JP2023534585A - 電池単体およびその製造方法と製造システム、電池および電力使用装置 - Google Patents

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Abstract

本出願は、電池単体およびその製造方法と製造システム、電池および電力使用装置を提供する。本出願の実施例の電池単体は、開口を有し、電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して内部圧力または温度を解放するための圧力解放機構が設けられたケーシングと、ケーシング内に収容され、本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリと、開口にキャップされ、本体部に当接され電極アセンブリに向かう一側に、少なくとも一部のラグ部を収容するための第１窪みが形成されたカバーアセンブリと、を含む。カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と第１窪みを連通し、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用させる。第１通路により電極アセンブリとカバーアセンブリ間に蓄積したガスを減少し、安全リスクを低減することができる。【選択図】図７

Description

本出願は電池の技術分野に関し、より具体的に、電池単体およびその製造方法と製造システム、電池および電力使用装置に関する。
電池単体は、電子機器、例えば携帯電話、ノートパソコン、電気自転車、電気自動車、電気飛行機、電気船舶、電動玩具自動車、電動玩具船舶、電動玩具飛行機および電気工具などに広く使用されている。電池単体は、カドミウムニッケル電池単体、水素ニッケル電池単体、リチウムイオン電池単体および二次アルカリ性亜鉛マンガン電池単体などを含む。
電池技術の開発では、電池単体の性能の向上に加え、安全問題も無視できない問題である。電池単体の安全問題が確保されない場合、この電池単体を使用することができない。したがって、電池単体の安全性を如何に高めるは、電池技術における喫緊の技術的課題である。
本出願は、電池の安全性を向上させることができる、電池単体およびその製造方法と製造システム、電池および電力使用装置を提供する。
第１側面によれば、本出願の実施例は、電池単体を提供し、
開口を有し、電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動し、内部圧力または温度を解放するために使用される圧力解放機構が設けられたケーシングと、
ケーシング内に収容され、本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリと、
開口にキャップされ、本体部に当接され電極アセンブリに向かう側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容するために使用される、カバーアセンブリと、を含み、
カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と、第１窪みを連通して、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用するために使用される。
上記解決手段では、カバーアセンブリに第１通路が設けられ、電池単体の熱暴走時、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に案内して、電極アセンブリとカバーアセンブリ間の気圧の増加速度を効果的に減少し、電極アセンブリとカバーアセンブリ間に蓄積したガスを減少し、電池単体がカバーアセンブリで爆発するリスクを低減して安全性能を向上させる。第１通路は、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に案内してガスを圧力解放機構に作用させ、圧力解放機構が適時に作動し、電池単体の高温高圧物質を迅速に解放し、爆発リスクを低減することができる。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリは、第１窪みの底壁から突出する２つの第１突出部を含み、第１方向において、第１窪みが２つの第１突出部間に位置する。第１突出部は本体部に当接される。第１方向において、少なくとも１つの第１突出部に少なくとも１つの第１通路が設けられ、各第１通路は第１方向に沿って第１突出部を貫通して電極アセンブリとケーシング間の空間と連通する。
上記解決手段では、２つの第１突出部は本体部に当接されて、電池単体の振動時本体部の搖動を減少し、活物質の脱落リスクを低減することができる。２つの第１突出部は本体部にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリの安定性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、第１突出部の本体部から離れる側に少なくとも１つの第２窪みが形成され、第２窪みは第１通路の少なくとも一部を形成する。本出願の実施例は、第２窪みを設けることでカバーアセンブリの重量を減少し、第１突出部の強度を弱め、第１突出部の弾性を向上させ、電池単体の振動時、第１突出部が本体部を押しつぶすリスクを低減することができる。
いくつかの実施例では、第１通路は、第１貫通穴および／または第１窪みを含む。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリは第１窪みの底壁から突出する第２突出部を含み、第２突出部は本体部に当接されて２つの第１突出部間に位置する。第１窪みは、第１部分と第２部分を含み、第１部分と第２部分はそれぞれ第２突出部の第１方向に沿った両側に設けられる。
上記解決手段では、第２突出部は本体部に当接されて、本体部にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリの安定性を向上させることができる。第２突出部はカバーアセンブリの全体強度を高め、カバーアセンブリの変形および倒壊のリスクを低減し、安定性を向上させることができる。電極アセンブリの熱暴走時、一部のガスが本体部のカバーアセンブリに向かう端面から放出され、第２突出部は本体部の端面に当接され、障壁作用を果たし、第１窪みへのガス進入速度を減少して、安全リスクを低減することができる。
いくつかの実施例では、第２突出部に第１部分と第２部分を連通するための第２通路が設けられる。本実施例は、第２通路を設けることで、第１部分と第２部分間にガスを流動させ、第１部分内の気圧と第２部分の気圧の一致性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリは第１窪みの底壁から突出する２つの第３突出部をさらに含み、第２方向において、第１窪みは２つの第３突出部間に位置し、第２方向は第１方向に垂直である。第３突出部は本体部に当接され、第３突出部の両端はそれぞれ２つの第２突出部に接続される。
上記解決手段では、２つの第３突出部は本体部に当接されて、電池単体振動時、本体部の搖動を減少し、活物質の脱落リスクを低減することができる。２つの第３突出部は本体部にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリの安定性を向上させることができる。本体部の外面が粒子によって穿刺されて短絡すると、発生した一部のガスが穿刺位置から外部に放出され、第３突出部はガスを遮断する作用を果たし、第１窪みに進入するガスを低減し、電池単体のカバーアセンブリでの爆発リスクを低減し、安全性能を向上させることができる。
いくつかの実施例では、電極アセンブリは、正極シート、負極シートおよび正極シートと負極シートを隔離するダイヤフラムを含み、電極アセンブリは巻付構造または積層構造であってもよい。電極アセンブリの外面は２つの広い面と２つの狭い面を含み、広い面の面積が狭い面の面積よりも大きく、２つの広い面は第２方向に対向して配置され、２つの狭い面は第１方向に沿って対向して配置され、第１方向は第２方向に垂直である。
いくつかの実施例では、狭い面とケーシング間に第１隙間があり、広い面とケーシング間に第２隙間があり、第１隙間の寸法は第２隙間の寸法よりも大きい。電極アセンブリの充放電過程中、電極シートがその厚さ方向に沿って膨張する。巻き付けられた電極アセンブリと積層された電極アセンブリでは、広い面に垂直する方向に沿った膨張量が最も大きい。電極アセンブリが膨張すると、広い面がケーシングを押圧し、第２隙間が非常に小さく、対応して、第２隙間内のガス流動速度が低い。第２隙間と比較すると、第１隙間の寸法が大きく、第１隙間内のガス流動速度が高い。
いくつかの実施例では、第１通路は第１隙間と第１窪みを連通する。本実施例では、電池単体の熱暴走時、第１窪み内のガスが第１通路を介して第１隙間内に迅速に排出し、第１隙間の寸法が大きいため、圧力解放機構を介してガスを電池単体の外部に適時に排出することができる。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリは、エンドキャップと絶縁部材を含み、エンドキャップは開口にキャップされ、絶縁部材はエンドキャップの本体部に向かう側に設けられ、絶縁部材は本体部に当接され本体部に向かう側に第１窪みが形成される。絶縁部材はエンドキャップと電極アセンブリを絶縁可能に隔離することができる。
いくつかの実施例では、電池単体は絶縁膜をさらに含み、絶縁膜は本体部を包み込み本体部とケーシングを絶縁可能に隔離し、絶縁膜のエンドキャップに向かう端部が絶縁部材の外側の周りに絶縁部材に接続される。絶縁膜に第２貫通穴が設けられ、第２貫通穴は第１通路に対向して配置され第１通路と連通する。
上記解決手段では、絶縁膜は本体部とケーシングを絶縁可能に隔離し、ケーシング内の残留粒子が本体部のダイヤフラムを穿刺しても、絶縁膜により本体部中の電極シートとケーシングの連通を回避することもでき、短絡リスクを低減することができる。本実施例は、第２貫通穴を設けることで絶縁部材の第１通路を回避し、第１通路の絶縁膜で遮断された面積を減少し、排気速度を確保することができる。
第２側面によれば、本出願の実施例は、第１側面のいずれか１つの実施例の電池単体を含む電池を提供する。
第３側面によれば、本出願の実施例は、電気エネルギーを供給するための第２側面の電池を含む電力使用装置を提供する。
第４側面によれば、本出願の実施例は、電池単体の製造方法を提供し、
開口を有し圧力解放機構が設けられたケーシングを用意するステップと、
本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリを用意するステップと、
一側に第１窪みが設けられたカバーアセンブリを用意するステップと、
カバーアセンブリを電極アセンブリに接続するステップと、
電極アセンブリをケーシング内に配置し、カバーアセンブリを開口にキャップするステップと、を含み、
その中で、カバーアセンブリは本体部に当接され電極アセンブリに向かう側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容し、カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と第１窪みを連通して、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用し、圧力解放機構は電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して、内部圧力または温度を解放する。
第５側面によれば、本出願の実施例は、電池単体の製造システムを提供し、
開口を有し圧力解放機構が設けられたケーシングを用意するための第１用意装置と、
本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリを用意するための第２用意装置と、
一側に第１窪みが形成されたカバーアセンブリを用意するための第３用意装置と、
カバーアセンブリを電極アセンブリに接続するための第１組立装置と、
電極アセンブリをケーシング内に配置し、カバーアセンブリを開口にキャップするための第２組立装置と、を含み、
その中で、カバーアセンブリは本体部に当接され電極アセンブリに向かう側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容するために使用され、カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と第１窪みを連通して、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用し、圧力解放機構は電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して内部圧力または温度を解放する。
本出願の実施例の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下本出願の実施例で使用される図面を簡単に説明するが、明らかに、以下で説明される図面は本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働をすることなくこれらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
本出願のいくつかの実施例で提供される車両の構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池の分解概略図である。 図２に示す電池モジュールの構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の分解概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の電極アセンブリの構造概略図である。 本出願の別のいくつかの実施例で提供される電池単体の電極アセンブリの構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の断面概略図である。 図７に示す電池単体の円形枠Ａにおける拡大概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体のカバーアセンブリの絶縁部材の構造概略図である。 本出願の別のいくつかの実施例で提供される電池単体のカバーアセンブリの絶縁部材の構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の別の断面概略図である。 本出願の別のいくつかの実施例で提供される電池単体の断面概略図である。 図１２に示す電池単体の円形枠Ｂにおける拡大概略図である。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の製造方法の概略フローチャートである。 本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の製造システムの概略ブロック図である。 添付図面において、図面は実際の縮尺で描かれない。
本出願の実施例の目的、技術的解決手段および利点をより明確にするために、以下本出願の実施例中の図面を参照して、本出願の実施例中の技術的解決手段を明らかに説明するが、説明される実施例は本出願の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本出願中の実施例に従って、当業者は創造的な労働をすることなく得られた他の実施例は、すべて本出願の保護範囲に含まれることは言うまでもない。
特に定義しない限り、本出願で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本出願の技術分野に属する技術者が一般的に理解するのと同じ意味を有し、本出願の明細書で使用される用語は、具体的な実施例を説明する目的のみのものであり、本出願を制限するものではなく、本出願の明細書および特許請求の範囲並びに上記の図面の説明での用語「含む」、「有する」およびそれらの任意変形は、非排他的な包含を意図している。本出願の明細書と特許請求の範囲または上記図面での「第１」、「第２」などの用語は異なる対象を区別するために使用され、特定の順序または優先関係を説明することを意図しない。
本出願で言及される「実施例」とは、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本出願の少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを意味する。本明細書の様々な場所でのこのフレーズの出現は、必ずしも全てが同じ実施例に言及しているわけではなく、他の実施例と相互に排他的である別個のまたは代替の実施例に言及しているわけでもない。
本出願の説明において、明示的に規定され限定されない限り、「取付」、「接続」、「連結」、「付属」という用語は広義に理解されるべきであることに留意すべきであり、例えば、固定接続であってもよい、着脱接続であってもよい、一体接続でもよい、直接接続でも中間媒体を介して間接接続でもよい、二つの構成要素の内部通信であってもよい、などが挙げられる。当業者にとって、本出願における上記用語の具体的な意味は、特定の状況に応じて理解することができる。
本出願の「および／または」の用語は、単に関連対象の関連関係を説明するものであり、例えば、Ａおよび／またはＢは、Ａ単独、ＡおよびＢの両方、Ｂ単独という３つの意味を有する。また、本出願の「／」の文字は、一般に、前後の関連対象が「または」の関係を有することを意味する。
本出願の実施例では、同じ部材を同じ符号で示し、説明の簡略化のため、異なる実施例では、同じ部材の詳細な説明を省略する。図面で示された本出願の実施例中の各部材の厚さ、長さと幅などの寸法、および集積装置の全体厚さ、長さと幅などの寸法は例示的な説明に過ぎず、本出願の限定するものではない。
本出願で言及される「複数」とは２つ以上（２つを含む）を意味する。
本出願では、電池単体は、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、ナトリウムイオン電池またはマグネシウムイオン電池などを含むが、本出願の実施例はここに限定されない。電池単体は円筒形、平板形、角形または他の形状などであり得るが、本出願の実施例はここに限定されない。電池単体は一般にパッケージ方法によって円筒電池単体、角形電池単体およびソフトパック電池単体とうい３種類に大別されるが、本出願の実施例は特に限定されない。
本出願の実施例で提出される電池は、より高い電圧と容量を提供するために、１つまたは複数の電池単体からなる単一の物理モジュールである。例えば、本出願で提出される電池は、電池モジュールまたは電池パックなどを含んでもよい。電池は一般的に、１つまたは複数の電池単体をパッケージするための箱体を含んでいる。箱体により、液体や他の異物が電池単体の充放電に影響を与えるのを防止することができる。
電池単体は、電極アセンブリと電解液を含み、電極アセンブリは正極片、負極片およびダイヤフラムから構成される。電池単体は主に正極片と負極片間の金属イオンの移動によって動作する。正極片は、正極集電体と正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面に塗布され、正極活物質層が塗布されていない正極集電体は正極活物質層が塗布された正極集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない正極集電体を正極ラグとする。リチウムイオン電池を例にとると、正極集電体の材料はアルミニウムであり、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元系リチウム、マンガン酸リチウムであることが可能である。負極片は、負極集電体と負極活物質層とを含み、負極活物質層は、負極集電体の表面に被覆され、負極活物質層のない負極集電体は、負極活物質層が被覆された負極集電体から突出し、負極活物質層で被覆されていない負極集電体が負極ラグとして使用される。負極集電体の材質は銅、負極活物質の材質は炭素またはシリコンとすることができる。また、溶断することなく大電流を流すために、正極ラグの数は複数で積層し、負極ラグの数は複数で積層している。ダイヤフラムの材質はＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ポリプロピレン）またはＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリエチレン）などであり得る。また、電極アセンブリは、巻回構造であってもよく、積層構造であってもよく、本出願の実施例はこれに限定されるものではない。
電池単体はケーシングとカバーアセンブリをさらに含み、ケーシングは開口を有し、カバーアセンブリは開口にキャップされ封止接続を形成して、電極アセンブリと電解質を収容するための収容チャンバーを形成する。
電池単体の場合、主な安全上危険は充電と放電過程から生じ、同時に適切な環境温度設計からの影響も受け、不必要な損失を効果的に避けるために、一般に３種類の電池単体保護対策がある。具体的には、保護対策は少なくともスイッチングデバイス、適切なダイヤフラム材料および圧力解放機構を含む。スイッチングデバイスとは、電池単体内の温度または抵抗が一定閾値に達すると電池の充電または放電を停止するためのデバイスを指す。ダイヤフラムは正極片と負極片を隔離するために使用され、温度が一定値に上昇するとその上に付着したミクロンオーダー（あるいはナノオーダー）微細穴を自動的に溶解し、金属イオンがダイヤフラムを通過することを遮断して、電池単体の内部反応を終了させることができる。
圧力解放機構とは、電池単体の内部圧力または温度が所定閾値に達すると動作して内部圧力または温度を解放するためのデバイスまたは部材を指す。この閾値は、設計要件に応じて設計され得る。前記閾値は、電池単体中の正極片、負極片、電解液とダイヤフラムのうちの１つまたは複数の材料に依存する。圧力解放機構は防爆弁、ガス弁、圧力解放弁または安全弁などの形を採用し、具体的には、圧力や温度に敏感な部品や構造物の形態をとることができる。電池単体の内部圧力または温度が所定閾値に達すると、圧力解放機構が動作しまたは圧力解放機構に設けられた弱構造が破壊されて割れ、内部圧力または温度の解放開口または通路を形成する。
本出願で提出される「動作」とは、圧力解放機構が動作しまたは一定の状態まで活性化されて、電池単体の内部圧力および温度を解放することを意味する。圧力解放機構の動作は、圧力解放機構中の少なくとも一部が破断、破砕、裂かれまたは開かれるなどを含むが、これらに限定されない。圧力解放機構の動作時、電池単体の内部の高温高圧物質が排出物として動作部位から外部へ排出される。このように、圧力または温度を制御可能の場合に電池単体の圧力を解放し、温度を下げて、潜在的なより重大な事故を未然に防止することができる。
本出願で言う電池単体からの排出物は、電解液、溶解または分割した正負極片、ダイヤフラムの破片、反応による高温高圧ガス、火炎などを含むが、これらに限定されない。
電池単体の圧力解放機構は、電池の安全性に重要な影響を与える。例えば、短絡、過充電などの場合、電池単体内部で熱暴走が起こり、圧力または温度が急激に上昇することがある。このような場合に、圧力解放機構の動作により内部圧力および温度を外部に放出でき、電池単体の爆発や発火を防止することができる。
圧力解放機構はカバーアセンブリに設けられてもよいし、ケーシングに設けられてもよい。本発明者らは、圧力解放機構がケーシングに設けられると、電池単体の熱暴走による放出されたガスがカバーアセンブリと電極アセンブリ間に蓄積しやすく、カバーアセンブリと電極アセンブリ間のガスがカバーアセンブリで遮断され、圧力解放機構から適時に排出できなく、安全上リスクがある。
これを鑑み、本出願の実施例は以下の技術的解決手段を提供し、この技術的解決手段では、電池単体は、開口を有し、電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動し、内部圧力または温度を解放するために使用される圧力解放機構が設けられたケーシングと、ケーシング内に収容され、本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリと、開口にキャップされ、本体部に当接され電極アセンブリに向かう側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容するために使用される、カバーアセンブリと、を含む。その中で、カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と、第１窪みを連通して、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用するために使用される。このような構造を有する電池単体は、熱暴走時カバーアセンブリと電極アセンブリ間のガスを取り出して圧力解放機構を介して排出し、排気速度を高め、安全性能を向上させることができる。
本出願の実施例で説明される技術的解決手段は電池および電池を使用する電力使用装置に適用される。
電力使用装置は車両、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、船舶、航行器、電動玩具和電気工具などである。車両は燃料自動車、ガス自動車または新エネルギー自動車であり、新エネルギー自動車は純電自動車、ハイブリッド自動車または長距離自動車などであり、航行器は飛行機、ロケット、スペースシャトルおよび宇宙船などを含み、電動玩具は固定式または移動式電動玩具、例えば、ゲームマシーン、電気自動車玩具、電気船舶玩具および電気飛行機玩具などを含み、電気工具は、金属切削電気工具、研磨電気工具、装着電気工具および鉄道用電気工具、例えば、電気ドリル、電気サンダー、電気スパナ、電気ドライバー、電気ハンマ、電気インパクトドリル、コンクリートバイブレーターおよび電気カンナなどを含む。本出願の実施例では上記電力使用装置について特に限定されない。
以下、実施例を容易に説明するために、電力使用装置を車両とする例を説明する。
図１は本出願のいくつかの実施例で提供される車両の構造概略図である。図１に示すように、車両１の内部に電池２が設けられ、電池２は車両１の底部、前部または後部に設けられてもい。電池２は車両１の給電に使用され、例えば、電池２は車両１の操作電源として使用されてもよい。
車両１は、コントローラー３とモータ４をさらに含み、コントローラー３は電池２を制御してモータ４に給電し、例えば、車両１の起動、ナビゲーションと走行時の動作電力使用要件に使用される。
本出願のいくつかの実施例では、電池２は車両１の操作電源とするだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料またはガスの一部または全部を代替して車両１に駆動力を提供してもよい。
図２は本出願のいくつかの実施例で提供される電池の分解概略図である。図２に示すように、電池２は箱体５と電池単体（図２図示しない）を含み、電池単体が箱体５内に収容される。
箱体５は電池単体を収容するために使用され、箱体５は様々な構造であってもよい。いくつかの実施例では、箱体５は、第１箱体部５１と第２箱体部５２を含み、第１箱体部５１と第２箱体部５２は互いにキャップされ、第１箱体部５１と第２箱体部５２は電池単体を収容するための収容空間５３を限定する。第２箱体部５２は一面が開放された中空構造であり、第１箱体部５１は板状構造であり、第１箱体部５１は第２箱体部５２の開口側にキャップされて収容空間５３を有する箱体５を形成し、第１箱体部５１と第２箱体部５２は一面が開放された中空構造であり、第１箱体部５１の開口側が第２箱体部５２の開口側にキャップされ、収容空間５３を有する箱体５を形成する。もちろん、第１箱体部５１と第２箱体部５２は、円筒形、角形などの様々な形状であってもよい。
第１箱体部５１と第２箱体部５２の接続封止性を高めるために、第１箱体部５１と第２箱体部５２間に例えばシールゴム、シールリングなどの封止部材が設けられてもい。
第１箱体部５１は第２箱体部５２の頂部にキャップされ、第１箱体部５１を上部箱カバーと呼び、第２箱体部５２を下部箱カバーと呼んでもよい。
電池２では、電池単体は１つまたは複数であってもよい。電池単体が複数である場合、複数の電池単体は直列、並列または混在して接続され、混在とは複数の電池単体が直列および並列して接続されるのを意味する。複数の電池単体は直接に直列、並列または混在して接続され、複数の電池単体から構成された全体を箱体５内に収容してもよいし、もちろん、複数の電池単体をまず直列、並列または混在して電池モジュール６を構成し、次に複数の電池モジュール６を直列、並列または混在して全体を形成し、箱体５内に収容してもよい。
図３は図２に示す電池モジュールの構造概略図である。図３に示すように、いくつかの実施例では、電池単体７は複数であり、複数の電池単体７は直列、並列または混在して電池モジュール６を構成する。複数の電池モジュール６は直列、並列または混在して全体を形成し、箱体内に収容される。
電池モジュール６中の複数の電池単体７はバス部材を介して電気的に接続され、電池モジュール６中の複数の電池単体７の並列、直列または混在を実現する。
図４は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の分解概略図である。
図４に示すように、本出願の実施例で提供される電池単体７は電極アセンブリ１０、ケーシング２０およびカバーアセンブリ３０を含む。
ケーシング２０は一面が開放された中空構造であり、カバーアセンブリ３０はケーシング２０の開口にキャップされ封止接続を実現し、電極アセンブリ１０および電解質を収容するための収容チャンバーを形成する。
ケーシング２０は、円筒形、角形などの様々な形状であってもよい。ケーシング２０の形状は電極アセンブリ１０の具体的な形状に応じて決定される。例えば、電極アセンブリ１０が円筒形構造であると、円筒形ケーシングを選択し、電極アセンブリ１０が角形構造であると、角形ケーシングを選択すればよい。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリ３０はエンドキャップ３１を含み、エンドキャップ３１はケーシング２０の開口にキャップされる。エンドキャップ３１は様々な構造であり得、例えば、エンドキャップ３１は板状構造であり、一面が開放された中空構造などであってもよい。例示的に、図４では、ケーシング２０は角形構造であり、エンドキャップ３１は板状構造であり、エンドキャップ３１がケーシング２０頂部の開口にキャップされる。
エンドキャップ３１は絶縁材料（例えばプラスチック）から作製されてもよいし、導電材料（例えば金属）から作製されてもよい。エンドキャップ３１が導電材料から作製される場合、カバーアセンブリ３０は絶縁部材３２をさらに含み、絶縁部材３２はエンドキャップ３１の電極アセンブリ１０に向かう一側に位置し、エンドキャップ３１と電極アセンブリ１０を絶縁可能に隔離する。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリ３０は電極端子３３をさらに含み、電極端子３３はエンドキャップ３１に取り付けられる。電極端子３３は２つであり、２つの電極端子３３はそれぞれ正極電極端子と負極電極端子として定義され、正極電極端子と負極電極端子はいずれも電極アセンブリ１０に電気的に接続され、電極アセンブリ１０で発生した電気エネルギーを出力する。
別のいくつかの実施例では、電池単体７はケーシング２０および２つのカバーアセンブリ３０を含み、ケーシング２０は対向する両側が開放された中空構造であり、２つのカバーアセンブリ３０はケーシング２０の２つの開口に対応してキャップされて封止接続を形成し、電極アセンブリ１０および電解質を収容するための収容チャンバーを形成する。このような構造では、１つのカバーアセンブリ３０に２つの電極端子３３が設けられ、もう１つのカバーアセンブリ３０に電極端子３３が設けられていなくてもよいし、２つのカバーアセンブリ３０がそれぞれ各電極端子３３に設けられてもよい。
電池単体７では、ケーシング２０内に収容された電極アセンブリ１０は１つまたは複数であってもよい。例示的に、図４では、電極アセンブリ１０は２つである。
図５は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の電極アセンブリの構造概略図である。図６は本出願の別のいくつかの実施例で提供される電池単体の電極アセンブリの構造概略図である。
図５および図６に示すように、電極アセンブリ１０は正極シート１１、負極シート１２および正極シート１１と負極シート１２を隔離するためのダイヤフラム１３を含み、電極アセンブリ１０は巻付構造または積層構造であってもよい。
図５に示すように、いくつかの実施例では、電極アセンブリ１０は巻付構造である。正極シート１１、負極シート１２とダイヤフラム１３はいずれも帯状構造である。本出願の実施例では、正極シート１１、ダイヤフラム１３および負極シート１２を順次積層して２ターン以上巻き付けて電極アセンブリ１０を形成する。電極アセンブリ１０は平坦状であってもよい。電極アセンブリ１０の製造時、電極アセンブリ１０を直接扁平状に巻き付けてもよいし、まず中空の円筒形構造に巻き付けた後平坦な形状に押されてもよい。
図５は巻き付けられた電極アセンブリ１０の外観輪郭を示す。電極アセンブリ１０の外面は２つの広い面１４と２つの狭い面１５を含み、２つの広い面１４は平坦面で互いに対向し、２つの狭い面１５は互いに対向し、狭い面１５は２つの広い面１４を接続する。広い面１４は電極アセンブリ１０の巻取軸に概ね平行であり最も大きな面積の表面となる。広い面１４は相対的に平坦な表面であり、純粋な平面である必要がない。狭い面１５は少なくとも一部が円弧面である。広い面１４の面積が狭い面１５の面積よりも大きい。
代替的な実施例では、図６に示すように、電極アセンブリ１０は積層構造である。具体的に、電極アセンブリ１０は複数の正極シート１１および複数の負極シート１２を含み、正極シート１１と負極シート１２は交互に積層される。積層構造では、正極シート１１と負極シート１２はシート状であり、正極シート１１と負極シート１２の積層方向が正極シート１１の厚さ方向と負極シート１２の厚さ方向に概ね平行である。
図６は積層された電極アセンブリ１０の外観輪郭を示す。電極アセンブリ１０の外面は２つの広い面１４と２つの狭い面１５を含み、２つの広い面１４は互いに対向し、２つの狭い面１５は互いに対向し、狭い面１５が２つの広い面１４を接続する。広い面１４は最も大きな面積の表面である。広い面１４は相対的に平坦な表面であり、純粋な平面である必要がない。狭い面１５は少なくとも一部が円弧面である。広い面１４の面積が狭い面１５の面積よりも大きい。
図７は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の断面概略図である。図８は図７に示す電池単体の円形枠Ａにおける拡大概略図である。図９は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体のカバーアセンブリの絶縁部材の構造概略図である。
図７～図９に示すように、本出願の実施例の電池単体７は、開口２１を有し、電池単体７の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して内部圧力または温度を解放するための圧力解放機構４０が設けられたケーシング２０と、ケーシング２０内に収容され、本体部１６と本体部１６から突出するラグ部１７を含む電極アセンブリ１０と、開口２１にキャップされ、本体部１６に当接され電極アセンブリ１０に向かう一側に、少なくとも一部のラグ部１７を収容するための第１窪み３２１が設けられたカバーアセンブリ３０とを含む。その中で、カバーアセンブリ３０に少なくとも１つの第１通路３２２が設けられ、第１通路３２２は電極アセンブリ１０およびケーシング２０間の空間と第１窪み３２１を連通し、第１窪み３２１内のガスを電極アセンブリ１０およびケーシング２０間の空間に導入して圧力解放機構４０に作用する。
電極アセンブリ１０の外観から見ると、電極アセンブリ１０は本体部１６と本体部１６に接続されたラグ部１７を含む。例示的に、ラグ部１７は本体部１６のカバーアセンブリ３０に近い一端から延伸する。
いくつかの実施例では、ラグ部１７は２つであり、２つのラグ部１７はそれぞれ正極ラグ部および負極ラグ部として定義される。正極ラグ部および負極ラグ部は本体部１６の同一端から延伸してもよいし、それぞれ本体部１６の反対端から延伸してもよい。
本体部１６は電極アセンブリ１０の充放電機能を実現するためのコア部分であり、ラグ部１７は本体部１６で発生した電流を取り出すために使用される。本体部１６は正極集電体の正極集流部、正極活物質層、負極集電体の負極集流部、負極活物質層およびダイヤフラム１３を含む。正極ラグ部は複数の正極ラグを含み、負極ラグ部は複数の負極ラグを含む。
ラグ部１７は電極端子３３に電気的に接続される。ラグ部１７は溶接によって電極端子３３に直接に接続されてもよいし、他の部材を介して電極端子３３に間接に接続されてもよい。例えば、電池単体７は、集流部材５０を含み、集流部材５０は電極端子３３とラグ部１７を電気的に接続する。集流部材５０は２つであり、２つの集流部材５０はそれぞれ正極集流部材と負極集流部材として定義され、正極集流部材は正極電極端子と正極ラグ部を電気的に接続し、負極集流部材は負極電極端子と負極ラグ部を電気的に接続する。
圧力解放機構４０はケーシング２０に設けられる。圧力解放機構４０はケーシング２０の一部であってもよいし、ケーシング２０と別体に構成されてもよい。ケーシング２０に貫通のための圧力解放穴２２が設けられ、圧力解放機構４０は溶接によってケーシング２０に固定され圧力解放穴２２を被覆する。圧力解放機構４０は圧力解放穴２２を封止してケーシング２０の内外両側の空間を隔離し、正常動作時電解質が圧力解放穴２２から流れ出すのを回避する。
ケーシング２０は底板２３と側板２４を含み、底板２３は本体部１６のカバーアセンブリ３０から離れた一側に位置し、側板２４は底板２３とエンドキャップ３１を接続するために使用される。圧力解放機構４０は、底板２３に設けられてもよいし、側板２４に設けられてもよい。
圧力解放機構４０は、電池単体７の内部圧力または温度が閾値に達すると動作して内部圧力を解放する。電池単体７で発生したガスが多くなり、ケーシング２０の内部圧力または温度が上昇して閾値に達すると、圧力解放機構４０は動作し、または圧力解放機構４０に設けられた弱構造が破断され、ガスと他の高温高圧物質が圧力解放機構４０の開放された開口および圧力解放穴２２を介して外部に放出され、電池単体７の爆発をさらに回避することができる。
圧力解放機構４０は様々な圧力解放構造であり、本出願の実施例では特に限定されない。例えば、圧力解放機構４０は圧力に敏感な圧力解放機構または温度に敏感な圧力解放機構であってもよい。圧力に敏感な圧力解放機構は、圧力に敏感な圧力解放機構が設けられた電池単体７の内部気圧が閾値に達する破断するように構成され、温度に敏感な圧力解放機構は、温度に敏感な圧力解放機構が設けられた電池単体７の内部温度が閾値に達すると破断するように構成される。
いくつかの実施例では、圧力解放機構４０にノッチ、窪みまたは他の構造が形成され、圧力解放機構４０の局所強度を弱め圧力解放機構４０に弱構造を形成し、電池単体７の内部圧力が閾値に達すると、圧力解放機構４０の弱構造が破断し、圧力解放機構４０の破断部に沿った部分が折り返して開口を形成し、高温高圧物質を解放する。
カバーアセンブリ３０は本体部１６のカバーアセンブリ３０に向かう端面に直接当接されてもよいし、他の部材を介して本体部１６に間接に当接されてもよい。カバーアセンブリ３０は一側から本体部１６を押し付け、電池単体７の振動時、カバーアセンブリ３０はケーシング２０内の本体部１６の搖動幅を低減し、電極アセンブリ１０の活物質の脱落リスクを低減することができる。
カバーアセンブリ３０のエンドキャップ３１が絶縁材料から作製される場合、第１窪み３２１はエンドキャップ３１の電極アセンブリ１０に向かう側に開設され、カバーアセンブリ３０のエンドキャップ３１が導電材料から作製されカバーアセンブリ３０は絶縁部材３２を含む場合、第１窪み３２１は絶縁部材３２の電極アセンブリ１０に向かう側に開設されてもよい。
第１窪み３２１は少なくとも一部のラグ部１７を収容するために使用される。ラグ部１７の一部が第１窪み３２１内に収容されてもよいし、全体が第１窪み３２１内に収容されてもよい。第１窪み３２１を設けることで、電極アセンブリ１０の空間をより多く確保し、電池単体７のエネルギー密度を高める。集流部材５０の少なくとも一部も第１窪み３２１に収容され得る。
本出願の実施例は、カバーアセンブリ３０の一部の材料を除去してカバーアセンブリ３０の第１通路３２２を形成してもよい。本出願では、第１通路３２２の形状は制限されなく、例えば、本出願は、カバーアセンブリ３０に窪みおよび／または穴などの構造を開設して第１通路３２２を形成してもよい。カバーアセンブリ３０の第１通路３２２は固体で充填されていない空間であり、流体（例えばガスと液体）が流動する。
第１通路３２２は電極アセンブリ１０およびケーシング２０間の空間と第１窪み３２１を連通し、第１窪み３２１内の流体が第１通路３２２を介して電極アセンブリ１０およびケーシング２０間の空間に流れ込む。
電極アセンブリ１０およびケーシング２０間の空間は、第１通路３２２と直接連通してもよく、穴、隙間または他の空間構造を介して間接に連通してもよい。
短絡または過充電などの現象の場合、電極アセンブリ１０が熱暴走して高温高圧物質、例えば高温高圧ガスを放出し、一部のガスが第１窪み３２１に侵入し、第１通路３２２はガスの流動を案内して第１窪み３２１内のガスを電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間に流入させる。電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間内のガスが徐々に多くなると、圧力解放機構４０にかかる圧力がますます大きくなり、圧力解放機構４０は圧力が閾値に達すると作動してガスと他の高温高圧物質を電池単体７の外部に解放し、電池単体７の内部圧力を外部に放出して電池単体７の爆発や発火を防止する。
例示的に、圧力解放機構４０が動作すると圧力解放穴２２が開かれ、電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間と圧力解放穴２２が連通する。第１窪み３２１内のガスが第１通路３２２、電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間および圧力解放穴２２を介して外部に解放される。
本出願の実施例は、第１通路３２２の形状と位置に限定されなく、第１通路３２２は、電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間と第１窪み３２１を連通すればよい。第１通路３２２は穴、窪み、穴と窪みの組み合わせまたは他の連通構造であってもよい。
カバーアセンブリ３０のエンドキャップ３１が絶縁材料から作製される場合、第１通路３２２はエンドキャップ３１に開設され、カバーアセンブリ３０のエンドキャップ３１が導電材料から作製され、カバーアセンブリ３０は絶縁部材３２を含む場合、第１窪み３２１は絶縁部材３２に開設される。
本出願の実施例は、カバーアセンブリ３０に第１通路３２２が設けられ、電池単体７の熱暴走時第１窪み３２１内のガスを電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間に案内して、電極アセンブリ１０とカバーアセンブリ３０間の気圧の増加速度を効果的に減少でき、電極アセンブリ１０とカバーアセンブリ３０間に蓄積したガスを減少し、電池単体７のカバーアセンブリ３０での爆発リスクを低減して安全性能を向上させることができる。第１通路３２２は第１窪み３２１内のガスを電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間に案内し、ガスを圧力解放機構４０に作用させて、圧力解放機構４０が適時に作動し、電池単体７の高温高圧物質を迅速に解放して爆発リスクを低減することができる。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリ３０は第１窪み３２１の底壁から突出する２つの第１突出部３２３を含み、第１方向Ｘにおいて、第１窪み３２１は２つの第１突出部３２３間に位置する。第１突出部３２３は本体部１６に当接される。第１方向Ｘにおいて、少なくとも１つの第１突出部３２３に少なくとも１つの第１通路３２２が設けられ、各第１通路３２２は第１方向Ｘに沿って第１突出部３２３を貫通して電極アセンブリ１０とケーシング２０間の空間を連通する。
カバーアセンブリ３０の本体部１６に向かう一端に第１内面３２ａを有し、第１内面３２ａは本体部１６に当接される。第１窪み３２１は第１内面３２ａに対して本体部１６から離れる方向に沿って窪んでいる。第１内面３２ａは第１突出部３２３の本体部１６に当接される表面を含む。選択可能に、第１内面３２ａは平面である。
なお、少なくとも１つの第１突出部３２３に少なくとも１つの第１通路３２２が設けられ、例えば、１つの第１突出部３２３に１つの第１通路３２２が設けられ、もう１つの第１突出部３２３に第１通路３２２が設けられていなく、または、１つの第１突出部３２３に１つの第１通路３２２が設けられ、もう１つの第１突出部３２３に１つの第１通路３２２が設けられ、または、１つの第１突出部３２３に１つの第１通路３２２が設けられ、もう１つの第１突出部３２３に複数の第１通路３２２が設けられ、または、１つの第１突出部３２３に複数の第１通路３２２が設けられもう１つの第１突出部３２３に第１通路３２２が設けられていなく、または、２つの第１突出部３２３に両方とも複数の第１通路３２２が設けられてもよい。
第１突出部３２３は、第１方向Ｘに沿って対向して配置された２つの第１側面を含み、第１通路３２２の両端の開口はそれぞれ２つの第１側面に形成される。第１通路３２２の両端の開口は第１方向Ｘに沿って整列してもよいし、千鳥に配置されてもよい。
本出願の実施例の２つの第１突出部３２３は本体部１６に当接され、電池単体７の振動時本体部１６の搖動を減少し、活物質の脱落リスクを低減する。２つの第１突出部３２３は本体部１６にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリ１０の安定性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、第１突出部３２３とケーシング２０は第１方向Ｘにおいて間隔を空けて設けられ、このようにすれば、ケーシング２０は第１通路３２２を遮断することなく、第１窪み３２１内のガスが第１通路３２２を介してスムーズに排出され得る。
絶縁部材３２を含むカバーアセンブリ３０を例にすると、第１内面３２ａは絶縁部材３２の本体部１６に面する表面である。絶縁部材３２は第１窪み３２１と２つの第１突出部３２３を含む。例示的に、２つの第１突出部３２３はそれぞれ絶縁部材３２の第１方向Ｘに沿った両端に位置する。
いくつかの実施例では、第１突出部３２３は本体部１６から離れる側に少なくとも１つの第２窪み３２４が形成され、第２窪み３２４は第１通路３２２の少なくとも一部を形成する。
本出願の実施例は、第２窪み３２４を設けることでカバーアセンブリ３０の重量を減少し、第１突出部３２３の強度を弱め、第１突出部３２３の弾性を高め、電池単体７の振動時第１突出部３２３が本体部１６を押しつぶすリスクを低減することができる。
絶縁部材３２を含むカバーアセンブリ３０を例にすると、絶縁部材３２は対向して配置された第１内面３２ａと第１外面３２ｂを含み、第１外面３２ｂはエンドキャップ３１に向かう。第２窪み３２４は第１外面３２ｂに対してエンドキャップ３１から離れる方向に向かって窪んでいる。エンドキャップ３１は第１外面３２ｂに密着され第２窪み３２４を被覆する。
いくつかの実施例では、第１通路３２２は第１貫通穴３２２ａおよび／または第１窪みを含む。
第１窪みは第１内面３２ａに対して本体部１６から離れる方向に沿って窪んでいる。第１窪みは第１方向Ｘの両端に沿って第１突出部３２３の２つの第１側面にそれぞれ延伸する。
第１貫通穴３２２ａは第１方向Ｘに沿って第１突出部３２３を貫通し、つまり第１貫通穴３２２ａは第１方向Ｘの両端に沿って第１突出部３２３の２つの第１側面にそれぞれ延伸する。
第１通路３２２は第１貫通穴３２２ａのみを含んでもよいし、第１窪みのみを含んでもよいし、第１貫通穴３２２ａと第１窪みを同時に含んでもよい。もちろん、第１通路３２２は他の連通構造をさらに含んでもよく、例えば、第１通路３２２は第２窪み３２４をさらに含んでもよい。
いくつかの実施例では、第１通路３２２は第１貫通穴３２２ａと第１貫通穴３２２ａに連通する第２窪み３２４を含む。
いくつかの実施例では、カバーアセンブリ３０は第１窪み３２１の底壁から突出する第２突出部３２５をさらに含み、第２突出部３２５は本体部１６に当接され２つの第１突出部３２３間に位置する。第１窪み３２１は第１部分３２１ａと第２部分３２１ｂを含み、第１部分３２１ａと第２部分３２１ｂはそれぞれ第２突出部３２５の第１方向Ｘに沿った両側に位置する。
第２突出部３２５は１つまたは複数であってもよい。第２突出部３２５は複数である場合、複数の第２突出部３２５は第１方向Ｘに沿って間隔を空けて設けられる。第２突出部３２５は第１窪み３２１を複数の部分に分割する。
第１部分３２１ａと第２部分３２１ｂは他の構造を介して連通してもよいし、隔離されて連通しなくてもよい。
第２突出部３２５は本体部１６に当接され、本体部１６にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリ１０の安定性を向上させることができる。第２突出部３２５はカバーアセンブリ３０の全体強度を高め、カバーアセンブリ３０の変形や倒壊リスクを低減し、安定性を向上させることができる。
電極アセンブリ１０の熱暴走時、一部のガスが本体部１６のカバーアセンブリ３０に向かう端面から放出され、第２突出部３２５は本体部１６の端面に当接されることにより、障壁作用を果たし、第１窪み３２１へのガス侵入速度を減少し、安全リスクを低減することができる。
いくつかの実施例では、第２突出部３２５に、第１部分３２１ａと第２部分３２１ｂを連通するための第２通路３２６が設けられる。
本出願は、第２通路３２６を設けることで、第１部分３２１ａと第２部分３２１ｂ間のガス流動を実現し、第１部分３２１ａ内の気圧と第２部分３２１ｂの気圧の一致性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、第２通路３２６は、第３貫通穴３２６ａおよび／または第２窪みを含む。第３貫通穴３２６ａは第１方向Ｘに沿って第２突出部３２５を貫通する。第２窪み（図示しない）は第２突出部３２５の本体部１６に当接された表面に対して本体部１６から離れる方向に沿って窪み、第２窪みは第１方向Ｘに沿って第２突出部３２５を貫通する。
いくつかの実施例では、第２突出部３２５は絶縁部材３２に形成される。絶縁部材３２に第３窪み３２７がさらに設けられ、第３窪み３２７は第２突出部３２５の本体部１６から離れる一側に位置する。第３窪み３２７は第１外面３２ｂに対して本体部１６に近接する方向に沿って窪んでいる。第３窪み３２７は第２通路３２６の少なくとも一部を形成する。
図１０は本出願の別のいくつかの実施例で提供されるのカバーアセンブリの絶縁部材の構造概略図である。
図１０に示すように、いくつかの実施例では、カバーアセンブリは、第１窪み３２１の底壁から突出する２つの第３突出部３２８をさらに含み、第２方向Ｙにおいて、第１窪み３２１は２つの第３突出部３２８間に位置し、かつ第２方向Ｙは第１方向Ｘに垂直である。第３突出部３２８は本体部に当接され、第３突出部３２８の両端は２つの第２突出部３２５にそれぞれ接続される。
本出願の実施例の２つの第３突出部３２８は本体部に当接されて、電池単体の振動時本体部の搖動を減少し、活物質の脱落リスクを減少する。２つの第３突出部３２８により、本体部にかかる力を均一化し、応力集中を減少し、電極アセンブリの安定性を向上させることができる。
外面が粒子によって穿刺され本体部が短絡すると、発生した一部のガスが穿刺位置から外部へ放出され、第３突出部３２８はガス遮断作用を果たし、第１窪み３２１に侵入するガスを減少し、電池単体のカバーアセンブリでの爆発リスクを低減し、安全性能を向上させることができる。
例示的に、２つの第３突出部３２８はそれぞれ絶縁部材３２の第２方向Ｙに沿った両端に位置する。
いくつかの実施例では、第１通路３２２は第１貫通穴３２２ａと第１窪み３２２ｂを含む。
図１１は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の別の断面概略図である。
図１１に示すように、いくつかの実施例では、電極アセンブリ１０は正極シート、負極シートおよび正極シートと負極シートを隔離するためのダイヤフラムを含み、電極アセンブリ１０は巻付構造または積層構造であってもよい。
電極アセンブリ１０の外面に２つの広い面１４と２つの狭い面１５があり、広い面１４の面積が狭い面１５の面積よりも大きく、２つの広い面１４は第２方向Ｙに沿って対向して配置され、２つの狭い面１５は第１方向Ｘに沿って対向して配置され、第１方向Ｘは第２方向Ｙに垂直である。
いくつかの実施例では、狭い面１５とケーシング２０間に第１隙間Ｇ１があり、広い面１４とケーシング２０間に第２隙間Ｇ２があり、第１隙間Ｇ１の寸法は第２隙間Ｇ２の寸法よりも大きい。
電極アセンブリ１０の充放電過程中、電極シートはその厚さ方向に沿って膨張する。巻き付けられた電極アセンブリ１０および積層された電極アセンブリ１０では、広い面１４に垂直する方向に沿った膨張量が最も大きい。電極アセンブリ１０が膨張すると、広い面１４はケーシング２０を押圧し、第２隙間Ｇ２が非常に小さく、対応して、第２隙間Ｇ２内のガス流動速度が低い。第２隙間Ｇ２と比較すると、第１隙間Ｇ１の寸法が大きく、第１隙間Ｇ１内のガス流動速度が高い。
いくつかの実施例では、第１通路は第１隙間Ｇ１と第１窪みを連通するために使用される。このように、電池単体７の熱暴走時、第１窪み内のガスが第１通路を介して第１隙間Ｇ１内に迅速に排出され、第１隙間Ｇ１の寸法が大きいため、圧力解放機構を介してガスを電池単体７の外部に適時に排出することができる。
いくつかの実施例では、図７および図１１と併せて、ケーシング２０は底板２３を含み、底板２３とカバーアセンブリ３０はそれぞれ電極アセンブリ１０の第３方向Ｚに沿った両側に位置する。第３方向Ｚにおいて、底板２３と電極アセンブリ１０間に第３隙間Ｇ３があり、第３隙間Ｇ３は第２隙間Ｇ２と第１隙間Ｇ１を連通する。
図１２は本出願の別のいくつかの実施例で提供される電池単体の断面概略図である。図１３は図１２に示す電池単体の円形枠Ｂにおける拡大概略図である。
図１２および図１３に示すように、カバーアセンブリ３０はエンドキャップ３１と絶縁部材３２を含み、エンドキャップ３１は開口にキャップされ、絶縁部材３２はエンドキャップ３１の本体部１６に向かう側に位置し、絶縁部材３２は本体部１６に当接され本体部１６に向かう側に第１窪み３２１が形成される。
いくつかの実施例では、電池単体７は絶縁膜６０をさらに含み、絶縁膜６０は本体部１６を包み込み本体部１６とケーシング２０を絶縁可能に隔離し、絶縁膜６０のエンドキャップ３１に向かう端部は絶縁部材３２の外側の周りに絶縁部材３２に接続される。絶縁膜６０に第２貫通穴６１が設けられ、第２貫通穴６１と第１通路３２２は対向して配置されて第１通路３２２と連通する。
電池単体７の装着過程中粒子（例えば溶接過程中発生した金属粒子）が発生し、粒子がケーシング２０内に残留する可能性がある。粒子が本体部１６の表面に付着すると、本体部１６のダイヤフラムが粒子によって穿刺されケーシング２０と本体部１６の導通を引き起こすリスクがあり、粒子が本体部１６内部に落下して正負極シートを導通させ、短絡を引き起こす安全リスクがある。
本出願は、絶縁膜６０を設けることで、本体部１６とケーシング２０を絶縁可能に隔離し、ケーシング２０内に残留した粒子が本体部１６のダイヤフラムを穿刺しても、絶縁膜６０により本体部１６中の電極シートとケーシング２０の導通を回避でき、短絡リスクを低減することができる。
第２貫通穴６１はケーシング２０と電極アセンブリ１０間の空間（例えば第１隙間Ｇ１）と第１通路３２２を連通する。本出願の実施例では、第２貫通穴６１を設けることで絶縁部材３２の第１通路３２２を回避し、第１通路３２２の絶縁膜６０によって遮断された面積を減少し、排気速度を確保することができる。
絶縁膜６０に複数のビアホール構造（図示しない）が設けられ、ビアホール構造により絶縁膜６０両側の空間を連通させ、ガスが絶縁膜６０両側でスムーズに流動することができる。
絶縁膜６０は接着や熔接などによって絶縁部材３２に接続され、絶縁膜６０を固定する。絶縁膜６０は一部の領域のみ絶縁部材３２に接続され（例えば絶縁膜６０のいくつかのポイントが絶縁部材３２に熔接され）、絶縁膜６０の他の領域と絶縁部材３２間に隙間がある。
例えば、絶縁膜６０と第１突出部３２３間に隙間があり、第１通路３２２内のガスがこの隙間を介して排出され得る。このとき、第２貫通穴６１を省略してもよい。
図１４は本出願のいくつかの実施例で提供されるの製造方法の概略フローチャートである。
図１４に示すように、本出願の実施例の電池単体の製造方法は、以下のステップを含む。
Ｓ１００、ケーシングを用意し、ケーシングは開口を有し圧力解放機構が設けられ、
Ｓ２００、電極アセンブリを用意し、電極アセンブリは本体部および本体部から突出するラグ部を含み、
Ｓ３００、カバーアセンブリを用意し、カバーアセンブリの一側に第１窪みが形成され、
Ｓ４００、カバーアセンブリを電極アセンブリに接続し、
Ｓ５００、電極アセンブリをケーシング内に配置して、カバーアセンブリを開口にキャップさせる。
カバーアセンブリは本体部に当接され電極アセンブリに向かう一側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容するために使用され、カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と第１窪みを連通し、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用させるように使用され、圧力解放機構は、電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して内部圧力または温度を解放するために使用される。
なお、上記電池単体の製造方法によって製造された電池単体の関連構造について、上記各実施例で提供される電池単体の説明を参照されたい。
上記の電池単体の製造方法に基づいて電池単体を組み立てる場合、必ず上記ステップを順次に実行しなくてもよく、つまり、実施例で言及される順序でステップを実行してもよいし、実施例で言及される順序以外の順序でステップを実行してもよいし、または複数のステップを同時に実行してもよい。例えば、ステップＳ１００、Ｓ２００、Ｓ３００を任意順序で実行し、同時に実行してもよい。
図１５は本出願のいくつかの実施例で提供される電池単体の製造システムの概略ブロック図である。
図１５に示すように、本出願の実施例の電池単体の製造システム８は、開口を有し圧力解放機構が設けられたケーシングを用意するための第１用意装置８１と、本体部および本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリを用意するための第２用意装置８２と、一側に第１窪みが形成されたカバーアセンブリを用意するための第３用意装置８３と、カバーアセンブリを電極アセンブリに接続するための第１組立装置８４と、電極アセンブリをケーシング内に配置してカバーアセンブリを開口にキャップさせるための第２組立装置８５と、を含む。その中で、カバーアセンブリは本体部に当接され電極アセンブリに向かう一側に第１窪みが形成され、第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容し、カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、第１通路は電極アセンブリとケーシング間の空間と第１窪みを連通し、第１窪み内のガスを電極アセンブリとケーシング間の空間に導入して圧力解放機構に作用させ、圧力解放機構は、電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して内部圧力または温度を解放する。
上記製造システムによって製造された電池単体の関連構造については、上記各実施例で提供される電池単体の説明を参照されたい。
なお、矛盾しない限り、本出願中の実施例および実施例中の特徴を互いに組み合わせることができる。
最後に、以上の各実施例は本出願の技術的解決手段を説明するために使用され、限定するものではなく、前記各実施例を参照して本出願を詳細に説明したが、当業者は、前記各実施例に記載される技術的解決手段を修正したり、その一部または全部の技術特徴を同等置換することができ、それらの修正や置換は、かかる技術的解決手段の本質を本出願の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させることなく、すべて本出願の特許請求の範囲および明細書の範囲に含まれるものとする。

Claims (16)

  1. 開口を有し、前記電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して前記内部圧力または温度を解放するための圧力解放機構が設けられたケーシングと、
    前記ケーシング内に収容され、本体部および前記本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリと、
    前記開口にキャップされ、前記本体部に当接されて前記電極アセンブリに向かう側に、少なくとも一部のラグ部を収容するための第１窪みが形成されたカバーアセンブリと、を含み、
    前記カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、前記第１通路は前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間と前記第１窪みを連通し、前記第１窪み内のガスを前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間に導入して前記圧力解放機構に作用させる、電池単体。
  2. 前記カバーアセンブリは、前記第１窪みの底壁から突出する２つの第１突出部を含み、第１方向において、前記第１窪みは２つの前記第１突出部間に位置し、
    前記第１突出部は前記本体部に当接され、
    前記第１方向において、少なくとも１つの前記第１突出部に少なくとも１つの前記第１通路が設けられ、各前記第１通路は前記第１方向に沿って前記第１突出部を貫通して前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間を連通する、請求項１に記載の電池単体。
  3. 前記第１突出部の前記本体部から離れる一側に少なくとも１つの第２窪みが形成され、前記第２窪みは前記第１通路の少なくとも一部を形成する、請求項２に記載の電池単体。
  4. 前記第１通路は第１貫通穴および／または第１窪みを含む、請求項２または３に記載の電池単体。
  5. 前記カバーアセンブリは、前記第１窪みの底壁から突出する第２突出部を含み、前記第２突出部は前記本体部に当接され２つの前記第１突出部間に位置し、
    前記第１窪みは第１部分と第２部分を含み、前記第１部分と前記第２部分はそれぞれ前記第２突出部の前記第１方向に沿った両側に位置する、請求項２～４のいずれか１項に記載の電池単体。
  6. 前記第２突出部に前記第１部分と前記第２部分を連通するための第２通路が設けられる、請求項５に記載の電池単体。
  7. 前記カバーアセンブリは、前記第１窪みの底壁から突出する２つの第３突出部をさらに含み、第２方向において、前記第１窪みは２つの前記第３突出部間に位置し、前記第２方向は前記第１方向に垂直であり、
    前記第３突出部は前記本体部に当接され、前記第３突出部の両端は２つの前記第２突出部にそれぞれ接続される、請求項２～６のいずれか１項に記載の電池単体。
  8. 前記電極アセンブリは正極シート、負極シートおよび前記正極シートと前記負極シートを隔離するためのダイヤフラムを含み、前記電極アセンブリは巻付構造または積層構造であり、
    前記電極アセンブリの外面は２つの広い面と２つの狭い面を含み、前記広い面の面積は前記狭い面の面積よりも大きく、２つの前記広い面は第２方向に沿って対向して配置され、２つの前記狭い面は前記第１方向に沿って対向して配置され、前記第１方向は前記第２方向に垂直である、請求項２～７のいずれか１項に記載の電池単体。
  9. 前記狭い面と前記ケーシング間に第１隙間があり、前記広い面と前記ケーシング間に第２隙間があり、前記第１隙間の寸法は前記第２隙間の寸法よりも大きい、請求項８に記載の電池単体。
  10. 前記第１通路は前記第１隙間と前記第１窪みを連通するために使用される、請求項９に記載の電池単体。
  11. 前記カバーアセンブリは、エンドキャップと絶縁部材を含み、前記エンドキャップは前記開口にキャップされ、前記絶縁部材は前記エンドキャップの前記本体部に向かう一側に位置し、前記絶縁部材は前記本体部に当接され前記本体部に向かう一側に前記第１窪みが形成される、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池単体。
  12. 絶縁膜をさらに含み、前記絶縁膜は前記本体部を包み込み、前記本体部と前記ケーシングを絶縁可能に隔離し、前記絶縁膜の前記エンドキャップに向かう端部は前記絶縁部材の外側の周りに前記絶縁部材に接続され、
    前記絶縁膜に第２貫通穴が設けられ、前記第２貫通穴と前記第１通路は対向して配置されて前記第１通路と連通する、請求項１１に記載の電池単体。
  13. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池単体を含む、電池。
  14. 電気エネルギーを供給するための請求項１３に記載の電池を含む、電力使用装置。
  15. 開口を有し圧力解放機構が設けられたケーシングを用意するステップと、
    本体部および前記本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリを用意するステップと、
    一側に第１窪みが形成されたカバーアセンブリを用意するステップと、
    前記カバーアセンブリを前記電極アセンブリに接続するステップと、
    前記電極アセンブリを前記ケーシング内に配置し、前記カバーアセンブリを前記開口にキャップさせるステップと、を含み、
    前記カバーアセンブリは前記本体部に当接され前記電極アセンブリに向かう一側に前記第１窪みが形成され、前記第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容し、前記カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、前記第１通路は前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間と前記第１窪みを連通し、前記第１窪み内のガスを前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間に導入して前記圧力解放機構に作用させ、前記圧力解放機構は、前記電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して前記内部圧力または温度を解放する、電池単体の製造方法。
  16. ケーシング開口を有し圧力解放機構が設けられたケーシングを用意するための第１用意装置と、
    本体部および前記本体部から突出するラグ部を含む電極アセンブリを用意するための第２用意装置と、
    一側に第１窪みが形成されたカバーアセンブリを用意するための第３用意装置と、
    前記カバーアセンブリを前記電極アセンブリに接続するための第１組立装置と、
    前記電極アセンブリを前記ケーシング内に配置し、前記カバーアセンブリを前記開口にキャップさせるための第２組立装置と、を含み、
    前記カバーアセンブリは前記本体部に当接され前記電極アセンブリに向かう一側に前記第１窪みが形成され、前記第１窪みは少なくとも一部のラグ部を収容し、前記カバーアセンブリに少なくとも１つの第１通路が設けられ、前記第１通路は前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間と前記第１窪みを連通し、前記第１窪み内のガスを前記電極アセンブリと前記ケーシング間の空間に導入して前記圧力解放機構に作用させ、前記圧力解放機構は、前記電池単体の内部圧力または温度が閾値に達すると作動して前記内部圧力または温度を解放する、電池単体の製造システム。
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