JP2024510687A - 電池、電力消費機器、電池の製造方法及び機器 - Google Patents

電池、電力消費機器、電池の製造方法及び機器 Download PDF

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Abstract

Figure 2024510687000001
電池（１０）、電力消費機器、電池（１０）の製造方法及び機器を提供する。該電池（１０）は第１方向に沿って並べられた複数の電池セル（２０）と、セパレーター（１０１）と、掛け壁（２０４）とを備え、電池セル（２０）は第１壁（２０１）と第２壁（２０２）を備え、第１壁（２０１）は電池セル（２０）の表面積が最大の壁であり、第２壁（２０２）は第１壁（２０１）に接続され、セパレーター（１０１）は第１方向に沿って延伸し且つ複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の第１壁（２０１）に接続され、掛け壁（２０４）は複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の第２壁（２０２）に接続され、電池セル（２０）が電力消費機器に設けられる場合、電池セル（２０）は掛け壁（２０４）の下方に位置し、掛け壁（２０４）は電池セル（２０）を掛けることに用いられる。本願の実施例の技術案によれば、電池（１０）の性能を向上できる。

Description

本願は電池の技術分野に関し、特に電池、電力消費機器、電池の製造方法及び機器に関する。
環境汚染の深刻化に伴って、新エネルギー産業はますます注目を集めている。新エネルギー産業では、電池技術はその発展に関わる重要な要素である。
電池内部のスペースの利用率は、電池の構造強度及びエネルギー密度に影響を与え、さらに電池の性能に影響を与える。電池の性能をどのように向上させるかは、電池技術において急いで解決する必要がある技術的課題である。
本願は、電池、電力消費機器、電池の製造方法及び機器を提供し、電池の構造強度及びエネルギー密度を向上させることができ、それにより電池の性能を向上させることができる。
第１態様によれば、電池を提供し、第１方向に沿って並べられた複数の電池セルと、セパレーターと、掛け壁とを備え、前記電池セルは第１壁と第２壁を備え、前記第１壁は前記電池セルの表面積が最大の壁であり、前記第２壁は前記第１壁に接続され、前記セパレーターは前記第１方向に沿って延伸し且つ前記複数の電池セルのうちの各電池セルの前記第１壁に接続され、前記掛け壁は前記複数の電池セルのうちの各電池セルの前記第２壁に接続され、前記電池セルが電力消費機器に設けられる場合、前記電池セルは前記掛け壁の下方に位置し、前記掛け壁は前記電池セルを掛けることに用いられる。
本願の実施例では、電池において、第１方向に沿って並べられた１列の複数の電池セルのうちの各電池セルの表面積が最大の第１壁に接続されるセパレーターが設けられ、セパレーターにより複数の電池セルは一体に接続され、この場合に、電池内にサイドプレートやビーム等の構造を設けなくてもよく、電池内部のスペースの利用率を最大限に高めて、電池の構造強度及びエネルギー密度を向上させることができ、電池において、第１方向に沿って並べられた複数の電池セルのうちの各電池セルの第２壁に接続される掛け壁がさらに設けられ、該第２壁は第１壁に接続され、電池セルが電力消費機器に設けられる場合、電池セルは掛け壁の下方に位置し、掛け壁に掛けられる。このようにして、電池セルの第２壁は掛け壁に直接接続され、掛け壁と電池セルとの間にスペースを必要とせず、電池内部のスペースの利用率をさらに高めて、電池のエネルギー密度を向上させ、また、電池セルが掛け壁に掛けられることで、電池の構造強度を向上させることができ、従って、本願の実施例の技術案は電池の性能を向上させることができる。
１つの可能な実施形態では、前記電池セルの第３壁に電極端子が設けられ、前記第３壁と前記第２壁は第２方向に沿って間隔をあけて対向して設けられ、前記第２方向は前記第２壁に垂直であり、又は、前記第３壁は前記第２壁に接続され、且つ前記第１方向は前記第３壁に垂直である。
電極端子は第３壁に設けられ、該第３壁と第２壁は第２方向に対向して設けられ、第２方向は第２壁に垂直であり、又は、該第３壁は第２壁に接続され、且つ第１方向は第３壁に垂直である。すなわち電極端子は掛け壁ではない壁に設けられ、このようにして、電池セルと掛け壁との間に電極端子のためのスペースを事前に残す必要がなく、それにより電池内部のスペースの利用率を最大限に高め、電池のエネルギー密度を向上させることができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターは金属材料プレートである。このようにして、セパレーターの強度を確保することができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの表面に絶縁層が設けられる。セパレーターの表面に絶縁層を設けることにより、セパレーターの第１壁に接続される表面を絶縁面にすることができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターは非金属材料プレートである。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーター内に第１空洞部が設けられる。第１空洞部はセパレーターの強度を確保するとともに、セパレーターの重量を減らすことができ、そして、第１空洞部はセパレーターに第１壁に垂直な方向における大きな圧縮スペースを有させることができ、それにより電池セルに大きな膨張スペースを提供することができる。
１つの可能な実施形態では、前記第１空洞部は流体を収容して前記電池セルの温度を調節することに用いられ、このようにして、電池セルの温度を効果的に管理することができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの第３方向におけるサイズＴ１は０．１～１００ｍｍであり、前記第３方向は前記第１壁に垂直である。セパレーターの第３方向におけるサイズＴ１が小さすぎると、セパレーターの剛性は低く、電池の構造強度を効果的に向上させることができず、セパレーターの第３方向におけるサイズＴ１が大きすぎると、電池内部のスペースを多く占めてしまい、電池のエネルギー密度を向上させることに不利であり、それによってセパレーターの第３方向におけるサイズＴ１を０．１～１００ｍｍに設定し、このようにして、電池のエネルギー密度を確保することができるとともに、電池の構造強度を向上させることができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの前記第３方向におけるサイズＴ１と前記電池セルの前記第３方向におけるサイズＴ２とは、０＜Ｔ１／Ｔ２≦７を満たす。このようにして、電池のエネルギー密度を確保し、電池の安全性能を確保することができる。
１つの可能な実施形態では、０＜Ｔ１／Ｔ２≦１であり、それにより、電池のエネルギー密度をさらに向上させ、電池の安全性能を確保する。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの重量Ｍ１と前記電池セルの重量Ｍ２とは、０＜Ｍ１／Ｍ２≦２０を満たす。このようにして、電池の重量エネルギー密度を確保し、電池の安全性能を確保することができる。
１つの可能な実施形態では、０．１≦Ｍ１／Ｍ２≦１であり、それにより、電池のエネルギー密度をさらに向上させ、電池の安全性能を確保する。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの前記複数の電池セルの前記第１壁に接続された表面の面積Ｓ１と前記第１壁の面積Ｓ２とは、０．２≦Ｓ１／Ｓ２≦３０を満たす。このようにして、電池のエネルギー密度を確保し、電池の安全性能を確保することができる。
１つの可能な実施形態では、２≦Ｓ１／Ｓ２≦１０であり、それにより、電池のエネルギー密度をさらに向上させ、電池の安全性能を確保する。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの比熱容量Ｑと前記セパレーターの重量Ｍ１とは、０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）を満たす。Ｑ／Ｍ１＜０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、セパレーターは多くのエネルギーを吸収し、電池セルの温度は低くなりすぎて、リチウム析出が発生する可能性があり、Ｑ／Ｍ１＞１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、セパレーターの熱伝導率が低く、熱を速やかに奪うことができない。０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、電池の安全性能を確保することができる。
１つの可能な実施形態では、０．３ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦２０ＫＪ／（ｋｇ２／℃）であり、それにより電池の安全性能をさらに向上させる。
１つの可能な実施形態では、前記掛け壁の内部に第２空洞部が設けられる。第２空洞部は掛け壁の強度を確保するとともに、掛け壁の重量を減らすことができ、そして、第２空洞部は掛け壁に第２壁に垂直な方向における大きな圧縮スペースを有させることができ、それにより電池セルに大きな膨張スペースを提供することができる。
１つの可能な実施形態では、前記第２空洞部は流体を収容して前記電池セルの温度を調節することに用いられ、このようにして、電池セルの温度を効果的に管理することができる。
１つの可能な実施形態では、前記電池はさらに補強リブを備え、前記補強リブは前記掛け壁の第２方向に沿って前記電池セルから離れる表面に設けられ、前記第２方向は前記第２壁に垂直である。該補強リブは掛け壁の強度を高めることができる。
１つの可能な実施形態では、前記補強リブと前記掛け壁は一体的に成形された構造であり、該構造は加工及び組み立てが容易である。
１つの可能な実施形態では、前記電池は、前記第１方向に沿って並べられた複数列の複数の前記電池セルと複数の前記セパレーターとを備え、複数列の前記電池セルと複数の前記セパレーターは第３方向に交互に設けられ、前記第３方向は前記第１壁に垂直である。このようにして、複数列の電池セルと複数のセパレーターは互いに接続されて一体を形成し、ボックス内に収容され、電池全体の構造強度を確保することができ、それにより電池の性能を向上させることができる。
１つの可能な実施形態では、前記電池は複数の電池モジュールを備え、前記電池モジュールは、前記第１方向に沿って並べられた少なくとも１列の複数の前記電池セルと少なくとも１つの前記セパレーターとを備え、且つ少なくとも１列の前記電池セルと少なくとも１つの前記セパレーターは第３方向に交互に設けられ、前記第３方向は前記第１壁に垂直である。
１つの可能な実施形態では、前記電池モジュールはＮ列の前記電池セルとＮ－１個の前記セパレーターとを備え、前記セパレーターは隣接する２列の前記電池セルの間に設けられ、Ｎは１よりも大きい整数である。このようにして、電池内に少ないセパレーターを設けても、各電池セルがすべてセパレーターに接続できることを確保できる。
１つの可能な実施形態では、複数の前記電池モジュールは前記第３方向に沿って並べられ、隣接する前記電池モジュールの間に隙間がある。該隙間は電池セルに膨張スペースを提供することができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターの前記第１方向の端部に固定構造が設けられ、前記セパレーターは前記固定構造を介して前記掛け壁に固定され、このようにして、電池の構造強度を向上させることができる。
１つの可能な実施形態では、前記セパレーターは前記第１壁に接着されている。
１つの可能な実施形態では、前記掛け壁は前記第２壁に接着されている。
第２態様によれば、上記第１態様又は第１態様の任意の可能な実施形態における電池を備える電力消費機器を提供し、前記電池は電気エネルギーを提供することに用いられる。
第３態様によれば、電池の製造方法を提供し、第１方向に沿って並べられた複数の電池セルを提供するステップであって、前記電池セルは第１壁と第２壁を備え、前記第１壁は前記電池セルの表面積が最大の壁であり、前記第２壁は前記第１壁に接続されるステップと、前記第１方向に沿って延伸し且つ前記複数の電池セルのうちの各電池セルの前記第１壁に接続されるセパレーターを提供するステップと、掛け壁を提供するステップであって、前記掛け壁は前記複数の電池セルのうちの各電池セルの前記第２壁に接続され、前記電池セルが電力消費機器に設けられる場合、前記電池セルは前記掛け壁の下方に位置し、前記掛け壁は前記電池セルを掛けることに用いられるステップとを含む。
第４態様によれば、上記第３態様の方法を実行するモジュールを備える電池の製造機器を提供する。
本願の実施例では、電池において、第１方向に沿って並べられた１列の複数の電池セルのうちの各電池セルの表面積が最大の第１壁に接続されるセパレーターが設けられ、セパレーターにより複数の電池セルは一体に接続され、この場合に、電池内にサイドプレートやビーム等の構造を設けなくてもよく、電池内部のスペースの利用率を最大限に高めて、電池の構造強度及びエネルギー密度を向上させることができ、電池において、第１方向に沿って並べられた複数の電池セルのうちの各電池セルの第２壁に接続される掛け壁がさらに設けられ、該第２壁は第１壁に接続され、電池セルが電力消費機器に設けられる場合、電池セルは掛け壁の下方に位置し、掛け壁に掛けられる。このようにして、電池セルの第２壁は掛け壁に直接接続され、掛け壁と電池セルとの間にスペースを必要とせず、電池内部のスペースの利用率をさらに高めて、電池のエネルギー密度を向上させ、また、電池セルが掛け壁に掛けられることで、電池の構造強度を向上させることができ、従って、本願の実施例の技術案は電池の性能を向上させることができる。
本願の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下、本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、明らかなように、以下に説明された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働をせずに図面に基づき他の図面を得ることができる。
本願の一実施例に開示されている車両の構造模式図である。 本願の一実施例に開示されている電池の分解構造模式図である。 本願の一実施例に開示されている電池セルの構造模式図である。 本願の一実施例に開示されている電池の構造模式図である。 本願の一実施例に開示されている電池の部分模式図である。 本願の一実施例に開示されているセパレーターと絶縁層の模式図である。 本願の一実施例に開示されている空洞部を備えたセパレーターの模式図である。 本願の一実施例に開示されている掛け壁の模式図である。 本願の一実施例に開示されている補強リブの模式図である。 本願の一実施例に開示されている電池の構造模式図である。 本願の一実施例の電池の製造方法の模式図である。 本願の一実施例の電池の製造機器の模式図である。
図面において、図は実際の縮尺で描かれていない。
発明を実施するための形態
以下、図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は本願の原理を例示的に説明するために使用され、本願の範囲を制限するものではなく、すなわち、本願は説明されている実施例に限定されない。
本願の説明において、説明する必要がある点として、特に断らない限り、使用される技術用語及び科学用語はすべて当業者が通常理解する意味と同じであり、使用される用語は具体的な実施例を説明するためのものに過ぎず、本願を制限するものではなく、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の簡単な説明における用語「含む」、「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。「複数」は２つ以上を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語によって示される方位又は位置関係は、本願を説明しやすくし説明を簡略化させるためのものに過ぎず、示される装置又は素子が必ずしも特定の方位を有し、特定の方位で構成及び操作されることを指示又は暗示するものではなく、従って、本願を制限しないと理解すべきである。また、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、相対的な重要性を指示又は暗示するものではなく、説明するためのものに過ぎない。「垂直」は厳密には垂直ではなく、誤差許容範囲内のものである。「平行」は厳密には平行ではなく、誤差許容範囲内のものである。
本願に言及される「実施例」は、実施例と組み合わせて説明された特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書の様々な位置に現れる該語句は必ずしも同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と互いに排他的に独立した又は代替の実施例でもない。当業者は、本願において説明される実施例が他の実施例と組み合わせることができることを明示的又は暗黙的に理解できる。
以下の説明に出現する方位語はいずれも図示されている方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の説明において、説明する必要がある点として、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」は、広義に理解すべきであり、例えば、固定して接続されてもよく、取り外し可能に接続され、又は一体的に接続されてもよい。直接連結されてもよく、中間媒体を介して間接的に連結されてもよく、２つの素子の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願での具体的な意味を理解することができる。
本願における「及び／又は」という用語は、関連対象の関連関係を説明するためのものに過ぎず、３つの関係が存在することを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在すること、ＡとＢが同時に存在すること、Ｂが単独で存在することの３つの状況を示すことができる。また、本願における「／」という文字は、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。
本願では、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等を含み、本願の実施例はこれについて限定しない。電池セルは、円筒状、扁平状、直方体又は他の形状等であってもよく、同様に、本願の実施例はこれについて限定しない。電池セルは、一般的に、パッケージ方式に従って、円筒形電池セル、角形電池セル及びソフトパック電池セルの３種類に分けられ、同様に、本願の実施例はこれについて限定しない。
本願の実施例に言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するように１つ又は複数の電池セルを備える単一の物理モジュールである。例えば、本願に言及される電池は電池パック等を含む。電池は、一般的に、１つ又は複数の電池セルをパッケージするためのボックスを備える。ボックスは、液体や他の異物が電池セルの充電又は放電に悪影響を与えることを回避することができる。
電池セルは電極アセンブリ及び電解液を備え、電極アセンブリは正極板、負極板及び隔膜からなる。電池セルは主に正極板と負極板との間での金属イオンの移動に依存して動作する。正極板は正極集電体及び正極活物質層を備え、正極活物質層は正極集電体の表面に塗布され、正極活物質層が塗布されていない集電体は正極活物質層が塗布されている集電体よりも突出し、正極活物質層が塗布されていない集電体は正極タブとして使用される。リチウムイオン電池を例として、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等であってもよい。負極板は負極集電体及び負極活物質層を備え、負極活物質層は負極集電体の表面に塗布され、負極活物質層が塗布されていない集電体は負極活物質層が塗布されている集電体よりも突出し、負極活物質層が塗布されていない集電体は負極タブとして使用される。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボン又はシリコン等であってもよい。溶断が発生せずに高電流が流れることを確保するために、正極タブは、複数であり、一体に積層され、負極タブは、複数であり、一体に積層される。隔膜の材質はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）等であってもよい。また、電極アセンブリは、巻回型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、本願の実施例はこれらに限定されない。
様々な電力需要を満たすために、電池は複数の電池セルを備えてもよく、複数の電池セル同士は直列接続又は並列接続又は直並列接続であってもよく、直並列接続とは、直列接続と並列接続との組合せである。選択可能に、複数の電池セルは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、次に、複数の電池モジュールは直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池を構成する。つまり、複数の電池セルは電池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て、次に、電池モジュールが電池を構成することもよい。電池はさらに電力消費機器に設けられ、電力消費機器に電気エネルギーを提供する。
電池技術の発展は、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電レート、安全性等の様々な設計要素を同時に考慮する必要がある。電池内部のスペースが一定である場合、電池内部のスペースの利用率を高めることは、電池のエネルギー密度を向上させる効果的な手段である。しかしながら、電池内部のスペースの利用率を高める一方で、電池の構造強度を低減させる恐れがある。例えば、電池のボックスの内部に電池モジュールを掛けるためのビームが通常設けられ、また、電池の電池モジュールにサイドプレート及びエンドプレートが設けられる。上記ビーム、サイドプレート及びエンドプレートは電池の固定を実現する一方で、電池内部のスペースを占めてしまう。しかし、ビーム、サイドプレート及びエンドプレートを設けないと、電池の構造強度は不十分になり、電池の性能に悪影響を与える。
これに鑑みて、本願の実施例は技術案を提供し、本願の実施例では、電池において、第１方向に沿って並べられた１列の複数の電池セルのうちの各電池セルの表面積が最大の第１壁に接続されるセパレーターが設けられ、セパレーターにより複数の電池セルは一体に接続され、この場合に、電池内にサイドプレートやビーム等の構造を設けなくてもよく、電池内部のスペースの利用率を最大限に高めて、電池の構造強度及びエネルギー密度を向上させることができ、電池において、第１方向に沿って並べられた複数の電池セルのうちの各電池セルの第２壁に接続される掛け壁がさらに設けられ、該第２壁は第１壁に接続され、電池セルが電力消費機器に設けられる場合、電池セルは掛け壁の下方に位置し、掛け壁に掛けられる。このようにして、電池セルの第２壁は掛け壁に直接接続され、掛け壁と電池セルとの間にスペースを必要とせず、電池内部のスペースの利用率をさらに高めて、電池のエネルギー密度を向上させ、また、電池セルが掛け壁に掛けられることで、電池の構造強度を向上させることができ、従って、本願の実施例の技術案は電池の性能を向上させることができる。
本願の実施例で説明される技術案はいずれも電池を使用する様々な装置に適用でき、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電動自転車、電気玩具、電動工具、電気自動車、船及び宇宙機等に適用でき、例えば、宇宙機は飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等を含む。
理解できるように、本願の実施例で説明される技術案は上記説明された機器に適用できるだけでなく、電池を使用するすべての機器に適用でき、簡潔にするために、以下の実施例はいずれも電気自動車を例として説明される。
例えば、図１に示すように、本願の一実施例の車両１の構造模式図であり、車両１は、燃料自動車、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式電気自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及び電池１０が設けられてもよく、コントローラ３０は電池１０がモータ４０に給電するように制御することに用いられる。例えば、車両１の底部又は前部又は尾部に電池１０が設けられてもよい。電池１０は車両１の給電に使用され、例えば、電池１０は車両１の操作電源として使用され、車両１の回路システムに用いられ、例えば、車両１の始動、ナビゲーション及び運転時の動作電力需要に用いられる。本願の別の実施例では、電池１０は車両１の操作電源として使用されるだけでなく、車両１の駆動電源として使用され、ガソリン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。
様々な電力使用需要を満たすために、電池１０は複数の電池セルを備えてもよい。例えば、図２に示すように、本願の一実施例の電池１０の構造模式図であり、電池１０は複数の電池セル２０を備える。電池１０はさらにボックス１１を備え、ボックス１１の内部は中空構造であり、複数の電池セル２０はボックス１１内に収容される。例えば、複数の電池セル２０は互いに並列接続又は直列接続又は直並列接続されて組み合わせた後に、ボックス１１内に配置される。
選択可能に、電池１０はさらに他の構造を備えてもよく、ここで詳細な説明は省略する。例えば、該電池１０はさらにバス部材を備え、バス部材は複数の電池セル２０間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現することに用いられる。具体的には、バス部材は電池セル２０の電極端子と接続することにより電池セル２０間の電気的接続を実現することができる。さらに、バス部材は溶接によって電池セル２０の電極端子に固定することができる。複数の電池セル２０の電気エネルギーはさらに導電機構を介してボックスを通過して導出することができる。選択可能に、導電機構はバス部材に属してもよい。
様々な電力需要に応じて、電池セル２０の数は任意の値に設定されてもよい。複数の電池セル２０は直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続されて大きな容量又は電力を実現することができる。各電池１０に含まれる電池セル２０の数が多い可能性があるため、取り付けを容易にするために、電池セル２０をグループ分けして設置し、各グループの電池セル２０は電池モジュールを構成することができる。電池モジュールに含まれる電池セル２０の数は制限されず、需要に応じて設定することができる。電池は複数の電池モジュールを備えてもよく、それらの電池モジュールは直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続することができる。
図３に示すように、本願の一実施例の電池セル２０の構造模式図であり、電池セル２０は１つ又は複数の電極アセンブリ２２、ハウジング２１１及びカバープレート２１２を備える。ハウジング２１１とカバープレート２１２はケーシング又は電池ケース２１を形成する。ハウジング２１１の壁とカバープレート２１２はいずれも電池セル２０の壁と呼ばれ、直方体状の電池セル２０の場合、ハウジング２１１の壁は底壁及び４つの側壁を含む。ハウジング２１１は１つ又は複数の電極アセンブリ２２が組み合わせた後の形状に応じて決定され、例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体又は円柱体であってもよく、且つハウジング２１１の１つの面に開口部があり、それにより１つ又は複数の電極アセンブリ２２をハウジング２１１内に配置することができる。例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体である場合に、ハウジング２１１の１つの平面は開口面であり、すなわち該平面に壁がなくハウジング２１１の内部と外部を連通させる。ハウジング２１１は中空の円柱体である場合に、ハウジング２１１の端面は開口面であり、すなわち該端面に壁がなくハウジング２１１の内部と外部を連通させることができる。カバープレート２１２は開口部をカバーし且つハウジング２１１と接続されて、電極アセンブリ２２を配置するための密閉キャビティを形成する。ハウジング２１１内に電解質、例えば電解液が充填される。
該電池セル２０はさらに２つの電極端子２１４を備えてもよく、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２に設けられてもよい。カバープレート２１２は一般的にはフラット形状であり、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２のフラット面に固定され、２つの電極端子２１４はそれぞれ正極端子２１４ａ及び負極端子２１４ｂである。各電極端子２１４にそれぞれ１つの接続部材２３が対応して設けられ、又は集電部材２３と呼ばれ、それはカバープレート２１２と電極アセンブリ２２との間に位置し、電極アセンブリ２２と電極端子２１４の電気的接続を実現することに用いられる。
図３に示すように、各電極アセンブリ２２は第１タブ２２１ａと第２タブ２２２ａを有する。第１タブ２２１ａと第２タブ２２２ａの極性は反対である。例えば、第１タブ２２１ａは正極タブである場合に、第２タブ２２２ａは負極タブである。１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第１タブ２２１ａは１つの接続部材２３を介して１つの電極端子に接続され、１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第２タブ２２２ａは別の接続部材２３を介して別の電極端子に接続される。例えば、正極端子２１４ａは１つの接続部材２３を介して正極タブに接続され、負極端子２１４ｂは別の接続部材２３を介して負極タブに接続される。
該電池セル２０において、実際の使用需要に応じて、電極アセンブリ２２は１つ、又は複数設けられてもよく、図３に示すように、電池セル２０内に４つの独立した電極アセンブリ２２が設けられる。
電池セル２０に圧力解放機構２１３がさらに設けられてもよい。圧力解放機構２１３は、電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になった場合に動作して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
圧力解放機構２１３は様々な可能な圧力解放構造であってもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。例えば、圧力解放機構２１３は感温圧力解放機構であってもよく、感温圧力解放機構は圧力解放機構２１３が設けられた電池セル２０の内部温度が閾値になった場合に溶融できるように構成され、及び／又は、圧力解放機構２１３は感圧圧力解放機構であってもよく、感圧圧力解放機構は圧力解放機構２１３が設けられた電池セル２０の内部気圧が閾値になった場合に破裂できるように構成される。
図４は本願の一実施例の電池１０の構造模式図を示す。図４に示すように、電池１０は第１方向ｘに沿って並べられた複数の電池セル２０と、セパレーター１０１と、掛け壁２０４とを備える。
第１方向ｘは電池１０における１列の電池セル２０の並べ方向である。つまり、電池１０における１列の電池セル２０はｘ方向に沿って並べられる。
該電池セル２０は第１壁２０１と第２壁２０１を備え、第１壁２０１は電池セル２０の表面積が最大の壁であり、第２壁２０２は第１壁２０１に接続される。セパレーター１０１は第１方向ｘに沿って延伸し且つ複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第１壁２０１に接続される。
電池セル２０は複数の壁を備えてもよく、電池セル２０の表面積が最大の第１壁２０１はセパレーター１０１に接続される。つまり、電池セル２０の第１壁２０１はセパレーター１０１に面し、すなわち、電池セル２０の第１壁２０１は第１方向ｘに平行である。
セパレーター１０１は電池セル２０の表面積が最大の壁である第１壁２０１に接続され、このようにして、セパレーター１０１と電池セル２０との間の接触面積は大きくなり、セパレーター１０１と電池セル２０との間の接続強度を確保することができる。
掛け壁２０４は複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第２壁２０２に接続され、電池セル２０が電力消費機器に設けられる場合、電池セル２０は掛け壁２０４の下方に位置し、掛け壁２０４は電池セル２０を掛けることに用いられる。
掛け壁２０４は電池１０のボックスの上部カバーであってもよく、又は電力消費機器の一部、例えば、車両１のシャーシーであってもよい。掛け壁２０４が車両１のシャーシーである場合、電池セル２０の第２壁２０２は掛け壁２０４に接続され、すなわち、電池セル２０の第２壁２０２は車両１のシャーシーの表面に接続される。電池セル２０は車両のシャーシーの表面に直接接続され、このようにして、電池１０のボックスの上部カバーを設けなくてもよく、電池１０のボックスの上部カバーが占有したスペースを節約して、電池１０のスペースの利用率を高め、それにより電池１０のエネルギー密度を向上させる。
本願の実施例では、電池１０において、第１方向ｘに沿って並べられた１列の複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の表面積が最大の第１壁２０１に接続されるセパレーター１０１が設けられ、セパレーター１０１により複数の電池セル２０は一体に接続され、この場合に、電池１０内にサイドプレートやビーム等の構造を設けなくてもよく、電池１０内部のスペースの利用率を最大限に高めて、電池１０の構造強度及びエネルギー密度を向上させることができ、電池１０において、第１方向ｘに沿って並べられた複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第２壁２０２に接続される掛け壁２０４がさらに設けられ、該第２壁２０２は第１壁２０１に接続され、電池セル２０が電力消費機器に設けられる場合、電池セル２０は掛け壁２０４の下方に位置し、掛け壁２０４に掛けられる。このようにして、電池セル２０の第２壁２０２は掛け壁２０４に直接接続され、掛け壁２０４と電池セル２０との間にスペースを必要とせず、電池１０内部のスペースの利用率をさらに高めて、電池１０のエネルギー密度を向上させ、また、電池セル２０が掛け壁２０４に掛けられることで、電池１０の構造強度を向上させることができ、従って、本願の実施例の技術案は電池１０の性能を向上させることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、図５（ａ）に示すように、電池セル２０の第３壁２０３に電極端子２１４が設けられ、該第３壁２０３と第２壁２０２は第２方向ｚに沿って間隔をあけて対向して設けられ、該第２方向ｚは第２壁２０２に垂直である。
選択可能に、本願の別の一実施例では、図５（ｂ）に示すように、電池セル２０の第３壁２０３に電極端子２１４が設けられ、該第３壁２０３は第２壁２０２に接続され、且つ第１方向ｘは第３壁２０３に垂直である。
電極端子２１４は第３壁２０３に設けられ、該第３壁２０３と第２壁２０２は第２方向ｚに沿って間隔をあけて対向して設けられ、第２方向ｚは第２壁２０２に垂直であり、又は、該第３壁２０３は第２壁２０２に接続され、且つ第１方向ｘは第３壁２０３に垂直である。すなわち電極端子２１４は掛け壁２０４ではない壁に設けられ、このようにして、電池セル２０と掛け壁２０４との間に電極端子２１４のためのスペースを事前に残す必要がなく、それにより電池１０内部のスペースの利用率を最大限に高めて、電池１０のエネルギー密度を向上させることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１は金属材料プレートである。つまり、セパレーター１０１全体は金属材料である。このような場合、セパレーター１０１の表面に絶縁層が設けられる。選択可能に、絶縁層はセパレーター１０１の表面に接着されている絶縁フィルム又はセパレーター１０１の表面に塗布されている絶縁塗料であってもよい。
図６に示すように、セパレーター１０１の表面に絶縁層１０２が設けられる。このように設けられることにより、セパレーター１０１は金属材料であることでセパレーター１０１の強度を確保することができ、絶縁層１０２は、セパレーター１０１の第１壁２０１に接続される表面を絶縁面にすることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１は非金属材料プレートである。つまり、セパレーター１０１全体は非金属の絶縁材料である。
選択可能に、本願の一実施例では、図７に示すように、セパレーター１０１内に第１空洞部１０１１が設けられる。第１空洞部１０１１はセパレーター１０１の強度を確保するとともに、セパレーター１０１の重量を減らすことができる。そして、第１空洞部１０１１は、セパレーター１０１に第３方向ｙにおける大きな圧縮スペースを有させることができ、それにより電池セル２０に大きな膨張スペースを提供することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、第１空洞部１０１１は流体を収容して電池セル２０の温度を調節することに用いられる。
流体は液体又はガスであってもよく、温度の調節とは複数の電池セル２０を加熱又は冷却することである。電池セル２０を降温させる場合、第１空洞部１０１１は冷却媒体を収容して複数の電池セル２０の温度を調節することができ、このとき、流体は冷却媒体又は冷却流体とも呼ばれ、さらに具体的には、冷却液又は冷却ガスと呼ばれてもよい。また、流体は加熱に用いることができ、本願の実施例はこれについて限定しない。選択可能に、流体は循環的に流れるものであってもよく、それにより、より良好な温度調節の効果を実現する。選択可能に、流体は水、水とエチレングリコールの混合液、冷媒又はエア等であってもよい。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１は０．１～１００ｍｍである。
セパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１が小さすぎると、セパレーター１０１の剛性は低く、電池１０の構造強度を効果的に向上させることができず、セパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１が大きすぎると、電池１０内部のスペースを多く占めてしまい、電池１０のエネルギー密度を向上させることに不利であり、それによってセパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１を０．１～１００ｍｍに設定し、このようにして、電池１０のエネルギー密度を確保することができるとともに、電池１０の構造強度を向上させることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１と電池セル２０の第３方向ｙにおけるサイズＴ２とは、０＜Ｔ１／Ｔ２≦７を満たす。
Ｔ１／Ｔ２が大きすぎると、セパレーター１０１は大きなスペースを占有してしまい、エネルギー密度に悪影響を与える。また、セパレーター１０１は電池セル２０に対して熱伝導が速すぎ、安全上の問題をもたらす恐れがある。例えば、ある電池セル２０が熱暴走すると、同じセパレーター１０１に接続された他の電池セル２０の熱暴走を引き起こす恐れがある。０＜Ｔ１／Ｔ２≦７の場合、電池１０のエネルギー密度を確保し、電池１０の安全性能を確保することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の第３方向ｙにおけるサイズＴ１と電池セル２０の第３方向ｙにおけるサイズＴ２とはさらに、０＜Ｔ１／Ｔ２≦１を満たし、それにより、電池１０のエネルギー密度をさらに向上させ、電池１０の安全性能を確保する。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の重量Ｍ１と電池セル２０の重量Ｍ２とは、０＜Ｍ１／Ｍ２≦２０を満たす。
Ｍ１／Ｍ２が大きすぎると、重量エネルギー密度が失われる。０＜Ｍ１／Ｍ２≦２０の場合、電池１０の重量エネルギー密度を確保し、電池１０の安全性能を確保することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の重量Ｍ１と電池セル２０の重量Ｍ２とはさらに、０．１≦Ｍ１／Ｍ２≦１を満たし、それにより、電池１０のエネルギー密度をさらに向上させ、電池１０の安全性能を確保する。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の複数の電池セル２０の第１壁２０１に接続された表面の面積Ｓ１と第１壁２０１の面積Ｓ２とは、０．２≦Ｓ１／Ｓ２≦３０を満たす。
Ｓ１はセパレーター１０１の電池セル２０に接続された側の表面の総面積である。Ｓ１／Ｓ２が大きすぎると、エネルギー密度に悪影響を与える。Ｓ１／Ｓ２が小さすぎると、熱伝導効果は非常に低く、安全性能に悪影響を与える。０．２≦Ｓ１／Ｓ２≦３０の場合、電池１０のエネルギー密度を確保し、電池１０の安全性能を確保することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の複数の電池セル２０の第１壁２０１に接続された表面の面積Ｓ１と第１壁２０１の面積Ｓ２とはさらに、２≦Ｓ１／Ｓ２≦１０を満たし、それにより、電池１０のエネルギー密度をさらに向上させ、電池１０の安全性能を確保する。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の比熱容量Ｑとセパレーター１０１の重量Ｍ１とは、０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）を満たす。
Ｑ／Ｍ１＜０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、セパレーター１０１は多くのエネルギーを吸収し、電池セル２０の温度は低くなりすぎて、リチウム析出が発生する可能性があり、Ｑ／Ｍ１＞１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、セパレーター１０１の熱伝導率が低く、熱を速やかに奪うことができない。０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）の場合、電池１０の安全性能を確保することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１の比熱容量Ｑとセパレーター１０１の重量Ｍ１とはさらに、０．３ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦２０ＫＪ／（ｋｇ２／℃）を満たし、それにより電池１０の安全性能をさらに向上させる。
選択可能に、本願の一実施例では、図８に示すように、掛け壁２０４の内部に第２空洞部２０４１が設けられてもよい。第２空洞部２０４１は掛け壁２０４の強度を確保するとともに、掛け壁２０４の重量を減らすことができる。そして、第２空洞部２０４１は掛け壁２０４に第２方向ｚにおける大きな圧縮スペースを有させることができ、それにより電池セル２０に大きな膨張スペースを提供することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、第２空洞部２０４１は流体を収容して電池セル２０の温度を調節することに用いられる。
流体は液体又はガスであってもよく、温度の調節とは複数の電池セル２０を加熱又は冷却することである。電池セル２０を降温させる場合、第２空洞部２０１４は冷却媒体を収容して複数の電池セル２０の温度を調節することができ、このとき、流体は冷却媒体又は冷却流体とも呼ばれ、さらに具体的には、冷却液又は冷却ガスと呼ばれてもよい。また、流体は加熱に用いることができ、本願の実施例はこれについて限定しない。選択可能に、流体は循環的に流れるものであってもよく、それにより、より良好な温度調節の効果を実現する。選択可能に、流体は水、水とエチレングリコールの混合液、冷媒又はエア等であってもよい。
選択可能に、本願の一実施例では、第２空洞部２０４１内に補強部材２０４２がさらに設けられ、このようにして、掛け壁２０４の強度を向上させることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、図９に示すように、電池１０はさらに補強リブ２０５を備え、補強リブ２０５は掛け壁２０４の第２方向ｚに沿って電池セル２０から離れる表面に設けられる。
選択可能に、本願の一実施例では、補強リブ２０５と掛け壁２０４は一体的に成形された構造である。このような一体的に成形された構造は、加工及び組み立てが容易であり、該構造は接合、溶接、接着、機械加工、スタンピング等の方式で形成されてもよく、本願はこれについて限定しない。
選択可能に、本願の一実施例では、電池１０は、第１方向ｘに沿って並べられた複数列の複数の電池セル２０と複数のセパレーター１０１とを備え、複数列の電池セル２０と複数のセパレーター１０１は第３方向ｙに交互に設けられ、該第３方向ｙは第１壁２０１に垂直である。つまり、複数列の電池セル２０と複数のセパレーター１０１は、セパレーター１０１、１列の電池セル２０、セパレーター１０１…、又は、１列の電池セル２０、セパレーター１０１、１列の電池セル２０…に従って設けることができる。このようにして、複数列の電池セル２０と複数のセパレーター１０１は互いに接続されて一体を形成し、ボックス１１内に収容され、各列の電池セル２０に対して効果的な熱伝導を行うことができるとともに、電池１０全体の構造強度を確保することができ、それにより電池１０の性能を向上させることができる。
図１０は本願の別の実施例の電池１０の構造模式図を示す。図１０に示すように、電池１０は複数の電池モジュール１００を備え、該電池モジュール１００は、第１方向ｘに沿って並べられた少なくとも１列の複数の電池セル２０と少なくとも１つのセパレーター１０１とを備え、且つ少なくとも１列の電池セル２０と少なくとも１つのセパレーター１０１は第３方向ｙに交互に設けられる。つまり、各々の電池モジュール１００に対して、電池セル２０の列とセパレーター１０１は第３方向ｙに交互に設けられ、複数の電池モジュール１００はボックス１１内に収容され、電池１０が形成される。
選択可能に、電池モジュール１００はＮ列の電池セル２０とＮ－１個のセパレーター１０１とを備え、セパレーター１０１は隣接する２列の電池セル２０の間に設けられ、Ｎは１よりも大きい整数である。つまり、セパレーター１０１は電池モジュール１００の内部に設けられ、電池モジュール１００の外側にセパレーター１０１が設けられない。例えば、２列の電池セル２０の間に１つのセパレーター１０１が設けられ、３列の電池セル２０の間に２つのセパレーター１０１が設けられ、このように類推する。
選択可能に、本願の一実施例では、図１０に示すように、電池モジュール１００は２列の電池セル２０を備え、すなわち、Ｎが２である。対応して、２列の電池セル２０の間に１つのセパレーター１０１が設けられる。隣接する電池モジュール１００の間にセパレーター１０１は設けられず、このようにして、該実施例では、電池１０内に少ないセパレーター１０１が設けられても、各電池セル２０がすべてセパレーター１０１に接続できることを確保することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、複数の電池モジュール１００は第３方向ｙに沿って並べられ、隣接する電池モジュール１００の間に隙間がある。隣接する電池モジュール１００の間にセパレーター１０１がなく、一定の隙間がある。隣接する電池モジュール１００の間の隙間は電池セル２０に膨張スペースを提供することができる。
選択可能に、セパレーター１０１の第１方向ｘの端部に固定構造１０３が設けられ、セパレーター１０１は固定構造１０３を介して掛け壁２０４に固定される。固定構造１０３は掛け壁２０４に直接接続されてもよく、又はボックス１１の側壁に接続されてから掛け壁２０４に接続されることもよい。このようにして、各電池セル２０はすべてセパレーター１０１及び固定構造１０３により掛け壁２０４に固定され、このようにして、電池セル２０と掛け壁２０４との間の固定接続が強化され、電池１０全体が一体に接続され、電池１０の構造強度が向上する。
選択可能に、固定構造１０３は固定プレート１０４を備えてもよい。固定プレート１０４はセパレーター１０１の端部と固定して接続され、且つセパレーター１０１の端部に位置する電池セル２０と固定して接続される。例えば、直方体状の電池セル２０の場合、固定プレート１０４はセパレーター１０１に垂直に接続され、且つセパレーター１０１とそれぞれ直方体状の電池セル２０の２つの隣接する側壁に接続され、それにより電池セル２０の固定効果をさらに強化する。
選択可能に、固定プレート１０４は、セパレーター１０１と同じ材料、例えば、金属、プラスチック又は複合材を採用することができる。固定プレート１０４の厚さはセパレーター１０１と同じであることができる。固定プレート１０４の材料又は厚さはセパレーター１０１と異なってもよく、例えば、固定プレート１０４はより高い強度又は厚さで設置することができ、本願の実施例はこれについて限定しない。
選択可能に、セパレーター１０１と固定プレート１０４との間の接続方式は抵抗溶接、抵抗リベット締め、ＳＰＲリベット締め、ロックボルト又は係合等の接続方式であってもよく、固定プレート１０４は抵抗溶接、抵抗リベット締め、ＳＰＲリベット締め、ロックボルト又は係合等の接続方式で掛け壁２０４に固定されてもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
選択可能に、固定プレート１０４と電池セル２０とは、接着の方式で、例えば、構造用接着剤で接着されることにより固定して接続されてもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
選択可能に、固定プレート１０４は第１方向に沿って電池セル２０から離れる方向へ延伸して形成された第１接続部１０５を備え、第１接続部１０５は掛け壁２０４を接続することに用いられる。
第１接続部１０５は掛け壁２０４に平行であってもよく、第１接続部１０５の面積は、所要の固定効果を満たすように、接続されたボックス１１の側壁の固定方式に応じて設定することができる。
選択可能に、第１接続部１０５は固定プレート１０４を曲げることにより形成される。例えば、第１接続部１０５は、固定プレート１０４の掛け壁２０４に近接する縁を電池セル２０から離れる方向へ曲げることにより形成される。例えば、固定プレート１０４の上縁を外へ曲げて第１接続部１０５を形成することができる。このようにして、第１接続部１０５と固定プレート１０４の本体とは一体的に形成された構造となり、それにより接続性能を高めることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、固定プレート１０４は、第１方向に沿って電池セル２０から離れる方向へ延伸して形成された第２接続部１０６をさらに備え、第２接続部１０６は固定プレート１０４とセパレーター１０１とを接続することに用いられる。例えば、固定プレート１０４とセパレーター１０１との接続位置に、第２接続部１０６は、電池セル２０から離れる方向、すなわち外へ延伸して形成され、固定プレート１０４は第２接続部１０６を介してセパレーター１０１と固定して接続される。
選択可能に、セパレーター１０１を接続することに加えて、第２接続部１０６はさらに固定プレート１０４間の接続を同時に実現することができる。例えば、各列の電池セル２０に１つの固定プレート１０４が設けられ、セパレーター１０１と、２列の電池セル２０に対応する２つの固定プレート１０４とは第２接続部１０６によって一体に固定される。
第２接続部１０６はセパレーター１０１に平行であってもよい。第２接続部１０６の面積は、所要の固定効果を満たすように、固定方式に応じて設定することができる。
選択可能に、本願の一実施例では、セパレーター１０１は第１壁２０１に接着されている。つまり、セパレーター１０１と電池セル２０とは、接着の方式で、例えば、構造用接着剤で接着されることにより固定して接続されてもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
選択可能に、本願の一実施例では、掛け壁２０４は第２壁２０２に接着されている。つまり、掛け壁２０４と電池セル２０とは、接着の方式で、例えば、構造用接着剤で接着されることにより固定して接続されてもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
理解できるように、本願の各実施例における関連する部分は互いに参照することができ、簡潔にするために詳細な説明は省略する。
本願の一実施例はさらに電力消費機器を提供し、該電力消費機器は上記実施例における電池１０を備えてもよい。選択可能に、該電力消費機器は車両１、船又は宇宙機等であってもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
上記で本願の実施例の電池１０と電力消費機器を説明しており、以下、本願の実施例の電池１０の製造方法及び機器を説明し、ここで詳細に説明されていない部分は上記各実施例を参照できる。
図１１は本願の一実施例の電池１０の製造方法３００の例示的なフローチャートを示す。図１１に示すように、該方法３００はステップ３１０～ステップ３３０を含んでもよい。
ステップ３１０では、第１方向ｘに沿って並べられた複数の電池セル２０を提供し、電池セル２０は第１壁２０１と第２壁２０２を備え、第１壁２０１は電池セル２０の表面積が最大の壁であり、第２壁２０２は第１壁２０１に接続される。
ステップ３２０では、セパレーター１０１を提供し、セパレーター１０１は第１方向ｘに沿って延伸し且つ複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第１壁２０１に接続される。
ステップ３３０では、掛け壁２０４を提供し、掛け壁２０４は複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第２壁２０２に接続され、電池セル２０が電力消費機器に設けられる場合、電池セル２０は掛け壁２０４の下方に位置し、掛け壁２０４は電池セル２０を掛けることに用いられる。
図１２は本願の一実施例の電池１０の製造機器４００の例示的なブロック図を示す。図１２に示すように、電池１０の製造機器４００は第１提供モジュール４１０と、第２提供モジュール４２０と、第３提供モジュール４３０とを備えてもよい。
第１提供モジュール４１０は第１方向ｘに沿って並べられた複数の電池セル２０を提供することに用いられ、電池セル２０は第１壁２０１と第２壁２０２を備え、第１壁２０１は電池セル２０の表面積が最大の壁であり、第２壁２０２は第１壁２０１に接続される。
第２提供モジュール４２０はセパレーター１０１を提供することに用いられ、セパレーター１０１は第１方向ｘに沿って延伸し且つ複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第１壁２０１に接続される。
第３提供モジュール４３０は掛け壁２０４を提供することに用いられ、掛け壁２０４は複数の電池セル２０のうちの各電池セル２０の第２壁２０２に接続され、電池セル２０が電力消費機器に設けられる場合、電池セル２０は掛け壁２０４の下方に位置し、掛け壁２０４は電池セル２０を掛けることに用いられる。
以下、本願の実施例を説明するが、以下で説明される実施例は例示的なものであり、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を制限するものとして理解できない。実施例において具体的な技術又は条件が示されていない場合、本分野の文献に説明される技術又は条件、あるいは製品の取扱書に従って行われる。
図面に示されている電池セル２０とセパレーター１０１を採用し、ＧＢ３８０３１－２０２０に従って電池１０の安全試験を行い、試験結果は表１～表４に示された。
Figure 2024510687000002
Figure 2024510687000003
Figure 2024510687000004
Figure 2024510687000005
上記試験結果から分かるように、本願に係る電池１０は安全性能の要件を満たすことができる。
好ましい実施例を参照しながら本願を説明したが、本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、且つその中の部材を同等物で置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例に係る各技術的特徴はすべて任意に組み合わせることができる。本願は明細書に開示されている特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に属するすべての技術案を含む。
１ 車両
１０ 電池
１１ ボックス
２０ 電池セル
２１ ケーシング
２２ 電極アセンブリ
２３ 接続部材
３０ コントローラ
４０ モータ
１００ 電池モジュール
１０１ セパレーター
１０２ 絶縁層
１０３ 固定構造
１０４ 固定プレート
１０５ 第１接続部
１０６ 第２接続部
２０１ 第１壁
２０２ 第２壁
２０３ 第３壁
２０４ 掛け壁
２０５ 補強リブ
２１１ ハウジング
２１２ カバープレート
２１３ 圧力解放機構
２１４ 電極端子
２１４ａ 正極端子
２１４ｂ 負極端子
２２１ 第１タブ
２２２ 第２タブ
４００ 製造機器
４１０ 第１提供モジュール
４２０ 第２提供モジュール
４３０ 第３提供モジュール
１０１１ 第１空洞部
２０１４ 第２空洞部
２０４１ 第２空洞部
２０４２ 内に補強部材

Claims (30)

  1. 電池（１０）であって、
    第１方向に沿って並べられた複数の電池セル（２０）と、セパレーター（１０１）と、掛け壁（２０４）とを備え、
    前記電池セル（２０）は第１壁（２０１）と第２壁（２０２）を備え、前記第１壁（２０１）は前記電池セル（２０）の表面積が最大の壁であり、前記第２壁（２０２）は前記第１壁（２０１）に接続され、
    前記セパレーター（１０１）は前記第１方向に沿って延伸し且つ前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第１壁（２０１）に接続され、
    前記掛け壁（２０４）は前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第２壁（２０２）に接続され、前記電池セル（２０）が電力消費機器に設けられる場合、前記電池セル（２０）は前記掛け壁（２０４）の下方に位置し、前記掛け壁（２０４）は前記電池セル（２０）を掛けることに用いられる、ことを特徴とする電池（１０）。
  2. 前記電池セル（２０）の第３壁（２０３）に電極端子（２１４）が設けられ、前記第３壁（２０３）と前記第２壁（２０２）は第２方向に沿って間隔をあけて対向して設けられ、前記第２方向は前記第２壁（２０２）に垂直であり、又は
    前記第３壁（２０３）は前記第２壁（２０２）に接続され、且つ前記第１方向は前記第３壁（２０３）に垂直である、ことを特徴とする請求項１に記載の電池（１０）。
  3. 前記セパレーター（１０１）は金属材料プレートである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池（１０）。
  4. 前記セパレーター（１０１）の表面に絶縁層（１０２）が設けられる、ことを特徴とする請求項３に記載の電池（１０）。
  5. 前記セパレーター（１０１）は非金属材料プレートである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池（１０）。
  6. 前記セパレーター（１０１）内に第１空洞部（１０１１）が設けられる、ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  7. 前記第１空洞部（１０１１）は流体を収容して前記電池セル（２０）の温度を調節することに用いられる、ことを特徴とする請求項６に記載の電池（１０）。
  8. 前記セパレーター（１０１）の第３方向におけるサイズＴ１は０．１～１００ｍｍであり、前記第３方向は前記第１壁（２０１）に垂直である、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  9. 前記セパレーター（１０１）の前記第３方向におけるサイズＴ１と前記電池セル（２０）の前記第３方向におけるサイズＴ２とは、０＜Ｔ１／Ｔ２≦７を満たす、ことを特徴とする請求項８に記載の電池（１０）。
  10. ０＜Ｔ１／Ｔ２≦１である、ことを特徴とする請求項９に記載の電池（１０）。
  11. 前記セパレーター（１０１）の重量Ｍ１と前記電池セル（２０）の重量Ｍ２とは、０＜Ｍ１／Ｍ２≦２０を満たす、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  12. ０．１≦Ｍ１／Ｍ２≦１である、ことを特徴とする請求項１１に記載の電池（１０）。
  13. 前記セパレーター（１０１）の前記複数の電池セル（２０）の前記第１壁（２０１）に接続された表面の面積Ｓ１と前記第１壁（２０１）の面積Ｓ２とは、０．２≦Ｓ１／Ｓ２≦３０を満たす、ことを特徴とする請求項１～１２のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  14. ２≦Ｓ１／Ｓ２≦１０である、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池（１０）。
  15. 前記セパレーター（１０１）の比熱容量Ｑと前記セパレーター（１０１）の重量Ｍ１とは、０．０２ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦１００ＫＪ／（ｋｇ２／℃）を満たす、ことを特徴とする請求項１～１４のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  16. ０．３ＫＪ／（ｋｇ２／℃）≦Ｑ／Ｍ１≦２０ＫＪ／（ｋｇ２／℃）である、ことを特徴とする請求項１５に記載の電池（１０）。
  17. 前記掛け壁（２０４）の内部に第２空洞部（２０４１）が設けられる、ことを特徴とする請求項１～１６のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  18. 前記第２空洞部（２０４１）は流体を収容して前記電池セル（２０）の温度を調節することに用いられる、ことを特徴とする請求項１７に記載の電池（１０）。
  19. 前記電池（１０）はさらに補強リブ（２０５）を備え、前記補強リブ（２０５）は前記掛け壁（２０４）の第２方向に沿って前記電池セル（２０）から離れる表面に設けられ、前記第２方向は前記第２壁（２０２）に垂直である、ことを特徴とする請求項１～１８のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  20. 前記補強リブ（２０５）と前記掛け壁（２０４）は一体的に成形された構造である、ことを特徴とする請求項１９に記載の電池（１０）。
  21. 前記電池（１０）は、前記第１方向に沿って並べられた複数列の複数の前記電池セル（２０）と複数の前記セパレーター（１０１）とを備え、複数列の前記電池セル（２０）と複数の前記セパレーター（１０１）は第３方向に交互に設けられ、前記第３方向は前記第１壁（２０１）に垂直である、ことを特徴とする請求項１～２０のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  22. 前記電池（１０）は複数の電池モジュール（１００）を備え、前記電池モジュール（１００）は、前記第１方向に沿って並べられた少なくとも１列の複数の前記電池セル（２０）と少なくとも１つの前記セパレーター（１０１）とを備え、且つ少なくとも１列の前記電池セル（２０）と少なくとも１つの前記セパレーター（１０１）は第３方向に交互に設けられ、前記第３方向は前記第１壁（２０１）に垂直である、ことを特徴とする請求項１～２０のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  23. 前記電池（１０）モジュールはＮ列の前記電池セル（２０）とＮ－１個の前記セパレーター（１０１）とを備え、前記セパレーター（１０１）は隣接する２列の前記電池セル（２０）の間に設けられ、Ｎは１よりも大きい整数である、ことを特徴とする請求項２２に記載の電池（１０）。
  24. 複数の前記電池（１０）モジュールは前記第３方向に沿って並べられ、隣接する前記電池（１０）モジュールの間に隙間がある、ことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の電池（１０）。
  25. 前記セパレーター（１０１）の前記第１方向の端部に固定構造（１０３）が設けられ、前記セパレーター（１０１）は前記固定構造（１０３）を介して前記掛け壁（２０４）に固定される、ことを特徴とする請求項１～２４のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  26. 前記セパレーター（１０１）は前記第１壁（２０１）に接着されている、ことを特徴とする請求項１～２５のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  27. 前記掛け壁（２０４）は前記第２壁（２０２）に接着されている、ことを特徴とする請求項１～２６のいずれか１項に記載の電池（１０）。
  28. 電力消費機器であって、請求項１～２７のいずれか１項に記載の電池（１０）を備え、前記電池（１０）は電気エネルギーを提供することに用いられる、ことを特徴とする電力消費機器。
  29. 電池（１０）の製造方法であって、
    第１方向に沿って並べられた複数の電池セル（２０）を提供するステップであって、前記電池セル（２０）は第１壁（２０１）と第２壁（２０２）を備え、前記第１壁（２０１）は前記電池セル（２０）の表面積が最大の壁であり、前記第２壁（２０２）は前記第１壁（２０１）に接続されるステップと、
    前記第１方向に沿って延伸し且つ前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第１壁（２０１）に接続されるセパレーター（１０１）を提供するステップと、
    掛け壁（２０４）を提供するステップであって、前記掛け壁（２０４）は前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第２壁（２０２）に接続され、前記電池セル（２０）が電力消費機器に設けられる場合、前記電池セル（２０）は前記掛け壁（２０４）の下方に位置し、前記掛け壁（２０４）は前記電池セル（２０）を掛けることに用いられるステップとを含む、ことを特徴とする電池（１０）の製造方法。
  30. 電池（１０）の製造機器であって、
    第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、第３提供モジュールとを備え、
    前記第１提供モジュールは第１方向に沿って並べられた複数の電池セル（２０）を提供することに用いられ、前記電池セル（２０）は第１壁（２０１）と第２壁（２０２）を備え、前記第１壁（２０１）は前記電池セル（２０）の表面積が最大の壁であり、前記第２壁（２０２）は前記第１壁（２０１）に接続され、
    前記第２提供モジュールはセパレーター（１０１）を提供することに用いられ、前記セパレーター（１０１）は前記第１方向に沿って延伸し且つ前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第１壁（２０１）に接続され、
    前記第３提供モジュールは掛け壁（２０４）を提供することに用いられ、前記掛け壁（２０４）は前記複数の電池セル（２０）のうちの各電池セル（２０）の前記第２壁（２０２）に接続され、前記電池セル（２０）が電力消費機器に設けられる場合、前記電池セル（２０）は前記掛け壁（２０４）の下方に位置し、前記掛け壁（２０４）は前記電池セル（２０）を掛けることに用いられる、ことを特徴とする電池（１０）の製造機器。
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