JP2024505291A - 電池セル、電池、電力消費機器及び電池セルの製造方法と機器 - Google Patents

電池セル、電池、電力消費機器及び電池セルの製造方法と機器 Download PDF

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Abstract

本出願の実施例は、電池セル、電池、電力消費機器及び電池セルの製造方法と機器を提供し、電池の技術分野に属する。ここで、電池セルは、ケースと、電極アセンブリと、エンドキャップと、集電部品とを含む。ケースは、開口を有する。電極アセンブリは、ケース内に収容される。エンドキャップは、開口に被せられ、且つケースにシール接続される。集電部品は、ケース内に収容され、且つ電極アセンブリのエンドキャップに面する側に位置し、集電部品は、電極アセンブリがケースに電気的に接続されるように、ケースと電極アセンブリとを接続するように構成される。電池セルの組み立てプロセスにおいて、集電部品をケースの内部でケースに接続することができ、集電部品とケースとを接続した後の堅牢度を確保することができ、集電部品を電極アセンブリとケースに接続してから、エンドキャップをケースの開口に被せ且つケースにシール接続することで、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を容易にする。

Description

本出願は、電池技術分野に関し、具体的には、電池セル、電池、電力消費機器及び電池セルの製造方法と機器に関する。
車両に多く使用される電池は、一般的にはリチウムイオン電池であり、リチウムイオン電池は、再充電可能な電池とし、体積が小さく、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及び貯蔵時間が長いなどの利点を有する。
電池セルは、一般的にはケースと電極アセンブリとを含み、ケースは、電極アセンブリと電解液を収容するために用いられ、電極アセンブリは、一般的には正極極板と負極極板とを含み、金属イオン（例えばリチウムイオン）が正極極板と負極極板との間を移動することによって電気エネルギーを発生させる。
一般的な電池セルについて、ケースが電池セルの正出力極又は負出力極となるように電極アセンブリをケースに電気的に接続する必要があり、現在、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を容易に実現できない。
本出願の実施例は、電極アセンブリとケースとの電気的な接続をさらに容易に実現することができる電池セル、電池、電力消費機器及び電池セルの製造方法と機器を提供する。
第一の態様によれば、本出願の実施例は、電池セルを提供し、この電池セルは、開口を有するケースと、前記ケース内に収容される電極アセンブリと、前記開口に被せられ、且つ前記ケースにシール接続されるエンドキャップと、前記ケース内に収容され、且つ前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置し、前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記ケースと電極アセンブリとを接続するように構成される集電部品とを含む。
上記技術案では、集電部品は、電極アセンブリのエンドキャップに面する側に位置し、電極アセンブリとケースは、集電部品によって電気的に接続され、エンドキャップは、ケースの開口に被せられ、エンドキャップは、ケースにシール接続され、このような構造によって、電池セルの組み立てプロセスにおいて、集電部品をケースの内部でケースに接続することができ、集電部品とケースとを接続した後の堅牢度を確保することができ、集電部品を電極アセンブリとケースに接続してから、エンドキャップをケースの開口に被せ且つケースにシール接続することで、電極アセンブリとケースとの電気的な接続をさらに容易にする。
いくつかの実施例では、前記集電部品は、前記ケースの内側面に接続される。
上記技術案では、集電部品は、ケースの内側面に接続されることで、集電部品とケースは、大きい接触面積を有し、集電部品とケースとの接続の堅牢度を効果的に向上させることができる。
いくつかの実施例では、前記エンドキャップの外側面と前記ケースの内側面は、対向して設置され、前記集電部品の少なくとも一部は、前記エンドキャップの外側面と前記ケースの内側面との間に位置し、前記エンドキャップは、前記集電部品の一部を前記ケースの内側面に押し付けるように構成される。
上記技術案では、集電部品の少なくとも一部は、エンドキャップの外側面とケースの内側面との間に位置し、エンドキャップは、集電部品の一部をケースの内側面に押し付けることで、集電部品は、ケースに緊密に接触し、集電部品とケースとの接続の堅牢度を向上させる。
いくつかの実施例では、前記集電部品は、第一の接続部と第二の接続部とを含み、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記第一の接続部の少なくとも一部は、前記エンドキャップと前記電極アセンブリとの間に位置し、前記第一の接続部は、前記電極アセンブリに接続されるように構成され、前記第二の接続部は、前記第一の接続部に接続され、且つ前記第一の接続部から前記エンドキャップの厚さ方向に沿って前記電極アセンブリから離反して延び、前記第二の接続部は、前記ケースに接続されるように構成される。
上記技術案では、集電部品は、互いに接続された第一の接続部と第二の接続部とを含み、エンドキャップの厚さ方向において、第一の接続部の少なくとも一部は、エンドキャップと電極アセンブリとの間に位置し、第一の接続部と電極アセンブリとの接続を容易にする。第二の接続部は、第一の接続部からエンドキャップの厚さ方向に沿って電極アセンブリから離反して延び、第二の接続部とケースとの接続を容易にする。集電部品の全体構造は、簡単であり、成形製造しやすい。
いくつかの実施例では、前記第二の接続部は、前記第一の接続部の外縁に接続される環状構造である。
上記技術案では、第二の接続部は、第一の接続部の外縁に接続される環状構造であり、成形製造しやすいことで、第二の接続部とケースは、大きい接触面積を有する。
いくつかの実施例では、前記ケースは、前記開口の一端にリミット部が設置され、前記リミット部は、前記エンドキャップが前記電極アセンブリから離反する方向に沿って前記ケースを脱離することを制限するように構成される。
上記技術案では、ケースの開口の一端にリミット部が設置され、リミット部は、エンドキャップに対して制限作用を果たして、エンドキャップが電極アセンブリから離反する方向に沿ってケースを脱離することを制限する。
いくつかの実施例では、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記リミット部と前記集電部品との間に位置し、前記リミット部と前記集電部品は、前記エンドキャップの前記エンドキャップの厚さ方向での移動を共同して制限する。
上記技術案では、エンドキャップの厚さ方向において、エンドキャップの少なくとも一部は、リミット部と集電部品との間に位置し、リミット部と集電部品は、いずれもエンドキャップに対して制限作用を果たすことができて、エンドキャップの厚さ方向での移動を制限する。
いくつかの実施例では、前記ケースの内面は、段差面を含み、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記リミット部と前記段差面との間に位置し、前記リミット部と前記段差面は、前記エンドキャップの前記エンドキャップの厚さ方向での移動を共同して制限する。
上記技術案では、エンドキャップの厚さ方向において、エンドキャップの少なくとも一部は、リミット部とケースの段差面との間に位置し、リミット部と段差面は、いずれもエンドキャップに対して制限作用を果たすことができて、エンドキャップの厚さ方向での移動を制限する。
いくつかの実施例では、前記リミット部は、環状構造である。
上記技術案では、リミット部は、環状構造であり、成形製造しやすく、リミット部の全周は、エンドキャップに対して制限作用を果たし、リミット部のエンドキャップに対するリミット能力を確保することができる。
いくつかの実施例では、前記リミット部は、前記ケースの一部分を内へ折り返す折り返し構造である。
上記技術案では、リミット部は、ケースの一部分を内へ折り返す折り返し構造であり、つまり、ケースを折り返す方式によって、ケースの開口位置にリミット部を形成することができ、成形が簡単である。電池セルの組み立てプロセスにおいて、集電部品をケース内に収容し且つ電極アセンブリとケースに接続してから、エンドキャップをケースの開口に被せ、最後にケースを折り返す方式によってリミット部を形成して、エンドキャップを制限することができる。
いくつかの実施例では、前記ケースの内面は、段差面を含み、前記集電部品は、前記電極アセンブリに面する方向に沿って前記段差面に当接する。
上記技術案では、集電部品は、電極アセンブリに面する方向に沿ってケースの段差面に当接し、段差面は、集電部品に対して制限作用を果たして、集電部品が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。集電部品を段差面に当接させた後、集電部品をケースに接続することができ、集電部品の取り付けを容易に実現することができる。
いくつかの実施例では、前記電池セルは、シール部材をさらに含み、前記エンドキャップと前記ケースは、前記シール部材によってシール接続される。
上記技術案では、エンドキャップとケースは、シール部材によってシール接続されて、エンドキャップとケースとのシール性能を確保する。
いくつかの実施例では、前記シール部材は、前記ケースと前記エンドキャップとを絶縁分離するように構成される。
上記技術案では、シール部材は、ケースとエンドキャップとを絶縁分離し、つまり、シール部材は、ケースとエンドキャップとの間でシール作用を果たすだけでなく、絶縁作用も果たし、エンドキャップとケースとのシール性能を確保するとともに、エンドキャップの帯電リスクを低減させる。
いくつかの実施例では、前記シール部材は、前記開口の周方向に沿って前記エンドキャップに被覆されるように構成される。
上記技術案では、シール部材は、ケースの開口の周方向に沿ってエンドキャップに被覆され、一方で、シール部材のエンドキャップとケースとに対するシール性能を向上させ、もう一方で、シール部材とケースとの一体性を向上させる。電池セルの組み立てプロセスにおいて、シール部材をエンドキャップに被覆してから、エンドキャップとシール部材を一体としてケースに取り付けることができる。
いくつかの実施例では、前記ケースは、前記開口の一端にリミット部が設置され、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記シール部材の少なくとも一部は、前記エンドキャップと前記リミット部との間に位置して、前記エンドキャップと前記ケースとのシール接続を実現する。
上記技術案では、リミット部は、エンドキャップに対して制限作用を果たして、エンドキャップが電極アセンブリから離反する方向に沿ってケースを脱離することを制限する。シール部材の少なくとも一部は、エンドキャップとリミット部との間に位置し、エンドキャップとケースとのシール接続を実現し、エンドキャップとケースとの間が良好なシール性を有することを確保する。
いくつかの実施例では、前記シール部材は、エンクロージャーと第三の接続部とを含み、前記第三の接続部は、前記エンクロージャーに接続され、前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記エンクロージャー内に位置し、前記エンドキャップのその厚さ方向において、前記第三の接続部は、前記エンドキャップとリミット部との間に位置して、前記エンドキャップとケースとのシール接続を実現する。
上記技術案では、シール部材は、互いに接続されたエンクロージャーと第三の接続部とを含み、エンドキャップの少なくとも一部は、エンクロージャー内に位置し、第三の接続部は、エンドキャップとリミット部との間に位置し、シール部材の構造は、簡単であり、エンドキャップとケースとの良好なシールを実現するとともに、シール部材とエンドキャップは、非常に良い一体性を有する。
いくつかの実施例では、前記電極アセンブリは、第一のタブを含み、前記第一のタブは、前記集電部品に接続されるように構成され、前記電池セルは、絶縁部材をさらに含み、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記絶縁部材は、前記第一のタブと前記エンドキャップとの間に位置し、前記絶縁部材は、前記エンドキャップの厚さ方向の投影に沿って前記第一のタブを覆う。
上記技術案では、エンドキャップの厚さ方向において、絶縁部材は、第一のタブとエンドキャップとの間に位置し、絶縁部材は、エンドキャップの厚さ方向の投影に沿って第一のタブを覆い、絶縁部材は、エンドキャップと第一のタブとを分離する作用を果たし、エンドキャップの帯電リスクを低減させる。
いくつかの実施例では、前記電極アセンブリは、本体と第一のタブとを含み、前記第一のタブは、筒状構造であり、前記第一のタブの一端は、前記本体に接続され、前記第一のタブの他端は、前記集電部品に溶接される。
上記技術案では、電極アセンブリの第一のタブは、筒状構造であり、第一のタブの本体から離れる端は、集電部品に溶接され、このような構造は、第一のタブと集電部品との接続の堅牢度を確保し、第一のタブと集電部品との接続プロセスを簡略化することができる。
いくつかの実施例では、前記集電部品は、前記ケースに溶接される。
上記技術案では、集電部品は、ケースに溶接され、集電部品とケースとの接続方式は、簡単であり、集電部品とケースとの接続の堅牢度を確保することができる。
いくつかの実施例では、前記集電部品の融点は、前記ケースの融点よりも低い。
上記技術案では、集電部品の融点は、ケースの融点よりも低く、ケースの内部から集電部品をケース内に溶接する時、ケースには破壊される現象が発生しにくく、ケースの漏液のリスクを効果的に低減させる。
いくつかの実施例では、前記電池セルは、放圧機構をさらに含み、前記放圧機構は、前記エンドキャップに設置され、前記放圧機構は、前記電池セルの内部の圧力又は温度が閾値に達した時に作動して前記内部の圧力を逃すように構成される。
上記技術案では、エンドキャップには放圧機構が設けられ、放圧機構は、電池セルの内部の圧力又は温度が閾値に達した時に作動して内部の圧力を逃して、電池セルの安全性を向上させることができる。
第二の態様によれば、本出願の実施例は、電池を提供し、この電池は、複数の第一の態様のいずれか一つの実施例による電池セルを含む。
第三の態様によれば、本出願の実施例は、電力消費機器を提供し、この電力消費機器は、複数の第一の態様のいずれか一つの実施例による電池セルを含む。
第四の態様によれば、本出願の実施例は、電池セルの製造方法を提供し、この製造方法は、開口を有するケースを提供することと、電極アセンブリを提供することと、エンドキャップを提供することと、集電部品を提供することと、集電部品を前記電極アセンブリに接続することと、前記電極アセンブリと前記集電部品を前記ケース内に収容することと、前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記集電部品を前記ケースに接続することと、前記エンドキャップを前記開口に被せ、且つ前記エンドキャップを前記ケースにシール接続することで、前記集電部品が前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置することとを含む。
いくつかの実施例では、前記の、前記集電部品を前記ケースに接続することは、前記ケースの内部から前記集電部品を前記ケースに溶接することを含み、ここで、前記集電部品の融点は、前記ケースの融点よりも低い。
上記技術案では、集電部品の融点は、ケースの融点よりも低く、ケースの内部から集電部品をケースに溶接することで、ケースには破壊される現象が発生しにくく、ケースの漏液のリスクを効果的に低減させる。
いくつかの実施例では、前記製造方法は、前記エンドキャップを前記開口に被せた後、前記ケースに対して折り返し処理を行い、前記ケースが前記開口が設置される端にリミット部を形成するようにすることで、前記リミット部は、前記エンドキャップが前記電極アセンブリから離反する方向に沿って前記ケースを脱離することを制限することをさらに含む。
上記技術案では、エンドキャップをケースの開口に被せた後、ケースに対して折り返し処理を行い、ケースが開口が設置される端にリミット部を形成するようにすることで、エンドキャップが電極アセンブリから離反する方向に沿ってケースを脱離することを制限する。折り返しの方式によってリミット部を形成し、実現方式が簡単であり、製造コストを効果的に低減させることができる。
第五の態様によれば、本出願の実施例は、電池セルの製造機器をさらに提供し、この製造機器は、
開口を有するケースを提供するための第一の提供装置と、電極アセンブリを提供するための第二の提供装置と、エンドキャップを提供するための第三の提供装置と、集電部品を提供するための第四の提供装置と、集電部品を前記電極アセンブリに接続し、前記電極アセンブリと前記集電部品を前記ケース内に収容し、前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記集電部品を前記ケースに接続し、前記エンドキャップを前記開口に被せ、且つ前記エンドキャップを前記ケースにシール接続することで、前記集電部品が前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置するための組み立て装置とを含む。
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、実施例に使用される必要のある図面を簡単に紹介し、理解すべきこととして、以下の図面は、本出願のいくつかの実施例のみを示したため、範囲に対する限定と見なされるべきではなく、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、これらの図面に基づいて他の関連図面を得ることもできる。
本出願のいくつかの実施例による車両の構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例による電池の構造概略図である。 本出願のいくつかの実施例による電池セルの分解図である。 図３に示す電池セルの断面図である。 図４に示す電池セルのＡ部の部分拡大図である。 本出願のまた別のいくつかの実施例による電池セルの部分拡大図である。 本出願のさらなるいくつかの実施例による電池セルの部分拡大図である。 図４に示す電池セルの部分図である。 本出願の他の実施例による電池セルの部分図である。 本出願のいくつかの実施例による電池セルの製造方法のフローチャートである。 本出願のまた別のいくつかの実施例による電池セルの製造方法のフローチャートである。 本出願のいくつかの実施例による電池セルの製造機器の概略ブロック図である。
本出願の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下は、本出願の実施例における図面を結び付けながら、本出願の実施例における技術案を明瞭に記述し、明らかに、記述された実施例は、本出願の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本出願における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本出願の保護範囲に属する。
特に定義されない限り、本出願に使用されるすべての技術的と科学的用語は、本出願の技術分野に属する当業者によって一般的に理解される意味と同じであり、本出願では出願の明細書に使用される用語は、具体的な実施例を記述するためのものに過ぎず、本出願を限定することを意図しておらず、本出願の明細書と特許請求の範囲及び上記図面の説明における用語である「含む」と「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な「含む」を意図的にカバーするものである。本出願の明細書と特許請求の範囲又は上記図面における用語である「第一」、「第二」などは、特定の順序又は主従関係を記述するためのものではなく、異なる対象を区別するためのものである。
本出願に言及された「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一つの実施例に含まれ得ることを意味している。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。
本出願の記述において、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」、「付設」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く、二つの素子内部の連通であってもよい。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。
本出願における用語である「及び／又は」は、ただ関連対象の関連関係を記述するものに過ぎず、三つの関係が存在し得ることを表し、例えばＡ及び／又はＢは、単独のＡ、ＡとＢとの組み合わせ、単独のＢの３つのケースを表してもよい。また、本出願における文字である「／」は、一般的には前後関連対象が「又は」の関係であることを表す。
本出願の実施例では、同じ符号が同じ部材を表し、且つ簡潔のため、異なる実施例では、同じ部材に対する詳細な説明を省略する。理解すべきこととして、図面に示す本出願の実施例における様々な部材の厚さ、長さ、幅などのサイズ、及び集積装置の全体的な厚さ、長さ、幅などのサイズは、例示的な説明であり、本出願に対するいかなる限定も構成すべきではない。
本出願に出現された「複数の」は、二つ以上（二つを含む）を指す。
本出願では、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、これにも限定しない。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、四角形電池セル及び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、これにも限定しない。
本出願の実施例に言及された電池は、より高い電圧と容量を提供するために一つ又は複数の電池セルを含む単一の物理モジュールを指す。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。電池は、一般的には一つ又は複数の電池セルをパッケージングするための筐体を含む。筐体は、液体又は他の異物による電池セルの充電又は放電への影響を回避することができる。
電池セルは、電極アセンブリと電解液とを含み、電極アセンブリは、正極板と、負極板と、セパレータとにより構成される。電池セルは、主に金属イオンが正極板と負極板との間を移動することで動作する。正極板は、正極集電体と正極活物質層とを含み、正極活物質層は、正極集電体の表面に塗覆されており、正極活物質層が塗布されていない正極集電体は、正極活物質層が塗覆された正極集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない正極集電体は、正極タブとされる。リチウムイオン電池を例にすると、正極集電体の材料は、アルミニウムであってもよく、正極活物質は、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウムなどであってもよい。負極板は、負極集電体と負極活物質層とを含み、負極活物質層は、負極集電体の表面に塗覆されており、負極活物質層が塗布されていない負極集電体は、負極活物質層が塗覆された負極集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない負極集電体は、負極タブとされる。負極集電体の材料は、銅であってもよく、負極活物質は、炭素又はケイ素などであってもよい。大電流を流しても溶断しないことを保証するために、正極タブの数が複数であり、且つ積層されており、負極タブの数が複数であり、且つ積層されている。セパレータの材質は、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ポリプロピレン）又はＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ポリエチレン）などであってもよい。なお、電極アセンブリは、捲回型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、本出願の実施例は、これに限らない。
電池技術の発展は、多岐にわたる設計因子、例えばエネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電倍率などの性能パラメータを同時に考慮する必要があり、また、電池の安全性を考慮する必要もある。
電池セルにとっては、主な安全上の危険は、充電と放電プロセスに由来し、同時に適切な環境温度設計にも由来し、必要のない損失を効果的に回避するために、電池セルに対して一般的には少なくとも三重の保護手段がある。具体的には、保護手段は、少なくともスイッチ素子、適切なセパレータ材料の選択及び放圧機構を含む。スイッチ素子とは、電池セル内の温度又は抵抗が一定の閾値に達する時に電池に充電又は放電を停止させることができる素子である。セパレータは、正極板と負極板とを分離するためのものであり、温度が一定の数値に上昇する時にその上に付着されるマイクロメートルオーダー（ひいてはナノメートルオーダー）の微細穴を自動的に溶解させることができ、それによって金属イオンがセパレータ上を通過できなくなり、電池セルの内部反応を停止させる。
放圧機構とは、電池セルの内部の圧力又は温度が所定閾値に達する時に作動して内部の圧力又は温度を逃す素子又は部材である。この閾値設計は、設計需要によって異なる。前記閾値は、電池セルにおける正極極板、負極極板、電解液及びセパレータのうちの一つ又は複数の材料に依存し得る。放圧機構は、防爆弁、防爆プレート、空気弁、放圧弁又は安全弁などのような形式を採用でき、且つ具体的に感圧又は感温の素子又は構造を採用でき、即ち、電池セルの内部の圧力又は温度が所定閾値に達すると、放圧機構が動作を実行し、又は放圧機構に設けられる脆弱構造が破壊され、それによって内部の圧力又は温度を逃すための開口又はチャンネルが形成される。
本出願に言及された「作動」とは、放圧機構が動作したり一定の状態に活性化したりすることによって、電池セルの内部の圧力及び温度が逃されることである。放圧機構による動作は、放圧機構のうちの少なくとも一部の破裂、破粋、引き裂き又は開きなどを含んでもよいが、それらに限らない。放圧機構の作動時、電池セルの内部の高温高圧物質は、排出物として作動する部位から外へ排出される。この方式により、圧力又は温度が制御可能である場合に電池セルに圧力及び温度の逃しを発生させることができ、それによって潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本出願に言及された電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は分裂された正負極極板、セパレータの破片、反応により発生した高温高圧気体、火炎などを含むが、それらに限らない。
電池セルにおける放圧機構は、電池の安全性に重要な影響を与える。例えば、短絡、過充電などの現象が発生すると、電池セルの内部に熱暴走が発生して圧力又は温度が急に上昇することを引き起こす恐れがある。このような場合に、放圧機構の作動によって内部の圧力及び温度を外へ逃して、電池セルの爆発や火事を防止することができる。
一般的な電池セルについて、ケースが電池セルの正出力極又は負出力極となるように電極アセンブリをケースに電気的に接続する必要があり、現在、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を容易に実現できない。
発明者は、電池セルにおいて、ケースが頂端が開口された中空構造であるため、電極アセンブリがケースに電気的に接続され、一般的に、ケースの外側からケースの底壁を電極アセンブリのタブに一体に溶接して、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を実現し、タブがケースの内部に位置し、タブとケースの底壁との溶接状況を判断することができないため、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を容易に実現できないことを発見した。
これに鑑み、本出願の実施例は、技術案を提供し、集電部品を電極アセンブリのエンドキャップに面する側に設置することによって、電極アセンブリとケースは、集電部品によって電気的に接続され、エンドキャップは、ケースの開口に被せられ、エンドキャップは、ケースにシール接続される。電池セルの組み立てプロセスにおいて、集電部品をケースの内部でケースに接続することができ、集電部品とケースとを接続した後の堅牢度を確保することができ、集電部品を電極アセンブリとケースに接続してから、エンドキャップをケースの開口に被せ且つケースにシール接続することで、電極アセンブリとケースとの電気的な接続を容易にする。
本出願の実施例に記述された技術案は、電池及び電池を使用する電力消費機器に適用できる。
電力消費機器は、車両、携帯電話、携帯型機器、ノートパソコン、汽船、宇宙航空機、電動玩具と電動工具などであってもよい。車両は、燃料油自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、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、宇宙航空機は、飛行機、ロケット、スペースシャトルと宇宙船などを含み、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、電気汽船玩具と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、組み立て電動工具と鉄道用電動工具、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と電気カンナなどを含む。本出願の実施例は、上記電力消費機器を特に制限しない。
以下の実施例は、説明を容易にするために、電力消費機器が車両であることを例にして説明する。
図１を参照すると、図１は、本出願のいくつかの実施例による車両１０００の構造概略図であり、車両１０００の内部に電池１００が設置され、電池１００は、車両１０００の底部又は頭部又は尾部に設置されてもよい。電池１００は、車両１０００の給電に用いられてもよく、例えば電池１００は、車両１０００の操作電源とすることができる。
車両１０００は、コントローラ２００とモータ３００とをさらに含んでもよく、コントローラ２００は、モータ３００への給電、例えば車両１０００の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力消費需要に用いるように電池１００を制御するために用いられる。
本出願のいくつかの実施例では、電池１００は、車両１０００の操作電源とすることができるだけでなく、車両１０００の駆動電源とし、燃料油又は天然ガスに替えて又はその一部に替えて車両１０００に駆動動力を提供することもできる。
いくつかの実施例では、図２を参照すると、図２は、本出願のいくつかの実施例による電池１００の構造概略図であり、電池１００は、複数の電池セル１０を含む。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い。ここで、直並列接続は、複数の電池セル１０に直列接続も並列接続もあることを指す。
いくつかの実施例では、電池１００はバスバー部材（図示しない）をさらに含んでもよく、複数の電池セル１０の間は、バスバー部材によって電気的な接続を実現して、複数の電池セル１０の直列接続又は並列接続又は直並列接続を実現することができる。
バスバー部材は、金属導体、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。
いくつかの実施例では、電池セル１０は、筐体２０をさらに含んでもよく、筐体２０は、電池セル１０を収容するために用いられる。筐体２０は、第一の部分２１と第二の部分２２とを含んでもよく、第一の部分２１と第二の部分２２は、互いに被せられて、電池セル１０を収容するための収容空間２３を画定する。無論、第一の部分２１と第二の部分２２との接続部は、シール素子（図示しない）によってシールを実現でき、シール素子は、シールリング、シーラントなどであってもよい。
ここで、第一の部分２１と第二の部分２２は、様々な形状、例えば、直方体、円筒体などであってもよい。第一の部分２１は、一側が開放された中空構造であってもよく、第二の部分２２は、一側が開放された中空構造であってもよく、第二の部分２２の開放側が第一の部分２１の開放側に被せられ、収容空間２３を有する筐体２０を形成する。無論、第一の部分２１は、一側が開放された中空構造であってもよく、第二の部分２２は、板状構造であってもよく、第二の部分２２が第一の部分２１の開放側に被せられ、収容空間２３を有する筐体２０を形成する。
図３を参照すると、図３は、本出願のいくつかの実施例による電池セル１０の分解図であり、電池セル１０は、ケース１１と、電極アセンブリ１２と、エンドキャップ１３と集電部品１４とを含んでもよく、ケース１１は、開口１１１を有し、電極アセンブリ１２は、ケース１１内に収容され、エンドキャップ１３は、開口１１１に被せられ、エンドキャップ１３は、ケース１１にシール接続され、集電部品１４は、ケース１１内に収容され、集電部品１４は、電極アセンブリ１２のエンドキャップ１３に面する側に位置し、集電部品１４は、電極アセンブリ１２がケース１１に電気的に接続されるように、ケース１１と電極アセンブリ１２を接続するように構成される。
ここで、エンドキャップ１３は、ケース１１の開口１１１に被せられ、電極アセンブリ１２と電解質を収容するためのシール空間１１２（図３に示されない）を形成することができ、電解質は、電解液であってもよい。
集電部品１４が電極アセンブリ１２のエンドキャップ１３に面する側に位置するため、電極アセンブリ１２とケース１１は、集電部品１４によって電気的に接続され、エンドキャップ１３は、ケース１１の開口１１１に被せられ、エンドキャップ１３は、ケース１１にシール接続され、このような構造によって、電池セル１０の組み立てプロセスにおいて、集電部品１４をケース１１の内部でケース１１に接続することができ、集電部品１４とケース１１とを接続した後の堅牢度を確保することができ、集電部品１４を電極アセンブリ１２とケース１１に接続してから、エンドキャップ１３をケース１１の開口１１１に被せ且つケース１１にシール接続することで、電極アセンブリ１２とケース１１との電気的な接続をさらに容易にする。
一般的な電池セル１０について、ケース１１の底壁がタブに一体に溶接されるため、ケース１１の底壁とタブを溶接するプロセスにおいて、ケース１１の底壁が破壊される状況が発生しやすく、漏液を引き起こし、電池セル１０の性能に影響を与える。本出願の実施例では、電極アセンブリ１２とケース１１は、集電部品１４によって電気的な接続を実現し、エンドキャップ１３は、ケース１１にシール接続され、電極アセンブリ１２は、エンドキャップ１３に直接に接続されず、電池セル１０は、エンドキャップ１３から漏液する状況が発生しにくい。
いくつかの実施例では、電池セル１０は、シール部材１５をさらに含んでもよく、エンドキャップ１３とケース１１は、シール部材１５によってシール接続されて、エンドキャップ１３とケース１１とのシール性能を確保する。
選択的に、シール部材１５は、ケース１１とエンドキャップ１３とを絶縁分離するように構成され、つまり、シール部材１５は、ケース１１とエンドキャップ１３との間でシール作用を果たすだけでなく、絶縁作用も果たし、エンドキャップ１３とケース１１とのシール性能を確保するとともに、エンドキャップ１３の帯電リスクを低減させる。
シール部材１５は、ゴム、プラスチックなどの材質であってもよく、エンドキャップ１３は、金属材質、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。
別のいくつかの実施例では、エンドキャップ１３とケース１１は、緊密な嵌合の方式によってシールを実現してもよく、例えば、エンドキャップ１３とケース１１との間に締まり嵌めを形成して、エンドキャップ１３とケース１１とのシール接続を実現する。本実施例では、エンドキャップ１３の帯電リスクを低減させるために、エンドキャップ１３は、絶縁材質であってもよい。
いくつかの実施例では、電池セル１０は、放圧機構１６をさらに含んでもよく、放圧機構１６は、エンドキャップ１３に設置され、電池セル１０の安全性を向上させるように、放圧機構１６は、電池セル１０の内部の圧力又は温度が閾値に達した時に作動して内部の圧力を逃すように構成されている。
放圧機構１６は、例えば防爆弁、防爆プレート、空気弁又は放圧弁などの部材であってもよい。図３において、放圧機構１６が防爆プレートである状況を例示的に示し、防爆プレートは、エンドキャップ１３に接着されてもよい。
電池セル１０が熱暴走して放圧機構１６によってエミッションを排出する時、エンドキャップ１３は帯電する可能性があり、エンドキャップ１３とケース１１との両方のうちの一方が正帯電し、他方が負帯電する場合、電池セル１０の短絡を引き起こす恐れがある。シール部材１５がケース１１とエンドキャップ１３とを絶縁分離することで、短絡のリスクを効果的に低減させることができる。
本出願の実施例では、ケース１１は、様々な形状、例えば、円筒体、直方体などであってもよい。ケース１１の形状は、電極アセンブリ１２の具体的な形状により決定されてもよい。例えば、電極アセンブリ１２が円筒体構造である場合、ケース１１は、円筒体構造を選択してもよく、電極アセンブリ１２が直方体構造である場合、ケース１１は、直方体構造を選択してもよい。
例示的には、図３において、ケース１１は、中空の円筒体構造であり、電極アセンブリ１２は、円筒体構造である。
ケース１１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。
いくつかの実施例では、ケース１１の融点は、エンドキャップ１３の融点よりも高くてもよい。例えば、ケース１１は、鋼材質であり、エンドキャップ１３は、アルミニウム材質である。
電池セル１０が熱暴走すると、エンドキャップ１３の融点がケース１１よりも低いため、エンドキャップ１３は、さらに溶融しやすく、電池セル１０が爆発して他の電池セル１０に衝撃する可能性を低減させ、電池１００全体が変形しひいては高圧失効するリスクを低減させる。
いくつかの実施例では、図４を参照すると、図４は、図３に示す電池セル１０の断面図であり、ケース１１は、筒体１１３と出力部１１４とを含んでもよく、筒体１１３の一端に開口１１１が設置され、筒体１１３の他端は、出力部１１４に接続され、筒体１１３は、集電部品１４に接続され、出力部１１４は、電極アセンブリ１２に電気的に接続される。筒体１１３と出力部１１４との両方のうちの一方は、電池セル１０の正出力極であり、他方は、電池セル１０の負出力極である。
放圧機構１６がエンドキャップ１３に設置される場合に、理解できるように、放圧機構１６と出力部１１４は、ケース１１の対向する両側に位置し、放圧機構１６は、出力部１１４の空間を占有せず、このような構造は、出力部１１４とバスバー部材が大きい接触面積を有することを確保することができ、過電流能力を向上させる。バスバー部材が出力部１１４に溶接されることを例にし、出力部１１４とバスバー部材は、大きい溶接面積を有する。
例示的には、筒体１１３は、円筒型構造であり、出力部１１４は、板状構造である。エンドキャップ１３は、筒体１１３の出力部１１４から離れる端の開口１１１に被せるために用いられ、エンドキャップ１３は、筒体１１３に適応する円形板状構造であってもよい。
選択的に、筒体１１３は、開口１１１から離れる端に折り返し部１１３１が形成され、筒体１１３の一部分が内へ凹んで第一のリミット突起１１３２を形成し、筒体１１３は、第一のリミット突起１１３２の位置にネック構造を形成する。エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、折り返し部１１３１と第一のリミット突起１１３２は、出力部１１４の両側にそれぞれ位置し、折り返し部１１３１と第一のリミット突起１１３２は、出力部１１４のエンドキャップの厚さ方向での移動を共同して制限する。
例示的には、折り返し部１１３１と第一のリミット突起１１３２は、いずれも環状構造である。
説明すべきこととして、電池セル１０において、出力部１１４は、正出力極であり、筒体１１３は、負出力極であってもよく、筒体１１３は、負出力極であり、出力部１１４は、正出力極であってもよい。正出力極と負出力極は、他の部材に接続され且つ電池セル１０の電気エネルギーを出力するための電池セル１０の部分である。二つの電池セル１０がバスバー部材によって電気的に接続されて、二つの電池セル１０の直列接続を実現することを例にし、一方の電池セル１０の正出力極と他方の電池セル１０の負出力極は、いずれもバスバー部材に溶接することができる。
理解できるように、電池セル１０の正出力極と負出力極との間は、絶縁状態にあるため、筒体１１３と出力部１１４との両方は、絶縁接続される。いくつかの実施例では、筒体１１３と出力部１１４は、絶縁ユニット１７によって絶縁分離されてもよい。絶縁ユニット１７は、ゴム、プラスチックなどの材質であってもよい。
いくつかの実施例では、電極アセンブリ１２は、本体１２１とタブとを含んでもよく、タブは、本体１２１から延びる。本体１２１は、正極極板と、負極極板と、セパレータとを含んでもよい。本体１２１は、正極極板、セパレータ及び負極極板を捲回することによって形成された捲回型構造であってもよい。本体１２１は、正極極板、セパレータ及び負極極板を積層して配置することによって形成された積層型構造であってもよい。
正極極板は、正極集電体と、正極集電体の対向する両側に塗覆された正極活物質層とを含む。負極極板は、負極集電体と、負極集電体の対向する両側に塗覆された負極活物質層とを含む。本体１２１は、極板の活物質層が塗覆された領域に対応する電極アセンブリ１２の部分であり、タブは、極板の活物質層が塗覆されなかった領域である。
タブは、第一のタブ１２２と第二のタブ１２３に分けられてもよく、第一のタブ１２２は、集電部品１４に接続されてもよく、電極アセンブリ１２とケース１１の筒体１１３との電気的な接続を実現し、第二のタブ１２３は、出力部１１４に接続されてもよく、電極アセンブリ１２と出力部１１４との電気的な接続を実現する。
例示的には、第一のタブ１２２は、筒状構造であってもよく、第一のタブ１２２の一端は、本体１２１に接続され、第一のタブ１２２の他端は、集電部品１４に溶接される。このような構造は、第一のタブ１２２と集電部品１４との接続の堅牢度を確保し、第一のタブ１２２と集電部品１４との接続プロセスを簡略化することができる。
例示的には、第二のタブ１２３は、筒状構造であってもよく、第二のタブ１２３の一端は、本体１２１に接続され、第二のタブ１２３の他端は、出力部１１４に溶接される。このような構造は、第二のタブ１２３と出力部１１４との接続の堅牢度を確保し、第二のタブ１２３と出力部１１４との接続プロセスを簡略化することができる。
第一のタブ１２２と第二のタブ１２３との両方のうちの一方は、正極タブであり、他方は、負極タブである。正極タブは、正極極板における正極活物質層が塗覆されていない領域である。負極タブは、負極極板における負極活物質層が塗覆されていない領域である。
説明すべきこととして、第一のタブ１２２が正極タブであり、第二のタブ１２３が負極タブである場合、筒体１１３は、正出力極であり、出力部１１４は、負出力極である。第一のタブ１２２が負極タブであり、第二の極板が正極タブである場合、筒体１１３は、負出力極であり、出力部１１４は、正出力極である。
本出願の実施例では、集電部品１４は、金属導体、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。集電部品１４は、様々な方式によってケース１１に接続されてもよい。例えば、集電部品１４は、ケース１１に溶接され、また例えば、集電部品１４とケース１１は、導電性接着剤によって接着される。
いくつかの実施例では、集電部品１４は、ケース１１に溶接され、且つ集電部品１４の融点は、ケース１１の融点よりも低い。
ケース１１の内部から集電部品１４をケース１１内に溶接する時、集電部品１４の融点がケース１１の融点よりも低いため、ケース１１には破壊される現象が発生しにくく、ケース１１の漏液のリスクを効果的に低減させる。
ケース１１が鋼材質であり、集電部品１４がアルミニウム材質であることを例にし、ケース１１の融点は、１５００℃であり、集電部品１４の融点は、６６０℃であり、溶接時、溶接温度は、６６０℃－１５００℃の間の温度を選択することができ、例えば、溶接温度は、８００℃であり、この温度は、ケース１１の融点に達せず、溶接プロセスにおいてケース１１には破壊される現象が発生しにくい。
具体的には、集電部品１４の融点は、ケース１１の筒体１１３の融点よりも低い。
いくつかの実施例では、図５を参照すると、図５は、図４に示す電池セル１０のＡ部の部分拡大図であり、集電部品１４は、ケース１１の内側面１１５に接続され、このような構造によって、集電部品１４とケース１１は、大きい接触面積を有し、集電部品１４とケース１１との接続の堅牢度を効果的に向上させ、過電流能力を向上させることができる。
ケース１１の内側面１１５は、母線がケース１１の開口１１１の周方向に沿って運動して形成した面であり、ここで言及された母線は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚに沿って配置された線である。ケース１１が円筒型構造であることを例にし、ケース１１の内側面１１５は、ケース１１の内周面である。
例示的には、集電部品１４は、ケース１１の内側面１１５に溶接される。
選択的に、エンドキャップ１３の外側面１３１とケース１１の内側面１１５は、対向して設置される。集電部品１４の少なくとも一部は、エンドキャップ１３の外側面１３１とケース１１の内側面１１５との間に位置し、エンドキャップ１３は、集電部品１４がケース１１に緊密に接触するように、集電部品１４の一部をケース１１の内側面１１５に押し付けるように構成され、集電部品１４とケース１１との接続の堅牢度を向上させる。
説明すべきこととして、エンドキャップ１３は、集電部品１４の一部をケース１１の内側面１１５に押し付け、エンドキャップ１３は、集電部品１４の一部をケース１１の内側面１１５に直接に押し付け、即ちエンドキャップ１３は、集電部品１４に直接に当接してもよく、エンドキャップ１３は、集電部品１４の一部をケース１１の内側面１１５に間接に押し付け、即ちエンドキャップ１３は、集電部品１４に間接に当接してもよく、例えば、エンドキャップ１３とケース１１がシール部材１５によってシール接続される場合に、エンドキャップ１３は、シール部材１５によって集電部品１４に間接に当接する。
いくつかの実施例では、集電部品１４は、第一の接続部１４１と第二の接続部１４２とを含み、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、第一の接続部１４１の少なくとも一部は、エンドキャップ１３と電極アセンブリ１２との間に位置し、集電部品１４と電極アセンブリ１２との電気的な接続を実現するように、第一の接続部１４１は、電極アセンブリ１２に接続されるように構成される。第二の接続部１４２は、第一の接続部１４１に接続され、且つ第一の接続部１４１からエンドキャップ１３の厚さ方向Ｚに沿って電極アセンブリ１２から離反して延び、第二の接続部１４２は、ケース１１に接続されるように構成される。このような集電部品１４は、構造が簡単であり、成形製造しやすく、電極アセンブリ１２に容易に接続できるだけでなく、ケース１１に容易に接続できる。
ここで、第一の接続部１４１は、電極アセンブリ１２の第一のタブ１２２に接続するために用いられ、例えば、第一の接続部１４１は、第一のタブ１２２に溶接される。第二の接続部１４２は、ケース１１の内側面１１５に接続されてもよく、例えば、第二の接続部１４２は、ケース１１の内側面１１５に溶接される。
例示的には、図５に示すように、エンドキャップ１３は、シール部材１５によって集電部品１４の第二の接続部１４２をケース１１の内側面１１５に押し付けて、集電部品１４とケース１１との接続の堅牢度を向上させる。
選択的に、第二の接続部１４２は、第一の接続部１４１の外縁に接続される環状構造であり、このような構造によって、集電部品１４は、打ち抜きの方式によって形成されてもよく、成形が簡単で容易である。なお、環状の第二の接続部１４２とケース１１は、大きい接触面積を有し、過電流能力を向上させることに有利である。
いくつかの実施例では、ケース１１の内面は、段差面１１６を含み、集電部品１４は、電極アセンブリ１２に面する方向に沿って段差面１１６に当接し、段差面１１６は、集電部品１４に対して制限作用を果たして、集電部品１４が電極アセンブリ１２に面する方向に沿って移動することを制限する。
電池セル１０の組み立てプロセスにおいて、集電部品１４を段差面１１６に当接させた後、集電部品１４をケース１１に接続することができ、集電部品１４の取り付けを容易に実現することができる。
ここで、段差面１１６は、ケース１１の内側面１１５に接続され、集電部品１４の第一の接続部１４１は、電極アセンブリ１２に面する方向に沿って段差面１１６に当接してもよい。
本実施例では、図５に示すように、集電部品１４は、ケース１１の内側面１１５に接続されてもよい。他の実施例では、集電部品１４は、ケース１１の内側面１１５に接続されず、段差面１１６に当接し且つ接続されてもよく、例えば、集電部品１４の第一の接続部１４１は、段差面１１６に溶接され、集電部品の第二の接続部１４２は、ケース１１の内側面１１５に接触するが、接続されない。
いくつかの実施例では、続いて図５を参照すると、ケース１１は、開口１１１の一端にリミット部１１７が設けられ、リミット部１１７は、エンドキャップ１３が電極アセンブリ１２から離反する方向に沿ってケース１１を脱離することを制限するように構成され、つまり、リミット部１１７は、エンドキャップ１３に対して制限作用を果たし、制限エンドキャップ１３が電極アセンブリ１２から離反する方向に沿ってケース１１を脱離する。
理解できるように、リミット部１１７は、ケース１１の筒体１１３の出力部１１４から離れる端に位置する。
リミット部１１７は、ケース１１の一部分を内へ折り返す折り返し構造であってもよく、つまり、ケース１１を折り返す方式によってケース１１の開口１１１の位置にリミット部１１７を形成することができ、成形が簡単である。
電池セル１０の組み立てプロセスにおいて、集電部品１４をケース１１内に収容し且つ電極アセンブリ１２とケース１１に接続してから、エンドキャップ１３をケース１１の開口１１１に被せ、最後にケース１１を折り返す方式によってリミット部１１７を形成して、エンドキャップ１３を制限することができる。
リミット部１１７がエンドキャップ１３に対してより良いリミット能力を果たすことができるように、リミット部１１７を環状構造に設置してもよい。無論、環状のリミット部１１７は、エンドキャップ１３とのシールをさらに容易に実現する。
いくつかの実施例では、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、エンドキャップ１３の少なくとも一部は、リミット部１１７と集電部品１４との間に位置し、リミット部１１７と集電部品１４は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚでの移動を共同して制限し、それによってエンドキャップ１３は、ケース１１内でケース１１の厚さ方向Ｚに沿って容易に暴れることができない。
例示的には、図５において、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、エンドキャップ１３の一部は、リミット部１１７と集電部品１４の第一の接続部１４１との間に位置する。
リミット部１１７と集電部品１４は、いずれもエンドキャップ１３に対して制限作用を果たす。エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚでの移動を制限するように、集電部品１４は、エンドキャップ１３に直接に当接してもよく、間接に当接してもよく、リミット部１１７は、エンドキャップ１３に直接に当接してもよく、間接に当接してもよい。例示的には、図５において、エンドキャップ１３は、シール部材１５によってリミット部１１７に当接する。
別のいくつかの実施例では、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、エンドキャップ１３の少なくとも一部は、リミット部１１７と段差面１１６との間に位置し、リミット部１１７と段差面１１６は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚでの移動を共同して制限し、それによってエンドキャップ１３は、ケース１１内でケース１１の厚さ方向Ｚに沿って容易に暴れることができない。
リミット部１１７と段差面１１６は、いずれもエンドキャップ１３に対して制限作用を果たす。エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚでの移動を制限するように、リミット部１１７は、エンドキャップ１３に直接に当接してもよく、間接に当接してもよく、段差面１１６は、エンドキャップ１３に直接に当接してもよく、間接に当接してもよくい。
いくつかの実施例では、続いて図５を参照すると、エンドキャップ１３とケース１１がシール部材１５によってシール接続される場合に、シール部材１５は、ケース１１の開口１１１の周方向に沿ってエンドキャップ１３に被覆されてもよい。このような構造は、一方で、シール部材１５のエンドキャップ１３とケース１１とに対するシール性能を向上させ、もう一方で、シール部材１５とケース１１との一体性を向上させる。電池セル１０の組み立てプロセスにおいて、シール部材１５をエンドキャップ１３に被覆してから、エンドキャップ１３とシール部材１５を一体としてケース１１に取り付けることができる。
いくつかの実施例では、ケース１１の開口１１１の一端にリミット部１１７が設置される場合に、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、シール部材１５の少なくとも一部は、エンドキャップ１３とリミット部１１７との間に位置して、エンドキャップ１３とケース１１とのシール接続を実現し、エンドキャップ１３とケース１１との間が良好なシール性を有することを確保する。
いくつかの実施例では、シール部材１５は、エンクロージャー１５１と第三の接続部１５２とを含んでもよく、第三の接続部１５２は、エンクロージャー１５１に接続される。エンドキャップ１３の少なくとも一部は、エンクロージャー１５１内に位置し、エンドキャップ１３のその厚さ方向Ｚにおいて、第三の接続部１５２は、エンドキャップ１３とリミット部１１７との間に位置して、エンドキャップ１３とケース１１とのシール接続を実現する。
エンドキャップ１３の少なくとも一部がエンクロージャー１５１内に位置するため、シール部材１５がケース１１の開口１１１の周方向に沿ってエンドキャップ１３を被覆することを実現する。第三の接続部１５２がエンドキャップ１３とリミット部１１７との間に位置するため、エンドキャップ１３とケース１１とのシール接続を実現し、集電部品１４とエンドキャップ１３との間がシールされなくても、エンドキャップ１３とケース１１との間に漏液の状況が発生しない。シール部材１５の全体構造は、簡単であり、エンドキャップ１３とケース１１との良好なシールを実現するとともに、シール部材１５とエンドキャップ１３は、非常に良い一体性を有する。
シール部材１５が絶縁性能を有する場合に、シール部材１５のエンクロージャー１５１と第三の接続部１５２は、エンドキャップ１３とケース１１との間でいずれも絶縁作用を果たすことができる。
例示的には、エンドキャップ１３は、シール部材１５のエンクロージャー１５１によって集電部品１４の第二の接続部１４２をケース１１の内側面１１５に押し付ける。第三の接続部１５２とリミット部１１７は、いずれも環状構造であり、第三の接続部１５２の内径は、リミット部１１７の内径よりも小さい。
いくつかの実施例では、図６を参照すると、図６は、本出願のまた別のいくつかの実施例による電池セル１０の部分拡大図であり、シール部材１５は、第四の接続部１５３をさらに含んでもよく、エンクロージャー１５１と、第三の接続部１５２と、第四の接続部１５３とは、順に接続される。エンドキャップ１３は、本体部１３２と延び部１３３とを含み、延び部１３３は、本体部１３２から電極アセンブリ１２から離反する方向に沿って延び、エンクロージャー１５１は、延び部１３３の外側に位置し、第四の接続部１５３は、延び部１３３の内側に位置し、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、第三の接続部１５２は、延び部１３３とリミット部１１７との間に位置する。リミット部１１７には屈折部１１８が設けられ、屈折部１１８は、リミット部１１７に対して電極アセンブリ１２に接近する方向へ屈折し、第四の接続部１５３は、延び部１３３と屈折部１１８との間に位置する。リミット部１１７は、第三の接続部１５２を延び部１３３に押さえ、屈折部１１８は、第四の接続部１５３を延び部１３３に押さえる。このような構造は、エンドキャップ１３とケース１１との間のシール性をさらに向上させることができる。
例示的には、第三の接続部１５２、リミット部１１７及び第四の接続部１５３は、いずれも環状構造である。
本実施例では、ケース１１には段差面１１６が設置されてもよく、段差面１１６が設置されなくてもよい。例示的には、図６において、ケース１１には段差面１１６が設置されない。
説明すべきこととして、本出願の実施例では、シール部材１５は、上記構造に限らず、シール部材１５は、他の構造であってもよい。例えば、シール部材１５は、エンクロージャー１５１のみを含み、エンクロージャー１５１は、両端が開放された構造であり、エンクロージャー１５１は、エンドキャップ１３の外周に被覆され、エンクロージャー１５１は、エンドキャップ１３の外側面１３１及びケース１１の内側面１１５に当接し、又はエンクロージャー１５１は、エンドキャップ１３の外側面１３１及び集電部品１４の第二の接続部１４２に当接し、それによってケース１１とエンドキャップ１３とのシールを実現する。また例えば、シール部材１５は、第三の接続部１５２のみを含み、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、第三の接続部１５２は、リミット部１１７とエンドキャップ１３との間に位置し、それによってケース１１とエンドキャップ１３とのシールを実現する。
説明すべきこととして、本出願の実施例では、ケース１１の段差面１１６は、様々な形成形式を有することができる。例えば、図５に示すように、ケース１１の、開口１１１に接近する一部は、横方向へ突出することで、ケース１１の突出した部分の内径は、ケース１１の突出しなかった部分の内径よりも大きくなり、さらに段差面１１６を形成し、また例えば、図７を参照すると、図７は、本出願のさらなるいくつかの実施例による電池セル１０の部分拡大図であり、ケース１１の一部分を内へ凹んで第二のリミット突起１１９を形成し、ケース１１は、第二のリミット突起１１９の位置にネック構造を形成し、第二のリミット突起１１９は、電極アセンブリ１２の本体１２１がエンドキャップ１３に接近する方向へ移動することを制限するために用いられ、第二のリミット突起１１９の電極アセンブリ１２から離反する側には段差面１１６が形成される。例示的には、第二のリミット突起１１９は、環状構造である。
いくつかの実施例では、図８を参照すると、図８は、図４に示す電池セル１０の部分図であり、電池セル１０は、絶縁部材１８をさらに含んでもよく、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、絶縁部材１８は、第一のタブ１２２とエンドキャップ１３との間に位置し、絶縁部材１８は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚの投影に沿って第一のタブ１２２を覆う。絶縁部材１８は、エンドキャップ１３と第一のタブ１２２とを分離する作用を果たし、エンドキャップ１３の帯電リスクを低減させる。
絶縁部材１８は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚの投影に沿って第一のタブ１２２を覆い、即ち絶縁部材１８は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚの投影に沿って第一のタブ１２２の本体１２１から離れる端面（第一のタブ１２２の集電部品１４に接続された端面）を覆う。第一のタブ１２２が筒状構造であることを例にし、絶縁部材１８は、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚの投影に沿って第一のタブ１２２の本体１２１から離れる環状端面を覆う。
絶縁部材１８は、ゴム、プラスチックなどの材質であってもよい。
いくつかの実施例では、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、絶縁部材１８の少なくとも一部は、集電部品１４とエンドキャップ１３との間に位置して、集電部品１４とエンドキャップ１３とを絶縁分離する。
例示的には、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、絶縁部材１８の一部は、集電部品１４の第一の接続部１４１とエンドキャップ１３との間に位置して、集電部品１４とエンドキャップ１３とを絶縁分離する。絶縁部材１８には第一のスルーホール１８１が設けられ、第一の接続部１４１には第二のスルーホール１４３が設けられ、第一のスルーホール１８１と第二のスルーホール１４３は、いずれも電極アセンブリ１２の本体１２１の中心穴１２４に連通し、第一のスルーホール１８１と第二のスルーホール１４３は、いずれも放圧機構１６に対向して設置されて、電池セル１０の内部の圧力又は温度が閾値に達した時に放圧機構１６によって電池セル１０の内部の圧力を逃すことを容易にする。
図８に示すように、絶縁部材１８とシール部材１５との両方は、互いに独立してもよく、即ち絶縁部材１８とシール部材１５は、二つの単独の部材である。他の実施例では、図９を参照すると、図９は、本出願の他の実施例による電池セル１０の部分図であり、絶縁部材１８とシール部材１５との両方は、一体成形構造であってもよく、即ち絶縁部材１８とシール部材１５は、一体成形して製造される。例示的には、エンドキャップ１３の厚さ方向Ｚにおいて、絶縁部材１８と第三の接続部１５２は、エンクロージャー１５１の両端にそれぞれ位置し、絶縁部材１８と第三の接続部１５２は、エンドキャップ１３がシール部材１５を離脱することを共同して制限する。
本出願の実施例は、電池セル１０の製造方法を提供し、図１０を参照すると、図１０は、本出願のいくつかの実施例による電池セル１０の製造方法のフローチャートであり、製造方法は、
Ｓ１００：開口１１１を有するケース１１を提供することと、
Ｓ２００：電極アセンブリ１２を提供することと、
Ｓ３００：エンドキャップ１３を提供することと、
Ｓ４００：集電部品１４を提供することと、
Ｓ５００：集電部品１４を電極アセンブリ１２に接続することと、
Ｓ６００：電極アセンブリ１２と集電部品１４をケース１１内に収容することと、
Ｓ７００：電極アセンブリ１２がケース１１に電気的に接続されるように集電部品１４をケース１１に接続することと、
Ｓ８００：エンドキャップ１３をケース１１の開口１１１に被せ、且つエンドキャップ１３をケース１１にシール接続することで、集電部品１４が電極アセンブリ１２のエンドキャップ１３に面する側に位置することとを含む。
上記方法では、ステップＳ１００、ステップＳ２００、ステップＳ３００及びステップＳ４００の前後順序を限定せず、例えば、先ずステップＳ４００を実行し、次にステップＳ３００を実行し、続いてステップＳ２００を実行し、最後にステップＳ１００を実行してもよい。
いくつかの実施例では、ステップＳ７００は、ケース１１の内部から集電部品１４をケース１１に溶接することを含んでもよく、ここで、集電部品１４の融点は、ケース１１の融点よりも低い。
集電部品１４の融点がケース１１の融点よりも低いため、ケース１１の内部から集電部品１４をケース１１に溶接することで、ケース１１には破壊される現象が発生しにくく、ケース１１の漏液のリスクを効果的に低減させる。
いくつかの実施例では、図１１を参照すると、図１１は、本出願のまた別のいくつかの実施例による電池セル１０の製造方法のフローチャートであり、エンドキャップ１３を開口１１１に被せた後、製造方法は、
Ｓ９００：ケース１１に対して折り返し処理を行い、ケース１１が開口１１１が設置される端にリミット部１１７を形成するようにすることで、リミット部１１７は、エンドキャップ１３が電極アセンブリ１２から離反する方向に沿ってケース１１を脱離することを制限することをさらに含んでもよい。
折り返しの方式によってリミット部１１７を形成して、エンドキャップ１３が電極アセンブリ１２から離反する方向に沿ってケース１１を脱離することを制限し、実現方式が簡単であり、製造コストを効果的に低減させることができる。
説明すべきこととして、上記各実施例による製造方法によって製造された電池セル１０の関連構造は、前述各実施例による電池セル１０を参照すればよく、ここでこれ以上説明しない。
なお、本出願の実施例は、電池セル１０の製造機器２０００をさらに提供し、図１２を参照すると、図１２は、本出願のいくつかの実施例による電池セル１０の製造機器２０００の概略ブロック図であり、製造機器２０００は、第一の提供装置１１００と、第二の提供装置１２００と、第三の提供装置１３００と、第四の提供装置１４００と組み立て装置１５００とを含む。
第一の提供装置１１００は、開口１１１を有するケース１１を提供するために用いられる。第二の提供装置１２００は、電極アセンブリ１２を提供するために用いられる。第三の提供装置１３００は、エンドキャップ１３を提供するために用いられる。第四の提供装置１４００は、集電部品１４を提供するために用いられる。組み立て装置１５００は、集電部品１４を電極アセンブリ１２に接続し、電極アセンブリ１２と集電部品１４をケース１１内に収容し、電極アセンブリ１２がケース１１に電気的に接続されるように集電部品１４をケース１１に接続し、エンドキャップ１３を開口１１１に被せ、且つエンドキャップ１３をケース１１にシール接続することで、集電部品１４が電極アセンブリ１２のエンドキャップ１３に面する側に位置するために用いられる。
説明すべきこととして、上記実施例による製造機器２０００によって製造された電池セル１０の関連構造は、前述各実施例による電池セル１０を参照すればよく、ここでこれ以上説明しない。
説明すべきこととして、衝突しない限り、本出願における実施例及び実施例における特徴は、互いに組み合わせられる可能である。
以上の実施例は、本出願の技術案を説明するためのものに過ぎず、本出願を限定するためのものではなく、当業者にとって、本出願は、様々な変更と変化が可能である。本出願の精神と原則の範囲内で行われた任意の修正、同等の置き換え、改良などは、いずれも本出願の保護範囲内に含まれるべきである。
１０ 電池セル
１１ ケース
１２ 電極アセンブリ
１３ エンドキャップ
１４ 集電部品
１５ シール部材
１６ 放圧機構
１７ 絶縁ユニット
１８ 絶縁部材
２０ 筐体
２１ 第一の部分
２２ 第二の部分
２３ 収容空間
１００ 電池
１１１ 開口
１１２ シール空間
１１３ 筒体
１１４ 出力部
１１５ 内側面
１１６ 段差面
１１７ リミット部
１１８ 屈折部
１１９ 第二のリミット突起
１２１ 本体
１２２ 第一のタブ
１２３ 第二のタブ
１２４ 中心穴
１３１ 外側面
１３２ 本体部
１３３ 延び部
１４１ 第一の接続部
１４２ 第二の接続部
１４３ 第二のスルーホール
１５１ エンクロージャー
１５２ 第三の接続部
１５３ 第四の接続部
１８１ 第一のスルーホール
２００ コントローラ
３００ モータ
１０００ 車両
１１００ 第一の提供装置
１１３１ 折り返し部
１１３２ 第一のリミット突起
１２００ 第二の提供装置
１３００ 第三の提供装置
１４００ 第四の提供装置
１５００ 組み立て装置
２０００ 製造機器
説明すべきこととして、電池セル１０において、出力部１１４は、正出力極であり、筒体１１３は、負出力極であってもよく、筒体１１３は、正出力極であり、出力部１１４は、負出力極であってもよい。正出力極と負出力極は、他の部材に接続され且つ電池セル１０の電気エネルギーを出力するための電池セル１０の部分である。二つの電池セル１０がバスバー部材によって電気的に接続されて、二つの電池セル１０の直列接続を実現することを例にし、一方の電池セル１０の正出力極と他方の電池セル１０の負出力極は、いずれもバスバー部材に溶接することができる。

Claims (27)

  1. 電池セルであって、
    開口を有するケースと、
    前記ケース内に収容される電極アセンブリと、
    前記開口に被せられ、且つ前記ケースにシール接続されるエンドキャップと、
    前記ケース内に収容され、且つ前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置し、前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記ケースと電極アセンブリとを接続するように構成される集電部品とを含む、電池セル。
  2. 前記集電部品は、前記ケースの内側面に接続される、請求項１に記載の電池セル。
  3. 前記エンドキャップの外側面と前記ケースの内側面は、対向して設置され、
    前記集電部品の少なくとも一部は、前記エンドキャップの外側面と前記ケースの内側面との間に位置し、前記エンドキャップは、前記集電部品の一部を前記ケースの内側面に押し付けるように構成される、請求項２に記載の電池セル。
  4. 前記集電部品は、第一の接続部と第二の接続部とを含み、
    前記エンドキャップの厚さ方向において、前記第一の接続部の少なくとも一部は、前記エンドキャップと前記電極アセンブリとの間に位置し、前記第一の接続部は、前記電極アセンブリに接続されるように構成され、
    前記第二の接続部は、前記第一の接続部に接続され、且つ前記第一の接続部から前記エンドキャップの厚さ方向に沿って前記電極アセンブリから離反して延び、前記第二の接続部は、前記ケースに接続されるように構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の電池セル。
  5. 前記第二の接続部は、前記第一の接続部の外縁に接続される環状構造である、請求項４に記載の電池セル。
  6. 前記ケースは、前記開口の一端にリミット部が設置され、
    前記リミット部は、前記エンドキャップが前記電極アセンブリから離反する方向に沿って前記ケースを脱離することを制限するように構成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の電池セル。
  7. 前記エンドキャップの厚さ方向において、前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記リミット部と前記集電部品との間に位置し、前記リミット部と前記集電部品は、前記エンドキャップの前記エンドキャップの厚さ方向での移動を共同して制限する、請求項６に記載の電池セル。
  8. 前記ケースの内面は、段差面を含み、
    前記エンドキャップの厚さ方向において、前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記リミット部と前記段差面との間に位置し、前記リミット部と前記段差面は、前記エンドキャップの前記エンドキャップの厚さ方向での移動を共同して制限する、請求項６に記載の電池セル。
  9. 前記リミット部は、環状構造である、請求項６から８のいずれか１項に記載の電池セル。
  10. 前記リミット部は、前記ケースの一部分を内へ折り返す折り返し構造である、請求項６から９のいずれか１項に記載の電池セル。
  11. 前記ケースの内面は、段差面を含み、
    前記集電部品は、前記電極アセンブリに面する方向に沿って前記段差面に当接する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の電池セル。
  12. 前記電池セルは、シール部材をさらに含み、
    前記エンドキャップと前記ケースは、前記シール部材によってシール接続される、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電池セル。
  13. 前記シール部材は、前記ケースと前記エンドキャップとを絶縁分離するように構成される、請求項１２に記載の電池セル。
  14. 前記シール部材は、前記開口の周方向に沿って前記エンドキャップに被覆されるように構成される、請求項１２又は１３に記載の電池セル。
  15. 前記ケースは、前記開口の一端にリミット部が設置され、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記シール部材の少なくとも一部は、前記エンドキャップと前記リミット部との間に位置して、前記エンドキャップと前記ケースとのシール接続を実現する、請求項１２から１４のいずれか１項に記載の電池セル。
  16. 前記シール部材は、エンクロージャーと第三の接続部とを含み、前記第三の接続部は、前記エンクロージャーに接続され、
    前記エンドキャップの少なくとも一部は、前記エンクロージャー内に位置し、前記エンドキャップのその厚さ方向において、前記第三の接続部は、前記エンドキャップとリミット部との間に位置して、前記エンドキャップとケースとのシール接続を実現する、請求項１５に記載の電池セル。
  17. 前記電極アセンブリは、第一のタブを含み、前記第一のタブは、前記集電部品に接続されるように構成され、
    前記電池セルは、絶縁部材をさらに含み、前記エンドキャップの厚さ方向において、前記絶縁部材は、前記第一のタブと前記エンドキャップとの間に位置し、前記絶縁部材は、前記エンドキャップの厚さ方向の投影に沿って前記第一のタブを覆う、請求項１から１６のいずれか１項に記載の電池セル。
  18. 前記電極アセンブリは、本体と第一のタブとを含み、前記第一のタブは、筒状構造であり、前記第一のタブの一端は、前記本体に接続され、前記第一のタブの他端は、前記集電部品に溶接される、請求項１から１７のいずれか１項に記載の電池セル。
  19. 前記集電部品は、前記ケースに溶接される、請求項１から１８のいずれか１項に記載の電池セル。
  20. 前記集電部品の融点は、前記ケースの融点よりも低い、請求項１９に記載の電池セル。
  21. 前記電池セルは、放圧機構をさらに含み、
    前記放圧機構は、前記エンドキャップに設置され、前記放圧機構は、前記電池セルの内部の圧力又は温度が閾値に達した時に作動して前記内部の圧力を逃すように構成される、請求項１から２０のいずれか１項に記載の電池セル。
  22. 電池であって、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電池セルを複数含む、電池。
  23. 電力消費機器であって、請求項１から２１のいずれか１項に記載の電池セルを含む、電力消費機器。
  24. 電池セルの製造方法であって、
    開口を有するケースを提供することと、
    電極アセンブリを提供することと、
    エンドキャップを提供することと、
    集電部品を提供することと、
    集電部品を前記電極アセンブリに接続することと、
    前記電極アセンブリと前記集電部品を前記ケース内に収容することと、
    前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記集電部品を前記ケースに接続することと、
    前記エンドキャップを前記開口に被せ、且つ前記エンドキャップを前記ケースにシール接続することで、前記集電部品が前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置することとを含む、電池セルの製造方法。
  25. 前記の、前記集電部品を前記ケースに接続することは、
    前記ケースの内部から前記集電部品を前記ケースに溶接することを含み、
    ここで、前記集電部品の融点は、前記ケースの融点よりも低い、請求項２４に記載の製造方法。
  26. 前記製造方法は、
    前記エンドキャップを前記開口に被せた後、前記ケースに対して折り返し処理を行い、前記ケースが前記開口が設置される端にリミット部を形成するようにすることで、前記リミット部は、前記エンドキャップが前記電極アセンブリから離反する方向に沿って前記ケースを脱離することを制限することをさらに含む、請求項２４又は２５に記載の製造方法。
  27. 電池セルの製造機器であって、
    開口を有するケースを提供するための第一の提供装置と、
    電極アセンブリを提供するための第二の提供装置と、
    エンドキャップを提供するための第三の提供装置と、
    集電部品を提供するための第四の提供装置と、
    集電部品を前記電極アセンブリに接続し、前記電極アセンブリと前記集電部品を前記ケース内に収容し、前記電極アセンブリが前記ケースに電気的に接続されるように前記集電部品を前記ケースに接続し、前記エンドキャップを前記開口に被せ、且つ前記エンドキャップを前記ケースにシール接続することで、前記集電部品が前記電極アセンブリの前記エンドキャップに面する側に位置するための組み立て装置とを含む、電池セルの製造機器。
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