JP2023544949A - 電池セル、電池、電力消費装置、電池セルの製造方法及び設備 - Google Patents

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Abstract

本願は電池セル、電池、電力消費装置、電池セルの製造方法及び設備に関し、該電池セルは、電極アセンブリと、ハウジングと、エンドカバーと、シール部材と、を含み、ハウジングは電極アセンブリを収容するために用いられ、ハウジングは開口及び第1ストッパ部を有し、エンドカバーは開口に被せるために用いられ、エンドカバーの厚さ方向において、エンドカバーは第1ストッパ部の電極アセンブリに面する側に位置し、第1ストッパ部はエンドカバーが電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材は、エンドカバーと第1ストッパ部を密閉するために用いられ、それによりエンドカバーと第1ストッパ部を密閉接続し、エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、突出部はエンドカバーの厚さ方向に沿って、カバー本体の電極アセンブリから離れた表面から突出し、シール部材の少なくとも一部は突出部と第1ストッパ部との間に挟持され、電池セルの密閉性を向上させる。【選択図】図7

Description

本願はエネルギー貯蔵デバイスの技術分野に関し、特に、電池セル、電池、電力消費装置、電池セルの製造方法及び設備に関する。
省エネルギーと排出削減は、自動車産業の持続可能な発展におけるキーポイントである。このような状況において、電動車両は省エネルギーで環境に優しいというその利点から、自動車産業の持続可能な発展における重要な構成部分となっている。電動車両にとって、電池技術はその発展に関わる重要な要素である。電池セルの密閉性を保ち、電池の安全性、信頼性を向上させることはきわめて重要である。
上記課題を解決するために、本願は電池セルの密閉性を強化し、電池の安全性及び信頼性を向上させることができる電池セル、電池、電力消費装置、電池セルの製造方法及び設備を提供する。
本願の実施例の第1態様は、電極アセンブリと、ハウジングと、エンドカバーと、シール部材と、を含み、ハウジングは電極アセンブリを収容するために用いられ、ハウジングは開口及び第1ストッパ部を有し、エンドカバーは開口に被せるために用いられ、エンドカバーの厚さ方向において、エンドカバーは第1ストッパ部の電極アセンブリに面する側に位置し、第1ストッパ部はエンドカバーが電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材は、エンドカバーと第1ストッパ部を密閉するために用いられ、それによりエンドカバーと第1ストッパ部を密閉接続し、エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、突出部はエンドカバーの厚さ方向に沿って、カバー本体の電極アセンブリから離れた表面から突出し、シール部材の少なくとも一部は突出部と第1ストッパ部との間に挟持される電池セルを提供する。
エンドカバーの電極アセンブリから離れた表面に突出部が設けられ、エンドカバーがハウジングの開口に被せられた後、シール部材の少なくとも一部が突出部と第1ストッパ部との間に挟持され、第1ストッパ部と突出部がシール部材を締め付けて、電池セルの密閉性能を保証する。
いくつかの実施例において、第1ストッパ部は、ハウジングの一部がエンドカバーに向かって折り返され、且つエンドカバーの電極アセンブリから離れた表面の側に形成されるフランジ構造である。
フランジ構造によりシール部材の折り返し部分が突出部を被覆し、第1ストッパ部のフランジ構造はシール部材を被覆し、それにより第1ストッパ部と突出部を締め付けて且つシール部材を共に押圧し、電池セルの密閉性能を向上させることができる。
いくつかの実施例において、第1ストッパ部はつながっている第1部分と第2部分を含み、第1部分は突出部を被覆し、第2部分は、エンドカバーの中心に近い第1部分の端部からエンドカバーの中心に向かって第1所定距離だけ延伸する。
第1部分は突出部を完全に被覆し、第2部分はエンドカバーの中心に向かって第1所定距離だけ延伸して、電池セルの密閉性能を向上させ、且つ第2部分の幅は第1所定距離であり、第2部分にバス部材を接続し、それにより複数の電池セルの電気的な接続を実現することができる。
いくつかの実施例において、第1ストッパ部が展開された状態で、第2部分は、ハウジングの中心軸線の周りに間隔をあけて設置される複数のノッチを含み、各ノッチは、第1部分から離れた第2部分の端部まで延伸する。
間隔をあけて設置される複数のノッチにより、第2部分はハウジングの中心軸線の周りに間隔をあけて設置される複数の折り返し部に分割され、第1ストッパ部がエンドカバーの方向に折り返され、第1部分が突出部を被覆した後、間隔をあけて設置される複数の折り返し部がそれぞれエンドカバーの中心方向に延伸し、それにより第2部分を折り返して平らにする過程で皺が形成されることを防ぐ。また、ノッチを複数設置することにより、複数の折り返し部をエンドカバーの中心方向に延伸させる第1所定距離を長く設定することができ、バス部材と第2部分とを溶接接続する時に、溶接領域の面積が増大し、電流通過面積が拡大する。
いくつかの実施例において、ノッチは、1つの頂点で交差し且つ所定の角度を成す2本のトリミング線を含み、第1ストッパ部がエンドカバーに向かって折り返された後、頂点から引き出された2本のトリミング線が当接することで第2部分に完全な環状構造を形成させる。
第2部分がエンドカバーの上表面を被覆して完全な環状構造を形成し、該環状構造に皺が存在しないため、バス部材と第2部分を溶接する時、溶接不良が発生せず、溶接強度を保証する。且つ、ノッチが存在することで第2部分がエンドカバーの上面まで折り返されても隙間が形成されず、溶接領域の面積に影響しない。
いくつかの実施例において、ハウジングにはさらに第2ストッパ部が設けられ、エンドカバーの厚さ方向において、カバー本体は第2ストッパ部の電極アセンブリから離れた側に位置し、第2ストッパ部はカバー本体がハウジングに対して電極アセンブリに面する方向に沿って移動することを制限するために用いられる。
第2ストッパ部はエンドカバーがタブを押圧することを防止して、電極アセンブリの損傷を防ぐ役割を果たすことができる。
いくつかの実施例において、シール部材はエンドカバーとハウジングとを隔離し、それによりエンドカバーとハウジングが絶縁接続される。
シール部材はエンドカバーとハウジングを密閉すると同時に、エンドカバーとハウジングとの絶縁を実現し、短絡のリスクを低減する。
いくつかの実施例において、ハウジングは円筒形ハウジングであり、突出部はエンドカバーの周辺を取り囲んで環状に配置され、突出部の断面は半円形である。
半円形断面の突出部により第1ストッパ部及びシール部材がエンドカバーの方向に折り返される時、折り返された第1部分は突出部の形状にいっそう密着し、それによりシール部材をより緊密に締め付けて、電池セルの密閉性能を向上させることができる。
いくつかの実施例において、突出部の断面半径はR1であり、第1ストッパ部が展開された状態で、第1部分の長さL1は、π×R1<L1<10mmを満たす。
すなわちL1は半円突出部の上半周長より大きく、第1部分が突出部の上表面を完全に被覆することを保証して、密封性を向上させることができる。また、L1が10mm未満の場合、第1部分を折り返した時に皺が発生しにくく、平滑な表面が形成される。
いくつかの実施例において、ハウジングの半径はR2であり、第1ストッパ部が展開された状態で、第2部分の長さL2は、2mm<L2<R2-6mmを満たす。
第2部分の長さL2が2mmより大きい場合、第2部分とバス部材を溶接接続する時に十分な溶接領域を有することができ、電池セルの電流通過面積を保証する。L2がハウジングの半径R2から6mmを減算した値より小さい場合、エンドカバーの中心に向かう第2部分の端部とエンドカバーの中心との距離が6mmより大きいように保持され、それにより第2部分はエンドカバーの中心の他の部材、例えば電極端子等と干渉しない。
本願の実施例の第2態様は、本願の第1態様の電池セルを複数含むことを特徴とする、電池を提供する。
本願の実施例の第3態様は、電気エネルギーを供給するために用いられる本願の第2態様の電池を含むことを特徴とする、電力消費装置を提供する。
本願の実施例の第4態様は、電極アセンブリを提供するステップと、開口及び第1ストッパ部を有するハウジングを提供するステップと、エンドカバーを提供するステップと、シール部材を提供するステップと、電極アセンブリをハウジング内に収容するステップと、エンドカバーを開口に被せるステップと、を含み、エンドカバーの厚さ方向において、エンドカバーは第1ストッパ部の電極アセンブリに面する側に位置し、第1ストッパ部はエンドカバーが電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材でエンドカバーと第1ストッパ部を密閉し、それによりエンドカバーと第1ストッパ部を密閉接続し、エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、突出部はエンドカバーの厚さ方向に沿って、カバー本体の電極アセンブリから離れた表面から突出し、シール部材の少なくとも一部は突出部と第1ストッパ部との間に挟持される電池セルの製造方法を提供する。
本願の実施例の第5態様は、電極アセンブリを提供するための第1提供装置と、開口及び第1ストッパ部を有するハウジングを提供するための第2提供装置と、エンドカバーを提供するための第3提供装置と、シール部材を提供するための第4提供装置と、電極アセンブリをハウジング内に収容し、且つエンドカバーを開口に被せるための組み立て装置と、を含み、エンドカバーの厚さ方向において、エンドカバーは第1ストッパ部の電極アセンブリに面する側に位置し、第1ストッパ部はエンドカバーが電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材を利用してエンドカバーと第1ストッパ部を密閉し、それによりエンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉接続し、エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、突出部はエンドカバーの厚さ方向に沿って、カバー本体の電極アセンブリから離れた表面から突出し、シール部材の少なくとも一部は突出部と第1ストッパ部との間に挟持される電池セルの製造設備を提供する。
以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明は例示的なものに過ぎず、本願を限定するものではないことを理解すべきである。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願の具体的な実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、以下の図面に基づいて他の実施例を取得することができる。
本願のいくつかの実施例に係る車両の構造概略図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池の構造概略図である。 図2における電池の分解概略図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの構造概略図である。 図4における電池セルの分解概略図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの平面図である。 図6のA-A断面図である。 図7におけるI部拡大図である。 本願のいくつかの実施例に係るハウジングの断面図である。 図9におけるII部拡大図である。 本願のいくつかの実施例に係るエンドカバーの断面図である。 図11におけるIII部拡大図である。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの製造方法のフローチャートである。 本願のいくつかの実施例に係る電池セルの製造設備の概略ブロック図である。
ここでの図面は明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成し、本願に適合する実施例を示し、且つ明細書と共に本願の原理を説明するために用いられる。
本願の技術的解決手段をよりよく理解するために、以下に図面を参照しながら本願の実施例を詳細に説明する。
なお、記載された実施例は本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく取得した全ての他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。
本願の実施例で使用される用語は、単に具体的な実施例を説明することが目的であり、本願を限定することを意図したものではない。本願の実施例及び添付の特許請求の範囲で使用される単数形の「1種の」、「前記」、及び「該」は、文脈が他の意味を明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。
なお、本明細書で使用される「及び/又は」という用語は、単に関連対象の関連、関係を説明しているに過ぎず、3種類の関係が存在可能であることを示し、例として、A及び/又はBは、Aが単独で存在する、AとBが同時に存在する、Bが単独で存在する、という3つの状況を示すことができる。なお、本明細書において記号「/」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。
なお、本願の実施例で説明される「上」、「下」、「左」、「右」等の方位は図面に示す角度で説明するものであり、本願の実施例を限定するものと理解すべきではない。また、文脈においてさらに理解すべき点として、1つの素子が他の素子の「上」又は「下」に接続される場合、それは他の素子の「上」又は「下」に直接接続できるだけでなく、中間素子を介して他の素子の「上」又は「下」に間接的に接続することもできる。
現在、市場の情勢が発展していることから、動力電池の応用はますます広がっている。動力電池は水力、火力、風力及び太陽光発電所等のエネルギー貯蔵電源システムへの応用にとどまらず、電動自転車、電動バイク、電気自動車等の電動車両、及び軍事装備及び航空宇宙等の複数の分野に広く応用されている。動力電池の応用分野の拡大に伴い、市場におけるその需要量も絶えず拡大している。
電気自動車等の電動輸送手段の分野において、動力電池は車両のコア部品として、車両の使用における安全に関わっており、動力電池の安全性、信頼性は、動力電池の性能を考慮するうえで最も重要な基準の一つとなっている。
本願の実施例で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために1つ以上の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。例えば、本願で言及される電池は、電池モジュール又は電池パックなどを含むことができる。電池は、一般的に1つ又は複数の電池セルをパッケージ化するための筐体を含む。筐体は液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止することができる。
現在、電池セルは一般的にハウジング、電極アセンブリ及びエンドカバーを含み、エンドカバーに電極端子が設けられ、電極アセンブリは電極端子に電気的に接続され、エンドカバーはハウジングの開口に被せられ、電極アセンブリ及び電解液に密閉空間を提供する。
円筒形電池セルについては、エンドカバーはハウジングの開口に被せられ、電池セルの密閉性能を保証するために、エンドカバーとハウジングとの間にさらにシール部材が設置され、一般的には、シール部材も絶縁作用を有し、エンドカバーとハウジングを絶縁接続させる。エンドカバー及びシール部材を取り付けた後、電池セルの長さ方向に沿って、ハウジング及びシール部材のエンドカバーを超えた部分はエンドカバーの方向に折り返されて、ハウジングにエンドカバーの位置を制限する第1ストッパ部を形成し、エンドカバーの電極アセンブリから離れる方向への移動を制限し、第1ストッパ部及びエンドカバーはシール部材を締め付けて、電池セル全体の密閉を実現する。ハウジング及びエンドカバーの材質はいくつもあり、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金等であってもよい。
出願人は、ハウジングがエンドカバーの方向に折り返されて第1ストッパ部を形成すると、折り返された根元位置に塑性変形が発生し、それにより第1ストッパ部とエンドカバーがシール部材を締め付けて、密閉を形成するが、ハウジング材料の特性により、第1ストッパ部が使用中に反り上がり、シール部材を締め付けることができず、電池セル全体の密閉性能に影響を及ぼすことに気付いた。
上記課題を解決するために、出願人は電池セルの構造を改良し、エンドカバーに突出部を設置して、ハウジングがエンドカバーの方向に折り返される時に、シール部材を第1ストッパ部と突出部との間に挟持し、それにより電池セルの密閉性能を向上させた。以下に本願の実施例をさらに説明する。
本願の実施例に記載の電池セルは、電池及び電池を使用する装置に適用される。
電池を使用する装置は車両、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、船舶、宇宙機、電動玩具、電動工具などであってもよい。車両はガソリン自動車、天然ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。宇宙船は航空機、ロケット、スペースシャトル及びスペースシップ等を含む。電動玩具はゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具及び電動航空機玩具等の固定式又は移動式の電動玩具を含む。電動工具は電動ドリル、電動グラインダ、電動レンチ、電動ドライバ、電動ハンマ、電動インパクトドライバ、コンクリートバイブレータ及び電動カンナ等の金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具及び鉄道用電動工具を含む。本願の実施例は上記電池を使用する装置について特に限定しない。
以下の実施例では説明の便宜上、電池を使用する装置として車両を例に説明する。
図1は本願のいくつかの実施例に係る車両1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が設置され、電池2はより高い電圧及び容量を提供するために1つ又は複数の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指し、例えば、本願で言及する電池2は電池モジュール又は電池パック等を含むことができる。電池2は、車両1の底部又は前側又は後側に設置することができる。電池2は、車両1へ電力を供給するために用いることができ、例えば、車両1の動作電源として用いることができる。車両1はさらにコントローラ3及びモータ4を含むことができ、コントローラ3は、電池2がモータ4へ電力を供給するように制御するために用いられ、例えば、車両1の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力の必要を賄う。
本願のいくつかの実施例において、電池2は車両1の動作電源としてだけでなく、車両1の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替又は部分的に代替して車両1に駆動動力を提供することができる。
図2は本願のいくつかの実施例に係る電池2の構造概略図である。図3は図2における電池2の分解概略図である。
図2及び図3に示すように、電池2は筐体10と、電池セル20と、を含み、電池セル20は筐体10内に収容される。
筐体10は電池セル20を収容するために用いられ、筐体10は様々な構造であってもよい。いくつかの実施例において、筐体10は筒体11と、第1カバー12と、第2カバー13と、を含む。第1カバー12及び第2カバー13は、それぞれ筒体11の両端に設置される。第1カバー12及び第2カバー13は、それぞれ筒体11に取り外し可能に接続される。例えば、第1カバー12及び第2カバー13は、それぞれ筒体11に係着させるか、又はネジを用いて接続することができる。筒体11、第1カバー12及び第2カバー13は組み立てた後に収容空間を形成する。電池セル20は、外ケースである筐体10の収容空間内に設置される。
電池2において、電池セル20は複数である。複数の電池セル20の間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続とは複数の電池セル20に直列接続だけでなく並列接続もあることを指す。複数の電池セル20の間を直接、直列接続又は並列接続又は直並列接続し、次いで複数の電池セル20で構成された全体を筐体10内に収容することができる。当然ながら、複数の電池セル20が、まず直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続又は並列接続又は直並列接続されて一体に形成され、筐体10内に収容されてもよい。
電池セル20の数は、電力の需要に応じて任意の数に設定することができる。複数の電池セル20は、より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で接続されてもよい。複数の電池セル20がまず直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池2を構成してもよい。すなわち、複数の電池セル20が電池2を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールが電池2を構成し、筐体10内に収容されてもよい。
図3に示すように、複数の電池セル20は、バス部材30を介して電気的に接続されて電池2の設計電圧を実現する。電池2において、複数の電池セル20の間は電気的に接続され、具体的には直列接続、並列接続又は直並列接続(直列接続と並列接続の混合接続)等の接続方式を用いることができ、且つ電池セル20の間はバス部材30を介して接続される。電池セル20は電極端子を有し、各電池セル20はいずれも正極電極端子及び負極電極端子を有する。例えば、電池セル20が直列接続されている場合、電池セル20の正極電極端子と、これに隣接する電池セル20の負極電極端子とは、バス部材30を介して接続される。バス部材30の構造は、複数の電池セル20の配列形態及び電池セル20の間の接続方式によって決定される。本願において電池セル20の具体的な接続方式は限定されない。バス部材30は銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属導体であってもよい。
図4は本願のいくつかの実施例に係る電池セル20の構造概略図である。図5は図4における電池セル20の分解概略図である。
図4を参照し、電池セル20とは電池2を構成する最小構成ユニットとして用いられるものを指し、本願のいくつかの実施例において、電池セル20はリチウムイオン二次電池セル、リチウムイオン一次電池セル、リチウム硫黄電池セル、ナトリウムリチウムイオン電池セル、ナトリウムイオン電池セル又はマグネシウムイオン電池セル等を含むことができ、本願の実施例はこれに限定されない。電池セル20は円筒、扁平体、直方体、又は他の形状等であってもよく、説明の便宜上、下記実施例においてはいずれも円筒形の電池セル20を例とする。
図4及び図5を参照し、電池セル20はエンドカバー21、電極アセンブリ22及びハウジング23を含む。ハウジング23は、電極アセンブリ22をハウジング23内に収容するために用いられる。ハウジング23は様々な形状及び様々なサイズであってもよく、具体的には、ハウジング23の形状は、1つ又は複数の電極アセンブリ22の具体的な形状及びサイズに応じて決定することができる。いくつかの実施例において、ハウジング23は中空の円筒である。ハウジング23の一端は開口231であり、エンドカバー21は該開口231を覆い且つハウジング23に接続されて、電極アセンブリ22が配置される密閉キャビティを形成する。キャビティ内に電解液を充填することができる。いくつかの実施例において、エンドカバー21に電極端子が設置され、電極アセンブリ22にタブ221が設けられ、電極端子はタブ221と電気的に接続することができ、電池セル20の電気エネルギーを出力するために用いられる。各電極端子に対応して集電部材を設置することができ、該集電部材はエンドカバー21とタブ221との間に位置させることができ、それにより電極端子とタブ221は集電部材を介して電気的に接続することができる。エンドカバー21にはさらに他の機能性部品、例えば、電池セル20の内部圧力又は温度が閾値に達した時に、内部圧力を逃がすために用いられる減圧機構を設置することができる。ハウジング23及びエンドカバー21の材質はいくつもあり、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、アルミニウム合金等であってもよい。
引き続き図4を参照し、いくつかの実施例において、ハウジング23は電池セルの長さ方向Xの端部に沿って第1ストッパ部232を有し、電極アセンブリ22がハウジング23内に取り付けられた後、エンドカバー21をハウジング23の開口231に被せて、第1ストッパ部232はエンドカバー21の方向に折り返されて、エンドカバー21が電極アセンブリ22から離れる方向に沿って移動することを制限する。
いくつかの実施例において、電池セル20の密閉性能を保証するために、エンドカバー21とハウジング23との間にさらにシール部材24が設置される(図7を参照)。エンドカバー21及びシール部材24を取り付けた後、ハウジング23及びシール部材24のエンドカバー21を超えた部分はエンドカバー21の方向に折り返されて、ハウジング21にエンドカバー23の位置を制限する第1ストッパ部232を形成し、第1ストッパ部232及びエンドカバー21はシール部材24を締め付けて、電池セル20全体の密閉を実現する。
第1ストッパ部232がエンドカバー21の方向に折り返されると、折り返された根元位置に塑性変形が発生し、それにより第1ストッパ部232とエンドカバー21がシール部材を締め付けて、密閉を形成するが、ハウジング23の材料の特性により、第1ストッパ部232が使用中に反り上がり、シール部材24を締め付けることができず、電池セル20全体の密閉性能に影響を及ぼす。
第1ストッパ部232が反り上がり電池セル20の密閉が緊密でなくなるという課題を解決するために、本願のいくつかの実施例において、エンドカバー21に突出部212を設置して(図7及び図8を参照)、第1ストッパ部232がエンドカバー21の方向に折り返される時に、シール部材24を第1ストッパ部232と突出部212との間に挟持し、それにより電池セル20の密閉性能を向上させた。
図6は本願のいくつかの実施例に係る電池セル20の平面図であり、図7は図6のA-A断面図であり、図8は図7におけるI部拡大図である。
図6及び図7に示すように、本願のいくつかの実施例に係る電池セル2は、電極アセンブリ22と、エンドカバー21と、ハウジング23と、シール部材24と、を含む。電極アセンブリ22はハウジング23内に収容され、ハウジング23は第1ストッパ部232を有し、エンドカバー21はハウジング23の開口231に被せられ、エンドカバー23の厚さ方向(電池セルの長さ方向Xと同じである)において、エンドカバー21は第1ストッパ部232の電極アセンブリ22に面する側に位置し、第1ストッパ部232はエンドカバー21が電極アセンブリ22から離れる方向に沿って移動することを制限し、シール部材24はエンドカバー21と第1ストッパ部232とを密封して、エンドカバー21と第1ストッパ部232とを密封接続するために用いられる。
図7及び図8を参照し、エンドカバー21はカバー本体211及び突出部212を含み、突出部212はエンドカバー21の厚さ方向に沿ってカバー本体211の電極アセンブリ22から離れた表面から突出し、シール部材24の少なくとも一部は突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持される。
エンドカバー21の電極アセンブリ22から離れた表面に突出部212が設けられ、エンドカバー21がハウジング23の開口231に被せられた後、シール部材24の少なくとも一部が突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持され、第1ストッパ部232と突出部212がシール部材24を締め付けて、電池セル20の密閉性能を保証する。
図8を参照し、いくつかの実施例において、第1ストッパ部232は、ハウジング23の一部がエンドカバー21に向かって折り返され、且つエンドカバー21の電極アセンブリ22から離れた表面の側に形成されるフランジ構造である。
エンドカバー21がハウジング23の開口231に被せられた後、ハウジングの第1ストッパ部232とシール部材24を共にエンドカバー21の方向に折り返してフランジ構造を形成し、シール部材24の折り返し部分が突出部212を被覆し、第1ストッパ部232のフランジ構造はシール部材24を被覆し、それにより第1ストッパ部232と突出部212を締め付けて且つシール部材24を共に押圧し、電池セル20の密閉性能を向上させることができる。
引き続き図7及び図8を参照し、いくつかの実施例において、第1ストッパ部232はつながっている第1部分2321と第2部分2322を含み、第1部分2321は突出部212を被覆し、第2部分2322は、エンドカバー21の中心に近い第1部分2321の端部2323からエンドカバー21の中心に向かって第1所定距離Lだけ延伸する。エンドカバー21の中心位置は、ハウジング23の中心軸線Y上に位置し(図7における一点鎖線を参照)、円筒形電池セルに対していえば、エンドカバー21の中心に向かう方向は、すなわちハウジング23の径方向Rである(図7におけるエンドカバー21の上方の矢印方向を参照)。
第1ストッパ部232がエンドカバー21の方向に折り返された後、突出部212を被覆する部分は第1部分2321を形成し、第1部分2321の端部2323から中心軸線Yに向かって延伸する部分は第2部分2322を形成する。第1部分2321は突出部212を完全に被覆し、第2部分はエンドカバー21の中心に向かって第1所定距離Lだけ延伸して、電池セル20の密閉性能を向上させ、且つ第2部分2322の幅は第1所定距離Lであり、第2部分2322にバス部材30を接続し、それにより複数の電池セル20の電気的な接続を実現することができる。
一般的に、バス部材30は、溶接する方式で第2部分2322に溶接されてもよい。第1ストッパ部232がエンドカバー21の方向に折り返された後、第1ストッパ部232の端部はエンドカバーの中心方向(中心軸線Yの方向)に向かって延伸し、第1ストッパ部232のエンドカバーの中心方向に向かう端部の直径は徐々に減少するが、ハウジング23がエンドカバー21の方向に折り返される以前、完全な円筒形筒状構造であるため、その直径は固定値であり、そのため、折り返した後、第1ストッパ部232はエンドカバーの中心方向に向かって縮み、皺が発生し、第1ストッパ部232を完全に平らにすることができず、第1ストッパ部232とバス部材30を溶接接続する時、溶接不良が発生しやすく、電池2全体の接続強度に影響を与え、短絡が発生するリスクがある。
また、ハウジング23は、一般的に金属材料で製造されるため、金属材料の特性により、エンドカバーの中心方向に折り返される時、第1ストッパ部232のフランジ構造の幅は一般的に狭く、第1ストッパ部232とバス部材30を溶接接続する時、狭いフランジ構造のため、溶接領域の面積が相対的に小さくなり、電池セル20の電流通過面積が狭くなる。
図9は本願のいくつかの実施例に係るハウジング23の断面図である。
図9に示すように、第1ストッパ部232が折り返された後に皺が形成され、及び溶接領域の面積が小さいという課題を回避するために、いくつかの実施例において、第1ストッパ部232が展開された状態で、第2部分2322は、ハウジング23の中心軸線Yの周りに間隔をあけて設置される複数のノッチ234を含み、各ノッチ234は、第1部分2321から離れた第2部分2322の端部まで延伸する。
間隔をあけて設置される複数のノッチ234により、第2部分2322はハウジング23の中心軸線Yの周りに間隔をあけて設置される複数の折り返し部2324に分割され、第1ストッパ部232がエンドカバー21の方向に折り返され、第1部分2321が突出部212を被覆した後、間隔をあけて設置される複数の折り返し部2324がそれぞれエンドカバーの中心方向に延伸し、それにより第2部分2322を折り返して平らにする過程で皺が形成されることを防ぐ。また、ノッチ234を複数設置することにより、複数の折り返し部2324をエンドカバーの中心方向に延伸させる第1所定距離Lを長く設定することができ、バス部材30と第2部分2322とを溶接接続する時に、溶接領域の面積が増大し、電流通過面積が拡大する。
図10は図9におけるII部拡大図である。
図10に示すように、いくつかの実施例において、ノッチ234は、1つの頂点Pで交差し且つ所定の角度を成す2本のトリミング線2341を含み、図6に示すように、第1ストッパ部232がエンドカバー21に向かって折り返された後、頂点Pから引き出された2本のトリミング線2341が当接することで第2部分2322に完全な環状構造を形成させる。
ノッチ234の2本のトリミング線2341は、第1ストッパ部232がエンドカバー21に向かって折り返された後に当接して重なり、第2部分2322がエンドカバー21の上表面を被覆して完全な環状構造を形成し、該環状構造には皺が存在しないため、バス部材30と第2部分2322を溶接する時、溶接不良が発生せず、溶接強度を保証する。且つ、ノッチ234が存在することで第2部分2322がエンドカバー21の上面まで折り返されても隙間が形成されず、溶接領域の面積に影響しない。
いくつかの具体的な実施例において、ノッチ234の数Nは4つ以上に設定することができ、ノッチ234の2本のトリミング線2341の間の夾角αは、ノッチ234の数によって異なり、円筒形電池セル20において、夾角αと数Nとの関係は、N×α=360°である。具体的な夾角αと数Nは以下の表1に示すとおりである。
夾角αと数Nの設定は、電池セル20の外形サイズに応じて設定することができ、ハウジング23の半径R2(図9を参照)が大きい場合、数Nを多く設定することができ、ハウジング23の半径R2が小さい場合、数Nを相対的に少なく設定することができ、それにより電池セル20の外形サイズに基づいて柔軟に設定することができる。
引き続き図8から図10を参照し、いくつかの実施例において、ハウジング23にはさらに第2ストッパ部233が設けられ、エンドカバー21の厚さ方向(電池セルの長さ方向X)において、カバー本体211は第2ストッパ部233の電極アセンブリ22から離れた側に位置し、第2ストッパ部233はカバー本体211がハウジング23に対して電極アセンブリ22に面する方向に沿って移動することを制限するために用いられる。第2ストッパ部233はエンドカバー21がタブ221を押圧することを防止して、電極アセンブリ22の損傷を防ぐ役割を果たすことができる。
具体的には、第2ストッパ部233は、ハウジング23のハウジング本体235と第1ストッパ部232との間に形成される。例示的に、第2ストッパ部233はハウジング本体235の内周面から突出する環状構造であってもよい。
選択的に、ハウジング本体235の外周面における第2ストッパ部233に対応する位置にローラ溝2331が形成される。実際の成形プロセスにおいて、ロールプレスの方式でハウジング本体235の外周面にロール溝2331をロールプレスし、且つハウジング本体235の内周面に、内向きに突出する第2ストッパ部233を形成することができる。
いくつかの実施例において、エンドカバー21とハウジング23の帯電性は逆であり、例えば、エンドカバー21が負電荷を帯びると、ハウジング23が正電荷を帯び、又はエンドカバー21が正電荷を帯びると、ハウジング23が負電荷を帯びることから、エンドカバー21とハウジング23との接触による短絡を防ぐために、エンドカバー21とハウジング23を絶縁する必要がある。いくつかの実施例において、シール部材24はエンドカバー21とハウジング23とを隔離し、それによりエンドカバー21とハウジング23が絶縁接続される。シール部材24はエンドカバー21とハウジング23を密閉すると同時に、エンドカバー21とハウジング23との絶縁を実現し、短絡のリスクを低減する。
引き続き図8を参照し、シール部材24はハウジング23の内表面と係合する筒状構造であり、エンドカバー21はシール部材24の内側に取り付けられ、シール部材24はハウジング23とエンドカバー21を完全に隔離し、それにより絶縁の目的を実現する。いくつかの実施例において、シール部材24の一方の端部は、第2ストッパ部233の中央に位置し、他方の端部は、エンドカバーの中心に近い第2部分2322の端部から第2所定距離ΔLだけ突出する。具体的には、第2所定距離ΔL≧5mmである。
シール部材24の材質はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等の高分子プラスチックであってもよく、具体的な実施例において、シール部材24は厚さが0.8mmのポリエチレン材料を用いることができる。
第2ストッパ部233がハウジング本体235の内周面においてハウジング23内に突出し、エンドカバー21の電極アセンブリ22に向く表面の縁部が、第2ストッパ部233の電池セルの長さ方向Xに沿って電極アセンブリ22から離れた端部によって支持され、シール部材24の一方の端部が第2ストッパ部233の中央に位置するため、エンドカバー21の電極アセンブリ22に向く表面をハウジング23から完全に隔離することができ、且つシール部材24がエンドカバーの中心に近い第2部分2322の端部まで延伸して第2所定距離ΔLだけ延出するため、エンドカバー21の電極アセンブリ22から離れた表面をハウジング23から完全に隔離することができ、エンドカバー21とハウジング23との接触を回避し、十分な絶縁を実現する。
図11は本願のいくつかの実施例に係るエンドカバー21の断面図であり、図12は図11におけるIII部拡大図である。
図11及び図12に示すように、いくつかの実施例において、ハウジング23は円筒形ハウジングであり、エンドカバー21は開口231に適合する円形エンドカバーであり、突出部212はエンドカバー21の周辺を取り囲んで環状に配置され、突出部212の断面は半円形であり、半円形断面の突出部212により第1ストッパ部232及びシール部材24がエンドカバー21の方向に折り返される時、折り返された第1部分2321は突出部212の形状にいっそう密着し、それによりシール部材24をより緊密に締め付けて、電池セル20の密閉性能を向上させることができる。
具体的には、いくつかの実施例において、突出部212の断面半径はR1であり、第1ストッパ部232が展開された状態で、第1部分2321の長さL1は、π×R1<L1<10mmを満たす。第1部分2321の長さL1はπ×R1より大きく、すなわちL1は半円突出部212の上半周長より大きく、第1部分2321が突出部212の上表面を完全に被覆することを保証して、密封性を向上させることができる。また、L1が10mm未満の場合、第1部分2321を折り返した時に皺が発生しにくく、平滑な表面が形成される。具体的な実施例において、R1は2mmに等しく、それにより電池セル20がバス部材30などの他の部品と接続する場合に対する影響を低減する。
引き続き図8及び図9を参照し、いくつかの実施例において、ハウジングの半径はR2であり、第1ストッパ部232が展開された状態で、第2部分2322の長さL2は、2mm<L2<R2-6mmを満たす。第2部分2322の長さL2が2mmより大きい場合、第2部分2322とバス部材30を溶接接続する時に十分な溶接領域を有することができ、電池セル20の電流通過面積を保証する。L2がハウジング23の半径R2から6mmを減算した値より小さい場合、エンドカバー21の中心に向かう第2部分2322の端部とエンドカバー21の中心との距離が6mmより大きいように保持され、それにより第2部分2322はエンドカバー21の中心の他の部材、例えば電極端子等と干渉しない。
図13は本願のいくつかの実施例に係る電池セル20の製造方法のフローチャートである。
図13に示すように、本願の実施例は、
電極アセンブリ22を提供するステップS1と、
開口231及び第1ストッパ部232を有するハウジング23を提供するステップS2と、
エンドカバー21を提供するステップS3と、
シール部材24を提供するステップS4と、
電極アセンブリ22をハウジング23内に収容するステップS5と、
エンドカバー21を開口231に被せるステップS6と、を含み、
エンドカバー21の厚さ方向において、エンドカバー21は第1ストッパ部232の電極アセンブリ22に面する側に位置し、第1ストッパ部232はエンドカバー21が電極アセンブリ22から離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材24でエンドカバー21と第1ストッパ部232を密閉し、それによりエンドカバー21と第1ストッパ部232を密閉接続し、エンドカバー21はカバー本体211及び突出部212を含み、突出部212はエンドカバー21の厚さ方向に沿って、カバー本体211の電極アセンブリ22から離れた表面から突出し、シール部材24の少なくとも一部は突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持される、電池セル20の製造方法を提供する。
上記方法において、ステップS1、ステップS2、ステップS3及びステップS4の順序は制限されず、例えば、まずステップS4を実行し、次にステップS3を実行し、次にステップS2を実行し、次にステップS1を実行してもよい。
本願の実施例の電池セルの製造方法によれば、エンドカバー21の電極アセンブリ22から離れた表面に突出部212が設けられ、エンドカバー21がハウジング23の開口231に被せられた後、シール部材24の少なくとも一部が突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持され、第1ストッパ部232と突出部212がシール部材24を締め付けて、電池セル20の密閉性能を保証する。
図14は本願のいくつかの実施例に係る電池セル20の製造設備500の概略ブロック図である。
図14に示すように、本願の実施例は、第1提供装置501と、第2提供装置502と、第3提供装置503と、第4提供装置504と、組み立て装置505と、を含む電池セルの製造設備500をさらに提供する。
第1提供装置501は、電極アセンブリ22を提供するために用いられ、第2提供装置502は、開口231及び第1ストッパ部232を有するハウジング23を提供するために用いられ、第3提供装置503はエンドカバー21を提供し、第4提供装置504は、シール部材24を提供し、組み立て装置505は、電極アセンブリ22をハウジング23内に収容し、且つエンドカバーアセンブリ21を開口231に被せるために用いられ、エンドカバー21の厚さ方向において、エンドカバー21は第1ストッパ部232の電極アセンブリ22に面する側に位置し、第1ストッパ部232はエンドカバー21が電極アセンブリ22から離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、シール部材24でエンドカバー21と第1ストッパ部232を密閉し、それによりエンドカバー21と第1ストッパ部232を密閉接続し、エンドカバー21はカバー本体211及び突出部212を含み、突出部212はエンドカバー21の厚さ方向に沿って、カバー本体211の電極アセンブリ22から離れた表面から突出し、シール部材24の少なくとも一部は突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持される。
本願の実施例の電池セルの製造設備500によれば、エンドカバー21の電極アセンブリ22から離れた表面に突出部212が設けられ、エンドカバー21がハウジング23の開口に被せられた後、シール部材24の少なくとも一部が突出部212と第1ストッパ部232との間に挟持され、第1ストッパ部232と突出部212がシール部材24を締め付けて、電池セル20の密閉性能を保証する。
以上の記載は本願の好ましい実施例に過ぎず、本願を限定するものではなく、当業者にとって、本願は様々な修正及び変更が可能である。本願の主旨及び原則の範囲内でなされる任意の修正、等価置換、改良等は、いずれも本願の保護範囲内に含まれるべきである。
1 車両
2 電池
3 コントローラ
4 モータ
10 筐体
20 電池セル
30 バス部材
11 筒体
12 第1カバー
13 第2カバー
21 エンドカバー
211 カバー本体
212 突出部
22 電極アセンブリ
221 タブ
23 ハウジング
231 開口
232 第1ストッパ部
2321 第1部分
2322 第2部分
2323 エンドカバーの中心に近い第1部分の端部
2324 折り返し部
233 第2ストッパ部
2331 ローラ溝
234 ノッチ
2341 トリミング線
235 ハウジング本体
24 シール部材
500 電池セルの製造設備
501 第1提供装置
502 第2提供装置
503 第3提供装置
504 第4提供装置
505 組み立て装置

Claims (14)

  1. 電極アセンブリと、ハウジングと、エンドカバーと、シール部材と、を含み、
    前記ハウジングは前記電極アセンブリを収容するために用いられ、開口及び第1ストッパ部を有し、
    前記エンドカバーは前記開口に被せるために用いられ、前記エンドカバーの厚さ方向において、前記エンドカバーは前記第1ストッパ部の前記電極アセンブリに面する側に位置し、前記第1ストッパ部は前記エンドカバーが前記電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、
    前記シール部材は、前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉するために用いられ、それにより前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉接続し、
    前記エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、前記突出部は前記エンドカバーの厚さ方向に沿って、前記カバー本体の前記電極アセンブリから離れた表面から突出し、前記シール部材の少なくとも一部は前記突出部と前記第1ストッパ部との間に挟持されることを特徴とする、電池セル。
  2. 前記第1ストッパ部は、前記ハウジングの一部が前記エンドカバーに向かって折り返され、且つ前記エンドカバーの前記電極アセンブリから離れた表面の側に形成されるフランジ構造であることを特徴とする、請求項1に記載の電池セル。
  3. 前記第1ストッパ部はつながっている第1部分と第2部分を含み、前記第1部分は前記突出部を被覆し、前記第2部分は、前記エンドカバーの中心に近い前記第1部分の端部から前記エンドカバーの中心に向かって第1所定距離だけ延伸することを特徴とする、請求項2に記載の電池セル。
  4. 前記第1ストッパ部が展開された状態で、前記第2部分は、前記ハウジングの中心軸線の周りに間隔をあけて設置される複数のノッチを含み、各前記ノッチは、前記第1部分から離れた前記第2部分の端部まで延伸することを特徴とする、請求項3に記載の電池セル。
  5. 前記ノッチは、1つの頂点で交差し且つ所定の角度を成す2本のトリミング線を含み、前記第1ストッパ部が前記エンドカバーに向かって折り返された後、前記頂点から引き出された前記2本のトリミング線が当接することで前記第2部分に完全な環状構造を形成させることを特徴とする、請求項4に記載の電池セル。
  6. 前記ハウジングにはさらに第2ストッパ部が設けられ、前記エンドカバーの厚さ方向において、前記カバー本体は前記第2ストッパ部の前記電極アセンブリから離れた側に位置し、前記第2ストッパ部は前記カバー本体が前記ハウジングに対して前記電極アセンブリに面する方向に沿って移動することを制限するために用いられることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の電池セル。
  7. 前記シール部材は前記エンドカバーと前記ハウジングとを隔離し、それにより前記エンドカバーと前記ハウジングが絶縁接続されることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の電池セル。
  8. 前記ハウジングは円筒形ハウジングであり、前記突出部は前記エンドカバーの周辺を取り囲んで環状に配置され、前記突出部の断面は半円形であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の電池セル。
  9. 前記突出部の断面半径はRであり、前記第1ストッパ部が展開された状態で、前記第1部分の長さLは、π×R<L<10mmを満たすことを特徴とする、請求項8に記載の電池セル。
  10. 前記ハウジングの半径はRであり、前記第1ストッパ部が展開された状態で、前記第2部分の長さLは、2mm<L<R-6mmを満たすことを特徴とする、請求項8又は9に記載の電池セル。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の電池セルを含むことを特徴とする、電池。
  12. 電気エネルギーを供給するために用いられる請求項11に記載の電池を含むことを特徴とする、電力消費装置。
  13. 電極アセンブリを提供するステップと、
    開口及び第1ストッパ部を有するハウジングを提供するステップと、
    エンドカバーを提供するステップと、
    シール部材を提供するステップと、
    電極アセンブリを前記ハウジング内に収容するステップと、
    前記エンドカバーを前記開口に被せるステップと、を含み、
    前記エンドカバーの厚さ方向において、前記エンドカバーは前記第1ストッパ部の前記電極アセンブリに面する側に位置し、前記第1ストッパ部は前記エンドカバーが前記電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、
    シール部材で前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉し、それにより前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉接続し、
    前記エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、前記突出部は前記エンドカバーの厚さ方向に沿って、前記カバー本体の前記電極アセンブリから離れた表面から突出し、前記シール部材の少なくとも一部は前記突出部と前記第1ストッパ部との間に挟持されることを特徴とする、電池セルの製造方法。
  14. 電極アセンブリを提供するために用いられる第1提供装置と、
    開口及び第1ストッパ部を有するハウジングを提供するために用いられる第2提供装置と、
    エンドカバーを提供する第3提供装置と、
    シール部材を提供する第4提供装置と、
    電極アセンブリを前記ハウジング内に収容し、且つ前記エンドカバーを前記開口に被せるために用いられる組み立て装置と、を含み、
    前記エンドカバーの厚さ方向において、前記エンドカバーは前記第1ストッパ部の前記電極アセンブリに面する側に位置し、前記第1ストッパ部は前記エンドカバーが前記電極アセンブリから離れる方向に沿って移動することを制限するために用いられ、
    シール部材で前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉し、それにより前記エンドカバーと前記第1ストッパ部を密閉接続し、
    前記エンドカバーはカバー本体及び突出部を含み、前記突出部は前記エンドカバーの厚さ方向に沿って、前記カバー本体の前記電極アセンブリから離れた表面から突出し、前記シール部材の少なくとも一部は前記突出部と前記第1ストッパ部との間に挟持されることを特徴とする、電池セルの製造設備。
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