(57)【要約】  リチウムイオン電池は、電池の第一の電極に電気的に連結された第一の末端、電池の第二の電極に電気的に連結された第二の末端、電気的につながれたフタを有するセルケース、および第一の末端に電気的に連結され、セルケースのフタにかぶさる正極熱係数（PCT）層を含む。電池パックは、複数の上述のリチウムイオン電池を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) リチウムイオン電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 該電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子から電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；および
d) 該電池の第一の端子に電気的に連絡し、セルケースのフタの上にかぶさる正端子熱係数層を含む、リチウムイオン電池。
【請求項２】
i) セルケースのフタの上にかぶさる第一の導電層；および
iii) 少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子に電気的に接続している第二の導電層
をさらに含み、第一の導電層と第二の導電層の間に正端子熱係数層が存在する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続しているフィードスルーデバイスをさらに含む、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
第一の導電層が、フィードスルーデバイスに接続してフィードスルーデバイスの上にかぶさる、請求項3記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、フィードスルーデバイスが第一の導電層に接続している通過孔が設けられる、請求項4記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔と電気的に絶縁されているが、正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層と電気的に連絡している、請求項5記載のリチウムイオン電池。
【請求項７】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第二の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項6記載のリチウムイオン電池。
【請求項８】
セルケースのフタと第二の導電層の少なくとも一部の間に絶縁層をさらに含む、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項９】
絶縁層が空気の層である、請求項8記載のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
セルケースに、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体を放出し得る少なくとも1つの通気手段が設けられる、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
電池の第一の端子または第二の端子のいずれかに電気的に連絡している電流遮断デバイスをさらに含み、該電流遮断デバイスが第一の導電板および第二の導電板を含み、該第一の導電板および第二の導電板が互いに電気的に連絡し、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に第一の導電板と第二の導電板が離れ、それにより第二の電極と第二の端子の間の電流が遮断される、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１２】
電流遮断デバイスが第二の端子と電気的に連絡している、請求項11記載のリチウムイオン電池。
【請求項１３】
正端子熱係数層が電池の第一の端子の表面積よりも大きな表面積を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１４】
電池の容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１５】
セルケースがプリズム状の断面形状を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１６】
セルケースが楕円形の断面形状を有する、請求項15記載のリチウムイオン電池。
【請求項１７】
複数のリチウムイオンセルを含む電池パックであって、セルのそれぞれが
a) 電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；および
d) 電池の第一の端子と電気的に連絡し、セルケースのフタの上にかぶさる正端子熱係数層を含む、電池パック。
【請求項１８】
i) セルケースのフタの上にかぶさる第一の導電層；および
iii) 少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子と電気的に接続している第二の導電層
をさらに含み、
第一の導電層と第二の導電層の間に正端子熱係数層が存在する、請求項17記載の電池パック。
【請求項１９】
電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイスをさらに含む、請求項17記載の電池パック。
【請求項２０】
第一の導電層が、フィードスルーデバイスに接続しフィードスルーデバイスの上にかぶさる、請求項19記載の電池パック。
【請求項２１】
少なくとも1つのセルケースがプリズム状の断面形状を有する、請求項17記載の電池パック。
【請求項２２】
少なくとも1つのセルケースが楕円形の断面形状を有する、請求項21記載の電池パック。
【請求項２３】
それぞれのセルの容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項17記載の電池パック。
【請求項２４】
それぞれのセルの内部インピーダンスが約50ミリオーム未満である、請求項17記載の電池パック。
【請求項２５】
セルが直列であり並列には接続されていない、請求項17記載の電池パック。
【請求項２６】
a) セルケースに電気的に接続しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケースを形成する工程；
b) それぞれ電池の第一の端子および第二の端子と電気的に連絡している第一の電極および第二の電極をセルケース内に配置する工程；および
c) セルケースのフタの上にかぶさり、電池の第一の端子と電気的に連絡している正端子熱係数層を配置する工程
を含む、リチウムイオン電池の作製方法。
【請求項２７】
第一の導電層および第二の導電層をセルケースのフタの上に配置する工程をさらに含み、第一の導電層と第二の導電層の間に正端子熱係数層が存在し、第二の導電層の少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子と電気的に接続している、請求項26記載の方法。
【請求項２８】
電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイスを形成する工程をさらに含む、請求項26記載の方法。
【請求項２９】
第一の導電層が、フィードスルーデバイスに接続しフィードスルーデバイスの上にかぶさる、請求項28記載の方法。
【請求項３０】
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、フィードスルーデバイスが第一の導電層に接続する通過孔が設けられる、請求項29記載の方法。
【請求項３１】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔から電気的に絶縁されているが、フィードスルーデバイスが正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層に電気的に連絡するように形成される、請求項30記載の方法。
【請求項３２】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第一の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項31記載の方法。
【請求項３３】
セルケース上に、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体が放出され得る少なくとも1つの通気手段を形成する工程をさらに含む、請求項26記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
正端子熱係数(PTC)層は、電池(またはセル)の外部でのショートに対する保護を提供するため、すなわち、過電流または過電圧が供給された場合に電流経路を遮断するために、リチウムイオン二次電池などの二次電池に典型的に使用される。
【０００２】
典型的なPTC層は、温度の上昇とともに電気抵抗が増加する物質（1つまたは複数）を含む。該層は、一般的に、多結晶質セラミック中に少量の半導体物質を含むか、または内部に炭素粒が包埋された一片のプラスチックもしくはポリマーを含む。温度が臨界点に達した場合、半導体物質または炭素粒が包埋されたプラスチックは、電流の流れに対してバリアを形成し、抵抗が非常に急激に上昇する。これが起こる温度は、PTC物質の組成を調整することにより変化させることができる。このPTC物質のオン-オフ動作は、二次リチウムイオン電池を含む電池などの装置が、限定可能な事象によって容易に障害され得る状況において有用である。例えば、過電流状況に曝露された場合、この通常導電性のPTC層は加熱され、相変化し、数オーダーの大きさでより抵抗性となる。ショートが除かれると、PTC層は冷却され、その導電性状態に戻る。
【０００３】
典型的に、電池の動作定格電流を増大させるためには、かかるPTC層は、その表面積の増大が必要である。すなわち、電池内、特に、約3.0Ah/セルより大きい容量を有する電池内で高い電流負荷速度では、比較的大きな表面積を有するPTC層が、一般的に必要とされる。しかしながら、一般に、当該技術分野のPTC層が一体化された電池では、PTC層は、電池内に組み込まれており、それにより表面積は大きく制限されるが、電池内の空間を占め、それにより電池の容量も低下する。
【０００４】
したがって、比較的大きな表面積を有するPTC層を提供するため、例えば、所定のセルのためのPTC層の電流能力を最大化するための新たな電池設計の必要が存在する。
【０００５】
（要旨）
本発明は、一般的に、電池のセルケースの外部に１つ以上のPTC層が一体化されたリチウムイオン電池、複数のかかる電池(またはセル)を含む電池パック、およびかかる電池の作製方法に関する。
【０００６】
一態様において、本発明は、電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；セルケースに電気的に接続されたフタを含むセルケース；および第一の端子およびセルケースのフタの上面と電気的に連絡しているPTC層を含むリチウムイオン電池に関する。好ましくは、リチウムイオン電池は、第一の導電層および第二の導電層をさらに含み、第一の導電層と第二の導電層の間にPTC層がある。好ましくは、第一の導電層の少なくとも一部分は、第二の端子の少なくとも一コンポーネントであるか、または第一の端子に電気的に接続されている、より好ましくは第二の端子の一コンポーネントである。
【０００７】
別の態様において、本発明は、複数のリチウムイオンセルを含み、各セルが、本発明のリチウムイオン電池について上記の特徴を含む電池パックに関する。
【０００８】
本発明はまた、上記のリチウムイオン電池の作製方法を含む。該方法は、セルケースに電気的に接続されたフタを含むセルケースを形成する工程を含む。セルケースは、第一の端子から電気的に絶縁されており、第二の端子と電気的に連絡している。第一の端子と電気的に連絡している第一の電極、および第二の端子と電気的に連絡している第二の電極は、セルケース内に配置される。該方法は、セルケース上にラミネートを配置する工程をさらに含む。ラミネートは、セルケース上の第一の導電層、第二の導電層および第一の導電層と第二の導電層間のPTC層を含む。ラミネートは、電池の第一の端子と電気的に連絡しており、セルケースから電気的に絶縁されている。第一の導電層の少なくとも一部分は、第一の端子の少なくとも一部分であるか、または第一の端子に電気的に接続されている。
【０００９】
本発明では、比較的大きな表面積、例えば、PTC層と電気的に連絡している端子のものより大きい表面積を有するPTC層は、リチウムイオン電池内に一体化され得、電池の高さの増大が最小限に抑えられ得る。かかる大きな表面積は、電池内で比較的大きな電流の流れが可能となるため有利である。すなわち、本発明の電池、特に、約3.0Ah/セルより大きい容量を有する電池では、比較的高い電流負荷速度が達成され得る。また、PTC層が電池のセルケースの外部に配置される本発明では、セルケース内でさらなる空間が利用可能となり、より多くの正極および負極活物質(例えば、ジェリーロール)が収容され、それにより、より高容量が可能となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図1は、本発明のリチウムイオン電池の一態様の分解図である。
【図２】図2は、図1のリチウムイオン電池の断面図である。
【図３】図3は、図1のリチウムイオン電池の上面図である。
【図４】図4(a)および4(b)は、本発明のリチウムイオン電池の他の態様の概略断面図である。
【図５】図5は、本発明のリチウムイオン電池のまた別の態様の概略断面図である。
【図６】図6(a)および6(b)は、楕円形状の本発明の電池(図6(a))および並列な２つの18650セルを含む市販の電池(図6(b))を含む異なる電池形状因子の異なる空間的利用を比較する概略図である。
【図７】図7は、電池パック内に一緒に配列された場合、本発明の個々のセルがどのようにして好ましく接続されるかを示す概略回路構成である。
【００１１】
詳細説明
前述のことは、添付の図面に示す本発明の実施例の態様の以下のより具体的な記載から自明である。図において、同様の参照文字は異なる図全体にわたって同じ部分を指示する。図面は、必ずしも同じ縮尺ではなく、本発明の態様を例示することに重点が置かれている。
【００１２】
本発明において、１つ以上のPTC層は、リチウムイオン電池に一体化され、電池のセルケースの外部に配置される。本明細書で使用されるように、「リチウムイオン電池に一体化されたPTC層(１つまたは複数)」は、導電性のタブ(１つもしくは複数)またはワイヤ(１つもしくは複数)によってリチウムイオン電池に接続される別のユニットにおけるPTC層とは反対に、PTC層(１つまたは複数)が電池にコンポーネントとして組み込まれることを意味する。
【００１３】
本明細書で使用されるように、本発明の電池の「端子」は、電池の外部電気回路が接続される部分または表面を意味する。
【００１４】
本発明のリチウムイオン電池は、典型的に、第一の電極と電気的に連絡している第一の端子、および第二の電極と電気的に連絡している第二の端子を含む。第一および第二の電極は、本発明のリチウムイオン電池のセルケース内に、例えば「ゼリーロール」形状で含まれている。第一の端子は、電池の正極と電気的に連絡している正端子、または電池の負極と電気的に連絡している負端子のいずれかであり得、第二の端子では逆である。好ましくは、第一の端子が、電池の負極と電気的に連絡している負端子であり、第二の端子が、電池の正極と電気的に連絡している正端子である。
【００１５】
本明細書で使用されるように、句「電気的に接続されている」または「電気的に連絡している」は、電解質中でのLi+、H+およびOH-などのイオンの流れを伴う電気化学的連絡とは反対に、半導体内の電子の流れによって特定の部分が互いに連絡していることを意味する。
【００１６】
図1に示すように、リチウムイオン電池10は、第一の電極12および第二の電極14を含む。第一の電極12は、第一の電極12に対して近位の第一のコンポーネント18、および第一の電極12に対して遠位の第二のコンポーネント20を含むフィードスルーデバイス16に電気的に接続されている。本明細書で使用されるように、用語「フィードスルー」は、電池のケースおよびフタによって規定される空間内の電池の電極を、該規定される内部空間の外部の電池のコンポーネントと接続する任意の物質またはデバイスを含む。好ましくは、フィードスルー物質またはデバイスは、電池のフタによって規定される通過（pass through）孔を介して広がる。電池の電気的接続にかかるフィードスルーデバイスを使用する利点としては、製造中および製造後の内部ショートの抑制ならびに容易な製造が挙げられる。かかるフィードスルーデバイスを使用するさらなる利点としては、電流を通すタブがセルケース内で折り畳まれているか、曲げられており、内部電極に溶接されている従来のリチウム電池のものと比べ、容積利用の増大によるセル容量の電位の増加(例えば、5〜15%)が挙げられる。フィードスルーデバイスはまた、曲げ、捩りおよび／または折り畳みなどの変形なしで電池のフタのセルケースを通過する場合があり、セル容量を増大させ得る。
【００１７】
セルケース22およびフタ24は、リチウムイオン電池10の内部空間26を規定する。セルケース22は、本発明のリチウムイオン電池などのリチウムイオン電池の所定の電圧で電気的および化学的に本質的に安定な任意の導電性の物質で作製され得る。セルケース22の適当な物質の例としては、アルミニウム、ニッケル、銅、スチールおよびその組合せが挙げられる。好ましくは、セルケース22はアルミニウム製であるか、またはアルミニウムを含む。フタ24の適当な物質は、セルケース22について挙げたものと同じである。好ましくは、フタ24をセルケース22と同じ物質で作製されている。より好ましい態様において、セルケース22およびフタ24は両方ともアルミニウムで形成されているか、またはアルミニウムを含む。
【００１８】
セルケース22およびフタ24の少なくとも一方は、リチウムイオン電池10の第二の電極14と電気的に連絡している。
【００１９】
フィードスルーデバイス16は、第一の絶縁性コンポーネント30および第二の絶縁性コンポーネント32を含む絶縁性ガスケット28によってフタ24から電気的に絶縁されている。絶縁性ガスケットは、例えばポリプロピレン、ポリフッ化ビニル(PVF)などの適当な絶縁性物質で形成されている。任意の他の型の絶縁手段もまた、フタ24からフィードスルーデバイス16を絶縁するために使用され得ることを理解されよう。フィードスルーデバイス16は、第一のコンポーネント20で第一の導電層34と接触している。第一の導電層36は、典型的にニッケルで形成されており、約0.05mm〜約0.3mmの範囲の厚さを有する。第一の導電層34は、当該技術分野で公知の適当な方法で形成され得る。また、第一の導電層34は、正端子熱係数層(PTC層)36と接触している。適当なPTC物質は当該技術分野で公知のものである。一般に、適当なPTC物質は、設計閾値を超える電流に曝露されると、温度上昇とともにその導電率の大きさが数オーダー(例えば、104〜106以上)増大するものである。電流が適当な閾値未満に低下すると、一般に、PCT物質は実質的に初期の電気抵抗に戻る。適当な一態様において、PTC物質は、多結晶質セラミック中に少量の半導体物質を含むか、または内部に炭素粒が包埋された一片のプラスチックもしくはポリマーを含む。PTC物質の温度が臨界点に達した場合、半導体物質または炭素粒が包埋されたプラスチックもしくはポリマーは、電流の流れに対してバリアを形成し、抵抗が非常に急激に上昇する。電気抵抗が急激に増大する温度は、当該技術分野で公知のように、PTC物質の組成を調整することにより変化させることができる。PTC物質の「動作温度」は、PTCが、その最大電気抵抗と最小電気抵抗のほぼ中間の電気抵抗を示す温度である。好ましくは、本発明で使用されるPTC層の動作温度は約70℃〜約150℃である。
【００２０】
具体的なPTC物質の例としては、少量のチタン酸バリウム(BaTiO3)を含有する多結晶質セラミック、および内部に包埋された炭素粒を含むポリオレフィンが挙げられる。２つの導電性金属層間に挟まれた２つの導電性金属層間に挟まれたPTC層を含む市販のPTCラミネートの例としては、Raychem Co.製のLTPTMシリーズが挙げられる。一般に、PTC層36は約50μm〜約300μmの範囲の厚さを有する。好ましくは、PTC層36は、各々が第一の電極12に関連するリチウムイオン電池10の端子の表面積と少なくとも同じまたは大きい導電性表面38および40を含む。特定の例では、導電性表面38および40の少なくとも一方が第一の電極12に関連するリチウムイオン電池10の端子の表面積の少なくとも105%、110%または150%である。
【００２１】
図2からわかるように、PTC層36は第一の導電層34とその導電性表面38で接している。絶縁性ガスケット28は、フィードスルーデバイス16をPTC層36から電気的に絶縁する。フィードスルーデバイス16をPTC層36から絶縁するための他の適当な手段もまた本発明において使用され得ることが理解されよう。PTC層36は、導電性表面40で第二の導電層42と接触している。好ましくは、第二の導電層42は、第一の導電層34と同じ方法によって形成される。第二の導電層42の適当な厚さの例は、約0.05mm〜約0.3mmの範囲のものである。
【００２２】
第一および第二の導電層34および42のための適当な物質としては、アルミニウム、ニッケル、銅、スチールおよびその組合せが挙げられる。一態様において、第一および第二の導電層34および42は、ニッケルなどの同じ物質で形成されているか、または同じ物質を含む。
【００２３】
任意に、カバー48は、カバー48によって規定されるリム50で第二の導電層42を部分的に支持する。また、第二の導電層42は、第二の導電層42とフタ24の間に位置する絶縁層52によってフタ24から絶縁されている。絶縁層52のための適当な物質としては、空気、プラスチック、紙、非導電性の接着剤などが挙げられる。
【００２４】
好ましくは、カバー48は、非導電性の物質でできたものである。あるいは、カバー48は、適当な電気絶縁性フィルムなどによって第一の導電層42、PTC層36および第二の導電層42と仕切られていてもよく、それにより、カバー48はセルケース22またはフタ24と電気的に接触し、それにより第二の端子としての機能を果たし得る。
【００２５】
好ましくは、第二の導電層42の少なくとも１つの表面44および46は、リチウムイオン電池10の第一の端子を表し、図3に示されるように、カバー48の開口54が設けられている。開口54は、第一の導電層34および第一の導電層34に設けられた少なくとも１つの開口35へのアクセスを提供する。リチウムイオン電池10の作製中にそれにより第一の導電層34がフィードスルーデバイス16に溶接される。
【００２６】
セルケース22は、リチウムイオン電池10内のガスが約10〜約20kg/cm2の値より大きくなった場合などの必要な場合の内部空間26の通気のための手段としての少なくとも１つの通気用切れ目56を含む。通常の電池作動条件において溶接密閉が提供される限り、任意の適当な型の通気手段が使用され得ることは理解されよう。種々の適当な通気手段の例は、2005年9月16日に出願された米国特許仮出願第60/717,898号に記載されており、その全教示は、参照により本明細書に援用される。
【００２７】
図1に戻って参照すると、通気手段の具体的な例は、図1に示す通気用切れ目56などの通気用切れ目を含む。本明細書で使用されるように、用語「切れ目」は、セル圧力および任意の内部セルコンポーネントが規定の内圧、(例えば、約10〜約20kg/cm2)で解放されることが可能となるように設計されたセルケース22などのセルケースの（としての）部分的切り込み部分を意味する。好ましくは、通気用切れ目56は、ユーザー/または隣接するセルから離れる方向性を持つように配置される。図示のように、１つより多くの通気用切れ目が使用され得る。いくつかの態様において、パターン化された通気用切れ目が使用され得る。通気用切れ目56は、セルケース22の形状の作製中、セルケース物質の拡張(または引き伸ばし)の主方向に対して平行、垂直、斜めであり得る。また、深さ、形状および長さ(サイズ)などの通気用切れ目の特性も考慮され得る。
【００２８】
本発明で使用され得る通気手段の他の例としては、セルケースの機械的強度を増大させ、それによりガス圧力の解放が電池の機械的支持体とは異なる部分に位置するようにセルケースの内部または外部壁部分に配置される１つ以上の機械的支持体が挙げられる。かかる機械的支持体は、機械的支持体を、通気を可能にするのに所望され得る範囲を超えない規定の範囲の圧力でセル変形を抑制することが最も必要である領域に指向することにより、セルケースの強度を増大させる機能を果たし得る。したがって、この態様では、ガス圧力の解放は、セルの機械的支持体とは異なる部分に位置する。好ましい態様において、機械的支持体は、セルケースの内周囲または外周囲にわたるベルトである。さらに、機械的支持体は、隣接する電池同士の電気的接続部としての機能を果たし得る。また、さらに機械的支持体は、電池のラベルとしての機能を果たし得る。Al、スチールおよびステンレス鋼などのリチウムイオンセルケースに使用される任意の標準的な物質が、機械的支持体に使用され得る。あるいは、Niなどの高い引張強度を有する物質、または高分子物質などの非金属系物質が使用され得る。１種類以上の高伸張性物質を使用してもよい。機械的支持体(１つまたは複数)は、外部に配置される場合、適当な物質の選択には、セルの缶物質に典型的に必要とされる電気化学的安定性の考慮が必要とされない。
【００２９】
本発明で使用され得る通気手段のさらなる例としては、セル上に配置される少なくとも１つの所定の低強度領域が挙げられる。所定の低強度領域は、電池の少なくとも１つの他の領域よりも弱い機械的強度を有し、低強度領域は、電池内のガス源とは無関係の電池の位置でガス圧力の解放を引き起こす。かかる低強度領域は、セルケースの少なくとも１つの他の領域よりも弱い機械的強度を有する。
【００３０】
図4Aおよび4Bは、本発明のリチウムイオン電池の他の態様を示す。そこに示されるように、リチウムイオン電池60は、セルケース62およびフタ64を含み、フィードスルーデバイス66は、フタ64を貫通して広がり、絶縁性ガスケット68によってフタ64から電気的に絶縁されている。第一の導電層70は、フィードスルーデバイス66と電気的に接触している。フィードスルーデバイス66と第一の導電層70間の電気的接触は、溶接または導電接着剤の層(１つまたは複数)などの導電性ブリッジ72によって形成され得る。第一の導電層70は、絶縁層74によってフタ64から電気的に絶縁されている。
【００３１】
フィードスルーデバイス66は、リチウムイオン電池60の第一の電極80と電気的に接触している。リチウムイオン電池60の第二の電極82はセルケース62またはフタ64と電気的に接触している。
【００３２】
正端子熱係数層76は、第一の導電層70によって支持される。一態様において、第一の導電層70は、PTC層76より大きい表面積を有する。第二の導電層78は、PTC層76によって支持され、任意にPTC層76と実質的に同じ表面積を有する。図4Aおよび4Bに示すコンポーネントの材料および厚さは、図1〜3に関して記載したものと同じである。
【００３３】
図5に示すさらに別の態様において、フィードスルーデバイス66は、セルケース62のフタ64上にあり、絶縁性ガスケット68によってフタ64から電気的に絶縁され、導電性ブリッジ72によって第一の導電層70に電気的に接続される。
【００３４】
セルケース22および62は任意の適当な形状であり得る。好ましくは、セルケース22および62は各々、プリズム状の断面を有する。
【００３５】
本発明のリチウムイオン電池は、電池の第一の端子または第二の端子のいずれかと電気的に連絡している少なくとも１つの電流遮断デバイス(CID)をさらに含み得る。電流遮断デバイスは、典型的に互いに電気的に連絡している第一の導電板および第二の導電板を含む。電流遮断デバイスにおいて、電池内部の圧力が約5〜約10kg/cm2などの所定の値より大きくなった場合、第二の導電板は第一の導電板から離れ(例えば、変形して離れ、または分離され)、それにより第二の電極と第二の端子間の電流の流れが遮断される。第一の導電板の一部分と第二の導電板の一部分との間に、絶縁体(例えば、絶縁層または絶縁性ガスケット)がさらに含まれ得る。好ましくは、第一の導電板および電流遮断デバイスの絶縁体の少なくとも一方が、電池内のガスが第二の導電板と流体により連絡する少なくとも１つの孔を含む。本発明で使用され得る電流遮断デバイスの適当な例は、例えば、その全教示は、参照により本明細書に援用される米国特許第4,943,497号；同第5,418,082号；および同第6,900,616号に見られ得る。
【００３６】
特定の一態様において、本発明のリチウムイオン電池は、第二の端子と電気的に連絡しているかかる電流遮断デバイスを含む。
【００３７】
本発明のセルまたは電池は、柱状またはプリズム状(積層または渦巻き状)、好ましくはプリズム状、より好ましくは楕円形のプリズム形状であり得る。本発明は、すべての型のプリズム状のセルケースを使用し得るが、一部、下記の２つの特徴により楕円形のセル(call)ケースが好ましい。
【００３８】
図6(a)〜6(b)に示すように、楕円形のセルケースを有する本発明の電池の利点は、図6(b)に示される無駄な空間が、図6(a)に示されるように楕円形状のセルでは完全に利用され得るため、かかる楕円形状のセルケース上に配置されたPTC層は、同じ外容積の積層体と比較した場合、18650セルなどの２つの柱状セルよりも約16%大きな表面積を有し得ることである。
【００３９】
また、同じ外容積の積層体を比較した場合、183665形状因子などの楕円形の形状の利用可能な内容積は２つの18650セルの容積よりも大きい。電池パックに組み立てた場合、楕円形のセルは、電池パックに占められる空間のより多くを完全に利用する。これにより、今日当業界で見られるものと比べてセル容量を犠牲にすることなく、重要な性能特徴が増大され得る内部セルコンポーネントに対する新規な設計変更が可能になる。したがって、パックレベルでは高容量がなお実現されたまま、安全性はより高いが容量は比較的小さいコンポーネントを混合するなどの設計特徴が利用可能である。また、再度、利用可能な容積がより大きいため、比較的高いサイクル寿命を有するより薄い電極の使用を選択することが可能である。また、より薄い電極は、より高い速度出力を有する。さらに、楕円形(またはプリズム状)は大きな柔軟性を有し得る。例えば、充電時にスタック圧が増大するためより少ない柔軟性が許容される柱状形状缶と比べ、楕円形状は、ウエスト部分でより柔軟性であり得る。柔軟性の増大により、電極に対する機械的疲労が低下し、それにより、より高いサイクル寿命がもたらされる。また、比較的低いスタック圧によってセパレータの孔の詰まりが改善される。
【００４０】
比較的高い安全性を可能にする特に望ましい特徴は、プリズム状の電池と比べて楕円形状の電池で得られ得る。楕円形状は、ゼリーロールに対してとまりばめを提供し、これにより電池に必要な電解質の量が最小限となる。比較的少ない量の電解質により、誤使用状況で利用され得る反応性物質の減少がもたらされ、したがって、安全性が高くなる。また、電解質の量が少なくなることによりコストが削減される。断面が長方形である積層電極構造を有するプリズム状の缶の場合、不必要な電解質なしで完全な容積の利用が可能であるが、この型の缶設計はより困難であり、したがって製造の観点からは、より費用がかかる。
【００４１】
図7を参照すると、本発明のいくつかの態様では、電池パックにおいて本発明の複数のリチウムイオン電池(例えば、2〜5セル)が接続され得、ここで、各電池(セル)は、互いに直列、並列、または直列と並列に接続される。いくつかの態様において、本発明の電池パックにおいて電池間の並列接続はない。
【００４２】
好ましくは、本発明の電池パックに含まれるセルの少なくとも１つのセルは、図1に示されるようなプリズム形状のセルケース、より好ましくは楕円形状のセルケースを有する。好ましくは、電池パック内のセルの容量は、典型的に、約3.0Ah以上、より好ましくは約4.0Ah以上である。セルの内部インピーダンスは、好ましくは約50ミリオーム未満、より好ましくは30ミリオーム未満である。
【００４３】
本発明のリチウムイオン電池および電池パックは、携帯用電動デバイス、例えば携帯用コンピューター、電動ツール、おもちゃ、携帯電話、カムコーダー、PDA等に使用することができる。リチウムイオン電池を使用する携帯用電子デバイスにおいて、その充電量は一般に4.20Vの充電圧に設計される。従って、本発明のリチウムイオン電池および電池パックはこれらの携帯用電子デバイスに特に有用である。
【００４４】
本発明はまた、上述のリチウムイオン電池を作製する方法も含む。該方法は、上述のセルケースを形成する工程、およびセルケース内に第一の電極および第2の電極を配置する工程を含む。リチウムイオン電池用の上述のPTCラミネートは、セルケースのフタの上に配置される。一態様において、図1に示すように、PTCラミネート（例えば、導電層34および42ならびにPTC層36）および電池のカバー（例えば、カバー48）は、電池の電極を含むセルケースとは別々に組み立てられ、その後セルケースのフタ（例えば、フタ24）の上に配置される。好ましくは、この態様において、PCTラミネートの第一の導電層34を、開口部35および54を介して溶接し、フィードスルーデバイス16に連結する。
【００４５】
本発明のリチウムイオン電池用の正電極および負電極ならびに電解質は、当該技術分野に公知の適切な方法により形成することができる。
【００４６】
負電極について適切な陰極活物質の例には、物質からリチウムがドープされるかまたアンドープされることを可能にする任意の物質が含まれる。かかる物質の例としては、例えば、非グラファイト炭素、人工炭素、人工グラファイト、天然グラファイト、熱分解性炭素、ピッチコークス、針状コークス、石油コークスなどのコークス、グラファイト、ガラス質炭素、またはフェノール樹脂、フラン樹脂、または同様物を炭素化することにより得られる熱処理有機ポリマー化合物、炭素繊維、ならびに活性炭素が挙げられる。さらに、金属リチウム、リチウム合金およびそれらの合金または化合物が陰極活物質として有用である。特に、リチウムとの合金または化合物を形成することが可能な金属元素または半導体素子は、第IV族金属元素または半導体素子であり得、例えば限定されないが、ケイ素またはスズであり得る。特に、コバルトまたは鉄／ニッケルなどの遷移金属によってドープされる不定形スズは、この種の電池の負極物質に高い有用性を有する金属である。比較的基礎的な電位で、リチウムを酸化物中または酸化物からドープするかまたはアンドープする酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化チタニウムおよび酸化スズなどの酸化物ならびに窒化物も、陰極活物質として同様に有用であり得る。
【００４７】
正電極についての適切な陽極活物質には、当該技術分野で公知の任意の物質、例えばニッケル酸リチウム（例えば、LiNiM’O2）、コバルト酸リチウム（例えば、LiCoO2）、かんらん石型化合物（例えば、LiFePO4）、マンガン酸スピネル（例えば、Li1+xMn2-xO4またはLi1+x1(Mn1-ylA'y2)2-x2Ozl）およびそれらの組み合わせが挙げられる。適切な陽極活物質の種々の例は、その全教示が参照により本明細書に援用される、2005年12月23日に出願された国際出願PCT/US2005/047383および代理人整理番号3853. 1001-006で本願と同日に出願された米国特許出願、表題「Lithium-ion Secondary Battery」に見ることができる。
【００４８】
適切な非水性電解質の例としては、電解質塩を非水性溶媒中に溶解して調製した非水性電解液、固形電解質（電解質塩を含む無機電解質またはポリマー電解質）、および電解質をポリマー化合物等に混合または溶解して調製した固形もしくはゲル状電解質が挙げられる。
【００４９】
非水性電解質溶液は、通常、塩を有機溶媒中に溶解して調製される。有機溶媒には、一般的にこの型の電池に使用される、任意の適切な種類が含まれる。かかる有機溶媒の例としては、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、γ-ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキサン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、アセテート、ブチレート、プロピオネート等が挙げられる。炭酸プロピレンなどの環状炭酸塩、または炭酸ジメチルおよび炭酸ジエチルなどの鎖状炭酸塩を使用することが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で、または2種類以上を組み合わせて使用することができる。
【００５０】
また、電解質中に、VC（炭酸ビニル）、VEC（炭酸ビニルエチレン）、EA（酢酸エチレン）、TPP（リン酸トリフェニル）、ホスファゼン、ビフェニル（BP）、ホウ酸リチウムビス(オキサラート)（LiBoB）、硫酸エチレン（ES）および硫酸プロピレンなどの添加剤または安定化剤を存在させてもよい。構成、サイクル効率、安全性および寿命に関して電池に高い性能を付与し得るこれらの添加剤を、負極および正極の安定化剤または難燃剤として使用する。
【００５１】
物質がリチウムイオン伝導性を有する限りにおいては、固形電解質としては無機電解質、ポリマー電解質等を挙げることができる。無機電解質としては、例えば、窒素化リチウム、ヨウ化リチウム等を挙げることができる。ポリマー電解質は、電解質塩および電解質塩が溶解されたポリマー化合物から構成される。ポリマー電解質に使用されるポリマー化合物の例としては、ポリエチレンオキサイドおよび架橋ポリエチレンオキサイドなどのエーテル系ポリマー、ポリメタクリレートエステル系ポリマー、アクリレート系ポリマー等が挙げられる。これらのポリマーは単独で、または混合物の形態もしくは2種類以上のコポリマーの形態で使用し得る。
【００５２】
上述の非水性電解質溶液を吸収してポリマーがゲル化される限りにおいては、ゲル電解質のマトリクスは任意のポリマーであり得る。ゲル電解質に使用されるポリマーの例としては、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、ポリビニリデン-コ-ヘキサフルオロプロピレン（PVDF-HFP）などのフルオロカーボンポリマー等が挙げられる。
【００５３】
ゲル電解質に使用されるポリマーの例としては、ポリアクリロニトリルおよびポリアクリロニトリルのコポリマーも挙げられる。共重合に使用されるモノマー（ビニル系モノマー）の例としては、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、イタコン酸、水素化アクリル酸メチル、水素化アクリル酸エチル、アクリルアミド、塩化ビニル、フッ化ビニリデン、および塩化ビニリデンが挙げられる。ゲル電解質に使用されるポリマーの例としては、アクリロニトリル-ブタジエンコポリマーゴム、アクリロニトリル-ブタジエン- -スチレンコポリマー樹脂、アクリロニトリル-塩素化ポリエチレン-プロピレンジエン-スチレンコポリマー樹脂、アクリロニトリル-塩化ビニルコポリマー樹脂、アクリロニトリル-メタクリル酸樹脂、およびアクリロニトリル-アクリル酸コポリマー樹脂がさらに挙げられる。
【００５４】
ゲル電解質に使用されるポリマーの例としては、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイドのコポリマー、および架橋ポリエチレンオキサイドなどのエーテル系ポリマーが挙げられる。共重合に使用されるモノマーの例としては、ポリプロピレンオキサイド、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチルが挙げられる。
【００５５】
特に、酸化-還元の安定性の観点から、ゲル電解質のマトリクスにはフルオロカーボンポリマーが好適に使用される。
【００５６】
電解質に使用される電解質塩は、この種の電池に適切な任意の電解質塩であり得る。電解質塩の例としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiB(C2O4)2、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl、LiBr等が挙げられる。一般に、セパレータは電池の正電極と負電極を分離する。セパレータとしては、一般的にこの種の非水性電解質二次電池のセパレータを形成するために使用される任意のフィルム状物質、例えばポリプロピレン製、もしくはポリエチレン製の微小孔ポリマーフィルムまたは2つを重ね合わせた組み合わせを挙げることができる。また、固形電解質またはゲル電解質が電池の電解質として使用される場合、セパレータが設けられることは必ずしも必要ではない。特定の場合においては、ガラス繊維製もしくはセルロース材料製の微小孔セパレータを使用することもできる。セパレータの厚さは、典型的には9〜25μmである。
【００５７】
いくつかの特定の態様において、正電極は、正極粉末を特定の比率で混合することによっても作製することができる。次いで、90wt％のこの混合物を、導電剤として5wt％のアセチレンブラック、および結合剤として5wt％のPVDFと混合する。スラリーを調製するために、混合物を、溶媒としてのN-メチル-2-ピロリドン（NMP）中に分散する。次いで、このスラリーを、典型的に厚さ約20μmのアルミニウム電流コレクタホイルの両面に塗布し、約100〜150℃で乾燥させる。次いで、乾燥させた電極をロールプレスにより引き伸ばし（calendared）、圧縮された正電極を得る。正電極としてLiCoO2のみを使用する場合、典型的には、94wt％のLiCoO2、3％のアセチレンブラック、および3％のPVDFを用いた混合物を使用する。陰極活物質として93Wt％のグラファイト、3wt％のアセチレンブラック、および結合剤として4wt％のPVDFを混合して負電極を調製し得る。スラリーを調製するために、負極の混合物も、溶媒としてのN-メチル-2-ピロリドンに分散させた。負極の混合スラリーを、典型的に厚さ約10μmのストライプ状の銅製負電流コレクタホイルの両面に均等に塗布した。次いで、乾燥させた電極をロールプレスにより引き伸ばして、高密度負電極を得る。
【００５８】
負電極および正電極、ならびに微小孔を有するポリエチレンフィルムで形成された厚さ25μmのセパレータは一般的に積層して、らせん状に巻き、らせん型の電極素子を作製する。
【００５９】
いくつかの態様において、例えばアルミニウム製の1つ以上の正鉛ストリップうを正の電流電極につなぎ、その後、本発明の電池の正の末端に電気的に連結させる。例えばニッケル金属製の負の導線は負の電極につながっており、その後、フィードスルーデバイス16および66などのフィードスルーデバイスに連結させる。例えば1M LiPF6を有するEC：DMC：DECの電解質を、真空下で、らせん型に巻かれた「ゼリーロール」を有する本発明のリチウムイオン電池のセルケースに充填する。
【００６０】
均等物
本発明は、その好ましい態様に関して具体的に示され説明されるが、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細において種々の変更が本明細書中になされ得ることが当業者には理解されよう。
【図１】
2009541934.tif 000002
【図２】
2009541934.tif 000003
【図３】
2009541934.tif 000004
【図４】
2009541934.tif 000005
【図５】
2009541934.tif 000006
【図６】
2009541934.tif 000007
【図７】
2009541934.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月22日(2008.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) リチウムイオン電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 該電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子から電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；
d) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイス；
e) セルケースのフタの上およびフィードスルーデバイスの上にかぶさる第一の導電層；ならびに
f) 第一の導電層の下にあり、少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子に電気的に接続されている第二の導電層；ならびに
g) 該電池の第一の端子に電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する正端子熱係数層を含む
リチウムイオン電池であって、
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、リチウムイオン電池。
【請求項２】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔と電気的に絶縁されているが、正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層と電気的に連絡している、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第二の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項2記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
セルケースのフタと第二の導電層の少なくとも一部の間に絶縁層をさらに含む、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
絶縁層が空気の層である、請求項4記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
セルケースに、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体を放出し得る少なくとも1つの通気手段が設けられる、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項７】
電池の第一の端子または第二の端子のいずれかに電気的に連絡している電流遮断デバイスをさらに含み、該電流遮断デバイスが第一の導電板および第二の導電板を含み、該第一の導電板および第二の導電板が互いに電気的に連絡し、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に第一の導電板と第二の導電板が離れ、それにより第一の電極と第一の端子の間、または第二の電極と第二の端子の間の電流が遮断される、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項８】
電流遮断デバイスが第二の端子と電気的に連絡している、請求項7記載のリチウムイオン電池。
【請求項９】
正端子熱係数層が電池の第一の端子の表面積よりも大きな表面積を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
電池の容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
セルケースが角柱形の断面形状を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１２】
セルケースが楕円形の断面形状を有する、請求項11記載のリチウムイオン電池。
【請求項１３】
複数のリチウムイオンセルを含む電池パックであって、セルのそれぞれが
a) 電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；
d) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイス；
e) セルケースのフタの上およびフィードスルーデバイスの上にかぶさる第一の導電層；ならびに
f) 第一の導電層の下にあり、少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子に電気的に接続されている第二の導電層；ならびに
g) 該電池の第一の端子に電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する正端子熱係数層を含み、
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、電池パック。
【請求項１４】
少なくとも1つのセルケースが角柱形の断面形状を有する、請求項13記載の電池パック。
【請求項１５】
少なくとも1つのセルケースが楕円形の断面形状を有する、請求項14記載の電池パック。
【請求項１６】
それぞれのセルの容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項13記載の電池パック。
【請求項１７】
それぞれのセルの内部インピーダンスが約50ミリオーム未満である、請求項13記載の電池パック。
【請求項１８】
セルが直列であり並列には接続されていない、請求項13記載の電池パック。
【請求項１９】
a) セルケースに電気的に接続しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケースを形成する工程；
b) それぞれ電池の第一の端子および第二の端子と電気的に連絡している第一の電極および第二の電極をセルケース内に配置する工程；
c) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイスを形成する工程；
d) 第一の導電層および第二の導電層をセルケースのフタの上に配置する工程であって、第一の導電層がフィードスルーデバイスの上にかぶさり、第二の導電層が第一の導電層の下にあってその少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子と電気的に接続している工程；ならびに
e) セルケースのフタの上にかぶさり、電池の第一の端子と電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する正端子熱係数層を配置する工程
を含み、セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、リチウムイオン電池の作製方法。
【請求項２０】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔から電気的に絶縁されているが、フィードスルーデバイスが正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層に電気的に連絡するように形成される、請求項19記載の方法。
【請求項２１】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第一の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項20記載の方法。
【請求項２２】
セルケース上に、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体が放出され得る少なくとも1つの通気手段を形成する工程をさらに含む、請求項19記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月20日(2009.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009541934.tif 000009
【図２】
2009541934.tif 000010
【図３】
2009541934.tif 000011
【図４】
2009541934.tif 000012
【図５】
2009541934.tif 000013
【図６】
2009541934.tif 000014
【図７】
2009541934.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月8日(2009.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) リチウムイオン電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 該電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子から電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；
d) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイス；
e) セルケースのフタの上およびフィードスルーデバイスの上にかぶさる第一の導電層；
f) 第一の導電層の下にあり、少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子に電気的に接続されている第二の導電層；ならびに
g) 該電池の第一の端子に電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する正端子熱係数層を含む
リチウムイオン電池であって、
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、リチウムイオン電池。
【請求項２】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔と電気的に絶縁されているが、正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層と電気的に連絡している、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第二の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項2記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
セルケースのフタと第二の導電層の少なくとも一部の間に絶縁層をさらに含む、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項５】
絶縁層が空気の層である、請求項4記載のリチウムイオン電池。
【請求項６】
セルケースに、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体を放出し得る少なくとも1つの通気手段が設けられる、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項７】
電池の第一の端子または第二の端子のいずれかに電気的に連絡している電流遮断デバイスをさらに含み、該電流遮断デバイスが第一の導電板および第二の導電板を含み、該第一の導電板および第二の導電板が互いに電気的に連絡し、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に第一の導電板と第二の導電板が離れ、それにより第一の電極と第一の端子の間、または第二の電極と第二の端子の間の電流が遮断される、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項８】
電流遮断デバイスが第二の端子と電気的に連絡している、請求項7記載のリチウムイオン電池。
【請求項９】
正端子熱係数層が電池の第一の端子の表面積よりも大きな表面積を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１０】
電池の容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１１】
セルケースが角柱形または楕円形の断面形状を有する、請求項1記載のリチウムイオン電池。
【請求項１２】
複数のリチウムイオンセルを含む電池パックであって、セルのそれぞれが
a) 電池の第一の電極と電気的に連絡している第一の端子；
b) 電池の第二の電極と電気的に連絡している第二の端子；
c) セルケースに電気的に連絡しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケース；
d) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイス；
e) セルケースのフタの上およびフィードスルーデバイスの上にかぶさる第一の導電層；
f) 第一の導電層の下にあり、少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子に電気的に接続されている第二の導電層；ならびに
g) 該電池の第一の端子に電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する正端子熱係数層を含み、
セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、電池パック。
【請求項１３】
少なくとも1つのセルケースが角柱形または楕円形の断面形状を有する、請求項12記載の電池パック。
【請求項１４】
それぞれのセルの容量が約3.3Ah/セル以上である、請求項12記載の電池パック。
【請求項１５】
それぞれのセルの内部インピーダンスが約50ミリオーム未満である、請求項12記載の電池パック。
【請求項１６】
セルが直列であり並列には接続されていない、請求項12記載の電池パック。
【請求項１７】
a) セルケースに電気的に接続しているフタを含み、第一の端子と電気的に絶縁され、第二の端子と電気的に連絡しているセルケースを形成する工程；
b) それぞれ電池の第一の端子および第二の端子と電気的に連絡している第一の電極および第二の電極をセルケース内に配置する工程；
c) 電池の第一の電極と第一の端子を電気的に接続するフィードスルーデバイスを形成する工程；
d) 第一の導電層および第二の導電層をセルケースのフタの上に配置する工程であって、第一の導電層がフィードスルーデバイスの上にかぶさり、第二の導電層が第一の導電層の下にあってその少なくとも一部が第一の端子の少なくとも構成要素であるか、または第一の端子と電気的に接続している工程；ならびに
e) 正端子熱係数層をセルケースのフタの上に配置する工程であって、正端子熱係数層が電池の第一の端子と電気的に連絡し、第一の導電層および第二の導電層の間に存在する工程
を含む、リチウムイオン電池の作製方法であって、セルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれに、独立してフィードスルーデバイスが第一の導電層と接続する通過孔が設けられる、方法。
【請求項１８】
フィードスルーデバイスがセルケースのフタ、第二の導電層および正端子熱係数層のそれぞれの通過孔から電気的に絶縁されているが、正端子熱係数層と接する第一の導電層の表面の一部および正端子熱係数層と接する第二の導電層の表面の一部を介して第二の導電層に電気的に連絡するように形成される、請求項17記載の方法。
【請求項１９】
正端子熱係数層が第二の導電層の表面の一部を覆い、それにより正端子熱係数層に覆われない第一の導電層の表面の一部が第一の端子として機能する、請求項18記載の方法。
【請求項２０】
セルケース上に、電池内の圧力が規定値よりも大きくなった場合に電池内の気体が放出され得る少なくとも1つの通気手段を形成する工程をさらに含む、請求項17記載の方法。
【国際調査報告】
2009541934.tif 000016
2009541934.tif 000017
2009541934.tif 000018