JP2024503813A - 電池セル及びその製造方法、製造装置、電池、電力消費装置 - Google Patents

電池セル及びその製造方法、製造装置、電池、電力消費装置 Download PDF

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Abstract

本出願の実施例は、電池セル及びその製造方法、製造装置、電池、電力消費装置を提供し、電池セルは、第一の方向に沿う一端に第一の開口が設けられるケースと、第一の開口を密閉する第一のエンドキャップであって、エンドキャップ本体とエンドキャップ本体に設けられる第一の電極端子とを含む第一のエンドキャップと、ケース内に設けられ、本体部と本体部から引き出される第一のタブとを含む電極アセンブリと、第一の部分、第二の部分及び第三の部分を含む第一のアダプタであって、第一の部分は、本体部の第一のタブを引き出す側に位置して第一のタブと電気的に接続され、第二の部分は、第一のエンドキャップに近い本体部の側に位置して第一の部分と接続され、第三の部分の第二の方向に沿う第一の端は、第二の部分の第二の方向に沿う側端に接続され、第三の部分の少なくとも一部は、第二の部分とエンドキャップ本体との間に位置し且つ第一の電極端子と電気的に接続され、第二の方向は、第一の方向に垂直である第一のアダプタとを含む。

Description

本出願は、電池技術分野に関し、特に電池セル及びその製造方法、製造装置、電池、電力消費装置に関する。
リチウムイオンなどの電池は、エネルギー密度が高く、パワー密度が高く、サイクル使用回数が多く、保存時間が長いなどの利点を有するため、電気自動車には既に広く応用されている。
しかしながら、電気自動車における電池の組み立てプロセスを最適化することは、ずっと業界内の一つの難題である。
本出願の目的は、電池の組み立てプロセスを改善することである。
本出願の第一の態様によれば、電池セルを提供し、この電池セルは、
第一の方向に沿った一端に第一の開口が設けられるケースと、
第一の開口を密閉するための第一のエンドキャップであって、エンドキャップ本体と、エンドキャップ本体に設けられる第一の電極端子と、を含む第一のエンドキャップと、
ケース内に設けられ、本体部と、本体部から引き出される第一のタブと、を含む電極アセンブリと、
第一の部分と、第二の部分と、第三の部分と、を含む第一のアダプタと、
を含み、
第一の部分は、第一のタブを引き出す本体部の側に位置して第一のタブと電気的に接続され、
第二の部分は、第一のエンドキャップに近い本体部の側に位置して第一の部分と接続され、
第二の方向に沿った第三の部分の第一の端部は、第二の方向に沿った第二の部分の側端部に接続され、第三の部分の少なくとも一部は、第二の部分とエンドキャップ本体との間に位置し且つ第一の電極端子と電気的に接続され、
第二の方向は、第一の方向に垂直である。
この実施例の第一のアダプタは、第二の部分に第三の部分を延在させることにより、第三の部分と第一の電極端子とを電気的に接続する時に、第三の部分と第二の部分との間における第三の部分と第二の部分とがなす角を持たせることができ、当該なす角の位置する領域に第三の部分と第一の電極端子とを接続する操作空間が形成されることで、組み立ての利便性を向上させ、且つ電気的接続の信頼性を向上させることができる。第三の部分と第一の電極端子とを電気的に接続した後に、第三の部分を第一のエンドキャップと共に回転軸周りに第二の部分に近い方向に向けて直接折り曲げることで、第一のエンドキャップに第一の開口を密閉させることができる。それによって、この構造は、第三の部分と第一の電極端子との電気的接続及び第一のエンドキャップの組み立てを巧みに実現することができる。
そして、まず電極アセンブリをケースに装入してから第一のエンドキャップを取り付けることは、第一のエンドキャップと第一の開口との嵌合精度を確保しやすく、第一のエンドキャップとケースとの間、及び電極アセンブリとケースとの間に比較的大きい作用力が発生することを防止し、組み立て性能を最適化することによって、電池セルの性能及び作動信頼性を向上させる。
また、第一の方向に沿った電池セルの他端に第二の開口が設けられており、且つ第二の開口が第二のエンドキャップによって密閉される場合、第三の部分と第一の電極端子との電気的接続及び第一のエンドキャップの組み立てを同時に実現できないという問題を解決するために、組み立てる時に第一のエンドキャップを最後に取り付けてもよい。それによって、このような組み立て方式は、異なる構造の電池セルに適用することができ、電池セルの構造と組み立てプロセスとを特別にマッチングする必要がなく、汎用性が高い。
いくつかの実施例では、第二の方向は、電極アセンブリの厚さ方向と一致する。
この実施例では、第三の部分が第一のエンドキャップと共に回転軸周りに第二の部分に近い方向に向かって折り曲げられる時に、第一のエンドキャップは、それ自体の長い側辺を基準に第一の開口を密閉するまで回動することができ、第一のエンドキャップの回動半径を減少し、回動中に発生する位置ずれと揺動を減少し、第一のエンドキャップを第一の開口に正確に嵌合させ、第一のエンドキャップと第一の開口との全周方向における隙間の一致性を確保し、第一のエンドキャップとケースとの溶接効果を向上させることができる。
いくつかの実施例では、第一のタブは、第三の方向に沿った本体部の側端部から引き出され、第三の方向は、第一の方向と第二の方向とに垂直である。
この実施例では、第一のタブを本体部の第一のエンドキャップと隣接する側面に設けることで、第一のタブと第一の電極端子とを第一のアダプタに電気的に接続する時に、独立した操作空間を有することができ、組み立てを容易にし、電気的接続の信頼性を確保するのに有利である。そして、第一の部分と第二の部分とは、本体部の隣接する二つの側面に位置し、L字状の構造を形成し、且つ組み立てる前に第三の部分と第二の部分との間において第三の部分と第二の部分とがなす角を有し、例えば互いに垂直であり、第三の部分は、第二の方向に沿った第二の部分の側端部に位置することで、第一のアダプタ全体の剛性を向上させることができ、部品の放置、移動又は組み立ての過程において、第二の部分が変形しにくい。
いくつかの実施例では、電極アセンブリは、本体部から引き出される第二のタブをさらに含み、第一のタブと第二のタブとは、極性が逆であり、且つ本体部の同一の側端部から引き出される。
この実施例では、電池セルの第三の方向における占有空間を減少し、電池セルのエネルギー密度を向上させることができる。
いくつかの実施例では、第三の部分の第二の方向に沿った第二の端部は、自由端であり、第三の部分は、第一のエンドキャップが第一の開口を密閉するために、それと接続された第一のエンドキャップと共に第二の部分に向かって折り曲げられるように構成される。
この実施例では、第三の部分を折り曲げる組み立て方式により、第三の部分と第一の電極端子との電気的接続及び第一のエンドキャップの組み立てを実現することができる。組み立てる時に、まず電極アセンブリをケースに装入してから第一のエンドキャップを取り付けてもよく、第一のエンドキャップと第一の開口との嵌合精度を確保しやすく、第一のエンドキャップと第一の開口との溶接を容易にし、組み立て性能を最適化することができる。そして、両端にもエンドキャップが設置される電池セルについて、第三の部分と第一の電極端子との電気的接続及び第一のエンドキャップの組み立てを同時に実現できないという問題を解決するために、組み立てる時に第一のエンドキャップを最後に取り付けてもよく、それによって組み立てプロセスの異なる構造の電池セルに対する汎用性を高くする。
いくつかの実施例では、第一の部分と、第二の部分と、第三の部分とは、いずれも板状構造であり、第一の部分と第二の部分とは、垂直に設置され、第二の部分と第三の部分とは、平行に設置される。
この実施例では、第一の部分と第二の部分とは、垂直に設置され、第一の部分と第一のタブとを電気的に接続した後に、第一の方向における第二の部分の占有空間を減少するために、第二の部分と本体部の第一のエンドキャップに向かう側面とを平行に設置してもよく、そして、第一のエンドキャップが第一の開口を密閉するまで第三の部分を折り曲げた後に、第二の部分と第三の部分とは、平行に設置され、例えば接触し又は比較的小さい隙間を保持してもよく、第二の部分の第一の方向における占有空間をさらに減少することができる。
いくつかの実施例では、第二の部分と第三の部分との接続位置は、第二の方向に沿った第二の部分の外側辺に対して予め設定される距離だけ後退する。
この実施例では、第三の部分の根元部位置を第二の部分の外側辺に対して予め設定される距離だけ後退させることによって、第三の部分が折り曲げられた後に第二の方向に沿った第二の部分の外側辺よりもはみ出してケースと接触することを防止し、組み立て後の電極アセンブリとケースとの隙間、及び第一のエンドキャップとケースとの隙間を確保することができる。
いくつかの実施例では、第三の部分と第二の部分との接続箇所には、脆弱領域が設けられている。
この実施例では、第三の部分と第二の部分との接続箇所に脆弱領域を設けることによって、第三の部分と第一の電極端子とを電気的に接続した後に、第三の部分を第一のエンドキャップと共に第二の部分に近い方向に向かって折り曲げることを容易にし、折り曲げる過程において、第一の部分と第一のタブとの接続箇所に余分な作用力を加えて接続効果に影響を与えることを防止することができ、そして比較的大きい折り曲げ力による第一のアダプタの変形を防止することもでき、それによって第二の部分に対する第三の部分の折り曲げ位置を正確にし、第一のエンドキャップが第一の開口を密閉した後の位置決め精度を向上させ、第一のエンドキャップと第一の開口との周方向における隙間を均一にし、溶接効果を向上させる。
いくつかの実施例では、脆弱領域は、第三の方向に沿って延在する薄肉部及び貫通溝のうちの少なくとも一つを含み、第三の方向は、第一の方向と第二の方向とに垂直である。
いくつかの実施例では、第一のアダプタは、複数の層構造を重ね合わせて形成される。
この実施例では、各層構造が薄いため、複数の層構造を重ね合わせて形成される第一のアダプタは、第二の部分と第三の部分との接続箇所の剛性を減少し、第三の部分をより容易に折り曲げることができる。
いくつかの実施例では、第一の方向に沿ったケースの他端には、第二の開口が設けられており、電極アセンブリは、本体部から引き出される第二のタブをさらに含み、電池セルは、
第二の開口を密閉するための第二のエンドキャップであって、エンドキャップ本体と、エンドキャップ本体に設けられる第二の電極端子と、を含む第二のエンドキャップと、
第一の部分と第二の部分とを含む第二のアダプタであって、第一の部分は、第二のタブを引き出す本体部の側に位置して第二のタブと電気的に接続され、第二の部分は、第二のエンドキャップに近い本体部の側に位置して第一の部分と接続され、且つ第二の部分は、第二の電極端子と電気的に接続される第二のアダプタとをさらに含む。
この実施例では、電池セルが第一のエンドキャップと第二のエンドキャップとを同時に有する場合、まず第二の電極端子と第二のアダプタの第二の部分とを電気的に接続してから、第一のアダプタと第二のアダプタとのそれぞれの第一の部分を、第一のタブと第二のタブとにそれぞれ電気的に接続し、次いで電極アセンブリを第二のエンドキャップと共に第二の開口から一緒にケース内に装入し、第二のエンドキャップに第二の開口を密閉させ、最後に第一の電極端子と第三の部分とを電気的に接続し、折り曲げの方式で第一のエンドキャップに第一の開口を密閉させてもよい。このような構造は、両端にもエンドキャップが設置される電池セルの組み立てを円滑に実現し、第二のアダプタの構造を簡略化することができる。
本出願の第二の態様によれば、電池を提供し、この電池は、上記実施例の電池セルを含む。
本出願の第三の態様によれば、上記実施例の電池を含む電力消費装置を提供し、電池は、電力消費装置に電気エネルギーを提供するために用いられる。
本出願の第四の態様によれば、電池セルの製造方法を提供し、この製造方法は、
ケースと、電極アセンブリと、第一のエンドキャップと、第一のアダプタと、を含む組み立てられるべき部品を提供することであって、第一の方向に沿ったケースの一端には、第一の開口が設けられており、第一のエンドキャップは、エンドキャップ本体と、エンドキャップ本体に設けられる第一の電極端子と、を含み、電極アセンブリは、本体部と、本体部から引き出される第一のタブと、を含み、第一のアダプタは、第一の部分と、第二の部分と、第三の部分と、を含み、第二の部分は、第一の部分と接続され、第二の方向に沿った第三の部分の第一の端部は、第二の方向に沿った第二の部分の側端部に接続され、第二の方向は、第一の方向に垂直である、組み立てられるべき部品を提供することと、
第一の部分が第一のタブを引き出す本体部の側に位置し、第二の部分が第一のエンドキャップに近い本体部の側に位置するように、第一のアダプタを配置し、第一のアダプタの第一の部分と第一のタブとを電気的に接続することと、
電極アセンブリをケース内に入れることと、
第一のアダプタの第三の部分と第一の電極端子とを電気的に接続することと、
第三の部分の少なくとも一部を第二の部分と第一のエンドキャップとの間に位置させ、第一のエンドキャップに第一の開口を密閉させることと、
を含む。
いくつかの実施例では、第一の電極端子と第三の部分とを電気的に接続する時に、第三の部分と第二の部分との間に予め設定された第三の部分と第二の部分とがなす角を有し、第三の部分の少なくとも一部を第二の部分と第一のエンドキャップとの間に位置させ、第一のエンドキャップに第一の開口を密閉させることは、
第一のエンドキャップが第一の開口を密閉するまで、第三の部分をそれと接続された第一のエンドキャップと共に第二の部分に向かって折り曲げることを含む。
本出願の第五の態様によれば、電池セルの製造装置を提供し、この製造装置は、
ケースと、電極アセンブリと、第一のエンドキャップと、第一のアダプタと、を提供するように構成される部品提供部材であって、第一の方向に沿ったケースの一端には、第一の開口が設けられており、第一のエンドキャップは、エンドキャップ本体と、エンドキャップ本体に設けられる第一の電極端子と、を含み、電極アセンブリは、本体部と、本体部から引き出される第一のタブと、を含み、第一のアダプタは、第一の部分と、第二の部分と、第三の部分と、を含み、第二の部分は、第一の部分と接続され、第二の方向に沿った第三の部分の第一の端部は、第二の方向に沿った第二の部分の側端部に接続され、第二の方向は、第一の方向に垂直である部品提供部材と、
第一の部分が第一のタブを引き出す本体部の側に位置し、第二の部分が第一のエンドキャップに近い本体部の側に位置するように、第一のアダプタを配置し、第一のアダプタの第一の部分と第一のタブとを電気的に接続するように構成されるタブ接続部材と、
電極アセンブリを第一の開口からケース内に入れるように構成される電極取り付け部材と、
第一のアダプタの第三の部分と第一の電極端子とを電気的に接続するように構成される端子接続部材と、
第三の部分の少なくとも一部を第二の部分と第一のエンドキャップとの間に位置させ、第一のエンドキャップに第一の開口を密閉させるように構成されるエンドキャップ封口部材とを含む。
本出願の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下は、本出願の実施例に使用する必要のある図面を簡単に紹介する。自明なことに、以下に記述された図面は、本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
本出願の電池を車両に取り付けるいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池のいくつかの実施例の分解図である。 本出願の電池ユニットのいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池セルのいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池セルのいくつかの実施例の分解図である。 本出願の電池セルにおける第一のアダプタのいくつかの実施例の構造概略図である。 第一のアダプタに脆弱領域を設置する構造概略図である。 第一のアダプタに別の脆弱領域を設置する構造概略図である。 第一のアダプタにさらに別の脆弱領域を設置する構造概略図である。 本出願の電池セルにおける第一のアダプタの別のいくつかの実施例の構造概略図である。 図8におけるA箇所の拡大図である。 第一のアダプタの第二の部分が第一の電極端子と電気的に接続された後に折り曲げられていない状態にある構造概略図である。 第一のアダプタの第二の部分と第一のエンドキャップと共に折り曲げられた後の構造概略図である。 本出願の電池セル製造方法のいくつかの実施例の構造概略図である。 本出願の電池セル製造装置のいくつかの実施例のモジュール構成概略図である。
図面において、図面は、実際の縮尺通りに描かれていない。
以下では、図面と実施例を結び付けながら、本出願の実施の形態をさらに詳細に記述する。以下の実施例の詳細な記述と図面は、例示的に本出願の原理を説明するためのものであるが、本出願の範囲を制限するためのものではなく、即ち本出願は、記述された実施例に限らない。
本出願の記述において、説明すべきこととして、特に断りのない限り、「複数」の意味は、二つ以上であり、用語である「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などにより指示される方位又は位置関係は、本出願の記述の便宜上及び記述の簡略化のためのものに過ぎず、言及された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本出願に対する制限と理解されるべきではない。
なお、用語である「第一」、「第二」、「第三」などは、記述の目的のみで用いられるものであり、相対的な重要性を指示又は暗示すると理解すべきではない。「垂直」は、厳密な垂直ではなく、誤差許容範囲内である。「平行」は、厳密な平行ではなく、誤差許容範囲内である。下記記述に出現された方位詞は、いずれも図に示す方向であり、本出願の具体的な構造を限定するものではない。
本出願の記述において、さらに説明すべきこととして、特に明確に規定、限定されていない限り、用語である「取り付け」、「繋がり」、「接続」は、広義に理解されるべきであり、例えば固定的な接続であってもよく、取り外し可能な接続、又は一体的な接続であってもよく、直接的な繋がりであってもよく、中間媒体による間接的な繋がりであってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本出願における具体的な意味を理解することができる。
本明細書に言及された「実施例」は、実施例を結び付けて記述された特定の特徴、構造又は特性が本出願の少なくともいくつかの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書における各位置でのこのフレーズの出現は、必ずしも全てが同じ実施例を指すものではなく、他の実施例と相互排他する独立した又は代替的な実施例でもない。当業者は、本明細書に記述された実施例が他の実施例と組み合わされることが可能であることを明示的かつ非明示的に理解することができる。
本出願の実施例の記述において、用語である「複数の」は、二つ以上(二つを含む)を指し、同様に、「複数組」は、二組以上(二組を含む)を指し、「複数枚」は、二枚以上(二枚を含む)を指す。
本出願は、「上」、「下」、「頂」、「底」、「前」、「後」、「内」と「外」などにより指示される方位又は位置関係の記述を採用しているが、これは、本出願の記述を容易にするためのものであり、言及された装置が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本出願の保護範囲を制限すると理解されることができない。
本出願の実施例に言及された電池とは、より高い電圧と容量を提供するために複数の電池セルを含む単一の物理モジュールである。例えば、本出願に言及された電池は、電池モジュール又は電池パックなどを含んでもよい。
本出願の実施例に言及された電池セルは、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又はマグネシウムイオン電池などを含んでもよく、本出願の実施例は、これを限定しない。電池セルは、円筒体、扁平体、直方体又は他の形状などを呈してもよく、本出願の実施例は、これにも限定されない。電池セルは、一般的にはパッケージングの方式で筒型電池セル、四角形電池セルとパウチ電池セルという三つの種類に分けられ、本出願の実施例は、これにも限定されない。
現在の電池セルは、一般的にケースと、ケース内に収容される電極アセンブリと、を含み、且つケース内に電解質を充填する。電極アセンブリは、主に極性が逆である第一の極板と第二の極板とを積層又は捲回して形成されるとともに、一般的に第一の極板と第二の極板との間には、セパレータが設けられている。第一の極板と第二の極板とに活物質が塗覆される部分は、電極アセンブリの本体部を構成し、第一の極板と第二の極板とに活物質が塗覆されていない部分は、それぞれ第一のタブと第二のタブとを構成する。リチウムイオン電池において、第一の極板は、正極集電体と、正極集電体の両側に設けられる正極活物質層と、を含む第一の極板であってもよく、正極集電体の材料は、例えばアルミニウムであってもよく、正極活物質は、例えば、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウムなどであってもよく、第二の極板は、負極集電体と、負極集電体の両側に設けられる負極活物質層と、を含む第二の極板であってもよく、負極集電体の材料は、例えば、銅であってもよく、負極活物質は、例えば、黒鉛又はケイ素などであってもよい。第一のタブと第二のタブとは、本体部の一端に共同で位置し又は本体部の両端にそれぞれ位置してもよい。電池セルの充放電中に、正極活物質及び負極活物質は、電解液と反応し、タブが端子に接続されて電流回路を形成する。
発明者らの実践からの発見によると、現在、大部分の直方体を呈する電池セルにおいて、エンドキャップが一般的にケースの一つの端面に設けられ、エンドキャップは、エンドキャップ本体と、エンドキャップ本体に設けられる二つの電極端子と、を含み、組み立てる時に、まず各電極端子にいずれも一つのアダプタを溶接してから、二つのアダプタを第一のタブと第二のタブとにそれぞれ溶接し、エンドキャップと電極アセンブリで一つの全体構造を形成してから、この全体構造をケース内に装入する。
しかし、実際に組み立てる過程において、エンドキャップと電極アセンブリとで形成した全体構造をケースに装入する時に、電極アセンブリとケースとの間、及びエンドキャップとケースとの間の隙間がいずれも比較的小さく、そして組み立て誤差の発生が避けられず、且つこの誤差の調整が容易でないため、組み立て効果と組み立て効率に影響を与える。
そして、ケース両端にもエンドキャップが設けられている電池セルについて、各エンドキャップには、いずれも一つの電極端子が設置されており、まずそのうちの一つのエンドキャップ上の電極端子を、アダプタを介して電極アセンブリと全体構造として接続し、ケースに入れてこのエンドキャップを密閉した場合、他方のエンドキャップの組み立て及びその上の電極端子と対応するアダプタとの溶接を同時に実現することができない。
上記の発見に基づいて、発明者は、電池セルの組み立て性能をさらに向上させ、このような組み立て方式が異なる電池セルに対して比較的高い汎用性を備えるように、電池セルを改良しようとする。
本出願の電池は、電気装置に用いられてもよく、電力消費装置に電気エネルギーを提供してもよく、装置は、携帯電話、携帯型機器、ノートパソコン、バッテリ車、電気自動車、汽船、宇宙航空機、電動玩具、電動工具などであってもよく、例えば、宇宙航空機は、飛行機、ロケット、空間シャトル、宇宙船などを含み、電動玩具は、据置型又は移動型の電動玩具、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電気汽船玩具、電気飛行機玩具などを含み、電動工具は、金属切削電動工具、研磨電動工具、組み立て電動工具、鉄道用電動工具、例えば、電気ドリル、電気グラインダ、電気レンチ、電気ドライバ、電気ハンマ、ハンマードリル、コンクリート振動機及び電気カンナを含む。
図1に示すように、電力消費装置は、車両200、例えば、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などであってもよく、あるいは電力消費装置は、ドローン又は汽船などであってもよい。具体的には、車両200は、車軸201と、車軸201に接続された車輪202と、モータ203と、コントローラ204と、電池100と、を含んでもよく、モータ203は、車軸201の回転を駆動するために用いられ、コントローラ204は、モータ203の作動を制御するために用いられ、電池100は、車両200の底部、頭部又は尾部に設置されてもよく、モータ203及び車両における他の部材の作動に電気エネルギーを提供するために用いられる。
図2に示すように、様々な電力使用需要を満たすために、電池100は、複数の電池セル10を含んでもよく、複数の電池セル10の間は、直列接続又は並列接続又は直並列接続されてもよく、直並列接続とは、直列接続と並列接続との混合である。
図2は、本出願の電池100のいくつかの実施例の構造概略図であり、電池100は、ハウジングアセンブリ101と、少なくとも一つの電池ユニット100’と、を含んでもよい。ハウジングアセンブリ101の内部は、中空構造であり、少なくとも一つの電池ユニット100’は、ハウジングアセンブリ101内に収容される。
例えば、ハウジングアセンブリ101は、2つの部分を含んでもよく、ここではそれぞれ筐体101Aと蓋体101Bと呼ばれる。筐体101Aと蓋体101Bとは、係合される。例えば、筐体101Aと蓋体101Bとは、いずれも中空直方体であり且つそれぞれ一つの面のみが開口面であり、筐体101Aの開口と蓋体101Bの開口とが対向して設置されるとともに、筐体101Aと蓋体101Bとが互いに係合されて密閉キャビティを有する筐体を形成してもよい。又は、筐体101Aは、開口を有する直方体であるが、蓋体101Bは、板状であり、又は蓋体101Bは、開口を有する直方体であるが、筐体101Aは、板状であり、筐体101Aと蓋体101Bとが対向して設置されて係合されることにより密閉キャビティを有する筐体を形成してもよい。複数の電池セル10は、互いに並列接続又は直列接続又は直並列接続して組み合わされた後に、筐体101Aと蓋体101Bとが係合されて形成された密閉キャビティ内に置かれる。
図3に示すように、各電池ユニット100’は、いずれも、並設され且つ互いに電気的に接続された複数の電池セル10を含んでもよく、例えば複数の電池セル10は、第二の方向yに沿って並設されてもよい。
図4に示すように、電池セル10は、ケース1と、第一の方向xに沿ってケース1の両端にそれぞれ設けられる第一のエンドキャップ2及び第二のエンドキャップ2’と、を含み、第一の方向xは、第二の方向yに垂直である。図中の角度から、第一のエンドキャップ2のみが示されており、第一のエンドキャップ2は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第一の電極端子22と、を含み、第二のエンドキャップ2’は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第二の電極端子22’と、を含み、第一の電極端子22と第二の電極端子22’とは、極性が逆である。選択的に、第一の方向xに沿ったケース1の一端にのみ第一のエンドキャップ2が設けられており、且つエンドキャップには、第一の電極端子22と第二の電極端子22’とが同時に設けられている。
電池ユニット100’の第三の方向zに垂直な平面内に第一の電極端子22と第二の電極端子22’とが設置されておらず、第三の方向zが第一の方向xと第二の方向yとに垂直であるため、第三の方向zに沿った電池ユニット100’の二つの側面には、いずれも熱管理部材102が設置されてもよく、電池ユニット100’の対向する二つの側面によって同時に温度調節を行うために用いられ、温度調節効率を向上させることができる。例えば、電池100が長時間作動した場合、このような構造は、電池100の放熱性能を向上させ、長時間の大電力運行中における放熱ボトルネックの発生を防止することができる。
いくつかの実施例では、熱管理部材102は、電池ユニット100’の温度を調節するように流体を収容するために用いられる。ここでの流体は、液体又はガスであってもよく、温度を調節することは、複数の電池セルを加熱又は冷却することである。電池ユニット100’を冷却又は降温する場合に、この熱管理部材102は、複数の電池セルの温度を下げるように冷却流体を収容するために用いられ、この時、熱管理部材102は、冷却部材、冷却システム又は冷却板などと呼ばれてもよく、収容する流体は、冷却媒体又は冷却流体と呼ばれてもよく、より具体的には、冷却液又は冷却ガスと呼ばれてもよい。また、熱管理部材102は、複数の電池セルを昇温するように加熱するために用いられてもよく、本出願の実施例は、これに限定されない。選択的に、前記流体は、より良い温度調節の効果を達成するために循環して流れてもよい。選択的に、流体は、水、水とエチレングリコールとの混合液又は空気などであってもよい。
具体的には、熱管理部材102は、基板1021と、基板1021上に設けられる熱交換チューブ1022と、を含んでもよく、熱交換チューブ1022は、より優れた熱交換効果を達成するために、連続したS形又は他の延在経路で電池ユニット100’の表面全体を覆う。熱交換チューブ1022内には、流体が流れるためのチャンネルが形成され、且つ熱交換チューブ1022の両端を、それぞれ熱交換流体の入口1022Aと出口1022Bとする。又は、熱管理部材102は、基板1021を含んでもよく、基板1021内には、流体が流れるための熱交換チャンネルが設けられている。
選択的に、熱管理部材102は、導電部材の制御によって温度調節を行ってもよい。
図5は、本出願の電池セル10のいくつかの実施例の分解図であり、電池セル10は、ケース1と、第一のエンドキャップ2と、電極アセンブリ3と、第一のアダプタ4と、を含む。
第一の方向xに沿ったケース1の一端には、第一の開口11が設けられている。第一のエンドキャップ2は、第一の開口11を密閉するために用いられ、第一のエンドキャップ2は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第一の電極端子22と、を含む。電極アセンブリ3は、ケース1内に設けられ、電極アセンブリ3は、本体部31と、本体部31から引き出される第一のタブ32と、を含む。
第一のアダプタ4は、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43と、を含み、第一の部分41は、本体部31の第一のタブ32を引き出す側に位置して第一のタブ32と電気的に接続され、第二の部分42は、第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置して第一の部分41と接続され、第二の方向yに沿った第三の部分43の第一の端部は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に接続され、第三の部分43の少なくとも一部は、第二の部分42とエンドキャップ本体21との間に位置し且つ第一の電極端子22と電気的に接続され、第二の方向yは、第一の方向xに垂直である。
ここで、ケース1は、電極アセンブリ3を収容するための部材であり、ケース1は、一端に第一の開口11が設置され、且つ第一のエンドキャップ2によって密閉される中空構造であってもよく、又はケース1は、両端にそれぞれ第一の開口11と第二の開口11’とが設置される中空構造であってもよく、この場合、第一の開口11は、第一のエンドキャップ2によって密閉され、第二の開口11’は、第二のエンドキャップ2’によって密閉される。ケース1の材質は、様々であり、例えば、銅、鉄、アルミニウム、鋼、アルミニウム合金などであってもよい。ケース1は、直方体などを呈してもよい。
第一のエンドキャップ2は、電池セル10の内部環境を外部環境から遮断するようにケース1の第一の開口11に被せられる部材である。第一のエンドキャップ2の形状は、ケース1の形状に適合してもよく、例えば、ケース1は、直方体構造であり、第一のエンドキャップ2は、ケース1に適合する矩形板状構造である。第一のエンドキャップ2の材質は、様々であり、例えば、銅、鉄、アルミニウム、鋼、アルミニウム合金などであってもよく、第一のエンドキャップ2の材質は、ケース1の材質と同じであってもよく、異なってもよい。
電極アセンブリ3は、電池セル10において電気化学反応が起こる部材であり、電極アセンブリ3は、直方体などであってもよい。電極アセンブリ3は、第一の極板と、第二の極板と、セパレータと、を含んでもよい。電極アセンブリ3は、第一の極板と、セパレータと、第二の極板と、を捲回することによって形成される捲回構造であってもよく、捲回構造は、二つの扁平面S1と、二つの円弧面S2と、を含んでもよく、二つの扁平面S1は、第二の方向yに沿って対向して設置され、且つ扁平面S1は、第二の方向yに垂直であり、円弧面S2の両端は、二つの扁平面S1の同一側に位置する端部にそれぞれ接続される。選択的に、電極アセンブリ3は、第一の極板と、セパレータと、第二の極板と、を積層して配置することによって形成される積層型構造であってもよい。
例えば、第一の極板は、正極集電体と、正極集電体の対向する両側に塗覆される正極活物質層と、を含む正極極板であってもよく、第一の極板の正極活物質層が塗覆されていない部分は、第一のタブ32を形成する。第二の極板は、負極集電体と、負極集電体の対向する両側に塗覆される負極活物質層と、を含む負極極板であってもよく、第二の極板の負極活物質層が塗覆されていない部分は、第二のタブ32’を形成し、第一のタブ32と第二のタブ32’とは、極性が逆である。第一の極板の第一のタブ32以外の部分と第二の極板の第二のタブ32’以外の部分は、捲回又は積層された後に本体部31を形成する。
第一のアダプタ4は、第一のタブ32と第一の電極端子22とを電気的に接続するために用いられ、それは、導電材料を採用し、薄板を裁断した後に折り曲げることによって形成されてもよい。第一の部分41は、本体部31の第一のタブ32を引き出す側に位置して第一のタブ32と電気的に接続され、例えば、溶接の方式で電気的に接続されてもよい。第二の部分42は、第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置し、具体的には、第二の部分42は、第一の方向xに垂直に設置され、且つ第二の部分42は、第一の部分41と接続される。
第二の方向yに沿った第三の部分43の第一の端部は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に接続され、図5において、第二の部分42の第一の部分41と接続される側端部は、第三の部分43と接続される側端部と隣接している。選択的に、第一の部分41と接続される第二の部分42の側端部は、第三の部分43と接続される側端部と対向して設置されてもよい。例えば、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43とは、いずれも矩形構造を呈してもよい。第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させる前に、第三の部分43は、外力作用で第二の部分42に対して折り曲げ可能に設置されるように構成され、第三の部分43と第二の部分42との接続辺を回転軸とする。
この実施例の第一のアダプタ4は、第二の部分42において第三の部分43を延出させることにより、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続する時に、第三の部分43と第二の部分42との間に第三の部分43と第二の部分42とがなす角を有することができ、なす角の位置する領域に第三の部分43と第一の電極端子22とを接続する操作空間が形成されることで、組み立ての利便性を向上させ、且つ電気的接続の信頼性を向上させることができる。第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続した後に、第三の部分43を第一のエンドキャップ2と共に回転軸周りに第二の部分42に近い方向に向かって直接折り曲げることで、第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させることができる。それによって、この構造は、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを巧みに実現することができる。
そして、まず電極アセンブリ3をケース1に装入してから第一のエンドキャップ2を取り付けることは、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との嵌合精度を確保しやすく、第一のエンドキャップ2とケース1との間、及び電極アセンブリ3とケース1との間に比較的大きい作用力が発生することを防止し、組み立て性能を最適化することによって、電池セル10の性能及び作動信頼性を向上させる。
また、第一の方向xに沿った電池セル10の他端に第二の開口11’が設けられており、且つ第二の開口11’が第二のエンドキャップ2’によって密閉される場合、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを同時に実現できないという問題を解決するために、組み立てる時に第一のエンドキャップ2を最後に取り付けてもよい。それによって、このような組み立て方式は、異なる構造の電池セル10に適用することができ、電池セル10の構造と組み立てプロセスとを特別にマッチングする必要がなく、汎用性が高い。
第一の方向xのサイズと第三の方向zのサイズとの比が比較的大きい電池セル10、長くて低い形状の電池セルについて、第一のエンドキャップ2を第一の方向に沿ったケース1の端部に設けることで、第一の電極端子22が第三の方向zにおいて余分な空間を占有することを回避することができ、電池セル10の第三の方向zにおける利用率を向上させ、電池セル10のエネルギー密度を向上させることができる。
いくつかの実施例では、図5に示すように、第二の方向yは、電極アセンブリ3の厚さ方向と一致する。
ここで、捲回型の電極アセンブリ3について、その厚さ方向は、扁平面S1に垂直な方向であり、積層型の電極アセンブリ3について、その厚さ方向は、第一の極板と第二の極板との重ね合わせ方向である。電極アセンブリ3は、一つ設置され、又は第二の方向yに沿って重ね合わせて複数設置されてもよく、第二の方向yに沿った第一のアダプタ4の位置決めを実現するために、第二の方向yに沿った第一の部分41の中間位置には、位置決め溝411が設けられている。
第三の部分43は、第一の電極端子22と第一の方向xに沿って正対して設置されてもよく、第三の方向zに沿った第二の部分42の延在長さは、第三の部分43の設置位置に応じて設計されてもよく、第一の部分41から離れた第二の部分42の端部は、第三の部分43と面一となり又は第三の部分43よりもはみ出してもよい。
この実施例では、第三の部分43が第一のエンドキャップ2と共に回転軸周りに第二の部分42に近い方向に向かって折り曲げられる時に、第一のエンドキャップ2は、それ自体の長い側辺を基準に第一の開口11を密閉するまで回動することができ、第一のエンドキャップ2の回動半径を減少し、回動中に発生する位置ずれと揺動を減少し、第一のエンドキャップ2を第一の開口11に正確に嵌合させ、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との全周方向における隙間の一致性を確保し、第一のエンドキャップ2とケース1との溶接効果を向上させることができる。
そして、電極アセンブリ3の厚さ方向のサイズが相対的に小さく、第二の方向yに沿った第二の部分42のサイズも比較的小さく、第三の部分43を折り曲げる時に第二の部分42が変形しにくい。なお、この構造は、第一の電極端子22の位置に適応するために、第三の部分43が第二の部分42の側端部に接続される位置を柔軟に設計することができる。
いくつかの実施例では、図5に示すように、第一のタブ32は、第三の方向zに沿った本体部31の側端部から引き出され、第三の方向zは、第一の方向xと第二の方向yとに垂直である。
ここで、第一のタブ32と第一の部分41との接続を容易にするために、第一の部分41の長さを短くし、第一のタブ32を第一の方向xに沿って本体部31の一端に位置させる。第一のタブ32は、第三の方向zに沿った本体部31の側端部から引き出され、捲回型電極アセンブリ3に対して、捲回軸線は、第三の方向に沿って設置され、このような構造は、電極アセンブリ3の捲回軸線に沿った端部全体を電解液に浸し、第一の極板と第二の極板とを延在長さ全体にわたって電解液に均一に浸潤させ、電極アセンブリ3の電気化学的性能の発揮を保障することによって、電池セル10の性能を向上させることができる。
この実施例では、第一のタブ32を第一のエンドキャップ2と隣接する本体部31の側面に設けることで、第一のタブ32と第一の電極端子22とを第一のアダプタ4に電気的に接続する時に、独立した操作空間を有することができ、組み立てを容易にし、電気的接続の信頼性を確保するのに有利である。そして、第一の部分41と第二の部分42とは、本体部31の隣接する二つの側面に位置し、L字状の構造を形成し、且つ組み立てる前に第三の部分43と第二の部分42との間に第三の部分43と第二の部分42とがなす角を有し、例えば、互いに垂直であり、第三の部分43は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に位置することで、第一のアダプタ4全体の剛性を向上させることができ、部品の放置、移動又は組み立ての過程において、第二の部分42が変形しにくい。
いくつかの実施例では、電極アセンブリ3は、本体部31から引き出される第二のタブ32’をさらに含み、第一のタブ32と第二のタブ32’とは、極性が逆であり、且つ本体部31の同一側端部から引き出される。
この実施例では、第三の方向zにおける電池セル10の占有空間を減少させ、電池セル10のエネルギー密度を向上させることができる。
いくつかの実施例では、図5に示すように、第二の方向yに沿った第三の部分43の第二の端部は、自由端であり、第三の部分43は、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するために、それと接続された第一のエンドキャップ2と共に第二の部分42に向かって折り曲げられるように構成される。
ここで、図6に示すように、折り曲げられる前に、第三の部分43と第二の部分42とがなす角を有することで、当該なす角の位置する領域において第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続、例えば溶接を容易にし、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続した後に、第三の部分43は、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するまで、その第二の部分42との接続辺周りに折り曲げられる。折り曲げられた後に、第一の方向xに垂直な第三の部分43の平面における投影が第二の部分42内に位置する場合、第三の部分43全体は、第二の部分42と第一のエンドキャップ2との間に位置し、第一の方向xに垂直な第三の部分43の平面における投影が第二の部分42のエッジよりもはみ出した場合、第三の部分43の一部は、第二の部分42と第一のエンドキャップ2との間に位置する。
この実施例では、第三の部分43を折り曲げる組み立て方式により、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを実現することができる。組み立てる時に、まず電極アセンブリ3をケース1に装入してから第一のエンドキャップ2を取り付けてもよく、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との嵌合精度を確保しやすく、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との溶接を容易にし、組み立て性能を最適化することができる。そして、両端にもエンドキャップが設置される電池セル10について、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを同時に実現できないという問題を解決するために、組み立てる時に第一のエンドキャップ2を最後に取り付けてもよく、それによって組み立てプロセスの異なる構造の電池セル10に対する汎用性を高くする。
いくつかの実施例では、図5に示すように、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43とは、いずれも板状構造であり、第一の部分41と第二の部分42とは、垂直に設置され、第二の部分42と第三の部分43とは、平行に設置され且ついずれも第一の方向xに垂直である。
この実施例では、第一の部分41と第二の部分42とは、垂直に設置され、第一の部分41と第一のタブ32とを電気的に接続した後に、第一の方向xにおける第二の部分42の占有空間を減少するために、第二の部分42と第一のエンドキャップ2に向かう本体部31の側面とを平行に設置してもよく、そして、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するまで第三の部分43を折り曲げた後に、第二の部分42と第三の部分43とは、平行に設置され、例えば接触し又は比較的小さい隙間を保持してもよく、第二の部分42の第一の方向xにおける占有空間をさらに減少することができる。
いくつかの実施例では、図6に示すように、第二の部分42と第三の部分43との接続位置は、第二の方向yに沿った第二の部分42の外側辺に対して予め設定される距離だけ後退する。
この実施例では、第三の部分43の根元部位置を第二の部分42の外側辺に対して予め設定される距離だけ後退させることによって、第三の部分43が折り曲げられた後に第二の方向yに沿った第二の部分42の外側辺よりもはみ出してケース1と接触することを防止し、組み立て後の電極アセンブリ3とケース1との隙間、及び第一のエンドキャップ2とケース1との隙間を確保することができる。
いくつかの実施例では、図7A~7Cに示すように、第三の部分43と第二の部分42との接続箇所には、脆弱領域が設けられている。脆弱領域は、構造の設置により第三の部分43と第二の部分42との接続箇所の強度を弱めたものであり、変形の発生により有利である。
この実施例では、第三の部分43と第二の部分42との接続箇所に脆弱領域を設けることによって、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続した後に、第三の部分43を第一のエンドキャップ2と共に第二の部分42に近い方向に向かって折り曲げることを容易にし、折り曲げる過程において、第一の部分41と第一のタブ32との接続箇所に余分な作用力を加えて接続効果に影響を与えることを防止することができ、そして比較的大きい折り曲げ力による第一のアダプタ4の変形を防止することもでき、それによって第二の部分42に対する第三の部分43の折り曲げ位置を正確にし、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉した後の位置決め精度を向上させ、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との周方向における隙間を均一にし、溶接効果を向上させる。
例えば、脆弱領域は、第三の方向zに沿って延在する薄肉部44と貫通溝45とのうちの少なくとも一つを含み、第三の方向zは、第一の方向xと第二の方向yとに垂直である。以下に脆弱領域の3つの設置形式を示す。
第一種の構造では、図7Aに示すように、脆弱領域は、第三の方向zに沿って延在する薄肉部44を含み、薄肉部44は、第三の方向zに沿って第三の部分43の全長にわたって延在し、又は一部の長さに沿って延在する1つ又は複数の薄肉部44を第三の部分43に設置してもよい。このような構造は、薄肉部44の厚さにより第三の部分43を折り曲げる時に加える必要のある外力を制御することができる。
薄肉部44は、第三の部分43と第二の部分42とが接続する内側面に設けられてもよく、より折り返しやすく、且つ折り曲げた後に第三の部分43を第二の部分42により近づけ、第一の方向xにおける第三の部分43の占有空間を減少させる。
第二種の構造では、図7Bに示すように、脆弱領域は、第三の方向zに沿って延在する貫通溝45を含み、貫通溝45は、細長い溝であってもよく、貫通溝45は、第三の方向zに沿って第三の部分43の一部の長さにおいて延在し、貫通溝45は、第三の方向zに沿って第三の部分43の中間位置に設けられてもよい。このような構造は、薄肉化する厚さを高精度で制御する必要がなく、より加工しやすい。
第三種の構造では、図7Cに示すように、脆弱領域は、第三の方向zに沿って間隔をおいて延在する複数の貫通溝45を含み、例えば、三つの貫通溝45を設置してもよく、一つの貫通溝45は、第三の方向zに沿った第三の部分43の中間位置に設けられ、別の二つの貫通溝45は、第三の方向zに沿った第三の部分43の上部と下部領域にそれぞれ設けられ、これら二つの貫通溝45のそれぞれの外端は、密閉され又は開口を設置してもよい。このような構造は、加工しやすい上に、間隔をおいて複数の貫通溝45を設置することにより、第二の部分42と第三の部分43との接続部位の強度をよりよく弱めることができ、第三の部分43の折り曲げに有利である。
いくつかの実施例では、第一のアダプタ4は、単層の薄板を折り曲げて形成されてもよく、このような第一のアダプタ4は、構造がシンプルで、加工しやすく、コストが比較的低い。
いくつかの実施例では、図8及び図9に示すように、第一のアダプタ4は、複数の層構造46を重ね合わせて形成される。各層構造46が薄いため、複数の層構造46を重ね合わせて形成される第一のアダプタ4は、第二の部分42と第三の部分43との接続箇所の剛性を減少させ、第三の部分43をより容易に折り曲げることができる。
いくつかの実施例では、第一の方向xに沿ったケース1の他端には、第二の開口11’が設けられており、電極アセンブリ3は、本体部31から引き出される第二のタブ32’をさらに含み、電池セル10は、第二のエンドキャップ2’と、第二のアダプタ4’と、をさらに含む。第二のエンドキャップ2’は、第二の開口12を密閉するために用いられ、第二のエンドキャップ2’は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第二の電極端子22’と、を含む。第二のアダプタ4’は、第一の部分41と、第二の部分42と、を含み、第一の部分41は、本体部31の第二のタブ32’を引き出す側に位置して第二のタブ32’と電気的に接続され、第二の部分42は、本体部31の第二のエンドキャップ2’に近い側に位置して第一の部分41と接続され、且つ第二の部分42は、第二の電極端子22’と電気的に接続される。
ここで、第二の電極端子22’から離れた第二の部分42の側面には、複数の凹溝421が設けられており、複数の凹溝421は、第二の電極端子22’に対応する領域内に密に分布することによって、第二のエンドキャップ2’から離れた第二の部分42の側から第二の部分42と第二の電極端子22’とを溶接する時に、複数の凹溝421により余分なレーザ光を吸収し、レーザ光の反射を減少し、溶接効果を確保することができる。
この実施例では、電池セル10が第一のエンドキャップ2と第二のエンドキャップ2’とを同時に有する場合、まず第二の電極端子22’と第二のアダプタ4’の第二の部分42とを電気的に接続してから、第一のアダプタ4と第二のアダプタ4’とのそれぞれの第一の部分41を、第一のタブ32と第二のタブ32’とにそれぞれ電気的に接続し、次いで電極アセンブリ3を第二のエンドキャップ2’と共に第二の開口11’から一緒にケース1内に装入し、第二のエンドキャップ2’に第二の開口11’を密閉させ、最後に第一の電極端子22と第三の部分43とを電気的に接続し、折り曲げの方式で第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させてもよい。このような構造は、両端にもエンドキャップが設置される電池セル10の組み立てを円滑に実現し、第二のアダプタ4’の構造を簡略化することができる。
選択的に、第二のアダプタ4’は、第一のアダプタ4と同じ構造を採用してもよく、且つ第二のエンドキャップ2’の組み立て方式は、第一のエンドキャップ2と同じである。この構造は、1種のアダプタを採用すればよく、部品の種類を減少させ、電池セル10の構造を簡略化し、組み立てプロセスの種類を減少させることができる。
以下は、図5を例にして、本出願の電池セル10の具体的な実施例を示す。
電池セル10は、ケース1と、第一のエンドキャップ2と、第二のエンドキャップ2’と、電極アセンブリ3と、第一のアダプタ4と、第二のアダプタ4’と、を含む。
第一の方向xに沿ったケース1の両端には、第一の開口11と、第二の開口11’とがそれぞれ設けられている。第一のエンドキャップ2は、第一の開口11を密閉するために用いられ、第一のエンドキャップ2は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第一の電極端子22と、を含む。第二のエンドキャップ2’は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第二の電極端子22’と、を含む。電極アセンブリ3は、ケース1内に設けられ、電極アセンブリ3は、本体部31と、第三の方向zに沿った本体部31の両端から引き出される第一のタブ32及び第二のタブ32’と、を含む。
第一のアダプタ4は、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43と、を含み、第一の部分41は、第一のタブ32を引き出す本体部31の側に位置して第一のタブ32と電気的に接続され、第二の部分42は、第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置して第一の部分41と接続され、第二の方向yに沿った第三の部分43の第一の端部は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に接続され、且つ第三の部分43は、その第二の部分42との接続辺を回転軸として折り曲げ可能に設置され、第三の部分43の少なくとも一部は、第二の部分42とエンドキャップ本体21との間に位置し且つ第一の電極端子22と電気的に接続され、ここで、第二の方向yは、第一の方向xに垂直であり、且つ電極アセンブリ3の厚さ方向と一致する。
第二のアダプタ4’は、第一の部分41と、第二の部分42と、を含み、第一の部分41は、本体部31の第二のタブ32’を引き出す側に位置して第二のタブ32’と電気的に接続され、第二の部分42は、第二のエンドキャップ2’に近い本体部31の側に位置して第一の部分41と接続され、且つ第二の部分42は、第二の電極端子22’と電気的に接続される。
このような電池セル10を組み立てる時に、以下のステップを採用する。
1、第二のアダプタ4’の第二の部分42と第二の電極端子22’とを電気的に接続し、例えば、第二の電極端子22’から離れた第二の部分42の側から溶接し、第二のアダプタ4’の第一の部分41を第二のタブ32’を引き出す本体部31の側に位置させ、第二のアダプタ4’の第一の部分41と第二のタブ32’とを電気的に接続してもよい。
2、第一の部分41が第一のタブ32を引き出す本体部31の側に位置し、第二の部分42が第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置するように、第一のアダプタ4を配置し、第一のアダプタ4の第一の部分41と第一のタブ32とを電気的に接続する。
3、電極アセンブリ3を第二のエンドキャップ2’、第二のアダプタ4’、第一のアダプタ4と共に第二の開口11’からケース1内に入れ、第二のエンドキャップ2’に第二の開口11’を密閉させる。図10に示すように、この時、第一のアダプタ4の第三の部分43と第二の部分42とは、両部材がなす角を有する状態にあってもよい。
4、第一のアダプタ4の第二の部分42と第三の部分43との間の空間から操作し、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続する。
5、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するまで、第三の部分43をそれと接続された第一のエンドキャップ2と共に第二の部分42に向かって折り曲げ、図11に示す状態のとおりとなる。
6、第一のエンドキャップ2と第二のエンドキャップ2’とをケース1に溶接する。
次に、本出願は、電池セル10の製造方法をさらに提供し、図12に示すように、この方法は、
ケース1と、電極アセンブリ3と、第一のエンドキャップ2と、第一のアダプタ4と、を含む組み立てられるべき部品を提供するステップS110であって、第一の方向xに沿ったケース1の一端には、第一の開口11が設けられており、第一のエンドキャップ2は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第一の電極端子22と、を含み、電極アセンブリ3は、本体部31と、本体部31から引き出される第一のタブ32と、を含み、第一のアダプタ4は、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43と、を含み、第二の部分42は、第一の部分41と接続され、第二の方向yに沿った第三の部分43の第一の端部は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に接続され、第二の方向yは、第一の方向xに垂直である、組み立てられるべき部品を提供するステップS110と、
第一の部分41が第一のタブ32を引き出す本体部31の側に位置し、第二の部分42が第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置するように、第一のアダプタ4を配置し、第一のアダプタ4の第一の部分41と第一のタブ32とを電気的に接続するステップS120と、
電極アセンブリ3をケース1内に入れるステップS130と、
第一のアダプタ4の第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続するステップS140と、
第三の部分43の少なくとも一部を第二の部分42と第一のエンドキャップ2との間に位置させ、第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させるステップS150と、を含む。
ここで、ステップS110~S150は、順次実行される。ステップS130において、第二のアダプタ4’にも第三の部分43が設けられている場合、電極アセンブリ3は、第一の開口11又は第二の開口11’から装入されてもよく、第二のアダプタ4’に第三の部分43が設置されていない場合、電極アセンブリ3を第二のエンドキャップ2’と共に第二の開口11’から一緒にケース1内に装入する必要がある。ステップS140において、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続する前に、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉した後にケース1内壁との間の隙間を均一にすることを確保するために、まず、第一のエンドキャップ2を位置決めする必要がある。
この実施例の第一のアダプタ4は、第二の部分42において第三の部分43を延出させることにより、第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続する時に、第三の部分43と第二の部分42との間に両部材がなす角を有することができ、当該なす角の位置する領域に第三の部分43と第一の電極端子22とを接続する操作空間が形成されることで、組み立ての利便性を向上させ、且つ電気的接続の信頼性を向上させることができる。第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続した後に、第三の部分43を第一のエンドキャップ2と共に回転軸周りに第二の部分42に近い方向に向かって直接折り曲げることで、第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させることができる。それによって、この構造は、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを巧みに実現することができる。
そして、まず電極アセンブリ3をケース1に装入してから第一のエンドキャップ2を取り付けることは、第一のエンドキャップ2と第一の開口11との嵌合精度を確保しやすく、第一のエンドキャップ2とケース1との間、及び電極アセンブリ3とケース1との間に比較的大きい作用力が発生することを防止し、組み立て性能を最適化することによって、電池セル10の性能及び作動信頼性を向上させる。
いくつかの実施例では、第一の電極端子22と第三の部分43とを電気的に接続する時に、第三の部分43と第二の部分42との間に予め設定された両部材がなす角を有し、例えば、直角又は他の角度を呈し、ここで、第三の部分43の少なくとも一部を第二の部分42と第一のエンドキャップ2との間に位置させ、第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させるステップS150は、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するまで、第三の部分43をそれと接続された第一のエンドキャップ2と共に第二の部分42に向かって折り曲げることを含む。
この実施例における第三の部分43は、第二の部分42に対して折り曲げ可能に設置され、電気的に接続する際に、第三の部分43と第二の部分42との間に予め設定された両部材がなす角を有することで、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続(例えば、溶接)のために操作空間を提供し、電気的に接続した後に、第一のエンドキャップ2が第一の開口11を密閉するまで、第一のエンドキャップ2に外力を加えることによって第三の部分43をその第二の部分42との接続辺周りに折り曲げる。それによって、この実施例では、第三の部分43を折り曲げる組み立て方式により、第三の部分43と第一の電極端子22との電気的接続及び第一のエンドキャップ2の組み立てを実現することができる。
いくつかの実施例では、第一の方向xに沿ったケース1の他端には、第二の開口11’が設けられており、電極アセンブリ3は、本体部31から引き出される第二のタブ32’をさらに含み、電池セル10は、第二のエンドキャップ2’と、第二のアダプタ4’と、をさらに含む。第二のエンドキャップ2’は、第二の開口12を密閉するために用いられ、第二のエンドキャップ2’は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第二の電極端子22’と、を含む。第二のアダプタ4’は、第一の部分41と、第二の部分42と、を含み、
本出願の製造方法は、
第二のアダプタ4’の第二の部分42と第二の電極端子22’とを電気的に接続し、第二のアダプタ4’の第一の部分41を第二のタブ32’を引き出す本体部31の側に位置させ、第二のアダプタ4’の第一の部分41と第二のタブ32’とを電気的に接続するステップS115と、
電極アセンブリ3をケース1内に入れるステップS130であって、電極アセンブリ3を第二のエンドキャップ2’、第二のアダプタ4’、第一のアダプタ4と共に第二の開口11’からケース1内に入れ、第二のエンドキャップ2’に第二の開口11’を密閉させることを含むステップS130と、
をさらに含む。
ここで、ステップS115は図示されておらず、それは、ステップS110とステップS120との間で実行される。ステップS115において、第二の部分42と第二の電極端子22’とを溶接により電気的に接続する場合、第二のアダプタ4’の第一の部分41の第二の電極端子22’から離れた側面から溶接してもよい。
最後、本出願は、電池セル10の製造装置300を提供し、いくつかの実施例では、図13に示すように、製造装置300は、
ケース1と、電極アセンブリ3と、第一のエンドキャップ2と、第一のアダプタ4と、を提供するように構成される部品提供部材310であって、第一の方向xに沿ったケース1の一端には、第一の開口11が設けられており、第一のエンドキャップ2は、エンドキャップ本体21と、エンドキャップ本体21に設けられる第一の電極端子22と、を含み、電極アセンブリ3は、本体部31と、本体部31から引き出される第一のタブ32と、を含み、第一のアダプタ4は、第一の部分41と、第二の部分42と、第三の部分43と、を含み、第二の部分42は、第一の部分41と接続され、第二の方向yに沿った第三の部分43の第一の端部は、第二の方向yに沿った第二の部分42の側端部に接続され、第二の方向yは、第一の方向xに垂直である部品提供部材310と、
第一の部分41が第一のタブ32を引き出す本体部31の側に位置し、第二の部分42が第一のエンドキャップ2に近い本体部31の側に位置するように、第一のアダプタ4を配置し、第一のアダプタ4の第一の部分41と第一のタブ32とを電気的に接続するように構成されるタブ接続部材320と、
電極アセンブリ3を第一の開口11からケース1内に入れるように構成される電極取り付け部材330と、
第一のアダプタ4の第三の部分43と第一の電極端子22とを電気的に接続するように構成される端子接続部材340と、
第三の部分43の少なくとも一部を第二の部分42と第一のエンドキャップ2との間に位置させ、第一のエンドキャップ2に第一の開口11を密閉させるように構成されるエンドキャップ封口部材350と、を含む。
好ましい実施例を参照して本出願を記述したが、本出願の範囲を逸脱することなく、様々な改良を行うことができ、且つそのうちの部材を等価物で置き換えることができる。特に、構造的衝突が存在しない限り、各実施例に言及された各技術的特徴は、いずれも任意の方式で組み合わされることができる。本出願は、本文に開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に含まれるすべての技術案を含む。
200:車両、201:車軸、202:車輪、203:モータ、204:コントローラ、100:電池、100’:電池ユニット、101:ハウジングアセンブリ、101A:筐体、101B:蓋体、102:熱管理部材、1021:基板、1022:熱交換チューブ、1022A:入口、1022B:出口、10:電池セル、1:ケース、11:第一の開口、11’:第二の開口、2:エンドキャップ、21:エンドキャップ本体、22:第一の電極端子、2’:第二のエンドキャップ、22’:第二の電極端子、3:電極アセンブリ、31:本体部、32:第一のタブ、32’:第二のタブ、4:第一のアダプタ、4’:第二のアダプタ、41:第一の部分、411:位置決め溝、42:第二の部分、421:凹溝、43:第三の部分、44:薄肉部、45:貫通溝、46:層構造、x:第一の方向、y:第二の方向、z:第三の方向、S1:扁平面、S2:円弧面

Claims (16)

  1. 電池セル(10)であって、
    第一の方向(x)に沿った一端に第一の開口(11)が設けられるケース(1)と、
    前記第一の開口(11)を密閉するための第一のエンドキャップ(2)であって、エンドキャップ本体(21)と、前記エンドキャップ本体(21)に設けられる第一の電極端子(22)と、を含む第一のエンドキャップ(2)と、
    前記ケース(1)内に設けられ、本体部(31)と、前記本体部(31)から引き出される第一のタブ(32)と、を含む電極アセンブリ(3)と、
    第一の部分(41)と、第二の部分(42)と、第三の部分(43)と、を含む第一のアダプタ(4)と、
    を含み、
    前記第一の部分(41)は、前記第一のタブ(32)を引き出す前記本体部(31)の側に位置して前記第一のタブ(32)と電気的に接続され、
    前記第二の部分(42)は、前記第一のエンドキャップ(2)に近い前記本体部(31)の側に位置して前記第一の部分(41)と接続され、
    第二の方向(y)に沿った前記第三の部分(43)の第一の端部は、前記第二の方向(y)に沿った前記第二の部分(42)の側端部に接続され、前記第三の部分(43)の少なくとも一部は、前記第二の部分(42)と前記エンドキャップ本体(21)との間に位置し且つ前記第一の電極端子(22)と電気的に接続され、
    前記第二の方向(y)は、前記第一の方向(x)に垂直である、電池セル(10)。
  2. 前記第二の方向(y)は、前記電極アセンブリ(3)の厚さ方向と一致する、請求項1に記載の電池セル(10)。
  3. 前記第一のタブ(32)は、第三の方向(z)に沿った前記本体部(31)の側端部から引き出され、前記第三の方向(z)は、前記第一の方向(x)と前記第二の方向(y)とに垂直である、請求項1又は2に記載の電池セル(10)。
  4. 前記電極アセンブリ(3)は、前記本体部(31)から引き出される第二のタブ(32’)をさらに含み、前記第一のタブ(32)と前記第二のタブ(32’)とは、極性が逆であり、且つ前記本体部(31)の同一の側端部から引き出される、請求項3に記載の電池セル(10)。
  5. 前記第二の方向(y)に沿った前記第三の部分(43)の第二の端部は、自由端であり、前記第三の部分(43)は、前記第一のエンドキャップ(2)が前記第一の開口(11)を密閉するために、それと接続された前記第一のエンドキャップ(2)と共に前記第二の部分(42)に向かって折り曲げられるように構成される、請求項1~4のいずれか1項に記載の電池セル(10)。
  6. 前記第一の部分(41)と、前記第二の部分(42)と、前記第三の部分(43)とは、いずれも板状構造であり、前記第一の部分(41)と前記第二の部分(42)とは、垂直に設置され、前記第二の部分(42)と前記第三の部分(43)とは、平行に設置される、請求項5に記載の電池セル(10)。
  7. 前記第二の部分(42)と前記第三の部分(43)との接続位置は、前記第二の方向(y)に沿った前記第二の部分(42)の外側辺に対して予め設定された距離だけ後退している、請求項1~6のいずれか1項に記載の電池セル(10)。
  8. 前記第三の部分(43)と前記第二の部分(42)との接続箇所には、脆弱領域が設けられている、請求項1~7のいずれか1項に記載の電池セル(10)。
  9. 前記脆弱領域は、第三の方向(z)に沿って延在する薄肉部(44)及び貫通溝(45)のうちの少なくとも一つを含み、前記第三の方向(z)は、前記第一の方向(x)と前記第二の方向(y)とに垂直である、請求項8に記載の電池セル(10)。
  10. 前記第一のアダプタ(4)は、互いに重ね合わされた複数の層構造(46)を含む、請求項1~9のいずれか1項に記載の電池セル(10)。
  11. 前記第一の方向(x)に沿った前記ケース(1)の他端には、第二の開口(11’)が設けられており、
    前記電極アセンブリ(3)は、前記本体部(31)から引き出される第二のタブ(32’)をさらに含み、
    前電池セル(10)は、
    前記第二の開口(12)を密閉するための第二のエンドキャップ(2’)であって、エンドキャップ本体(21)と、前記エンドキャップ本体(21)に設けられる第二の電極端子(22’)と、を含む第二のエンドキャップ(2’)と、
    前記第一の部分(41)と、前記第二の部分(42)と、を含む第二のアダプタ(4’)と、
    をさらに含み、
    前記第一の部分(41)は、前記第二のタブ(32’)を引き出す前記本体部(31)の側に位置して前記第二のタブ(32’)と電気的に接続され、
    前記第二の部分(42)は、前記第二のエンドキャップ(2’)に近い前記本体部(31)の側に位置して前記第一の部分(41)と接続され、且つ前記第二の部分(42)は、前記第二の電極端子(22’)と電気的に接続される、
    請求項1~10のいずれか1項に記載の電池セル(10)。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載の電池セル(10)を含む、電池(100)。
  13. 電力消費装置であって、請求項12に記載の電池(100)を含み、前記電池(100)は、前記電力消費装置に電気エネルギーを提供するために用いられる、電力消費装置。
  14. 電池セル(10)の製造方法であって、
    ケース(1)と、電極アセンブリ(3)と、第一のエンドキャップ(2)と、第一のアダプタ(4)と、を含む組み立てられるべき部品を提供することであって、第一の方向(x)に沿った前記ケース(1)の一端には、第一の開口(11)が設けられており、前記第一のエンドキャップ(2)は、エンドキャップ本体(21)と、前記エンドキャップ本体(21)に設けられる第一の電極端子(22)と、を含み、前記電極アセンブリ(3)は、本体部(31)と、前記本体部(31)から引き出される第一のタブ(32)と、を含み、前記第一のアダプタ(4)は、第一の部分(41)と、第二の部分(42)と、第三の部分(43)と、を含み、前記第二の部分(42)は、前記第一の部分(41)と接続され、第二の方向(y)に沿った前記第三の部分(43)の第一の端部は、前記第二の方向(y)に沿った前記第二の部分(42)の側端部に接続され、前記第二の方向(y)は、前記第一の方向(x)に垂直である、組み立てられるべき部品を提供することと、
    前記第一の部分(41)が前記第一のタブ(32)を引き出す前記本体部(31)の側に位置し、前記第二の部分(42)が前記第一のエンドキャップ(2)に近い前記本体部(31)の側に位置するように、前記第一のアダプタ(4)を配置し、前記第一のアダプタ(4)の前記第一の部分(41)と前記第一のタブ(32)とを電気的に接続することと、
    前記電極アセンブリ(3)を前記ケース(1)内に入れることと、
    前記第一のアダプタ(4)の前記第三の部分(43)と前記第一の電極端子(22)とを電気的に接続することと、
    前記第三の部分(43)の少なくとも一部を前記第二の部分(42)と前記第一のエンドキャップ(2)との間に位置させ、前記第一のエンドキャップ(2)に前記第一の開口(11)を密閉させることと、
    を含む、電池セル(10)の製造方法。
  15. 前記第一の電極端子(22)と前記第三の部分(43)とを電気的に接続する時に、前記第三の部分(43)と前記第二の部分(42)との間に、予め設定された前記第三の部分(43)と前記第二の部分(42)とがなす角を有し、
    前記第三の部分(43)の少なくとも一部を前記第二の部分(42)と前記第一のエンドキャップ(2)との間に位置させ、前記第一のエンドキャップ(2)に前記第一の開口(11)を密閉させることは、
    前記第一のエンドキャップ(2)が前記第一の開口(11)を密閉するまで、前記第三の部分(43)をそれと接続された前記第一のエンドキャップ(2)と共に前記第二の部分(42)に向けて折り曲げることを含む、請求項14に記載の製造方法。
  16. 電池セル(10)の製造装置(300)であって、
    ケース(1)と、電極アセンブリ(3)と、第一のエンドキャップ(2)と、第一のアダプタ(4)と、を提供するように構成される部品提供部材(310)であって、第一の方向(x)に沿った前記ケース(1)の一端には、第一の開口(11)が設けられており、前記第一のエンドキャップ(2)は、エンドキャップ本体(21)と、前記エンドキャップ本体(21)に設けられる第一の電極端子(22)と、を含み、前記電極アセンブリ(3)は、本体部(31)と、前記本体部(31)から引き出される第一のタブ(32)と、を含み、前記第一のアダプタ(4)は、第一の部分(41)と、第二の部分(42)と、第三の部分(43)と、を含み、前記第二の部分(42)は、前記第一の部分(41)と接続され、第二の方向(y)に沿った前記第三の部分(43)の第一の端部は、前記第二の方向(y)に沿った前記第二の部分(42)の側端部に接続され、前記第二の方向(y)は、前記第一の方向(x)に垂直である、部品提供部材(310)と、
    前記第一の部分(41)が前記第一のタブ(32)を引き出す前記本体部(31)の側に位置し、前記第二の部分(42)が前記第一のエンドキャップ(2)に近い前記本体部(31)の側に位置するように、前記第一のアダプタ(4)を配置し、前記第一のアダプタ(4)の前記第一の部分(41)と前記第一のタブ(32)とを電気的に接続するように構成されるタブ接続部材(320)と、
    前記電極アセンブリ(3)を前記第一の開口(11)から前記ケース(1)内に入れるように構成される電極取り付け部材(330)と、
    前記第一のアダプタ(4)の前記第三の部分(43)と前記第一の電極端子(22)とを電気的に接続するように構成される端子接続部材(340)と、
    前記第三の部分(43)の少なくとも一部を前記第二の部分(42)と前記第一のエンドキャップ(2)との間に位置させ、前記第一のエンドキャップ(2)に前記第一の開口(11)を密閉させるように構成されるエンドキャップ封口部材(350)と、
    を含む、電池セル(10)の製造装置(300)。
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