JP7257531B2 - 電池セル、電池モジュール及び自動車 - Google Patents

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Description

（関連出願の相互参照）
本願は、ビーワイディー カンパニー リミテッドが２０１９年１月２６日に提出した、発明の名称が「電池セル、電池モジュール及び自動車」の、中国特許出願第「２０１９１００７６２９３．４」号の優先権を主張するものである。
本発明は、電池の分野に関し、具体的には、電池セル、電池モジュール及び自動車に関する。
科学技術の発展に伴い、様々な電子機器、電動工具、例えば、携帯電話、電動車両等が広く利用されるようになってきた。電池は中核部材であり、電池の性能は、全体の性能及び使用体験に重要な影響を持つ。特に、電池の容量は、全体の電池寿命を決定するものであり、それゆえに、使用者の重要な注目点である。
電池は、ケースと、ケース内に設けられた電極体とを含む。電池セルの体積は、ある程度で電極体の体積を決定し、電池容量の重要な決定要因である。電子機器、電動工具では、電池の取付環境は、基本的に電池の占める空間の大きさを決定し、電池の全体積を、制限なく増加させることは、ほとんど不可能である。したがって、電池の容量も制限される。
本発明は、空間制限がある場合に電池容量を増加させる電池セルを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る電池セルは、ケース、蓋板、第１の電池ポスト、第２の電池ポスト及び電極体を含み、前記ケースは開口を有し、前記蓋板は前記開口を覆い、前記電極体は前記ケース内に設けられ、前記蓋板は蓋板本体と、前記蓋板本体の外面に対して内向きに凹んだキャビティ部とを含み、前記第１の電池ポストは前記キャビティ部に収容され、前記電極体の第１の電極タブは前記第１の電池ポストに電気的に接続され、前記第２の電池ポストは前記蓋板本体に電気的に接続され、前記電極体の第２の電極タブは前記蓋板本体に電気的に接続される。
幾つかの実施例では、前記電極体は、拡張端を有する電極体本体を含み、前記拡張端には電池ポスト適用領域と、前記電池ポスト適用領域に対して突出する容量拡張領域とが設けられ、前記電池ポスト適用領域は前記容量拡張領域に対して凹んで電池ポスト取付空間を形成し、前記電池ポストは前記キャビティ部を貫通し、前記電池ポスト適用領域に向かって延び、前記電池ポストと前記キャビティ部は少なくとも部分的に前記電池ポスト取付空間に設けられ、前記容量拡張領域は前記蓋板本体と位置合わせされ、前記第２の電池ポストは前記蓋板本体上の前記容量拡張領域に対応する位置に設けられる。
幾つかの実施例では、前記電池ポスト適用領域は前記容量拡張領域により取り囲まれる。
幾つかの実施例では、前記キャビティ部は、管状側壁と環状底壁を含み、前記第１の電池ポストは前記管状側壁に突入し、かつ前記環状底壁を貫通する。
幾つかの実施例では、前記第１の電池ポストと前記管状側壁の間に充填物が設けられる。
幾つかの実施例では、前記第１の電極タブは前記電池ポスト適用領域に位置し、前記第２の電極タブは前記容量拡張領域に位置する。
幾つかの実施例では、前記第１の電極タブは前記電極体本体と一体成形され、前記第２の電極タブは前記電極体本体と一体成形される。
幾つかの実施例では、前記キャビティ部の内側に前記第１の電池ポストと接続されたインナーリードが設けられ、前記第１の電池ポストは前記インナーリードにより前記第１の電極タブに電気的に接続される。
また、本発明に係る電池モジュールは、以上の技術手段に記載の電池セルを含む。
また、本発明に係る自動車は、少なくとも１つの以上の技術手段に記載の電池モジュールを含む。
上記技術手段によれば、第１の電池ポストは、キャビティ部内に沈んで収容される一方で、第２の電池ポストは蓋板本体に電気的に接続され、絶縁構造を節約し、第２の電池ポストの蓋板本体に対する全体高さを低減し、電池セルの内部容積を増加させ、電極体がより大きい体積を有することを許可し、電池セルの容量を増加させることができる。
本発明の追加の態様及び利点は、一部が以下の説明において示され、一部が以下の説明において明らかになるか又は本発明の実施により把握される。
本発明の一実施例における電池セルの全体構造の断面図である。 図１のＡ部分の拡大図である。 図１のＢ部分の拡大図である。 本発明の一実施例における電池セルの上面図である。 本発明の一実施例における電極体構造の側面概略図である。
以下、本発明の実施例を詳細に説明し、上記実施例の例は図面に示され、全体を通して同一又は類似する符号は、同一又は類似する部品、若しくは同一又は類似する機能を有する部品を示す。以下、図面を参照しながら説明される実施例は例示的なものであり、本発明を解釈するものであり、本発明を限定するものであると理解すべきではない。
本発明に係る電池セルは、ケース１、蓋板２、第１の電池ポスト３１、第２の電池ポスト３２及び電極体４を含み、上記ケース１は開口を有し、上記蓋板２は上記開口を覆い、上記電極体４は上記ケース１内に設けられ、上記蓋板２は蓋板本体２１と、上記蓋板本体２１の外面に対して内向きに凹んだキャビティ部２２とを含み、上記第１の電池ポスト３１は上記キャビティ部２２に収容され、上記電極体４の第１の電極タブは上記第１の電池ポスト３１に電気的に接続され、上記第２の電池ポスト３２は上記蓋板本体２１に電気的に接続され、上記電極体４の第２の電極タブは上記蓋板本体２１に電気的に接続される。
蓋板本体２１の外面とは、図１の蓋板本体２１の上方の面、即ち、蓋板本体２１の、該電池セルの電極体４の外側から離れた面を指す。幾つかの実施例では、蓋板本体２１は、一般的に平板状であるため、蓋板本体２１の外面はその最も上方の面である。凹部は、電池セルの最上面に対して電極体４に凹んでいる。
図１、図２、図３、図４及び図５に示すように、蓋板本体２１は、略平板状に形成され、キャビティ部２２は蓋板本体２１に対して凹んで、第１の電池ポスト３１はキャビティ部２２に収容され、かつ電力消費装置に接続することができる。従来技術では、蓋板本体２１の全体は、略平板状であり、第１の電池ポスト３１は蓋板本体２１を貫通して外部に延び、これに対して、本発明は、蓋板２の全体高さを増加させることにより、ケース１と蓋板２で構成されたキャビティの体積を増加させて、上記電極体４の体積を容易に増加させ、拡張を実現することに相当する。一方では、第１の電池ポスト３１は、キャビティ部２２内に沈んで収容される一方で、第２の電池ポスト３２は蓋板本体２１に電気的に接続され、絶縁構造を節約し、第２の電池ポスト３２の蓋板本体２１に対する全体高さを低減し、電池セルの内部容積を増加させ、電極体４がより大きい体積を有することを許可し、電池セルの容量を増加させることができる。
本発明の一実施例では、図３及び図４に示すように、第２の電池ポスト３２は蓋板本体２１に直接電気的に接続されることにより、具体的な実施過程において、第２の電池ポスト３２と蓋板本体２１は、両者の間に絶縁部品（例えば、セラミック部品）を増設する必要がなく、直接溶接接続を実現し、第２の電池ポスト３２の全体高さを効果的に低減するため、電池パック内の高さ空間を節約し、限られた高さ空間内に、より多くの電極体４を設け、電池セルの単電池容量を向上させることができる。
本発明の一実施例では、絶縁部品（例えば、セラミック部品）を備えた第１の電池ポスト３１は、キャビティ部２２内に沈んで収容され、絶縁部品を備えない第２の電池ポスト３２は、蓋板本体２１に直接電気的に接続され、第１の電池ポスト３１と第２の電池ポスト３２はいずれも電池セルの高さ方向の空間を占めず、電池セルの空間利用率を効果的に向上させ、その容量を向上させる。
幾つかの実施例では、図１及び図２に示すように、上記電極体４は、拡張端４１を有する電極体４本体を含み、上記拡張端４１には電池ポスト適用領域４２と、上記電池ポスト適用領域４２に対して突出する容量拡張領域４３とが設けられ、上記電池ポスト適用領域４２は上記容量拡張領域４３に対して凹んで電池ポスト取付空間４４を形成し、上記電池ポスト３１は上記キャビティ部２２を貫通し、上記電池ポスト適用領域４２に向かって延び、上記第１の電池ポスト３１は少なくとも部分的に上記電池ポスト取付空間４４に設けられ、上記容量拡張領域４３は上記蓋板本体２１と位置合わせされ、上記第２の電池ポスト３２は上記蓋板本体２１上の上記容量拡張領域４３に対応する位置に設けられる。
拡張端４１は蓋板２により覆われ、拡張端４１の、第１の電池ポスト３１とキャビティ部２２によって占められる領域は、電池ポスト適用領域４２であり、第１の電池ポスト３１とキャビティ部２２によって占められない領域は、蓋板２に向かって突出して容量拡張領域４３を形成し、電極体４本体の体積を増加させることにより、拡張を実現する。電池ポスト適用領域４２は、容量拡張領域４３に対して凹んで電池ポスト取付空間４４を形成し、第１の電池ポスト３１は少なくとも部分的に該電池ポスト取付空間４４に収容される。
また、キャビティ部２２は少なくとも部分的に該電池ポスト取付空間４４に収容される。
上記電池ポスト適用領域４２は上記容量拡張領域４３により取り囲まれる。電池ポスト適用領域４２は、２つの容量拡張領域４３の間に設けられ、略円柱状のキャビティ部２２は、２つの容量拡張領域４３の間の上記電池ポスト取付空間４４に収容されてよく、上記電池ポスト取付空間４４は略六面体状に形成される。幾つかの実施例では、電極体４本体の体積を増加させるために、上記電池ポスト取付空間４４を略円柱状に形成してよく、即ち、電池ポスト適用領域４２は容量拡張領域４３により取り囲まれ、断面が円形の窪みを形成して、円柱状のキャビティ部２２を収容する。
幾つかの実施例では、上記キャビティ部２２は、管状側壁と環状底壁を含み、上記第１の電池ポスト３１は上記管状側壁に突入し、上記環状底壁を貫通する。図２に示すように、キャビティ部２２は、管状側壁と環状底壁により形成され、環状底壁には、第１の電池ポスト３１が貫通するための貫通孔が設けられる。キャビティ部２２の形状は第１の電池ポスト３１の円柱形状に対応し、キャビティ部２２の占める体積を十分に減少させることができ、当然のことながら、第１の電池ポスト３１は、他の形状、例えば、六角柱、長方体形状等に形成されてもよい。
幾つかの実施例では、上記第１の電池ポスト３１と上記管状側壁の間に充填物が設けられる。第１の電池ポスト３１と上記管状側壁は充填物により離間され、上記充填物は、絶縁材料で製造されてよく、かつ弾性を有してよく、第１の電池ポスト３１と上記管状側壁に緩衝役割を果たす。
本発明の一実施例では、第１の電極タブは電池ポスト適用領域４２に位置し、第２の電極タブは容量拡張領域４３に位置する。電池ポスト適用領域４２から引き出された第１の電極タブは第１の電池ポスト３１に電気的に接続され、容量拡張領域４３から引き出された第２の電極タブは第２の電池ポスト３２に電気的に接続され、一般的には、第１の電極タブ、第２の電極タブは引き出された後、いずれも第１の電池ポスト３１又は第２の電池ポスト３２に電気的に接続された位置まで上向きに延び、空間を効果的に節約し、コストを削減することができ、かつ製造プロセスが簡単である。
幾つかの実施例では、上記第１の電極タブは上記電極体４本体と一体成形され、第２の電極タブは上記電極体４本体と一体成形される。第１の電極タブと電極体４本体は、電極体４を製造する材料で一体成形されて製造され、第２の電極タブと電極体４本体は、電極体４を製造する材料で一体成形されて製造され、第１の電極タブは正極又は負極であってよく、第２の電極タブは正極又は負極のうちの他方である。
以上のように、上記第１の電池ポスト３１は上記第１の電極タブに接続される。第１の電池ポスト３１と第１の電極タブは直接接続されてもよく、他の構造により接続されてもよい。
幾つかの実施例では、上記キャビティ部２２の内側に上記第１の電池ポスト３１に接続されたインナーリード５が設けられ、上記第１の電池ポスト３１は上記インナーリード５により第１の電極タブに電気的に接続される。
図２に示すように、キャビティ部２２の内側は、上記電極体４に向かう側であり、キャビティ部２２は電池ポスト適用領域４２に設けられ、インナーリード５は、キャビティ部２２の環状底壁に貼り合わせてよく、第１の電池ポスト３１はインナーリード５に接続され、かつインナーリード５により電池ポスト適用領域４２に位置する第１の電極タブに電気的に接続される。
また、本発明に係る電池モジュールは、以上の技術手段に記載の電池セルを含む。上記電池モジュールは複数の上記電池セルを含んでよく、複数の電池セルは、直列又は並列接続方式で接続されて電力を供給する。
また、本発明に係る自動車は、少なくとも１つの以上の技術手段に記載の電池モジュールを含む。
なお、本発明の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「半径方向」、「周方向」などで示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明を容易に説明し説明を簡略化するためのものに過ぎず、示された装置又は部品が特定の方位を有するとともに、特定の方位で構成されて動作しなければならないことを示すか又は示唆するものではないため、本発明を限定するものであると理解すべきではない。
また、用語「第１の」、「第２の」は、説明目的のためのみに用いられ、相対的な重要性を指示するか又は暗示し、或いは指示された技術的特徴の数量を暗示すると理解すべきではない。これにより、「第１の」、「第２の」で限定された特徴は、１つ以上の該特徴を明示的又は暗示的に含むことができる。本発明の説明において、「複数」とは、明確かつ具体的な限定がない限り、２つ以上を意味する。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、用語「装着」、「連接」、「接続」、「固定」などは、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続、着脱可能な接続、一体的な接続であってもよく、機械的な接続、電気的な接続であってもよく、直接的な接続であってもよく、中間媒体を介した接続であってもよく、２つの素子の間の連通、又は２つの素子の相互作用の関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本発明における上記用語の具体的な意味を理解することができる。
本発明において、明確な規定及び限定がない限り、第１の特徴が第２特徴の「上」又は「下」にあることは、第１の特徴と第２の特徴とが直接的に接触することを含んでもよいし、第１の特徴と第２の特徴とが中間媒体を介して間接的に接触することを含んでもよい。また、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」又は「上面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真上及び斜め上にあることを含んでもよいし、第１の特徴の水平高さが第２の特徴より高いことだけを表すことを含んでもよい。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」又は「下面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下にあることを含んでもよいし、第１の特徴の水平高さが第２の特徴より低いことだけを表すことを含んでもよい。
本明細書の説明において、用語「一実施例」、「幾つかの実施例」、「例」、「具体的な例」又は「いくつかの例」などを参照する説明は、該実施例又は例を組み合わせて説明された具体的な特徴、構成、材料又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同一の実施例又は例に限定されるものではない。また、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性は、任意の１つ又は複数の実施例又は例において適切な形態で結合することができる。また、相互に矛盾しない限り、当業者は、本明細書で説明された異なる実施例又は例、及び異なる実施例又は例の特徴を結合し、組み合わせることができる。
以上、本発明の実施例を示し、説明したが、上記実施例は、例示的なものであり、本発明を限定するものと理解すべきではなく、当業者であれば、本発明の範囲で上記実施例に対して変更、修正、交換及び変形を行うことができる。
ケース１、蓋板２、蓋板本体２１、キャビティ部２２、第１の電池ポスト３１、第２の電池ポスト３２、電極体４、拡張端４１、電池ポスト適用領域４２、容量拡張領域４３、電池ポスト取付空間４４、インナーリード５。

Claims (9)

  1. ケース、蓋板、第１の電池ポスト、第２の電池ポスト、及び、電極体を含む、電池セルであって、
    前記ケースは開口を有し、前記蓋板は前記開口を覆い、前記電極体は前記ケース内に配置され、
    前記蓋板は蓋板本体と、前記蓋板本体の外面に対して内向きに凹んだキャビティ部とを含み、
    前記第１の電池ポストは前記キャビティ部に収容され、前記電極体の第１の電極タブは前記第１の電池ポストに電気的に接続され、
    前記第２の電池ポストは前記蓋板本体に電気的に接続され、前記電極体の第２の電極タブは前記蓋板本体に電気的に接続されており、
    前記電極体は、拡張端を有する電極体本体を含み、
    前記拡張端には、電池ポスト適用領域と、容量拡張領域とが設けられ、前記容量拡張領域は前記電池ポスト適用領域に対して突出し、前記電池ポスト適用領域は前記容量拡張領域に対して凹んでおり、それによって電池ポスト取付空間を形成し、前記第１の電池ポストは前記キャビティ部を貫通し、前記電池ポスト適用領域に向かって延び、前記第１の電池ポストは少なくとも部分的に前記電池ポスト取付空間に設けられ、前記容量拡張領域は前記蓋板本体と位置合わせされ、前記第２の電池ポストは前記蓋板本体上の前記容量拡張領域に対応する位置に設けられる、
    電池セル。
  2. 前記電池ポスト適用領域は前記容量拡張領域により取り囲まれる、
    請求項１に記載の電池セル。
  3. 前記キャビティ部は、管状側壁と環状底壁を含み、前記第１の電池ポストは前記管状側壁に突入し、前記環状底壁を貫通する、
    請求項２に記載の電池セル。
  4. 前記第１の電池ポストと前記管状側壁の間に充填物が設けられる、
    請求項３に記載の電池セル。
  5. 前記第１の電極タブは前記電池ポスト適用領域に位置し、前記第２の電極タブは前記容量拡張領域に位置する、
    請求項１～４のいずれか１項に記載の電池セル。
  6. 前記第１の電極タブは前記電極体本体と一体成形され、前記第２の電極タブは前記電極体本体と一体成形される、
    請求項１～５のいずれか１項に記載の電池セル。
  7. 前記キャビティ部の内側に前記第１の電池ポストと接続されたインナーリードが設けられ、前記第１の電池ポストは前記インナーリードにより前記第１の電極タブに電気的に接続される、
    請求項１～６のいずれか１項に記載の電池セル。
  8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の電池セルを含む、
    電池モジュール。
  9. 請求項８に記載の電池モジュールを少なくとも１つ含む、
    自動車。
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