JP7450731B2 - 電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイス - Google Patents

電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイス Download PDF

Info

Publication number
JP7450731B2
JP7450731B2 JP2022543114A JP2022543114A JP7450731B2 JP 7450731 B2 JP7450731 B2 JP 7450731B2 JP 2022543114 A JP2022543114 A JP 2022543114A JP 2022543114 A JP2022543114 A JP 2022543114A JP 7450731 B2 JP7450731 B2 JP 7450731B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protrusion
electrode assembly
main body
electrode
metal base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022543114A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023510580A (ja
Inventor
▲陳▼文▲偉▼
王小娜
▲張▼子格
薛▲慶▼瑞
梁成都
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Publication of JP2023510580A publication Critical patent/JP2023510580A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7450731B2 publication Critical patent/JP7450731B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0585Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/386Silicon or alloys based on silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/169Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids by welding, brazing or soldering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/534Electrode connections inside a battery casing characterised by the material of the leads or tabs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/564Terminals characterised by their manufacturing process
    • H01M50/566Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

本願は、電池技術分野に関し、特に電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイスに関する。
社会と科学技術の発展に伴って、電池は、電気自動車などの高電力の装置に動力を供給することに広く使用されている。電池は、大きい容量又は電力を実現するために、直列接続又は並列接続の複数の電池セルを含む。電池セルは、ケース、電極アセンブリ、アダプター部材及び電極端子を含む。電極アセンブリは、本体部とタブを含む。電極アセンブリのタブはアダプター部材を介して電極端子に接続される。電流は、電極端子、アダプター部材、タブを介して本体部へ導入し、又はそこから導出することができる。電池のエネルギー密度はますます高く要求されるため、電池セルのサイズはますます大きくなり、それによって電極アセンブリのサイズはますます大きくなり、さらに本体部のサイズはますます大きくなっている。しかしながら、本体部のサイズが大きくなるにつれて、タブは深刻な発熱が発生することがあり、電池の使用安全性に影響を与えている。
本願の実施例は、タブの深刻な発熱という技術問題を解決することを目的として、電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイスを提供する。
本願の実施例は、電極シートを含む電極アセンブリを提供する。
電極シートは、本体部と少なくとも1つの突出部とを備え、本体部は、金属基材と金属基材の表面に塗布された活物質層とを含み、突出部は金属基材に接続され、電極アセンブリの長手方向に沿って金属基材から突出しており、電極アセンブリの厚さ方向において、突出部の少なくとも一部のサイズは、金属基材のサイズより大きい。
本願の一実施例において、突出部は、金属基材と同じ材質であり、且つ一体的に設置されているので、突出部と金属基材との接続強度を向上させることができ、突出部と金属基材との間の過電流性能を向上させることもできる。
本願の一実施例において、突出部は、本体部と導電部品とを含み、本体部と導電部品とは、厚さ方向に沿って積層するように設置されている。電極アセンブリは、本体部、導電部品及びアダプター部材を介して電流の導出又は導入を実現し、電極アセンブリの導電性能を効果的に改善し、電極アセンブリ全体の過電流能力を向上させることができる。
本願の一実施例において、厚さ方向において、本体部のサイズは、金属基材のサイズに等しいので、本体部と金属基材の加工難易度を低減させることに有利である。
本願の一実施例において、本体部、金属基材及び導電部品は、同じ材質である。
本願の一実施例において、導電部品と本体部とは、異なる材質であり、且つ導電部品の抵抗率は、本体部の抵抗率より小さい。本体部に対して、抵抗率が小さい導電部品自体の過電流能力が高く、それにより、突出部の抵抗をさらに減少させ、突出部の過電流能力を向上させることに有利である。
本願の一実施例において、導電部品は、本体部に接続され、導電部品の活物質層から離れた端部は、本体部の活物質層から離れた端部と面一になり、導電部品と本体部との厚さ方向に沿って積み重ねる領域は、外部に電気的に接続される。突出部がアダプター部材に電気的に接続される時、導電部品と本体部とは、アダプター部材に同時に電気的に接続される。
本願の一実施例において、導電部品は、本体部に接続された第1の接続部と、本体部の活物質層から離れた端部から突出しており、外部に電気的に接続された第2の接続部とを含む。
本願の実施例に係る電極アセンブリは、電極シートを含む。電極シートは、本体部と突出部とを含む。本体部は、金属基材と活物質層とを含む。突出部は、電極アセンブリの長手方向に沿って金属基材から突出している。突出部は、金属基材に接続されている。電極本体の厚さ方向において、突出部の少なくとも一部のサイズは金属基材のサイズより大きいことで、突出部は大きい断面積を有し、突出部自体の抵抗が小さくなり、突出部の熱容量が大きくなり、さらに突出部が高い過電流能力を備えるようになる。このように、長手方向におけるサイズが幅方向におけるサイズより大きい長尺状の電極アセンブリに対して、本願の実施例に係る電極アセンブリは、長尺状の電極アセンブリの突出部の過電流能力が不足である問題を効果的に解決し、電極アセンブリの充電又は放電過程中に突出部の昇温が速すぎる状況を改善し、同時に突出部の放熱性能を高めることができ、それにより、突出部の深刻な発熱の可能性を低減させ、電池の充放電効率を効果的に向上させ、且つ充電又は放電過程中に電池の過熱が発生するリスクを低減させ、電池の使用安全性を向上させることができる。
本願の一実施例において、厚さ方向において、第2の接続部のサイズは、本体部のサイズ以上である。
本願の一実施例において、導電部品は2つであり、2つの導電部品は、本体部の2つの表面にそれぞれ接続されている。
2つの導電部品と本体部を設置することによって、突出部の断面積をさらに増加させ、突出部自体の抵抗をさらに減少させることに有利であり、突出部自体が高い過電流能力を備えるようになる。
本願の一実施例において、厚さ方向において、2つの導電部品の第2の接続部のサイズの合計は、本体部のサイズ以上である。
このように、アダプター部材に電気的に接続された2つの導電部品の第2の接続部の断面積は、本体部の断面積以上となり、2つの導電部品の第2の接続部の過電流能力を効果的に保証することができる。
本願の一実施例において、本体部は、導電部品に溶接されている。
本願の一実施例において、本体部の活物質層に近接する根元に保護層が設置され、導電部品と本体部の溶接領域は、保護層と間隔を空けて設置されている。
本体部の根元に設置された保護層は、保護の作用を果たすことができ、本体部が折れ曲げられて隣接する2つの電極シートの間に圧入される可能性を低減させることができる。
本願の一実施例において、本体部は、溶断部を有する。
本体部に設置された溶断部は、発熱領域に近接することができ、温度が溶断部に伝達する時間を短縮させることに有利であり、溶断部のタイムリーな溶断を保証し、突出部とアダプター部材との電気的な接続を切断し、電池の安全性を保証することができる。
本願の一実施例において、電極アセンブリは、厚さ方向に沿って積層するように設置された2つ以上の電極シートを含む。
本願の一実施例において、電極アセンブリの幅方向に沿った突出部のサイズは、L1であり、本体部の幅方向に沿った電極シートのサイズは、L2であり、L1とL2は、1/3L2≦L1≦3/4L2を満たす。
本願の一実施例において、幅方向に沿った突出部のサイズL1は、15ミリメートル~60ミリメートルである。
本願の一実施例において、電極アセンブリの長手方向に沿った電極シートのサイズは、L3であり、電極アセンブリの幅方向に沿った電極シートのサイズは、L2であり、L3とL2は、L3/L2の比の範囲が4~20であることを満たす。
本願の一実施例において、金属基材の2つの表面の活物質層の容量の合計Cは、3Ahより大きく、10Ahより小さい。
本願の実施例は、上記実施例に係る電極アセンブリを含む電池セルをさらに提供する。
本願の実施例は、上記実施例の電池セルを含む電池をさらに提供する。
本願の実施例は、電気エネルギーを供給する上記実施例の電池を含む電力消費装置をさらに提供する。
本願の実施例は、以下を含む電極アセンブリの製造方法をさらに提供する。
第1の部分と第2の部分とを有する第1のシート材料を供給する。
塗布ステップにおいて、第1の部分の表面に活物質層を塗布する。
第2のシート材料を供給し、第2のシート材料を第2の部分に接続する。
材料除去ステップにおいて、第2のシート材料と第2の部分とにおける一部の材料を除去し、本体部と少なくとも1つの突出部とを含む電極シートを形成し、本体部は、活物質層と活物質層に対応する金属基材とを含み、金属基材に接続された突出部の少なくとも一部の厚さは金属基材の厚さより大きく、突出部は、本体部と本体部に接続された導電部品とを含み、第2の部分の残りの部分は、本体部を形成し、第2のシート材料の残りの部分は導電部品を形成する。
成形ステップにおいて、電極シートを巻回又は積層して電極アセンブリを形成し、突出部は、電極アセンブリの長手方向に沿って金属基材から突出する。
本願の実施例は、以下を含む電極アセンブリの製造デバイスをさらに提供する。
第1の材料処理装置は、第1の部分と第2の部分とを有する第1のシート材料を供給する。
塗布装置は、第1の部分の表面に活物質層を塗布する。
第2の材料処理装置は、第2のシート材料を供給し、第2のシート材料を第2の部分に接続する。
材料除去装置は、第2のシート材料と第2の部分とにおける一部の材料を除去し、本体部と少なくとも1つの突出部とを含む電極シートを形成し、本体部は、活物質層と活物質層に対応する金属基材とを含み、金属基材に接続された突出部の少なくとも一部の厚さは金属基材の厚さより大きく、突出部は、本体部と本体部に接続された導電部品とを含み、第2の部分の残りの部分は、本体部を形成し、第2のシート材料の残りの部分は導電部品を形成する。
成形装置は、電極シートを巻回又は積層して電極アセンブリを形成し、突出部は、電極アセンブリの長手方向に沿って金属基材から突出する。
本願の実施例に係る技術的解決手段をより明確に説明するために、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下に記述する図面は単に本願のいくつかの実施例のみである。当業者にとって、創造的労働を付与しない前提で、さらにこれらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。図面において、図面は実際の縮尺に従って描かれていない。
本願の一実施例に係る車両の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池パックの分解構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池モジュールの局所構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池セルの分解構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの上面構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの側面構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願のさらなる実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願のさらなる実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願のさらなる実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願のさらなる実施例に係る電極アセンブリの局所側面構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの局所上面構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極アセンブリの局所上面構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの製造方法の模式図である。 本願の一実施例に係る電極シートの局所構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極アセンブリの製造デバイスの構造模式図である。
1 車両
1a モータ
1b コントローラ
10 電池
11 第1のハウジング
12 第2のハウジング
20 電池モジュール
30 電池セル
31 ケース
32 電極アセンブリ
32a 電極本体
321 電極シート
3211 本体部
3211a 金属基材
3211b 活物質層
3212 突出部
32121 本体部
32121a 溶断部
32121b 仕切溝
32122 導電部品
32122a 第1の接続部
32122b 第2の接続部
322 セパレータ
323 保護層
33 エンドカバー
34 電極端子
35 アダプター部材
40 第1のシート材料
41 第1の部分
42 第2の部分
50 第2のシート材料
100 製造デバイス
101 第1の材料処理装置
102 塗布装置
103 第2の材料処理装置
104 材料除去装置
105 成形装置
X 長手方向
Y 幅方向
Z 厚さ方向。
以下、図面と実施例を参照して、本願の実施形態をさらに詳しく説明する。以下の実施例の詳しい説明と図面は、例示的に本願の原理を説明するが、本願の範囲を限定することができず、即ち本願は、説明される実施例に限定されるものではない。
本願の説明において、説明すべきこととして、別段に説明がない限り、「複数」は2つの以上を意味する。「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などの用語により指示される方向又は位置関係は、本願を説明しやすく、説明を簡潔化するためのものであり、示される装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成し又は操作しなければならないことを指示し又は暗示するものではない。従って、本願を制限するものとして理解されるべきではない。また、「第1の」、「第2の」及び「第3の」などの用語は、説明の目的のみに使用され、相対的な重要性を指示し又は暗示するものとして理解されるべきではない。「垂直」は厳密な意味での垂直ではなく、許容誤差の範囲内である。「平行」は厳密な意味での平行ではなく、許容誤差の範囲内である。
以下の説明で記載する方向の用語はいずれも図に示される方向であり、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、さらに説明すべきこととして、別途の明確な規定や限定がない限り、「取付」、「連結」及び「接続」は広く理解されるべきであり、例えば、固定的に接続されてもよく、着脱可能に接続されてもよく、又は一体的に接続されてもよい。直接的に接続されてもよく、中間媒体によって間接的に接続されてもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて、本願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。
出願者は、タブの深刻な発熱が発生する問題を発見した後、電池セルを研究して分析した。出願者は、電池のエネルギー密度がますます高く要求されるに伴って、同時に電池セル自体構造の空間占有率が要件を満たす必要があることを考慮するため、電池セルの構造を長尺状の扁平構造に製造することにより、電極アセンブリの電極本体の長さは大きくなるとともに、長尺状の扁平構造を呈し、タブは、電極本体の端面から延出することを発見した。しかしながら、電極本体の端面から延出したタブには過電流能力が不足である問題があるため、タブの発熱が深刻な問題がある。
出願者が発見した上記問題に基づいて、出願者は、電池セルの構造を改善し、以下は本願の実施例をさらに説明する。
本願をより良く理解するために、以下は図1~図17を参照して、本願の実施例を説明する。
本願の実施例は、電源として電池10を用いた電力消費装置を提供する。当該電力消費装置は、車両、船舶又は航空機などであってもよいが、これらに限定されない。図1に示すように、本願の一実施例は、車両1を提供する。車両1は、エンジン駆動車、天然ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよい。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、レンジエクステンダー型自動車などであってもよい。本願の一実施例において、車両1は、モータ1a、コントローラ1b及び電池10を含んでもよい。コントローラ1bは、電池10がモータ1aに電力を供給するように制御するために用いられる。モータ1aは、伝動機構を介して車輪に接続され、それにより車両1の走行を駆動する。電池10は、車両1の駆動電源として、燃料又は天然ガスを代替し又は部分的に代替し、車両1に駆動力を供給する。一例において、車両1の底部、前部又は後部に電池10を設置してもよい。電池10は、車両1に電力を供給することができる。一例において、電池10は、車両1の操作電源として、車両1の回路システムに用いることができる。例示的に、電池10は、車両1の起動、ナビゲーション及び運行時の動作電力需要に用いることができる。
図2に示すように、電池10は、2つ以上の電池モジュール20を含んでもよい。いくつかの好ましい実施例において、電池10は、筐体をさらに含む。電池モジュール20は、筐体内に設置されている。2つ以上の電池モジュール20は、筐体内に配列されている。筐体の種類は限定されない。筐体は、フレーム状筐体、ディスク状筐体又はボックス状筐体などであってもよい。例示的に、筐体は、電池モジュール20を収容する第1のハウジング11と、第1のハウジング11に被せられて結合される第2のハウジング12とを含む。第1のハウジング11と第2のハウジング12とを結合した後に、電池モジュール20を収容する収容部を形成する。
様々な電力消費需要を満たすために、電池モジュール20は、1つ又は複数の電池セル30を含んでもよい。図3に示すように、複数の電池セル30はまず、直列接続、並列接続又は直並列接続によって電池モジュールを構成し、複数の電池モジュール20は、さらに直列接続、並列接続又は直並列接続によって電池を構成する。直並列接続は、直列接続と並列接続との組み合わせである。例示的に、電池は、複数の電池セル30を含んでもよく、ここで、複数の電池セル30の間は、直列接続、並列接続又は直並列接続されてもよい。複数の電池セル30は、筐体内に直接設置されてもよい。つまり、複数の電池セル30は、電池10を直接的に構成してもよく、まず電池モジュール20を構成し、電池モジュール20によりさらに電池10を構成してもよい。電池セル30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又はマグネシウムイオン電池を含むが、これらに限定されない。
本願の実施例に係る電池セル30は車両1に適用される時、電池セル30の幅は、車両1の高さと同じである。車両1の高さ方向の空間に制限されるため、電池セル30の幅の大きさも厳格に制限される。それにより、電池セル30の容量が増加する必要がある時、電池セル30の幅を無制限に増加させることができず、電池セル30の長さを増加させることができる。
図4に示すように、本願の実施例に係る電池セル30は、ケース31とケース31内に設置された電極アセンブリ32を含む。本願の実施例に係るケース31は、四角形構造又は他の形状である。ケース31は、電極アセンブリ32及び電解液を収容する内部空間と内部空間に連通する開口とを有する。ケース31は、アルミニウム、アルミニウム合金又はプラスチックなどの材料で製造することができる。電極アセンブリ32は、電池セル30の充放電機能を実現する重要な部材である。
本願の実施例に係る電池セル30は、エンドカバー33、電極端子34及びアダプター部材35をさらに含む。エンドカバー33は、ケース31に接続され、ケース31の開口を封止する。例示的に、エンドカバー33はケース31と溶接により接続されてもよい。電極端子34は、エンドカバー33に設置されている。電極端子34の外形は、円形であってもよく、四角形であってもよいが、ここで限定されない。電極端子34は、アダプター部材35を介して電極アセンブリ32に電気的に接続される。2つ以上の電池セル30は、それぞれの電極端子34を介して直列接続、並列接続又は直並列接続を実現することができる。
本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、電極本体32aを含む。電極アセンブリ32は、所定の長さ、幅及び厚さを有する。ここで、長さは、電極本体32aの自体の長手方向Xに沿ったサイズを指し、幅は、電極本体32aの自体の幅方向Yに沿ったサイズを指し、厚さは電極本体32aの自体の厚さ方向Zに沿ったサイズを指す。長手方向X、幅方向Y及び厚さ方向Zは互いに垂直である。
図4~図6に示すように、本願の実施例に係る電極本体32aは、電極シート321を含んでもよい。例示的に、電極シート321は正極シートであってもよく、電極本体32aは1つ又は複数の正極シートを含んでもよい。例示的に、電極シート321は負極シートであってもよく、電極本体32aは1つ又は複数の負極シートを含んでもよい。電極本体32aは正極シートと負極シートを含む場合、正極シートと負極シートは、厚さ方向Zに沿って積層するように設置され、成形後の電極アセンブリ32は積層構造になり、又は、正極シートと負極シートは、巻回して電極アセンブリ32を形成してもよい。隣接する2つの電極シート321の極性が逆であるため、隣接する2つの電極シート321の間は、セパレータ322によって分離することができる。セパレータ322は、2つの極性が逆である電極シート321の間に介した絶縁体である。
図6と図7に示すように、本願の実施例に係る電極シート321は、本体部3211と少なくとも1つの突出部3212とを含む。突出部3212は、電極本体32aの長手方向Xに沿って本体部3211から突出する。電極シート321が積層するように設置される実施例において、各極性が同じの突出部3212は、厚さ方向Zに沿って積層するように設置されてもよい。各本体部3211は厚さ方向Zに沿って積層して電極本体32aを形成する。アダプター部材35は、突出部3212に電気的に接続される。例示的に、アダプター部材35は突出部3212に溶接される。例えば、レーザー溶接又は超音波溶接を用いることができる。
本体部3211は、金属基材3211aと活物質層3211bとを含む。金属基材3211aの表面の少なくとも一部の領域には活物質層3211bが塗布され、即ち、金属基材3211aの表面は、完全又は部分的に活物質層3211bに被覆されてもよい。例示的に、金属基材3211aがアルミニウム箔である場合、活物質層3211bは、三元材料、マンガン酸リチウム又はリン酸鉄リチウムを含んでもよい。金属基材3211aが銅箔である場合、活物質層3211bは黒鉛又はシリコンを含んでもよい。突出部3212は、金属基材3211aに接続され、突出部3212は、電極本体32aの長手方向Xに沿って金属基材3211aから突出する。電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、突出部3212の少なくとも一部のサイズは、金属基材3211aのサイズより大きくすることにより、突出部3212の断面積を増加させることができ、突出部3212の抵抗を低減させることに有利であり、同時に突出部3212全体の熱容量を増加させることに有利であり、それにより突出部3212の過電流能力を向上させる。熱容量は、所定の材料の温度を1摂氏度昇温するのに必要な熱量である。
本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、少なくとも1つの電極シート321を含む。電極シート321は、本体部3211と突出部3212とを含む。本体部3211は、金属基材3211aと活物質層3211bとを含む。突出部3212は、電極アセンブリ32の長手方向Xに沿って金属基材3211aから突出する。突出部3212は金属基材3211aに接続される。電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、突出部3212の少なくとも一部のサイズは、金属基材3211aのサイズより大きくすることにより、突出部3212は大きい断面積を有し、突出部3212自体の抵抗が小さくなり、突出部3212の熱容量が大きくなり、さらに突出部3212が高い過電流能力を備えるようになる。このように、長手方向Xにおけるサイズが幅方向Yにおけるサイズより大きい長尺状電極アセンブリ32に対して、本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、長尺状電極アセンブリ32の突出部3212の過電流能力が不足である問題を効果的に解決し、電極アセンブリ32の充電又は放電過程中に突出部3212の昇温が速すぎる状況を改善し、同時に突出部3212の放熱性能を高めることができ、それにより突出部3212の深刻な発熱の可能性を低減し、電池の充放電効率を効果的に向上させ、且つ充電又は放電過程中に電池の過熱が発生するリスクを低減し、電池の使用安全性を向上させることができる。
いくつかの実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zに沿って、金属基材3211aの対向する2つの表面には活物質層3211bが設置されてもよい。例示的に、金属基材3211aはシート材料全体であり、即ち金属基材3211aは一体的な成形構造である。
いくつかの実施例において、図8に示すように、突出部3212は、本体部32121と導電部品32122とを含む。アダプター部材35は、突出部3212の本体部32121に電気的に接続されてもよい。本体部32121は、金属基材3211aと同じ材質であり、且つ一体的に設置されている。例示的に、金属基材3211aの材質と本体部32121の材質はいずれも、アルミニウム又は銅である。本体部32121は、金属基材3211aと同じ材質であり、且つ一体的に設置され、本体部32121と金属基材3211aとの接続強度を向上させることができ、本体部32121と金属基材3211aとの間の過電流性能を向上させることもできる。
いくつかの好ましい実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、本体部32121の少なくとも一部のサイズは、金属基材3211aのサイズより大きく、即ち本体部32121全体又は一部のサイズは金属基材3211aのサイズより大きく、本体部32121は大きい断面積を有し、自体の抵抗を減少させることに有利であり、それにより本体部32121自体は高い過電流能力を備えるようになる。
いくつかの実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zに沿って、導電部品32122は本体部32121と積層するように設置されている。例示的に、少なくとも一部の導電部品32122は、本体部32121と溶接により接続されてもよく、例えば、レーザー溶接又は超音波溶接を用いる。アダプター部材35は、突出部3212に電気的に接続されてもよい。電極アセンブリ32は、本体部32121、導電部品32122及びアダプター部材35を介して電流の導出又は導入を実現し、電極アセンブリ32の導電性能を効果的に改善し、電極アセンブリ32全体の過電流能力を向上させることができる。例示的に、導電部品32122はシート状構造であってもよい。
いくつかの好ましい実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、導電部品32122と本体部32121とのサイズの合計は金属基材3211aのサイズより大きいことで、突出部3212は大きい断面積を有し、突出部3212自体の抵抗をさらに減少させることに有利であり、突出部3212自体が高い過電流能力を備えるようになる。
いくつかの好ましい実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、本体部32121のサイズは、金属基材3211aのサイズに等しく、即ち本体部32121全体のサイズは、金属基材3211aのサイズに等しい。電極本体32aの厚さ方向Zに沿って、本体部32121の表面は、金属基材3211aの表面と面一に保たれる。本体部32121と金属基材3211aが一体的に成形される加工と製造過程中、本体部32121と金属基材3211aの厚さは同じであるため、本体部32121と金属基材3211aの加工難易度を低減することができ、それにより加工コストを削減することができる。例示的に、電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、導電部品32122のサイズは、金属基材3211aのサイズ以下であるが、導電部品32122と本体部32121とのサイズの合計は、金属基材3211aのサイズより大きい。
いくつかの実施例において、本体部32121、金属基材3211a及び導電部品32122は、同じ材質である。本体部32121、金属基材3211a及び導電部品32122のそれぞれの抵抗率は同じである。例示的に、本体部32121、金属基材3211a及び導電部品32122の材質は、アルミニウム材料又は銅材料を用いることができる。電極シート321が正極シートである場合、本体部32121、金属基材3211a及び導電部品32122の材質はアルミニウム材料を用いることができる。電極シート321が負極シートである場合、本体部32121、金属基材3211a及び導電部品32122の材質は銅材料を用いることができる。
いくつかの実施例において、導電部品32122と本体部32121とは異なる材質であり、且つ導電部品32122の抵抗率は本体部32121の抵抗率より小さい。抵抗率は、各物質の抵抗特性を示す物理量であり、ある材料で製造された長さが1メートル、断面積が1平方メートルの導体の抵抗は、数値的にはこの材料の抵抗率に等しい。本体部32121に対して、抵抗率が小さい導電部品32122自体の過電流能力が高いため、突出部3212の抵抗をさらに減少させ、突出部3212の過電流能力を向上させることに有利である。例示的に、導電部品32122の材質は銅材料であるが、本体部32121の材質はアルミニウム材料である。
いくつかの実施例において、導電部品32122は、本体部32121に接続される。導電部品32122の活物質層3211bから離れた端部は、本体部32121の活物質層3211bから離れた端部と面一になる。導電部品32122と本体部32121との厚さ方向Zに沿って積み重ねた領域は、外部に電気的に接続されることに用いられる。本願の実施例において、導電部品32122と本体部32121の厚さ方向Zに沿って積み重ねた領域は、アダプター部材35に電気的に接続されることに用いられる。突出部3212がアダプター部材35に電気的に接続される時、導電部品32122と本体部32121は、アダプター部材35に同時に電気的に接続されてもよい。例示的に、導電部品32122と本体部32121は、アダプター部材35に同時に溶接される。
いくつかの実施例において、図9に示すように、導電部品32122は、第1の接続部32122aと第2の接続部32122bとを含む。第1の接続部32122aは、本体部32121に接続されることに用いられる。例示的に、第1の接続部32122aは本体部32121と溶接により接続される。第2の接続部32122bは、本体部32121の活物質層3211bから離れた端部から突出している。第2の接続部32122bは、外部に電気的に接続されることに用いられる。本願の実施例において、第2の接続部32122bは、アダプター部材35に電気的に接続されることに用いられる。第2の接続部32122bとアダプター部材35との電気的な接続の方式は、第2の接続部32122bとアダプター部材35との接続領域の積層の厚さを減少させることに有利であり、それにより溶接によって第2の接続部32122bとアダプター部材35とを接続する時、溶接の難易度を低減させ、溶接不良による第2の接続部32122bとアダプター部材35との間のトンネル半田を発生し、さらに第2の接続部32122bとアダプター部材35との間の過電流能力に影響を与える可能性を低減させることに有利である。
いくつかの好ましい実施例において、電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、第2の接続部32122bのサイズは、本体部32121のサイズ以上である。例示的に、第2の接続部32122bと本体部32121とのサイズの合計は金属基材3211aのサイズより大きい。
いくつかの実施例において、図10に示すように、導電部品32122は2つである。電極本体32aの厚さ方向Zに沿って、2つの導電部品32122は、本体部32121の2つの表面にそれぞれ接続される。本体部32121の1つの表面は1つの導電部品32122に接続される。2つの導電部品32122と本体部32121を設置することにより、突出部3212の断面積をさらに増加させ、突出部3212自体の抵抗をさらに減少させることに有利であり、それにより突出部3212自体が高い過電流能力を備えるようになる。
いくつかの好ましい実施例において、図10に示すように、2つの導電部品32122において、各導電部品32122の活物質層3211bから離れた端部は、本体部32121の活物質層3211bから離れた端部と面一になる。2つの導電部品32122と本体部32121との厚さ方向Zに沿って積み重ねた領域は、外部に電気的に接続されることに用いられる。本願の実施例において、2つの導電部品32122と本体部32121との厚さ方向Zに沿って積み重ねた領域は、アダプター部材35に電気的に接続されることに用いられる。突出部3212がアダプター部材35に電気的に接続される時、2つの導電部品32122と本体部32121とは、アダプター部材35に同時に電気的に接続されてもよい。
いくつかの好ましい実施例において、図11に示すように、2つの導電部品32122はいずれも第1の接続部32122aと第2の接続部32122bとを含む。各導電部品32122の第1の接続部32122aは、本体部32121に接続されることに用いられ、各導電部品32122の第2の接続部32122bは、本体部32121の活物質層3211bから離れた端部から突出し、各導電部品32122の第2の接続部32122bは、外部に電気的に接続されることに用いられる。本願の実施例において、各導電部品32122の第2の接続部32122bは、アダプター部材35に電気的に接続されることに用いられる。
いくつかの好ましい実施例において、2つの導電部品32122の第2の接続部32122bの厚さ方向Zに沿ったサイズの合計は、本体部32121の厚さ方向Zに沿ったサイズ以上であり、それにより、アダプター部材35に電気的に接続された2つの導電部品32122の第2の接続部32122bの断面積は本体部32121の断面積以上となり、2つの導電部品32122の第2の接続部32122bの過電流能力を効果的に保証し、2つの導電部品32122の第2の接続部32122bが過電流能力の弱い箇所になる可能性を低減させ、さらに突出部3212全体が良好な過電流能力を有することを保証することができる。
いくつかの実施例において、図12に示すように、本体部32121の活物質層3211bに近接する根元に保護層323が設置されている。導電部品32122と本体部32121とは溶接により接続されてもよい。導電部品32122と本体部32121との溶接領域は、保護層323と間隔を空けて設置されている。電池セル30の組立過程中、本体部32121の厚さが薄いため、本体部32121は力を受け、折り曲げて変形しやすく、隣接する2つの電極シート321の間に圧入されることにより、短絡のリスクを引き起こす。本体部32121の根元領域が折り曲げて変形されるリスクは最も高いため、本体部32121の根元に設置された保護層323は、保護の作用を果たすことができ、本体部32121が折り曲げられて隣接する2つの電極シート321の間に圧入されたとしても、保護層323は、2つの電極シート321を効果的に分離することができ、それにより短絡のリスクを低減させ、電池の安全性を向上させることができる。例示的に、保護層323の材料は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウムのうちの1種類又は複数種類であってもよい。保護層323は、接着剤を使用して本体部32121に接着することができる。接着剤は、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリル酸-アクリレート、ポリアクリロニトリル-アクリル酸、ポリアクリロニトリル-アクリレートのうちの1種類又は複数種類を含む。保護層323は、活物質層3211bであってもよい。電極シート321の金属基材3211aに活物質層3211bを塗布する時、保護層323を形成するために、本体部32121の根元に活物質層3211bを同時に塗布してもよい。
いくつかの実施例において、図13に示すように、本体部32121は溶断部32121aを有する。導電部品32122は、本体部32121の溶断部32121aと溶接により接続される。アダプター部材35に溶断構造を設置する場合、溶断構造が発熱領域から離れて、溶断構造への温度の伝達は遅延性があるため、溶断構造はタイムリーに溶断できず、それにより電池の安全性に影響を与えている。アダプター部材35における溶断構造の設置に対して、本体部32121に設置された溶断部32121aは、発熱領域に近接することができるため、溶断部32121aへの温度伝達の時間を短縮することに有利であり、溶断部32121aのタイムリーな溶断を保証し、突出部3212とアダプター部材35との電気的な接続を切断し、それにより電池の安全性を保証することができる。
いくつかの好ましい実施例において、図13に示すように、本体部32121の電極シート321から離れた端部は、仕切溝32121bを有する。仕切溝32121bは、本体部32121の端部を仕切り、端部に複数の溶断部32121aが形成される。隣接する2つの溶断部32121aの間に1つの仕切溝32121bを有する。
いくつかの好ましい実施例において、図14に示すように、溶断部32121aを形成するために、電極本体32aの幅方向Yに沿って、本体部32121の電極シート321から離れた端部のサイズが小さくなる。例示的に、本体部32121の端部のサイズを小さくして溶断部32121aを形成するために、本体部32121の端部の縁部と角部を取り切ることができる。
いくつかの実施例において、図14に示すように、電極本体32aの幅方向Yに沿った突出部3212のサイズはL1であり、電極本体32aの幅方向Yに沿った電極シート321のサイズはL2であり、L1とL2は、1/3L2≦L1≦3/4L2を満たす。例えば、L1は0.4L2、0.5L2、0.6L2又は0.7L2などであってもよい。
いくつかの好ましい実施例において、幅方向Yに沿った突出部3212のサイズL1は15ミリメートル(mm)~60ミリメートルである。
いくつかの好ましい実施例において、電極本体32aの長手方向Xに沿った電極シート321のサイズはL3であり、電極本体32aの幅方向Yに沿った電極シート321のサイズはL2であり、L3と幅L2は、L3/L2の比の範囲が4~20であることを満たす。例えば、L3/L2の比は4~20以内の整数である。本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、過電流能力が高い突出部3212を含むため、電極シート321の長さをより大きくするように増加させ、幅に対する長さの比の範囲を広くし、電池のエネルギー密度を向上させることに有利であり、電池の急速充電を実現するとともに、過熱が発生しにくく、電池の使用安全性を向上させることができる。
いくつかの好ましい実施例において、金属基材3211aの2つの表面の活物質層3211bの容量の合計Cは3Ahより大きく、10Ahより小さい。本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、過電流能力が高い突出部3212を含むため、電極シート321の容量をより大きく増加することができ、電池のエネルギー密度を向上させることに有利であり、電池の急速充電を実現するとともに、過熱が発生しにくく、充電効率を向上させることができる。
図15に示すように、本願の実施例は、以下を含む電極アセンブリ32の製造方法をさらに提供する。
第1の部分41と第2の部分42とを有する第1のシート材料40を供給する。
塗布ステップにおいて、第1の部分41の表面に活物質層3211bを塗布する。
第2のシート材料50を供給し、第2のシート材料50を第2の部分42に接続する。
材料除去ステップにおいて、第2のシート材料50と第2の部分42とにおける一部の材料を除去し、本体部3211と少なくとも1つの突出部3212とを含む電極シート321を形成し、本体部3211は、活物質層3211bと活物質層3211bに対応する金属基材3211aとを含み、金属基材3211aに接続された突出部3212の少なくとも一部の厚さは金属基材3211aの厚さより大きく、突出部3212は、本体部32121と本体部32121に接続された導電部品32122とを含み、第2の部分42の残りの部分は本体部32121を形成し、第2のシート材料50の残りの部分は導電部品32122を形成する。
成形ステップにおいて、電極シート321を巻回又は積層して電極アセンブリ32を形成し、突出部3212は、電極アセンブリ32の長手方向に沿って金属基材3211aから突出する。
一実施例において、電極シート321は、1つの突出部3212を含む。又は、図16に示すように、電極シート321は、2つ以上の突出部3212を含む。2つ以上の突出部3212は間隔を空けて設置されている。
本願の実施例の製造方法により製造された電極アセンブリ32は、少なくとも1つの電極シート321を有する。電極シート321は、本体部3211と少なくとも1つの突出部3212とを含む。突出部3212は、電極アセンブリ32の長手方向Xに沿って金属基材3211aから突出する。突出部3212は金属基材3211aに接続される。電極本体32aの厚さ方向Zにおいて、突出部3212の少なくとも一部のサイズは金属基材3211aのサイズより大きいことで、突出部3212は大きい断面積を有し、突出部3212自体の抵抗が小さくなり、突出部3212の熱容量が大きくなり、さらに突出部3212が高い過電流能力を備えるようになる。このように、長手方向Xにおけるサイズが幅方向Yにおけるサイズより大きい長尺状の電極アセンブリ32に対して、本願の実施例に係る電極アセンブリ32は、長尺状電極アセンブリ32の突出部3212の過電流能力が不足である問題を効果的に解決し、電極アセンブリ32の充電又は放電過程中に突出部3212の昇温が速すぎる状況を改善し、同時に突出部3212の放熱性能を高めることができ、それにより突出部3212の深刻な発熱の可能性を低減させ、電池の充放電効率を効果的に向上させ、且つ充電又は放電過程中に電池の過熱が発生するリスクを低減させ、電池の使用安全性を向上させることができる。
図17に示すように、本願の実施例は、以下を含む電極アセンブリ32の製造デバイス100をさらに提供する。
第1の材料処理装置101は、第1の部分41と第2の部分42とを有する第1のシート材料40を供給する。
塗布装置102は、第1の部分41の表面に活物質層3211bを塗布する。
第2の材料処理装置103は、第2のシート材料50を供給し、第2のシート材料50を第2の部分42に接続する。
材料除去装置104は、第2のシート材料50と第2の部分42とにおける一部の材料を除去し、本体部3211と少なくとも1つの突出部3212とを含む電極シート321を形成し、本体部3211は、活物質層3211bと活物質層3211bに対応する金属基材3211aとを含み、金属基材3211aに接続された突出部3212の少なくとも一部の厚さは金属基材3211aの厚さより大きく、突出部3212は、本体部32121と本体部32121に接続された導電部品32122とを含み、第2の部分42の残りの部分は本体部32121を形成し、第2のシート材料50の残りの部分は導電部品32122を形成する。
成形装置105は、電極シート321を巻回又は積層して電極アセンブリ32を形成し、突出部3212は、電極アセンブリ32の長手方向に沿って金属基材3211aから突出する。
いくつかの実施例において、材料除去装置104は、カッターを含む。カッターは、第2のシート材料50と第2の部分42とにおける一部の材料を除去するために、所定の軌跡に沿って第2のシート材料50と第2の部分42を切断する。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲から逸脱することなく、様々な改善を行い、等価物でその中の部品を置き換えることができる。特に、構造上に矛盾がない限り、各実施例で言及される各技術的特徴はいずれも任意に組み合わせることができる。本願は、明細書に開示される特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内に陥る全ての技術的解決手段が含まれる。

Claims (20)

  1. 本体部と少なくとも1つの突出部とを備える電極シートを含む電極アセンブリであって
    前記本体部は、金属基材と前記金属基材の表面に塗布された活物質層とを含み、前記突出部は前記金属基材に接続され、前記電極アセンブリの長手方向に沿って前記金属基材から突出しており、
    前記電極アセンブリの厚さ方向において、前記突出部の少なくとも一部のサイズは、前記金属基材のサイズより大きく、
    前記突出部は、本体部と導電部品とを含み、前記突出部の本体部と前記導電部品とは、前記厚さ方向に沿って積層するように設置されており、
    前記突出部の本体部、前記金属基材及び前記導電部品は、同じ材質であり、且つ、前記突出部は、前記金属基材と一体的に設置されており、又は、
    前記導電部品と前記突出部の本体部とは、異なる材質であり、且つ前記導電部品の抵抗率は、前記突出部の本体部の抵抗率より小さい、電極アセンブリ。
  2. 前記突出部の本体部のサイズは、前記厚さ方向において、前記金属基材のサイズに等しい、請求項に記載の電極アセンブリ。
  3. 前記導電部品の前記活物質層から離れた端部は、前記突出部の本体部の前記活物質層から離れた端部と面一になり、前記導電部品と前記突出部の本体部との前記厚さ方向に沿って積み重ねる領域は、外部に電気的に接続される、請求項1又は2に記載の電極アセンブリ。
  4. 前記導電部品は、前記突出部の本体部に接続された第1の接続部と、前記突出部の本体部の前記活物質層から離れた端部から突出しており、外部に電気的に接続された第2の接続部とを含む、請求項1又は2に記載の電極アセンブリ。
  5. 前記第2の接続部のサイズは、前記厚さ方向において、前記突出部の本体部のサイズ以上である、請求項に記載の電極アセンブリ。
  6. 前記導電部品は、2つであり、2つの前記導電部品は、前記突出部の本体部の2つの表面にそれぞれ接続されている、請求項に記載の電極アセンブリ。
  7. 2つの前記導電部品の前記第2の接続部のサイズの合計は、前記厚さ方向において、前記突出部の本体部のサイズ以上である、請求項に記載の電極アセンブリ。
  8. 前記突出部の本体部は、前記導電部品に溶接されている、請求項のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
  9. 前記突出部の本体部の前記活物質層に近接する根元には保護層が設置され、前記導電部品と前記突出部の本体部との溶接領域は、前記保護層と間隔を空けて設置されている、請求項に記載の電極アセンブリ。
  10. 前記突出部の本体部は、溶断部を有する、請求項のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
  11. 前記電極アセンブリは、前記厚さ方向に沿って積層するように設置された2つ以上の前記電極シートを含む、請求項1~10のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
  12. 前記電極アセンブリの幅方向に沿った前記突出部のサイズは、L1であり、前記幅方向に沿った前記電極シートのサイズは、L2であり、L1とL2は、1/3L2≦L1≦3/4L2を満たす、請求項11に記載の電極アセンブリ。
  13. 前記幅方向に沿った前記突出部のサイズL1は、15ミリメートル~60ミリメートルである、請求項12に記載の電極アセンブリ。
  14. 前記電極アセンブリの前記長手方向に沿った前記電極シートのサイズは、L3であり、前記電極アセンブリの幅方向に沿った前記電極シートのサイズは、L2であり、L3とL2は、L3/L2の比の範囲が4~20であることを満たす、請求項11に記載の電極アセンブリ。
  15. 前記金属基材の2つの表面の前記活物質層の容量の合計Cは、3Ahより大きく、10Ahより小さい、請求項1114のいずれか1項に記載の電極アセンブリ。
  16. 請求項1~15のいずれか1項に記載の電極アセンブリを含む、電池セル。
  17. 請求項16に記載の電池セルを含む、電池。
  18. 電気エネルギーを供給する請求項17に記載の電池を含む、電力消費装置。
  19. 第1の部分と第2の部分とを有する第1のシート材料を供給するステップと、
    前記第1の部分の表面に活物質層を塗布する塗布ステップと、
    第2のシート材料を供給し、前記第2のシート材料を前記第2の部分に接続するステップと、
    前記第2のシート材料と前記第2の部分とにおける一部の材料を除去し、本体部と少なくとも1つの突出部とを含む電極シートを形成し、前記本体部は、前記活物質層と前記活物質層に対応する金属基材とを含み、前記金属基材に接続された前記突出部の少なくとも一部の厚さは前記金属基材の厚さより大きく、前記突出部は、本体部と当該本体部に接続された導電部品とを含み、前記第2の部分の残りの部分は、前記突出部の本体部を形成し、前記第2のシート材料の残りの部分は前記導電部品を形成する材料除去ステップと、
    前記電極シートを巻回又は積層して電極アセンブリを形成し、前記突出部は、前記電極アセンブリの長手方向に沿って前記金属基材から突出する成形ステップと、を含む、電極アセンブリの製造方法。
  20. 第1の部分と第2の部分とを有する第1のシート材料を供給する第1の材料処理装置と、
    前記第1の部分の表面に活物質層を塗布する塗布装置と、
    第2のシート材料を供給し、前記第2のシート材料を前記第2の部分に接続する第2の材料処理装置と、
    前記第2のシート材料と前記第2の部分とにおける一部の材料を除去し、本体部と少なくとも1つの突出部とを含む電極シートを形成し、前記本体部は、前記活物質層と前記活物質層に対応する金属基材とを含み、前記金属基材に接続された前記突出部の少なくとも一部の厚さは前記金属基材の厚さより大きく、前記突出部は、本体部と当該本体部に接続された導電部品とを含み、前記第2の部分の残りの部分は、前記突出部の本体部を形成し、前記第2のシート材料の残りの部分は前記導電部品を形成する材料除去装置と、
    前記電極シートを巻回又は積層して電極アセンブリを形成し、前記突出部は、前記電極アセンブリの長手方向に沿って前記金属基材から突出する成形装置と、を含む、電極アセンブリの製造デバイス。
JP2022543114A 2020-10-20 2020-10-20 電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイス Active JP7450731B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/122245 WO2022082446A1 (zh) 2020-10-20 2020-10-20 电极组件、电池单体、电池、用电装置、制造方法及设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023510580A JP2023510580A (ja) 2023-03-14
JP7450731B2 true JP7450731B2 (ja) 2024-03-15

Family

ID=81291317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022543114A Active JP7450731B2 (ja) 2020-10-20 2020-10-20 電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイス

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4084207A4 (ja)
JP (1) JP7450731B2 (ja)
KR (1) KR20220119699A (ja)
CN (1) CN115066803B (ja)
WO (1) WO2022082446A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN217740571U (zh) * 2022-07-21 2022-11-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 极片、电极组件、电池单体、电池及用电装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003223880A (ja) 2001-12-18 2003-08-08 Ngk Spark Plug Co Ltd 電池タブにリードを接続する方法
JP2005339939A (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP2007335290A (ja) 2006-06-16 2007-12-27 Nec Tokin Corp ラミネート電池およびその製造方法
JP2016536770A (ja) 2013-09-27 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド 低い抵抗の電極タブを含む二次電池
CN210926141U (zh) 2019-11-26 2020-07-03 惠州锂威新能源科技有限公司 一种新型的极耳、电极片及锂离子电池
CN211182349U (zh) 2019-12-11 2020-08-04 曙鹏科技(深圳)有限公司 一种极耳、锂离子电池及电子产品
CN111682156A (zh) 2020-06-19 2020-09-18 珠海冠宇电池股份有限公司 电池及其制备方法以及电子产品

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7179562B2 (en) * 2003-02-14 2007-02-20 Quallion Llc Battery electrode assembly and fabrication method therefor
CN201383529Y (zh) * 2009-04-15 2010-01-13 深圳市中凯兴能源科技有限公司 锂离子电池错位包尾结构
JP2012146852A (ja) * 2011-01-13 2012-08-02 Tokyo Electron Ltd 電極製造装置、電極製造方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
KR20150007741A (ko) * 2013-07-12 2015-01-21 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR102044404B1 (ko) * 2017-03-16 2019-11-14 주식회사 리베스트 전극 탭과 전극 리드 사이에 보강 탭 결합 구조를 갖는 플렉서블 전지
KR101978700B1 (ko) * 2017-12-12 2019-05-15 주식회사 아모라이프사이언스 피부미용용 발열패치 및 이를 포함하는 피부미용용 온열장치
KR102270867B1 (ko) * 2017-12-07 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 그의 제조방법, 전극조립체 및 이차전지
CN208507818U (zh) * 2018-06-29 2019-02-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其极片
CN209087968U (zh) * 2018-08-02 2019-07-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极构件、电极组件及二次电池
CN208955108U (zh) * 2018-10-11 2019-06-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件
CN110660956A (zh) * 2018-10-17 2020-01-07 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003223880A (ja) 2001-12-18 2003-08-08 Ngk Spark Plug Co Ltd 電池タブにリードを接続する方法
JP2005339939A (ja) 2004-05-26 2005-12-08 Toyota Motor Corp 蓄電装置
JP2007335290A (ja) 2006-06-16 2007-12-27 Nec Tokin Corp ラミネート電池およびその製造方法
JP2016536770A (ja) 2013-09-27 2016-11-24 エルジー・ケム・リミテッド 低い抵抗の電極タブを含む二次電池
CN210926141U (zh) 2019-11-26 2020-07-03 惠州锂威新能源科技有限公司 一种新型的极耳、电极片及锂离子电池
CN211182349U (zh) 2019-12-11 2020-08-04 曙鹏科技(深圳)有限公司 一种极耳、锂离子电池及电子产品
CN111682156A (zh) 2020-06-19 2020-09-18 珠海冠宇电池股份有限公司 电池及其制备方法以及电子产品

Also Published As

Publication number Publication date
EP4084207A4 (en) 2023-05-10
EP4084207A1 (en) 2022-11-02
KR20220119699A (ko) 2022-08-30
WO2022082446A1 (zh) 2022-04-28
US20220367985A1 (en) 2022-11-17
CN115066803B (zh) 2024-01-09
JP2023510580A (ja) 2023-03-14
CN115066803A (zh) 2022-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201304248A (zh) 組電池
KR102332343B1 (ko) 전지 모듈
JP7398004B2 (ja) 取付座、電池および電気設備
JP2019533285A (ja) 電池セルのための電極スタックを製造する方法、及び、電池セル
CN115425372B (zh) 电极极片、电极组件、电池单体、电池和用电设备
US20230238540A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and method and device for manufacturing electrode assembly
JP2023530801A (ja) 電池セル、電池及び電力消費装置
US20230327231A1 (en) Battery module and battery pack including the same
JP7450731B2 (ja) 電極アセンブリ、電池セル、電池、電力消費装置、製造方法及びデバイス
JP2023535774A (ja) 電池モジュールおよびそれを含む電池パック
US20230335845A1 (en) Battery, power consuming apparatus, and method and apparatus for manufacturing battery
US20230238601A1 (en) Pouch-type secondary battery and battery module including the same
KR101763265B1 (ko) 계단 구조의 전극조립체에 대응하는 트리밍부가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
WO2023159486A1 (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备
US20230026926A1 (en) Battery, power consumption device, and method and device for producing battery
KR20230126176A (ko) 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치
US12021269B2 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, electrical apparatus, and manufacturing method and device
WO2023155209A1 (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备
WO2024016447A1 (zh) 集流体、极片、电池单体、热压模具、电池和用电装置
WO2023159487A1 (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备
WO2024031353A1 (zh) 极片、电极组件、电池单体、电池及用电设备
WO2023137872A1 (zh) 电池、用电设备、电池的制造方法及制造设备
EP4106087A1 (en) Battery cell, battery, power-consuming device, and manufacturing method and device for battery
WO2023155212A1 (zh) 电池、用电设备、制备电池的方法和设备
WO2024060093A1 (zh) 电池单体、电池及用电装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220714

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230814

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240226

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7450731

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150