JP7728843B2 - 二次電池、電池アセンブリ、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電池技術の分野に関するものであり、特に、二次電池、電池アセンブリ、および電子機器に関するものである。

先行技術では、二次電池を処理するとき、通常、二次電池の筐体内に集電部品を配置して、集電部品を筐体の側壁に溶接する。その後、筐体の側壁にロールグルービング（roll grooving）加工を施し、最終的に、開口部をピアシール（pier-seal）して、筐体の開口部にエンドキャップを密封して配置することにより、二次電池のメカニカルシーリングが完了する。

側壁にロールグルービング加工を行うとき、側壁に湾曲部が形成され、側壁の湾曲部が集電部品と側壁を溶接する溶接位置と部分的に一致するとき、ロールグルービングプロセス中の側壁の凹みにより集電部品と側壁の間の溶接によって形成された溶接痕に対して大きな引張力が発生するが、その大きな引張力は、溶接痕に損傷を与える可能性が非常に高い。その結果、集電部品と側壁の間の接続が弱くなり、その弱い接続によって今度は集電部品と筐体の間の電気接続の安定性に影響を与えるため、最終的には、電池の電気接続性能に影響を与える。

上述した先行技術の欠点を考慮して、本発明は、上記の技術課題、すなわち、電池の筐体にロールグルービング加工を行ったときに集電部品と筐体の間の溶接によって形成された溶接痕に損傷を与える可能性が非常に高く、集電部品と筐体の間の電気接続の安定性に影響を与えるという問題を解決することのできる二次電池、電池アセンブリ、および電子機器を提供する。

上記の目的および他の関連する目的を達成するために、本発明は、筐体、エンドキャップ、電極アセンブリ、および集電部品を含む二次電池を提供する。筐体は、端壁および端壁を取り囲む側壁を含む。側壁の端壁から離れた一側に、開口部が形成される。側壁は、開口部の近くに形成され、筐体の内部に向かって凹んだ凹部と、凹部と端壁の間で延伸する本体部と、凹部と本体部の間の移行部とを含み、エンドキャップは、開口部側に配置されて、開口部を封止し、電極アセンブリは、筐体内に配置され、第１タブは、電極アセンブリの開口部に面する側に配置され、集電部品は、集電体および筐体接続部を含み、集電体は、第１タブに電気接続され、筐体接続部は、凹部と電極アセンブリの間に配置される。ここで、筐体接続部は、本体部および／または移行部に溶接される。

本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部は、凹部に向かって延伸する湾曲部を含み、湾曲部は、本体部および／または移行部に当接して溶接される。

本発明の二次電池の１つの例において、本体部は、一定断面構造（constant cross-section structure）を有し、湾曲部と本体部の間には、夾角が形成され、夾角は、０°～６０°の範囲である。

本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部は、さらに、折り縁部を含み、折り縁部は、湾曲部に接続され、筐体の内部に向かって曲げられる。

本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部は、集電体の外周に配置される。筐体接続部は、電極アセンブリ側に向かって凹んだ溝を含む。溝は、溝底壁と、溝底壁の両側に接続された外溝壁および内溝壁とを含む。外溝壁は、湾曲部に接続され、内溝壁は、集電体に接続される。

本発明の二次電池の１つの例において、二次電池の高さ方向に沿って、集電体と内溝壁との正投影は、第１タブを覆う。

本発明の二次電池の１つの例において、二次電池の高さ方向に沿って、第１タブは、集電部品から離れた一側に向かって凹んだ窪みを含み、溝の溝底壁は、窪みに当接する。

本発明の二次電池の１つの例において、内溝壁と溝底壁の間の夾角は、鈍角である。

本発明の二次電池の１つの例において、二次電池の高さ方向に沿って、湾曲部が本体部に当接する位置と溝底壁の間の距離は、ｄであり、０．３ｍｍ≦ｄ≦２．５ｍｍである。

本発明の二次電池の１つの例において、二次電池の半径方向に沿って、溝の幅は、Ｗ１であり、凹部の径方向の深さ（radial depth）は、Ｗ２であり、Ｗ１≦０．７Ｗ２である。

本発明の二次電池の１つの例において、二次電池の高さ方向に沿って、集電体と溝底壁の間の距離は、ｈ２であり、ｄ≧０．５ｈ２である。

本発明の二次電池の１つの例において、凹部は、凹部の二次電池の軸に近い一側で電極アセンブリ側に向かって曲げられた押圧部を含み、押圧部は、集電体に少なくとも部分的に当接する。

本発明の二次電池の１つの例において、凹部は、凹部の開口部から離れた一側に第１側壁を含み、第１側壁の開口部の中心から離れた一側は、移行部に接続される。二次電池の高さ方向に沿って、第１側壁が移行部に接続する位置と押圧部が集電体に当接する位置の間の距離は、ｈ１であり、０．１ｍｍ≦ｈ１≦１ｍｍである。

本発明の二次電池の１つの例において、複数の筐体接続部があり、複数の筐体接続部は、集電体の外周に間隔をあけて配置される。

本発明の二次電池の１つの例において、集電体は、集電体の電極アセンブリから離れた一側に引出部を含み、引出部は、エンドキャップに電気接続される。

本発明は、さらに、上記の例のうちのいずれか１つに記載された二次電池を含む電池アセンブリを提供する。

本発明は、さらに、上述した電池アセンブリを含む電子機器を提供する。

本発明の二次電池は、筐体接続部を本体部および／または移行部に溶接接続することによって、集電部品と筐体の間の溶接位置を凹部から離すように設置することができるため、凹部の成形プロセス中の集電部品と筐体の間の溶接領域の引張および変形を減らすことができる。したがって、溶接領域の溶接痕に対する損傷を減らし、集電部品と筐体の間の溶接接続の安定性を向上させることができる。

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に、実施形態または先行技術の説明に使用する必要のある図面を以下に簡単に紹介する。明らかに、以下の説明における図面は、本発明の一部の実施形態に過ぎない。当業者であれば、これらの図面に基づいて、創造的な努力を必要とせずに他の図面を得ることができる。

本発明の二次電池の１つの実施形態の全体的な立体概略図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態の部分的断面図である。 図２の領域Ａの部分的拡大図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における筐体接続部と側壁の間の溶接位置の部分的拡大図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における湾曲部と側壁の間の溶接位置の部分的拡大図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における集電部品の概略的構造図である。 図６に示した実施形態における集電部品の構造上面図である。 図７の方向Ｂ－Ｂに沿った部分的断面図である。 本発明の二次電池の別の実施形態における集電部品の概略的構造図である。 図９に示した実施形態における集電部品の構造上面図である。 図１０の方向Ｃ－Ｃに沿った部分的断面図である。 エンドキャップが取り外された本発明の１つの実施形態に係る二次電池の概略的な部分的構造図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における集電部品と電極アセンブリの間の配置位置の概略図である。 本発明の二次電池のさらに別の実施形態における集電部品の構造的断面図である。 図１４の領域Ｄの部分的拡大図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における集電部品と第１タブの間の配置位置の拡大図である。 本発明の二次電池の別の実施形態における集電部品と第１タブの間の配置位置の拡大図である。 本発明の二次電池の１つの実施形態における凹部と集電部品の間の配置位置の部分的拡大図である。 本発明の電池アセンブリの１つの実施形態の全体構造の概略図である。 車両上に配置された本発明の電池アセンブリの概略的構造図である。

以下、具体例を通して本発明の実施方式について説明するが、当業者であれば、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。また、本発明は、他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る。本明細書における各詳細は、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、実施形態間で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用語は、具体的な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。以下の例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示唆する条件に従うものとする。

実施形態が数値範囲を提供する場合、本発明において特に明記されていない限り、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、先行技術の知識および当業者による本発明の説明と一致する。それらはまた、本発明の実施形態において説明された方法と共に使用することもできる。装置および材料は、本発明を実施するための先行技術の任意の方法、装置、および材料と同様または同等である。

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」、「一」などの用語は、説明の便宜を図るためのものであり、本明細書を限定するために使用されるものではない。本発明の実施可能な範囲については、技術的内容に実質的な変更がない限り、相対関係の変更や調整も本発明の実施可能な範囲と見なすべきである。

図１～図２０を参照すると、本発明は、二次電池１０、電池アセンブリ２０、および電子機器３０を提供する。二次電池１０において、集電部品４の筐体接続部４２を本体部１５および／または移行部１６に溶接することによって、集電部品４と筐体１の間の溶接位置を凹部１４から離すように設置することができるため、凹部１４の成形プロセス中の集電部品４と筐体１の間の溶接領域の引張および変形を減らすことができる。したがって、溶接領域内の溶接痕に対する損傷を減らすことができ、それにより、集電部品４と筐体１の間の溶接接続の安定性を向上させることができる。

図１～図３を参照しながら、二次電池１０の構造についてさらに説明する。二次電池１０は、筐体１、エンドキャップ２、電極アセンブリ３、および集電部品４を含む。筐体１内には、受入れキャビティ（receiving cavity）が形成され、電極アセンブリ３、電解質（図示せず）、およびその他の部品を収容するために使用される。筐体１は、円筒形や角柱形などのさまざまな形状であってもよい。筐体１の具体的な寸法は、電極アセンブリ３の具体的な寸法に基づいて決定することができ、例えば、直径は、４６ｍｍであり、高さは、８０ｍｍ、９５ｍｍ、１２０ｍｍ、および他の規格である。筐体１は、銅、鉄、アルミニウム、鋼、アルミニウム合金などのさまざまな材料で作ることができる。長時間使用した後に筐体１が錆びるのを防ぐために、筐体１の表面を金属ニッケルなどの防錆材料の層でめっきしてもよい。

図２～図５を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、筐体１は、円筒形構造である。筐体１は、端壁１１および端壁１１を取り囲む側壁１２を含む。つまり、筐体１は、閉じた端部および開いた端部を含む。端壁１１は、閉じた端部であり、端壁１１の反対側にある開口部１３は、開いた端部である。側壁１２の開口部１３に面する側には、筐体１の内部に向かって凹んだ凹部１４が形成される。凹部１４と端壁１１の間の側壁１２には、本体部１５が形成され、本体部１５は、二次電池１０の高さ方向に沿って延伸する。凹部１４と本体部１５の端壁１１から離れた一端の間の側壁１２には、移行部１６が形成される。凹部１４は、機械的外力の作用下で、側壁１２が筐体１の内部に向かって押し出されて変形した凹状構造である。凹部１４は、成形型（forming die）を介して側壁１２を打ち抜き（punching）によって形成されてもよく、またはロールグルービングツールを介して側壁１２にロールグルービング加工を行うことによって形成されてもよい。側壁１２上の凹部１４が側壁１２の周方向に位置する凹状構造であれば十分である。この例では、ロールグルービングツールを介して側壁１２にロールグルービング加工を行うことによって、凹部１４を形成する。凹部１４の断面形状は、長方形、正方形、または台形などの使用者の要求を満たす形状であってもよい。凹部１４の開口部１３に近い一側の側壁１２には、さらに、開口部１３の中心に向かって延伸する延伸部１７が配置される。延伸部１７と凹部１４の間には、接続部１８もあり、延伸部１７と凹部１４は、接続部１８を介して接続される。言及すべきこととして、凹部１４、延伸部１７、および接続部１８の具体的な寸法は、二次電池１０の寸法規格により決定する必要があるため、本実施形態では特に限定しない。凹部１４の開口部１３から離れた一側には、第１側壁１４２が配置され、第１側壁１４２の筐体１の中心から離れた一端は、移行部１６の一端に接続され、移行部１６の他端は、本体部１５の端壁１１から離れた一端に接続される。移行部１６の構造形状は、円弧状構造、斜面構造、または本体部１５と凹部１４の間に滑らかな移行接続を形成することのできる任意の他の構造であってもよい。凹部１４と端壁１１の間で延伸する本体部１５は、使用者の要求を満たすことができる限り、一定断面構造を有しても、非一定断面構造を有してもよい。

図２および図３に示したように、電極アセンブリ３は、筐体１内に収容される。電極アセンブリ３は、電気化学反応を起こす二次電池１０内の部品である。筐体１は、１つ以上の電極アセンブリ３を含むことができる。電極アセンブリ３は、主に、正極シートと負極シートを巻き取る、または積み重ねることによって形成され、通常、正極シートと負極シートの間にセパレータが配置される。正極シートは、正極集電体および正極活物質層を含む。正極活物質層は、正極集電体の表面に塗布され、正極集電体は、正極塗布領域に接続された正極塗布領域および正極タブを含む。正極塗布領域は、正極活物質層で塗布され、正極タブは、正極活物質層で塗布されない。負極シートは、負極集電体および負極活物質層を含む。負極活物質層は、負極集電体の表面に塗布され、負極集電体は、負極塗布領域に接続された負極塗布領域および負極タブを含む。負極塗布領域は、負極活物質層で塗布され、負極タブは、負極活物質層で塗布されない。リチウムイオン電池を例に挙げると、正極集電体の材料は、アルミニウムであってもよく、正極活物質層は、正極活物質を含む。正極活物質は、リチウムコバルト酸化物、リチウム鉄リン酸塩、三元リチウム、またはリチウムマンガン酸塩などであってもよい。負極集電体の材料は、銅であってもよく、負極活物質層は、負極活物質を含むことができる。負極活物質は、炭素またはシリコンであってもよい。セパレータの材料は、ＰＰ（polypropylene）またはＰＥ（polyethylene）などであってもよい。電池セルを保護および絶縁するために、電極アセンブリ３を絶縁フィルムで覆ってもよい。絶縁フィルムは、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＶＣ、または他のポリマー材料から合成することができる。

図２および図３を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、電極アセンブリ３は、筐体１内に封止される。二次電池１０の高さ方向に沿って、電極アセンブリ３は、端壁１１と凹部１４の間に配置され、凹部１４は、端壁１１と凹部１４の間で電極アセンブリ３の軸方向移動を制限することができる。第１タブ３１および第２タブは、二次電池１０の高さ方向に沿って電極アセンブリ３の両端に配置され、第１タブ３１および第２タブは、互いに反対の極性を有する。ここで、第１タブ３１は、開口部１３の一側に面しており、第１タブ３１は、負極タブである。言及すべきこととして、他の実施形態において、第１タブ３１は、正極タブであってもよく、第２タブは、負極タブであってもよい。

図２～図４を参照すると、エンドキャップ２は、開口部１３に配置される。シールリング５を介して延伸部１７、接続部１８、および凹部１４の間にエンドキャップ２の外周を挟むことにより、エンドキャップ２は、開口部１３において封止され、固定される。集電部品４は、筐体１内に配置され、エンドキャップ２と電極アセンブリ３の間に位置する。集電部品４は、集電体４１および筐体接続部４２を含む。筐体接続部４２は、集電体４１の外周に配置される。筐体接続部４２と集電体４１は、電気接続される。多くの電気接続方法、例えば、溶接接続、一体接続、または筐体接続部４２と集電体４１の間の電気接続を実現することのできるその他の方法が選択肢として存在する。本実施形態において、組み立て効率を向上させるために、筐体接続部４２と集電体４１は、一体式スタンピング成形（integral stamping molding）によって接続される。集電体４１は、第１タブ３１に電気接続される。さまざまな電気接続方法、例えば、溶接接続、導電性接着剤接合、または筐体接続部４２と第１タブ３１の間の電気接続を実現することのできるその他の方法が選択肢として存在する。本実施形態において、集電体４１と第１タブ３１は、溶接によって接続される。二次電池１０の高さ方向に沿って、筐体接続部４２は、第１側壁１４２と電極アセンブリ３の間に位置する。筐体接続部４２の集電体４１から離れた一端は、本体部１５の内表面に当接して溶接される。二次電池１０の高さ方向に沿って、本体部１５上の筐体接続部４２の溶接位置は、電極アセンブリ３の高さ位置より高くてもよく、電極アセンブリ３の高さ位置より低くても、電極アセンブリ３の高さ位置と一致してもよいが、本発明はこれに限定されない。

筐体接続部４２の集電体４１から離れた一端を本体部１５の内表面に当接させて溶接することによって、筐体接続部４２と筐体１の側壁１２の間の溶接位置を定義することができるため、溶接痕を高さ方向において凹部１４から離すように設置することができる。このようにして、凹部１４の成形プロセス中、例えば、筐体１にロールグルービング加工を行うプロセス中にロールグルービング位置を調整することによって、溶接痕を高さ方向において凹部１４から離すように設定することができるため、それにより、溶接痕の引張および変形を減らして、溶接痕の完全性を効果的に保護し、その結果、集電部品４と筐体１の間の溶接接続の安定性を向上させることができる。同時に、半径方向において、溶接位置は、第１側壁１４２の筐体１の中心から離れた一端に位置するため、開口位置をピアシールして、そのピアシール力によって第１側壁１４２に引張力が発生したときに、集電部品４と筐体１の間の溶接位置が劇的に変形しない。このようにして、溶接位置の溶接痕の完全性をさらに保護し、集電部品４と筐体１の間の溶接接続の安定性をさらに向上させることができる。

言及すべきこととして、本発明の別の例において、筐体接続部４２の集電体４１から離れた一端を移行部１６の内表面に当接させて溶接してもよく、そのような構成によっても上記の実施形態の有利な効果を達成することができる。他の実施形態において、筐体接続部４２の集電体４１から離れた一端を本体部１５の内表面に部分的に当接させて溶接し、移行部１６の内表面に部分的に当接させて溶接してもよく、そのような構成によっても上記の有利な効果を達成することができる。

図３～図５を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部４２の集電体４１から離れた一側は、湾曲部４２１を含む。湾曲部４２１の自由端は、凹部１４に向かって延伸する。湾曲部４２１の自由端は、本体部１５の内表面に当接して溶接される。湾曲部４２１の断面は、斜面構造、複数回曲げられた湾曲構造、または波状構造などの任意の湾曲構造であってもよい。湾曲部４２１を配置することによって、筐体接続部４２を側壁１２に溶接したときに、湾曲部４２１が溶接応力を緩和し、溶接応力が集電体４１に伝達するのを減らすことができるため、それにより、集電体４１と第１タブ３１の間の溶接接続の安定性を向上させることができる。

言及すべきこととして、本発明の別の実施形態において、湾曲部４２１を移行部１６の内表面に当接させて溶接してもよい。このようにして、湾曲部４２１は、半径方向における湾曲部４２１および本体部１５の内表面の位置決め精度も向上させることができる。他の実施形態において、湾曲部４２１を移行部１６の内表面に部分的に当接させて溶接し、本体部１５の内表面に部分的に当接させて溶接してもよく、そのような構成によっても上記の実施形態で述べた有利な効果を達成することができる。

図６～図８を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、集電体４１は、ディスク状構造であり、筐体接続部４２は、集電体４１と同軸に配置された環状構造であり、筐体接続部４２の集電体４１から離れた一側には、環状構造の湾曲部４２１が配置される。つまり、湾曲部４２１は、集電体４１の外周に全体的に配置された一体構造である。このようにして、集電体４１の全体的な剛性および強度が高くなり、集電部品４が溶接プロセス中に容易に変形せず、溶接接続の安定性が良好になる。同時に、周方向における湾曲部４２１と筐体１の側壁１２の間の接触面積が大きくなるため、位置決め精度が高くなり、集電部品４の構成精度を向上させるのに役立つ。

図９～図１１を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、集電体４１は、ディスク状構造であり、複数の筐体接続部４２があり、複数の筐体接続部４２は、集電体４１の外周に間隔をあけて配置される。それに対応して、湾曲部４２１も複数あり、各湾曲部４２１は、１つの筐体接続部４２に対応する。このようにして、周方向において複数の筐体接続部４２の間に切断された領域が形成される。そのような構造により、筐体接続部４２と側壁１２の間で発生した応力を解放し、集電部品４自体によって生じる応力変形を減らすことができる。

図３、図４、図１２、および図１３を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、本体部１５の成形プロセスを容易にするために、本体部１５は、一定断面構造を採用し、一定断面は、円形の一定断面構造または多角形の一定断面構造などであってもよい。本実施形態において、本体部１５は、円形の一定断面構造であり、本体部１５は、直線方向において延伸する一定断面構造である。つまり、本体部１５は、円筒形構造である。複数の筐体接続部４２があり、複数の筐体接続部４２は、集電体４１の外周に間隔をあけて配置される。湾曲部４２１は、筐体接続部４２に対応して配置され、湾曲部４２１は、本体部１５の内表面に当接して溶接される。湾曲部４２１と本体部１５の間には、夾角αが形成され、夾角αは、０°～６０°の範囲である。好ましくは、夾角αは、３０°～６０°の範囲である。湾曲部４２１と本体部１５の間の夾角αを３０°～６０°の範囲に設定することにより、一方では、湾曲部４２１と側壁１２の間に適切な接触力を発生させることができるため、集電部品４自体に大きな接触変形を発生させて集電部品４自体の構成精度に影響を与えることなく、湾曲部４２１と側壁１２の間の位置決め要件を満たすことができる。他方では、湾曲部４２１と本体部１５の間に夾角を形成することによって、集電部品４の開口部１３に近い一側に弾性位置決め構造を形成し、筐体１の中心に向かって収縮できるようにすることができるため、それにより、集電部品４を筐体１の内側で締り嵌め（interference-fitting）を行うことが容易になる。このようにして、湾曲部４２１と本体部１５の内表面の間により安定した接触力を発生させることができるため、集電部品４と筐体１の間の溶接精度および溶接接続の安定性を向上させることができる。

二次電池の組み立てプロセスの間、集電部品４を筐体１の内側に配置する前、集電部品４は、自由な状態にあり、集電部品４の径サイズは、筐体１の内径より大きいか、それに等しくてもよい。しかしながら、好ましくは、本発明の二次電池の１つの実施形態において、集電部品４が自由な状態にあるとき、集電部品４の径サイズは、筐体１の内径サイズよりも大きい。そのような設計では、集電部品４を筐体１に組み立てるプロセスの間、集電部品４は、わずかな変形により集電部品４と筐体１の間に締り嵌めを達成することができるため、筐体１の内側の集電部品４の配置精度を向上させるのに役立つ。図４を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部４２は、折り縁部４２２も含む。折り縁部４２２の一端は、湾曲部４２１と本体部１５が当接して溶接された側に接続され、折り縁部４２２の他端は、筐体１の内部に向かって曲げられる。折り縁部４２２は、斜面構造、曲線構造、または湾曲部４２１の溶接を遮断することのできるその他の任意の構造であってもよい。折り縁部４２２と湾曲部４２１は、一体的に成形されても、溶接されてもよいが、本発明はこれに限定されない。湾曲部４２１の溶接位置に折り縁部４２２を配置することによって、湾曲部４２１と折り縁部４２２の間に遮蔽キャビティ（shielding cavity）を形成してもよい。遮蔽キャビティは、湾曲部４２１と本体部１５を溶接したときに発生する溶接スラグを遮蔽することができるため、筐体１の内側の溶接スラグの飛散を減らして、溶接スラグが電極アセンブリ３の内部に入る確率を減らすことにより、電極アセンブリ３に対する損傷を効果的に緩和することができる。同時に、湾曲部４２１の端部は、折り縁部４２２に接続されるため、溶け込み溶接（penetration welding）を採用して、湾曲部４２１と本体部１５を溶接することができ、それにより、溶接接続の品質を改善することができる。

図５、図８および図１１を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、筐体接続部４２は、さらに、電極アセンブリ３側に向かって凹んだ溝４２３を含む。溝４２３は、溝底壁４２４を含み、溝底壁４２４の両側において外溝壁４２５および内溝壁４２６に接続される。外溝壁４２５は、湾曲部４２１と接続され、内溝壁４２６は、集電体４１と接続される。溝４２３の断面形状は、正方形、長方形、または台形であってもよく、溝４２３の断面積は、溝４２３の断面積が構成寸法要件を満たしている限り、特に限定されない。外溝壁４２５と湾曲部４２１の間の接続とは、外溝壁４２５に追加の湾曲部４２１を設けて、湾曲部４２１を外溝壁４２５に溶接すること、または一体的に接続することを意味してもよく、または湾曲部４２１が外溝壁４２５の一部であることを意味してもよく、または外溝壁４２５が湾曲部４２１と同じ構造部品であることを意味してもよい。本実施形態において、外溝壁４２５および湾曲部４２１は、同じ構造部品である。このような構成により、部品の数を減らして、集電部品４の組み立て効率を向上させることができる。溝４２３の電極アセンブリ３に面する一側は、電極アセンブリ３の端面に当接しても、しなくてもよいが、本発明はこれに限定されない。溝４２３を配置することによって、溝４２３の底壁と集電体４１の間に高さ差が形成されるため、それにより、湾曲部４２１と側壁１２の間の溶接位置の高さが減り、その結果、筐体１内で占有される高さ空間が節約されるため、二次電池１０の体積エネルギー密度を向上させるのに役立つ。同時に、溝４２３が湾曲部４２１に近いため、溝４２３の領域を圧縮して位置決めするとき、湾曲部４２１をより正確に位置決めすることができるため、湾曲部４２１の溶接精度を向上させることができる。さらに、溝４２３の構成は、湾曲部４２１を側壁１２に溶接するときの応力を緩和することもできるため、それにより、溶接応力によって生じる集電部品４自体の変形を減らすことができる。

集電部品４と側壁１２の間の溶接接続の位置精度および品質を向上させるために、通常、集電部品４と筐体１の間の溶接接続中に集電部品４を圧縮して位置決めする。本実施形態において、集電部品４には溝４２３が設けられるため、集電部品４を位置決めするとき、位置決め工具は、溝４２３の形状に一致するプロファイリング（profiling）ツールであってもよい。プロファイリングツールが集電部品４を圧縮するとき、プロファイリングツールの底面は、溝４２３の溝底壁４２４に接触して圧縮し、軸方向における集電部品４の圧縮と位置決めを実現する。プロファイリングツールの側壁は、溝４２３の外溝壁４２５および内溝壁４２６に当接することにより半径方向における集電部品４の位置決めを実現してもよく、湾曲部４２１および側壁１２を圧縮して、集電部品４と側壁１２の間の溶接接続の品質を確保する。当然のことながら、他の実施形態において、位置決め工具は、プロファイリングツールから選択しなくてもよい。集電部品４が軸方向および半径方向において位置決めされて圧縮されている限り、位置決め工具の具体的な形状は、特に限定されない。

図４および図１６を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、二次電池１０の高さ方向に沿って、集電体４１と内溝壁４２６との正投影は、第１タブ３１を覆う。このような構成により、集電体４１と内溝壁４２６の間に形成された収集キャビティ内に第１タブ３１を制限することができる。このようにして、溝底壁４２４を電極の端面上に第１タブ３１が配置されていない領域（すなわち、タブ切断領域）に対応させることができる。したがって、一方では、電極アセンブリ３の端面上の溝底壁４２４の構成高さを減らすことができる。そのため、湾曲部４２１と本体部１５の間の溶接位置の高さをさらに減らすことができ、筐体１内で占有される高さ空間をさらに節減することができる。他方では、電極の端面上に第１タブ３１が配置されていない領域に溝底壁４２４を密着させて圧縮するとき、押圧力が同じ場合は、高さ方向における位置決め精度がより正確であるため、二次電池１０の高さ方向における溝４２３の位置決め精度を向上させることができ、それにより、湾曲部４２１と本体部１５の間の溶接接続の位置精度を向上させることができる。

図４および図１７を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、二次電池１０の高さ方向に沿って、第１タブ３１は、集電部品４から離れた一側に向かって凹んだ窪み３１１を含み、溝４２３の溝底壁４２４は、窪み３１１に当接する。窪み３１１の面積および形状は、溝底壁４２４の形状および位置に対応し、窪み３１１の深さは、溝４２３の深さに対応する。溝底壁４２４の電極アセンブリ３に面する一側は、窪み３１１の電極アセンブリ３から離れた一側に当接する。窪み３１１を配置することによって、一方では、溝４２３と窪み３１１の間の迅速な位置決めを達成することができるため、それにより、電極アセンブリ３の端面上での集電部品４の位置決め効率を向上させることができる。他方では、窪み３１１の構成により、領域内で積み重ねられた第１タブ３１間の隙間を減らすことができる。したがって、溝４２３を高さ方向に圧縮して位置決めするときの位置決め精度を向上させることができる。

図１６を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、溝４２３の内溝壁４２６の一端は、溝底壁４２４に接続され、溝４２３の内溝壁４２６の他端は、集電体４１に接続され、電極アセンブリ３の中心に向かって傾斜しているため、内溝壁４２６と溝底壁４２４の間の夾角βは、鈍角である。このような構成により、電極アセンブリ３の端面に対して溝４２３を圧縮したとき、内溝壁４２６は、第１タブ３１に対して電極アセンブリ３の中心に向かって半径方向力を発生させるが、この半径方向力は、電極アセンブリ３の中心に向かって積層圧縮するように第１タブ３１を押し出すため、それにより、半径方向における第１タブ３１間の隙間が減り、その結果、圧縮プロセス中の第１タブ３１の逆挿入（inverted insertion）が減少する。

図４、図５、および図１８を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、二次電池１０の高さ方向に沿って、湾曲部４２１が本体部１５に当接する位置と溝底壁４２４の電極アセンブリ３側に面する外表面の間の距離は、ｄであり、０．３ｍｍ≦ｄ≦２．５ｍｍである。例えば、寸法ｄは０．３ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、または２．５ｍｍなどであってもよい。寸法ｄが０．３ｍｍより小さい場合、湾曲部４２１は、適切に位置決めすることができないため、筐体接続部４２と本体部１５の間の半径方向位置決めの精度に影響を与える。寸法ｄが２．５ｍｍより大きい場合、寸法ｄは、筐体１の高さ空間をより多く占めることになるため、二次電池１０の体積エネルギー密度の改善に不利である。したがって、本実施形態では、寸法ｄを０．３ｍｍ～２．５ｍｍの範囲に制限することによって、湾曲部４２１の位置決め効果及び筐体１内で占有される高さ空間の寸法を適切に考慮することができる。

図４、図５、および図１８を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、二次電池１０の高さ方向に沿って、集電体４１の電極アセンブリ３に面する一側と溝底壁４２４の電極アセンブリ３に面する一側の間の距離は、ｈ２であり、ｈ２≦２ｄである。ｈ２の寸法が大きい場合、溝４２３は、二次電池１０の高さ方向においてより大きな高さ空間を占めることになるため、二次電池１０の体積エネルギー密度が減少する。本実施形態において、寸法ｈ２をｈ２≦２ｄに制限することによって、溝４２３の深さを制限することができるため、それにより、高さ方向において溝４２３によって占有される構成空間を減らし、二次電池１０の体積エネルギー密度に対する影響を減らすことができる。

図４、図５、および図１８を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、凹部１４は、凹部１４の二次電池１０の軸に近い一側で電極アセンブリ３に向かって曲げられた押圧部１４１を含む。押圧部１４１は、集電体４１に少なくとも部分的に当接する。押圧部１４１が集電体４１に対して少なくとも部分的に圧縮されている限り、押圧部１４１の半径方向における具体的な寸法は、特に限定されない。押圧部１４１を配置することによって、凹部１４の局所領域を集電体４１に当接させることができる。ピアシール力が同じとき、押圧部１４１と集電体４１の間に生じる圧縮応力がより大きくなるため、それにより、軸方向における集電体４１の位置決めが改善される。同時に、押圧部１４１は、凹部１４上に配置されるため、凹部１４上の押圧部１４１の位置を制御して、凹部１４と集電体４１の間の圧力位置を制御することができ、それにより、軸方向における集電部品４の正確な圧縮および位置決めをさらに向上させることができる。

押圧部１４１の押圧量は、押圧部１４１および集電体４１によって生成される圧力の量に直接影響を与える。押圧量が大きすぎる場合、集電体４１は、より大きな圧力を受けて、圧力変形しやすくなるため、集電体４１の寸法精度に影響を与える。押圧量が小さすぎる場合、集電体４１をうまく押圧して位置決めすることができない。好ましくは、図４、図５、および図１８を参照すると、本発明の二次電池の１つの例において、二次電池１０の高さ方向に沿って、押圧部１４１の押圧量は、ｈ１であり、０．１ｍｍ≦ｈ１≦１ｍｍである。寸法ｈ１は、第１側壁１４２が移行部１６を接続する位置と押圧部１４１が集電体４１に当接する位置の間の二次電池１０の高さ方向に沿った距離である。本実施形態において、寸法ｈ１を０．１ｍｍ～１ｍｍに制限することによって、集電体４１自体に大きな圧縮および変形を発生させて寸法精度に影響を与えることなく、押圧部１４１と集電体４１の間でより優れた
圧縮効果を得ることができる。

図４、図５、および図１８を参照すると、本実施形態の二次電池の１つの例において、溝４２３の幅は、Ｗ１であり、凹部１４の径方向の深さは、Ｗ２であり、Ｗ１≦０．７ Ｗ２である。溝４２３の幅が０．７Ｗ２よりも大きいとき、ピアシールプロセス中に凹部１４を集電体４１に当接させることができない可能性があるため、軸方向における集電部品４および電極アセンブリ３の位置決め効果に影響を与える。本発明では、Ｗ１≦０．７Ｗ２に設定することによって、ピアシールプロセス中に、凹部１４を集電体４１に当接させて圧縮できるようになるのを確実にすることができる。同時に、集電体４１の受力位置は、湾曲部から遠くなるため、凹部１４の電極アセンブリ３に対する軸方向における位置決め効果に影響を与えないだけでなく、ピアシールプロセス中に湾曲部４２１によって生じる引張および変形を減らすことができ、溶接痕の完全性を効果的に保護することができる。

図３、図６、および図９を参照すると、本実施形態の二次電池の１つの例において、集電体４１は、集電体４１の電極アセンブリ３から離れた一側に引出部４３を含み、引出部４３は、エンドキャップ２に電気接続される。引出部４３と集電体４１の間の接続は、引出部４３と集電体４１の間の電気接続が達成されている限り、一体接続であっても、溶接接続であってもよい。本発明において、引出部４３と集電体４１は、一体的にスタンピングされて接続される。引出部４３とエンドキャップ２の間の電気接続が達成されている限り、引出部４３をエンドキャップ２の中央領域に当接させても、エンドキャップ２の端部領域に当接させてもよいが、本発明はこれに限定されない。引出部４３を配置して、引出部４３をエンドキャップ２に電気接続することによって、エンドキャップ２の表面に電流を生成することができるため、それにより、エンドキャップ２の表面に薄膜を生成することができる。この薄膜は、酸化物の侵食を効果的に防ぐことができるため、それにより、エンドキャップ２の表面の腐食を防ぐことができる。さらに、本実施形態において、複数の引出部４３を集電体４１の周方向において均等に分配するため、エンドキャップ２の表面上の電流をより均一にすることができ、それにより、エンドキャップ２の表面に対するより優れた防錆効果を達成することができる。

図１９を参照すると、本発明は、さらに、上述の例のうちのいずれか１つで説明した二次電池１０を含む電池アセンブリ２０を提供する。電池アセンブリ２０は、電池モジュール、電池ブロック、または電池パックであってもよいが、本発明はこれに限定されない。本発明の１つの実施形態において、電池アセンブリ２０は、箱体２１および少なくとも１つの二次電池１０を含む。箱体２１は、第１箱体２１１および第２箱体２１２を含み、第１箱体２１１および第２箱体２１２は、互いに重なり合って収容空間を形成し、収容空間内に複数の二次電池１０が収容される。複数の二次電池１０は、直列および／または並列に接続することができる。

本発明は、さらに、電子機器３０を提供し、電子機器３０は、車両、携帯電話、携帯型デバイス、ノートパソコン、船舶、宇宙船、電気玩具、および電動工具などであってもよい。車両は、燃料車、ガス車、または新エネルギー車であってもよく、新エネルギー車は、純粋な電気自動車、ハイブリッド車、または範囲拡大車などであってもよい。宇宙船は、飛行機、ロケット、スペースシャトル、宇宙船などを含む。電気玩具は、固定式または移動式の電気玩具を含み、例えば、ゲーム機、電動玩具車、電動玩具船、および電動玩具飛行機などである。電動工具は、金属切削電動工具、研削電動工具、組立電動工具、および鉄道電動工具を含み、例えば、電気ドリル、電気グラインダー、電気レンチ、電気ドライバー、電気ハンマー、インパクトドリル、コンクリートバイブレーター、プレーナーなどである。本発明の実施形態は、上述した電子機器に対し特に限定しない。

本発明の電子機器３０において、電子機器３０は、操作部３１０および電池アセンブリ２０を含み、操作部３１０は、電池アセンブリ２０に電気接続され、サポートするための電気エネルギーを得る。操作部３１０は、電池アセンブリ２０の電気エネルギーを得て対応する作業を実行することのできるユニット部品、例えば、扇風機のブレード回転ユニット、掃除機の集塵作業ユニット、電気自動車の車輪駆動ユニットなどであってもよい。本発明の実施形態は、上述した電子機器３０に対し特別な制限を設けない。

図２０を参照すると、本発明の電子機器３０の１つの実施形態において、電子機器３０は、車両であり、操作部３１０は、車両の本体であり、電池アセンブリ２０は、車両の本体に固定的に配置され、車両を操作するための駆動力を提供する。

本発明の二次電池において、筐体接続部の集電体から離れた一端を本体部の内表面に当接させて溶接することによって、筐体接続部と筐体の側壁の間の溶接位置を定義することができるため、溶接痕を高さ方向において凹部から離すように設置することができる。このようにして、凹部の成形プロセス中、例えば、筐体にロールグルービング加工を行うプロセス中にロールグルービング位置を調整することによって、溶接痕を高さ方向において凹部から離すように設置することができるため、それにより、溶接痕の引張および変形を減らして、溶接痕の完全性を効果的に保護し、その結果、集電部品と筐体の間の溶接接続の安定性を向上させることができる。同時に、溶接位置は、半径方向において第１側壁の筐体の中心から離れた一端に位置するため、開口位置をピアシールして、そのピアシール力によって第１側壁に引張力が発生したときに、集電部品と筐体の間の溶接位置が劇的に変形しない。このようにして、溶接位置の溶接痕の完全性をさらに保護し、集電部品と筐体の間の溶接接続の安定性をさらに向上させることができる。したがって、本発明は、先行技術におけるいくつかの実際問題を効果的に克服し、高い利用価値および使用意義を有する。上述した実施形態は、本発明の原理およびその効果を説明するための単なる例示であり、本発明を限定するものではない。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、当業者によって本発明の精神および範囲から逸脱することなく行われる同等の修正または変更は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。

本発明の二次電池、電池アセンブリ、および電子機器は、電池技術の分野に適用することができる。

１０ 二次電池
１ 筐体
１１ 端壁
１２ 側壁
１３ 開口部
１４ 凹部
１４１ 押圧部
１４２ 第１側壁
１５ 本体部
１６ 移行部
１７ 延伸部
１８ 接続部
２ エンドキャップ
３ 電極アセンブリ
３１ 第１タブ
３１１ 窪み
４ 集電部品
４１ 集電体
４２ 筐体接続部
４２１ 湾曲部
４２２ 折り縁部
４２３ 溝
４２４ 溝底壁
４２５ 外溝壁
４２６ 内溝壁
４３ 引出部
５ シールリング
２０ 電池アセンブリ
２１ 箱体
２１１ 第１箱体
２１２ 第２箱体
３０ 電子機器
３１０ 操作部

Claims (17)

1. 端壁および前記端壁を取り囲む側壁を含む筐体であって、前記側壁の前記端壁から離れた一側に開口部が形成され、前記側壁が、前記開口部の近くに形成され、前記筐体の内部に向かって凹んだ凹部と、前記凹部と前記端壁の間で延伸する本体部と、前記凹部と前記本体部の間の移行部とを含む前記筐体と、
   前記開口部側に配置され、前記開口部を封止するエンドキャップと、
   前記筐体内に配置され、前記開口部に面する一側に第１タブが配置された電極アセンブリと、
   前記第１タブに電気接続される集電体と、前記凹部と前記電極アセンブリの間に配置された筐体接続部とを含む集電部品と、
   を含み、前記筐体接続部が、前記本体部に溶接され、
   前記本体部が、一定断面構造を有する二次電池。
2. 前記筐体接続部が、前記凹部に向かって延伸する湾曲部を含み、前記湾曲部が、前記本体部および／または前記移行部に当接して溶接された請求項１に記載の二次電池。
3. 前記湾曲部と前記本体部の間に夾角が形成され、前記夾角が、０°～６０°の範囲である請求項２に記載の二次電池。
4. 前記筐体接続部が、さらに、折り縁部を含み、前記折り縁部が、前記湾曲部に接続され、前記筐体の前記内部に向かって曲げられた請求項２に記載の二次電池。
5. 前記筐体接続部が、前記集電体の外周に配置され、前記筐体接続部が、前記電極アセンブリ側に向かって凹んだ溝を含み、前記溝が、溝底壁と、前記溝底壁の両側に接続された外溝壁および内溝壁とを含み、前記外溝壁が、前記湾曲部に接続され、前記内溝壁が、前記集電体に接続された請求項２に記載の二次電池。
6. 前記二次電池の高さ方向に沿って、前記集電体と前記内溝壁との正投影が、前記第１タブを覆う請求項５に記載の二次電池。
7. 前記二次電池の高さ方向に沿って、前記第１タブが、前記集電部品から離れた一側に向かって凹んだ窪みを含み、前記溝の前記溝底壁が、前記窪みに当接する請求項５に記載の二次電池。
8. 前記内溝壁と前記溝底壁の間の夾角が、鈍角である請求項５に記載の二次電池。
9. 前記二次電池の高さ方向に沿って、前記湾曲部が前記本体部に当接する位置と前記溝底壁の前記電極アセンブリ側に面する外表面との間の距離が、ｄであり、０．３ｍｍ≦ｄ≦２．５ｍｍである請求項５に記載の二次電池。
10. 前記二次電池の半径方向に沿って、前記溝の幅が、Ｗ１であり、前記凹部の径方向の深さが、Ｗ２であり、Ｗ１≦０．７Ｗ２である請求項５に記載の二次電池。
11. 前記二次電池の高さ方向に沿って、前記集電体の前記電極アセンブリに面する一側と前記溝底壁の前記電極アセンブリに面する一側との間の距離が、ｈ２であり、ｄ≧０．５ｈ２である請求項９に記載の二次電池。
12. 前記凹部が、前記凹部の前記二次電池の軸に近い一側で前記電極アセンブリ側に向かって曲げられた押圧部を含み、前記押圧部が、前記集電体に少なくとも部分的に当接した請求項１に記載の二次電池。
13. 前記凹部が、前記凹部の前記開口部から離れた一側に第１側壁を含み、前記第１側壁の前記開口部の中心から離れた一側が、前記移行部に接続され、前記二次電池の高さ方向に沿って、前記第１側壁の前記電極アセンブリに面する一側が前記移行部に接続する位置と前記押圧部が前記集電体に当接する位置の間の距離が、ｈ１であり、０．１ｍｍ≦ｈ１≦１ｍｍである請求項１２に記載の二次電池。
14. 複数の筐体接続部があり、前記複数の筐体接続部が、前記集電体の外周に間隔をあけて配置された請求項１に記載の二次電池。
15. 前記集電体が、前記集電体の前記電極アセンブリから離れた一側に引出部を含み、前記引出部が、前記エンドキャップに電気接続された請求項１に記載の二次電池。
16. 請求項１～１５のいずれか１項に記載の二次電池を含む電池アセンブリ。
17. 請求項１６に記載の電池アセンブリを含む電子機器。