JP6780018B2 - エネルギ貯蔵装置のための冷却配列 - Google Patents

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Description

背景
発明の分野
本発明は、電極プレートの積層された又は丸められた配列と、バッテリセルに配置された集電装置とを備えており、集電装置は、電極プレートと電気的接続を形成し、電極プレートから外部冷却プレートへ熱を伝導するための熱伝導経路を提供する、バッテリセルに関する。
従来技術の説明
バッテリパックは、可搬式電気機器から、更新可能な電力システム及び環境に優しい車両にまで至る様々な技術のための電力を提供する。例えば、バイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、燃料効率を高めるために燃焼機関に関連してバッテリパック及び電気モータを使用する。バッテリパックは、複数のバッテリモジュールから形成されており、各バッテリモジュールは、複数の電気化学的セルを有する。セルは、二次元又は三次元の配列で配置されており、直列又は並列に電気的に接続されている。同様に、バッテリパック内のバッテリモジュールは直列又は並列に接続されている。
電気化学的セルの性能、寿命及び安全性は全て、セルの動作温度によって影響される。いくつかの慣用的なセルは、動作中、セル面のうちの１つ又は複数を、液体冷却式プレート又は空気の流れる質量などの冷却媒体と接触して配置することによって冷却される。このような冷却方法は、ａ）システムを通る駆動流体に関連したコストにより液体冷却システムが高価であるので、バッテリパックコストが増大する、ｂ）電気自動車用途において、セルを冷却するためにセルからのエネルギが使用され、セル自体がより多くの熱を発生することがあり、この熱は除去される必要があるので、バッテリパック効率が低下する、ｃ）セルの外部への非効率な熱経路によりセルが内部で高い熱勾配を有することがあるので、セル熱的性能が外部冷却の有効性を制限することがある、といったことを含むが、これらに限定されない問題を生じることがある。さらに、いくつかのセルは、北部の気候において冬の数ヶ月間に生じる可能性がある極低温条件において動作するときに、劣化した性能を有することがある。セル温度を制御するための有効で、効率的で、低コストの特徴を有するセルの必要性が存在する。
概要
いくつかの態様において、電気化学的セルは、可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングを有する。セルハウジングは、第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する多面側壁とを有する。セルは、セルハウジングに配置された電極アセンブリを有する。電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを含む。正極プレートと負極プレートとは積層されており、セパレータは、正極プレートと負極プレートとの間に配置されている。電極アセンブリは、正極プレート、負極プレート及びセパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、積層軸線は、セルハウジングの第１及び第２の端部に対して垂直に延在している。セルは、セルハウジングに配置された集電装置を有する。集電装置は、電極アセンブリと、多面側壁の１つの側との間に配置された収集部分を有し、収集部分は、１つの側に対して平行に延在しており、正極プレート及び負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている。加えて、集電装置は、収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、第２の端部に対して平行な方向に延在するフィン部分と、１つの側の上に位置するようにセルハウジングの外側に配置された端子とを有し、端子は、収集部分に電気的及び熱的に接続されている。
セルは、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含むものとするとよい。フィン部分は、セルハウジングの外側に配置されており、第２の端部の上に位置している。端子の第１の端部は、収集部分に接続されており、端子の第２の端部は、フィン部分に接続されており、第２の端部は、第１の端部の反対側にある。フィン部分は、電極アセンブリと第２の端部との間においてセルハウジング内に配置されている。端子は、収集部分の第２の端部に接続されており、フィン部分は、収集部分の第１の端部に接続されており、第２の端部は、第１の端部の反対側にある。端子は、１つの側における開口を介して収集部分に接続されている。集電装置は、正の集電装置であり、正極プレートに電気的及び熱的に接続されており、セルは、セルハウジングに配置された負の集電装置を有する。負の集電装置は、電極アセンブリと側壁との間に配置された収集部分を有し、収集部分は、側壁に対して平行に延在しており、負極プレートに電気的及び熱的に接続されている。加えて、負の集電装置は、収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、第２の端部に対して平行な方向に延在するフィン部分を有する。正の集電装置及び負の集電装置はそれぞれ、第１の端部においてセルハウジングから出ている。集電装置は、積層軸線に対して横方向かつ１つの側に対して平行な方向における寸法を有し、寸法は、１つの側の対応する寸法の３０％乃至９８％の範囲である。集電装置は、正極プレート及び負極プレートのうちの一方と、セルハウジングの外側との間に２つの熱伝導経路を提供する。
いくつかの態様において、バッテリパックは、加熱及び冷却のうちの一方を提供するように構成された熱伝導性プレートと、熱伝導性プレートに支持された電気化学的セルとを有する。各セルは、可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングを有し、セルハウジングは、第１の端部と、第１の端部の反対側の、熱伝導性プレートに対向する第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する多面側壁とを有する。各セルは、セルハウジングに配置された電極アセンブリを有し、電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを有する。正極プレートと負極プレートとは積層されており、セパレータは、正極プレートと負極プレートとの間に配置されている。電極アセンブリは、正極プレート、負極プレート及びセパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、積層軸線は、セルハウジングの第１及び第２の端部に対して垂直に延在している。各セルは、セルハウジングに配置された集電装置を有する。集電装置は、電極アセンブリと、多面側壁の１つの側との間に配置された収集部分を有し、収集部分は、１つの側に対して平行に延在しており、正極プレート及び負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている。加えて、集電装置は、収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、第２の端部に対して平行な方向に延在するフィン部分と、１つの側の上に位置するようにセルハウジングの外側に配置された端子とを有し、端子は、収集部分に電気的及び熱的に接続されている。
バッテリパックは、以下の特徴のうちの１つ又は複数を有するものとするとよい。フィン部分は、セルハウジングの外側に配置されており、第２の端部の上に位置している。端子の第１の端部は、収集部分に接続されており、端子の第２の端部は、フィン部分に接続されており、第２の端部は、第１の端部の反対側にある。フィン部分は、電極アセンブリと第２の端部との間においてセルハウジング内に配置されている。端子は、収集部分の第１の端部に接続されており、フィン部分は、収集部分の第２の端部に接続されており、第２の端部は、第１の端部の反対側にある。端子は、１つの側における開口を介して収集部分に接続されている。集電装置は、正の集電装置であり、正極プレートに電気的及び熱的に接続されており、電気化学的セルは、セルハウジングに配置された負の集電装置を有する。負の集電装置は、電極アセンブリと、多面側壁の他の側との間に配置された収集部分を有し、収集部分は、側壁に対して平行に延在しており、負極プレートに電気的及び熱的に接続されている。負の集電装置は、収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、第２の端部に対して平行な方向に延在するフィン部分を有し、正の集電装置及び負の集電装置はそれぞれ、第１の端部においてセルハウジングから出ている。集電装置は、積層軸線に対して横方向かつ１つの側に対して平行な方向における寸法を有し、寸法は、１つの側の対応する寸法の３０％乃至９８％の範囲である。集電装置は、正極プレート及び負極プレートのうちの一方と、セルハウジングの外側との間に２つの熱伝導経路を提供する。
いくつかの態様において、バッテリパックは、加熱及び冷却のうちの一方を提供するように構成された熱伝導性プレートと、熱伝導性プレートに支持された電気化学的セルとを有する。各セルは、可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングを有し、セルハウジングは、第１の端部と、第１の端部の反対側の第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する多面側壁とを有する。多面側壁の第１の側は、熱伝導性プレートに対向している。電極アセンブリはセルハウジングに配置されている。電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを含む。正極プレートと負極プレートとは積層されており、セパレータは、正極プレートと負極プレートとの間に配置されている。電極アセンブリは、正極プレート、負極プレート及びセパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、積層軸線は、セルハウジングの第１及び第２の端部に対して垂直に延在している。各セルは、セルハウジングに配置された第１の集電装置を有し、第１の集電装置は、電極アセンブリと第１の側との間に配置されている。第１の集電装置は、第１の側に対して平行に延在しており、正極プレート及び負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている。各セルは、セルハウジングに配置された第２の集電装置を有し、第２の集電装置は、電極アセンブリと、多面側壁との間に配置されており、第３の側は第１の側とは反対側である。第２の集電装置は、第３の側に対して平行に延在しており、正極プレート及び負極プレートのうちの他方に電気的及び熱的に接続されている。各セルは、セルハウジングの上に位置するようにセルハウジングの外側に配置された第１の端子を有する。第１の端子は、第１の集電装置に電気的及び熱的に接続されている。各セルは、セルハウジングの上に位置するようにセルハウジングの外側に配置された第２の端子を有する。第２の端子は、第２の集電装置に電気的及び熱的に接続されている。正の集電装置及び負の集電装置はそれぞれ、第１の端部においてセルハウジングから出ており、第１の集電装置は、第１のサイドを介して電極アセンブリから熱伝導性プレートへの熱伝導経路を提供する。
いくつかの態様において、パウチセルは、エネルギ貯蔵ユニットを形成するために電解質と共に可撓性の金属箔ラミネートセルハウジング内にシールされた電極アセンブリを有する。電極アセンブリは、負極プレートと交互に位置し、かつ、中間セパレータプレートによって分離された一連の積層された正極プレートを含む、“積層された”電極アセンブリである。加えて、パウチセルは、電極プレートとの電気的接続を形成し、かつ、電極プレートから熱を伝導するための熱伝導経路も提供する、集電装置を有する。集電装置は、電極アセンブリにおいて生じた電流を、集電装置を通ってセルから端子まで通過させることができ、また、電極アセンブリにおいて生じた熱の熱伝導を、集電装置を通ってセルから外部の熱伝導性プレートまで通過させることができる。
有利には、セルの内部集電装置は、電極から直接的に熱を取り出し、この熱を、熱伝導性経路を介してセルの外部へ伝達するために使用される。集電装置の外部胴体部分は、熱伝導性プレートと直接接触しており、電極（熱源）と、冷却媒体（ヒートシンク）との間に高い熱伝導性の経路を提供する。その結果、セル熱源とヒートシンクとの間の熱抵抗が減じられ、セル内の熱分布が、いくつかの慣用的なセルに対してより均一である。
さらに有利には、外部の熱伝導性プレートを、ここで説明したように、セル冷却のために、又は、プレートの温度を制御することによるセル加熱のために使用することができる。いくつかの実施の形態において、これは、プレートを通過する流体の温度を制御することによって達成される。
パウチセルの配列を有するバッテリパックの、部分的に分解された斜視図である。 バッテリパックのパウチセルの斜視図である。 正極プレートと、負極プレートと、正極プレート及び負極プレートと交互に位置するセパレータプレートとを有する電極対の斜視図である。 電極構成を示す、図２のパウチセルの一部の断面図であり、この部分は、図５に点線で示されている。 一対の集電装置を示す、図２の断面線５−５に沿って見た、図２のパウチセルの概略的な断面図である。 図５の集電装置のうちの１つの斜視図である。 代替的な電極構成を示す、図２のパウチセルの一部の部分的な断面図であり、分かりやすくするために負極プレート及びセパレートプレートが省略されている。 代替的な実施の形態の集電装置の対を示す、パウチセルの概略的な断面図である。 図８の集電装置のうちの１つの斜視図である。 他の代替的な実施の形態の集電装置の対を示す、パウチセルの概略的な断面図である。 図１０の集電装置のうちの１つの斜視図である。 他の代替的な実施の形態の集電装置の対を示す、パウチセルの概略的な断面図である。 他の代替的な実施の形態の集電装置の対を示す、パウチセルの概略的な断面図である。 集電装置によって提供された熱伝導経路を示す、図２の断面線５−５に沿って見た、図２のパウチセルの他の概略的な断面図である。
詳細な説明
図１及び図２を参照すると、電力を提供するために使用されるバッテリパック１は、電気的に相互接続され、かつ、バッテリパックハウジング２内に組織化された形式で格納された電気化学的セル２０を有する。バッテリパックハウジング２は、コンテナ部分３と、取外し可能な蓋４とを有する。コンテナ部分３は、ベース８と、ベース８の周縁部を包囲する側壁９とを有する。ベース８は、ヒートシンク又は熱源として働く。このために、ベース８は、熱伝導性材料から形成されている。いくつかの実施の形態において、ベース８の内方へ面した（例えば、セル支持）面は、電気的に隔離する材料から形成されている又は電気的に隔離する材料で被覆されている。加えて、ベース８は、ベース８を通る冷却流体又は加熱流体の流れを提供するように構成された流体チャネル（図示せず）を有するものとしてもよい。例示のために、ベース８の冷却機能のみを、本明細書においては説明する。使用時、蓋４は、コンテナ部分３の開放端部を閉鎖するために側壁９の上縁部に固定されている。
セル２０は、ベース８に支持されており、発電及び貯蔵ユニットを形成するために電解質と共にセルハウジング２１内にシールされた電極アセンブリ６０（図３及び図４）を有するリチウムイオンパウチセルである。いくつかの実施の形態において、セル２０のグループは、バッテリモジュール（図示せず）を形成するために結束されているものとしてもよく、バッテリモジュール自体はバッテリパックハウジング２内に貯蔵されている。しかしながら、例示された実施の形態においては、セル２０は、モジュールに結束されておらず、代わりに、バッテリパックハウジング端子６，７に直接、電気的に接続されている。バッテリパックハウジング２内で、セル２０は直列又は並列に接続されている。
各セル２０は、金属ラミネートフィルムから形成され、シールされたジョイント（図示せず）に沿って接合された２つの箱形部分３６，３８のアセンブリである、パウチタイプセルハウジング２１を有する。セルハウジング２１は、矩形であり、６つの直交する面を有する。面は、第１の端部２２と、第１の端部２２とは反対側の第２の端部２３と、第１の側２４と、第１の側２４に隣接した第２の側２５と、第２の側２５に隣接しかつ第１の側２４とは反対側の第３の側２６と、第３の側２６及び第１の側２４に隣接した第４の側２７とを有し、第４の側２７は第２の側２５の反対側である。第１の側２４、第２の側２５、第３の側２６及び第４の側２７のそれぞれは、第１の端部２２と第２の端部２３との間に延在しており、６つの面は全体として、電極アセンブリ６０によって占められるシールされた内部空間を形成している。
あらゆる比率を有するセルハウジング２１が形成されるものとしてもよいが、いくつかの実施の形態においては、セルハウジング２１は、セル長さｌ1又は幅ｗ1に対するセル高さｈ1（例えば、電極のプレートの積層方向に対して平行な寸法）の比較的大きなアスペクト比、例えば、０．１より大きいアスペクト比を有する“深い”パウチセルハウジングである。例示された実施の形態においては、セルハウジング２１は立方体形状であり、各側は、セルハウジング２１を形成するために使用される金属の絞り深さよりも大きい、例えば、アルミニウムラミネートフィルムから形成されたセルハウジングの場合には、２０ｍｍよりも大きい寸法を有する。
図３乃至図５を参照すると、セル２０に配置された電極アセンブリ６０は、負極プレート６２と交互に位置し、かつ、中間セパレータプレート３０，３２によって分離された一連の積層された正極プレート６１を有する。セパレータプレート３０，３２は、非導電性である。一連の積層された電極プレート及びセパレータプレートは、ここでは“プレート積層体”６４と呼ばれ、プレート積層体６４の積層軸線６６は、プレート積層体６４の中心を通って、積層方向に対して平行な方向に延在している。電極プレート６０，６１は、全体的なセル厚さ（例えば、数十又は数百ｍｍの桁数の厚さを有する）と比較して極めて薄く（例えば、約０．０９５乃至０．１４５ｍｍの桁数の厚さを有する）、従って、図５において概略的に示されている。
積層の間、電極アセンブリ６０を形成する正極プレート６１、負極プレート６２及びセパレータプレート３０，３２は、積層方向に成層化又は積層された構成で配置される。積層された構成において、セパレータプレート３０，３２は、積層体６４の全てのセパレータプレート３０，３２の周縁部が積層軸線６６の方向に対して平行な方向に整列させられるように、積層軸線６６に沿って積層させられる。しかしながら、正極プレート６１及び負極プレート６２は、それぞれのセパレータプレート３０，３２（図３）に対して、積層軸線に対して横方向（即ち、長さ方向）に部分的にずれている。
特に、正極プレート６１は、正極プレート６１の周縁部が、積層軸線６６の方向に対して平行な方向において互いに整列させられているが、長さ方向に対して平行な第１の方向にセパレータプレート３０，３２に対して部分的にずらされるように、積層軸線６６に沿って積層されている。第１の方向は、図３に矢印３４によって示されている。即ち、各正極プレート６１の１つのエッジ６１ａは、セパレータプレート３０，３２の対応するエッジ３０ａ，３２ａを超えて延在しており、その結果、露出した伝導性材料の正の“クリアレーン”６３を生じている。正のクリアレーン６３は、後述するように、正の集電装置７０との電気的接触を形成するために使用される。
負極プレート６２は、負極プレート６２の周縁部が、積層軸線６６の方向に対して平行な方向において互いに整列させられているが、第２の方向にセパレータプレート３０，３２に対して部分的にずらされるように、積層軸線６６に沿って積層されており、第２の方向は、長さ方向に対して平行であり、かつ、第１の方向と反対である。第２の方向は、図３に矢印３５によって示されている。即ち、各負極プレート６２の１つのエッジ６２ｂは、セパレータプレート３０，３２の対応するエッジ３０ｂ，３２ｂを超えて延在しており、その結果、露出した伝導性材料の負の“クリアレーン”６５を生じている。負のクリアレーン６５は、後述するように、負の集電装置７１との電気的接触を形成するために使用される。
図５及び図６を参照すると、各セル２０は、プレート積層体６４の電極プレート６０，６１との電気的及び熱的接続を形成する一対の集電装置７０，７１も有する。一対の集電装置７０，７１は、第１の（即ち、正の）集電装置７０と、第１の集電装置７０と同じ形状及び寸法を有する第２の（即ち、負の）集電装置７１とを有する。この理由から、第１の集電装置７０のみを詳細に説明し、共通の要素を示すために共通の符号を使用する。
第１の集電装置７０は、折り畳まれかつ曲げられた構成を有する、電気的及び熱的に伝導性の薄いプレートである。第１の集電装置７０は、セルハウジング２１内に配置され、かつ、電極アセンブリ６０と直接接触した収集部分７２と、セルハウジング２１の外側にかつ冷却ベース８と直接接触して配置されたフィン部分７８と、セルハウジング２１の外側に配置され、かつ、収集部分７２の端部７４とフィン部分７８の端部７９とに接続したセル端子部分８６とを有する。
収集部分７２は、概して平坦であり、電極アセンブリ６０と、セルハウジング２１の１つの側（例えば、第１の側２４）との間に配置されている。収集部分７２は、第１の側２４に対して平行に延在しており、共通の極性を有する電極アセンブリ６０の電極プレートに電気的及び熱的に接続されている。例示された実施の形態においては、収集部分７２は、正極プレート６１に電気的及び熱的に接続されている。より具体的に言えば、第１の集電装置７０の収集部分７２は、正極プレート６１の正の“クリアレーン”６３と、セルハウジング２１の１つの側、例えば、第１の側２４との間に配置されている。第１の集電装置７０の収集部分７２は、正極プレート６１の周縁部６１ａへの直接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、後述するように、正極プレート６１を、（正の）セル端子部分８６と、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８との両方に接合している。
収集部分７２の第１の端部７３は、セルハウジングの第２の端部２３に隣接して存在し、収集部分７２の反対側の第２の端部７４は、この位置におけるシールされたジョイントを通過することによってセルハウジングの第１の端部２２から突出している。収集部分の第２の端部７４は、Ｕ字形曲げ部を形成するように、折り返されている。
セル端子部分８６の第１の端部８７は、収集部分の第２の端部７４から一体的に延在しており、これにより、収集部分７２に電気的及び熱的に接続されている。セル端子部分８６は、セルハウジングの第１の側２４の上に位置するように、セルハウジング２１の外側に配置されている。セル端子部分８６は、概して平坦であり、収集部分７２に対して概して平行に延在している。セル端子部分８６は、セル端子部分の第２の端部８８がセルハウジングの第２の端部２３に隣接して配置されるように十分な長さを有し、収集部分７２よりもわずかに長い。
セル端子部分８６と同様に、フィン部分７８はセルハウジング２１の外側に配置されている。フィン部分７８は、概して平坦であり、収集部分７２及びセル端子部分８６の両方に対して垂直に配置されるように、セル端子部分８６の第２の端部８８から一体的に延在している。フィン部分７８は、セル端子部分８６を介して収集部分７２に電気的及び熱的に接続されており、セルハウジングの第２の端部２３に対して平行な方向に延在しており、セルハウジングの第２の端部２３の上に位置している。フィン部分７８は、セルハウジングの第２の端部２３と、冷却ベース８との間に配置されている。より具体的には、フィン部分７８の外方へ面した面は、ベース８の内方へ面した面に載置されており、かつ、直接的に接触している。フィン部分７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの２％以上５０％未満の範囲の長さを有する。５０％以上の長さは望ましくない。なぜならば、第２の集電装置７１のフィン部分７８との直接接触を生じ、第２の集電装置７１のフィン部分７８との電気的短絡を生じるからである。例示した実施の形態においては、フィン部分７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの約２５％の長さを有し、フィン部分７８とベース８との間に比較的大きな直接接触面積が設けられており、結果として、セル２０内に効率的な冷却を生じる。
第２の集電装置７１は、第１の集電装置７０に対して、電極アセンブリ６０の反対側においてセルハウジング２１に配置されており、第２の集電装置７１の収集部分７２は、負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されている。特に、第２の集電装置７１の収集部分７２は、負極プレート６２の負のクリアレーン６５と、セルハウジング２１の反対側、例えば、第３の側２６との間に配置されている。第２の集電装置７１の収集部分７２は、直接接触を介して負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されており、負極プレート６２を、（負の）セル端子部分８６に接合し、また、第２の集電装置７１のフィン部分７８を介して、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８に接合している。
図５に示された実施の形態においては、ベース８の内方へ面した面は、第１及び第２の集電装置７０，７１のそれぞれのフィン部分７８の間の電気的短絡を防止するために、非導電性材料から形成されている又は非導電性材料で被覆されている。
各集電装置７０，７１により、電極アセンブリ６０において生じた電流は、集電装置を通り、セル２０から出て、セル端子部分８６まで通過することができる。加えて、各集電装置７０，７１により、電極アセンブリ６０において生じた熱は、集電装置を通り、セル２０から出て、フィン部分７８を介してベース８へ伝わることができる。
いくつかの実施の形態において、各集電装置７０，７１と、対応する電極プレート６１，６２との間の直接接触は、各集電装置７０，７１に力を加えることによって達成及び／又は保証される。例えば、各集電装置７０，７１は、セルの内部の力を介してプレート積層体６４に対して押し付けられる。図４に矢印によって示された力は、収集部分７２に対して垂直に方向付けられており、集電装置７０と、プレート積層体６４の所定の電極プレート（例えば、共通の電気極性を有する電極プレート）の周縁部との間に圧力接触電気的接続を提供する。いくつかの実施の形態においては、プレート積層体６４に対して集電装置７０，７１を押し付ける力は、一方又は両方の集電装置７０，７１と、隣接するセルハウジング側２４，２６との間に弾性部材（図示せず）を提供することによって達成される。その他の実施の形態においては、力は、セルの列とバッテリパックハウジング側壁９との間に弾性部材（図示せず）を提供することによって加えられるものとしてもよい。
いくつかの実施の形態においては、第１の集電装置７０は、アルミニウムなどの、正極プレート６１を形成するために使用される材料に対応する第１の導電性材料から形成されている又は第１の導電性材料でめっきされている。加えて、第２の集電装置７１は、銅などの、負極プレート６２を形成するために使用される材料に対応する第２の導電性材料から形成されている又は第２の導電性材料でめっきされている。
しかしながら、１つのセル２０の第１の集電装置７０のセル端子部分８６（例えば、正の端子）が、隣接するセル２０の第２の集電装置７１のセル端子部分８６（例えば、負の端子）と接触し、かつ、これと電気的接続を形成しているいくつかの実施の形態においては、第１の集電装置７０及び第２の集電装置７１の少なくともその部分が同じ材料から形成されている又は同じ材料でめっきされていることが有利であることがある。このために、その他の実施の形態においては、第１の集電装置７０のセル端子部分８６及び第２の集電装置７１のセル端子部分８６は、第１の材料から形成されており又は第１の材料でめっきされており、第２の集電装置７１の収集部分７２は、第２の材料から形成されている又は第２の材料でめっきされている。さらに他の実施の形態においては、第１の集電装置７０の収集部分７２は、第１の材料から形成されており又は第１の材料でめっきされており、第２の集電装置７１の収集部分７２は、第２の材料から形成されており又は第２の材料でめっきされており、第１及び第２の集電装置７０，７１のセル端子部分８６は、第３の導電性材料から形成されている又は第３の導電性材料でめっきされている。
図７を参照すると、第１及び第２の集電装置７１のそれぞれの収集部分７２は、非溶接の電気的接続を形成するために、対応する正極プレート又は負極プレート６１，６２の周縁部に対して押し付けられるように上記で説明されているが、非溶接の電気的接続を形成するために、その他の接続構成が採用されるものとしてもよい。例えば、それぞれの正極プレート６１’のクリアレーン６３は、プレート積層体６４の側部に対して折り畳まれるものとしてもよい。同様に、それぞれの負極プレート６２’のクリアレーン６５は、プレート積層体６４の反対側（図示せず）に対して折り畳まれるものとしてもよい。積層軸線６６に沿った電極プレート６１，６２の相対的間隔により、折り畳まれたクリアレーン６３，６５は、重なり合うルーバ式構成を形成し、この構成においては、各クリアレーン６３，６５の部分は、露出させられ、それぞれの収集部分７２の内方へ面した面７５に対面する。集電装置７０，７１がプレート積層体６４に対して押し付けられると、それぞれの収集部分７２の内方へ面した面７５は、各電極プレート６１，６２のクリアレーン６３，６５と直接に接触し、クリアレーン６３，６５と電気的接続を形成する。
図８及び図９を参照すると、代替的な実施の形態の集電装置１７０，１７１の対が、セル２０において使用されるものとしてもよい。集電装置１７０，１７１の対は、プレート積層体６４の電極プレート６０，６１と電気的及び熱的接続を形成し、第１の集電装置１７０と、第１の集電装置１７０と同じ形状及び寸法を有する第２の集電装置１７１とを有する。この理由から、第１の集電装置１７０のみを詳細に説明し、共通の要素を示すために共通の符号を使用する。
第１の集電装置１７０は、折り畳まれかつ曲げられた構成を有する、電気的及び熱的に伝導性の薄いプレートである。第１の集電装置１７０は、セルハウジング２１内に配置され、かつ、電極アセンブリ６０と直接接触した収集部分１７２と、セルハウジング２１内に配置され、かつ、収集部分１７２の第１の端部に接続されたフィン部分１７８と、セルハウジング２１の外側に配置され、かつ、セル端子部分１８６の第２の端部に接続されたセル端子部分１８６とを有する。この実施の形態において、セルハウジング２１は、フィン部分１７８と冷却ベース８との間に挿入されている。
収集部分１７２は、概して平坦であり、電極アセンブリ６０と、セルハウジング２１の１つの側（例えば、第１の側２４）との間に配置されている。収集部分１７２は、第１の側２４に対して平行に延在しており、共通の極性を有する電極アセンブリ６０の電極プレートに電気的及び熱的に接続されている。例示された実施の形態においては、収集部分１７２は、正極プレート６１に電気的及び熱的に接続されている。より具体的に言えば、第１の集電装置１７０の収集部分１７２は、正極プレート６１の正の“クリアレーン”６３と、セルハウジング２１の１つの側、例えば、第１の側２４との間に配置されている。第１の集電装置１７０の収集部分１７２は、正極プレート６１への直接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、後述するように、正極プレート６１を、（正の）セル端子部分８６と、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８との両方に接合している。
収集部分１７２の第１の端部１７３は、セルハウジングの第２の端部２３に隣接して存在し、収集部分１７２の反対側の第２の端部１７４は、この位置におけるシールされたジョイントを通過することによってセルハウジングの第１の端部２２から突出している。収集部分の第２の端部１７４は、Ｕ字形曲げ部を形成するように、折り返されている。
セル端子部分１８６の第１の端部１８７は、収集部分の第２の端部１７４から一体的に延在しており、これにより、収集部分１７２に電気的及び熱的に接続されている。セル端子部分１８６は、セルハウジングの第１の側２４の上に位置するように、セルハウジング２１の外側に配置されている。セル端子部分１８６は、概して平坦であり、収集部分１７２に対して概して平行に延在している。セル端子部分１８６は、セル端子部分の第２の端部１８８がセルハウジングの第２の端部２３に隣接して配置されるように十分な長さを有し、収集部分１７２よりもわずかに短い。
収集部分１７２と同様に、フィン部分１７８はセルハウジング２１の内側に配置されている。フィン部分１７８は、概して平坦であり、収集部分１７２及びセル端子部分１８６の両方に対して垂直に配置されるように、収集部分１７２の第１の端部１７３から一体的に延在している。即ち、フィン部分１７８は、収集部分１７２に電気的及び熱的に接続されており、セルハウジングの第２の端部２３に対して平行な方向に延在しており、セルハウジングの第２の端部２３の上に位置している。フィン部分１７８は、電極アセンブリ６０と、セルハウジングの第２の端部２３との間に配置されている。より具体的には、フィン部分１７８の外方へ面した面は、セルハウジングの第２の端部２３の内方へ面した面に載置されており、かつ、直接的に接触している。電極プレート６１の冷却は、ベース８へのセルハウジング２１を通じた熱伝導を介して達成される。フィン部分１７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの２％以上５０％未満の範囲の長さを有する。例示した実施の形態においては、フィン部分１７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの約２５％の長さを有し、フィン部分７８とベース８との間に比較的大きな間接接触面積が設けられており、結果として、セル２０内に効率的な冷却を生じる。
第２の集電装置１７１は、第１の集電装置１７０に対して、電極アセンブリ６０の反対側においてセルハウジング２１に配置されており、第２の集電装置１７１の収集部分１７２は、負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されている。特に、第２の集電装置１７１の収集部分１７２は、負極プレート６２の負のクリアレーン６５と、セルハウジング２１の反対側、例えば、第３の側２６との間に配置されている。第２の集電装置１７１の収集部分１７２は、直接接触を介して負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されており、負極プレート６２を、（負の）セル端子部分１８６に接合し、また、第２の集電装置１７１のフィン部分１７８を介して、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８に接合している。
図１０及び図１１を参照すると、他の実施の形態の集電装置２７０，２７１の対が、セル２０において使用されるものとしてもよい。集電装置２７０，２７１の対は、プレート積層体６４の電極プレート６０，６１と電気的及び熱的接続を形成し、第１の集電装置２７０と、第１の集電装置２７０と同じ形状及び寸法を有する第２の集電装置２７１とを有する。この理由から、第１の集電装置２７０のみを詳細に説明し、共通の要素を示すために共通の符号を使用する。
第１の集電装置２７０は、成層化されかつ曲げられた構成を有する、電気的及び熱的に伝導性の薄いプレートである。第１の集電装置２７０は、セルハウジング２１内に配置され、かつ、電極アセンブリ６０と直接接触した収集部分２７２と、セルハウジング２１内に配置され、かつ、収集部分２７２の第１の端部２７３に接続されたフィン部分２７８とを有する。セル端子２８６は、セルハウジング２１の外側に配置されており、セルハウジング２１の側部２４における開口２９を介して収集部分２７２との電気的接続を形成している。この実施の形態において、セルハウジング２１は、フィン部分２７８とベース８との間に挿入されている。
収集部分２７２は、概して平坦であり、電極アセンブリ６０と、セルハウジング２１の１つの側（例えば、第１の側２４）との間に配置されている。収集部分２７２は、第１の側２４に対して平行に延在しており、共通の極性を有する電極アセンブリ６０の電極プレートに電気的及び熱的に接続されている。例示された実施の形態においては、収集部分２７２は、正極プレート６１に電気的及び熱的に接続されている。より具体的に言えば、第１の集電装置２７０の収集部分２７２は、正極プレート６１の正の“クリアレーン”６３と、セルハウジング２１の１つの側、例えば、第１の側２４との間に配置されている。第１の集電装置２７０の収集部分２７２は、正極プレート６１への直接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、後述するように、正極プレート６１を、（正の）セル端子部分２８６と、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８との両方に接合している。
セル端子部分２８６は、セルハウジングの第１の側２４の上に位置するように、セルハウジング２１の外側に配置されている。セル端子部分２８６は、概して平坦なプレートであり、収集部分２７２に対して概して平行に延在している。例示した実施の形態においては、セル端子部分２８６は矩形であるが、この形状に限定されない。収集部分２７２は、開口を介してセル端子部分２８６と直接接触しており、開口を介してセル端子部分２８６へ電流及び熱エネルギを通過させる。“直接接触”は、この図面の概略的な性質により図１０には示されていないが、直接接触は、それぞれの構成部材の相対的な薄さにより及び／又は収集部分２７２及びセル端子部分２８６を一緒に押し付ける加えられた外力により可能である。
収集部分２７２と同様に、フィン部分２７８はセルハウジング２１の内側に配置されている。フィン部分２７８は、概して平坦であり、収集部分２７２及びセル端子部分２８６の両方に対して垂直に配置されるように、収集部分２７２の第１の端部２７３から一体的に延在している。即ち、フィン部分２７８は、収集部分２７２に電気的及び熱的に接続されており、セルハウジングの第２の端部２３に対して平行な方向に延在しており、セルハウジングの第２の端部２３の上に位置している。フィン部分２７８は、電極アセンブリ６０と、セルハウジングの第２の端部２３との間に配置されている。より具体的には、フィン部分２７８の外方へ面した面は、セルハウジングの第２の端部２３の内方へ面した面に載置されており、かつ、直接的に接触している。電極プレート６１の冷却は、ベース８へのセルハウジング２１を通じた熱伝導を介して達成される。フィン部分２７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの２％以上５０％未満の範囲の長さを有する。例示した実施の形態においては、フィン部分２７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの約２５％の長さを有し、フィン部分２７８とベース８との間に比較的大きな間接接触面積が設けられており、結果として、セル２０内に効率的な冷却を生じる。
第２の集電装置２７１は、第１の集電装置２７０に対して、電極アセンブリ６０の反対側においてセルハウジング２１に配置されており、第２の集電装置２７１の収集部分２７２は、負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されている。特に、第２の集電装置２７１の収集部分２７２は、負極プレート６２の負のクリアレーン６５と、セルハウジング２１の反対側、例えば、第３の側２６との間に配置されている。第２の集電装置２７１の収集部分２７２は、直接接触を介して負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されており、負極プレート６２を、（負の）セル端子部分２８６に接合し、また、第２の集電装置２７１のフィン部分２７８を介して、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８に接合している。
図８乃至図１１に示された実施の形態においては、セルハウジング２１は、各集電装置１７０，１７１，２７０，２７１のフィン部分１７８，２７８と、ベース８との間に配置されている。セルハウジング２１の内面は非導電性であるので、ベース８の内方へ面した面は、各集電装置対１７０，１７１，２７０，２７１のそれぞれのフィン部分１７８，２７８の間の電気的短絡を防止するために、非導電性材料から形成される必要はない又は非導電性材料で被覆される必要はない。
図１２を参照すると、他の実施の形態の集電装置３７０，３７１の対が、セル２０において使用されるものとしてもよい。集電装置３７０，３７１の対は、プレート積層体６４の電極プレート６０，６１と電気的及び熱的接続を形成し、第１の集電装置３７０と、第１の集電装置３７０と同じ形状及び寸法を有する第２の集電装置３７１とを有する。この理由から、第１の集電装置３７０のみを詳細に説明し、共通の要素を示すために共通の符号を使用する。
第１の集電装置３７０は、成層化されかつ曲げられた構成を有する、電気的及び熱的に伝導性の薄いプレートである。第１の集電装置３７０は、セルハウジング２１内に配置され、かつ、電極アセンブリ６０と直接接触した収集部分３７２と、セルハウジング２１の外側にかつ冷却ベース８と直接接触して配置されたフィン部分３７８と、セルハウジング２１の外側に配置されたセル端子部分３８６とを有する。セル端子部分３８６は、セルハウジング２１の側部２４における開口２９を介して収集部分３７２への電気的及び熱的接続を形成している。フィン部分３７８は、セル端子部分３８６の端部に接続されている。
収集部分３７２は、概して平坦であり、電極アセンブリ６０と、セルハウジング２１の１つの側（例えば、第１の側２４）との間に配置されている。収集部分３７２は、第１の側２４に対して平行に延在しており、共通の極性を有する電極アセンブリ６０の電極プレートに電気的及び熱的に接続されている。例示された実施の形態においては、収集部分３７２は、正極プレート６１に電気的及び熱的に接続されている。より具体的に言えば、第１の集電装置３７０の収集部分３７２は、正極プレート６１の正の“クリアレーン”６３と、セルハウジング２１の１つの側、例えば、第１の側２４との間に配置されている。第１の集電装置３７０の収集部分３７２は、正極プレート６１への直接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、後述するように、正極プレート６１を、（正の）セル端子部分３８６と、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８との両方に接合している。
セル端子部分３８６は、セルハウジングの第１の側２４の上に位置するように、セルハウジング２１の外側に配置されている。セル端子部分３８６は、概して平坦であり、収集部分３７２に対して概して平行に延在している。セル端子部分３８６は、セル端子部分の第２の端部３８８がセルハウジングの第２の端部２３に隣接して配置されるように十分な長さを有し、収集部分３７２よりもわずかに長い。
例示した実施の形態においては、収集部分３７２は、開口２９を介してセル端子部分３８６と直接接触しており、開口２９を介してセル端子部分３８６へ電流及び熱エネルギを通過させる。“直接接触”は、この図の概略的な性質により図１２には示されていないが、直接接触は、それぞれの構成部材の相対的な薄さにより及び／又は収集部分３７２及びセル端子部分３８６を一緒に押し付ける加えられた外力により可能である。
セル端子部分３８６と同様に、フィン部分３７８がセルハウジング２１の外側に配置されている。フィン部分３７８は、概して平坦であり、収集部分３７２及びセル端子部分３８６の両方に対して垂直に配置されるように、セル端子部分３８６の第２の端部３８８から一体的に延在している。フィン部分３７８は、セル端子部分３８６を介して収集部分３７２に電気的及び熱的に接続されており、セルハウジングの第２の端部２３に対して平行な方向に延在しており、セルハウジングの第２の端部２３の下に位置している。フィン部分３７８は、セルハウジングの第２の端部２３と、冷却ベース８との間に配置されている。より具体的には、フィン部分３７８の外方へ面した面は、ベース８の内方へ面した面に載置されており、かつ、直接的に接触している。フィン部分３７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの２％以上５０％未満の範囲の長さを有する。例示した実施の形態においては、フィン部分３７８は、セルハウジングの第２の端部２３の長さの約２５％の長さを有し、フィン部分３７８とベース８との間に比較的大きな直接接触面積が設けられており、結果として、セル２０内に効率的な冷却を生じる。
第２の集電装置３７１は、第１の集電装置３７０に対して、電極アセンブリ６０の反対側においてセルハウジング２１に配置されており、第２の集電装置３７１の収集部分３７２は、負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されている。特に、第２の集電装置３７１の収集部分３７２は、負極プレート６２の負のクリアレーン６５と、セルハウジング２１の反対側、例えば、第３の側２６との間に配置されている。第２の集電装置３７１の収集部分３７２は、直接接触を介して負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されており、負極プレート６２を、（負の）セル端子部分３８６に接合し、また、第２の集電装置３７１のフィン部分３７８を介して、セルハウジング２１の外側に配置されたベース８に接合している。
図１３を参照すると、代替的な実施の形態の集電装置４７０，４７１の対が、セル２０において使用されるものとしてもよい。集電装置４７０，４７１の対は、プレート積層体６４の電極プレート６０，６１と電気的及び熱的接続を形成し、第１の集電装置４７０と、第１の集電装置４７０と同じ形状及び寸法を有する第２の集電装置４７１とを有する。この理由から、第１の集電装置４７０のみを詳細に説明し、共通の要素を示すために共通の符号を使用する。
第１の集電装置４７０は、曲げられた構成を有する、電気的及び熱的に伝導性の薄いプレートである。第１の集電装置４７０は、セルハウジング２１内に配置され、かつ、電極アセンブリ６０と直接接触した収集部分４７２と、セルハウジング２１の外側に配置され、かつ、収集部分４７２の第２の端部に接続されたセル端子部分４８６とを有する。この実施の形態において、セル２０は、積層軸線６６がベース８に対して平行であるようにベース８に対して向けられている。その結果、収集部分４７２は、冷却ベース８に対して平行であり、かつ、冷却ベース８の上に位置し、セルハウジング２１が収集部分４７２とベース８との間に挿入されている。
収集部分４７２は、概して平坦であり、電極アセンブリ６０と、セルハウジング２１の１つの側（例えば、第１の側２４）との間に配置されている。収集部分４７２は、第１の側２４に対して平行に延在しており、共通の極性を有する電極アセンブリ６０の電極プレートに電気的及び熱的に接続されている。例示された実施の形態においては、収集部分４７２は、正極プレート６１に電気的及び熱的に接続されている。より具体的に言えば、第１の集電装置４７０の収集部分４７２は、正極プレート６１の正の“クリアレーン”６３と、セルハウジング２１の１つの側、例えば、第１の側２４との間に配置されている。第１の集電装置４７０の収集部分４７２は、正極プレート６１への直接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、後述するように、正極プレート６１を、（正の）セル端子部分４８６と、セルハウジング２１の外側に配置された冷却ベース８との両方に接合している。
収集部分４７２の第１の端部４７３は、セルハウジングの第２の端部２３に隣接して存在し、収集部分４７２の反対側の第２の端部４７４は、この位置におけるシールされたジョイントを通過することによってセルハウジングの第１の端部２２から突出している。
セル端子部分４８６の第１の端部４８７は、収集部分の第２の端部４７４から一体的に延在しており、これにより、収集部分４７２に電気的及び熱的に接続されている。セル端子部分４８６は、セルハウジングの第１の端部２２の上に位置するように、セルハウジング２１の外側に配置されている。セル端子部分４８６は、概して平坦であり、収集部分４７２に対して概して垂直に延在している。
前の実施の形態と異なり、第１の集電装置４７０は、別個のフィン部分を有さない。代わりに、収集部分４７２がフィン部分として機能する。なぜならば、正極プレート６１の冷却は、セルハウジング２１を介した集電装置４７０から冷却ベース８への熱伝導によって達成されるからである。収集部分は、セルハウジングの第１の側２４の長さの５０％乃至１００％の範囲の長さを有し、収集部分４７２とベース８との間に比較的大きな間接接触面積が設けられており、結果として、セル２０内の効率的な冷却を生じる。
第２の集電装置４７１は、第１の集電装置４７０に対して、電極アセンブリ６０の反対側においてセルハウジング２１に配置されており、第２の集電装置４７１の収集部分４７２は、負極プレート６２に電気的及び熱的に接続されている。特に、第２の集電装置４７１の収集部分４７２は、負極プレート６２の負のクリアレーン６５と、セルハウジング２１の反対側、例えば、第３の側２６との間に配置されている。第２の集電装置４７１の収集部分４７２は、負極プレート６２への間接接触を介して電気的及び熱的に接続されており、負極プレート６２を（負の）セル端子部分４８６に接合している。第２の集電装置４７１の収集部分４７２は、ベース８への直接的な熱伝導経路を有さないが、セルハウジングの第３の側２６を介して大気への熱伝導により負極プレート６２の冷却を提供する。
図１４を参照すると、ここで説明される集電装置は、電極プレート６０，６１からセルハウジング２１の外部への直接的な熱伝導経路を提供する。例えば、図５において上述した実施の形態に関して、矢印は、集電装置７０，７１を通る直接的な熱伝導経路を示すために使用される。電極プレート６１，６２において生じた熱は、積層軸線６６に対して垂直に、収集部分７２，７２へ移動する（矢印Ａ1）。熱は、収集部分７２の長さに沿って第１の経路を通って移動し（矢印Ａ2）、セルハウジング２１の第１の端部２２から、セル端子部分８６の長さに沿って（矢印Ａ3）、フィン部分７８まで移動する。また、熱は、収集部分７２からの第２の経路を通って、セル側部２４，２６を通り、セル端子部分８６（矢印Ａ4）及びフィン部分７８まで移動する。両経路において、熱は、フィン部分７８から、ヒートシンクであるベース８まで直接的に導かれる（矢印Ａ5）。
集電装置のフィン部分７８，１７８，２７８，３７８は、ここでは、セルハウジングの第２の端部２３の長さの２％以上５０％未満の範囲の長さを有するように説明されている。しかしながら、フィン部分は、この構成に限定されない。例えば、いくつかの実施の形態において、正の集電装置７０のフィンは、負の集電装置７１のフィンと異なる長さを有する。一方の極性のフィンを、他方の極性のフィンの長さよりも大きな長さで提供することにより、より大きな熱エネルギを、より長いフィンを介して伝達することができる。一方の極性のフィンは、セルハウジングの第２の端部２３の長さの１００％までであることが可能であり、他方の極性のフィンはゼロ長さを有することが可能である。この場合、熱は、１つおきの電極、即ち、全てのアノード又は全てのカソードから伝達される。
収集部分７２，１７２，２７２，３７２，４７２、フィン部分７８，１７８，２７８，３７８及びセル端子部分８６，１８６，２８６，３８６，４８６を含む、本明細書に説明された集電装置は、比較的幅広であり、セルハウジング２１の幅ｗ1の３０％乃至９８％の範囲の幅ｗ2を有する。例示された実施の形態においては、幅ｗ2は、セルハウジング２の幅ｗ1よりもわずかに小さい。幅広の集電装置を提供することにより、電気的及び熱的な接続面積が最大化される。
セルハウジング２１は、ここでは、金属ラミネートフィルムから形成されたパウチセルハウジングとして説明されているが、セルハウジング２１は、この材料又は構成に限定されない。例えば、セルハウジング２１は、他の材料から形成されるものとしてもよく、及び／又は、角柱、円柱若しくはその他の構成を有するように形成されるものとしてもよい。
電極アセンブリ６０は、ここでは、一連の積層されたプレート６１，６２を有する“積層された”電極アセンブリとして説明されているが、電極アセンブリ６０は、この構成に限定されない。例えば、いくつかの実施の形態において、電極アセンブリ６０は、丸められた電極アセンブリ（例えば、ゼリーロールアセンブリ）、折り畳まれた電極アセンブリ（即ち、Ｚ折りアセンブリ）又はその他の電極配列を有しているものとしてもよい。
セル２０は、立方体形状のセルハウジング２１を有するが、セルハウジング２１は、立方体形状に限定されない。例えば、セルハウジング２１は、矩形であるものとしてもよい。他の例においては、セルハウジング２１は、六角形に配置された辺（図示せず）を有する８面構造などの、密集したパッキングを可能にするその他の多角形を有しているものとしてもよい。
例示した実施の形態においては、セル２０は、リチウムイオンセルケミストリを有する。リチウムイオンセルは、他の充電可能なセルケミストリに対して高い比エネルギ及びエネルギ密度により、バッテリパック１における使用に適している。しかしながら、セル２０は、リチウムイオンセルケミストリを有することに限定されない。例えば、セル２０は、アルミニウムイオン、アルカリ性、ニッケル−カドミウム、ニッケル金属水素化物、又は、特定の用途にとって適当なその他のタイプのセルケミストリを有しているものとしてもよい。
セルを有するバッテリパックの選択的な例示的な実施の形態が、詳細に上述されている。これらの装置を説明するために必要と考えられる構造のみがここでは説明されていることを理解すべきである。その他の慣用的な構造並びにバッテリパックの付属的及び補助的な構成部材の構造は、当業者によって知られておりかつ理解されると仮定されている。さらに、バッテリパック及びセルの動作例が上述されているが、バッテリパック及び／又はセルは、上述の動作例に限定されず、請求項に示された装置から逸脱することなく、様々な設計変更がなされるものとしてよい。

Claims (19)

  1. 可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングと、
    前記多面体セルハウジングに配置された電極アセンブリと、
    前記多面体セルハウジングに配置された集電装置と、
    端子と、
    を備えている電気化学的セルであって、
    前記多面体セルハウジングは、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する多面側壁とを有し、
    前記電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを有し、前記正極プレートと前記負極プレートとは積層されており、前記セパレータは、前記正極プレートと前記負極プレートとの間に配置されており、前記電極アセンブリは、前記正極プレート、前記負極プレート及び前記セパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、前記積層軸線は、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部及び前記第２の端部に対して垂直に延在しており、
    前記集電装置は、
    前記電極アセンブリと前記多面側壁の１つの側との間に配置された第１の収集部分であって、前記多面側壁の前記１つの側に対して平行に延在しており、かつ、前記正極プレート及び前記負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている第１の収集部分と、
    前記第１の収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部に対して平行な方向に延在する第１のフィン部分と、
    を有し、
    前記端子は、前記多面側壁の前記１つの側の上に位置するように前記多面体セルハウジングの外側に配置されており、かつ、前記第１の収集部分に電気的及び熱的に接続されており、
    前記第１のフィン部分は、前記電極アセンブリから前記第１の収集部分を介して、加熱及び冷却のうちの一方を提供するように構成された熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供する、
    電気化学的セル。
  2. 前記第１のフィン部分は、前記多面体セルハウジングの外側に配置されており、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部の上に位置する、請求項１に記載の電気化学的セル。
  3. 前記端子の第１の端部は、前記第１の収集部分に接続されており、前記端子の第２の端部は、前記第１のフィン部分に接続されており、前記端子の前記第２の端部は、前記端子の前記第１の端部の反対側にある、請求項２に記載の電気化学的セル。
  4. 前記第１のフィン部分は、前記電極アセンブリと前記多面体セルハウジングの前記第２の端部との間において前記多面体セルハウジング内に配置されている、請求項１に記載の電気化学的セル。
  5. 前記第１のフィン部分は、前記第１の収集部分の第１の端部に接続されており、前記端子は、前記第１の収集部分の第２の端部に接続されており、前記第１の収集部分の前記第２の端部は、前記第１の収集部分の前記第１の端部の反対側にある、請求項４に記載の電気化学的セル。
  6. 前記端子は、前記多面側壁の前記１つの側における開口を介して前記第１の収集部分に接続されている、請求項４に記載の電気化学的セル。
  7. 前記集電装置は、正の集電装置であり、かつ、前記正極プレートに電気的及び熱的に接続されており、
    前記電気化学的セルは、前記多面体セルハウジングに配置された負の集電装置をさらに有し、
    前記負の集電装置は、
    前記電極アセンブリと前記多面側壁の他の側との間に配置された第２の収集部分であって、前記多面側壁に対して平行に延在しており、かつ、前記負極プレートに電気的及び熱的に接続されている第２の収集部分と、
    前記第２の収集部分に電気的及び熱的に接続されており、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部に対して平行な方向に延在する第２のフィン部分と、
    を有し、
    前記正の集電装置及び前記負の集電装置はそれぞれ、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部において前記多面体セルハウジングから出ている、請求項１に記載の電気化学的セル。
  8. 前記集電装置は、前記積層軸線に対して横方向かつ前記多面側壁の前記１つの側に対して平行な方向における寸法を有し、前記寸法は、前記多面側壁の前記１つの側の対応する寸法の３０％乃至９８％の範囲である、請求項１に記載の電気化学的セル。
  9. 前記第１のフィン部分は、前記正極プレートから前記第１の収集部分を介して、前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供し、
    前記第２のフィン部分は、前記負極プレートから前記第２の収集部分を介して、前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供する、請求項７に記載の電気化学的セル。
  10. 加熱及び冷却のうちの一方を提供するように構成された熱伝導性プレートと、
    前記熱伝導性プレート上に支持された電気化学的セルと、
    を備えているバッテリパックであって、
    各前記電気化学的セルは、
    可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングと、
    前記多面体セルハウジングに配置された電極アセンブリと、
    前記多面体セルハウジングに配置された集電装置と、
    端子と、
    を備え、
    前記多面体セルハウジングは、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の、前記熱伝導性プレートに対向する第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する多面側壁とを有し、
    前記電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを有し、前記正極プレートと前記負極プレートとは積層されており、前記セパレータは、前記正極プレートと前記負極プレートとの間に配置されており、前記電極アセンブリは、前記正極プレート、前記負極プレート及び前記セパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、前記積層軸線は、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部及び前記第２の端部に対して垂直に延在しており、
    前記集電装置は、
    前記電極アセンブリと前記多面側壁の１つの側との間に配置された第１の収集部分であって、前記多面側壁の前記１つの側に対して平行に延在しており、かつ、前記正極プレート及び前記負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている第１の収集部分と、
    前記第１の収集部分に電気的及び熱的に接続され、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部に対して平行な方向に延在する第１のフィン部分と、
    を有し、
    前記端子は、前記多面側壁の前記１つの側の上に位置するように前記多面体セルハウジングの外側に配置されており、かつ、前記第１の収集部分に電気的及び熱的に接続されており、
    前記第１のフィン部分は、前記電極アセンブリから前記第１の収集部分を介して、前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供する、
    バッテリパック。
  11. 前記第１のフィン部分は、前記多面体セルハウジングの外側に配置されており、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部の上に位置する、請求項１０に記載のバッテリパック。
  12. 前記端子の第１の端部は、前記第１の収集部分に接続されており、前記端子の第２の端部は、前記第１のフィン部分に接続されており、前記端子の前記第２の端部は、前記端子の前記第１の端部の反対側にある、請求項１１に記載のバッテリパック。
  13. 前記第１のフィン部分は、前記電極アセンブリと前記多面体セルハウジングの前記第２の端部との間において前記多面体セルハウジング内に配置されている、請求項１０に記載のバッテリパック。
  14. 前記第１のフィン部分は、前記第１の収集部分の第１の端部に接続されており、前記端子は、前記第１の収集部分の第２の端部に接続されており、前記第１の収集部分の前記第２の端部は、前記第１の収集部分の前記第１の端部の反対側にある、請求項１３に記載のバッテリパック。
  15. 前記端子は、前記多面側壁の前記１つの側における開口を介して前記第１の収集部分に接続されている、請求項１３に記載のバッテリパック。
  16. 前記集電装置は、正の集電装置であり、かつ、前記正極プレートに電気的及び熱的に接続されており、
    前記電気化学的セルは、前記多面体セルハウジングに配置された負の集電装置をさらに有し、
    前記負の集電装置は、
    前記電極アセンブリと前記多面側壁の他の側との間に配置された第２の収集部分であって、前記多面側壁に対して平行に延在しており、かつ、前記負極プレートに電気的及び熱的に接続されている第２の収集部分と、
    前記第２の収集部分に電気的及び熱的に接続されており、かつ、前記多面体セルハウジングの前記第２の端部に対して平行な方向に延在する第２のフィン部分と、
    を有し、
    前記正の集電装置及び前記負の集電装置はそれぞれ、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部において前記多面体セルハウジングから出ている、請求項１０に記載のバッテリパック。
  17. 前記集電装置は、前記積層軸線に対して横方向かつ前記多面側壁の前記１つの側に対して平行な方向における寸法を有し、前記寸法は、前記多面側壁の前記１つの側の対応する寸法の３０％乃至９８％の範囲である、請求項１０に記載のバッテリパック。
  18. 前記第１のフィン部分は、前記正極プレートから前記第１の収集部分を介して、前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供し、
    前記第２のフィン部分は、前記負極プレートから前記第２の収集部分を介して、前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供する、請求項１６に記載のバッテリパック。
  19. 加熱及び冷却のうちの一方を提供するように構成された熱伝導性プレートと、
    前記熱伝導性プレート上に支持された電気化学的セルと、
    を備えているバッテリパックであって、
    各前記電気化学的セルは、
    可撓性のラミネート材料から形成された多面体セルハウジングであって、前記多面体セルハウジングは、第１の端部と、前記第１の端部とは反対側の第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部との間に延在する多面側壁とを有し、前記多面側壁の１つの側は前記熱伝導性プレートに対向している、多面体セルハウジングと、
    前記多面体セルハウジングに配置された電極アセンブリであって、前記電極アセンブリは、正極プレートと、負極プレートと、セパレータとを有し、前記正極プレートと前記負極プレートとは積層されており、前記セパレータは、前記正極プレートと前記負極プレートとの間に配置されており、前記電極アセンブリは、前記正極プレート、前記負極プレート及び前記セパレータの積層方向に対して平行に延在する積層軸線を有し、前記積層軸線は、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部及び前記第２の端部に対して垂直に延在している、電極アセンブリと、
    前記多面体セルハウジングに配置された第１の集電装置であって、前記第１の集電装置は、前記電極アセンブリと前記多面側壁の前記１つの側との間に配置されており、前記第１の集電装置は、前記多面側壁の前記１つの側に対して平行に延在しており、かつ、前記正極プレート及び前記負極プレートのうちの一方に電気的及び熱的に接続されている、第１の集電装置と、
    前記多面体セルハウジングに配置された第２の集電装置であって、前記第２の集電装置は、前記電極アセンブリと前記多面側壁の他の側との間に配置されており、前記多面側壁の前記他の側は前記多面側壁の前記１つの側とは反対側にあり、前記第２の集電装置は、前記多面側壁の前記他の側に対して平行に延在しており、かつ、前記正極プレート及び前記負極プレートのうちの他方に電気的及び熱的に接続されている、第２の集電装置と、
    前記多面体セルハウジングの上に位置するように前記多面体セルハウジングの外側に配置された第１の端子であって、前記第１の集電装置に電気的及び熱的に接続されている第１の端子と、
    前記多面体セルハウジングの上に位置するように前記多面体セルハウジングの外側に配置された第２の端子であって、前記第２の集電装置に電気的及び熱的に接続されている第２の端子と、
    を備え、
    前記第１の集電装置及び前記第２の集電装置はそれぞれ、前記多面体セルハウジングの前記第１の端部において前記多面体セルハウジングから出ており、
    前記第１の集電装置は、前記電極アセンブリから前記熱伝導性プレートへと至る熱伝導経路を提供する、
    バッテリパック。
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