JP2026035546A - 二次電池および電池パック - Google Patents

Abstract

【目的】極柱と筐体の間のシール部材のシール性能が温度上昇により低下する問題を改善することのできる二次電池および電池パックを提供する。
【解決手段】二次電池は、筐体、電極アセンブリ、極柱、およびシール部材を含む。筐体は、端壁および前記端壁を取り囲む側壁を含み、前記端壁に極柱孔が設置される。電極アセンブリは、前記筐体内に設置される。極柱は、前記端壁を貫通し、前記電極アセンブリに電気接続される。シール部材は、前記極柱と前記端壁の間に位置する。前記シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲にすることによって、極柱と筐体の間のシール部材のシール性能が温度上昇の影響により低下するという技術課題を改善することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池の技術分野に関するものであり、特に、二次電池および電池パックに関するものである。

現在、円筒型電池は、生産工程が確立され、生産量歩留まりが高く、加工コストが低く、安全性能と放熱性能に優れている等の利点を有するため、各業界において広く応用されている。

従来の円筒型電池は、通常、極柱と筐体の間に絶縁部材を設置して絶縁隔離を行い、シール部材で密封するが、円筒型電池の温度が上昇すると、絶縁部材に熱収縮現象が起こることによって、極柱と筐体の間の間隙が増大して、シールリングに反発が生じるため、シール部材のシール性能の低下をもたらし、深刻なときには、液漏れ現象も発生する。

上記の従来技術の欠点に鑑みて、本発明は、極柱と筐体の間のシール部材のシール性能が温度上昇の影響により低下するという従来技術の技術課題を改善することのできる二次電池および電池パックを提供する。

上記の目的およびその他の関連する目的を達成するために、本発明は、二次電池を提供する。当該二次電池は、筐体、電極アセンブリ、極柱、およびシール部材を含む。筐体は、端壁および端壁を取り囲む側壁を含み、端壁に極柱孔が設置される。電極アセンブリは、筐体内に設置される。極柱は、端壁を貫通し、電極アセンブリに電気接続される。シール部材は、極柱と端壁の間に位置する。シール部材の圧縮率ｗの範囲は、２０％≦ｗ≦５０％である。

上述した技術方案において、シール部材の圧縮率は、シール部材の初期の厚さとシール部材を組み立てて圧縮した後の厚さの差とシール部材の初期の厚さの比率である。シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲内に設定することによって、シール部材が常温で優れたシール効果を発揮できるようになるだけでなく、二次電池の温度が上昇したときにシール部材に反発が生じても、依然として比較的高いシール性能を保持する効果を実現することができ、さらには、液漏れ現象が発生するという技術課題を改善することもできる。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱は、柱状部、外フランジ、および内フランジを含む。柱状部は、極柱孔を貫通する。外フランジは、筐体の外部に位置し、柱状部から端壁の外周縁に向かって延伸する。内フランジは、筐体の内部に位置し、柱状部から端壁の外周縁に向かって延伸する。シール部材は、外フランジと端壁の間に位置する。極柱の径方向に沿って、シール部材が外フランジと端壁によって挟持された部分の幅ａと外フランジの半径ｒ１から極柱孔の半径ｒ２を引いた差の比率ｉは、５０％≦ｉ≦９０％である。

上述した技術方案において、シール部材が外フランジと端壁によって挟持された部分は、外フランジおよび端壁に直接接触し、外フランジおよび端壁によって直接圧縮することができるため、シールリングの有効密封部分である。外フランジの半径ｒ１から極柱孔の半径ｒ２を引いた差の部分は、外フランジと端壁の間を密封するために使用することのできる密封可能部分である。有効密封部分の長さと密封可能部分の長さの占有比率ｉを５０％≦ｉ≦９０％に設定することによって、絶縁部材に配置空間を提供すると同時に、シール部材の有効密封の長さをより大きくすることができるため、シール部材のシール性能を向上させるのに有利である。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、外フランジの半径ｒ１から柱状部の半径ｒ３を引いた差と外フランジの半径ｒ１の比率ｂは、３０％≦ｂ≦５０％である。

上述した技術方案において、外フランジの半径ｒ１から柱状部の半径ｒ３を引いた差の部分は、外フランジの柱状部に対するカンチレバー部分である。比率ｂを３０％≦ｂ≦５０％の範囲に設定することによって、シールリングに比較的大きな密封空間が提供されることを前提として、カンチレバーのサイズをより短くすることができる。当該設定により、カンチレバーの強度を高めて、外フランジの縁部を浮き上がりにくくすることができるため、より一定した圧縮力をシール部材に提供し、シール部材のシール性能をさらに向上させることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、二次電池は、下部プラスチックをさらに含み、下部プラスチックは、極柱孔と柱状部の間に位置する第１絶縁体を含む。極柱の径方向に沿って、第１絶縁体の厚さｃの範囲は、０．４ｍｍ≦ｃ≦０．９ｍｍである。

上述した技術方案において、下部プラスチックは、端壁と電極アセンブリを隔離し、且つ端壁と極柱を隔離するために用いられる。ここで、第１絶縁体は、主に、端壁と極柱を隔離するために用いられる。第１絶縁体の厚さを０．４ｍｍ以上に設定することによって、第１絶縁体の耐圧性能をさらに高めることができ、同時に、第１絶縁体の厚さを０．９ｍｍ以下に限定することによって、シール部材の有効密封の長さが増えるため、シール部材のシール性能を向上させるのに有利である。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱が貫通する方向に沿って、第１絶縁体は、極柱孔の外フランジに近い側よりも低いとともにシール部材を収容する第１収容溝が形成される。第１収容溝の深さｅは、０．０５ｍｍ≦ｅ≦０．２ｍｍである。

上述した技術方案において、シール部材の圧縮率が向上すると、対応するシール部材の変形量も増加する。第１収容溝を設置することによって、さらに大きなシール部材の変形量を収容することができるため、高温によってシール部材の反発が引き起こされたとき、シール部材は、依然として比較的高い圧縮率を有することができる。第１収容溝の深さを０．０５ｍｍ以上にすることによって、シール部材に一定の収容空間を提供することができ、深さを０．２ｍｍ以下に限定することによって、端壁と極柱に対する第１絶縁体の隔離絶縁効果をさらに向上させ、第１絶縁体の強度をさらに高めることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱が貫通する方向に沿って、第１絶縁体の外フランジに近い側の内縁部と外縁部は、高さは異なる。

上述した技術方案において、第１収容溝の底面を斜面に設置することによって、第１収容溝の収容空間を減らさずに、第１絶縁体の高さをより高くすることができるため、シール部材の充填が不均一なときに柱状部と端壁の間で短絡のリスクが発生するのを防ぐことができ、それにより、より優れた隔離絶縁効果を発揮することができる。また、当該設置により、極柱が貫通する方向においてシール部材の高さもより高くすることができるため、シール部材のシール効果を向上させるのに有利である。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱が貫通する方向に沿って、内縁部から外フランジまでの距離は、外縁部から外フランジまでの距離よりも大きい。

上述した技術方案において、端壁は、壁厚が比較的薄いため、第１絶縁体の外縁部から外フランジまでの距離を比較的短くする設定を採用することによって、第１絶縁体と極柱孔の接触面積をより大きくすることができるため、端壁と第１絶縁体の間の圧縮の安定性に有利である。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、二次電池は、上部プラスチックをさらに含み、上部プラスチックは、外フランジと端壁の間に挟持された第２絶縁体を含む。第２絶縁体のシール部材に近い側に面取りが設置され、シール部材を収容する第２収容溝を形成する。極柱の径方向に沿って、面取りの長さをｇとし、極柱の貫通方向に沿って、面取りの長さをｐとすると、ｐ≧ｇ、かつ０．２ｍｍ≦ｇ≦０．６ｍｍである。

上述した技術方案において、第２収容溝を設置することによって、シール部材の充填空間を増やすことができる。また、第２収容溝を面取りの形式で設置することによって、シール部材の充填が不均一なときに外フランジと端壁の間で短絡のリスクが発生するのを防ぐことができる。ｐ≧ｇは、面取りの径方向の長さがその軸方向の長さ以下であることを意味する。当該設置により、外フランジが第２絶縁体に圧力を印加したときに、第２絶縁体を外れにくくする効果を達成することができるため、一方では、外フランジと端壁の間の絶縁効果を向上させることができ、他方では、上部プラスチックの安定性の向上もシール部材のシール効果に有利である。ｇ≧０．２ｍｍ、すなわち、第２収容溝の最大深さを０．２ｍｍ以上にすることによって、シール部材に一定の収容空間を提供することができ、ｇ≦０．６ｍｍ、すなわち、第２収容溝の最大深さを０．６ｍｍ以下に限定することによって、第２絶縁体を外れにくくすることができるため、端壁と外フランジに対する隔離絶縁効果をさらに向上させ、第２絶縁体の強度をさらに高めることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱が貫通する方向に沿って、第２絶縁体の面取りが設置された側の内縁部半径をｒ４とすると、極柱の径方向に沿って、ｒ１－ｒ４≧０．３ｍｍである。

上述した技術方案において、まず、第２絶縁体の面取りが設置された側の内縁部を外フランジの外縁部の径方向内側に配置し、さらにｒ１－ｒ４≧０．３ｍｍに限定する。すなわち、極柱の径方向に沿って、第２絶縁体は、少なくとも０．３ｍｍの幅が外フランジと端壁によって直接挟持される。当該設定により、外フランジと端壁によって挟持される上部プラスチックの安定性を向上させることができるため、一方では、外フランジと端壁の間の絶縁効果を向上させることができ、他方では、上部プラスチックの安定性の向上もシール部材のシール効果に有利である。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、極柱が貫通する方向に沿って、第２絶縁体の厚さｈは、０．５ｍｍ≦ｈ≦１ｍｍである。

上述した技術方案において、第２絶縁体の厚さをｈ≦１ｍｍに設定することによって、外フランジと端壁の間の間隙が減少するため、シール部材の圧縮率を向上させるために必要な条件が提供され、ｈ≧０．５ｍｍに設定することによって、第２絶縁体の絶縁効果が影響を受けないようにすることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態において、上部プラスチックは、第２絶縁体と一体成型された第３絶縁体をさらに含む。第３絶縁体は、第２絶縁体の外周に接続されるとともに外フランジの外周を取り囲むように設置される。極柱の径方向に沿って、第３絶縁体の幅ｊは、ｊ≧０．５ｍｍである。

上述した技術方案において、第３絶縁体の幅ｊをｊ≧０．５ｍｍに設定することによって、充分な沿面距離を実現する。

本発明は、さらに、電池パックを提供する。当該電池パックは、上述したいずれか１項の二次電池を含む。

本発明の二次電池は、シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲内に設定することによって、シール部材が常温で優れたシール効果を発揮できるようになるだけでなく、二次電池の温度が上昇したときにシール部材に反発が生じても、依然として比較的高いシール性能を保持する効果を実現することができ、さらには、液漏れ現象が発生するという技術課題を改善することもできる。

本発明の実施形態または先行技術の技術方案をより明確に説明するため、以下に、実施形態または先行技術の説明に必要な添付図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における添付図面は、本発明の一部の実施形態に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の図面も得ることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態の構造概略図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態の電極アセンブリの構造概略図である。 図１における本発明の二次電池の１つの実施形態の部分Ａの局部拡大図である。 図３における部分Ｂの局部拡大図である。 図１における本発明の二次電池の別の実施形態の部分Ａの局部拡大図である。 図５における部分Ｄの局部拡大図である。 図５における部分Ｃの局部拡大図である。 本発明の電池パックの１つの実施形態の概略図である。 本発明の電子デバイスの１つの実施形態の概略図である。

以下、特定の具体例を通して本発明の実施方式について説明するが、本分野における技術者であれば、本明細書に開示された内容から本発明の他の利点および効果を容易に理解することができる。本発明は、さらに、別の異なる具体的な実施方式を通して実施または応用することもでき、本明細書における各項目の詳細は、本発明の精神から逸脱しない限り、異なる観点および応用に基づいて、様々な修正や変更が可能である。説明すべきこととして、矛盾することがない場合、下記の実施形態および実施形態中の特徴を互いに組み合わせてもよい。また、理解すべきこととして、本発明の実施形態において使用される技術用語は、特定の実施方式を説明するためのものであり、本発明の保護範囲を限定するものではない。以下の実施形態において具体的な条件が指示されていない試験方法については、通常、従来の条件に従うか、または各種製造業者が提案する条件に従うものとする。

実施形態において数値範囲が与えられている場合、本発明において特に説明されていない限り、各数値範囲の２つの端点および２つの端点の間の任意の数値を選択できることを理解すべきである。特に定義されていない限り、本発明において使用されるすべての技術的および科学的用語は、本分野における技術者による先行技術の知識および本発明の記載と一致する。さらに、本発明の実施形態において説明されている方法、装置、および材料に類似する、またはそれと同等の先行技術の任意の方法、装置、および材料を使用して本発明を実施することもできる。

注意すべきこととして、本明細書において引用される「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」、および「一」等の用語は、説明をわかりやすくするためのものであり、本明細書の実施可能な範囲を限定するために使用されるものではない。その相対関係の変更または調整も、技術的内容において実質的な変更がない場合には、本発明の実施可能な範囲と見なすべきである。

二次電池は、電極アセンブリを含む。電極アセンブリは、二次電池において電気化学反応が発生する部品であり、１つまたはそれ以上の電極アセンブリを含むことができる。

二次電池は、さらに、筐体、カバープレート、および極柱を含む。筐体は、端壁および端壁を取り囲む側壁を含み、側壁の一端は、開口を有する。電極アセンブリは、筐体の開口を介して筐体内に組み立てることができる。カバープレートは、筐体の開口を覆い、密封するために用いられる。極柱は、端壁を貫通して、電極アセンブリに電気接続され、電極アセンブリが生成する電気エネルギーを導出する。

短絡のリスクを低減するためには、極柱と端壁を絶縁隔離し、電極アセンブリと端壁を隔離する必要がある。極柱と端壁の間の液漏れのリスクを低減するためには、通常、極柱と端壁の間に絶縁部材とシール部材を設置する方法を採用する。

発明者は、従来技術の二次電池において、温度が上昇したときに、絶縁部材に熱収縮現象が起こることによって、極柱と筐体の間の間隙が増大して、シールリングに反発が生じるため、シール部材のシール性能の低下をもたらし、深刻なときには、液漏れ現象も発生することを発見した。

これに鑑みて、本発明は、１つの技術方案を提供し、シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲内に設定することによって、極柱と筐体の間のシール部材のシール性能が温度上昇の影響により低下するという技術課題を改善する。

図１～図９を参照すると、本発明は、二次電池１００を提供する。当該二次電池１００は、筐体１１０、電極アセンブリ１２０、極柱１４０、およびシール部材１５０を含む。

図１を参照すると、筐体１１０は、端壁１１１および端壁１１１を取り囲む側壁１１２を含む。安定した密封および電気接続関係を形成することさえできれば、端壁１１１と側壁１１２の間の接続は、様々な方法で実現することができ、例えば、一体プレス成形、一体鋳造成形、または分体溶接等の形式であってもよい。側壁１１２を取り囲む方法は、限定されるものではなく、円筒形または角柱形に取り囲んでもよく、または端壁１１１と一致する他の任意の閉ループ輪郭に沿って取り囲んでもよい。本実施形態において、端壁１１１の外縁部は、円形であり、側壁１１２は、端壁１１１の外縁部を円筒状に取り囲み、側壁１１２の端壁１１１から離れた一端に円形の開口１１３が形成される。端壁１１１および側壁１１２に囲まれた筐体１１０内には収容室が形成され、電極アセンブリ１２０、電解液、および他の電池の必要部品を収容するために用いられる。具体的に説明すると、筐体１１０の直径は、電極アセンブリ１２０の具体的なサイズに基づいて決定することができ、例えば、１８ｍｍ、２１ｍｍ、４６ｍｍ等であってもよい。筐体１１０の材質は、様々な種類であってもよく、例えば、銅、鉄、アルミニウム、鋼、アルミニウム合金等であってもよい。長期使用時に筐体１１０が錆びないようにするために、筐体１１０の表面に金属ニッケル等の防錆材料を一層めっきしてもよい。

図１～図２を参照すると、電極アセンブリ１２０は、筐体１１０内部に設置され、電極アセンブリ１２０は、二次電池１００において電気化学反応が発生する部品である。筐体１１０内に１つまたは複数の電極アセンブリ１２０を含むことができる。電極アセンブリ１２０は、電極シートおよびセパレータ１２２を含み、電極シートとセパレータ１２２を巻回して、巻回構造を形成する。具体的に説明すると、本実施形態において、電極アセンブリ１２０は、筐体１１０の軸方向を取り囲むように巻回された正極シート１２１、セパレータ１２２、および負極シート１２３を含む。

図１～図２を参照すると、正極シート１２１は、正極集電体１２１１および正極集電体１２１１上に塗布された正極活物質層を含む。正極集電体１２１１上には、正極活物質層が塗布された第１塗布領域１２１２および正極活物質層が塗布されていない第１未塗布領域１２１３が形成される。第１塗布領域１２１２および第１未塗布領域１２１３は、筐体１１０の軸方向に沿って配列される。第１未塗布領域１２１３は、二次電池１００の高さ方向の一端に向かってセパレータ１２２の外まで延伸し、筐体１１０の軸線に向かって折り曲げられて、積層された正極タブ１２５を形成する。

図１～図２を参照すると、負極シート１２３は、負極集電体１２３１および負極集電体１２３１上に塗布された負極活物質層を含む。負極集電体１２３１上には、負極活物質層が塗布された第２塗布領域１２３２および負極活物質層が塗布されていない第２未塗布領域１２３３が形成される。第２塗布領域１２３２および第２未塗布領域１２３３は、筐体１１０の軸方向に沿って配列される。第２未塗布領域１２３３は、二次電池１００の高さ方向の他端に向かってセパレータ１２２の外まで延伸し、筐体１１０の軸線に向かって折り曲げられて、積層された負極タブ１２４を形成する。

図１～図２を参照すると、セパレータ１２２は、正極シート１２１と負極シート１２３の間に設置され、正極活物質層と負極活物質層を隔離する。リチウムイオン二次電池１００を例とすると、正極集電体１２１１の材料は、アルミニウムであってもよく、正極活物質層は、正極活性物質を含み、正極活性物質は、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム、またはマンガン酸リチウム等であってもよい。負極集電体１２３１の材料は、銅であってもよく、負極活物質層は、負極活性物質を含み、負極活性物質は、炭素またはシリコン等であってもよい。セパレータ１２２の基体材質は、ポリプロピレン（polypropylene, PP）またはポリエチレン（polyethylene, PE）等であってもよい。電池セルに対して防護と絶縁の効果を果たすため、電池セルの外部を絶縁膜で覆ってもよく、絶縁膜は、ＰＰ、ＰＥ、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate, PET）、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride, PVC）、または他の高分子ポリマー材料により合成することができる。

図１および図２を参照すると、さらに、本発明において、正極タブ１２５は、端壁１１１または開口１１３に面し、負極タブ１２４は、筐体１１０の他端に面する。本実施形態において、正極タブ１２５は、端壁１１１に面し、極柱１４０に電気接続されて、極柱１４０を正電荷に帯電させる。負極タブ１２４は、開口１１３に面し、筐体１１０を負極タブ１２４に電気接続して、負電荷に帯電させる。しかしながら、他の実施形態において、負極タブ１２４を極柱１４０に接続し、正極タブ１２５を筐体１１０に接続してもよい。

図１を参照すると、カバープレート１３０は、開口１１３に密封して取り付けられる。カバープレート１３０の外縁部の形状は、開口１１３の形状に対応し、側壁１１２に接続されて、開口１１３を密封する。カバープレート１３０の取り付け方法は、機械密封または溶接密封を含むが、本発明はこれに限定されない。本実施形態において、カバープレート１３０は、機械密封の方法を採用して、開口１１３上に密封封止される。

図３～図５を参照すると、極柱１４０は、端壁１１１に固定され、電極アセンブリ１２０に電気接続される。具体的に説明すると、端壁１１１に極柱孔１１１１が設置され、極柱１４０は、極柱孔１１１１内に貫通して取り付けられ、端壁１１１から絶縁される。極柱１４０の電極アセンブリ１２０に面する一端は、端壁１１１を貫通し、正極タブ１２５に直接または間接的に電気接続される。極柱１４０の構造形式は、端壁１１１を貫通して電極アセンブリ１２０の正極タブ１２５に電気接続することのできる全ての適切な形式であってもよく、例えば、断面は、円形、方形、角柱形、または安定した導電を実現することのできる異なる輪郭であってもよい。極柱孔１１１１と極柱１４０は、形状が互いに対応する。本実施形態において、極柱１４０の断面は、円形である。

図３～図５を参照すると、極柱１４０は、柱状部１４２、外フランジ１４３、および内フランジ１４１を含み、柱状部１４２は、極柱孔１１１１を貫通する。柱状部１４２の断面は、円形、方形、角柱形、または他の安定した導電を実現することのできる異なる輪郭であってもよい。より優れた密封および嵌合の効果を考慮して、柱状部１４２と極柱孔１１１１は、互いに適合するのが好ましい。すなわち、極柱孔１１１１と柱状部１４２は、形状が互いに対応する。本実施形態において、柱状部１４２の断面は、円形であり、円形の設計は、加工、組立、および密封に便利である。

図３～図５を参照すると、外フランジ１４３は、筐体１１０外部に位置し、柱状部１４２から端壁１１１の外周縁に向かって延伸する。外フランジ１４３の外形断面は、円形、方形、角柱形、または他の安定した導電を実現することのできる異なる輪郭であってもよいが、ここでは限定しない。内フランジ１４１は、筐体１１０内部に位置し、柱状部１４２から端壁１１１の外周縁に向かって延伸する。具体的に説明すると、内フランジ１４１は、柱状部１４２の筐体１１０内部に位置する一端に接続され、端壁１１１の筐体１１０内部に面する側に沿って、端壁１１１の外縁部に向かって延伸する。内フランジ１４１の外形断面は、円形、方形、角柱形、または他の安定した導電を実現することのできる異なる輪郭であってもよいが、ここでは限定しない。

図３～図６を参照すると、シール部材１５０は、極柱１４０と端壁１１１の間に位置する。極柱１４０と端壁１１１の間のシール部材１５０の位置は、限定されるものではなく、外フランジ１４３と端壁１１１の間にのみ設置してもよく、柱状部１４２と極柱孔１１１１の間にのみ設置してもよく、内フランジ１４１と端壁１１１の間にのみ設置してもよく、さらには、これら３種の位置のうちの２種または３種を組み合わせて設置してもよい。一定の圧縮率を有する弾性件を介して極柱１４０と端壁１１１の間を密封することさえできれば、極柱１４０と端壁１１１の間で液漏れ現象が発生するのを回避することができる。シール部材１５０の材料は、可溶性ポリテトラフルオロエチレン（perfluoroalkoxy, PFA）、ポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate, PBT）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer, LCP）、ＰＰ、ポリフェニレンスルフィド（polyphenylene sulfide, PPS）、およびポリカーボネート（polycarbonate, PC）のうちのいずれか１つであるが、ここでは限定しない。

二次電池１００の温度が上昇したときに、絶縁部材に熱収縮現象が起こることによって、極柱１４０と筐体１１０の間の間隙が増大して、シールリングに反発が生じ、シール部材１５０のシール性能の低下をもたらすことを考慮して、シール部材１５０の圧縮率ｗの範囲は、２０％≦ｗ≦５０％に設定され、例えば、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％または５０％等であってもよい。シール部材１５０の圧縮率は、シール部材１５０の初期の厚さとシール部材１５０を組み立てて圧縮した後の厚さの差とシール部材１５０の初期の厚さの比率である。説明すべきこととして、シール部材１５０は、組み立てた後に圧縮状態になる。このとき、シール部材１５０の厚さは、二次電池１００に対してＣＴを行うことによって、または切断面を作成した後に測定することによって得ることができる。シール部材１５０の初期の厚さは、取り付ける前に測定してもよく、または二次電池１００内のシール部材１５０を取り外して反発させた後に測定してもよい。当該設定により、シール部材１５０が常温で優れたシール効果を発揮できるようになるだけでなく、二次電池１００の温度が上昇したときにシール部材１５０に反発が生じても、依然として比較的高いシール性能を保持する効果を実現することができ、さらには、液漏れ現象が発生するという技術課題を改善することもできる。

図３～図５を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、極柱１４０の径方向に沿って、シール部材１５０が外フランジ１４３と端壁１１１によって挟持された部分の幅ａと外フランジ１４３の半径ｒ１から極柱孔１１１１の半径ｒ２を引いた差の比率は、ｉであり、５０％≦ｉ≦９０％である。例えば、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、または９０％等であってもよい。シール部材１５０が外フランジ１４３と端壁１１１によって挟持された部分は、外フランジ１４３と端壁１１１に直接接触し、外フランジ１４３と端壁１１１によって直接圧縮することができるため、シールリングの有効密封部分である。外フランジ１４３の半径ｒ１から極柱孔１１１１の半径ｒ２を引いた差の部分は、外フランジ１４３と端壁１１１の間を密封するために使用することのできる密封可能部分である。有効密封部分の長さと密封可能部分の長さの占有比率ｉを５０％≦ｉ≦９０％に設定することによって、絶縁部材に配置空間を提供すると同時に、シール部材１５０の有効密封の長さをより大きくすることができるため、シール部材１５０のシール性能を向上させるのに有利である。

図４を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、外フランジ１４３の半径ｒ１から柱状部１４２の半径ｒ３を引いた差と外フランジ１４３の半径ｒ１の比率は、ｂであり、３０％≦ｂ≦５０％である。例えば、３０％、３３％、３５％、３６％、４０％、４５％、４７％、または５０％であってもよい。外フランジ１４３の半径ｒ１から柱状部１４２の半径ｒ３を引いた差の部分は、外フランジ１４３の柱状部１４２に対するカンチレバー部分である。比率ｂを３０％≦ｂ≦５０％の範囲に設定することによって、シールリングに比較的大きな密封空間が提供されることを前提として、カンチレバーのサイズをより短くすることができる。当該設定により、カンチレバーの強度を高めて、外フランジ１４３の縁部を浮き上がりにくくすることができるため、より一定した圧縮力をシール部材１５０に提供し、シール部材１５０のシール性能をさらに向上させることができる。

図３～図６を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、二次電池１００は、さらに、下部プラスチック１６０を含み、下部プラスチック１６０は、柱状部１４２を取り囲む。下部プラスチック１６０の材料は、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＣ、ＰＦＡ、ＰＢＴ、およびＬＣＰのうちのいずれか１つであるが、ここでは限定しない。下部プラスチック１６０は、極柱孔１１１１と柱状部１４２の間に位置する第１絶縁体１６１を含む。極柱１４０の径方向に沿って、第１絶縁体１６１の厚さｃの範囲は、０．４ｍｍ≦ｃ≦０．９ｍｍである。例えば、０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、または０．９ｍｍ等であってもよく、下部プラスチック１６０は、端壁１１１と電極アセンブリ１２０を隔離し、且つ端壁１１１と極柱１４０を隔離するために用いられる。ここで、第１絶縁体１６１は、主に、端壁１１１と極柱１４０を隔離するために用いられる。第１絶縁体１６１の厚さを０．４ｍｍ以上に設定することによって、第１絶縁体１６１の耐圧性能をさらに向上させることができ、同時に、第１絶縁体１６１の厚さを０．９ｍｍ以下に限定することによって、シール部材１５０の有効密封の長さが増えるため、シール部材１５０のシール性能を向上させるのに有利である。

図３～図６を参照すると、シール部材１５０の圧縮率が向上すると、対応するシール部材１５０の変形量も増加することを考慮して、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、極柱１４０が貫通する方向に沿って、第１絶縁体１６１は、極柱孔１１１１の外フランジ１４３に近い側より低く、シール部材１５０を収容する第１収容溝１６１１を形成する。第１収容溝１６１１を設置することによって、さらに大きなシール部材１５０の変形量を収容することができるため、高温によってシール部材１５０の反発が引き起こされたとき、シール部材１５０は、依然として比較的高い圧縮率を有することができる。さらに、第１収容溝１６１１の深さは、ｅであり、０．０５ｍｍ≦ｅ≦０．２ｍｍである。例えば、０．０５ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．１７ｍｍ、または０．２ｍｍであってもよい。第１収容溝１６１１の深さを０．０５ｍｍ以上にすることによって、シール部材１５０に一定の収容空間を提供することができ、深さを０．２ｍｍ以下に限定することによって、端壁１１１と極柱１４０に対する第１絶縁体１６１の隔離絶縁効果をさらに向上させ、第１絶縁体１６１の強度をさらに高めることができる。

図５～図６を参照すると、シール部材１５０の充填が不均一なときに端壁１１１と柱状部１４２の間に間隙が存在する可能性があり、依然として短絡のリスクが発生することを考慮して、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、極柱１４０が貫通する方向に沿って、第１絶縁体１６１の外フランジ１４３に近い側の内縁部と外縁部は、高さが異なる。第１収容溝１６１１の底面を斜面に設置することによって、第１収容溝１６１１の収容空間を減らさずに、第１絶縁体１６１の高さをより高くすることができるため、より優れた隔離絶縁効果を発揮することができる。底面の極柱孔１１１１に近い側は、柱状部１４２に近い側より低くてもよく、または柱状部１４２に近い側より高くてもよい。上記２種類の方法は、いずれも極柱１４０が貫通する方向においてシール部材１５０の高さをより高くすることができるため、シール部材１５０のシール効果を向上させるのに有利である。

端壁１１１の壁厚が比較的薄いことを考慮して、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、図５および図７を参照すると、極柱１４０が貫通する方向に沿って、内縁部から外フランジ１４３までの距離は、外縁部から外フランジ１４３までの距離より大きい。当該設定により、第１絶縁体１６１と極柱孔１１１１の接触面積をより大きくすることができるため、端壁１１１と第１絶縁体１６１の間の圧縮の安定性に有利である。

図５および図７を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、二次電池１００は、さらに、上部プラスチック１７０を含み、上部プラスチック１７０は、外フランジ１４３と端壁１１１の間に挟持された第２絶縁体１７１を含む。極柱１４０の径方向に沿って、シール部材１５０の充填が不均一なときに外フランジ１４３と端壁１１１の間で短絡のリスクが発生するのを防ぐことを考慮して、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、第２絶縁体１７１のシール部材１５０に近い側に面取りを設置して、シール部材１５０を収容する第２収容溝１７１１を形成し、シール部材１５０の充填空間を増やす。また、第２収容溝１７１１を面取りの形式に設置することによって、シール部材１５０の充填が不均一なときに外フランジ１４３と端壁１１１の間で短絡のリスクが発生するのを防ぐことができる。面取りは、第２絶縁体１７１の外フランジ１４３に近い稜線上に設置してもよく、または端壁１１１に近い稜線上に設置してもよい。本実施形態において、面取りを第２絶縁体１７１の端壁１１１に近い稜線上に設置し、第２絶縁体１７１の外フランジ１４３に近い側の幅を端壁１１１に近い側の幅より大きくすることによって、第２絶縁体１７１と外フランジ１４３の間の接触面がさらに大きくなるため、外フランジ１４３の第２絶縁体１７１に対する圧縮力を向上させることができる。

さらに、極柱１４０の径方向に沿って、面取りの長さは、ｇであり、極柱１４０の貫通方向に沿って、面取りの長さは、ｐであり、ｐ≧ｇである。ｐ≧ｇは、面取りの径方向の長さがその軸方向の長さ以下であることを意味する。当該設定により、外フランジ１４３が第２絶縁体１７１に圧力を印加したときに、上部プラスチック１７０を外れにくくする効果を達成することができる。好ましくは、０．２ｍｍ≦ｇ≦０．６ｍｍであり、ｇの値は、例えば、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５５ｍｍ、または０．６ｍｍ等であってもよい。ｇ≧０．２ｍｍ、すなわち、第２収容溝１７１１の最大深さを０．２ｍｍ以上にすることによって、シール部材１５０に一定の収容空間を提供することができ、ｇ≦０．６ｍｍ、すなわち、第２収容溝１７１１の最大深さを０．６ｍｍ以下に限定することによって、第２絶縁体１７１を外れにくくすることができるため、端壁１１１と外フランジ１４３に対する隔離絶縁効果をさらに向上させ、第２絶縁体１７１の強度をさらに高めることができる。本実施形態において、ｇの値は、０．３ｍｍであり、ｐの値は、０．５ｍｍである。本実施形態における上部プラスチック１７０は、優れた隔離絶縁効果を発揮することができ、シール部材１５０に一定の収容空間を提供することもできるため、シール効果を向上させることができる。

図５および図７を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、極柱１４０の貫通する方向に沿って、第２絶縁体１７１の面取りを設置した側の内縁部半径は、ｒ４であり、極柱１４０の径方向に沿って、ｒ１－ｒ４≧０．３ｍｍである。本実施形態において、まず、第２絶縁体１７１の面取りを設置した側の内縁部を外フランジ１４３の外縁部の径方向内側に配置し、さらにｒ１－ｒ４≧０．３ｍｍに限定する。すなわち、極柱１４０の径方向に沿って、第２絶縁体１７１は、少なくとも０．３ｍｍの幅が外フランジ１４３と端壁１１１によって直接挟持される。いくつかの実施形態において、ｒ１－ｒ４のサイズは、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５ｍｍであってもよい。当該設定により、外フランジ１４３と端壁１１１によって挟持される上部プラスチック１７０の安定性を向上させることができるため、一方では、外フランジ１４３と端壁１１１の間の絶縁効果を向上させることができ、他方では、上部プラスチック１７０の安定性の向上もシール部材１５０のシール効果に有利である。

図５および図７を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、極柱１４０の貫通する方向に沿って、第２絶縁体１７１の厚さは、ｈであり、０．５ｍｍ≦ｈ≦１ｍｍである。例えば、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、または１ｍｍであってもよい。第２絶縁体１７１の厚さをｈ≦１ｍｍに設定することによって、外フランジ１４３と端壁１１１の間の間隙が減少するため、シール部材１５０の圧縮率を向上させるために必要な条件が提供され、ｈ≧０．５ｍｍに設定することによって、第２絶縁体１７１の絶縁効果が影響を受けないようにすることができる。

図５および図７を参照すると、本発明の二次電池１００の１つの実施形態において、上部プラスチック１７０は、さらに、第２絶縁体１７１と一体成型された第３絶縁体１７２を含む。第３絶縁体１７２は、第２絶縁体１７１の外周に接続され、外フランジ１４３の外周を取り囲むように設置される。極柱１４０の径方向に沿って、第３絶縁体１７２の幅は、ｊであり、ｊ≧０．５ｍｍである。例えば、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、または１ｍｍであってもよい。それにより、充分な沿面距離を保証することができる。

図８を参照すると、本発明は、さらに、電池パック１０を提供する。電池パック１０は、上述したいずれか１項の二次電池１００を含む。本発明の電池パック１０の１つの実施形態において、電池パック１０は、ボックス１０１、ボックスカバー１０２、および複数の二次電池１００を含む。複数の二次電池１００は、ボックス１０１中に配置され、互いに直列接続または並列接続され、あるいは直列と並列を組み合わせて接続される。ボックスカバー１０２は、ボックス１０１上を覆い、複数の二次電池１００を保護する。説明すべきこととして、電池パック１０は、本発明の二次電池１００の他に、電池パック１０の熱管理システム、回路基板等の部分を含んでもよい。電池パック１０は、電池モジュールであっても、電池パックであっても、蓄電キャビネット等であってもよいが、ここでは１つ１つについて説明しない。

図９を参照すると、本発明は、さらに、電子デバイス１を提供し、電子デバイス１は、上述した電池パック１０を含む。作業部１１は、電池パック１０に電気接続され、電気エネルギーのサポートを得る。１つの例として、電子デバイス１は、車両であり、車両は、燃料自動車、ガス自動車、また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、またはレンジエクステンダー車等であってもよいが、本発明はこれに限定されない。作業部１１は、車体であり、電池パック１０は、車体の底部に設置され、車両の走行または車内の電気部品の動作のために電気エネルギーのサポートを提供する。しかしながら、他のいくつかの実施形態において、電子デバイス１は、さらに、携帯電話、ポータブル機器、ノートパソコン、船舶、宇宙船、電動玩具、および電動工具等であってもよい。宇宙船は、飛行機、ロケット、スペースシャトル、および宇宙船等を含む。作業部１１は、電池パック１０の電気エネルギーを得て対応する作業を行うことのできるユニット部品であってもよく、例えば、ファンの羽根回転ユニット、掃除機の吸塵作業ユニット等である。電動玩具は、固定式または移動式の電動玩具を含み、例えば、ゲーム機、電動自動車玩具、電動船舶玩具、および電動飛行機玩具等である。電動工具は、金属切削電動工具、研磨電動工具、組立電動工具、および鉄道用電動工具を含み、例えば、電気ドリル、電動グラインダー、電動レンチ、電動ドライバー、電気ハンマー、衝撃電気ドリル、コンクリート振動器、および電気かんな等である。本発明の実施形態は、上述した電子デバイス１を特に限定しない。

本発明の二次電池は、シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲内に設定することによって、シール部材が常温で優れたシール効果を発揮できるようになるだけでなく、二次電池の温度が上昇したときにシール部材に反発が生じても、依然として比較的高いシール性能を保持する効果を実現することができ、さらには、液漏れ現象が発生するという技術課題を改善することもできる。そのため、本発明は、従来技術におけるいくつかの実際問題を効果的に克服し、非常に高い利用価値と使用意義を有する。上述した実施形態は、本発明の原理およびその効果を例示的に説明するものであり、本発明を限定するためのものではない。当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、上記の実施形態を修正または変更することができる。そのため、当該技術分野において通常の知識を有する者によって、本発明で開示された精神および技術的思想から逸脱することなく行われる全ての修正または変更は、依然として本発明の請求項の範囲に含まれるべきである。

本発明の二次電池および電池パックは、シール部材の圧縮率ｗを２０％≦ｗ≦５０％の範囲内に設定することによって、シール部材が常温で優れたシール効果を発揮できるようになるだけでなく、二次電池の温度が上昇したときにシール部材に反発が生じても、依然として比較的高いシール性能を保持する効果を実現することができ、さらには、液漏れ現象が発生するという技術課題を改善することもできる。

１ 電子デバイス
１０ 電池パック
１１ 作業部
１０１ ボックス
１０２ ボックスカバー
１００ 二次電池
１１０ 筐体
１１１ 端壁
１１１１ 極柱孔
１１２ 側壁
１１３ 開口
１２０ 電極アセンブリ
１２１ 正極シート
１２１１ 正極集電体
１２１２ 第１塗布領域
１２１３ 第１未塗布領域
１２２ セパレータ
１２３ 負極シート
１２３１ 負極集電体
１２３２ 第２塗布領域
１２３３ 第２未塗布領域
１２４ 負極タブ
１２５ 正極タブ
１３０ カバープレート
１４０ 極柱
１４１ 内フランジ
１４２ 柱状部
１４３ 外フランジ
１５０ シール部材
１６０ 下部プラスチック
１６１ 第１絶縁体
１６１１ 第１収容溝
１７０ 上部プラスチック
１７１ 第２絶縁体
１７１１ 第２収容溝
１７２ 第３絶縁体

Claims (12)

1. 端壁および前記端壁を取り囲む側壁を含み、前記端壁に極柱孔が設置された筐体と、
   前記筐体内に設置された電極アセンブリと、
   前記端壁を貫通し、前記電極アセンブリに電気接続された極柱と、
   前記極柱と前記端壁の間に位置するシール部材と、
   を含み、前記シール部材の圧縮率ｗの範囲が、２０％≦ｗ≦５０％である二次電池。
2. 前記極柱は柱状部、外フランジ、および内フランジを含み、前記柱状部は前記極柱孔を貫通し、前記外フランジは前記筐体の外部に位置して前記柱状部から前記端壁の外周縁に向かって延伸し、前記内フランジは前記筐体の内部に位置して前記柱状部から前記端壁の外周縁に向かって延伸し、前記シール部材は前記外フランジと前記端壁の間に位置し、前記極柱の径方向に沿って、前記シール部材が前記外フランジと前記端壁によって挟持された部分の幅ａと前記外フランジの半径ｒ１から前記極柱孔の半径ｒ２を引いた差の比率ｉは、５０％≦ｉ≦９０％である請求項１に記載の二次電池。
3. 前記外フランジの半径ｒ１から前記柱状部の半径ｒ３を引いた差と前記外フランジの半径ｒ１の比率ｂは、３０％≦ｂ≦５０％である請求項２に記載の二次電池。
4. 前記二次電池は、さらに、下部プラスチックを含み、前記下部プラスチックは前記極柱孔と前記柱状部の間に位置する第１絶縁体を含み、前記極柱の径方向に沿って、前記第１絶縁体の厚さｃの範囲が、０．４ｍｍ≦ｃ≦０．９ｍｍである請求項２に記載の二次電池。
5. 前記極柱が貫通する方向に沿って、前記第１絶縁体は、前記極柱孔の前記外フランジに近い側よりも低いとともに前記シール部材を収容する第１収容溝が形成され、前記第１収容溝の深さｅは、０．０５ｍｍ≦ｅ≦０．２ｍｍである請求項４に記載の二次電池。
6. 前記極柱が貫通する方向に沿って、前記第１絶縁体の前記外フランジに近い側の内縁部と外縁部の高さは異なる請求項５に記載の二次電池。
7. 前記極柱が貫通する方向に沿って、前記内縁部から前記外フランジまでの距離は、前記外縁部から前記外フランジまでの距離よりも大きい請求項６に記載の二次電池。
8. 前記二次電池は上部プラスチックをさらに含み、前記上部プラスチックは前記外フランジと前記端壁の間に挟持された第２絶縁体を含み、前記第２絶縁体の前記シール部材に近い側に面取りが設置されて、前記シール部材を収容する第２収容溝を形成し、前記極柱の径方向に沿って、前記面取りの長さをｇとし、前記極柱の貫通方向に沿って、前記面取りの長さをｐとすると、ｐ≧ｇ、かつ０．２ｍｍ≦ｇ≦０．６ｍｍである請求項２に記載の二次電池。
9. 前記極柱が貫通する方向に沿って、前記第２絶縁体の前記面取りが設置された側の内縁部半径をｒ４とすると、前記極柱の径方向に沿って、ｒ１－ｒ４≧０．３ｍｍである請求項８に記載の二次電池。
10. 前記極柱が貫通する方向に沿って、前記第２絶縁体の厚さｈは、０．５ｍｍ≦ｈ≦１ｍｍである請求項８に記載の二次電池。
11. 前記上部プラスチックは前記第２絶縁体と一体成型された第３絶縁体をさらに含み、前記第３絶縁体が、前記第２絶縁体の外周に接続されるとともに前記外フランジの外周を取り囲むように設置され、前記極柱の径方向に沿って、前記第３絶縁体の幅ｊは、ｊ≧０．５ｍｍである請求項８に記載の二次電池。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の二次電池を含む電池パック。