JP2023526215A - バッテリ、装置、バッテリを製造する方法及び機器 - Google Patents

バッテリ、装置、バッテリを製造する方法及び機器 Download PDF

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Abstract

バッテリ（１０）、電力使用装置（１）、バッテリを製造する方法（３００）及び機器（４００）。前記バッテリ（１０）は、第１の方向（Ｘ）に沿って配列された複数のバッテリセル（２０）であって、各々の前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った両端に電極端子（２１４）がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセル（２０）は、反対向きに設けられた２つの前記電極端子（２１４）を前記第１の方向（Ｘ）に沿って有する、複数のバッテリセル（２０）を備え、２つの前記電極端子（２１４）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿って反対向きに設けられた２つの端面（２１４ａ）が面接触を形成し、且つ、前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結するように２つの前記電極端子（２１４）が配置されることで２つの前記バッテリセル（２０）の電気的接続を実現する。

Description

本願の実施例はバッテリ分野に関し、しかも、より具体的には、バッテリ、装置、バッテリを製造する方法及び機器に関する。
バッテリ技術が絶え間なく発展するにつれて、バッテリの性能に対して、より高い要求が提示されており、バッテリが多くの面の設計要因を同時に考慮できることが望まれている。通常はバスバー部材を採用し、複数のバッテリセルを直列・並列接続する。ただし、このような構造は、空間を節約するのに不利である。
本願の実施例は、バッテリ、装置、バッテリを製造する方法及び機器を提供しており、バッテリが配列される空間を節約し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。
第１の面では、第１の方向に沿って配列された複数のバッテリセルであって、各々の前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿った両端に電極端子がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセルは、反対向きに設けられた２つの前記電極端子を前記第１の方向に沿って有する、複数のバッテリセルを備え、２つの前記電極端子の、前記第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの端面が面接触を形成し、且つ、前記２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結するように２つの前記電極端子が配置されることで２つの前記バッテリセルの電気的接続を実現するバッテリを提供している。
本願の実施例の技術的解決策は、面接触する２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結することによって、（ｉ）２つのバッテリセルの連結を堅固に実現することができ、（ｉｉ）バッテリセル間の熱伝導面積を増加させ、熱衝撃がバッテリセルに影響をもたらすのを回避することができ、（ｉｉｉ）バッテリセル間の連結部材を減らすことにより、より密にバッテリセルを配列し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。
いくつかの実施例では、前記電極端子の端面の形状が閉鎖図形であり、前記閉鎖図形に囲まれてなる面が、面接触を形成するために用いられる。いくつかの実施例では、前記電極端子の端面の形状が円形、楕円形又は多角形である。
閉鎖図形になるように端面を設けることによって、面接触の接触面積を増加させることにより、連結強度を高めることができる。また、複数のバッテリセルを固定連結（例えば溶接）する際に熱が生じ、閉鎖図形に囲まれてなる面を用いて面接触を形成することによって、バッテリセル間の熱伝導面積をさらに増加させ、固定連結されて生じる熱衝撃がバッテリセルに影響をもたらすのを減少させることができる。また、バッテリの充放電過程でも熱が生じるが、バッテリセル間の熱伝導面積をさらに増加させることによって、各バッテリセル間の温度を均衡化させ、局部の熱が過大になりバッテリセル間の固定連結部分の強度が弱くなるのを回避することができる。
いくつかの実施例では、前記２つの端面の面積が等しく、形状が同じであり、且つ、前記２つの端面の、前記第１の方向に沿った投影が重なり合う。
これにより、一方では、バッテリセルの２つの端面の形状が同じであり、同じ部材を採用してこれら２つの端面を形成することができ、他方では、２つの端面の、第１の方向に沿った投影を重ね合わせることによって、端面の外周を容易に取り囲んで固定連結することができる。
いくつかの実施例では、前記２つの端面の面積が異なり、前記第１の方向に沿って、前記２つの端面のうち面積が小さい方の投影が、面積が大きい方の投影内に位置する。これにより、２つのバッテリセル間の連結強度及び熱伝導面積を保証することができる。
いくつかの実施例では、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子は、前記２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで連続的に固定連結されるように配置される。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。これにより、２つのバッテリセル間の連結強度及び熱伝導面積をさらに保証することができる。
いくつかの実施例では、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子は、前記２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで断続的に固定連結されるように配置される。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。これにより、比較的高い自由度で２つの電極端子の固定連結を行うことができる。
いくつかの実施例では、前記電極端子は、前記第１の方向に沿って、前記バッテリセル内部から遠ざかる方向に突出して設けられ、且つ、突出する高さは２ｍｍ以上である。これにより、一方では、固定連結する際の操作空間を増加させることができ、他方では、２つの電極端子を固定連結する際に生じる熱の、バッテリケースまでの伝導距離を長くし、熱衝撃がバッテリセルに影響をもたらすのを回避することができる。
いくつかの実施例では、前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿った両端にエンドキャップがそれぞれ設けられており、前記電極端子は前記エンドキャップに設けられ、２つの前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの前記エンドキャップの間隔が４ｍｍ～２０ｍｍである。これにより、一方では、２つのバッテリセルを固定連結する際の操作空間を増加させることができ、他方では、空間を節約し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。
いくつかの実施例では、２つの前記電極端子の一方が、前記端面から膨出する凸部を有し、２つの前記電極端子の他方が、前記端面から凹んだ凹部を有し、前記凹部と前記凸部とは前記第１の方向において互いに嵌合される。これにより、凸部と凹部との嵌合によって、２つのバッテリセル間の位置決めをより良く実現し、各バッテリセルの配列誤差を減らすことができる。
いくつかの実施例では、前記電極端子は、前記端面に連結される側面を有し、前記電極端子の前記側面と、前記凹部の内側壁との、第２の方向における距離が２ｍｍ以上であり、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直である。これにより、２つのバッテリセル間の連結強度をさらに保証することができ、さらに、電極端子をバスバー部材に固定連結する際に、連結強度を保証することができる。
いくつかの実施例では、前記２つの端面の少なくとも１つの外周に溶接部が形成されており、前記溶接部は、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子の固定連結を実現するために用いられる。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。これにより、２つの電極端子の固定連結を容易に実現するとともに、十分な連結強度を保証することができる。
いくつかの実施例では、前記電極端子は側面と連結面とを有し、前記連結面は、前記端面と前記側面とを連結するために用いられ、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの前記電極端子の２つの前記連結面は収容空間を形成するために用いられ、前記溶接部は前記収容空間内に形成され、且つ、前記溶接部は第２の方向において前記側面から突出せず、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直である。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。
いくつかの実施例では、前記連結面は傾斜面、段面又は曲面である。
これにより、溶接部が収容空間に形成され且つ電極端子の側面から突出しないことによって、一方では、各バッテリセル間の溶接部のずれを小さくし、安定した固定連結を実現することができ、他方では、電極端子の側面の平坦さを保つことにより、電極端子の側面に種々の信号サンプリング部材を容易に設けることができる。
いくつかの実施例では、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子の少なくとも１つの外周に応力解放部が形成されており、前記応力解放部は、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子が固定連結される際に生じる応力を解放するために用いられる。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。
面接触する２つの前記端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結（例えば溶接）する際に、先に固定連結した部分と後に固定連結する部分とにさまざまな程度の収縮が存在することにより、応力の問題につながる。上記の構造によって、２つのバッテリセルが固定連結される際に生じる応力が応力解放部によって解放されることにより、電極端子の外周を固定連結する過程において、応力のため電極端子に変形が生じるのを回避することができる。
いくつかの実施例では、前記応力解放部は、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子」は「２つのバッテリセルの、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子」である。これにより、応力解放部の加工を容易に実現することができる。
いくつかの実施例では、前記凹溝は、前記電極端子の外周に沿って形成される環状溝である。これにより、一方では、応力解放部を容易に加工することができ、他方では、固定連結する際に、固定連結時の初期操作位置を選択する必要がなく、操作の利便性を高めている。
いくつかの実施例では、前記２つの端面の少なくとも１つの外周に溶接部が形成されており、第２の方向において、前記凹溝の深さは前記溶接部の深さよりも浅く、前記第２の方向は、前記第１の方向に対して垂直である。これにより、溶接部に一定の剛性を保たせ、電極端子の連結部位に変形が生じて連結の緩みにつながるのを回避することができる。
いくつかの実施例では、前記凹溝の断面形状が長方形、台形、半円形又はアーチ形である。これにより、応力解放部の加工を容易に実現することができる。
第２の面では、電気エネルギーを提供するための第１の面のバッテリを備える電力使用装置を提供している。
第３の面では、第１の方向に沿って配列された複数のバッテリセルであって、各々の前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿った両端に電極端子がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセルは、反対向きに設けられた２つの前記電極端子を前記第１の方向に沿って有する、複数のバッテリセルを提供することと、２つの前記電極端子の、前記第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの端面に面接触を形成させ、且つ、２つの前記電極端子を、２つの前記端面の少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つの前記バッテリセルの電気的接続を実現することと、を含む、バッテリを製造する方法を提供している。
第４の面では、第１の方向に沿って配列された複数のバッテリセルであって、各々の前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿った両端に電極端子がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセルは、反対向きに設けられた２つの前記電極端子を前記第１の方向に沿って有する、複数のバッテリセルを提供するための提供モジュールと、２つの前記電極端子の、前記第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの端面に面接触を形成させ、且つ、２つの前記電極端子を、２つの前記端面の少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つの前記バッテリセルの電気的接続を実現するための組み立てモジュールと、を備える、バッテリを製造する機器を提供している。
ここで説明する図面は、本願に対するさらなる理解を提供するために用いられ、本願の一部を構成し、本願の概略的実施例及びその説明は、本願を説明するために用いられ、本願に対する不適切な限定を構成しない。図面のうち：
図１は、本願のバッテリを採用した車両のいくつかの実施例の構造概略図を示す。 図２は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリの分解概略図を示す。 図３は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセルの分解概略図を示す。 図４は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図５は、図４に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図６は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセルの端面の断面図を示す。 図７は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセルの端面の断面図を示す。 図８は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図９は、図８に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１０は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図１１は、図１０に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１２は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図１３は、図１２に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１４は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図１５は、図１４に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１６は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１７は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図１８は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図１９は、図１８に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図２０は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図２１は、図２０に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図２２は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセルの固定連結前の断面概略図を示す。 図２３は、図２２に示す２つのバッテリセルの固定連結後の断面概略図を示す。 図２４は、本願のいくつかの実施例の、バッテリを製造する方法の概略的フローチャートである。 図２５は、本願のいくつかの実施例の、バッテリを製造する機器の概略的ブロック図である。
本願の目的、技術的解決策及び利点をより明確にするため、以下、本願による複数の実施例を示す図面を参照しながら、本願の実施例における技術的解決策について明確且つ十全に記述する。理解可能であるべきなのは、記述された実施例は本願の一部の実施例であるに過ぎず、すべての実施例ではない、という点である。本願に記載された実施例に基づき、当業者が、創造的な労働を行う必要がない前提の下で得た他のすべての実施例は、いずれも本願が保護する範囲に属する。
別途定義されている場合を除き、本願で使用されるすべての技術・科学用語は、本願の技術分野に属する技術者が通常理解する意味合いと同じであり、本願では、出願された明細書において使用される用語は、具体的な実施例を記述する目的のためであるに過ぎず、本願を制限することを意図してはおらず、本願の明細書と特許請求の範囲及び上記の図面の簡単な説明における「備える」、「含む」、「有する」、「有する」、「含む」、「含む」等の用語は、オープンな用語である。従って、例えば１つ又は複数のステップ又は部品を「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部品を有するが、その１つ又は複数の部品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中の「第１の」、「第２の」等の用語は、異なる対象を区別するためのものであり、特定の順序や、主要なものと副次的なものとの関係を記述するためのものではない。さらに、「第１の」、「第２の」という用語は記述する目的にのみ用いられ、相対的な重要性を指示又は暗示したり、指示された技術的特徴の数を暗に示したりすると理解してはならない。これにより、「第１の」、「第２の」と限定されている特徴は、１つ以上の該特徴を明示するか或いは暗に含むことができる。本願の記述においては、別途説明されている場合を除き、「複数の」は、２つ又は２つ以上という意味である。
本願の記述において理解しなければならないのは、「中心」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂部」、「底部」、「内」、「外」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」等の用語が指す方位又は位置関係は、図面が示す方位又は位置関係に基づいており、本願を記述しやすくし記述を簡略化するためのものであるに過ぎず、それらが指す装置又は部品が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成及び操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本願に対する制限であると理解してはならない、という点である。
本願の記述において説明を要するのは、別途明確に規定されたり限定されたりしている場合を除き、「取り付ける」、「結合する」、「連結する」、「付着させる」という用語については広義に理解しなければならず、例えば、固定連結であってよく、取り外し可能な連結又は一体的連結であってもよく、直接的な結合であってよく、中間媒体を介した間接的結合であってもよく、２つの部品内部の連通であってもよい、という点である。当業者にとっては、本願における上記用語の具体的意味を具体的状況に基づいて理解することができる。
本願において「実施例」に言及していることは、実施例を結び付けて記述した特定の特徴、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得ることを意味している。あるフレーズが明細書の各位置に現れるのは、同じ実施例を指すとは限らず、他の実施例と互いに背反する独立した実施例又は予備の実施例でもない。当業者が明示的に及び暗黙的に理解しているのは、本願で記述された実施例は他の実施例と結び付けてもよい、という点である。
上述のように、強調しなければならないのは、本明細書において「備える／含む」という用語を使用する際には、前記の特徴、整数、ステップ又はアセンブリの存在を明示するために用いられるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、部材又はグループ化された特徴、整数、ステップ、部材が存在するか又はそれらを追加することを排除しない、という点である。本願で用いられているように、単数形の「１つ」、「一」及び「該」は、前後で別途明示されている場合を除き、複数形も含んでいる。
本明細書中の「一」、「１つの」という用語は１つを表すことができるが、「少なくとも１つ」又は「１つ又は複数の」の意味合いと一致していてもよい。「約」という用語は一般に、言及する数値に１０％加えるか又はそれから１０％減じるか、又は、より具体的には５％加えるか又は５％減じることを表す。特許請求の範囲において使用される「又は」という用語は、明示されていない限り、代替可能な解決策のみを指し、そうでない場合には、「及び／又は」という意味を表す。
本願における「及び／又は」という用語は、関連対象の関連関係を記述するものであるに過ぎず、３種類の関係が存在し得ることを表しており、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する、Ａ及びＢが同時に存在する、Ｂが単独で存在する、という３つの状況を表すことができる。また、本願における記号「／」は一般に、前後の関連対象が「又は」の関係であることを表す。
本分野において言及されるバッテリは、充電可能かどうかによって一次バッテリと充電可能バッテリとに分けることができる。一次バッテリ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｙ）は俗に「使い終わればすぐ捨てる」バッテリ及び初期バッテリと呼ばれ、それらの電力量を使い切った後は再充電して使用することができないため、捨てざるを得ない。充電可能バッテリは二次バッテリ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｂａｔｔｅｒｙ）又は二級バッテリ、蓄電池とも呼ばれる。充電可能バッテリの製作材料及びプロセスは一次バッテリと異なっており、その利点は、充電後に複数回繰り返し使用することができることであり、充電可能バッテリの出力電流負荷力は大部分の一次バッテリよりも高い。現在一般的な充電可能バッテリのタイプには、鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ及びリチウムイオンバッテリがある。リチウムイオンバッテリは、重量が軽い、容量が大きい（容量は同じ重量のニッケル水素バッテリの１．５倍～２倍）、メモリ効果がない等の利点を有しており、且つ、低い自己放電率を有しているため、価格が相対的に高くても、幅広く応用されている。リチウムイオンバッテリは純電気自動車及びハイブリッド自動車にも用いられ、このような用途に用いられるリチウムイオンバッテリは容量が相対的に低めだが、比較的大きな出力及び充電電流を有しており、比較的長い寿命を有するものがあるが、コストが比較的高い。
本願の実施例において記述されるバッテリは充電可能バッテリを指す。下記では主にリチウムイオンバッテリを例にして本願の趣旨を記述する。理解すべきなのは、他の任意の適当なタイプの充電可能バッテリは、いずれも用いるのに適している、という点である。
本願の実施例で言及するバッテリは、より高い電圧及び容量を提供するために１つ又は複数のバッテリセルを備えた単一の物理モジュールを指す。例えば、本願において言及されるバッテリはバッテリモジュール又はバッテリパック等を備え得る。バッテリセルは正極シート、負極シート、電解液及びセパレータを備え、バッテリモジュール及びバッテリパックを構成する基本構造ユニットである。バッテリセルは一般に、パッケージの方式に基づいて、柱状バッテリセル、角形バッテリセル及びソフトパックバッテリセルの３種類に分けられる。
リチウムイオンバッテリセルは主に、リチウムイオンが正極シートと負極シートの間で移動することにより機能する。リチウムイオンバッテリセルは、組み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バッテリの正極材料として用いられるものには主に、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）及びリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）がある。３層の材料を有する薄膜構造を形成するために、正極シートと負極シートとの間にセパレータが設けられている。該薄膜構造は一般に、巻回或いはスタックの方式によって所要の形状の電極アセンブリとして作製される。例えば、柱状バッテリセル中の３層の材料の薄膜構造が巻回されて柱形形状の電極アセンブリになり、角形バッテリセル中の薄膜構造が巻回されるか或いはスタックされて、ほぼ直方体の形状を有する電極アセンブリになる。
複数のバッテリセルは、種々の応用場面に応用するために、電極端子を経由して直列接続及び／又は並列接続され得る。電動自動車などのような大出力の応用場面では、バッテリの応用は、バッテリセル、バッテリモジュール及びバッテリパックという３つの階層を含む。バッテリモジュールは、外部の衝撃、熱、振動等からバッテリセルを保護するため、一定の数のバッテリセルを電気的に接続し、１つのフレームに入れて形成されるものである。バッテリパックは、電動自動車のバッテリ系に装入する最終的状態である。現在の大部分のバッテリパックは、１つ又は複数のバッテリモジュールにバッテリ管理システム（ＢＭＳ）や熱管理部材等の各種制御・保護システムを取り付けてなるものである。技術の発展に伴い、バッテリモジュールという階層は省略されることが可能になっており、つまり、バッテリセルによりバッテリパックを直接形成してよい。この改良は、バッテリ系の重量エネルギー密度と体積エネルギー密度が高められるようにすると同時に、部品数を著しく減少させる。本願において言及されるバッテリは、バッテリモジュール又はバッテリパックを含む。
従来技術では通常、バスバー部材を採用し、複数のバッテリセルを直列・並列接続する。ただし、このような構造は、空間を節約するのに不利である。
これに鑑みて、本願は、第１の方向に沿って配列された複数のバッテリセルであって、各々の前記バッテリセルの、前記第１の方向に沿った両端に電極端子がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセルは、反対向きに設けられた２つの前記電極端子を前記第１の方向に沿って有する、複数のバッテリセルを備え、２つの前記電極端子の、前記第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの端面が面接触を形成し、且つ、前記２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結するように２つの前記電極端子が配置されることで２つの前記バッテリセルの電気的接続を実現するバッテリを提供している。面接触する２つの端面の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結することによって、（ｉ）２つのバッテリセルの連結を堅固に実現することができ、（ｉｉ）バッテリセル間の熱伝導面積を増加させ、熱衝撃がバッテリセルに影響をもたらすのを回避することができ、（ｉｉｉ）バッテリセル間の連結部材を減らすことにより、より密にバッテリセルを配列し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。
本願の実施例が記述する技術的解決策は、携帯電話、ポータブル機器、ノートパソコン、電動小型バイク、電動玩具、電動工具、電動車両、船舶及び航空宇宙機など、バッテリを使用する種々の装置にいずれも適用され、例えば、航空宇宙機は、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等を含む。
理解しなければならないのは、本願の実施例が記述する技術的解決策は、上記の機器に限定的に適用されるだけでなく、バッテリを使用するあらゆる機器に適用することもできるが、記述を簡潔にするため、下記の実施例については、いずれも電動車両を例にして説明を行う、という点である。
例えば、図１に示すのは、本願の一実施例の車両１の構造概略図であり、車両１は燃料油自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってよく、新エネルギー自動車は、純電気自動車、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よい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及びバッテリ１０を設けることができ、コントローラ３０は、バッテリ１０がモータ４０に給電するのを制御するために用いられる。例えば、車両１の底部又は車両前部又は車両後部にバッテリ１０を設けることができる。バッテリ１０の車両１の給電のために用いることができ、例えば、バッテリ１０は、車両１の動作電源として車両１の回路系に用いることができ、例えば、車両１の始動、ナビゲーション及び運行時の動作電力使用ニーズに用いることができる。本願の他の実施例では、バッテリ１０は車両１の動作電源とすることができるだけでなく、車両１の駆動電源として燃料油又は天然ガスに代替するか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もできる。
バッテリセル２０の数は、様々な電力ニーズに応じて任意の数値に設定することができる。複数のバッテリセル２０は、比較的大きな容量又は出力を実現するために、直列接続、並列接続又は直並列接続の方式によって接続することができる。個々のバッテリ１０に含まれるバッテリセル２０の数が比較的多い可能性があるため、取り付けを容易にするためにバッテリセル２０をグループ分けして設け、バッテリセル２０のグループ毎にバッテリモジュールを構成することができる。バッテリモジュールに含まれるバッテリセル２０の数は限定せず、ニーズに応じて設けることができる。
図２は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリ１０の分解図を示している。バッテリ１０は複数のバッテリセル２０を含んでいてよい。バッテリ１０はさらに筺体１１を含んでいてよく、筺体１１の内部は中空構造であり、複数のバッテリセル２０が筺体１１内に収容される。図２に示すように、筺体１１は２つの部分を含んでいてよく、ここではそれぞれ上蓋１１１及び筐体本体１１２と呼び、上蓋１１１と筐体本体１１２とが一体に係合される。上蓋１１１及び筐体本体１１２の形状は複数のバッテリセル２０を組み合わせた形状に基づいて決定することができ、上蓋１１１と筐体本体１１２とは１つの開口をいずれも有していてよい。例えば、上蓋１１１と筐体本体１１２とはいずれも中空直方体であり且つ各々１つの面だけが開口を有していてよく、上蓋１１１の開口と筐体本体１１２との開口は対向して設けられ、しかも、上蓋１１１と筐体本体１１２とが互いに係合されて、密閉チャンバを有する筺体を形成する。また、任意には、上蓋１１１と筐体本体１１２とのうち一方は開口を有する直方体であってよく、他方は平板状であってよい。複数のバッテリセル２０は互いに並列接続又は直列接続又は直並列接続で組み合わされた後、上蓋１１１と筐体本体１１２とが係合して形成された筺体１１内に配置される。
任意には、バッテリ１０はさらに他の構造を含んでいてよく、無用な記述をここで逐一繰り返さない。例えば、複数層のバッテリセル２０の組み合わせ体を設けるか、或いは、複数のバッテリセル２０を１つのバッテリモジュールに形成し、バッテリ１０の中に複数のバッテリモジュールが設けられているか、或いは、バスバー部材、信号収集ハーネス、プロセッサ等を設ける。
図２に示すように、複数のバッテリセル２０は、第１の方向（Ｘ方向）と、第１の方向Ｘに対して垂直な方向とに配列することができる。第１の方向Ｘにおいて、複数のバッテリセル２０が、先端と末端が接するように配列される。すなわち、複数のバッテリセル２０の各々の長手方向が第１の方向Ｘと平行である。具体的には、第１の方向Ｘに沿って隣接する２つのバッテリセル２０は、各々の電極端子２１４（図３参照）が固定連結されるように電気的に接続することができる。該電気的接続は直列接続であってよく、並列接続であってもよい。バッテリセル２０のエンドキャップ２１２（図３参照）上に、突出した電極端子２１４を設けていない場合には、一方のバッテリセル２０の電極端子２１４を他方のバッテリセル２０のエンドキャップ２１２上に固定連結するか、又は、２つのバッテリセル２０のエンドキャップ２１２を固定連結してもよい。また、第１の方向Ｘに対して垂直な方向において、複数のバッテリセル２０が並ぶように配列され、各々のエンドキャップ２１２（図３参照）が第１の方向Ｘに対して垂直な方向において揃うように複数のバッテリセル２０が配列される。
図３は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセル２０の分解概略図を示している。図３に示すように、バッテリセル２０はケース２１１と、エンドキャップ２１２と、ケース２１１内に設けられる１つ又は複数の電極アセンブリ２２とを含んでいてよい。ケース２１１は、１つ又は複数の電極アセンブリ２２を組み合わせた形状に基づいて決定され、例えば、ケース２１１は中空の直方体又は立方体又は円柱体であってよく、且つ、ケース２１１は、１つ又は複数の電極アセンブリ２２をケース２１１内に配置することができるように開口を有する。例えば、ケース２１１が中空の直方体又は立方体である場合、ケース２１１のうち１つの平面が開口を有し、ケース２１１の内外を通じさせる。ケース２１１が中空の円柱体である場合、ケース２１１の端面が開口を有し、ケース２１１の内外を通じさせる。エンドキャップ２１２は開口を覆い、しかも、ケース２１１に連結されることで、電極アセンブリ２２を配置する密閉されたチャンバを形成する。ケース２１１に、例えば電解液などの電解質が充填されている。
図３に示すように、該バッテリセル２０はさらに、２つの電極端子２１４を含んでいてよく、２つの電極端子２１４はエンドキャップ２１２上に設けることができ、エンドキャップ２１２から、バッテリセル２０の内部から遠ざかる方向に向かって突出してよい。エンドキャップ２１２は通常は平板状であり、２つの電極端子２１４はエンドキャップ２１２の平板面に固定される。電極端子２１４は端面２１４ａと側面２１４ｂとを有していてよい。個々の電極端子２１４は各々１つの連結部材２３に対応して設けられるか、或いは、集電部材と呼んでもよく、それはエンドキャップ２１２と電極アセンブリ２２との間に位置しており、電極アセンブリ２２と電極端子２１４とに電気的接続を実現させるために用いられる。また、電極端子２１４は円柱状、直方体、立方体、多角柱体等の各種形状であってよく、本実施例において説明する電極端子２１４は円柱状の構造である。しかも、バッテリセル２０は直方体、立方体又は円柱体であってよく、本実施例において説明するバッテリセル２０は円柱体であり、且つ、その軸線は円柱状の電極端子２１４の軸線と重なり合う。
２つの電極端子２１４はそれぞれ正電極端子と負電極端子である。任意には、２つの電極端子２１４はエンドキャップ２１２からいずれも突出していなくてよく、一方の電極端子２１４がエンドキャップ２１２から突出しており、他方の電極端子２１４がエンドキャップ２１２から突出していなくてもよい。電極端子２１４がエンドキャップ２１２から突出していない場合、エンドキャップ２１２が直接、電極端子２１４としてバッテリセル２０の電気エネルギーを引き出してよい。また、任意には、バッテリセル２０は１つのエンドキャップ２１２のみを有していてよく、２つの電極端子２１４は同一のエンドキャップ２１２上に設けることができる。
図４は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示しており、図５は、図４に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図２～５に示すように、本願の一実施例のバッテリ１０は、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０を備え、各々のバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端に電極端子２１４がそれぞれ設けられており、２つのバッテリセル２０は前記第１の方向Ｘに沿って、反対向きに設けられた２つの電極端子２１４を有し、ここで、２つの電極端子２１４の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの端面２１４ａが面接触を形成し、且つ、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結するように２つの電極端子２１４が配置されることで２つのバッテリセル２０の電気的接続を実現する。
これにより、面接触する２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結することによって、（ｉ）２つのバッテリセル２０の連結を堅固に実現することができ、（ｉｉ）バッテリセル２０間の熱伝導面積を増加させ、熱衝撃がバッテリセル２０に影響をもたらすのを回避することができ、（ｉｉｉ）バッテリセル２０間の連結部材を減らすことにより、より密にバッテリセル２０を配列し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。ここで、固定連結は例えば、溶接又は導電性バインダを塗布する方式を用いて行う。ここで、溶接には、溶着、圧接及び鑞付けのうちいずれかを採用することができる。
任意には、本願のいくつかの実施例では、電極端子２１４の端面２１４ａの形状が閉鎖図形であり、前記閉鎖図形に囲まれてなる面が、面接触を形成するために用いられる。
任意には、本願のいくつかの実施例では、電極端子２１４の端面２１４ａの形状が円形、楕円形又は多角形である。ここで、多角形は三角形、四角形、五角形等を含んでいてよい。
閉鎖図形になるように端面２１４ａを設けることによって、面接触の接触面積を増加させることにより、連結強度を高めることができる。また、複数のバッテリセル２０を固定連結（例えば溶接）する際に熱が生じ、閉鎖図形に囲まれてなる面を用いて面接触を形成することによって、バッテリセル２０間の熱伝導面積をさらに増加させ、固定連結されて生じる熱衝撃がバッテリセル２０に影響をもたらすのを減少させることができる。また、バッテリ１０の充放電過程でも熱が生じるが、バッテリセル２０間の熱伝導面積をさらに増加させることによって、各バッテリセル２０間の温度を均衡化させ、局部の熱が過大になりバッテリセル２０間の固定連結部分の強度が弱くなるのを回避することができる。
図４、５に示すように、２つの端面２１４ａの面積が等しく、形状が同じであり、且つ、２つの端面２１４ａの、第１の方向Ｘに沿った投影が重なり合う。これにより、一方では、バッテリセル２０の２つの端面２１４ａの形状が同じであり、同じ部材を採用してこれら２つの端面２１４ａを形成することができ、他方では、２つの端面２１４ａの、第１の方向Ｘに沿った投影を重ね合わせることによって、２つの端面２１４ａの外周を容易に取り囲んで固定連結することができる。図５中の網掛け部分は２つの端面２１４ａの固定連結部２１４ｃである。
図６は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセル２０の端面２１４ａの断面図を示している。図７は、本願のいくつかの実施例に基づくバッテリセル２０の端面２１４ａの断面図を示している。
図６に示すように、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４は、前記２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲んで連続的に固定連結されるように配置される。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子２１４」は「２つのバッテリセル２０の、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４」である。すなわち、図６中の網掛け部分が表す固定連結部２１４ｃは端面２１４ａの外周を取り囲んで連続的に形成される。これにより、２つのバッテリセル２０間の連結強度及び熱伝導面積をさらに保証することができる。
図７に示すように、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４は、前記２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲んで断続的に固定連結されるように配置される。すなわち、図７中の網掛け部分が表す固定連結部２１４ｃは端面２１４ａの外周を取り囲んで断続的に形成される。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子２１４」は「２つのバッテリセル２０の、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４」である。図７の実施例では、固定連結部２１４ｃは２つの区間に分けられるが、これに限定されず、複数区間に分けられてもよい。これにより、比較的高い自由度で２つの電極端子２１４の固定連結を行うことができる。
図８は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示している。図９は、図８に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。
図８、９に示すように、２つのバッテリセル２０の２つの端面２１４ａの面積が異なり、第１の方向Ｘに沿って、２つの端面２１４ａのうち面積が小さい方の投影が、面積が大きい方の投影内に位置する。これにより、２つのバッテリセル２０間の連結強度及び熱伝導面積を保証することができる。
任意には、本願のいくつかの実施例では、電極端子２１４は、前記第１の方向Ｘに沿って、バッテリセル２０の内部から遠ざかる方向に突出して設けられ、且つ、突出する高さは２ｍｍ以上であり、好ましくは３ｍｍ以上であり、より好ましくは４ｍｍ以上である。これにより、一方では、固定連結する際の操作空間を増加させることができ、他方では、２つの電極端子２１４を固定連結する際に生じる熱の、バッテリケース２１１までの伝導距離を長くし、熱衝撃がバッテリセル２０に影響をもたらすのを回避することができる。
任意には、本願のいくつかの実施例では、バッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端にエンドキャップ２１２がそれぞれ設けられており、電極端子２１４はエンドキャップ２１２に設けられ、２つのバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つのエンドキャップ２１２の間隔が４ｍｍ～２０ｍｍであり、好ましくは５～１８ｍｍであり、より好ましくは６～１５ｍｍである。すなわち、２つのバッテリセル２０のエンドキャップ２１２の間隔は上記範囲である。これにより、一方では、２つのバッテリセル２０を固定連結する際の操作空間を増加させることができ、他方では、空間を節約し、単位体積におけるバッテリのエネルギー密度を高めることができる。
図１０は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示している。図１１は、図１０に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１０、１１に示すように、２つの電極端子２１４の一方が、前記端面２１４ａから膨出する凸部２３１を有し、２つの電極端子２１４の他方が、端面２１４ａから凹んだ凹部２３２を有し、凹部２３２と凸部２３１とが第１の方向Ｘにおいて互いに嵌合される。これにより、凸部２３１と凹部２３２との嵌合によって、２つのバッテリセル２０間の位置決めをより良く実現し、各バッテリセル２０の配列誤差を減らすことができる。また、図１１に示すように、電極端子２１４は、端面２１４ａに連結される側面２１４ｂを有し、電極端子２１４の側面２１４ｂと、凹部２３２の内側壁２３２ａとの、第２の方向Ｙにおける距離ｈは２ｍｍ以上であり、第２の方向Ｙは第１の方向Ｘに対して垂直である。ここで、第２の方向Ｙは電極端子２１４の径方向を指す。ここで、溶接を採用して固定連結を行う場合には、電極端子２１４の側面２１４ｂと、凹部２３２の内側壁２３２ａとの、第２の方向Ｙにおける距離は、好ましくは溶接部２１５（後述）の最大深さ以上である。これにより、２つのバッテリセル２０間の連結強度をさらに保証することができ、さらに、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０のうち、端部に位置するバッテリセル２０の、凹部２３２を有する端面２１４ａがバスバー部材に固定連結される際に、連結強度を保証することができる。
図１２は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示している。図１３は、図１２に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１２、１３に示すように、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周に溶接部２１５が形成されており、溶接部２１５は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の固定連結を実現するために用いられる。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子２１４」は「２つのバッテリセル２０の、第１の方向に沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４」である。これにより、２つの電極端子２１４の固定連結を容易に実現するとともに、十分な連結強度を保証することができる。
また、図１２、１３に示すように、電極端子２１４は側面２１４ｂと連結面２１４ｄとを有し、連結面２１４ｄは、端面２１４ａと側面２１４ｂとを連結するために用いられ、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の２つの連結面２１４ｄは収容空間を形成するために用いられ、溶接部２１５は収容空間内に形成され、且つ、溶接部２１５は第２の方向Ｙにおいて側面２１４ｂから突出せず、第２の方向Ｙは第１の方向Ｘに対して垂直であり、第２の方向Ｙは電極端子２１４の径方向である。図１２、１３に示す実施例では、連結面２１４ｄは傾斜面であり、具体的には傾斜した平面であるが、これに限定されず、連結面２１４ｄは曲面であってもよい。これにより、溶接部２１５が収容空間に形成され且つ電極端子２１４の側面２１４ｂから突出しないことによって、一方では、各バッテリセル２０間の溶接部２１５のずれを小さくし、安定した固定連結を実現することができ、他方では、電極端子２１４の側面２１４ｂの平坦さを保つことにより、電極端子２１４の側面２１４ｂに種々の信号サンプリング部材を容易に設けることができる。ここで、溶接部２１５は例えばレーザ溶接によって形成されるが、これに限定されず、当業者が公知の溶接方法を用いて形成してもよい。
図１４は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示している。図１５は、図１４に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１４、１５に示すように、連結面２１４ｄは段面２１４ｄ１及び２１４ｄ２である。段面２１４ｄ１及び２１４ｄ２は収容空間を形成するために用いられ、溶接部２１５は収容空間内に形成され、且つ、溶接部２１５は第２の方向Ｙにおいて側面２１４ｂから突出しない。これにより、溶接部２１５が収容空間に形成され且つ電極端子２１４の側面２１４ｂから突出しないことによって、一方では、各バッテリセル２０間の溶接部２１５のずれを小さくし、安定した固定連結を実現することができ、他方では、電極端子２１４の側面２１４ｂの平坦さを保つことにより、電極端子２１４の側面２１４ｂに種々の信号サンプリング部材を容易に設けることができる。
図１６は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１６に示す２つのバッテリセル２０は、図１０及び図１２に示す２つのバッテリセル２０を結合している。具体的には、２つの電極端子２１４の一方が、端面２１４ａから膨出する凸部２３１を有し、２つの電極端子２１４の他方が、端面２１４ａから凹んだ凹部２３２を有し、凹部２３２と凸部２３１とが第１の方向Ｘにおいて互いに嵌合される。しかも、電極端子２１４は側面２１４ｂと連結面２１４ｄとを有し、連結面２１４ｄは、端面２１４ａと側面２１４ｂとを連結するために用いられ、２つの電極端子２１４の２つの連結面２１４ｄは収容空間を形成するために用いられ、溶接部２１５は収容空間内に形成され、且つ、溶接部２１５は第２の方向Ｙにおいて側面２１４ｂから突出しない。ここで、連結面２１４ｄは傾斜面である。これにより、凸部２３１と凹部２３２との嵌合によって、２つのバッテリセル２０間の位置決めをより良く実現し、各バッテリセル２０の配列誤差を減らすことができる。また、溶接部２１５が収容空間に形成され且つ電極端子２１４の側面２１４ｂから突出しないことによって、一方では、各バッテリセル２０間の溶接部２１５のずれを小さくし、安定した固定連結を実現することができ、他方では、電極端子２１４の側面２１４ｂの平坦さを保つことにより、電極端子２１４の側面２１４ｂに種々の信号サンプリング部材を容易に設けることができる。
図１７は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１７に示す２つのバッテリセル２０は、図１０及び図１４に示す２つのバッテリセル２０を結合している。具体的には、２つの電極端子２１４の一方が、端面２１４ａから膨出する凸部２３１を有し、２つの電極端子２１４の他方が、端面２１４ａから凹んだ凹部２３２を有し、凹部２３２と凸部２３１とが第１の方向Ｘにおいて互いに嵌合される。しかも、電極端子２１４は、側面２１４ｂと、段面２１４ｄ１及び２１４ｄ２とを有し、段面２１４ｄ１及び２１４ｄ２は、端面２１４ａと側面２１４ｂとを連結するために用いられ、２つの電極端子２１４の段面２１４ｄ１及び２１４ｄ２は収容空間を形成するために用いられ、溶接部２１５は収容空間内に形成され、且つ、溶接部２１５は第２の方向Ｙにおいて側面２１４ｂから突出しない。これにより、凸部２３１と凹部２３２との嵌合によって、２つのバッテリセル２０間の位置決めをより良く実現し、各バッテリセル２０の配列誤差を減らすことができる。また、溶接部２１５が収容空間に形成され且つ電極端子２１４の側面２１４ｂから突出しないことによって、一方では、各バッテリセル２０間の溶接部２１５のずれを小さくし、安定した固定連結を実現することができ、他方では、電極端子２１４の側面２１４ｂの平坦さを保つことにより、電極端子２１４の側面２１４ｂに種々の信号サンプリング部材を容易に設けることができる。
図１８は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示している。図１９は、図１８に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図１８、１９に示すように、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に応力解放部２１６が形成されており、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４が固定連結される際に生じる応力を解放するために用いられる。より具体的には、この箇所の「２つの電極端子２１４」は「２つのバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４」である。
面接触する２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結（例えば溶接）する際に、先に固定連結した部分と後に固定連結する部分とにさまざまな程度の収縮が存在することにより、応力の問題につながる。上記の構造によって、２つのバッテリセル２０が固定連結される際に生じる応力が応力解放部２１６によって解放されることにより、電極端子２１４の外周を固定連結する過程において、応力のため電極端子２１４に変形が生じるのを回避することができる。
また、図１８、１９に示すように、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である。任意には、凹溝は、電極端子２１４の外周に沿って形成される環状溝である。これにより、一方では、応力解放部２１６を容易に加工することができ、他方では、固定連結する際に、固定連結時の初期操作位置を選択する必要がなく、操作の利便性を高めている。
また、任意には、凹溝の断面形状が長方形、台形、半円形又はアーチ形である。これにより、応力解放部２１６の加工を容易に実現することができる。
図２０は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示しており、図２１は、図２０に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図２０に示す２つのバッテリセル２０は、図１２及び図１８に示す２つのバッテリセル２０を結合している。図２０、２１に示すように、電極端子２１４は側面２１４ｂと連結面２１４ｄとを有し、連結面２１４ｄは、端面２１４ａと側面２１４ｂとを連結するために用いられ、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の２つの連結面２１４ｄは収容空間を形成するために用いられ、溶接部２１５は収容空間内に形成される。応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である。凹溝の断面形状は長方形である。また、図２１に示すように、第２の方向Ｙにおいて、凹溝の深さｄ１は溶接部２１５の深さｄ２よりも浅い。これにより、溶接部２１５に一定の剛性を保たせ、電極端子２１４の連結部位に変形が生じて連結の緩みにつながるのを回避することができる。
図２２は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示しており、図２３は、図２２に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図２２に示すように、２つの端面２１４ａの外周に溶接部２１５が形成されており、溶接部２１５は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の固定連結を実現するために用いられる。また、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に応力解放部２１６が形成されており、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４が固定連結される際に生じる応力を解放するために用いられる。ここで、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である。凹溝の断面形状は台形である。これにより、凹溝の、端面２１４ａに近い側壁部２１６ａが傾斜し、溶接応力が該側壁部２１６ａを端面２１４ａに向かって変形させることにより、応力が電極端子２１４の全体に加えられるのを回避し、２つの電極端子２１４が固定連結される際に生じる応力を効果的に解放することができる。
上記では本願の実施例のバッテリ１０及び装置を記述したが、以下、本願の実施例の、バッテリを製造する方法及び機器について記述する。そのうち詳細に記述していない部分については前述の各実施例を参照することができる。
図２４は、本願の一実施例の、バッテリを製造する方法３００の概略的フローチャートを示している。図２４に示すように、該方法３００は、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０であって、各々のバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端に電極端子２１４がそれぞれ設けられており、２つのバッテリセル２０は第１の方向Ｘに沿って、反対向きに設けられた２つの電極端子２１４を有するバッテリセル２０を提供するステップ３１０と、２つの電極端子２１４の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの端面２１４ａに面接触を形成させ、且つ、２つの電極端子２１４を、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つのバッテリセル２０の電気的接続を実現するステップ３２０と、を含んでいてよい。
図２５は、本願の一実施例の、バッテリを製造する機器４００の概略的ブロック図を示している。図２５に示すように、バッテリを製造する機器４００は、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０であって、各々のバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端に電極端子２１４がそれぞれ設けられており、２つのバッテリセル２０は第１の方向Ｘに沿って、反対向きに設けられた２つの電極端子２１４を有するバッテリセル２０を提供するためのモジュール４１０と、２つの電極端子２１４の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの端面２１４ａに面接触を形成させ、且つ、２つの電極端子２１４を、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つのバッテリセル２０の電気的接続を実現するための組み立てモジュール４２０と、を含んでいてよい。
最後に説明しなければならないのは次の点である：以上の実施例は、本願の技術的解決策を説明するためにのみ用いられ、それに対する制限ではなく、前述の実施例を参照して本願について詳しく説明したが、当業者は、前述の各実施例に記載された技術的解決策について修正を行うか、或いは、そのうち一部の技術的特徴について均等物による置換を行うことが依然として可能であるが、これらの修正或いは置換が、対応する技術的解決策の本質を、本願の各実施例の技術的解決策の趣旨及び範囲から逸脱させることはないことを理解しなければならない。
１ 電力使用装置
１０ バッテリ
１１ 筺体
２０ バッテリセル
２２ 電極アセンブリ
２３ 連結部材
３０ コントローラ
４０ モータ
１１１ 上蓋
１１２ 筐体本体
２１１ バッテリケース
２１２ エンドキャップ
２１４ 電極端子
２１４ａ 端面
２１４ｂ 側面
２１４ｃ 固定連結部
２１４ｄ 連結面
２１４ｄ１ 段面
２１４ｄ２ 段面
２１５ 溶接部
２１６ 応力解放部
２１６ａ 側壁部
２３１ 凸部
２３２ 凹部
２３２ａ 内側壁
４００ 機器
４１０ 提供モジュール
４２０ モジュール
図２２は、本願のいくつかの実施例に基づく２つのバッテリセル２０の固定連結前の断面概略図を示しており、図２３は、図２２に示す２つのバッテリセル２０の固定連結後の断面概略図を示している。図２２に示すように、２つの端面２１４ａの外周に溶接部２１５が形成されており、溶接部２１５は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の固定連結を実現するために用いられる。また、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に応力解放部２１６が形成されており、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４が固定連結される際に生じる応力を解放するために用いられる。ここで、応力解放部２１６は、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの電極端子２１４の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である。凹溝の断面形状は台形である。これにより、凹溝の、端面２１４ａに近い側壁部２１６ａが傾斜し、溶接応力が該側壁部２１６ａを端面２１４ａに向かって変形させることにより、応力が電極端子２１４の全体に加えられるのを回避し、２つの電極端子２１４が固定連結される際に生じる応力を効果的に解放することができる。
図２４は、本願の一実施例の、バッテリを製造する方法３００の概略的フローチャートを示している。図２４に示すように、該方法３００は、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０であって、各々のバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端に電極端子２１４がそれぞれ設けられており、２つのバッテリセル２０は第１の方向Ｘに沿って、反対向きに設けられた２つの電極端子２１４を有するバッテリセル２０を提供するステップ３１０と、２つの電極端子２１４の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの端面２１４ａに面接触を形成させ、且つ、２つの電極端子２１４を、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つのバッテリセル２０の電気的接続を実現するステップ３２０と、を含んでいてよい。
図２５は、本願の一実施例の、バッテリを製造する機器４００の概略的ブロック図を示している。図２５に示すように、バッテリを製造する機器４００は、第１の方向Ｘに沿って配列された複数のバッテリセル２０であって、各々のバッテリセル２０の、第１の方向Ｘに沿った両端に電極端子２１４がそれぞれ設けられており、２つのバッテリセル２０は第１の方向Ｘに沿って、反対向きに設けられた２つの電極端子２１４を有するバッテリセル２０を提供するためのモジュール４１０と、２つの電極端子２１４の、第１の方向Ｘに沿って反対向きに設けられた２つの端面２１４ａに面接触を形成させ、且つ、２つの電極端子２１４を、２つの端面２１４ａの少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つのバッテリセル２０の電気的接続を実現するための組み立てモジュール４２０と、を含んでいてよい。

Claims (22)

  1. 第１の方向（Ｘ）に沿って配列された複数のバッテリセル（２０）であって、各々の前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った両端に電極端子（２１４）がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセル（２０）は、反対向きに設けられた２つの前記電極端子（２１４）を前記第１の方向（Ｘ）に沿って有する、複数のバッテリセル（２０）、を備え、
    ２つの前記電極端子（２１４）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿って反対向きに設けられた２つの端面（２１４ａ）が面接触を形成し、且つ、前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲んで固定連結するように２つの前記電極端子（２１４）が配置されることで２つの前記バッテリセル（２０）の電気的接続を実現することを特徴とするバッテリ（１０）。
  2. 前記電極端子（２１４）の端面（２１４ａ）の形状が閉鎖図形であり、前記閉鎖図形に囲まれてなる面が、面接触を形成するために用いられる、請求項１に記載のバッテリ（１０）。
  3. 前記電極端子（２１４）の端面（２１４ａ）の形状が円形、楕円形又は多角形である、請求項１又は２に記載のバッテリ（１０）。
  4. 前記２つの端面（２１４ａ）の面積が等しく、形状が同じであり、且つ、前記２つの端面（２１４ａ）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った投影が重なり合う、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  5. 前記２つの端面（２１４ａ）の面積が異なり、前記第１の方向（Ｘ）に沿って、前記２つの端面（２１４ａ）のうち面積が小さい方の投影が、面積が大きい方の投影内に位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  6. ２つの前記電極端子（２１４）は、前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲んで連続的に固定連結されるように配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  7. ２つの前記電極端子（２１４）は、前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲んで断続的に固定連結されるように配置される、請求項１～５のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  8. 前記電極端子（２１４）は、前記第１の方向（Ｘ）に沿って、前記バッテリセル（２０）の内部から遠ざかる方向に突出して設けられ、且つ、突出する高さは２ｍｍ以上である、請求項１～７のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  9. 前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った両端にエンドキャップ（２１２）がそれぞれ設けられており、前記電極端子（２１４）は前記エンドキャップ（２１２）に設けられ、２つの前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿って反対向きに設けられた２つの前記エンドキャップ（２１２）の間隔が４ｍｍ～２０ｍｍである、請求項１～８のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  10. ２つの前記電極端子（２１４）の一方が、前記端面（２１４ａ）から膨出する凸部（２３１）を有し、２つの前記電極端子の他方が、前記端面から凹んだ凹部（２３２）を有し、
    前記凹部（２３２）と前記凸部（２３１）とは前記第１の方向（Ｘ）において互いに嵌合される、請求項１～９のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  11. 前記電極端子（２１４）は、前記端面（２１４ａ）に連結される側面（２１４ｂ）を有し、
    前記電極端子（２１４）の前記側面（２１４ｂ）と、前記凹部（２３２）の内側壁との、第２の方向（Ｙ）における距離が２ｍｍ以上であり、前記第２の方向（Ｙ）は前記第１の方向（Ｘ）に対して垂直である、請求項１０に記載のバッテリ（１０）。
  12. 前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周に溶接部（２１５）が形成されており、前記溶接部（２１５）は、２つの前記電極端子（２１４）の固定連結を実現するために用いられる、請求項１～１１のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  13. 前記電極端子（２１４）は側面（２１４ｂ）と連結面（２１４ｄ）とを有し、前記連結面（２１４ｄ）は、前記端面（２１４ａ）と前記側面（２１４ｂ）とを連結するために用いられ、
    ２つの前記電極端子（２１４）の２つの前記連結面（２１４ｄ）は収容空間を形成するために用いられ、
    前記溶接部（２１５）は前記収容空間内に形成され、且つ、前記溶接部（２１５）は第２の方向において前記側面（２１４ｂ）から突出せず、前記第２の方向（Ｙ）は前記第１の方向（Ｘ）に対して垂直である、請求項１２に記載のバッテリ（１０）。
  14. 前記連結面（２１４ｄ）は傾斜面、段面又は曲面である、請求項１３に記載のバッテリ（１０）。
  15. ２つの前記電極端子（２１４）の少なくとも１つの外周に応力解放部（２１６）が形成されており、
    前記応力解放部（２１６）は、２つの前記電極端子（２１４）が固定連結される際に生じる応力を解放するために用いられる、請求項１～１４のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  16. 前記応力解放部（２１６）は、２つの前記電極端子（２１４）の少なくとも１つの外周に設けられる凹溝である、請求項１５に記載のバッテリ（１０）。
  17. 前記凹溝は、前記電極端子（２１４）の外周に沿って形成される環状溝である、請求項１６に記載のバッテリ（１０）。
  18. 前記２つの端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周に溶接部（２１５）が形成されており、
    第２の方向（Ｙ）において、前記凹溝の深さ（ｄ１）は前記溶接部（２１５）の深さ（ｄ２）よりも浅く、
    前記第２の方向（Ｙ）は前記第１の方向（Ｘ）に対して垂直である、請求項１６又は１７に記載のバッテリ（１０）。
  19. 前記凹溝の断面形状が長方形、台形、半円形又はアーチ形である、請求項１６～１８のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）。
  20. 請求項１～１９のいずれか一項に記載のバッテリ（１０）を備え、前記バッテリ（１０）は電気エネルギーを提供するために用いられる装置（１）。
  21. 第１の方向（Ｘ）に沿って配列された複数のバッテリセル（２０）であって、各々の前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った両端に電極端子（２１４）がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセル（２０）は、反対向きに設けられた２つの前記電極端子（２１４）を前記第１の方向（Ｘ）に沿って有する、複数のバッテリセル（２０）を提供するステップ（３１０）と、
    ２つの前記電極端子（２１４）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿って反対向きに設けられた２つの端面（２１４ａ）に面接触を形成させ、且つ、２つの前記電極端子（２１４）を、２つの前記端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つの前記バッテリセル（２０）の電気的接続を実現するステップ（３２０）と、を含む、バッテリを製造する方法（３００）。
  22. 第１の方向（Ｘ）に沿って配列された複数のバッテリセル（２０）であって、各々の前記バッテリセル（２０）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿った両端に電極端子（２１４）がそれぞれ設けられており、２つの前記バッテリセル（２０）は、反対向きに設けられた２つの前記電極端子（２１４）を前記第１の方向（Ｘ）に沿って有する、複数のバッテリセル（２０）を提供するための提供モジュール（４１０）と、
    ２つの前記電極端子（２１４）の、前記第１の方向（Ｘ）に沿って反対向きに設けられた２つの端面（２１４ａ）に面接触を形成させ、且つ、２つの前記電極端子（２１４）を、２つの前記端面（２１４ａ）の少なくとも１つの外周を取り囲むように固定連結することで２つの前記バッテリセル（２０）の電気的接続を実現するための組み立てモジュール（４２０）と、を備えることを特徴とする、バッテリを製造する機器（４００）。
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