り付け部材に取り付けるステップと、を含む。

分離部材を設置することにより、電池生産過程において接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを効果的な方式で防止することができる。また、接合剤の塗布効率及び精度を向上させ、それにより電池の生産効率を向上させることができる。

いくつかの実施例では、前記圧力解放機構は作動領域を有し、かつ前記圧力解放機構は前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に前記作動領域で前記内部圧力を放出するための解放通路を形成できるように構成され、及び、前記分離部材は本体及び前記本体の表面から突出して設置される突起を備え、前記突起は前記圧力解放機構の前記作動領域の位置に対応するように配置され、かつ前記突起は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される。

これにより、電池の生産過程において接合剤が圧力解放機構の表面に塗布されることによる圧力解放機構の作動への阻害を簡単かつ効果的な方式で防止することができる。かつ、実際の必要に応じて分離部材を柔軟的に加工して製造することができ、それによって製造された単一の分離部材は複数の突起を介してそれぞれ複数の圧力解放機構の作動領域に対して接合剤を分離する効果を実現し、したがって、生産コストの削減に役立つ。

いくつかの実施例では、前記取り付け部材は逃げ構造を備え、前記逃げ構造は前記圧力解放機構の作動を可能にする空間を提供するように構成され、前記逃げ構造と前記圧力解放機構との間に逃げキャビティが形成され、及び、前記分離部材は本体及び前記本体の表面から突出して設置される突起を備え、前記突起は前記逃げキャビティの位置に対応するように配置され、かつ前記突起は少なくとも前記逃げキャビティの前記圧力解放機構に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティに入ることを防止するように構成される。

これにより、電池の生産過程において接合剤が圧力解放機構の作動を妨げかつ排出物が流れて通過するための通路を形成する可能性のある逃げキャビティに塗布され、それによって圧力解放機構がその設計機能を発揮することを阻害することを簡単かつ効果的な方式で防止することができる。かつ、実際の必要に応じて分離部材を柔軟的に加工して製造し、これによって製造された単一の分離部材が複数の突起を介してそれぞれ複数の逃げキャビティに対して接合剤を分離する効果を実現することができ、したがって生産コストの削減に役立つ。

いくつかの実施例では、前記分離部材を提供するステップは、ブロー成形プロセスを用いて前記本体の表面に前記突起を形成するステップを含む。ブロー成形プロセスを用いると、必要な分離部材を容易かつ低コストで加工して製造することができる。

本願の第４態様によれば、電池の製造機器を提供し、該機器は、複数の電池セルを製造するための電池セル製造モジュールであって、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備えた電池セル製造モジュールと、接合剤を介して前記電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材を製造するための取り付け部材製造モジュールと、前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材を製造するための分離部材製造モジュールと、前記分離部材を前記電池セル又は前記取り付け部材に対して装着して固定し、及び前記接合剤を塗布することで前記電池セルを前記取り付け部材に取り付けるための組み立てモジュールと、を備える。

ここで説明される図面は本願のさらなる理解を提供するものであり、本願の一部を構成し、本願の例示的な実施例及びその説明は本願を説明するためのものであり、本願に対する不適切な限定を構成するものではない。図中、

本願の電池を使用する車両のいくつかの実施例の構造模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの分解模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの立体模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの立体模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池の分解模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池の分解模式図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池の断面図である。 図７に示される電池のＢ部分の拡大図である。 本願のいくつかの実施例に係る分離部材の立体図である。 本願のいくつかの実施例に係る分離部材が熱管理部材に取り付けられていない分解図である。 本願のいくつかの実施例に係る分離部材が熱管理部材に取り付けられた分解図である。 本願のいくつかの実施例に係る熱管理部材の平面図である。 図１２に示される本願の熱管理部材のＡ－Ａ断面図である。 図１２に示される本願の熱管理部材の下面図である。 本願に係る電池の製造方法のいくつかの実施例のプロセス模式図である。 本願に係る電池の製造機器のいくつかの実施例の構造模式図である。

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本願の複数の実施例を示す図面を参照しながら、本願の実施例の技術案について明確で、完全に説明する。理解できるように、説明される実施例は本願のいくつかの実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本願に記載されている実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を必要としない前提において得ることができるすべてのその他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属するものとなる。

特に定義されていない限り、本願において使用されるあらゆる専門用語又は科学用語は本願の当業者が通常理解する意味と同じである。本願では、出願される明細書において使用される用語は具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本願を制限するものではない。本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の簡単な説明における用語「備える」、「含む」、「有する」、「ある」、「含有する」、「包含」等は開放式用語である。従って、例えば１つ又は複数のステップ又は素子を「備える」、「含む」、「有する」方法又は装置は、１つ又は複数のステップ又は素子を有するが、この１つ又は複数の素子のみを有することに限定されない。本願の明細書及び特許請求の範囲又は上記図面における用語「第１」、「第２」等は異なる対象を区別するものに過ぎず、特定の順次又は主従関係を説明するためのものではない。また、用語「第１」、「第２」は説明するためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示又は示唆し、又は、指示した技術的特徴の数を実質的に示すものとして理解することはできない。それにより、「第１」、「第２」が限定された特徴は１つ又は複数の該特徴を明示的又は実質的に含むことができる。本願の説明において、特に明記しない限り、「複数」は２つ又は２つ以上を意味する。

本願の説明において、理解する必要がある点として、「中心」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「トップ」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「径方向」、「円周方向」等の用語が示す方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係であり、本願を容易に説明し及び説明を簡素化するためのものに過ぎず、示す装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構造及び操作されることを指示又は示唆しないため、本願を限定するものとして理解できない。

本願の説明において、説明する必要がある点として、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「装着」、「連結」、「接続」、「取り付け」は広義に理解すべきであり、例えば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続され、又は一体的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間媒体を介して間接的に連結されてもよく、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。

本願で言及した「実施例」は、実施例を参照して説明した特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書における各箇所に出現する該連語は、必ず同じ実施例を指すとは限らず、他の実施例と排他性のある独立した又は代替の実施例でもない。当業者であれば明示的及び暗示的に理解されるように、本願で説明される実施例は他の実施例と組み合わせることができる。

上記したように、強調するように、本明細書において用語「備える／含む」が使用される場合、前記特徴、整数、ステップ又はユニットの存在を明確に示すために使用されるが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、部材又はグループとなる特徴、整数、ステップ、部材が存在し又は追加されることを排除できない。本願で使用されるように、文脈上に特に明記しない限り、単数形「１つ」、「１」及び「該」は複数形も含む。

本明細書における「１」、「１つ」は１つを意味できるが、「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数」の意味と同じであってもよい。「約」という用語は通常に、言及した数値の±１０％であり、又はより具体的に±５％である。特許請求の範囲で使用される用語「又は」は、それが代替の解決策のみを指すと明確に述べられていない限り、「及び／又は」を意味する。

本願の用語「及び／又は」は、関連対象の関連関係を説明するためのものに過ぎず、３つの関係が存在することを示し、例えば、Ａ及び／又はＢの場合、Ａが単独で存在し、ＡとＢが同時に存在し、Ｂが単独で存在するという３種の状況を示す。また、本願の文字「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

本分野で言及されている電池は充電可能であるか否かに応じて一次電池及び充電式電池に分けられる。一次電池（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｙ）は「使い捨て」電池及びガルバニ電池とも呼ばれ、それらは電力がなくなると、再充電して使用することができなくなり、廃棄することしかできない。充電式電池は二次電池（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｙ）又はニッカド電池、蓄電池とも呼ばれる。充電式電池の製造材料及びプロセスは一次電池とは異なり、その利点は充電後に複数回サイクル使用できることであり、充電式電池の出力電流負荷容量はほとんどの一次電池よりも高い。従来、一般的な充電式電池のタイプとしては、鉛酸電池、ニッケル水素電池及びリチウムイオン電池が挙げられる。リチウムイオン電池は軽量かつ大容量（容量は同じ重量のニッケル水素電池の１．５倍～２倍である）で、メモリー効果がない等の利点を有し、かつ非常に低い自己放電率を有し、したがって、価格が高いが、幅広く応用される。リチウムイオン電池は純粋な電気自動車及びハイブリッド自動車にも使用され、この用途に使用されるリチウムイオン電池は、容量がより低いが、出力、充電電流が大きく、使用寿命も長いが、コストが高い。

本願の実施例で説明される電池とは、充電式電池を指す。以下、主にリチウムイオン電池を例として本願の発想を説明する。理解できるように、他の任意の適切なタイプの充電式電池は適用できる。本願の実施例で言及されている電池とは、１つ又は複数の電池セルを備えてより高い電圧及び容量を提供するための単一の物理モジュールである。例えば、本願で言及されている電池は電池モジュール又は電池パック等を備えてもよい。電池セルは正極片、負極片、電解液及びセパレータを含み、電池モジュール及び電池パックを構成する基本的な構造ユニットである。電池セルは、通常に実装方式に応じて円筒形電池セル、角形電池セル及びソフトパック電池セルの３種類に分けられる。

リチウムイオン電池セルは主にリチウムイオンが正極片と負極片との間に移動することによって動作する。リチウムイオン電池セルは嵌め込まれたリチウム化合物を電極材料として使用する。現在、リチウムイオン電池として使用される正極材料は主に、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）、酸化ニッケルリチウム（ＬｉＮｉＯ_２）及びリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）である。正極片と負極片との間にセパレータが設置され、これにより３層材料を有するフィルム構造が形成される。該フィルム構造は通常に巻回又は積層方式によって必要な形状の電極組立体として製造される。例えば、円筒形電池セルにおける３層材料のフィルム構造は円筒形形状の電極組立体として巻回され、角形電池セルにおけるフィルム構造は略直方体形状を有する電極組立体として巻回又は積層される。

複数の電池セルは電極端子を介して一体に直列接続及び／又は並列接続されて様々な応用場面に適用する。電気自動車等の大電流応用のような場合、電池の応用は、電池セル、電池モジュール及び電池パックの３つのレベルを含む。電池モジュールは、外部突撃、熱、振動等から電池セルを保護するために、所定の数の電池セルを一体に電気的に接続しかつ１つのフレームに入れて形成される。電池パックは電気自動車に搭載された電池システムの最終的な状態である。従来の電池パックの大部分は１つ又は複数の電池モジュールに電池管理システム（ＢＭＳ）、熱管理部材等の様々な制御及び保護システムを搭載して製造される。技術の発展に伴い、電池モジュールのこの層を省略でき、すなわち、電池セルから電池パックを直接形成する。この改良により、電池システムの重量エネルギー密度、体積エネルギー密度が向上するとともに、構成部品の数が顕著に減少する。本願で言及されている電池は電池モジュール又は電池パックを備える。

電池セルにとって、主な安全上の問題は充電及び放電過程にあり、不必要なリスク及び損失を効果的に回避するために、電池セルに対して通常に少なくとも３つの保護対策を設計する。具体的には、保護対策は少なくともスイッチ素子、適切なセパレータ材料及び圧力解放機構の選択を含む。スイッチ素子とは、電池セル内の温度又は抵抗が所定の閾値に達した場合に電池の充電又は放電を停止させることができる素子である。セパレータは正極片と負極片を分離することに用いられ、温度が所定の数値まで上昇する時にそれに付着されるミクロン単位（ひいてはナノ単位）の微孔を自動的に溶解することができ、それによりリチウムイオンがセパレータから通過できなくなり、電池セルの内部反応を終了する。

圧力解放機構とは電池セルの内部圧力又は内部温度が所定の閾値に達した場合に作動して内部圧力及び／又は内部物質を放出する素子又は部材を指す。圧力解放機構としては具体的には防爆弁、空気弁、圧力解放弁又は安全弁等の形態を用いてもよく、かつ具体的に圧力感応又は温度感応の素子又は構造を用いてもよく、すなわち、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達した場合に、圧力解放機構は動作し又は圧力解放機構に設けられた脆弱構造が破壊され、それにより内部圧力を放出するための開口部又は通路が形成される。本願で言及される閾値は圧力閾値又は温度閾値であってもよく、該閾値の設計は設計ニーズによって異なり、例えば、危険又は暴走のリスクが存在すると見なされる電池セルの内部圧力又は内部温度値に基づいて該閾値を設計又は決定することができる。かつ、該閾値は、例えば電池セルにおける正極片、負極片、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数に使用される材料に決められる可能性がある。

本願で言及されている「作動」とは、圧力解放機構が動作し又は所定の状態に起動され、それにより電池セルの内部圧力を解放させることを指す。圧力解放機構が生じた動作は、圧力解放機構のうちの少なくとも一部の破裂、引き裂き、破砕又は開き等を含むが、それらに限定されない。圧力解放機構が作動する時、電池セルの内部の高温高圧物質が排出物として作動部位から外部へ排出される。この方式により圧力又は温度が制御可能な場合で電池セルに圧力を解放させることで、潜在的な深刻な事故の発生を回避する。本願で言及されている電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は分割された正負極片、セパレータの破片、反応により生じた高温高圧気体、炎等を含むが、それらに限定されない。高温高圧排出物は電池セルの圧力解放機構が設置された方向へ排出され、かつ具体的に圧力解放機構の作動領域の方向に沿って排出され、このような排出物の力及び破壊力は巨大であり、ひいては該方向でのカバー等の１つ又は複数の構造を突破するのに十分である可能性がある。

いくつかの従来の解決策では、圧力解放機構は通常に電池セルのカバープレートに設置される。いくつかの改良される技術案では、圧力解放機構は電池セルの他側又は他の方向のハウジング構造に配置される可能性がある。しかしながら、圧力解放機構はどのような設置方式又は設置位置を用いるかに関わらず、電池に配置された適切な取り付け部材を利用して接合剤（粘着剤又は接着剤とも呼ばれる）を介して電池セルを取り付け部材に取り付け又は組み立てる必要があり、取り付け部材は具体的には電池における熱管理部材、支持部材等の取り付け部材を備える可能性があり、接合剤は例えば熱伝導性シリカゲル、エポキシ樹脂接着剤、ポリウレタン接着剤等を用いる。

理解できるように、本願で言及される支持部材は通常に電池セルに支持作用を提供する又は電池セルの重力作用に抵抗するための部材であり、通常に例えば電池セルのハウジングの底壁又は底部に取り付けられ、電池セルを支持又は固定する。熱管理部材は流体を収容して電池セルの温度を調整するための部材であり、この流体は液体又はガスであってもよく、温度の調整とは電池セルを加熱し又は冷却して温度低減することである。典型的には、電池セルを冷却して温度低減するための熱管理部材は冷却部材、冷却システム又は冷却板等とも呼ばれ、それに冷却媒体、例えばクーラント又は冷却ガスが収容され、冷却媒体は、より優れた温度調整効果を達成するために、循環して流れるように設計されてもよい。冷却媒体としては具体的には、例えば水、水とエチレングリコールの混合液、又はエア等を用いてもよい。取り付け部材は通常に、電池における、接合剤を介して電池セルに一体に接着される部分であり、上記したように、取り付け部材は熱管理部材又は支持部材により提供されるか又は構成され、それ以外に、取り付け部材は電池における任意の他の適切な部材によって提供される可能性もある。

電池のどの部分を取り付け部材として使用するかに関わらず、接合剤を利用して電池セルを電池に組み立てる方式は、通常に接合剤を取り付け部材と電池セルの互いに取り付けられる接着面に塗布又はコーディングし、そして接合剤が硬化した後に生じた接着力及び凝集力を利用して表面接着方式で電池セルと取り付け部材における対応する接着面を一体に接合し、それにより電池セルを取り付け部材に組み立てるという目的を実現する。このような設計及びその加工方式は、実施しやすく、プロセスが簡単で、コストが低くかつ取り付けが強固かつ確実である利点により幅広く応用される。

しかしながら、本願の発明者は大量の研究及び実験により見出したように、上記幅広く使用される、接合剤を利用して電池セルを電池における取り付け部材に取り付ける設計が予想外に電池セルの使用安全性に確実な保証を提供する圧力解放機構の上記設計に不利な影響をもたらす可能性がある。

具体的には、一方、接合剤をコーティングする時、特定の領域に接合剤を多すぎてコーティングし又は接合剤がコーティングされた接着面の傾斜により接合剤の一部が圧力解放機構の作動に関する領域に流れ込み、このような場合で、流れ込まれる接合剤を整理しないと、硬化したこの部分の接合剤は圧力解放機構の作動に不利な影響をもたらす可能性があり、ひいては圧力解放機構が作動する時に形成された、排出物が流出するための通路又は開口部を詰めるか又はそれらを部分的に詰め、排出物の放出に影響を与える可能性がある。

他方、電池セルにおける圧力解放機構は電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達した場合に作動する場合、電池セルの内部の高温高圧物質が排出物として作動する部位から外部へ排出され、このとき、高温高圧排出物が放出過程にその自体の破壊力及び／又は高温により、この前に排出物の通過箇所の近くの接着面にコーティングされた接合剤を熔融させかつ圧力解放機構の作動に関する領域、例えば圧力解放機構が作動する部位又は圧力解放機構が作動して形成された、排出物を放出するための通路又は開口部に流れ込む可能性があり、さらに排出物の放出に不利な影響を与える。

圧力解放機構がその設計機能を発揮することにより必要な場合に電池セルの内部の高温高圧排出物を放出することを確保するために、特定の方式で熱伝導性シリカゲル等の接合剤は、圧力解放機構の作動に影響を与える可能性があり又は圧力解放機構が排出物の流出のための開口部又は通路を形成することに影響を与える可能性がある領域に塗布されることを阻止する必要がある。しかしながら、接合剤の塗布により電池セルを電池における取り付け部材に組み立てる方式を放棄するか、又は電池セル又は取り付け部材の接合剤を塗布する必要がある接着面の周りに遮断構造を増設すると、電池の加工製造難度及び生産コストを大幅に増加させる。従って、如何に電池セルに設置された圧力解放機構がその設計機能を発揮することにより電池の使用安全性を確保するとともに、電池の加工製造難度及び生産コストをできるだけ低く維持するかは、研究者及び当業者にとって解決しにくい技術的問題である。

従来技術の電池に存在する上記問題及び他の潜在的な問題を解決するか又は少なくとも部分的に解決するために、本願の発明者は電池を提供し、かつ以下、その設計を具体的に説明する。理解できるように、本願の実施例で説明された電池は電池を使用する様々な装置に適用でき、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電動自転車、電気自動車、汽船、航宙機、電動玩具及び電動工具等であり、例えば、航宙機は飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等を含み、電動玩具は固定式又は移動式の電動玩具を含み、例えば、ゲーム機、電動玩具車、電動玩具船及び電動玩具飛行機等であり、電動工具は金属切削電動工具、粉砕電動工具、組み立て電動工具、及び鉄道電動工具を含み、例えば電動ドリル、電動グラインダー、電気レンチ、電動ドライバ、電動ハンマー、インパクトドリル、コンクリートバイブレーター及び電動プレーナーである。

本願の実施例で説明される電池は上記説明した機器に適用できるだけでなく、電池を使用するすべての機器にも適用でき、説明の便宜上、以下の実施例はいずれも電気自動車を例として説明する。

例えば、図１に示すように、本願の一実施例の車両１の簡単な模式図である。車両１は燃料自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー式電気自動車等であってもよい。図１に示すように、車両１の内部に電池１０が設置されてもよく、例えば、車両１の底部又は前部又は尾部に電池１０が設置されてもよい。電池１０は車両１の給電に使用され、例えば、電池１０は車両１の操作電源として使用されてもよい。かつ車両１はコントローラ３０及びモータ４０を備えてもよい。コントローラ３０は電池１０がモータ４０に給電するように制御することに用いられ、例えば、車両１の始動、ナビゲーション及び運転時の動作電力需要に用いられる。本願の別の実施例では、電池１０は車両１の操作電源として使用されるだけでなく、車両１の駆動電源として使用され、ガソリン又は天然ガスを代替又は部分的に代替して車両１に駆動動力を提供することができる。以下で言及する電池１０は複数の電池セル２０を備える電池パックとして理解することができる。

図２－４に示すように、電池セル２０はケース２１、電極組立体２２及び電解液を含み、電極組立体２２は電池セル２０のケース２１に収容され、電極組立体２２は正極片、負極片及びセパレータを備える。セパレータの材質はＰＰ又はＰＥ等であってもよい。電極組立体２２は巻回型構造であってもよく、積層型構造であってもよい。ケース２１はハウジング２１１及びカバープレート２１２を備える。ハウジング２１１は複数の壁で形成される収容キャビティ２１１ａ及び開口部２１１ｂを備える。カバープレート２１２は開口部２１１ｂに配置されて収容キャビティ２１１ａを密閉する。電極組立体２２に加えて、収容キャビティ２１１ａには電解液が収容される。電極組立体２２における正極片及び負極片は通常にタブが設けられ、タブは通常に正極タブ及び負極タブを備える。

具体的に、正極片は正極集電体及び正極活物質層を備え、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、正極活物質層がコーティングされていない正極集電体は正極活物質層がコーティングされた正極集電体から突出し、正極活物質層がコーティングされていない正極集電体は正極タブとして使用され、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極片は負極集電体及び負極活物質層を備え、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、負極活物質層がコーティングされていない負極集電体は負極活物質層がコーティングされた負極集電体から突出し、負極活物質層がコーティングされていない負極集電体は負極タブとして使用される。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボン又はシリコーン等であってもよい。溶断せずに高電流が流れることを確保するために、正極タブは数が複数でありかつ一体に積層され、負極タブは数が複数でありかつ一体に積層される。タブは接続部材２３を介して電池セル２０の外部の正電極端子２１４ａ及び負電極端子２１４ｂに接続される。本願の説明において、正電極端子２１４ａと負電極端子２１４ｂは一体として電極端子２１４と呼ばれる。角形電池セルにとって、図２及び図４に示すように、電極端子２１４は通常にカバープレート２１２部分に設置されてもよい。

図５－６は本願のいくつかの実施例に係る電池１０の分解図である。図５－６に示すように、電池１０は複数の電池セル２０を実装するためのボックス１１を備えてもよく、ボックス１１は液体又は他の異品が電池セル２０の充電又は放電に影響を与えることを回避することができ、複数の電池セル２０はバス部材１２を介して互いに電気的に接続され、バス部材１２を介して複数の電池セル２０に直並列接続された後に電池１０は高い電圧を提供することができる。ボックス１１はカバー本体１１１及びケーシング１１２を備えてもよい。カバー本体１１１とケーシング１１２は一体に密封して組み合わせられて共に取り囲んで複数の電池セル２０を収容するための電気キャビティ１１ａを形成し、もちろん、この両者の間は密封せずに互いに組み合わせられてもよい。いくつかの実施例では、熱管理部材１３は複数の電池セル２０を収容するためのボックス１１の一部を構成することができる。例えば、熱管理部材１３はボックス１１のケーシング１１２の側部部分１１２ｂを構成し又は側部部分１１２ｂの一部を構成することができ、又は図６に示すように、熱管理部材１３はボックス１１のケーシング１１２の底部部分１１２ａを構成し又は底部部分１１２ａの一部を構成することができる。熱管理部材１３を利用してケーシング１１２の一部を構成するという設計は、電池１０の構造をよりコンパクトにし、空間の有効利用率を向上させるのに役立ち、エネルギー密度を向上させるのに役立つ。

いくつかの代替の実施形態では、図６及び図７に示すように、電池１０は保護部材１１５をさらに備えてもよい。本願における保護部材１１５とは、熱管理部材１３の電池セル２０から離れた一側に配置されて熱管理部材１３及び電池セル２０を保護する部材である。これらの実施例では、収集キャビティ１１ｂは保護部材１１５と熱管理部材１３との間に配置されてもよい。

図７－８に示すように、該電池１０における少なくとも１つの電池セル２０は圧力解放機構２１３を備える。いくつかの実施例では、電池１０における各電池セル２０にはいずれも圧力解放機構２１３が設置され、又は、複数の電池セル２０のうち、電池１０での位置又は他の電池セル２０の特性のため熱暴走が発生する可能性のある部分の電池セル２０には圧力解放機構２１３が設置されてもよい。圧力解放機構２１３は電池セル２０の内部圧力又は温度が所定の閾値に達した場合に作動して電池セル２０の内部圧力を放出することができる。

該電池１０は接合剤を介して電池セル２０に取り付けられるのに適する取り付け部材をさらに備え、該取り付け部材は例えば電池１０における熱管理部材１３、支持部材等であってもよい。熱伝導性シリカゲル等の接合剤が取り付け部材と圧力解放機構２１３との間に塗布されるため圧力解放機構２１３が作動して、その上記設計機能、すなわち、電池セル２０の内部圧力又は温度が高い時に作動して電池セル２０の内部圧力を放出するための通路又は開口部を形成する機能を発揮することを阻止し又は影響を与えることを回避するために、電池１０にはさらに分離部材１４が設けられてもよく、該分離部材１４は接合剤が取り付け部材と圧力解放機構２１３との間に塗布されることを防止することができる。以下、主に取り付け部材が熱管理部材１３である実施例及び関する分離部材１４の設計について例を挙げて説明し、理解できるように、取り付け部材が支持部材である場合について、実質的に同じ又は類似の分離部材１４の構造又は配置も適用できる。

図８は分離部材１４を例示的に示し、該分離部材１４は少なくとも圧力解放機構２１３の作動領域を囲んで、接合剤が作動領域に入ることを防止する。この方式により、接合剤が任意の方向から作動領域に流れ込んで圧力解放機構の作動動作の実行にいかなる阻害又は不利な影響をもたらすことを回避することができる。

本願の各実施例で使用される分離部材１４は様々な可能な構造を使用することができ、それにより、電池セル２０を取り付け部材に組み立てるために使用される上記接合剤は取り付け部材と圧力解放機構２１３との間の空間から分離され、又は、コーティングされる接合剤は、接合剤が流れ込むと、圧力解放機構２１３がその圧力解放の設計機能を発揮することに影響を与える可能性がある空間から分離される。以下のいくつかの好ましい実施例の説明において分かるように、分離部材１４は圧力解放機構２１３の一部の領域を囲むように設計されてもよく、該一部の領域は圧力解放機構２１３が作動する時に電池セル２０の内部圧力を放出する解放通路を形成して排出物を流出させ（作動領域又は解放領域と呼ばれてもよい）、熱管理部材１３等の取り付け部材上の圧力解放機構２１３に対応する領域に取り付けられ、それにより取り付け部材により提供される圧力解放機構２１３の作動を可能にする空間（例えば以下に説明される逃げ構造１３４）等を囲む。

いくつかの実施例では、分離部材１４は接合剤をコーティングする前に、熱管理部材１３等の取り付け部材上の圧力解放機構２１３に対応する領域に取り付けられてもよい。説明する必要がある点として、接合剤を介して電池セル２０と一体に接着されている電池における任意の部材は、取り付け部材又は取り付け部材の一部に属すると見なすことができ、これらの部材はすべて分離部材１４を使用でき、すなわち接合剤をコーティングする前に分離部材１４を取り付けることができる。この方式により、接合剤をコーティングする時に、分離部材１４は、接合剤が取り付け部材における圧力解放機構２１３に対応し、特に圧力解放機構２１３における作動して電池セルの内部圧力を放出する解放通路を形成して排出物を流出させる領域に入ることを防止することができ、それにより圧力解放機構２１３が作動しかつその設計機能を正常に実現できることを確保する。また、分離部材１４を使用すると、接合剤を圧力解放機構２１３の作動に関する領域にコーティングすることを心配することなく、接合剤のコーティング速度及び精度を加速させることができ、かつ生産時間及びコストを節約する。

図９は本願のいくつかの実施例に係る分離部材１４の立体図を示し、図１０は図９に示される分離部材１４と取り付け部材の一例とする熱管理部材１３とが一体に組み立てられない場合の分解図を示し、図１１は図９に示される分離部材１４と熱管理部材１３とが一体に取り付けられる場合の立体図を示す。図９－１１に示される実施例では、分離部材１４は接合剤をコーティングする前に熱管理部材１３等の取り付け部材に取り付けられ、かつ分離部材１４における特別な構造特徴は少なくとも圧力解放機構２１３又は取り付け部材に設けられた逃げ構造１３４に対応し、逃げ構造１３４は圧力解放機構２１３の作動を可能にする空間を提供することができる。関する逃げ構造１３４の具体的な構造及び特徴については、以下で詳細に説明する。

図９－１１に示すように、本願のいくつかの好ましい実施例によれば、分離部材１４は本体１４１及び複数の突起１４２を備えてもよい。本体１４１は、熱管理部材１３等の取り付け部材に取り付けられるか又は組み立てられるのに適する。突起１４２は本体１４１の表面から外部へ突出し、かつ突起１４２は、本体１４１が取り付け部材に取り付けられた場合で圧力解放機構２１３又は圧力解放機構２１３の解放領域又は以下で説明されるいくつかの実施例における逃げ構造１３４又は逃げキャビティ１３４ａに対して突出方向において整列するように配置される。図１０－１１に示される例では、突起１４２は逃げ構造１３４と整列するように配置され、しかしながら、図８を参照して容易に理解できるように、逃げ構造１３４自体の設置により、圧力解放機構２１３に対応し又は両者が互いに整列し、したがって、突起１４２は圧力解放機構２１３と整列し又はその作動領域（又は解放領域）と整列すると見なされてもよい。又は、別の示されていない実施例では、例えば電池１０に逃げ構造１３４が設置されていない例では、突起１４２は圧力解放機構２１３と直接整列し又はその作動領域又は解放領域と整列するように配置されてもよい。

理解できるように、ここで説明される分離部材１４に含まれる本体１４１及び突起１４２は分離部材１４が必ず互いに独立した部材を備えることを示すことではなく、かついくつかの好ましい実施例についての下記説明から分かるように、本体１４１と突起１４２の両者は一体構造に成形されると、複数の面において有利である可能性がある。

本願では、本体１４１は、分離部材１４における、支持部材又は熱管理部材１３等の取り付け部材に容易に取り付けられるように設計された部分として理解されてもよく、突起１４２は、本体１４１の表面から突出し、突起１４２の外周サイズが圧力解放機構２１３の外周サイズ以上であり又は少なくとも圧力解放機構２１３の解放領域以上であるように設計され、突起１４２の突出部分の高さは、例えば接合剤を塗布する時に接合剤が圧力解放機構２１３と取り付け部材との間の空間に入ることを阻止し、流れ込まれた接合剤が圧力解放機構２１３の正常動作を妨げることを回避するのに役立つ。この方式により、接合剤をコーティングする場合、一方、接着剤塗布器は所定の経路に応じて接着剤塗布操作を実行するようにガイドすることができ、他方、接合剤が圧力解放機構２１３の所在する位置にコーティングされないことを確保でき、それにより接合剤が適切な位置に効率的でかつ正確にコーティングされることを確保できる。

図９－１１に示される実施例では、分離部材１４は細長いシート状の本体１４１を有し、各本体１４１に突出する一列の突起１４２を有するように設計されるが、理解できるように、本願における本体１４１及び突起１４２は圧力解放機構２１３の形状、構造等の要素に応じて様々な形状を有する。電池の重量エネルギー密度又は体積エネルギー密度を考慮すると、本体１４１は通常に薄い厚さを有し、したがって、本体１４１は通常に様々な形状のフィルム又はシート状となる。典型的には、該分離部材１４又は本体１４１の肉厚は０．０１ｍｍ～０．０５ｍｍの間である。突起１４２の形状は、例えば図面に示される長円形又は円形、楕円形、角形等の形状であってもよい。かつ、単一の本体１４１には単一の突起１４２、複数列の突起１４２を有し、又は他の方式で配列される複数の突起１４２を有するように設計されてもよく、突起１４２の本体１４１の表面における配列及び相対位置は電池における電池セル２０の圧力解放機構２１３の設置位置に適応すればよい。

いくつかの好ましい実施例によれば、単一の分離部材１４は１つの本体１４１及び該本体１４１の表面から突出する複数の突起１４２を備えるように設計されてもよく、本体１４１は全体として電池の取り付け部材に取り付けられ、かつこのように取り付けられる場合で、複数の突起１４２はそれぞれ該電池１０に含まれる複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３と一対一で対応して整列し（又は圧力解放機構２１３の解放領域と整列する）、それにより各突起１４２はそれぞれ、それに整列した圧力解放機構２１３を囲むことができ（又は少なくとも圧力解放機構２１３の解放領域を囲む）。これにより、分離部材１４を電池の取り付け部材に組み立てる過程は簡単であり、また、複数の突起１４２を利用すると、より独立した方式でコーティング又はコーティングされる接合剤を、該電池に含まれる複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３又はその解放領域から分離することができる。かつ、このようにすると、操作者が接合剤をコーティングする時に接合剤のコーティングをより高い効率で適切に完了することを助けることができ、それにより、操作者は接合剤のコーティング操作を注意深く行う必要がなく、電池１０の組み立てコスト及び生産コストの削減に役立つ。

上記解決策に基づいて、単一の分離部材１４が複数の突起１４２を有するように設計できるため、このような設計は、１つの電池１０に複数の電池セル２０が収容されかつ複数の電池セル２０にそれぞれ圧力解放機構２１３が設けられるという典型的な電池タイプにとって非常に有利であり、単一の分離部材１４が所定の位置に組み立てられる場合で、該複数の突起１４２は複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３に対して接合剤を分離する作用を果たすことができるためである。

複数の電池セル２０を備えた電池１０では、電池セル２０は通常に電池１０の取り付け部材に列となって取り付けられる。このような状況に対して、上記した１つの本体１４１及び該本体１４１の表面から突出する複数の突起１４２を備えた分離部材１４を使用することができ、該分離部材１４は一体形成された一体型シートであってもよく、かつ該分離部材１４の本体１４１が電池１０の取り付け部材に取り付けられる場合、その複数の突起１４２はそれぞれ該電池に含まれる複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３と一対一で対応して整列することができる。選択可能に、複数の電池セル２０に使用される複数の分離部材１４を一体形成してもよく、ここで列となって配置される複数の分離部材１４の位置はそれぞれ複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３の位置に対応する。このように、複数の電池セル２０を電池１０に組み立てる組み立て過程をより簡単にし、組み立て効率を高くすることができる。

本願のいくつかの実施例によれば、上記した図８、図１０及び図１２－１３に示すように、熱管理部材１３等の取り付け部材に逃げ構造１３４が設けられてもよく、逃げ構造１３４と圧力解放機構２１３との間に逃げキャビティ１３４ａが形成され、それにより圧力解放機構２１３の作動を可能にする空間を形成し、これらの実施例では、分離部材１４及びその突起１４２の配置は逃げ構造１３４又は逃げキャビティ１３４ａの配置に対応し又は互いに整列する。

具体的には、該逃げキャビティ１３４ａは、例えば逃げ構造１３４と圧力解放機構２１３で共に取り囲んで形成した密閉空洞部であってもよい。このような解決策では、電池セル２０からの排出物の排出にとって、該逃げキャビティ１３４ａの入口側の表面は圧力解放機構２１３の作動により開けられ、該入口側の表面に対向する出口側の表面は高温高圧排出物により部分的に破壊されて開けられ、それにより排出物の解放通路は形成される。別の実施例によれば、該逃げキャビティ１３４ａは、例えば逃げ構造１３４と圧力解放機構２１３で共に取り囲んで形成した非密閉空洞部であってもよく、該非密閉空洞部における出口側の表面は排出物の流出のための通路を有する。図８の逃げキャビティ１３４ａにおける矢印に示すように、排出物は略扇形の方向に外部へ排出される。

いくつかの実施例によれば、図１２－１４に示すように、熱管理部材１３は逃げキャビティ１３４の底部の逃げ底壁１３４ｂ及び逃げキャビティ１３４ａを取り囲む逃げ側壁１３４ｃをさらに備える。ここで言及される逃げ底壁１３４ｂとは、逃げキャビティ１３４ａの圧力解放機構２１３に対向する壁であり、逃げ側壁１３４ｃは逃げ底壁１３４ｂに隣接しかつ所定の角度で逃げキャビティ１３４ａを取り囲む壁であり、逃げ側壁１３４ｃと逃げ底壁１３４ｂとの間の夾角は好ましくは１０５°－１７５°の範囲内にある。熱管理部材１３には流体を収容するための流路１３３がさらに設置されてもよく、流体は冷却媒体であってもよく、それにより電池セル２０の温度を低減する。

それに対応し、これらの実施例では、分離部材１４の複数の突起１４２は具体的には図１０－１１に示される配置を使用してもよく、各突起１４２はそれぞれ、それに整列する逃げキャビティ１３４ａを囲むことができ、すなわち、突起１４２は対応する逃げキャビティ１３４ａの逃げ側壁１３４ｃの上側周縁部又は上側周縁部外に実質的に覆設される。すなわち、分離部材１４の突起１４２を対応する逃げキャビティ１３４ａの上側周縁部を実質的に覆設させて、それによりコーティング又はコーティングされる接合剤を逃げ構造１３４又は逃げキャビティ１３４ａから分離する。

上記好ましい実施例に係る熱管理部材１３及び分離部材１４は電池の組み立て効率を向上させるのに役立つ。分離部材１４を電池の取り付け部材に組み立てる過程は簡単であり、また、複数の突起１４２を利用すると、より独立した方式でコーティング又はコーティングされる接合剤を、電池に含まれる複数の電池セル２０の圧力解放機構２１３に対応する逃げキャビティ１３４ａから分離することができる。これにより、コーティングされる接合剤は電池セル２０の圧力解放機構２１３がその設計機能を発揮することに影響を与えることを防止し、それにより電池の使用安全性を確保する。かつ、このように、操作者が接合剤をコーティングする時に接合剤のコーティングを効率的で適切に完了することを助けることができる。

例えば、図１０－１１に示される実施例では、単一の細長いシート状の本体１４１が熱管理部材１３に組み立てられかつ所定の位置に組み立てられる場合、該本体１４１における８個の突起１４２はそれぞれ、それに整列する８個の逃げ構造１３４又は逃げキャビティ１３４ａに覆設され、それにより、接合剤が逃げキャビティ１３４ａに入ることができなくなる。換言すれば、単一の分離部材１４の一回の組み立てにより、８個ひいてはそれ以上の電池セル２０の圧力解放部材２１３に対する分離操作を実現することができる。

理解できるように、本願では電池セル２０における圧力解放機構２１３の配置方向及び位置を限定せず、実際に、圧力解放機構２１３が電池セル２０の下部、上部又は側部等に配置されることに関わらず、本願により提案される分離部材１４の関連設計はいずれも適切に応用でき、かつ圧力解放機構２１３がその設計機能を実現して必要な場合に電池セル内の高温高圧排出物を放出し、それにより電池の使用安全性を確保するという有益な作用を果たす。

いくつかの実施例では、図１２－１４に示すように、熱管理部材１３は以下の具体的な構造を有するように設計されてもよい。熱管理部材１３は第１熱伝導板１３１及び第２熱伝導板１３２を備えてもよく、第２熱伝導板１３２には流路１３３に対応する凹溝構造が形成され、第１熱伝導板１３１には逃げ構造１３４が形成され、第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２を一体に組み立て、例えば第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２は溶接（例えばろう付け）によって一体に組み立てられ、上記実施例で説明された熱管理部材１３を形成できる。もちろん、理解できるように、第１熱伝導板１３１と第２熱伝導板１３２を組み立てることによって熱管理部材１３を形成するという方式は一例に過ぎず、上記熱管理部材１３の形成は他の適切な方式で製造されてもよい。

熱管理部材１３に設置される流路１３３は逃げキャビティ１３４を少なくとも部分的に取り囲んで配置されてもよく、すなわち、逃げ側壁１３４ｃは流路１３３と逃げキャビティ１３４ａを分離させ、逃げ側壁１３４ｃには、例えば高温高圧排出物によって容易に破壊される脆弱構造が設置されてもよい。理解できるように、本願で言及される脆弱構造は、厚さ薄化部、切り込み（例えば、図１０及び１２に示される十字状切り込み１３４ｄ）、消耗材料で製造される消耗部、又は融点の低い材料で製造される消耗部等を含むが、それらに限定されない。

このような方式により、電池セル２０からの排出物が該逃げキャビティ１３４ａに入る場合、逃げ側壁１３４ｃにおける脆弱構造を破壊し、それにより流路１３３におけるクーラント等の冷却媒体を逃げキャビティ１３４ａに流出させるとともにクーラントが電池セル２０からの高温高圧排出物に接触しかつ大量の熱を吸収して気化することにより、短時間内に電池セル２０からの高温高圧排出物の温度及び圧力を大幅に低減させ、それにより、電池１０における、熱暴走が発生していない他の電池セル２０等の部材に対して保護効果を果たす。かつ、分離部材１４の複数の突起１４２は対応する逃げキャビティ１３４ａの逃げ側壁１３４ｃの上側周縁部又は上側周縁部外を実質的に覆設するため、このような設計により、排出物が逃げ側壁１３４ｃの脆弱構造を破壊しかつ冷却媒体を導入するとともに、分離部材１４及びその突起１４２が依然としてその外側の熱伝導性シリカゲル等の接合剤に対して所定の遮断作用を果たし、電池の安全性を向上させる。

本願のいくつかの好ましい実施例によれば、分離部材１４及びその突起１４２は以下の特定の設計、材料又は製造プロセスのうちの１つ又は複数を使用することができ、かつ以下の好ましい例に係る分離部材１４は原則として本願の上記任意の実施例に適用することができる。

いくつかの好ましい実施例では、分離部材１４における突起１４２の高さは接合剤の所定の塗布高さ以上であってもよく、このように接合剤を塗布する時に接合剤が圧力解放機構２１３と取り付け部材との間の領域に入らず又は少量入ることを確保でき、特に取り付け部材に逃げ構造１３４が設置される場合で非常に有利である。また、突起１４２はまた、電池セル２０が取り付け部材に取り付けられた場合で接合剤の高さと一致するように圧縮できるように構成され、これにより取り付け部材と電池セル２０との間の接続を確保する。典型的には、突起１４２は電池セル２０が電池の取り付け部材に取り付けられる前に接合剤の所定の塗布高さよりもわずかに高い高さを有し、接着面にコーティングされる接合剤を介して電池セル２０及び電池の取り付け部材を接着して圧接又は接合する時、電池セル２０及び電池の取り付け部材において基本的に平行な接着面を利用し、簡単に圧接すると、突起１４２が接合剤の高さと一致するように圧縮され、このとき、突起１４２は電池セル２０と電池の取り付け部材の両者の接着面間にいずれかの隙間を残さず、これにより接合剤は圧力解放機構２１３が作動しかつ排出物の通路を形成する領域から分離される。

本願のいくつかの好ましい実施例では、分離部材１４はブロー成形プロセスによって熱可塑性材料で製造されてもよい。分離部材１４の製造過程の簡略化及びコストの削減に役立ち、かつ、１つの本体１４１及び複数の突起１４２を備えた分離部材１４の場合、熱可塑性材料を利用してブロー成形プロセスによってこのような分離部材１４を製造することは、非常に経済的であり、例えば、熱可塑性材料で製造される１つ又は１枚のシート又はフィルムを基礎としてブロー成形プロセスによってシート又はフィルムにおいて加工して複数の突起１４２を形成し、それにより分離部材１４を製造する。

いくつかの実施例では、分離部材１４はまた、電池セル２０からの排出物によって容易に破壊される材料で製造され、それにより排出物が分離部材１４を容易に突破することができる。選択可能に、突起１４２又は分離部材１４全体は、高温高圧排出物によって容易に破壊され又は貫通強度の低い材料又は構造で製造されてもよい。いくつかの好ましい実施例によれば、融点が排出物の排出温度以下である熱可塑性材料で突起１４２又は分離部材１４全体を製造することができ、これにより電池セル２０に熱暴走が発生していない一般的な使用状態で分離部材１４はより高い構造強度を有するとともに、電池セル２０に熱暴走が発生する緊急状況で高温高圧排出物に短い時間内に確実に破壊される。

理解できるように、分離部材１４は上記した本体１４１及び本体１４１の表面から突出する突起１４２を備えた構造を用いることができるだけでなく、別の実施例によれば、分離部材１４は突起１４２を有さない構造を用いてもよく、上記実施例では突起１４２が設置された位置に対応して接合剤が取り付け部材と圧力解放機構２１３との間に塗布されることを防止するための専用塗膜、例えばゲル忌避層を設置する。換言すれば、このような実施例では、ゲル忌避層がコーティングされた領域は少なくとも各逃げキャビティ１３４ａの対応する圧力解放機構２１３に面する一側の周縁を被覆し、又は少なくとも圧力解放機構２１３の作動領域又は解放領域を被覆する。

もちろん、別の実施例によれば、本体１４１及び本体１４１の表面から突出する突起１４２を備えた上記分離部材１４を基礎として、突起１４２の表面にゲル忌避層がさらに設置されてもよく、それにより接合剤を圧力解放機構２１３が作動しかつ排出物の通路を形成する作動領域から確実に分離し又は逃げキャビティ１３４ａから確実に分離する。

以上、図１～図１４を参照して本願の実施例の電池を説明したが、以下、図１５及び図１６を参照して本願の実施例の電池の製造方法及び機器を説明し、ここで詳細に説明していない部分は上記各実施例を参照すればよい。

具体的には、図１５は本願の実施例の電池の製造方法３００の概略フローチャートを示す。図１５に示すように、該方法３００は、複数の電池セルを提供するステップ３０１であって、複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備える、ステップ３０１と、接合剤を介して電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材を提供するステップ３０２と、接合剤が取り付け部材と圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材を提供するステップ３０３と、電池セルを取り付け部材に取り付けるように接合剤を塗布するステップ３０４と、を含む。

分離部材を設置することにより、電池生産過程において接合剤が取り付け部材と圧力解放機構との間に塗布されることを効果的な方式で防止することができる。また、接合剤の塗布効率及び精度を向上させ、それにより電池の生産効率を向上させることができる。

いくつかの実施例では、圧力解放機構は作動領域を有し、かつ圧力解放機構は電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動領域に内部圧力を放出するための解放通路を形成するように構成され、及び、分離部材は本体及び本体の表面から突出して配置された突起を備え、突起は圧力解放機構の作動領域の位置に対応するように配置され、かつ突起は少なくとも作動領域を囲んで、接合剤が作動領域に入ることを防止するように構成される。

いくつかの実施例では、取り付け部材は、圧力解放機構の作動を可能にする空間を提供するように構成される逃げ構造を備え、逃げ構造と圧力解放機構との間に逃げキャビティが形成され、及び、分離部材は本体及び本体の表面から突出して配置される突起を備え、突起は逃げキャビティの位置に対応するように配置され、かつ突起は少なくとも逃げキャビティの圧力解放機構に面する一側の周縁を囲んで、接合剤が逃げキャビティに入ることを防止するように構成される。

上記実施例によれば、電池生産過程において接合剤が圧力解放機構の表面又は逃げキャビティに塗布されることを簡単かつ効果的な方式で防止でき、それにより接合剤が圧力解放機構の作動時に阻害することを回避する。かつ、実際の需要に応じて分離部材を柔軟的に加工して製造することができ、これによって製造された単一の分離部材は複数の突起を介してそれぞれ複数の圧力解放機構の作動領域又はそれぞれ複数の逃げキャビティに対して接合剤を分離する効果を実現することができ、これは生産コストの削減に役立つ。

いくつかの好ましい実施例では、分離部材を提供するステップは、ブロー成形プロセスを用いて本体の表面に突起を形成するステップを含む。ブロー成形プロセスを用いると、必要な分離部材を容易かつ低コストで加工して製造することができ、複数の突起が設けられた単一の分離部材の製造の場合、この加工製造の利点は非常に重要である。

図１６は本願の実施例の電池の製造機器４００の概略ブロック図を示す。図１６に示すように、本願のいくつかの実施例に係る機器４００は、複数の電池セルを製造するための電池セル製造モジュール４０１であって、複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは、電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構を備える、電池セル製造モジュール４０１と、接合剤を介して電池セルに取り付けられるのに適する取り付け部材を製造するための取り付け部材製造モジュール４０２と、接合剤が取り付け部材と圧力解放機構との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材を製造するための分離部材製造モジュール４０３と、分離部材を電池セル又は取り付け部材に対して装着して固定し、及び接合剤を塗布することで電池セルを取り付け部材に取り付けるための組み立てモジュール４０４と、を備える。

なお、以上の実施例は本願の技術案を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。上記実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者であれば理解すべきなのは、依然として上記各実施例に記載の技術案を変更し、又はその技術的特徴の一部を等価置換することができるが、これらの変更や置換は、対応する技術案の本質を本願の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱させない。

１ 車両
１０ 電池
１１ ボックス
１２ バス部材
１３ 熱管理部材
１４ 分離部材
２０ 電池セル
２１ ケース
２２ 電極組立体
２３ 接続部材
３０ コントローラ
４０ モータ
１１１ カバー本体
１１２ ケーシング
１１２ａ 底部部分
１１２ｂ 側部部分
１１５ 保護部材
１３１ 第１熱伝導板
１３２ 第２熱伝導板
１３３ 流路
１３４ 逃げ構造
１３４ａ 逃げキャビティ
１３４ｂ 逃げ底壁
１３４ｃ 逃げ側壁
１４１ 本体
１４２ 突起
２１１ ハウジング
２１１ａ 収容キャビティ
２１１ｂ 開口部
２１２ カバープレート
２１３ 圧力解放機構
２１４ 電極端子
２１４ａ 正電極端子
２１４ｂ 負電極端子
４００ 電池の製造機器
４０１ 電池セル製造モジュール
４０２ 取り付け部材製造モジュール
４０３ 分離部材製造モジュール
４０４ 組み立てモジュール

Claims (21)

1. 電池（１０）であって、
   電池セル（２０）であって、前記電池セル（２０）の内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構（２１３）を備えた電池セル（２０）と、
   接合剤を介して前記電池セル（２０）に取り付けられるのに適する取り付け部材と、
   前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構（２１３）との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材（１４）と、を備える電池（１０）。
2. 前記圧力解放機構（２１３）は作動領域を有し、かつ前記圧力解放機構（２１３）は前記電池セル（２０）の内部圧力又は温度が閾値に達した場合に前記作動領域で前記内部圧力を放出するための解放通路を形成するように構成される請求項１に記載の電池（１０）。
3. 前記分離部材（１４）は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される請求項２に記載の電池（１０）。
4. 前記分離部材（１４）は本体（１４１）及び前記本体（１４１）の表面から突出して設置される突起（１４２）を備え、前記突起（１４２）は前記圧力解放機構（２１３）の前記作動領域の位置に対応するように配置され、かつ前記突起（１４２）は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される請求項２又は３に記載の電池（１０）。
5. 前記取り付け部材は逃げ構造（１３４）を備え、前記逃げ構造（１３４）は前記圧力解放機構（２１３）の作動を可能にする空間を提供するように構成され、かつ、
   前記逃げ構造（１３４）と前記圧力解放機構（２１３）との間に逃げキャビティ（１３４ａ）が形成される請求項１～４のいずれか一項に記載の電池（１０）。
6. 前記分離部材（１４）は少なくとも前記逃げキャビティ（１３４ａ）の前記圧力解放機構（２１３）に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティ（１３４ａ）に入ることを防止するように構成される請求項５に記載の電池（１０）。
7. 前記分離部材（１４）は本体（１４１）及び前記本体（１４１）の表面から突出して設置される突起（１４２）を備え、前記突起（１４２）は前記逃げキャビティ（１３４ａ）の位置に対応するように配置され、かつ前記突起（１４２）は少なくとも前記逃げキャビティ（１３４ａ）の前記圧力解放機構（２１３）に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティ（１３４ａ）に入ることを防止するように構成される請求項５又は６に記載の電池（１０）。
8. 前記突起（１４２）の高さは前記接合剤の所定の塗布高さ以上であり、かつ前記電池セル（２０）が前記取り付け部材に取り付けられた場合で前記接合剤の高さに一致するように圧縮されるように構成される請求項７に記載の電池（１０）。
9. 前記突起（１４２）はブロー成形プロセスで前記本体（１４１）の表面に形成される請求項７又は８に記載の電池（１０）。
10. 前記分離部材（１４）は前記圧力解放機構（２１３）が作動する時に前記電池セル（２０）からの排出物により破壊されるように構成される請求項１～９のいずれか一項に記載の電池（１０）。
11. 前記分離部材（１４）は融点が前記排出物の排出温度以下の熱可塑性材料で製造される請求項１０に記載の電池（１０）。
12. 前記分離部材（１４）は前記接合剤がそれに塗布されることを防止するための塗膜を含む請求項１～１１のいずれか一項に記載の電池（１０）。
13. 前記取り付け部材は流体を収容するための熱管理部材（１３）を備え、前記電池セル（２０）の温度を調整することに用いる請求項１～１２のいずれか一項に記載の電池（１０）。
14. 逃げ構造（１３４）は前記熱管理部材（１３）に形成され、かつ前記逃げ構造（１３４）は逃げ底壁（１３４ｂ）及び前記逃げキャビティ（１３４ａ）を取り囲む逃げ側壁（１３４ｃ）を備える請求項１３に記載の電池（１０）。
15. 前記逃げ側壁（１３４ｃ）は前記圧力解放機構（２１３）が作動する時に破壊され、前記流体を流出させるように構成される請求項１４に記載の電池（１０）。
16. 電気エネルギーを提供するための請求項１～１５のいずれか一項に記載の電池を備える装置。
17. 電池の製造方法であって、
    複数の電池セル（２０）を提供するステップであって、前記複数の電池セル（２０）のうちの少なくとも１つの電池セル（２０）は、
    前記電池セル（２０）の内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構（２１３）を備える、ステップと、
    接合剤を介して前記電池セル（２０）に取り付けられるのに適する取り付け部材を提供するステップと、
    前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構（２１３）との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材（１４）を提供するステップと、
    前記接合剤を塗布し、前記電池セル（２０）を前記取り付け部材に取り付けるステップと、を含む電池の製造方法。
18. 前記圧力解放機構（２１３）は作動領域を有し、かつ前記圧力解放機構（２１３）は前記電池セル（２０）の内部圧力又は温度が閾値に達した場合に前記作動領域で前記内部圧力を放出するための解放通路を形成するように構成され、及び
    前記分離部材（１４）は本体（１４１）及び前記本体（１４１）の表面から突出して設置される突起（１４２）を備え、前記突起（１４２）は前記圧力解放機構（２１３）の前記作動領域の位置に対応するように配置され、かつ前記突起（１４２）は少なくとも前記作動領域を囲んで、前記接合剤が前記作動領域に入ることを防止するように構成される請求項１７に記載の方法。
19. 前記取り付け部材は逃げ構造（１３４）を備え、前記逃げ構造（１３４）は前記圧力解放機構（２１３）の作動を可能にする空間を提供するように構成され、前記逃げ構造（１３４）と前記圧力解放機構（２１３）との間に逃げキャビティ（１３４ａ）が形成され、及び
    前記分離部材（１４）は本体（１４１）及び前記本体（１４１）の表面から突出して設置される突起（１４２）を備え、前記突起（１４２）は前記逃げキャビティ（１３４ａ）の位置に対応するように配置され、かつ前記突起（１４２）は少なくとも前記逃げキャビティ（１３４ａ）の前記圧力解放機構（２１３）に面する一側の周縁を囲んで、前記接合剤が前記逃げキャビティ（１３４ａ）に入ることを防止するように構成される請求項１７に記載の方法。
20. 前記分離部材（１４）を提供するステップは、ブロー成形プロセスを用いて前記本体（１４１）の表面に前記突起（１４２）を形成するステップを含む請求項１８又は１９に記載の方法。
21. 電池の製造機器であって、
    複数の電池セル（２０）を製造するための電池セル製造モジュールであって、前記複数の電池セル（２０）のうちの少なくとも１つの電池セル（２０）は、
    前記電池セル（２０）の内部圧力又は温度が閾値に達した場合に作動して前記内部圧力を放出するように構成される圧力解放機構（２１３）を備えた電池セル製造モジュールと、
    接合剤を介して前記電池セル（２０）に取り付けられる取り付け部材を製造するのに適する取り付け部材製造モジュールと、
    前記接合剤が前記取り付け部材と前記圧力解放機構（２１３）との間に塗布されることを防止できるように構成される分離部材（１４）を製造するための分離部材製造モジュールと、
    前記分離部材（１４）を前記電池セル（２０）又は前記取り付け部材に対して装着して固定し、及び前記接合剤を塗布することで前記電池セル（２０）を前記取り付け部材に取り付けるための組み立てモジュールと、を備える電池の製造機器。

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