JP3247785U - 角型セル - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリセルを積層した後、１つの位置におけるタブを積層する厚さを減少させ、さらにはタブを溶接する難度を低下させ、エネルギー密度を効果的に上昇させる角型セルを提供する。
【解決手段】複数のバッテリセルを積層して構成される角型セル２０であって、それぞれが第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２を有する複数の第１バッテリセル２１、及びそれぞれが第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２を有する複数の第２バッテリセル２２と、第１正極タブ及び第２正極タブと電気的に接続され、第１正極タブ及び第２正極タブが異なる側に位置する正極端子４０と、第１負極タブ及び第２負極タブと電気的に接続され、第１負極タブ及び第２負極タブが異なる側に位置する負極端子４２と、を含む。
【選択図】図４

Description

本考案は複数のバッテリセルを含む二次電池に関し、特に少なくとも一部のバッテリセルのタブが相互にずれた角型セルを指す。

新エネルギー自動車の市場が勢いよく発展するのに伴い、駆動用バッテリは新エネルギー電気自動車の三大核心技術の一つとされている。従って、駆動用バッテリの幅広い利用に伴い、新エネルギー自動車のメーカーは軽量化の必要性を示して航続距離を延ばすことにより、限られた空間及び電気容量下で可能な限りその航続力を高め、新エネルギー自動車をより順調に拡大発展させることが期待されている。

従来の角型セル１０について、図１を参照されたい。複数のバッテリセル１１を積層して構成でき、積層してから、各バッテリセル１１のタブ１２を折り返して積層し、その後、金属接続板１３に共に溶接し、端子１４をここに溶接する。しかしながら、十分な電気的性能を達成するために、バッテリセル１１を積層する数量が増加するにつれ、タブ１２の数量もこれに伴って増加する。それぞれのタブ１２を確実に溶接できることを確実に保証するため、溶接の難度もこれに伴って上昇する。さらに、タブ１２の数量もタブ１２を積層した後の厚さに影響を及ぼし、従って角型セル１０全体の単位体積当たりのエネルギー密度を低下させる。さらに、大電流を充放電する状況で、タブ１２の発熱量はこれに伴って増加し、バッテリの安全性の問題も引き起こしやすくなる。

上記既存技術の欠点に基づき、本考案は角型セルを示し、上記課題を効果的に解決する。

本考案の主な目的は、角型セルを提供することである。タブをずらす設計を利用して、１つの位置におけるタブを積層した後の厚さを大幅に低下させることが可能であり、さらには溶接の難度を低下させ、厚さが増加することによるエネルギー密度の低下及び安全性の問題を防止する。

本考案は、複数のバッテリセルを積層して形成される角型セルを示す。複数の第１バッテリセル及び複数の第２バッテリセル、正極端子及び負極端子を含み、それぞれの第１バッテリセルは第１正極タブ及び第１負極タブを有し、それぞれの第２バッテリセルは第２正極端子及び第２負極端子を有する。第１正極タブ及び第２正極タブは正極端子に電気的に接続され、かつ第１正極タブ及び第２正極タブは正極端子の異なる側に位置し、第１負極タブ及び第２負極タブは負極端子に電気的に接続され、かつ第１負極タブ及び第２負極タブは負極端子の異なる側に位置する。

上記のバッテリセルを２種の異なる規格のタブに区分することにより、タブを相互にずらし、端子の両側に配置する。従って積層した後の１つの位置におけるタブの厚さを大幅に低下させることが可能であり、さらにはバッテリ全体のエネルギー密度を高める、溶接の難度を低下させる、及びバッテリの安全性を増進させることが可能であり、さらに電気抵抗を低下させ、電流を上昇させることが可能である。

以下、具体的な実施例により本考案を詳細に説明し、その目的、技術内容、特徴及び達成する効果をより容易に理解できるようにする。

既知の角型セルの概要図である。 本考案の角型セルにおける第１バッテリセルの概要図である。 本考案の角型セルにおける第２バッテリセルの概要図である。 本考案の角型セルにおけるバッテリセルを積層した概要図である。 本考案の角型セルのタブを溶接固定した概要図である。 本考案の角型セルにおける第１バッテリセルのもう１つの実施例の概要図である。 本考案の角型セルにおける第２バッテリセルのもう１つの実施例の概要図である。 本考案の角型セルにおける第１、第２バッテリセルのもう１つの実施例のタブを溶接固定した概要図である。 本考案の角型セルの断面概要図である。 本考案の角型セルをアルミニウムケースに適用した概要図である。 本考案の角型セルをアルミニウムケースに適用した概要図である。

本考案の利点、主旨及び特徴をより容易に、明確に理解できるようにするため、以下に実施例により、さらに図を参照して詳述及び議論を行う。これらの実施例は本考案の代表的な実施例に過ぎず、これによって本考案の実施形態及び請求の範囲がこれらの実施例の形態のみに限定されると制限していないことを明確に示す必要がある。これらの実施例を提供する目的は、単に本考案の開示内容をより徹底的に、及び容易に理解できるようにすることである。

本考案で開示する各種実施例で使用される用語は、特定の実施例を記載する目的のためにのみ用いられ、本考案で開示する各種実施例を制限するものではない。明確に他に指示しない限り、使用する単数形式は複数形式も含む。他に限定しなければ、本明細書中で使用するすべての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本考案で開示する各種実施例が属する分野の当業者が通常理解する意味と同じ意味を有する。上記用語（例えば一般的に使用される辞典で限定される用語）は、本考案で開示する各種実施例において明確に限定する場合を除き、同じ技術分野における文脈の意味と同じ意味を有すると解釈され、理想化した意味又は過度に形式的な意味を有すると解釈されない。

本明細書の記載において、用語の「実施例」、「具体的な実施例」などの記載は、該実施例に記載する具体的な特徴、構造、材料又は特性の組合せが本考案の少なくとも１つの実施例中に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する概要的な説明は必ずしも同じ実施例を指すとは限らない。さらに、記載する具体的な特徴、構造、材料又は特性は、いずれか１つ又は複数の実施例において適当に組み合わせることが可能である。

本考案の記載において、他に規定又は限定していなければ、「連結」、「接続」、「設置」という用語は広義に理解するべきであることを説明する必要がある。例えば、機械的に接続又は電気的に接続していても、２つの要素の内部が通じていてもよく、直接つながっていても、間に介して間接的につながっていてもよい。当業者は、具体的な状況に基づいて、上記用語の具体的な意味を理解できる。

既知の角型セルのバッテリセルを積層すると、積層する数量が増加するのに伴って、タブを積層する厚さが大幅に上昇するため、本考案はタブをずらすように設計し、タブを積層した後の厚さを低下させることを達成する。本考案が開示する角型セルについて、まず図２Ａ、図２Ｂを参照されたい。図２Ａ、図２Ｂは第１バッテリセル２１及び第２バッテリセル２２を含み、第１バッテリセル２１及び第２バッテリセル２２のバッテリセル本体（すなわちタブを含まない部分）のサイズは同じである。第１バッテリセル２１は第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２を有し、第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２の位置は、第１バッテリセル２１のバッテリセル本体の同一側（例えば図に示すのはバッテリセル本体の上方）でよい。第２バッテリセル２２は第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２を有し、第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２の位置は、第２バッテリセル２２のバッテリセル本体の同一側（例えば図に示すのはバッテリセル本体の上方）でよい。第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１と第１負極タブ２１２との間に第１間隔Ｄ１を有し、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１と第２負極タブ２２２との間に第２間隔Ｄ２を有する。第１バッテリセル２１及び第２バッテリセル２２を積層すると、第１正極タブ２１１、第１負極タブ２１２及び第２正極タブ２２１、第２負極タブ２２２は相互にずれ、つまりこれらのタブは重なり合った状態ではない。第１間隔Ｄ１は第２間隔Ｄ２より小さい。

引き続き図３を参照されたい。本考案の角型セル２０は該複数の第１バッテリセル２１及び複数の第２バッテリセル２２を積層して形成され、上記と同様に、第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２、並びに第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２は相互にずれるため、厚さを大幅に減少させることが可能である（後ほど詳述する）。第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１と第１負極タブ２１２との第１間隔Ｄ１は、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１と第２負極タブ２２２との第２間隔Ｄ２より小さい。図に示すように、１つの第１バッテリセル２１、１つの第２バッテリセル２２は順番に並べて配置され、積層して形成される。しかしながら、本考案はこの方式で並べて配置されることのみに限定されず、第１バッテリセル２１及び第２バッテリセル２２は任意に配置して並べることが可能であり、或いはその数量は異なっていてもよい。同様に第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２、並びに第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２をずらして、積層する厚さを低下させる目的を達成することも可能である。

図４に示すように、複数の第１バッテリセル２１及び複数の第２バッテリセル２２を積層した後、第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１を折り返して積層し、さらに正極金属接続板３０で接続してから（一般的に溶接を採用する）、正極端子４０を正極金属接続板３０に接続する。正極端子４０は金属材質の導体でよく、正極金属接続板３０及び第１正極タブ２１１、第２正極タブ２２１と電気的に接続され、導電端子とする。類似して、第１バッテリセル２１の第１負極タブ２１２、第２バッテリセル２２の第２負極タブ２２２を折り返して積層し、さらに負極金属接続板３２で接続してから（一般的に溶接を採用する）、負極端子４２を負極金属接続板３２に接続する。負極端子４２は金属材質の導体でよく、負極金属接続板３２及び第１負極タブ２１２、第２負極タブ２２２と電気的に接続され、導電端子とする。第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１と第１負極タブ２１２との第１間隔Ｄ１は、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１と第２負極タブ２２２との第２間隔Ｄ２より小さいため、第１正極タブ２１１及び第２正極タブ２２１は相互にずれ、第１負極タブ２１２及び第２負極タブ２２２は相互にずれる。第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２は正極端子４０と負極端子４２との間に位置し（ここでは正極端子４０及び負極端子４２の内側と定義する）、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２は正極端子４０及び負極端子４２のもう一側に位置する（ここでは正極端子４０及び負極端子４２の外側と定義する）。つまり第１正極タブ２１１及び第２正極タブ２２１は正極端子４０の異なる側に位置し、第１負極タブ２１２及び第２負極タブ２２２は負極端子４２の異なる側に位置する。同じ原理に基づいて、図５Ａ、５Ｂ、５Ｃを参照されたい。本考案のその他の実施例において、第１正極タブ２１１及び第２正極タブ２２１、第１負極タブ２１２及び第２負極タブ２２２が相互にずれる前提で、第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１と第１負極タブ２１２との第１間隔Ｄ１を、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１と第２負極タブ２２２との第２間隔Ｄ２におおよそ等しく設計することも可能である。従って、後に積層すると、第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１は正極端子４０の左側に位置し、第１負極タブ２１２は負極端子４２の左側に位置し、第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１は正極端子４０の右側に位置し、第２負極タブ２２２は負極端子４２の右側に位置する。

従って、図４、図６を同時に参照されたい。タブを第１正極タブ２１１及び第１負極タブ２１２、並びに第２正極タブ２２１及び第２負極タブ２２２に区分するように設計するため、端子の一側から見ると（図中に示すように正極端子４０又は負極端子４２の左側又は右側）、積層するタブの数量は半分減少するため、積層する厚さをおおよそ半分減少させることが可能である。例を挙げると、同じ数量のバッテリセルでは、１つの極性のタブについて、同じ部分に積層された第１バッテリセル２１の第１正極タブ２１１又は第２バッテリセル２２の第２正極タブ２２１の数量は元々積層されるタブの数量の半分であるため、折り返した厚さも半分に減少させることが可能である。もう一側の第１バッテリセル２１の第１負極タブ２１２又は第２バッテリセル２２の第２負極タブ２２２も同じ原理である。従って、正極端子４０の一側の正極金属接続板３０に溶接する必要がある第１正極タブ２１１又は第２正極タブ２２１を積層する厚さも半分に減少させることが可能である。他方、負極タブ４２の一側の負極金属接続板３２に溶接する必要がある第１負極タブ２１２又は第２負極タブ２２２を積層する厚さも半分に減少させることが可能であり、溶接の困難さを大幅に低下させることが可能である。さらに、第１正極タブ２１１又は第２正極タブ２２１、及び第１負極タブ２１２又は第２負極タブ２２２を２つの部分に分離させるため、効果的に電流を分散でき、長期使用における昇温状況を低下させ、さらに抵抗値を効果的に低下させることが可能である。

引き続き図７Ａ、７Ｂを参照されたい。アルミニウムケース７０に適用して封入するとき、アルミニウムケース７０で該角型セル２０（例えば図４の形態）を封入する。正極端子４０及び負極端子４２の上面は露出して外部に出力する電極を形成し、圧力リリーフバルブ７１及び真空孔７２の設置を組み合わせて、アルミニウムケースバッテリの封入を完成する。このとき、積層した後の第１正極タブ２１１又は第２正極タブ２２１、及び第１負極タブ２１２又は第２負極タブ２２２の厚さは減少する（約半分）ため、第１正極タブ２１１又は第２正極タブ２２１、及び第１負極タブ２１２又は第２負極タブ２２２がアルミニウムケース７０の上方を占める空間を減少させることが可能であり、さらにはアルミニウムケースバッテリ全体のエネルギー密度を高める。

上記をまとめると、本考案は角型セルを示す。バッテリセルを第１バッテリセル及び第２バッテリセルに区分し、さらに第１バッテリセルの第１正極タブ、第１負極タブ及び第２バッテリセルの第２正極タブ、第２負極タブは相互にずれる。同時に第１正極タブと第１負極タブとの第１間隔は、第２正極タブと第２負極タブとの第２間隔と同じ、又はより小さく設計され、積層した後のタブの厚さを大幅に低下させることが可能である。１つの位置における溶接する必要があるタブの数量を効果的に低下させて溶接の難度を低下させ、同時に電流を効果的に分散でき、長期使用における昇温状況を低下させ、さらに抵抗値を効果的に低下させることが可能である。その後の利用において、１つの位置におけるタブを積層する厚さの合計が低下する関係により、バッテリ全体のエネルギー密度を高めることも可能である。

しかし、以上の記載は本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の実施の範囲を限定するものではない。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲に記載する特徴及び主旨に基づく均等変化又は修飾は、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲内に含まれるべきである。

１０ 角型セル
１１ バッテリセル
１２ タブ
１３ 金属接続板
１４ 端子
２０ 角型セル
２１ 第１バッテリセル
２１１ 第１正極タブ
２１２ 第１負極タブ
２２ 第２バッテリセル
２２１ 第２正極タブ
２２２ 第２負極タブ
３０ 正極金属接続板
３２ 負極金属接続板
４０ 正極端子
４２ 負極端子
７０ アルミニウムケース
７１ 圧力リリーフバルブ
７２ 真空孔
Ｄ１ 第１間隔
Ｄ２ 第２間隔

Claims (9)

1. 複数のバッテリセルを積層して構成される角型セルであって、
   それぞれが第１正極タブ及び第１負極タブを有する複数の第１バッテリセル、及びそれぞれが第２正極タブ及び第２負極タブを有する複数の第２バッテリセルと、
   前記第１正極タブ及び前記第２正極タブと電気的に接続され、前記第１正極タブ及び前記第２正極タブが異なる側に位置する正極端子と、
   前記第１負極タブ及び前記第２負極タブと電気的に接続され、前記第１負極タブ及び前記第２負極タブが異なる側に位置する負極端子と、を含む角型セル。
2. 前記第１正極タブ及び前記第１負極タブは第１間隔を有し、前記第２正極タブ及び前記第２負極タブは第２間隔を有し、前記第１間隔は前記第２間隔より小さいか、又は等しいことを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
3. 前記第１バッテリセル及び前記第２バッテリセルは積層して設置され、前記第１正極タブ及び前記第２正極タブはずれており、前記第１負極タブ及び前記第２負極タブはずれていることを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
4. 前記第１正極タブ及び前記第１負極タブは、前記正極端子と前記負極端子との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
5. 前記第１正極タブ及び前記第１負極タブの１つのみは、前記正極端子と前記負極端子との間に位置し、前記第２正極タブ及び前記第２負極タブの１つのみは、前記正極端子と前記負極端子との間に位置することを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
6. 前記第１バッテリセル及び前記第２バッテリセルは、順番に並べる方式で一軸方向に相互に積層されることを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
7. 正極金属接続板及び負極金属接続板をさらに含む請求項１に記載の角型セルであって、前記正極金属接続板は前記第１正極タブ、前記第２正極タブ及び前記正極端子と電気的に接続され、前記負極金属接続板は前記第１負極タブ、前記第２負極タブ及び前記負極端子と電気的に接続されることを特徴とする角型セル。
8. 前記第１正極タブ及び前記第１負極タブは、前記第１バッテリセルのバッテリセル本体の同一側にあり、前記第２正極タブ及び前記第２負極タブは、前記第２バッテリセルのバッテリセル本体の同一側にあることを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。
9. 前記第１バッテリセルのバッテリセル本体及び前記第２バッテリセルのバッテリセル本体は同じサイズであることを特徴とする、請求項１に記載の角型セル。

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