JP2023544395A - バッテリアセンブリ、その構成要素、および製造方法 - Google Patents

Abstract

バッテリセル、バッテリセルユニット、バッテリモジュール、およびバッテリアセンブリについて記載されている。そのような構成要素のセルは、傾斜した壁を含む角柱形状のセルハウジングを含む。実質的に平面の正極および負極が、ハウジング内に配置される。傾斜した壁は、電極の縁部と傾斜した壁の内面との間のハウジング内にポケットを画定し、ポケットは、ハウジング内で生成されたガスを収集するように構成される。通気孔が、ポケットに近接するハウジングの傾斜した壁に形成される。通気孔は、最初は閉じた状態にあり、ハウジング内の圧力が増加すると開くように構成され、圧力および／またはガスが通気孔を通ってセルキャビティから出ることを可能にする。バッテリセルユニット、バッテリモジュール、およびバッテリアセンブリは、そのようなセルを含むことができる。【選択図】図２Ｃ

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０２０年１０月５日に出願された米国仮出願第６３／０８７，４４６号の優先権および利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本明細書の実施形態は、バッテリ、バッテリアセンブリ、およびそれらの構成要素に関する。

バッテリは、電力を貯蔵および供給するために使用される。バッテリは、高率放電用途などのより大量の電力を貯蔵および供給するために使用される複数のバッテリを有するアセンブリに組み合わされてもよい。高率放電バッテリアセンブリは、小型の物理的な貯蔵および使用を可能にするために、フレーミングおよび支持部と共に多数のバッテリユニットまたはセルを含むことができる。高い放電速度の間、かなりの発熱量が発生することがあり、したがって、冷却機構は、過剰な熱からの有害な影響が回避されることを確実にするために望ましいことがある。セルおよびバッテリアセンブリのための改善されたシステムは、安全で高率の放電システムを可能にするために有利であり得る。

本開示によれば、セル、セルユニット、バッテリモジュール、およびバッテリアセンブリが示され、説明される。

いくつかの実施形態によれば、セルが提供される。セルは、第１の部分と、第２の部分とを備え、第１の部分と第２の部分との間にセルキャビティを画定する角柱形状のセルハウジングを含み、セルハウジングは、傾斜した壁と、セルハウジングのセルキャビティ内に配置された少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極とを含み、少なくとも１つの正極および負極は、実質的に平面であり、セルハウジングのそれと実質的に同様の角柱形状を有し、第１の端子はセルハウジング上の第１の位置で少なくとも１つの正極に接続され、第２の端子はセルハウジングの第２の位置で少なくとも１つの負極に接続され、傾斜した壁は、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極の縁部と、傾斜した壁の内面との間にセルハウジング内のポケットを画定し、ポケットはセルハウジング内で生成されたガスを収集するように構成され、少なくとも１つの通気孔は、ポケットに近接するセルハウジングの傾斜した壁上の第３の位置に形成され、少なくとも１つの通気孔は、最初は閉じた状態にあり、セルキャビティ内の圧力が増加すると開き、圧力および／またはガスが少なくとも１つの通気孔を通ってセルキャビティから出ることを可能にするように構成される。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、傾斜した壁が凸状および凹状湾曲のうちの１つを含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、セルハウジングが第１の部分から第２の部分までの方向に厚さを有し、前記厚さが０．５インチ以下であることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、セルハウジングの第１の部分およびセルハウジングの第２の部分がセルキャビティを画定するように折り畳まれる単一の材料シートの２つの部分であることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、第１の部分が溶接、超音波溶接、接着剤、圧着、ヒートシール、または接合のうちの少なくとも１つによって第２の部分に取り付けられることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、第１の部分および第２の部分の各々がそれぞれのフランジを含み、第１の部分および第２の部分のフランジが、クラムシェル構成を形成するように接合またはヒンジ結合されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、第１の部分および第２の部分の各々がそれぞれのフランジを含み、第１の部分および第２の部分のフランジが、接合されてバスタブまたは細長い半球形構成を形成することを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極がそれぞれ、交互の正極および負極の電極スタック内に配置された複数のそれぞれの電極を備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの通気孔がセルハウジングの材料と一体的に形成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの通気孔が少なくとも１つの通気孔の周りのセルハウジングの材料厚さよりも小さい材料厚さを有するセルハウジングのセクションによって画定されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、傾斜した壁が少なくとも１つの追加の通気孔を含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極がそれぞれ、電極スタック内に配置される複数のそれぞれの電極を備え、セルが、電極スタックの側面と第１の部分または第２の部分のうちの少なくとも１つとの間に配置される少なくとも１つの内部ハウジング絶縁要素をさらに備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの内部ハウジング絶縁要素が、ポリオレフィン、フッ素化ポリオレフィン、またはそれらの形成されたテープのうちの少なくとも１つを含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極がそれぞれ、２つ以上の電極群に分割された複数のそれぞれの電極を備え、セルが、各電極群と隣接する電極群との間に配置された少なくとも１つの分割器をさらに備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの分割器が熱伝導体層、熱絶縁体層、または熱伝導体層と熱絶縁体層との組合せを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの通気孔の通気孔が直線形状、曲線形状、または円形形状を有することを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、少なくとも１つの通気孔の通気孔が少なくとも１つのピークおよび少なくとも１つのトラフを有する波形を有することを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、第１の部分がパウチの第１の側部であり、第２の部分がパウチの第２の側部であり、第１の側と第２の側との間に中間部が画定されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルのさらなる実施形態は、中間部が、第１および第２の端子と少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極との間の電気的接続を可能にするように構成される、１つまたは複数の端子開口部を含むことを含み得る。

いくつかの実施形態によれば、セルユニットが提供される。セルユニットは、セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続される少なくとも１つの正極と、セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続される少なくとも１つの負極とを備えるセルであって、第１の端子は第１の位置でセルハウジングから延在し、第２の端子は第２の位置でセルハウジングから延在する、セルと、セルを受け入れて支持するように構成されるユニットフレームとを含み、ユニットフレームは、第１の端子および第２の端子を受け入れてそこへのアクセスを提供するように構成される少なくとも１つの開放セクションを有し、ユニットフレームは、少なくとも１つの開放セクションから離れて配置されるフレーム上の凹部を備え、凹部は、セルからのガスの漏れの場合にセルからガスを収集し、ガスをセルから遠ざけるように構成され、ユニットフレームはフレーム内に設置されたときにセルと面内の方向の寸法を有し、寸法は０．０５インチ以上０．５インチ以下である。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットフレームが、基部と、第１のアームと、第２のアームと、少なくとも１つの開放セクションによって画定される基部の反対側の開放端とを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットフレームがアームの端部およびアームの基部との接合部に複数の角部を画定し、ユニットフレームが角部の各々に取り付け特徴を含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、セルが第３の位置にある少なくとも１つの通気孔を含み、少なくとも１つの通気孔がユニットフレームの凹部と実質的に位置合わせされることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、少なくとも１つの通気孔がセルハウジングの材料と一体的に形成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットフレームが別のセルユニットと係合するように構成される少なくとも１つの整列特徴を含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、セルユニットの側面上に配置される少なくとも１つのセル絶縁体を含み得、少なくとも１つのセル絶縁体は電気的に絶縁性である。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、少なくとも１つのセル絶縁体が熱伝導性であることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、少なくとも１つのセル絶縁体がポリイミドまたはポリエステルのうちの少なくとも１つを含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットフレームが不燃性材料から形成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、セルをユニットフレーム内に保持するために、セルおよびユニットフレームの周りに巻き付けられたユニットラップ構造を含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットラップ構造がその両端に歯付き幾何学形状を有する材料のシートであることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットラップ構造がセルおよびユニットフレームの周りに巻き付けられた２枚の材料シートを備えることを含んでもよい。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットラップ構造がユニットフレーム内のセルの周りに複数回巻き付けられた単一の材料シートを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットラップ構造の外面に適用される絶縁要素を含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、ユニットフレームが、ユニットフレームの一部分内のチャネルによって画定される少なくとも１つのエアギャップを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、追加の他のセルユニットとセルユニットを組み立てるための構造を受容するための貫通孔を画定する少なくとも１つの取り付け特徴を含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、少なくとも１つの取り付け特徴がボスを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、セルハウジングがユニットフレームの少なくとも一部分と重なるように構成されるフランジを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、セルユニットのさらなる実施形態は、フランジとユニットフレームの一部分との間にエアギャップが画定され、フランジが重なることを含んでもよい。

いくつかの実施形態によれば、バッテリモジュールが提供される。バッテリモジュールは、その間に１つ以上のタイロッドを支持するように構成された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、１つ以上のタイロッドに取り付けられ、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に圧縮負荷された複数のセルユニットとを含み、各セルユニットは、ユニットフレームと、ユニットフレーム内に設置されたセルとを備え、セルは、セルの内部からガスを方向付けるように構成された通気孔を含み、ユニットフレームは、通気孔と位置合わせされ、ガスをセルおよびユニットフレームから離れるように方向付けるように構成された凹部を含み、各セルユニットは、絶縁体と、セル、フレーム、および絶縁体の周りに巻き付けられたユニットラップ構造と、複数のセルユニットの隣接するセルユニットの間に配置された絶縁要素とを備える。複数のセルユニットの全てのセルユニットは、通気孔がセルユニットの端子を含まないセルユニットの側部にあるように配向される。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、複数のセルユニットが少なくとも第１のセルユニット群と第２のセルユニット群とを画定することを含み得、バッテリモジュールは第１のセルユニット群と第２のセルユニット群との間に配置されたファイアウォールをさらに備える。

本明細書で説明される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、ファイアウォールが１つまたは複数のタイロッドに取り付けられることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、絶縁要素が低熱伝導率および低可燃性を有するか、または可燃性を有さない材料から形成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、複数のセルユニットの側面に沿って配置され、少なくとも２つのセルユニットのユニットラップ構造と接触および熱連通して配置され、熱伝達装置が接触しているセルユニット間で熱を分配する熱伝達装置を含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、熱伝達装置がアルミニウム、熱分解グラファイト、ダイヤモンド、グラフェン、または銅のうちの少なくとも１つから形成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、熱伝達装置が１つまたは複数のヒートパイプを含むことを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、熱伝達装置が熱伝導性接着剤によってバッテリモジュールに取り付けられることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、熱伝達装置上に設置されたヒータを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、熱伝達装置がプレート構造または材料のシートであることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、複数のセルユニットが第２のセルユニットに隣接する第１のセルユニットを含み、トレイ通気構造が隣接する第１および第２のセルユニットによって画定され、トレイ通気構造が、第１および第２のセルユニットの一方または両方から通気されるガスを収集し、方向付けるように構成されることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、複数のセルユニットの各セルユニットが、セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続される少なくとも１つの正極と、セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続される少なくとも１つの負極とを備えるセルであって、第１の端子が第１の位置でセルハウジングから延在し、第２の端子が第２の位置でセルハウジングから延在する、セルと、セルを受容および支持するように構成されるユニットフレームであって、ユニットフレームが、第１の端子を受容するように構成される第１の開放セクションと、第２の端子を受容し、そこへのアクセスを提供するように構成される第２の開放セクションと、を有するユニットフレームと、を含み得る。

本明細書に記載される特徴の１つ以上に加えて、または代替として、バッテリモジュールのさらなる実施形態は、複数のセルユニットの各セルユニットが、第１の部分および第２の部分を備え、第１の部分と第２の部分との間にセルキャビティを画定するセルハウジングと、セルハウジングのセルキャビティ内に配置される少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極と、セルハウジング上の第１の位置で少なくとも１つの正極に接続される第１の端子と、セルハウジングの第２の位置で少なくとも１つの負極に接続される第２の端子と、セルハウジング上の第３の位置で形成される少なくとも１つの通気孔と、を含み得、少なくとも１つの通気孔は、最初は閉鎖状態にあり、セルキャビティ内の圧力の増加時に開き、圧力および／またはガスが少なくとも１つの通気孔を通ってセルキャビティを出ることを可能にするように構成される。

いくつかの実施形態によれば、バッテリアセンブリが提供され、バッテリアセンブリは、アセンブリフレームと、第１のバッテリモジュールと、アセンブリフレーム内に配置された第２のバッテリモジュールとを含む。各バッテリモジュールは、その間に１つまたは複数のタイロッドを支持するように構成された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、１つまたは複数のタイロッドに取り付けられ、第１のエンドプレートと第２のエンドプレートとの間に圧縮的に装填された複数のセルユニットと、を含み、各セルユニットは、ユニットフレームと、ユニットフレーム内に設置されたセルと、を備え、セルは、セルの内部からガスを離すように導くように構成された通気孔を含み、ユニットフレームは、通気孔と位置合わせされ、ガスをセルおよびユニットフレームから離すように導くように構成された凹部を含み、各セルユニットは、絶縁体と、セル、フレーム、および絶縁体の周りに巻き付けられたユニットラップ構造と、複数のセルユニットの隣接するセルユニットの間に配置された絶縁要素とを備える。複数のセルユニットの全てのセルユニットは、通気孔がセルユニットの端子を含まないセルユニットの側部にあるように配向される。電気コネクタは、第１のバッテリモジュールを第２のバッテリモジュールに電気的に接続する。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、アセンブリフレームが、アセンブリフレーム内で第１のバッテリモジュールまたは第２のバッテリモジュールのうちの少なくとも１つを支持するように構成された１つまたは複数の端部支持レールを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、１つまたは複数の端部支持レールが、断面がセル形状を有することを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、アセンブリフレームが、アセンブリフレーム内で第１のバッテリモジュールおよび第２のバッテリモジュールの各々を支持するように構成された１つまたは複数の中央支持レールを備えることを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、１つまたは複数の中央支持レールが、断面がティー形状を有することを含み得る。

本明細書に記載される特徴のうちの１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、電気コネクタがワイヤまたはバスバーであることを含み得る。

本明細書に記載される特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、バッテリアセンブリのさらなる実施形態は、複数のセルユニットの各セルユニットが、セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続される少なくとも１つの正極と、セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続される少なくとも１つの負極とを備えるセルであって、第１の端子はセルハウジングから第１の位置で延在し、第２の端子はセルハウジングから第２の位置で延在する、セルと、セルを受容し、支持するように構成されるユニットフレームと、を含み得、ユニットフレームは、第１の端子を受容するように構成される第１の開放セクションと、第２の端子を受容し、そこへのアクセスを提供するように構成される第２の開放セクションと、を有する。

本明細書に記載される特徴の１つまたは複数に加えて、または代替として、複数のセルユニットのさらなる実施形態は、複数のセルユニットの各セルユニットが、第１の部分および第２の部分を備え、第１の部分と第２の部分との間にセルキャビティを画定するセルハウジングと、セルハウジングのセルキャビティ内に配置される少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極と、セルハウジング上の第１の位置で少なくとも１つの正極に接続される第１の端子と、セルハウジングの第２の位置で少なくとも１つの負極に接続される第２の端子と、セルハウジング上の第３の位置で形成される少なくとも１つの通気孔と、を含み、少なくとも１つの通気孔は、最初は閉鎖状態にあり、セルキャビティ内の圧力の増加時に開き、圧力および／またはガスが少なくとも１つの通気孔を通ってセルキャビティを出ることを可能にするように構成されることを含み得る。

前述の特徴および要素は明示的に別段の指示がない限り、排他性なしに様々な組合せで組み合わせることができる。これらの特徴および要素、ならびにその動作は、以下の説明および添付の図面に照らしてより明らかになるのであろう。しかしながら、以下の説明および図面は本質的に例示的かつ説明的であり、非限定的であることが意図されることを理解されたい。

本発明と見なされる主題事項は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の前述および他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかである。
本開示の実施形態を組み込むことができる、または本開示の実施形態に組み込むことができるセルの概略図である。 本開示の実施形態によるセルの概略図である。 図２Ａのセルの組み立てられていない図である。 図２Ａのセルの他の図である。 本開示の実施形態によるセルのためのセルハウジングの概略断面図である。 本開示の実施形態によるセルのためのセルハウジングの概略断面図である。 本開示の実施形態によるセルの概略断面図である。 本開示の実施形態による他のセル構成の概略断面図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセル構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセルの概略図である。 本開示による、セルと共に使用するための通気孔の様々な幾何学的形状を図示する。 本開示の実施形態によるセルの概略図である。 図７Ａのセルの一部の概略図である。 図７Ａのセルの一部の概略図である。 図７Ａのセルの一部の概略図である。 本開示の実施形態による、組み立てられていない状態のセルユニットの概略図である。 図８Ａのセルユニットの概略図である。 図８Ａのセルユニットの概略図である。 図８Ａのセルユニットの概略図である。 図８Ａのセルユニットの一部の拡大概略図である。 図８Ａのセルユニットの断面図である。 本開示の実施形態によるセルユニットの概略図である。 図９Ａのセルユニットの一部の概略図である。 本開示の実施形態による、異なるラッピング構成の概略図である。 本開示の実施形態によるセルユニットの概略図である。 本開示の実施形態によるセルユニットの断面図である。 図１１Ａに示される線Ｂ－Ｂに沿って見た、図１１Ａのセルユニットの断面図である。 本開示の実施形態によるバッテリモジュールの概略図である。 組み立て中の図１２Ａのバッテリモジュールの概略図である。 組み立て中の図１２Ａのバッテリモジュールの概略図である。 本開示の実施形態によるバッテリモジュールの概略図である。 本開示の実施形態による、バッテリモジュールとともに使用するためのファイアウォールの概略図である。 本開示の実施形態によるバッテリモジュールの一部分の概略図である。 図１５Ａのバッテリモジュールの他の図である。 本開示の一実施形態によるバッテリモジュールの概略構成を示す。 本開示の実施形態によるバッテリアセンブリの概略図である。 組み立て中の図１７Ａのバッテリアセンブリの一部の概略図である。 組み立て中の図１７Ａのバッテリアセンブリの概略図である。 図１７Ａのバッテリアセンブリの概略図である。

電気化学セルは、電力を貯蔵および供給するために使用される。複数のセルは、高率放電用途などにおいて、大量の電力を貯蔵および供給するために使用される複数のセルを有する、バッテリなどのアセンブリに組み合わされてもよい。バッテリでは、セルが直列および並列接続の任意の適切な組み合わせで接続されてもよい。高率放電バッテリアセンブリは、小型の物理的な貯蔵および使用を可能にするために、フレームおよび支持部と共に多数のセルを必要とする場合がある。高率放電の間、バッテリアセンブリ内のセルおよび他の構成要素はかなりの発熱量を生成する可能性があり、したがって、冷却機構は、過剰な熱からの有害な影響を回避するために望ましい可能性がある。改善された構成およびシステムは、安全で高率の放電システムを可能にするために有利であり得る。本開示の実施形態は、改善されたセル、バッテリ、バッテリシステム、およびバッテリアセンブリを対象とする。開示されたバッテリ、バッテリ、およびシステムは電力の小型で高率の放電供給を評価する用途に望ましい、改善された電力密度を提供することができる。本開示の実施形態によって高率放電などが可能になるが、本明細書に開示される実施形態は高率用途に限定されず、任意のタイプの電力貯蔵に使用され得ることが理解されよう。

図１を参照すると、本開示の実施形態を組み込むことができるセル１００の概略図が示されている。セル１００は、セルハウジング１０２と、端子１０４とを含む。セルハウジング１０２は、端子１０４を通して電気エネルギーによって充電および放電され得る１つまたは複数の正および負極（例えば、スタックまたは内部電気化学要素のセットの形成で）を含むように構成される。いくつかの実施形態では、電極構成は単一の正極および単一の負極を含むことができる。他の実施形態では、正極および負極のスタックを使用することができる。２つの端子１０４を有するように示されているが、本開示は、分極設計の場合に単一の端子セルを含む他の構成に適用されることが理解されよう。本開示の範囲から逸脱することなく、他の内部電気化学構成が可能である。いくつかの実施形態では、セル１００はリチウムイオンセルであってもよい。本明細書でさらに開示されるように、改善された熱制御が達成され得る。

セルハウジング１０２は角柱形状のセルハウジングであり、セル１００は、角柱形状のセルである。本明細書で使用するとき、「角柱形状（prismatic shape）」は非円筒形状を指し、セルは、電極の実質的に平面の配向を有する。セルハウジングおよびセルハウジング内の電極は、実質的に同じ形状／幾何学的形状を有し、したがって、角柱形状のセルハウジングは、角柱形状の実質的に平面の電極をその中に含む。

例えば、ここで図２Ａ～図２Ｃを参照すると、本開示の実施形態によるセル２００の概略図が示されている。図２Ａはセル２００の斜視図であり、図２Ｂはセル２００の組み立てられていない図であり、図２Ｃは、セル２００の他の斜視図である。セル２００は、セルハウジング２０２と、そこから延びる端子２０４Ａ、２０４Ｂとを含む。

図２Ｂに示されるように、セルハウジング２０２は、第１の部分２０６および第２の部分２０８を含む。セルハウジング２０２の部分２０６、２０８は、取り付けられてもよく、または他の方法で接続されてもよい。そのような接続または取付は、溶接、超音波溶接、接着剤、圧着、接合、ヒートシール、または他の化学的、材料、機械的接続／取付、またはそれらの組み合わせによるものであってもよい。第１の部分２０６は、セル２００の構成要素を受容するように構成されたセルキャビティ２１０を定義する。第１の部分２０６がセルキャビティ２１０を画定するように示されているが、他の実施形態では、第２の部分または第１の部分と第２の部分との組合せが、セルキャビティを画定するように配置され得る。セルハウジング２０２の部分２０６、２０８は、いくつかの非限定的な例では、アルミニウム、ステンレス鋼、またはそれらのヒートシール可能なスタックから形成され得る。

電極スタック２１２は、セルハウジング２０２の第１の部分２０６と第２の部分２０８との間のセルキャビティ２１０内に嵌合し、その中に保持されるように構成される。電極スタック２１２は、正極および負極（例えば、カソードおよびアノード）などの電極２１４などの複数のセル要素から形成され、各正極と負極との間にセパレータを含むことができる。セパレータは例えば、微孔性セパレータであってもよい。電極スタック２１２は、第１のタブ２１６および第２のタブ２１８を含み、これらのタブは、電極２１４との間の電気的接続および電力伝達を可能にする。電極は例えば、図４Ａにさらに詳細に示される正極および負極を含む。いくつかの構成では、第１のタブ２１６が負タブであってもよく、例えば、ニッケルまたは銅を含んでもよく、第２のタブ２１８は正タブであってもよく、例えば、アルミニウムを含んでもよい。非限定的な例では、電極スタック２１２は、アルミニウム集電体およびカソード活物質を有する正極と、アノード活物質を有する銅集電体を有する負極と、電極間のセパレータ（例えば、微孔性ポリエチレン）と、適切な有機溶媒中に適切なリチウム塩を含む電解質とを含み得る。第１および第２のタブ２１６、２１８の各々は、特定のセル構成および／またはアプリケーションに応じて、それらの各々について、単一のタブまたは複数の（例えば、スタックされた）タブから形成され得ることが理解されよう。

端子ブロック２２０は、負端子２０４Ａおよび正端子２０４Ｂを備える。負端子２０４Ａと正端子２０４Ｂとは、電気的に絶縁されている。負端子２０４Ａおよび正端子２０４Ｂは、電極スタック２１２の第１のタブ２１６および第２のタブ２１８にそれぞれ電気的に接続されて、コネクタが電極スタック２１２との間の電力伝達のための適切な接続を提供することを可能にし得る。端子ブロック２２０は、セル２００の端子２０４Ａ、２０４Ｂを含む。いくつかの実施形態では、タブ２１６、２１８は。溶接接続（例えば、超音波、レーザ、抵抗など）、リベット、締結具、または他のタイプのコネクタおよび／または接続などによって、端子ブロック２２０の部分に取り付けられ得る。

第１の部分２０６の開放端が短い寸法にある状態で図２Ｂに示されているが、このような配置は限定的ではない。例えば、短い寸法が開いているのではなく、いくつかの実施形態では、電極スタック２１２がセルハウジングの長い寸法に沿ってセルハウジング内に挿入されてもよい。さらに、タブ２１６、２１８は、図２Ｂに示されるような短い寸法からではなく、電極スタック２１２の長い寸法から延在してもよいことが理解されよう。さらに、第１の部分２０６および第２の部分２０８は一緒に取り付けられるように構成された完全に別個の構造として示されているが、いくつかの実施形態では２つの部分２０６、２０８は単一の材料構造であってもよく、例えば、第２の部分２０８は第１の部分２０６の上に折り重ねられ、次いで、一緒に接合されてもよい。

図２Ｃを参照すると、セルハウジング２０２は、セルキャビティ２１０を部分的に画定し得るハウジング側壁２２２を含む。図示のように、形成されたセルハウジング２０２の一端において、ハウジング側壁２２２は、傾斜したハウジング側壁２２４を含むことができる。傾斜したハウジング側壁２２４は、この実施形態では通気孔２２６を含む。図２Ａ～図２Ｃには傾斜したハウジング側壁２２４が１つの位置にのみある状態で示されているが、傾斜したハウジング側壁２２４はハウジング側壁２２２のより大きな部分または全長の周りに延在することができ、図示されている構成は例示および説明の目的のために提供されているに過ぎないことが理解されよう。本開示の実施形態の傾斜したハウジング側壁は例えば、３０°～９０°の間（すなわち、９０°未満、例えば、３５°～８０°、４０°～７０°など）の傾斜角度を有することができるが、任意の所望の角度を限定なしに使用することができる。いくつかの実施形態では、傾斜したハウジング側壁２２４は湾曲など（例えば、凹状または凸状）を含むことができ、したがって、傾斜した平面であることに限定されない。したがって、本明細書で使用するとき、用語「傾斜した側壁（slanted sidewall）」または「傾斜したハウジング側壁（slanted housing sidewall）」は、平面に限定されず、輪郭付け、湾曲、または他の形状とすることができる。

さらに、ハウジング側壁２２２の平坦部分は、周囲の大部分またはその一部分のみに設けられてもよい。加えて、いくつかの実施形態では、通気孔が平坦な側壁のセクションに沿って設置または構成されてもよく、傾斜したハウジング側壁２２４上に提供される必要はない。

通気孔２２６は、セルハウジング２０２内の圧力が増加すると開くように構成されてもよく、したがって、セルハウジング２０２内からの圧力および／またはガスの通気を可能にする。図２Ａ～図２Ｃに示すように、通気孔２２６は、セルハウジング２０２の端子２０４Ａおよび２０４Ｂとは反対側に配置される。端子２０４Ａおよび２０４Ｂとは反対側の端部における、傾斜したハウジング側壁２２４上に配置された通気孔２２６のそのような配置は、セル２００の終端部において追加の空間を提供するための改善された構成を可能にし得る。例えば、代替的な設計と比較して、比較的大きな端子を使用することができる。さらに、傾斜したハウジング側壁２２４により、ガスを収集し、通気孔２２６をより効率的に通し、バッテリ、セル、またはセルユニットの敏感な部分から離れるように方向付けることができる。通気孔の位置および数は、特定のセルハウジング設計またはセル設計に基づいて選択され得ることが理解されよう。

傾斜したハウジング側壁２２４上に通気孔２２６を配置することにより、通気孔２２６が作用することができる表面積を増加させることができる。いくつかの実施形態では、通気孔２２６は、エッチングされた通気孔（例えば、レーザエッチング、化学エッチング、フォトエッチング、機械エッチングなどによって提供される）、または通気孔２２６の位置で材料の厚さが減少した通気孔構造（例えば、コイニング、機械加工、スタンピング、ミリングなど）など、セルハウジング２０２の材料の一体部品であってもよい。したがって、いくつかの実施形態では、通気孔２２６はセルハウジング２０２に取り付けられた別個の材料片でなくてもよい。通気孔２２６の形成は、通気孔２２６が通気孔２２６の位置でトレンチまたは低減された材料厚を有するようにすることができる。例えば、通気孔２２６における材料の厚さは、非通気孔箇所におけるセルハウジング２０２の材料の厚さよりも小さい任意の値を有することができる。例えば、限定はしないが、通気孔２２６の材料厚さ（例えば、通気孔構造の形成後の残留厚さ）は、０．０００１、０．０００５、または０．００１～０．１、０．０１、または０．０５インチであり得る。トレンチの深さ（通気孔から形成されるエアギャップ）は、通気孔／トレンチの一部を形成しない通気孔の周りのセルハウジングの全厚よりも、通気孔における材料の残留厚さまたは残りの厚さを小さくするゼロ以外の深さであることが理解されるのであろう。

いくつかの非限定的な例によれば、通気孔はセルハウジング上の別の場所での破裂または他の開口部の前に通気孔の開口部が確実に生じるように、特定の圧力値で開口するように選択されてもよい。すなわち、通気孔は、特定の圧力で破裂して、通気ガスの収集、方向付け、および制御が達成され得ることを確実にするように構成され得る。いくつかの実施形態によれば、通気孔に関連する圧力の範囲は、１０～１，０００ｐｓｉ、２０～５００ｐｓｉ、４０～３００ｐｓｉ（例えば、４０ｋＰａ～１０ＭＰａまたはそのサブセット）の範囲内、および／またはセル／セルハウジングの任意の他の部分（例えば、継ぎ目、フランジなど）の破断圧力未満のある値であり得る。結果として、通気孔は、セルの他の位置での望ましくない通気を防止するように選択された圧力値で開くように構成される。したがって、通気孔の深さ、形状、エッチング加工、または他の特徴は、セルハウジング内の所望の圧力レベルで破裂または開くように選択され、形成され得る。

本開示のいくつかの実施形態では、セルハウジング２０２および通気孔２２６は、同じ材料から形成され得るか、または同じ材料を含み得る。いくつかの実施形態では、セルハウジング２０２および通気孔２２６は、単一の構成要素を備えてもよく、選択された圧力で開くように設計された同じ材料を備えてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、通気孔は、セルハウジング２０２のものとは別個のまたは異なる材料（または同じ材料）から形成されてもよく、セルハウジング２０２上の位置（例えば、傾斜したハウジング側壁２２４上）に取り付けられてもよい。通気孔２２６は端子２０４の反対側に示されているが、他の構成では、通気孔、および任意の関連する傾斜したハウジング側壁は、セルハウジング２０２の周囲または周囲の任意の位置に（例えば、側部に沿って、一端または両端に、端子に隣接してなど）配置または位置づけされてもよい。さらに、本明細書に記載の通気孔は、傾斜した側壁上に配置される必要はなく、本開示の範囲から逸脱することなく、垂直な側壁上にも配置することができる。

通気孔２２６は、電極スタック２１２内の温度上昇などにより、内部圧力がセルキャビティ２１０内に蓄積すると、通気孔２２６が開き、ガスがセルキャビティ２１０から放出されるように配置されてもよい。いくつかの実施形態では、通気孔２２６は、傾斜したハウジング側壁２２４の配向および配置と組み合わせた通気孔２２６の材料が放出されたガスを、望ましくない位置から離れて意図された方向に向け、制御することができるように、単一の方向に開くように配置されてもよい。例えば、通気孔２２６は、放出された高温ガスがセル２００に近接して配置されたセルアセンブリおよび／または電子機器の敏感な領域の上または中に向けられないことを確実にするために、バッテリ設計特徴に配置され、協調され得る。さらに、いくつかの実施形態では、セルハウジングは、セルハウジングの各側の通気孔などの複数の通気孔を備えて構成されてもよい。

セルハウジング２０２の部分２０６、２０８のための実質的に平坦な表面が図２Ａ～図２Ｃに示され、説明されているが、セルハウジングのそのような幾何学的形状および形状は限定するものではない。例えば、部分２０６、２０８の一方または両方は、丸みを帯びたセル（例えば、平坦な側面または部分を有する円筒形または部分的に円筒形）を提供するために、丸みを帯びたまたはドーム形を含んでもよい。したがって、例示的な幾何学的形状は、例示および説明の目的のために提供されるにすぎず、限定することを意図するものではない。いくつかの実施形態では、セルハウジング２０２は、第１の部分２０６と第２の部分２０８との間の方向に（例えば、部分２０６、２０８の平面形状に垂直に）画定された厚さを有し得る。いくつかの非限定的な実施例では、セルハウジング２０２（したがって、セル２００）の厚さは０．５インチ以下であり得、薄いまたは小さいセルを提供する。

図３Ａを参照すると、本開示の実施形態によるセルハウジング３００の概略断面図が示されている。セルハウジング３００は、第１の部分３０２および第２の部分３０４を含む。この例示的な実施形態では、第１の部分３０２および第２の部分３０４はクラムシェル構成を形成する。そのような構成では、第１の部分３０２はそれぞれの第１のフランジ３０６を含み、第２の部分３０４はそれぞれの第２のフランジ３０８を含む。第１のフランジ３０６は第１の部分３０２の周囲（例えば、図２Ａ～図２Ｃに示されるように、３つの側面）の周りに提供され得、セルのタブと係合される端子ブロックのための開放端を残す。同様に、第２のフランジ３０８は、セルのタブと係合される端子ブロックのための開放端を残して、第２の部分３０４の周囲に設けられてもよい。接合された第１の部分３０２および第２の部分３０４は、その中にセルキャビティ３１０を画定する。

図３Ｂを参照すると、本開示の実施形態によるセルハウジング３２０の概略断面図が示されている。セルハウジング３２０は、第１の部分３２２および第２の部分３２４を含む。この例示的な実施形態では、第１の部分３２２および第２の部分３２４がバスタブ構成を形成する。そのような構成では、第１の部分３２２はそれぞれの第１のフランジ３２６を含む。この実施形態では、第２の部分３２４はそれぞれの第２のフランジ３２８を有するかまたは画定する実質的に平坦なシートである。第１のフランジ３２６は、第１の部分３２２の周囲（例えば、図２Ａ～図２Ｃに示されるように、３つの側面）の周りに提供され得、セルのタブと係合される端子ブロックのための開放端を残す。接合された第１の部分３２２および第２の部分３２４は、その中にセルキャビティ３３０を画定する。

図３Ａ～図３Ｂに示されるいずれの構成においても、フランジは、セルハウジングの周囲に、またはセルハウジングの周囲に沿って配置され得る。フランジは、全周（例えば、正方形または長方形の４つの辺、円の全周など）にまたがってもよく、または全周未満であってもよい。いくつかの実施形態では、フランジは端子を有する側部に沿って設けられてもよい。他の実施形態では、端子はフランジを含まない側に配置されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、周囲の一方の側部または一部分のみがフランジを含む。セルハウジングの部分を接合するとき、セルハウジングの部分のフランジは、溶接されるか、または他の方法で互いに接合され得る。いくつかの構成では、超音波またはレーザビーム溶接が使用され得る。本開示の実施形態によれば、フランジはそのような溶接を容易にし、溶接プロセスの熱が組み立て中にセルキャビティ内に配置されたセルに到達するのを最小限にするか、または防止することができる。加えて、または代替的に、本明細書に開示されるフランジは、接着剤を用いて、または用いずに、２つの部分を一緒にクリンプすることを可能にすることができる。したがって、溶接ではなく、機械的接続を用いて、部分を接合し、セルハウジングを形成することができる。

フランジとの溶接の使用がセルから離れているため、本開示の実施形態によるセルハウジングには比較的薄い材料を使用することができる。例えば、１つの非限定的な例では、セルハウジングの第１および第２の部分の材料厚さは、０．０８０インチ～０．００１インチであってもよい。いくつかの実施形態では、材料の厚さは０．００８インチ以下であってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、フランジの幅（セルキャビティを画定するそれぞれの側面から外向きの範囲または方向）が０．００１インチ～１インチなどの適切な寸法であってもよい。いくつかの実施形態では、フランジの幅が０．５インチ以下であってもよい。フランジは任意の適切な寸法を有することができ、そのような寸法は例えば、溶接、圧着、接着シールなどの能力のために選択することができることが理解されよう。さらに、フランジ材料の厚さは、強度のために選択されてもよく、特定の所望の位置で強度を増加させるために、フランジの長さに沿って変更されてもよい。フランジに沿った部分の特定のタイプの接合は、過熱の場合にセルの通気を助ける所望の破断面を可能にするように選択され得る。例えば、溶接量は、（例えば、溶接の貫通または幅によって）破断面を画定するように選択され得る。さらに、図３Ａ～図３Ｂに水平フランジとして示されているが、フランジは形成されたセルハウジングの表面に対して角度が付けられていてもよいことが理解されよう。このような角度のついたフランジは、セルハウジングの異なる部分間に所望の封止を提供するのに役立ち得る。

セルハウジングの部分の溶接または他の接合を可能にすることに加えて、いくつかの実施形態では、フランジはセルハウジング内に配置されたセルからの熱放散を助けるように構成され得る。上述のように、セルハウジングは、アルミニウムで形成することができる。アルミニウム、またはアルミニウム合金の使用は、改善された熱管理（例えば、そのような追加の熱が望ましい場合、熱を除去するため、および／または熱がセル内に提供されることを可能にするために、セルからの熱伝達）を提供する。フランジまたはフランジの任意の部分は伝熱フィンまたは伝熱面として動作することができ、したがって、セルハウジングへの、および／またはセルハウジングからの伝熱を改善する。いくつかの実施形態では、セルハウジングは例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、またはポリマーから形成されてもよい。ヒートパイプ（例えば、平らなヒートパイプ）を含めることによって、および／または銅、アルミニウム、熱分解グラファイト、グラフェン、ダイヤモンドなどのような配置された材料を通して、セルハウジングの外側に追加の熱伝導を提供することができる。いくつかの実施形態では、熱キャップまたはエポキシ層をフランジに亘ってまたは上に適用して、フランジを電気的に絶縁することができる。いくつかの実施形態では、フランジまたはフランジの任意の部分は、ハウジング／フランジの平面内のセルへのおよび／またはセルからの熱伝達のための熱フィンとして動作することができる。

２部分セルハウジングを使用することによって、本開示のいくつかの実施形態は、セルハウジング内にセルを設置するために提供される複雑な幾何学的形状または開口部を回避することができる。さらに、２部分アセンブリセルハウジングのために、設置開口部によって限定されない、複雑または独特の形状および幾何学的形状が使用されてもよい。したがって、セルハウジングの形状、サイズ、および幾何学的形状は、例えば、他の考慮事項の中でも特に、熱放散、熱供給、圧力上昇の考慮事項、固有のまたは不均一なフレームおよび箇所への設置など、他の考慮事項にとって望ましい場合がある。他の構成では、本開示の範囲から逸脱することなく、複雑な幾何学的形状を使用することができる。例えば、上述したように、限定するものではないが、丸みを帯びたまたは円筒形の形状を採用することができる。

ここで図４Ａを参照すると、本開示の実施形態によるセル４００の概略図が示されている。セル４００は、フランジ４０８で互いに溶接された第１の部分４０４および第２の部分４０６を有するセルハウジング４０２を含む。セルハウジング４０２内には、電極スタック４１０が設置される。電極スタック４１０は、セパレータ４１０Ｃを介して正極４１０Ａと負極４１０Ｂとを有する。セルハウジング４０２の第１の部分４０４は、この図では２つの側部に傾斜したハウジング側壁４１２を含む。各傾斜したハウジング側壁４１２は、本明細書に示され、説明されるものと同様の、１つまたは複数の通気孔を含み得る。傾斜したハウジング側壁４１２の傾斜および電極スタック４１０の幾何学的形状により、１つまたは複数のポケット４１４が電極スタック４１０の周囲に設けられてもよい。ポケット４１４は、セル４００のガス蓄積容量を増加させることができる。傾斜したハウジング側壁４１２の１つに通気孔が設けられている場合、それぞれのポケット４１４内に蓄積するガスは、そこを通って通気することができる。いくつかの実施形態では、セルの異なるポケットが互いに実質的に流体的に分離された状態に保たれてもよく、他の実施形態では、様々なポケットがセルハウジング内のセルの周囲の周りに単一のポケットを形成してもよい。いくつかの実施形態では、流体的に別個のポケットがセルの両側部にあってもよく、またはセルの単一の側部に沿って配置されてもよい。

いくつかの実施形態では図４Ａに示すように、セル４００は、電極スタック４１０の１つまたは複数の側部上に配置された１つまたは複数の内部ハウジング絶縁要素４１６を含むことができる。いくつかの実施形態では、内部ハウジング絶縁要素４１６が以下で説明するように、組み立てられたサブモジュール内のセルユニットまたはセルユニットのスタックの間に配置される絶縁体の必要性を低減するか、またはその必要性をなくすように構成され得る（例えば、熱絶縁要素１０１０または熱絶縁要素１２１２をなくし得る）。いくつかの実施形態では、内部ハウジング絶縁要素４１６は、使用される追加の熱絶縁体の必要性を低減するか、またはそれを排除することを可能にするために、十分な断熱を提供することができる。そのような構成は、より汎用的な適用および製造の容易さを可能にし得る。図示のように、この実施形態では、セルハウジング４０２の第１の部分４０４のみが、内部ハウジング絶縁要素４１６を含む。他の実施形態では、セルハウジングの第１および第２の部分の両方が１つまたは複数の内部ハウジング絶縁要素４１６を含んでもよい。内部ハウジング絶縁要素４１６は、電気絶縁のために、および断熱特性のためにも構成され得る。内部ハウジング絶縁要素４１６は、ポリオレフィン、例えば、ポリエステルもしくはポリエチレン、またはフッ素化ポリオレフィン、もしくはそれらのコポリマー、またはそれらから形成されたテープから形成されてもよい。いくつかの実施形態では、エチレンテトラフルオロエチレンを使用することができる。

図４Ｂを参照すると、本開示の実施形態によるセル４５０の代替構成が示されている。セル４５０は、フランジ４５８で互いに溶接された第１の部分４５４および第２の部分４５６を有するセルハウジング４５２を含む。セルハウジング４５２内には、電極スタック４６０が設置される。電極スタック４６０は、電極群４６２と、その間に配置されたセパレータ４６４とを含む。セパレータ４６４はそれぞれ、熱伝導体層４６６および／または熱絶縁体層４６８を備えることができる。電極群４６２は、セルハウジング４５２内で並列または直列に電気的に接続されてもよい。電極群４６２の各々は任意選択で、例えば、別個のポリマーパウチ内に個々に収容されてもよい。交互の熱伝導体層４６６および熱絶縁体層４６８は、電極群４６２の間に配置される。熱伝導体層４６６は、熱を分配するための手段として、セルハウジング４５２に熱的に接続されるか、または他の方法で接することができる。他の構成では、熱伝導体層４６６は、当業者によって理解されるように、特に熱収集および除去のために配置されたセル正端子、セル負端子、または中立フィードスルーのいずれかに接続され得る。セル内導体および絶縁体（層４６６、４６８）の厚さは、いくつかの実施形態およびいくつかの例では、本明細書に記載のセル間部品の厚さと同じ範囲であってもよい。セル４５０は、２つの側面に傾斜したハウジング側壁を含むことができ、これらの側壁は、１つまたは複数の通気孔を含むことができる。図４Ａに示され、説明されたものと同様の傾斜したハウジング側壁の傾斜と、電極群４６２および層４６６、４６８の幾何学的形状とにより、１つまたは複数のポケットが、電極スタック４６０の周囲に設けられ得る。

実質的に長方形のセルに関して上記で示され、説明されたが、そのような幾何学は限定的であるべきではない。例えば、ここで図５Ａ～図５Ｇを参照すると、本開示の実施形態によるセルの異なる幾何学的形状の概略図が示されている。開示されたハウジング内の電極の実質的に平面的な配向を含む角柱形状のセルの開示された例示的な幾何学的形状および／または形状は、限定的ではなく、他の幾何学的形状／形状が本開示の範囲から逸脱することなく使用され得ることが理解されよう。さらに、図５Ａ～５Ｇの例示的な実施形態では、特定のフランジは含まれないことが理解されよう。すなわち、本開示の実施形態によれば、上述のフランジは例えば、セルの製造および／またはアセンブリに応じて、任意であってもよく、または含まれなくてもよい。そのような実施形態では、セルハウジングが上述のように、セルの内部から圧力／ガスを通気することを可能にする通気孔を依然として含む。

図５Ａは、平坦または直線の側壁を有する矩形セル５００Ａを示す。セル５００Ａは、セルハウジング５０４Ａから延びる端子５０２Ａを含む。電極スタック５０６Ａは、セルハウジング５０４Ａ内に配置され、セルハウジング５０４Ａと実質的に同じ形状を有する。この構成では、端子５０２Ａがセルハウジング５０４Ａの矩形形状の短辺５０８から延びる。

図５Ｂは、平坦または直線の側壁を有する矩形セル５００Ｂを示す。セル５００Ｂは、セルハウジング５０４Ｂから延在する端子５０２Ｂを含み、電極スタック５０６Ｂがセルハウジング５０４Ｂ内に配置される。電極スタック５０６Ｂは、セルハウジング５０４Ｂと実質的に同様の形状を有する。端子５０４Ｂは、この構成では、セルハウジング５０４Ｂの矩形形状の長辺５０８から延びる。

図５Ｃは、実質的に円形または丸みを帯びたセル５００Ｃを示す。セル５００Ｃは、セルハウジング５０４Ｃの平坦な端部５１０から延びる端子５０２Ｃを含む。電極スタック５０６Ｃは、セルハウジング５０４Ｃ内に配置され、セルハウジング５０４Ｃと実質的に同じ形状を有する。対照的に、図５Ｄは丸いセル５００Ｄの同様の幾何学的形状のセルハウジング５０４Ｄを図示しているが、端子５０２Ｄの１つはセルハウジング５０４Ｄの丸い部分または丸い側壁５１２から延びている。図５Ｄの構成では、セル５００Ｄは、セルハウジング５０４Ｄの傾斜した側壁上に配置された通気孔５１３を含む。図５Ａ～図５Ｇの実施形態／構成のいずれも、セルハウジングの傾斜した側壁上に通気孔を含むことができ、したがって、簡略化のために他の通気孔は図示から省略されていることが理解されよう。通気孔の配置および配向は、排出されたガスがセルの通気孔が開いた場合に、セルから離れるように向けられることを確実にするように選択されてもよい。したがって、セルの幾何学的形状または形状にかかわらず、セルに対する通気ガスの制御および方向を確実にするために、１つまたは複数の通気孔を含めることができる。

図５Ｅ～図５Ｆは、それぞれのセルハウジング５０４Ｅ、５０４Ｆの平坦または丸みを帯びた縁部／側部上の異なる位置に配置された端子５０２Ｅ、５０２Ｆを有する部分的に円形の形状を有するセル５００Ｅ、５００Ｆを示す。

図５Ｇは、中央開口部５１４を有する環状またはトーラス形状を有するセル５００Ｇを示す。この図では、端子５０２Ｇが平坦な側壁５１６から延在するが、外側の丸い側壁５１８および／または内部の丸い側壁５２０から延在するように構成することができる。

限られた数の異なる幾何学的形状および配置が図５Ａ～図５Ｇに関して図示および説明されるが、当業者は本開示の範囲から逸脱することなく、他の形状および構成が使用され得ることを理解するのであろう。さらに、例示的な構成、またはその上の変形例の各々では、本明細書で説明されるように、フランジおよび／または傾斜した側壁および／または通気孔がセル上に含まれ得ることが理解されよう。

ここで図６Ａを参照すると、本開示の実施形態によるセル６００の概略図が示されている。セル６００は、少なくとも１つの傾斜したハウジング側壁６０４を有するセルハウジング６０２を含む。この例示的な構成では、セルハウジング６０２は、両方とも傾斜したハウジング側壁６０４上に配置された第１の通気孔６０６および第２の通気孔６０８を含む。図示のように、図示の第１の通気孔６０６は、実質的に楕円形またはレーストラックの幾何学的形状を有する。図示された第２の通気孔６０８は、実質的にＸ字形の幾何学的形状を有する。通気孔は、セルハウジング６０２の材料をエッチングすることによって形成することができる。そのようなエッチング加工は、セルハウジング６０２内に画定されたキャビティ内の圧力の蓄積に応じて破壊または開放し得る弱化された位置または領域を提供することができる。本明細書の教示を考慮して、本開示の通気孔は、本開示の範囲から逸脱することなく、直線状、曲線状、円形、または他の幾何学的形状を有し得ることが、当業者によって理解されるのであろう。例えば、本開示の実施形態による通気孔の代替的な幾何学的形状が図６Ｂに示されている。

図６Ｂは、異なる例示的な通気孔構成６１０ａ～６１０ｆを示す。異なる通気孔構成６１０ａ～６１０ｆは、所定の圧力限界で通気を達成するように選択されてもよい。すなわち、セルハウジング内の圧力が所定の限界に達するかまたはそれを超えると、通気孔は破裂し、ガスおよび圧力がセルハウジングから通気されることを可能にする。様々な通気孔構成６１０ａ～６１０ｆの幾何学的形状は、エッチング、機械加工、コイニング、スタンピングなどによって形成することができる。通気孔構成６１０ａ～６１０ｆは、それぞれの通気孔構成６１０ａ～６１０ｆの周りの材料厚さと比較して、材料厚さが低減された形状を画定する。この低減された材料の厚さは、圧力限界に達したときに破裂することがあり、したがって、セルハウジングからの通気を可能にする、弱いまたはより剛性の低いセクションを提供する。当業者であれば、他の幾何学的形状およびプロファイルを使用することができることを理解するのであろう。さらに、特定の用途に望まれるように、単一のセルハウジング上に複数の同様のまたは異なる通気孔構成を使用することができる。

図６Ａ～図６Ｂは限られた数の例示的な幾何学的形状を示すが、本開示の範囲から逸脱することなく、通気孔のための他の幾何学的形状が使用され得ることが、当業者によって理解されるのであろう。例えば、様々な波形または波形形状および／または線が、１つまたは複数の通気孔として機能するように、ハウジングの材料内に形成され得る。波型形状／線は、通気孔形状に沿って１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のピーク／トラフを有する曲線として説明され得る。また、直線や、ハッシュマークの付いた線などを用いてもよい。したがって、本開示の範囲から逸脱することなく、通気孔の多くの異なる幾何学的形状が使用され得ることが理解されよう。さらに、複数の通気孔をセルハウジングに組み込むことができ、圧力上昇によって生じる歪みの最大値に配置することができることが理解されよう。セルハウジングの周囲または縁部および表面の周りの複数の異なる位置に、複数の同様のまたは異なる形状の通気孔が配置されてもよいことが理解されるのであろう。複数の通気孔が使用される場合、異なる通気孔は通気孔が破裂して異なる圧力レベルで内部を通気孔することができるように、異なる通気孔設定点を有することができる。

いくつかの実施形態では、通気孔は、傾斜した側壁構造に一体化されてもよく、エッチングされる必要はない。例えば、傾斜特徴は、エッチング加工を必要とせずに、セルが好ましい通気方向（例えば、セルの底部）に通気することを可能にする応力集中器を作り出すことができる。いくつかの構成では、角度が付いたまたは傾斜した側壁によって可能にされるそのような通気は、エッチングされた通気機構に加えて、またはそれを用いて冗長であり得る。傾斜した側壁は、圧力が作用することができる追加の表面積を作り出し、したがって、垂直または直線の側壁（すなわち、傾斜していない）と比較して、より大きく、より製造可能な通気孔（複数可）を可能にする。いくつかの実施形態によれば、通気孔は、セルハウジングの残りの部分と同じまたは異なる材料であり得る別個の部分の一体化およびエッチングまたは取り付け（例えば、溶接、圧着、接着剤など）され得る。例えば、１つの非限定的な実施例では、通気孔は、好ましい破断伸び値を有し、したがって、セルハウジングの残りの部分と比較してより低い圧力で通気孔するニッケルから形成されてもよい（例えば、アルミニウム製）。

ここで図７Ａ～図７Ｄを参照すると、本開示の一実施形態によるバッテリで使用するためのセル７００の概略図が示されている。この実施形態におけるセルは、パウチ７０２内に配置された、正極（例えば、カソード）および負極（例えば、アノード）を含み、それらの間にセパレータがある。いくつかの実施形態では、セル７００は、電極スタックを提供するために、複数の正極および複数の負極を備えてもよい。他の実施形態では、単一の正極および単一の負極を使用することができる。パウチ７０２は例えば、本明細書に示され、説明されるものと同様に、セルハウジング内に設置されるように構成され得る。パウチ７０２は、セル７００の電気化学部分を形成するために、電極の周りに折り畳まれるか、または巻き付けられ得る、１つまたは複数の材料シート（例えば、金属化箔）から形成され得る。

セル７００は、パウチ７０２の端部から延びる端子７０４を含む。端子７０４の反対側には、通気孔７０６がある。パウチ７０２の材料は、その周囲７０８の周りに、クリンプ、接着、ヒートシール、または他の方法でシールされてもよい。通気孔７０６を有するパウチ７０２の端部において、パウチ７０２の第１の側部７１０はパウチ７１２の第２の側部の上に折り畳まれてもよく、第１の側部７１０内の凹部７１４は一緒に接合または結合されたときに通気孔７０６を画定し、形成する。通気孔７０６は、間隙として構造的に形成されてもよく、またはパウチ内の圧力が望ましくないレベルまで増加する場合、パウチの残りの部分の前に破裂するパウチの軽く溶接または結合された部分として構造的に形成されてもよい。しかしながら、そのような機械的通気孔は、パウチ構成では必要とされない。例えば、シーム等において材料の折り目が重なる位置を含む、上述のようなエッチングが使用されてもよい。

図７Ｄは、セル７００の材料のシートを包む前のパウチ７０２の材料またはシートを示す。図示のように、パウチ７０２の材料またはシートは、その第１の側部７１０と第２の側部７１２との間にある中間部７１６を含む。中間部７１６は、端子７０４とパウチ７０２内に含まれる材料のシートとの間の電気的接続を可能にするように構成された端子開口部７１８を含む。中間部７１６は、端子７０４を有するセル７００の端部の周りに連続材料を提供する。

パウチ７０２は、任意の適切な金属化フィルム（例えば、アルミニウム被覆ポリエステルフィルム）を含むことができる。非金属材料を使用するいくつかの構成では、組み立てられたセル７００が気密セルハウジング内に封止され得る。パウチは、いくつかの構成では（本明細書に記載されるように）アセンブリ内のセルのスタック内に組み立てられたときに直接的または改善された接続を可能にすることによって、改善された冷却を提供することができる。パウチ材料は、セラミック導体インターフェースを介してバスバーを冷却することによって、全体的な冷却を改善することができる。単一の折り畳まれた材料のシートからのパウチの構造のために、中間部は、端子に近接して改善された強度を提供することができる。構造体に弱いポイントを提供することができるシールまたは接着は必要ない。周囲７０８および側部７１０、７１２の端部は、パウチ７０２自体の材料を折り曲げることによって接合することができる。そのような折り畳みは、組み立て工程、価格、およびプロセスを最小限に抑えながら、高い強度を提供することができる。さらに、パウチ７０２の材料は、少なくとも周囲７０８に沿って、例えば、本明細書に示され、説明されるように、セルハウジングの部分の間に保持され得る。この構成はまた、有利には、セル７００の一部として内蔵通気孔を使用することができる。任意のそのような通気孔は、セル７００の任意の側部（単数）または側部（複数）（例えば、長い側部または短い側部、終端部または両端部など）に配置され得る。パウチ構成上の通気孔は、封止パラメータを変化させることによって、または折り畳まれていない部分などの機械的脆弱性を生成することによって、形成または画定され得る。

セル７００は、材料のシートの周りに２つの側部７１０、７１２を折り曲げることによって形成されるので、材料の屈曲または折り目が組み立て中に形成され得る。有害であり、組み立てられたセルに弱いスポットを形成する可能性がある、そのような折り目および屈曲を回避するために、任意のスペーサをパウチ内に配置することができる。そのようなスペーサはまた、絶縁体として動作してもよく、あるいは、追加の絶縁体がパウチ内に配置されてもよい。絶縁体および／またはスペーサは丸みを帯びた角を有することができ、したがって、パウチ７０２の材料を穿孔または破損する可能性を最小限に抑える。絶縁体またはスペーサはまた、金属化レイヤが分極しないように構成されてもよく、これは短絡または腐食につながり得る。さらに、有利には、図７Ａ～図７Ｃに示されるようなパウチ構成を使用することによって、セルを端子の箇所の周りに封止するために熱は必要とされない。これは、最も強いフィルムが、機械的破壊に起因して通常最も弱く、より温かい領域にあることを可能にする。有利には、これはより高い動作速度を可能にすることができる。

本明細書に記載されるセルは、バッテリまたはバッテリアセンブリに組み立てることができ、複数のセルは大量の電力を供給するために、並列接続および直列接続の任意の適切な組合せで配置される。そのようなセルアセンブリは、任意の数のセルを含むことができる。セルの数は、バッテリアセンブリからの所望の出力を達成するように選択され得る。複数のセルをバッテリアセンブリに取り付けるかまたは組み立てるために、各セルを最初にセルフレームに取り付けることができる。

ここで図８Ａ～図８Ｆを参照すると、本開示の一実施形態によるセルユニット８００の概略図が示されている。セルユニット８００は、セル８０２と、ユニットフレーム８０４とを含む。ユニットフレーム８０４は、セル８０２を受け入れて支持するように構成される。ユニットフレーム８０４は、セル８０２を保持し、同様のユニットフレーム８０４内の他の同様のセル８０２に対して位置合わせ機能を提供するように構成され得る。ユニットフレーム８０４の材料は、セルユニット８００が使用される必要性に応じて、電気的に絶縁性であるが、断熱性または伝熱性であるように選択されてもよい。セル８０２は、本明細書に示され、説明されるセル（例えば、上に示されるセル１００、２００、４００、６００、７００）と同様であり得る。セル８０２は、通気孔およびその周囲のフランジ８１０を含む、任意選択で傾斜したハウジング側壁８０８を有するセルハウジング８０６を含む。セル８０２は、その端部に端子８１２を含む。

ユニットフレーム８０４は、基部８１４と、アーム８１６と、開放端８１８とを含む。当然のことながら、ユニットフレームは、関連するセルの特定の幾何学的プロファイルを収容するようなサイズおよび形状とすることができる。例えば、丸みを帯びたセルが使用される場合、ユニットフレームは、そのような丸みを帯びたセルを受け入れるように構造的に配置され、したがって、現在記載されている実施形態の矩形状の性質は限定することを意図するものではなく、むしろ、例示および説明のみを目的としている。

ユニットフレーム８０４は、電気絶縁性であってもよく、所望の仕様に応じて、熱伝導性または熱絶縁性であってもよい。ユニットフレーム８０４は、実質的に開いており、セル８０２を受け入れるように成形されている。開放端８１８は、セル８０２の端子８１２を受容し、そこへのアクセスを可能にするために提供される。したがって、開放端８１８は、ユニットフレーム８０４内のセル８０２の配向を確実にし、バッテリモジュールまたは他のアセンブリ内に構成されたときにセルユニット８００の配向および位置合わせを補助するために提供され得る。基部８１４は、傾斜したハウジング側壁８０８およびセル８０２の通気孔を収容するように成形され得る任意の凹部８２０を含む。凹部８２０は、通気されたガスの通路を案内し、および／またはセル８０２からの通気されたガスの膨脹を可能にするように、成形され、配向され、構成され得る。したがって、凹部８２０は、ガスがセルから漏れた場合に、ガスを収集し、セルから離れるように方向付けるように構成される。

ユニットフレーム８０４の角部は、複数のセルユニットを有するバッテリアセンブリへのセルユニット８００の設置を可能にするように構成された取り付け特徴８２２を含む。各ユニットフレーム８０４は、基部８１４の面上および／またはアーム８１６に沿って、凹部または窪みなどの１つまたは複数の位置合わせ特徴８２４を含むことができる。位置合わせ特徴８２４は、本明細書に記載されるような、マルチセルバッテリアセンブリへの組み立て中に、隣接するセルユニットのそれぞれのタブ、突起、または他の嵌合位置合わせ特徴と係合するように構成され得る。さらに、位置合わせ機構８２４などは、一緒に配置された２つ以上のセルの滑り防止またはシフト防止機能を提供することができる。いくつかの構成では、位置合わせ特徴８２４は、凹部と相互作用するタブ、突起、フック、リブ、ガイド、ダブテールなどとして構成されてもよく、または別様に、隣接するセルと係合または接触するように構成されてもよい。位置合わせ機能を提供することに加えて、位置合わせ機能はまた、セルユニットの構成要素を位置合わせさせ、固定するための保持または取付機能を含むことができる。

図８Ｂを参照すると、セルユニット８００は、セル８０２の片側または両側に配置され得る１つまたは複数のセル絶縁体８２６を含むことができる。セル絶縁体８２６は、電気絶縁性であるように選択された材料から形成されてもよく、熱伝導性であってもよい（すなわち、熱抵抗率を最小限に抑え、誘電特性を最大限にするため）。いくつかの実施形態では、セル絶縁体８２６は、（例えば、図７Ａ～図７Ｄのセル７００を有する）ポリマーパウチの外層の一部であってもよい。セル絶縁体８２６は、セル８０２の片側または両側に配置された電気絶縁構成要素であってもよい。セル絶縁体８２６は、ユニットフレーム８０４上の取り付け特徴８２２によって適所に保持され得るシート型構造を備え得る。いくつかの実施形態では、セル絶縁体８２６は、セル８０２を覆って折り畳まれる単一のシートであってもよく、単一の折り畳まれたセル絶縁体８２６を使用してセル８０２の両側を覆ってもよい。セル絶縁体８２６は例えば、限定されないが、ポリイミドフィルムまたは他の電気絶縁材料（例えば、ポリイミドまたはポリエステル）から作製され得る。セル絶縁体８２６は、材料の単一層として配置されてもよい。層は、片面または両側（例えば、片面または両側の接着剤）であってもよく、通気ガス経路を画定するために提供される、本明細書に記載される凹部のカバレッジを伴ってまたは伴わずに構成されてもよい。セル絶縁体８２６は、セル８０２の周りに塗布される接着剤または単一のラップ構造によって塗布されてもよい。

１つの非限定的な例では、セル絶縁体８２６は、セルハウジングが導電性材料から形成される構成のために提供される（ただし、そのようなハウジングは中性材料から形成することができる）。さらに、そのようなセル絶縁体８２６は、中性材料から形成されるセルハウジングと共に使用されてもよい。ポリイミド材料は、０．０１０インチ未満、またはいくつかの実施形態では０．００３インチ～０．００５インチなどの適切な寸法であってもよい。セル絶縁体８２６は、材料選択および／またはサイズ／寸法に基づいて、絶縁耐力を最大にするために電気絶縁性であり、熱抵抗率を最小にするために熱伝導性であるように構成され得ることが理解されよう。セル絶縁体８２６は、異方性熱伝導率分布をもたらすように選択され、構成されてもよい。他の実施形態では、セル絶縁体８２６は、ポリイミドでコーティングされた熱分解グラファイトおよび／またはグラフェンから形成することができる。セル８０２上のセル絶縁体８２６の配置は、露出した金属を除去するために、セル面および端子８１２の周りの領域のカバーを提供することである。いくつかの実施形態では、セル絶縁体８２６は、任意の接着剤の手段によってセル８０２に取り付けられてもよい。セル絶縁体８２６はまた、ガス管理を支援するために、セル８０２の通気孔と重なり合って整列するのに十分な寸法であってもよい。

図８Ｃを参照すると、セルユニット８００は、ユニットラップ構造８２８を含むことができる。ユニットラップ構造８２８は、セル８０２、ユニットフレーム８０４、およびセル絶縁体８２６の周りに巻き付けられ、それらを収容することができ、取り付け特徴８２２および端子８１２が露出され、アクセス可能になることを可能にする。いくつかの実施形態によれば、限定はしないが、ユニットラップ構造８２８は、任意の適切な熱伝導性材料（例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金）を含み得る。ユニットラップ構造８２８は、熱伝導体として配置されてもよい。そのため、ユニットラップ構造８２８は、面（例えば、セルハウジングの大きな平面）からセルユニット８００の縁部へ（例えば、ユニットフレーム８０４のアーム８１６へ、およびそれに向かって）熱を方向付け、移動させるように設計され得る。ユニットラップ構造８２８は、セルユニット８００のセル８０２の冷却（例えば、熱除去）およびセル８０２の加熱（例えば、熱注入）の両方に使用することができる。ユニットラップ構造８２８は、バッテリアセンブリに設置されたときに隣接するセルユニットへの熱伝達を制限することができる異方性材料（例えば、熱分解グラファイト、グラフェンなど）から形成することができる。

さらに、ユニットラップ構造８２８は、セルユニット８００の所望の実装および使用に応じて、導電性または電気絶縁性であるように構成され得る。例えば、ユニットラップ構造８２８は例えば、電気絶縁体を含む、複合材料または複数層から形成されてもよい。ユニットラップ構造８２８の材料厚さは、例えば、０．００１インチ～０．０４０インチなどの任意の適切な厚さであってもよい。当業者であれば、化学物質に対する有害な影響が回避され得るように、ユニットラップ構造８２８の継ぎ目が、セル８０２の面に沿って回避され得ることを理解するのであろう。ラップ構造として示されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、他のタイプの熱管理が使用されてもよい。例えば、ヒートパイプ、冷却プレート、コーティング、および／または熱分解グラファイトが、セルユニット８００の熱管理のために使用され得る。

図８Ｄは、複数のセルユニットを有するバッテリアセンブリ内に取り付けられる前など、完全に組み立てられたセルユニット８００を示す。ユニットラップ構造８２８は、セルユニット８００の他の構成要素を包む折り畳まれた材料のシートであってもよい。ユニットラップ構造８２８は、熱伝導性材料から形成されてもよく、したがって、セルユニット８００との間の熱伝達を可能にする。

図８Ｅは、取り付け特徴８２２およびセル絶縁体８２６の拡大図を示す。この実施形態では図示のように、各取り付け機構８２２はボス８３０を含む。ボス８３０は、本明細書に記載されるように、バッテリモジュールに係合し、バッテリモジュール内に設置するための貫通孔を画定する。ボス８３０はまた、ユニットフレーム８０４の材料から外側に延在する。ボス８３０のこの延在は、セル絶縁体８２６の設置および保持を可能にする。したがって、いくつかの実施形態では、セル絶縁体８２６は、セルユニット８００内にセル絶縁体８２６を取り付けるためのテープ、接着剤、または他の機構の使用を回避するために、ユニットフレーム８０４およびその中のセルユニットに設置され得る。取り付け特徴８２２および／またはボス８３０は、隣接するセルのスタックおよび整列を支援および／または可能にするように構成されてもよい。いくつかの構成では、ボスの半径がスタック結合を最小限に抑えるように選択され得る。ボス構成として示されているが、本開示の範囲から逸脱することなく、取付特徴の他の構成が採用されてもよい。例えば、本開示の範囲から逸脱することなく、アール構成（延長ボスなし）、アールおよびボス構成、連動ボスなどを採用することができる。

ここで図８Ｆを参照すると、セルユニット８００の断面概略図が示されている。図８Ｆに示すように、ユニットフレーム８０４のアーム８１６は、１つまたは複数のエアギャップ８３２を含む。エアギャップ８３２は、セル８０２からユニットフレーム８０４のアーム８１６にわたって重量を低減し、熱伝導率を低減することができる任意の特徴であってもよい。ユニットフレーム８０４のアーム８１６内のチャネルまたは溝によって形成される（例えば、位置合わせ特徴８２４によって画定される）エアギャップ８３２は、増加した熱経路長をもたらす。そのような増加した熱経路長は、エアギャップ８３２を定義するユニットフレーム８０４のアーム８１６の幅に起因して、１つのセルから隣接するセルへの熱伝達を遅延させることができる。エアギャップは、ラップ構造とセルケースまたは電気絶縁体との間の熱接触抵抗がセルユニットから離れる（またはセルユニットへの）熱流を改善するために最小限に抑えられるように、ラップ構造を締め付けるために使用され得る空間を画定し得る。例えば、２つ以上のセルユニットがスタックされるとき、圧縮はラップ構造の一部分をエアギャップ内に押し下げることができ、そのような圧縮は、ラップの一部分を変形させて、隣接するセルユニット間にシールまたは堅固な接触を提供することができる。これは、バッテリアセンブリ内でカスケード接続する重大な故障の可能性を防止または低減できる（例えば、単一セル故障が追加のセル故障を引き起こすことを防止できる）ので、有利である。いくつかの実施形態では、位置合わせ機構８２４は、セルユニット８００が組み立てられたときに、エアギャップ８３２も画定し形成しながら、位置合わせ能力の両方を提供するように構成され得る。加えて、位置合わせ特徴８２４は、セル８０２へのまたはそこからの熱伝導を促進する一方で、直接隣接するセル間の熱伝導およびセル本体へのまたはそこからの伝導を阻害するように構成され得る。

図８Ａ、図８Ｆに示すように、ユニットフレーム８０４のアーム８１６は、寸法Ｄ_０を有することができる。寸法Ｄ_０は、ユニットフレーム８０４内に設置されたとき、セル８０２と一緒に導入される方向である。寸法Ｄ_０は、意図された用途に基づいて、または他の用途のために、様々な大きさで提供され得る。例えば、ユニットフレーム８０４の寸法Ｄ_０は、セル８０２のフランジの支持のために、熱特性（例えば、熱的隔離）を提供するために、または他の理由のために選択されてもよい。そのような実施形態では、Ｄ_０の寸法は、セルから熱を分配するための、またはセルに熱を向けるための制御された熱経路を提供するように選択され得る。例えば、より大きな寸法のＤ_０を提供することは、複数セルユニットが一緒にスタックされたときに、セルユニット間の断熱材がより均一に熱を分配し得るように、熱経路を増大させ得る。本発明のいくつかの非限定的な実施例によれば、ユニットフレーム８０４の寸法Ｄ_０は、０．０５インチ～０．５インチ、０．１インチ～０．３インチ、０．１５インチ～０．２５インチなどであってもよい。

上述の図８Ａ～図８Ｆのセルユニット８００では、セル絶縁体８２６およびユニットラップ構造８２８は、予め形成されたクラッド部分であってもよい。本開示および説明の任意の数の構成要素が記載された特徴および機能性を有する単一の構造として一体的に形成されてもよく、本明細書に示される別個の性質は限定することを意図せず、むしろ、例示および説明の目的のためにのみ提供されることが、当業者によって理解される。

ここで図９Ａ～９Ｃを参照すると、セルユニット９００の概略図が示されている。図９Ａは組み立てられたセルユニット９００を示し、図９Ｂはセルユニット９００のユニットラップ構造９０２の２つの例示的なオプションを示し、図９Ｃは、ラップされたセルユニットの異なる構成を示す。この実施形態に示すように、図９Ａでは、ユニットラップ構造９０２は歯付き形状９０４を含む。歯付き形状９０４は、ユニットラップ構造９０２の対向する縁部にあってもよい。図９Ｂに示されるようないくつかの実施形態では、２つの同様の整合ラップ部分９０６が使用されてもよく、歯付き形状９０４はセルユニット９００上の２つの位置に（例えば、ユニットフレームの対向するアームに沿って）存在する。他の実施形態では、単一のより大きいシートまたはラップ９０８がユニットラップ構造９０２のために使用され得る。そのような実施形態では、セルユニット９００は１つの位置に単一の歯付き構造を有することができる。いくつかの実施形態では例えば、限定するものではないが、テープ、接着剤、またはフィルムを使用して、ユニットラップ構造９０２をセルユニット９００の周りに固定することができる。

図９Ｃを参照すると、それぞれのセルアセンブリ９１０ａ～９１０ｅの周りに巻き付けられたユニットラップ構造９１２ａ～９１２ｅの異なる構成が示されている。図９Ｃに示される構成は、図８Ｃに示されるユニットラップ構造８２８の様々な実施形態および構成を表すことができる。

第１の構成では、ユニットラップ構造９１２ａがセルアセンブリ９１０ａの一方の主側面にのみ配置された単一の材料シートである。したがって、単一の材料シートは、セルアセンブリ９１０ａの一方の主側面９１４のみを覆うように配置されてもよい。

第２の構成では、ユニットラップ構造９１２ｂがセルアセンブリ９１０ｂの２つの主側面９１４、９１８および副側面９１６の周りに配置された単一の材料シートであるが、セルアセンブリ９１０ｂの外部の周りに完全には延在しない。この構成では、ユニットラップ構造９１２ｂは、セルアセンブリ９１０ｂの第１の主側面９１４、副側面９１６、および第２の主側面９１８をカバーするが、第２の副側面９２０をカバーするようには延在しない。

第３の構成では、ユニットラップ構造９１２ｃがセルアセンブリ９１０ｃの外側全体（例えば、３６０°ラップ）に巻き付けられた単一の材料シートである。この構成では、ユニットラップ構造９１２ｃは、セルアセンブリ９１０ｃの第１の主側面９１４、第１の副側面９１６、第２の主側面６１８、および第２の副側面９２０にわたって延在する。

第４の構成では、ユニットラップ構造９１２ｄが二重ラッピングのセクションを含む、セルアセンブリ９１０ｄの周り（例えば、約４５０°ラップ）に巻き付けられた単一の材料シートである。この構成では、ユニットラップ構造９１２ｃは、セルアセンブリ９１０ｃの第１の主側面９１４、第１の副側面９１６、第２の主側面６１８、および第２の副側面９２０の上に延在し、次いで、第１の主側面９１４の上に再び延在する。

第５の構成では、ユニットラップ構造９１２ｅがほぼ完全な二重ラップを含む、セルアセンブリ９１０ｅの周り（例えば、約７２０°ラップ）に巻き付けられた単一の材料シートである。この構成では、ユニットラップ構造９１２ｃは、セルアセンブリ９１０ｃの第１の主側面９１４、第１の副側面９１６、第２の主側面６１８、および第２の副側面９２０にわたって延在し、次いで、第１の主側面９１４、第１の副側面９１６、および第２の主側面９１８の上に再び延在する。

図９Ｃの図示および構成は、例としてのみ提供されることが理解されよう。本開示の実施形態によるユニットラップ構造は、セルの単一の側面上に配置されてもよく、１回セルの周りに巻き付けられてもよく、またはセルアセンブリの主側面および副側面が複数回覆われてもよいように、複数の部分またはわずかな部分でセルの周りに巻き付けられてもよい。使用時、セルアセンブリの副辺／短辺は、セルへのまたはセルからの移動のために熱が集められる場所であってもよい。したがって、主側面および副側面の周りのラップの数は、この熱移動を最適化するように選択することができる。さらに、主側面または副側面のみを被覆し、他方（副側面または主側面）をラップ構造によって被覆されないようにすることが望ましい場合がある。したがって、ユニットラップ構造の特定の幾何学的形状および形状は、上記の説明および例示的な実施形態によって限定されることを意図するものではない。いくつかの実施形態では、ユニットラップ構造の終端または端部がユニットフレームのエアギャップと位置合わせされてもよい。いくつかの実施形態では、重なり合うシーム（例えば、ラップの端部）は完全なラップをわずかに超えて延在し得、したがって、ラップの下にある部分と重なり続け得る追加の長さ／材料を提供し得る。そのような延長部は、ラップユニットがユニットフレーム内の表面下ギャップ内に締め付けられることを可能にする干渉特徴を形成するために使用され得る。

ここで図１０を参照すると、本開示の実施形態による、バッテリモジュールまたはバッテリアセンブリ内に設置されるように構成されたセルユニット１０００が示されている。本開示のセルユニットは、改善されたパッキング効率を提供し、したがって、高効率のバッテリモジュールおよびバッテリアセンブリを可能にする。図示のように、セルユニット１０００は、上述のセルユニットと実質的に同様に形成される。セルユニット１０００は、ユニットフレーム１００４内に配置されたセル１００２を含む。セル絶縁体１００６は、セル１００２に対して配置され、ユニットラップ構造１００８によって境界付けられる。絶縁要素１０１０は、セルユニット１０００上に配置される。セルユニット１０００は、高さＨ、幅Ｗ、および厚さＴを有する。高さＨおよび幅Ｗは、例えばセル絶縁体１００６によって定義される平面を定義し、厚さＴは、高さＨおよび幅Ｗによって定義される平面に垂直な寸法である。

本開示の実施形態によるセルユニット１０００の１つの非限定的な例では、０．４インチの厚さを有するセルケースまたはケースにおいて、各セル絶縁体１００６は０．００１インチの材料厚さを有し得、ユニットラップ構造１００８は０．００２インチの厚さを有し得、セルユニット１０００上に設置された絶縁要素１０１０は０．００５インチの厚さを有し得る。これは、厚さＴ寸法の方向に９７．３％の充填効率をもたらす。そのような充填効率は物理的寸法および熱伝導経路長に対して提供され、異方性熱伝達（例えば、面ＨＷにおける高い伝導率および方向Ｔにおける非常に低い伝導率）を提供する。例えば、面内の高い伝導率は、方向Ｔにおける低い伝導率の２桁以上であってもよい（例えば、シリカの１０倍～１，０００倍の面内熱伝導率（０．５Ｗ／ｍＫ）、およびシリカの１倍～０．０１倍の面内熱伝導率）。実施形態によれば、面ＨＷにおいて高い熱流束を有し、方向Ｔにおいて低い熱流束を有することが有利であり得る。熱流束は、ユニット時間当たりのユニット面積当たりのエネルギーの流れである。

ここで図１１Ａ～図１１Ｂを参照すると、本開示の一実施形態によるセルユニット１１００の概略図が示されている。図１１Ａはセルユニット１１００の断面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示すＢ－Ｂ線に沿って見た図１１Ａのセルユニット１１００の断面図である。

セルユニット１１００は、セルハウジング１１０６内に配置された電極スタック１１０４を有するセル１１０２を含む。セル１１０２は、外部電気接続のための端子１１０８（例えば、正端子および負端子）を含む。セル１１０２は、ユニットフレーム１１１０内に取り付けられる。図１１Ｂに示すように、セル絶縁体１１１２は、セル１１０２の両側に配置される。セル１１０２、ユニットフレーム１１１０、およびセル絶縁体１１１２は、ユニットラップ１１１４内に巻き付けられる。ユニットフレーム１１１０は、セル１１０２のハウジング側壁および通気口を収容するように成形された、傾斜したまたは平坦な凹部１１１６を含む。セルユニット１１００の一方の側面には、ユニットラップ１１１４の外側に配置された絶縁要素１１１８が取り付けられている。

図示のように、セルユニット１１００は、幅１１２０、肩高さ１１２２（端子１１０８を除く）、全高さ１１３３、および厚さ１１２４（絶縁要素１１１８を除く）を有する。非限定的な一例では、セルユニット１１００の幅１１２０は６．０８２インチであり得、セルユニット１１００の高さ１１２２は６．０４５インチであり得、セルユニット１１００の厚さ１１２４は０．４０４インチであり得る。これらの測定／寸法、および以下の測定／寸法は単に説明および例示の目的のために提供されるものであり、決して限定することを意図するものではない。当業者によって理解されるように、セルユニットおよび他の構成要素の様々な態様の寸法および相対寸法は、所望の特性、重量、材料などに関する考慮事項、および／または他の考慮事項に基づいて設定され得る。

図１１Ａは、高さおよび幅方向／寸法（縮尺通りではない）におけるセルユニット１１００の構成要素の相対寸法を示す。幅方向または寸法において、セルは６．０００インチの幅１１２６を有し、ユニットフレーム１１１０はセル１１０２の各辺で０．４００インチの厚さ１１２８を有し、ユニットラップ１１１４は、０．００１インチの厚さ１１３０を有する。高さ方向または寸法において、セル１１０２は６．０００インチの高さ１１３２（端子１１０８を含む）を有し、ユニットフレームは０．４００インチの高さ１１３４を有し、凹部１１１６は、０．０２５インチだけ高さ寸法の高さ１１３６を延在し得る。

図１１Ｂは、厚み方向／寸法（縮尺通りではない）における構成要素の相対寸法を示す。厚み方向または寸法において、セル１１０２は０．４００インチの厚さ１１３８を有し、セル絶縁体１１１２はセル１１０２の各辺で０．００１インチの厚さ１１４０を有し、ユニットラップ１１１４は、セル１１０２の各辺で０．００１インチの厚さ１１４２を有する。図１１Ｂに示されるように、絶縁要素１１１８は、０．００５インチの厚さ１１４４を有し得る。

結果として、０．４インチ厚のセル１１０２の場合、セル絶縁体１１１２からの電気絶縁体は＋０．００２インチを追加し、絶縁要素１１１８の形態の熱絶縁体は＋０．００５インチを提供する。これにより、セルの厚さ方向の充填効率が約９７．８％となり、これは、セルユニットと比較したセルの比である。６インチ幅のセル１１０２の場合、ユニットラップ１１１４は＋０．００２インチを追加し、ユニットフレーム１１１０は＋０．０８０インチを追加する。これは、約９８．６％の充填効率の幅効率をもたらす。６インチの高さのセル１１０２の場合、ユニットフレーム１１１０は＋０．０４０インチを提供し、通気機構の凹部１１１６は＋０．０２５インチを追加し、９８．９％の充填効率をもたらす。組み合わされて、これは、より大きい質量または体積に対する特定のエネルギーまたは電力低減ではなく、セル体積に対して９５％を超える総体積効率をもたらす。

有利には、セルユニットは、熱伝導率（例えば、直接セル間熱伝導率）を低減し、熱経路長を増加させるために、セル間にエアギャップを提供するユニットフレームを含むことができる。ユニットフレームは、通気ガスの方向付けおよび漏斗化を助けるためにセルの通気孔と位置合わせされ得る、基部内の凹部を含む。ユニットフレームは、ＵＬ規格９４－Ｖ０に準拠する材料（例えば、プラスチックおよび他の複合材料）などの不燃性材料から作製され得る。いくつかの構成では、ユニットフレームは、ユニットフレームと一体であるか、またはユニットフレームとは別個である（例えば、取り付けられる）熱シールドを含むことができる。いくつかの実施形態では、そのような熱シールドは、上述のエアギャップを除去または置換するために使用されてもよく、あるいはそれらと組み合わせて使用されてもよい。ユニットフレームは、セルユニットの側面上の電気絶縁体として機能することができる。

ここで図１２Ａ～図１２Ｃを参照すると、本開示の一実施形態によるバッテリモジュール１２００の概略図が示されている。バッテリモジュール１２００は、サブモジュールで電気的に接続され得る複数のセルユニット１２０２を含む。いくつかの非限定的な実施例では、バッテリモジュール１２００は、電力の均一で高率の高電力放電を供給するように構成され得る。図示のように、セルユニット１２０２は、サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃを形成するようにスタックされ、それらはバッテリモジュール１２００を形成するように組み立てられる。

この例示的な実施形態では、セルユニット１２０２は第１のエンドプレート１２０４と第２のエンドプレート１２０６との間に配置され、タイロッド１２０８に沿って定位置に保持される。タイロッド１２０８は、個々のセルユニット１２０２の取り付け機構および／またはボス／開口部を通過することができる。本開示の範囲から逸脱することなく、他の取り付け特徴および／または構成を採用することができる。例えば、圧縮荷重モジュール内のタイロッドに対してセルユニットを相互に位置合わせすることを可能にする任意の特徴を使用することができる。そのような特徴は、クランプ、ピンスロット配置、タイロッド、タイ、スナップ、締結具等を含むことができるが、これらに限定されない。さらに、いくつかの実施形態では、セルユニットが隣接するセルユニットを整列および接合する凸部および凹部を含む、本明細書に記載されるものと同様の取り付け／接合特徴を有するフレームを含む場合、タイロッドは省略されてもよい。

１つまたは複数のファイアウォール１２１０は、セルユニット１２０２の群の間に配置され得る。図示のように、サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃは、ファイアウォール１２１０によって分離されている。ファイアウォール１２１０は、開始された場合にファイアの伝搬を最小限に抑え、バッテリモジュール１２００全体を通る拡散を可能にするのではなく、サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃへの伝搬を制限するように構成され得る。ファイアウォール１２１０は、ファイアウォール１２１０をサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃおよび／またはサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃの隣接するセルユニット１２０２に整列および／または取り付けるための特徴を含み得る。

この例示的な実施形態は３つのサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃを含むが、本開示のバッテリモジュールは単一のサブモジュール、２つのサブモジュール、３つのサブモジュール、４つのサブモジュール、または任意の数のサブモジュールから形成され得ることが理解されよう。この例示的実施形態では、各サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃは１４個のセルユニット１２０２を含む。本開示のサブモジュールは、任意の所望の数のセルユニット、本明細書に示される１４個よりも少ないまたは多いセルユニットを含むことができることが理解されよう。サブモジュール当たりのセルユニットの数は例えば、所望の電力容量および／または電力出力を達成するように選択されてもよく、または重量、体積、または他の考慮事項に基づいてもよい。さらに、サブモジュールは各サブモジュール内に等しい数のセルユニットを有する必要はなく、いくつかの実施形態では、バッテリモジュールの１つのサブモジュールがバッテリモジュールの別のサブモジュールよりも多いまたは少ないセルユニットを有し得ることが理解されよう。

図１２Ｂ～図１２Ｃは、バッテリモジュール１２００のアセンブリの様々な段階を示す。図１２Ｂに示されるように、タイロッド１２０８は、第１のエンドプレート１２０４から延びる。タイロッド１２０８は、第１のエンドプレート１２０４（または第２のエンドプレート１２０６）と一体的に形成されてもよく、または１つまたは複数の締結具、溶接、接着、または接着剤によってそれに取り付けられてもよい。バッテリモジュール１２００を組み立てるとき、絶縁要素１２１２が使用され、隣接するセルユニット１２０２の間に配置されてもよい。絶縁要素１２１２は上述のように、任意の適切な材料（例えば、エアロゲル紙、セラミック紙、バサルト織物繊維）および／またはエアギャップを含むことができる。隣接するセルユニット１２０２の間に配置された絶縁要素１２１２は、隣接するセルユニット以外のものへの迅速な熱伝達および分配を可能にすることができる。例えば、絶縁要素１２１２は、熱が１つのセルユニット１２０２から隣接するセルユニット１２０２に直接移動することを防止するように構成することができる。図１２Ｃに示されるように、ファイアウォール１２１０は、セルユニット１２０２の群のインストール後に提供されてもよく、図１２Ａに示されるように、セルユニット１２０２の異なる群またはセットの間に配置されてもよい。ファイアウォール１２１０は、熱伝導率が低く、可燃性が制限されているか、または全くない材料から形成することができる。さらに、いくつかの実施形態では、ファイアウォール１２１０は、組み立てられた構造に支持および／または剛性を提供するために、比較的高い材料または機械的強度を有し得る。選択された材料は例えば、可燃性が制限されているか、または可燃性を有さない熱伝導率（例えば、＜１０Ｗ／ｍＫ）を有する可能性がある（例えば、可燃性標準ＵＬ９４－Ｖ０）。

本開示のいくつかの実施形態によれば、絶縁要素１２１２は、低い熱伝導率（例えば、＜１０Ｗ／ｍＫ）を有する材料から形成されてもよく、可燃性を有しても、有しなくてもよい（例えば、可燃性規格ＵＬ９４－Ｖ０に応じて）。絶縁要素１２１２が２つのセルユニット１２０２の間に配置される場合、隣接する２つのセルユニット１２０２（絶縁要素１２１２を介する）面間の距離は例えば、０．０２０インチ以下とすることができる。しかしながら、強力な熱絶縁の絶縁要素１２１２では、縁部への熱経路が２．５インチであり得、これは距離の１２５倍であり、１つのセルユニット１２０２から別のセルユニット１２０２への長い熱経路を保証する。絶縁要素１２１２の厚さは、いくつかの非限定的な実施例によれば、０．００５インチ～０．１００インチなどの適切な寸法であってもよく、０．０１１インチの厚さであってもよい。いくつかの実施形態によれば、絶縁要素１２１２の材料選択および寸法は、適切な比を得るように選択されてもよい。例えば、導体対絶縁体の厚さの比は、材料および使用に応じて、１：３～１：６の間に最適化され得る。絶縁体の目的は、１つのセルから隣接するセルへの熱経路、およびモジュール内の他の全てのセルを、隣接するセルを隔てる小さい距離よりも、より厳密に比較可能にすることであることが理解されよう。したがって、本明細書に記載される特定の寸法は、限定するものではなく、むしろ、例示のみを目的とするものである。

図１２Ａは、複数のセルユニット１２０２の側面に沿って配置された熱伝達装置１２１４を示し、所与のサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃ内のセルユニット１２０２の複数（例えば、３つ以上）と熱連通して配置され得る。非限定的な例では、各サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃは、それぞれのサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃの側面に沿って配置され、それぞれのサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃのセルユニット１２０２の各々と熱連通する１つまたは複数の熱伝達装置１２１４を含むことができる。熱伝達装置１２１４は個々のセルユニット１２０２から熱を受け取り、サブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃのセルユニット１２０２の全てにわたって前記熱を分配するように構成される。増加した熱経路長（例えば、上述の寸法Ｄ_０）を含むことによって、セルユニット１２０２から熱伝達装置１２１４への熱伝達を改善することができる。例えば、増大した熱経路（例えば、寸法Ｄ_０）は、熱伝達装置１２１４の平面を通る横方向の熱分配よりも、隣り合うセル（スタック内）に対するより高い熱耐性を達成するように選択することができる。これは、熱伝達装置１２１４を横切る熱のより均一な熱分布をもたらすことができる。熱伝達装置１２１４全体にわたる均一な熱分布は、バッテリモジュール１２００の複数のセルユニット１２０２を通して単一のセルユニット１２０２の熱負荷を分配することができ、および／またはバッテリモジュール１２００（またはサブモジュール１２０３ａ、１２０３ｂ、１２０３ｃ）全体にわたってより均一な熱分布を提供することができる。

ここで図１３を参照すると、本開示の実施形態によるバッテリモジュール１３００の概略図が示されている。バッテリモジュール１３００は、ファイアウォール１３０４が間に配置されたサブモジュール１３０３ａ、１３０３ｂ、１３０３ｃに配置された複数のセルユニット１３０２を含む。第１のエンドプレート１３０６および第２のエンドプレート１３０８は、サブモジュール１３０３ａ、１３０３ｂ、１３０３ｃのスタックに結合するように配置される。この構成では、バッテリモジュール１３００は、１つまたは複数の熱伝達装置１３１０を含む。熱伝達装置１３１０は、個々のセルユニット１３０２のユニットフレームまたは外部態様と熱接触して、個々のセルユニット１３０２に熱を加えるかまたは除去することを可能にすることができる。いくつかの構成では、熱伝達装置１３１０は、バッテリモジュール１３００のセルユニット１３０２に均一な熱入力を提供するための熱経路を提供するように取り付けられ得る。いくつかのそのような実施形態では、断絶縁体が隣接するセルユニット１３０２の間に配置され、したがって、熱分布は断絶縁体と熱伝達装置１３１０との組合せによって制御され得る。熱伝達装置１３１０は、エポキシおよび／または熱伝導性接着剤を使用して、バッテリモジュール１３００に取り付けられるか、または他の方法で取り付けられ得る。熱伝達装置１３１０は例えば、アルミニウム、熱分解グラファイト、グラフェン、ダイヤモンドおよび／または銅から作製することができる。他の設定では、プレートの代わりに、ヒートパイプが使用されてもよい。さらに、１つまたは複数のヒータ１３１２を熱伝達装置１３１０上に設置して、バッテリモジュール１３００の低温動作および性能を効率的に改善することができる。さらに、各ヒータ１３１２は、バッテリモジュールの１つ、いくつか、または全てのセルにわたって延在し得る。いくつかの実施形態では、熱伝達装置１３１０が、ヒータ１３１２の表面に接着されるか、または他の方法で取り付けられ得る。

バッテリモジュール１３００では、個々のセルユニット１３０２は、個々のセルユニット１３０２の縁部に向かって熱を方向付け、分配するように設計され得る（例えば、上述のように）。これは、熱伝導体および熱絶縁体の使用によって達成することができる。しかしながら、縁部へのそのような熱の移動は、１つのセルユニット１３０２から別のセルユニット１３０２への熱伝搬を防止するのに十分でない場合がある。熱伝達装置１３１０は、バッテリモジュール１３００上に追加の熱シンクまたは導体を提供する。熱伝達装置１３１０は、単一のセルユニット１３０２の故障のエネルギーが大きな熱質量に迅速に広がるように、熱質量を一緒に連結することができ、それによって、セルユニットの故障の場合の熱勾配を制限する。本開示のいくつかの実施形態による熱伝達装置１３１０は、０．００５インチ～０．１２５インチなどの任意の適切な寸法を有することができる。熱伝達装置１３１０は、ユニットフレームまたはそれを包むものに接合（例えば、溶接またはエポキシ化）されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態では、熱伝達装置１３１０は、バッテリモジュール１３００の個々のセルユニット１３０２に直接材料および熱接続で取り付けられ、配置され得る。いくつかの実施形態では、熱伝達装置１３１０、または熱伝達装置上のヒータは、ヒータ効率を改善するための層またはコーティングを含み得る（例えば、熱伝達装置１３１０の外側上で、熱をセルユニット１３０２に向かって内側に向ける）。

図１２Ａ～図１２Ｃおよび図１３のバッテリモジュールでは、バッテリユニットの端子が全てバッテリモジュールの片側面に露出するように、バッテリユニットは全て同じ方向に整列または配向されてもよい。さらに、セルユニットの通気孔はまた、全て同じ方向／側に配置され、配向されてもよく、その結果、通気されたガスの収集、方向、および制御が達成され得る（例えば、端子または他の敏感な構成要素から離れる）。いくつかの実施形態では、追加の構造がバッテリモジュールからガスを導くために、またはバッテリモジュールの敏感な部分からガスを導くために提供されてもよい。隣接するセルユニットは、複数の隣接するセルユニットの中央位置を通してガスを排出するために、２つ以上の隣接するセルユニットを同様の構成に配置することができるフレームまたはフレーム構造を含むことができる。

図１４を参照すると、本開示の実施形態によるファイアウォール１４００の概略図が示されている。ファイアウォール１４００は、本明細書に示され、説明されるものなどのバッテリモジュールにおいて使用されてもよく、そのようなバッテリモジュール内のセルユニットの群間に配置されてもよい。図示のように、ファイアウォール１４００は、１つまたは複数のオプションのファイアウォールバンパー１４０２を含むことができる。ファイアウォールバンパー１４０２は、タイロッドと係合し、タイロッドを通過させるように配置されてもよい。例示的な構成では、ファイアウォールバンパー１４０２は、ショルダ要素およびブッシングを備え、したがって、ファイアウォール１４００に取り付けられ得る別個の要素である。他の実施形態では、ファイアウォールバンパーは、ファイアウォールに取り付けられた複数の要素または単一の要素であってもよく、ファイアウォールと一体的に形成されてもよく、または完全に省略されてもよい。いくつかの実施形態では、ファイアウォールバンパー１４０２は、バッテリモジュールのタイロッドの構造的支持および補強を提供するように構成することができる。ファイアウォール１４００は、比較的高い材料または機械的強度を有し、可燃性が制限されているか、または可燃性がなく、低い熱伝導率を有する材料から作製または形成され得る。バンパーおよびブッシングは必須ではないが、組み立てを容易にするために使用され得ることが理解されるのであろう。そのようなバンパーおよび／またはブッシングが省略される場合、ファイアウォールの幾何学的配置／形状／構造における他の特徴が、位置合わせ／アセンブリのために使用され得る。

動作中、セルユニットが過熱する場合、個々のセルユニットからガスを排出する必要があり得る。さらに、任意の過剰な熱が他のセルユニットに優先的にまたは直接的に移動することを防止することが有利である。目標は、任意の熱勾配を最小化し、故障したセルの最高温度を低減するために、モジュール内の他の全てのセルユニットに熱を伝達することであることが理解されるのであろう。そのような防止は、複数のセルユニットのカスケード過熱を防止することができる。熱流を制御するための機構は、組み立てられたときに、セルユニットの電気化学要素、ならびにバッテリモジュールの材料および構成を収容する絶縁体および材料の使用を介する。さらに、ユニットフレームと組み合わせたセルユニット内の通気孔の使用および配置は、過熱セルユニットからのガス放出の制御を助けるために使用されてもよい。

ここで図１５Ａ～図１５Ｂを参照すると、本開示の実施形態によるバッテリモジュール１５００の一部分の概略図が示されている。バッテリモジュール１５００は、図１５Ａ～図１５Ｂにおいて、第１のセルユニット１５０２および第２のセルユニット１５０４を含む。１つまたは複数の絶縁体要素１５０６が、第１のセルユニット１５０２と第２のセルユニット１５０４との間に、および／またはそれに隣接して配置される。第１のセルユニット１５０２および第２のセルユニット１５０４の各々は、本明細書に示され、説明されるように、通気孔を含み得る、任意選択の傾斜したハウジング側壁１５０８を含む。第１のセルユニット１５０２および第２のセルユニット１５０４の配置は、組み立てられたときにトレイ通気構造１５１０を画定することができる。トレイ通気構造１５１０は、隣接するセルユニット１５０２、１５０４のユニットフレーム基部１５１２、１５１４の間に画定される。トレイ通気構造１５１０は、セルユニット１５０２、１５０４から通気されたガスを収集し、方向付けるのを助けるように設計される。例示的な実施形態では、トレイ通気構造１５１０が２つの隣接するセルの通気特徴を組み合わせるように構成される。しかしながら、他の実施形態では、各セルが、個別の、専用の、または個別のトレイ通気構造（すなわち、１つのセル通気孔のための１つのトレイ通気構造）を含んでもよい。

ここで図１６を参照すると、本開示の一実施形態によるバッテリモジュール１６００の概略図が示されている。バッテリモジュール１６００は、バッテリモジュール１６００を構成するように配置または積層された複数のセルユニット１６０２を含む。各セルユニット１６０２は、セル１６０６が設置されたユニットフレーム１６０４を含む。ユニットフレーム１６０４は、本明細書に開示される凹部構成とは異なるフレーム通気構造１６０８を含むことができる。隣接するセルユニット１６０２のフレーム通気構造１６０８は、図１５Ａ～図１５Ｂに関して説明したものと同様の機能を有するトレイ通気構造１６１０を画定することができる。例えば、トレイ通気構造１６１０は、他のシステムおよび／または構造に配置および結合されて、ガスをバッテリモジュール１６００の外に、またはバッテリの敏感な部分（例えば、端子、電子部品など）から離れるように方向付けることができる。他の実施形態では、トレイ通気構造が、各トレイ通気構造が単一のセルユニットに対応するように、セルユニットと１対１の関係で配置されてもよい。

上述のように、セルユニットは、バッテリモジュールに配置され、組み立てられてもよい。バッテリモジュールは、１つまたは複数のバッテリモジュールを含むバッテリアセンブリに組み立てられてもよい。

例えば、ここで図１７Ａ～１７Ｄを参照すると、本開示の実施形態によるバッテリアセンブリ１７００の概略図が示されている。バッテリアセンブリ１７００は、第１のバッテリモジュール１７０２および第２のバッテリモジュール１７０４を含む。バッテリモジュール１７０２、１７０４は、アセンブリフレーム１７０６内に組み立てられてもよい。２つのバッテリモジュール１７０２、１７０４で示されているが、当業者は所望の能力または機能性を有するバッテリアセンブリを形成するために、任意の適切な数のバッテリモジュールが使用され得ることを理解するのであろう。さらに、各バッテリモジュールは所望の数のセルユニットを含むことができ、例示的な実施形態は、例示および説明の目的のために提供されるにすぎず、限定することを意図するものではない。各バッテリモジュールのセルユニットは、直列、並列、または組み合わせた構成で配置することができる。いくつかの構成では、バッテリアセンブリ１７００または同様のシステムおよびアセンブリは例えば、最大２ｋＡのパルスおよび５００Ａの連続出力を生成するように構成され得るが、当業者によって理解されるように、構成要素およびその選択された要素の固有の設定に応じて、他の電力出力が可能である。

バッテリモジュール１７０２、１７０４の各々は、電気コネクタ１７０８（例えば、ワイヤまたはバスバー）を使用して電気的に接続され得る。電気コネクタ１７０８は、バッテリモジュール１７０２、１７０４の個々のセルユニットへの、またはそれらからの電力の伝達を可能にするように構成され得る。いくつかの実施形態では、電気コネクタ１７０８は、単一の時間フレームにおいて個々のセルユニットの全てからの高率の高いエネルギー電気放電を可能にし、したがって、高いエネルギー電力放電が達成されることを可能にするように選択され、構成され得る。バッテリモジュール１７０２、１７０４は、実質的に同一であってもよく、バッテリモジュール１７０２、１７０４の間に対称性があってもよい。

図１７Ｂ～図１７Ｄに示すように、アセンブリフレーム１７０６は、複数の支持レール１７１０、１７１２を含むことができる。図示のように、２つのプライマリタイプの支持レール、すなわち端部支持レール１７１０および中央支持レール１７１２がある。理解されるように、端部支持レール１７１０は、個々のバッテリモジュールの角を支持するように構成される。しかしながら、中央支持レール１７１２は、２つのバッテリモジュール１７０２、１７０４の間に配置され、したがって、２つの隣接するバッテリモジュールの角を支持する。支持レール１７１０、１７１２は、バッテリモジュール１７０２、１７０４とバッテリアセンブリ１７００との取り付け（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）、取り付け（ｍｏｕｎｔｉｎｇ）、支持、および動作によって発生する共振および／または疲労が最小限に抑えられるか、または全くないように、バッテリモジュール１７０２、１７０４およびアセンブリフレーム１７０６とインターフェースするように構成される。支持レール１７１０、１７１２とバッテリモジュール１７０２、１７０４との間のインターフェースは、直接インターフェースであってもよく、またはレールの一端もしくは両端部などの共通の接続を介してもよい。レール構造は、構造強度のための外側エンクロージャへの信頼性をより低くすることができ、その結果、より重量のアセンブリをもたらすことができる。支持レール１７１０、１７１２は、１つまたは複数の締結具１７１３によってアセンブリフレーム１７０６に取り付けられてもよい。

有利には、本開示の実施形態が高率放電のための改善されたバッテリアセンブリを提供する。改善されたセル、セルユニット、バッテリモジュール、および改善されたバッテリアセンブリが本明細書に記載されている。セルおよびセルユニットには、改善された断熱、熱管理、および通気が提供される。

本明細書で使用するとき、「実質的に」という用語は、出願時に利用可能な機器に基づく特定の量の測定に関連する誤差の程度を含むことを意図する。例えば、「実質的に」は、所与の値の±８％もしくは５％、または２％の範囲を含むことができ、または完全もしくは均一からの逸脱を指すことができる。さらに、「例示的」という用語は、本明細書では「例、事例、または例示として機能する」ことを意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明される任意の実施形態または設計は、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」という用語は、１以上、すなわち、１、２、３、４などの任意の整数を含むと理解される。「複数」という用語は、２以上の任意の整数、すなわち、２、３、４、５などを含むと理解される。「接続」という用語は、間接的な「接続」および直接的な「接続」を含むことができる。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそれ以外を示さない限り、複数形も含むことが意図される。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、成分、および／または構成成分の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、成分構成成分、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されよう。

本開示は限られた数の実施形態のみに関連して詳細に提供されるが、本開示はそのような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるべきである。むしろ、本開示は、これまで説明していないが本開示の趣旨および範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換、または等価な構成を組み込むように修正することができる。加えて、本開示の様々な実施形態について説明したが、例示的な実施形態は説明した例示的な態様のうちのいくつかのみを含むことができることを理解されたい。したがって、本開示は、前述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (60)

1. 第１の部分および第２の部分を備え、前記第１の部分と前記第２の部分との間にセルキャビティを画定する角柱形状のセルハウジングであって、傾斜した壁を含む、セルハウジングと、
   前記セルハウジングの前記セルキャビティ内に配置された少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極であって、前記少なくとも１つの正極および負極は、実質的に平面であり、前記セルハウジングのものと実質的に同様の角柱形状を有する、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極と、
   前記セルハウジング上の第１の位置で前記少なくとも１つの正極に接続された第１の端子と、
   前記セルハウジングの第２の位置で前記少なくとも１つの負極に接続された第２の端子と、
   ポケットに近接する前記セルハウジングの前記傾斜した壁上の第３の位置に形成された少なくとも１つの通気孔と、を備え、
   前記傾斜した壁は、前記少なくとも１つの正極の縁部および前記少なくとも１つの負極の縁部と前記傾斜した壁の内面との間の前記セルハウジング内の前記ポケットを画定し、前記ポケットは、前記セルハウジング内で生成されたガスを収集するように構成され、
   前記少なくとも１つの通気孔は、最初は閉じた状態にあり、前記セルキャビティ内の圧力が増加すると開き、圧力および／またはガスが前記少なくとも１つの通気孔を通って前記セルキャビティから出ることを可能にするように構成される、セル。
2. 前記傾斜した壁は、凸状および凹状の湾曲のうちの一方を含む、請求項１に記載のセル。
3. 前記セルハウジングは、前記第１の部分から前記第２の部分までの方向に厚さを有し、前記厚さは、０．５インチ以下である、請求項１に記載のセル。
4. 前記セルハウジングの前記第１の部分および前記セルハウジングの前記第２の部分は、前記セルキャビティを画定するように折り畳まれる単一の材料シートの２つの部分である、請求項１に記載のセル。
5. 前記第１の部分は、溶接、超音波溶接、接着剤、圧着、ヒートシール、または接着のうちの少なくとも１つによって前記第２の部分に取り付けられる、請求項１に記載のセル。
6. 前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、それぞれのフランジを含み、前記第１の部分および前記第２の部分の前記フランジは、クラムシェル構成を形成するように接合またはヒンジ結合される、請求項１に記載のセル。
7. 前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、それぞれのフランジを含み、前記第１の部分および前記第２の部分の前記フランジは、バスタブまたは細長い半球形の構成を形成するように接合される、請求項１に記載のセル。
8. 前記少なくとも１つの正極および前記少なくとも１つの負極はそれぞれ、交互の正極および負極の電極スタック内に配置された複数のそれぞれの電極を備える、請求項１に記載のセル。
9. 前記少なくとも１つの通気孔は、前記セルハウジングの材料と一体的に形成される、請求項１に記載のセル。
10. 前記少なくとも１つの通気孔は、前記少なくとも１つの通気孔の周りの前記セルハウジングの材料厚さよりも小さい材料厚さを有する前記セルハウジングのセクションによって画定される、請求項１に記載のセル。
11. 前記傾斜した壁は、少なくとも１つの追加の通気孔を含む、請求項１に記載のセル。
12. 前記少なくとも１つの正極および前記少なくとも１つの負極はそれぞれ、電極スタック内に配置された複数のそれぞれの電極を備え、前記セルは、前記電極スタックの側面と前記第１の部分または前記第２の部分のうちの少なくとも１つとの間に配置された少なくとも１つの内部ハウジング絶縁要素をさらに備える、請求項１に記載のセル。
13. 前記少なくとも１つの内部ハウジング絶縁要素は、ポリオレフィン、フッ素化ポリオレフィン、またはそれらから形成されたテープのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のセル。
14. 前記少なくとも１つの正極および前記少なくとも１つの負極はそれぞれ、２つ以上の電極群に分割された複数のそれぞれの電極を備え、前記セルは、各電極群と隣接する電極群との間に配置された少なくとも１つの分割器をさらに備える、請求項１に記載のセル。
15. 前記少なくとも１つの分割器は、熱伝導体層、熱絶縁体層、または熱伝導体層と熱絶縁体層との組み合わせを含む、請求項１４に記載のセル。
16. 前記少なくとも１つの通気孔の通気孔は、直線形状、曲線形状、または円形形状を有する、請求項１に記載のセル。
17. 前記少なくとも１つの通気孔の通気孔は、少なくとも１つの頂部と少なくとも１つの谷部とを有する波形を有する、請求項１に記載のセル。
18. 前記第１の部分はパウチの第１の側部であり、前記第２の部分は前記パウチの第２の側部であり、前記第１の側部と前記第２の側部との間に中間部を有する、請求項１に記載のセル。
19. 前記中間部は、前記第１の端子および前記第２の端子と前記少なくとも１つの正極および前記少なくとも１つの負極との間の電気的接続を可能にするように構成された１つまたは複数の端子開口部を含む、請求項１８に記載のセル。
20. セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続された少なくとも１つの正極と、前記セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続された少なくとも１つの負極と、を備えるセルであって、前記第１の端子は第１の位置で前記セルハウジングから延在し、前記第２の端子は第２の位置で前記セルハウジングから延在する、セルと、
    前記セルを受け入れて支持するように構成されたユニットフレームであって、前記ユニットフレームは、前記第１の端子および前記第２の端子を受け入れてそれにアクセスするように構成された少なくとも１つの開放セクションを有し、前記ユニットフレームは、前記少なくとも１つの開放セクションから離れて配置された前記フレーム上に凹部を備え、前記凹部は、前記セルからのガスの漏出の場合に前記セルからガスを収集して方向付けるように構成され、前記ユニットフレームは、前記フレーム内に設置されたときに前記セルと面内の方向の寸法を有し、前記寸法は０．０５インチ以上０．５インチ以下である、ユニットフレームと、を備える、セルユニット。
21. 前記ユニットフレームは、基部と、第１のアームと、第２のアームと、前記少なくとも１つの開放セクションによって画定される前記基部の反対側の開放端と、を備える、請求項２０に記載のセルユニット。
22. 前記ユニットフレームは、前記アームの端部および前記アームと前記基部との接合部に複数の角部を画定し、前記ユニットフレームは、前記角部の各々に取り付け機構を含む、請求項２１に記載のセルユニット。
23. 前記セルは第３の位置に少なくとも１つの通気孔を含み、前記少なくとも１つの通気孔は、前記ユニットフレームの前記凹部と実質的に位置合わせされる、請求項２０に記載のセルユニット。
24. 前記少なくとも１つの通気孔は、前記セルハウジングの材料と一体的に形成される、請求項２０に記載のセルユニット。
25. 前記ユニットフレームは、別のセルユニットと係合するように構成された少なくとも１つの位置合わせ機構を含む、請求項２０に記載のセルユニット。
26. 前記セルユニットの側面に配置された少なくとも１つのセル絶縁体をさらに備え、前記少なくとも１つのセル絶縁体は電気的に絶縁性である、請求項２０に記載のセルユニット。
27. 前記少なくとも１つのセル絶縁体は熱伝導性である、請求項２６に記載のセルユニット。
28. 前記少なくとも１つのセル絶縁体は、ポリイミドまたはポリエステルの少なくとも１つを含む、請求項２６に記載のセルユニット。
29. 前記ユニットフレームは、不燃性物質で形成される、請求項２０に記載のセルユニット。
30. 前記セルおよび前記ユニットフレームの周りに巻き付けられて、前記セルを前記ユニットフレーム内に保持するユニットラップ構造をさらに備える、請求項２０に記載のセルユニット。
31. 前記ユニットラップ構造は、その両端に歯付き形状を有する材料のシートである、請求項３０に記載のセルユニット。
32. 前記ユニットラップ構造は、前記セルおよび前記ユニットフレームの周りに巻き付けられた２枚の材料シートを含む、請求項３０に記載のセルユニット。
33. 前記ユニットラップ構造は、前記ユニットフレーム内の前記セルの周りに複数回巻き付けられた単一の材料シートを含む、請求項３０に記載のセルユニット。
34. 前記ユニットラップ構造の外面に適用される絶縁要素をさらに含む、請求項３０に記載のセルユニット。
35. 前記ユニットフレームは、前記ユニットフレームの一部分内のチャネルによって画定される少なくとも１つのエアギャップを備える、請求項２０に記載のセルユニット。
36. 前記セルユニットを追加の他のセルユニットと組み立てるための構造を受け入れるための貫通孔を画定する、少なくとも１つの取り付け機構をさらに備える、請求項２０に記載のセルユニット。
37. 前記少なくとも１つの取り付け機構は、ボスを備える、請求項３６に記載のセルユニット。
38. 前記セルハウジングは、前記ユニットフレームの少なくとも一部と重なるように構成されたフランジを備える、請求項２０に記載のセルユニット。
39. 前記フランジと前記ユニットフレームの一部との間にエアギャップが画定され、前記フランジが重なる、請求項３８に記載のセルユニット。
40. １つまたは複数のタイロッドを間に支持するように構成された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、
    前記１つまたは複数のタイロッドに取り付けられ、前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に圧縮的に装填された複数のセルユニットであって、各セルユニットは、ユニットフレームと、前記ユニットフレーム内に設置されたセルとを備え、前記セルは、前記セルの内部からガスを離すように導くように構成された通気孔を備え、前記ユニットフレームは、前記通気孔と整列され、前記セルおよび前記ユニットフレームから前記ガスを離すように導くように構成された凹部を備え、各セルユニットは、絶縁体と、前記セル、前記フレーム、および前記絶縁体の周りに巻き付けられたユニットラップ構造と、を備える、複数のセルユニットと、
    前記複数のセルユニットの隣接するセルユニットの間に配置された絶縁要素と、を備え、
    前記複数のセルユニットの全てのセルユニットは、前記通気孔が前記セルユニットの端子を含まない前記セルユニットの側部にあるように配向される、バッテリモジュール。
41. 前記複数のセルユニットは、少なくとも第１のセルユニット群および第２のセルユニット群を画定し、前記バッテリモジュールは、前記第１のセルユニット群と前記第２のセルユニット群との間に配置されたファイアウォールをさらに備える、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
42. 前記ファイアウォールは、前記１つまたは複数のタイロッドに取り付けられる、請求項４１に記載のバッテリモジュール。
43. 前記絶縁要素は、熱伝導率が低く、可燃性が低いまたはない材料で形成される、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
44. 前記複数のセルユニットの側面に沿って配置され、少なくとも２つのセルユニットの前記ユニットラップ構造と接触および熱連通して配置され、熱伝達装置が接触している前記セルユニット間に熱を分配する熱伝達装置をさらに備える、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
45. 前記熱伝達装置は、アルミニウム、熱分解グラファイト、ダイヤモンド、グラフェン、または銅のうちの少なくとも１つから形成される、請求項４４に記載のバッテリモジュール。
46. 前記熱伝達装置は、１つまたは複数のヒートパイプを含む、請求項４４に記載のバッテリモジュール。
47. 前記熱伝達装置は、熱伝導性接着剤によって前記バッテリモジュールに取り付けられる、請求項４４に記載のバッテリモジュール。
48. 前記熱伝達装置上に設置されたヒータをさらに含む、請求項４４に記載のバッテリモジュール。
49. 前記熱伝達装置は、プレート構造または材料のシートである、請求項４４に記載のバッテリモジュール。
50. 前記複数のセルユニットは第２のセルユニットに隣接する第１のセルユニットを含み、トレイ通気構造は、前記隣接する第１および第２のセルユニットによって画定され、前記トレイ通気構造は、前記第１および第２のセルユニットの一方または両方から通気されたガスを収集し、方向付けるように構成される、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
51. 前記複数のセルユニットの各セルユニットは、
    セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続された少なくとも１つの正極と、前記セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続された少なくとも１つの負極と、を備えるセルであって、前記第１の端子は第１位置で前記セルハウジングから延在し、前記第２の端子は第２位置で前記セルハウジングから延在する、セルと、
    前記セルを受け入れて支持するように構成されたユニットフレームであって、前記第１の端子を受け入れるように構成された第１の開放セクションと、前記第２の端子を受け入れてアクセスを提供するように構成された第２の開放セクションと、を有する、ユニットフレームと、を備える、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
52. 前記複数のセルユニットの各セルユニットは、
    第１の部分および第２の部分を備え、前記第１の部分と前記第２の部分との間にセルキャビティを画定するセルハウジングと、
    前記セルハウジングの前記セルキャビティ内に配置された少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極と、
    前記セルハウジング上の第１の位置で前記少なくとも１つの正極に接続された第１の端子と、
    前記セルハウジングの第２の位置で前記少なくとも１つの負極に接続された第２の端子と、
    前記セルハウジング上の第３の位置で形成された少なくとも１つの通気孔と、を備え、
    前記少なくとも１つの通気孔は、最初は閉じた状態にあり、前記セルキャビティ内の圧力の増加時に開き、圧力および／またはガスが前記少なくとも１つの通気孔を通って前記セルキャビティを出ることを可能にするように構成される、請求項４０に記載のバッテリモジュール。
53. アセンブリフレームと、
    前記アセンブリフレーム内に配置された第１のバッテリモジュールおよび第２のバッテリモジュールと、を備え、各バッテリモジュールは、
    それらの間に１つまたは複数のタイロッドを支持するように構成された第１のエンドプレートおよび第２のエンドプレートと、
    前記１つまたは複数のタイロッドに取り付けられ、前記第１のエンドプレートと前記第２のエンドプレートとの間に圧縮的に装填された複数のセルユニットであって、各セルユニットは、ユニットフレームと、前記ユニットフレーム内に設置されたセルとを備え、前記セルは、前記セルの内部からガスを離すように導くように構成された通気孔を含み、前記ユニットフレームは、前記通気孔と位置合わせされ、前記セルおよび前記ユニットフレームから前記ガスを離すように導くように構成された凹部を含み、各セルユニットは、絶縁体と、前記セル、前記フレーム、および前記絶縁体の周りに巻き付けられたユニットラップ構造と、を備える、複数のセルユニットと、
    前記複数のセルユニットの隣接するセルユニットの間に配置された絶縁要素であって、前記複数のセルユニットの全てのセルユニットは、前記通気孔が前記セルユニットの端子を含まない前記セルユニットの側部にあるように配向される、絶縁要素と、
    前記第１のバッテリモジュールを前記第２のバッテリモジュールに電気的に接続する電気コネクタと、を含む、バッテリアセンブリ。
54. 前記アセンブリフレームは、前記アセンブリフレーム内で前記第１のバッテリモジュールまたは前記第２のバッテリモジュールのうちの少なくとも１つを支持するように構成された１つまたは複数の端部支持レールを備える、請求項５３に記載のバッテリアセンブリ。
55. 前記１つまたは複数の端部支持レールは、断面が楕円形状を有する、請求項５４に記載のバッテリアセンブリ。
56. 前記アセンブリフレームは、前記第１のバッテリモジュールおよび前記第２のバッテリモジュールのそれぞれを前記アセンブリフレーム内で支持するように構成された１つまたは複数の中央支持レールを備える、請求項５３に記載のバッテリアセンブリ。
57. 前記１つまたは複数の中央支持レールは、断面がティー形状を有する、請求項５６に記載のバッテリアセンブリ。
58. 前記電気コネクタは、ワイヤまたはバスバーである、請求項５３に記載のバッテリアセンブリ。
59. 前記複数のセルユニットの各セルユニットは、
    セルハウジング内に配置され、第１の端子に電気的に接続される少なくとも１つの正極と、前記セルハウジング内に配置され、第２の端子に電気的に接続される少なくとも１つの負極とを備えるセルであって、前記第１の端子は第１の位置で前記セルハウジングから延在し、前記第２の端子は第２の位置で前記セルハウジングから延在する、セルと、
    前記セルを受け入れて支持するように構成されたユニットフレームであって、前記第１の端子を受け入れるように構成された第１の開放セクションと、前記第２の端子を受け入れてアクセスを提供するように構成された第２の開放セクションとを有する、ユニットフレームと、を備える、請求項５３に記載のバッテリアセンブリ。
60. 前記複数のセルユニットの各々のセルユニットは、
    第１の部分および第２の部分を備え、前記第１の部分と前記第２の部分との間にセルキャビティを画定するセルハウジングと、
    前記セルハウジングの前記セルキャビティ内に配置された少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極と、
    前記セルハウジング上の第１の位置で少なくとも１つの正極に接続された第１の端子と、
    前記セルハウジングの第２の位置で少なくとも１つの負極に接続された第２の端子と、
    前記セルハウジング上の第３の位置に形成された少なくとも１つの通気孔であって、前記少なくとも１つの通気孔は、最初は閉じた状態にあり、前記セルキャビティ内の圧力の増加時に開き、圧力および／またはガスが前記少なくとも１つの通気孔を通って前記セルキャビティから出ることを可能にするように構成される、少なくとも１つの通気孔と、を備える、請求項５３に記載のバッテリアセンブリ。
    

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