(57)【要約】  パウチセル（２０Ａ、２０）は、金属積層フィルムから形成される略直方体のセルハウジング（２、２１）と、セルハウジング（２、２１）内に封止される電極アセンブリ（６０）と、セルハウジング（２、２１）内に配置される集電装置と、を含む。電極アセンブリ（６０）は、交互の正電極部および負電極部を含み、正電極部および負電極部は、少なくとも１つの分離板によって分離され、スタック軸（６６）に沿ってスタックされる。集電装置は、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、セルハウジング（２、２１）に形成される開口（２８、４２８）を介して、セルハウジング（２、２１）から出る。開口（２８、４２８）は、セルハウジング（２、２１）の側面（２４）の、セルハウジング（２、２１）を閉鎖する封止結合（４０）から離れて間隔を置かれる位置であって、スタック軸（６６）に対向する位置に形成される。
2019504445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セルであって、
前記電気化学セルは、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングと、前記セルハウジング内に配置される電極アセンブリと、集電装置と、を含み、
前記セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って前記第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成し、
前記電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含み、前記正電極部および前記負電極部は、少なくとも１つの分離板によって分離され、スタック軸に沿ってスタックされ、
前記集電装置は、前記正電極部および前記負電極部の一方に電気的に接続され、前記セルハウジングに形成される開口を介して、前記セルハウジングから出て、
前記第１のハウジング部は、ベースと、前記ベースの外周から突出し、前記ベースを囲む側壁と、を備え、端が開放された容器を形成し、
前記スタック軸は、前記ベースに垂直な方向に延在し、
前記開口は、前記側壁の、前記封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、前記スタック軸に対向する位置に形成され、
前記集電装置は、集電板および端子板を含み、
前記集電板は、前記側壁と、前記正電極部および前記負電極部の前記一方と、の間に配置され、前記正電極部および前記負電極部の前記一方に電気的に接続され、前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆い、
前記端子板は、前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆い、前記セルハウジングの外側に配置され、前記端子板は、前記開口を介して前記集電板に直接接触し、前記集電板と電気接続を形成する、
電気化学セル。
【請求項２】
力が前記端子板に印加され、前記端子板と前記集電板とを直接接触させる、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記端子板および前記集電板は、溶接なしの電気接続を形成する、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記集電板は、前記端子板に溶接され、前記溶接は、前記開口内に位置決めされる、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項５】
第２の集電装置をさらに備え、
前記第２の集電装置は、前記正電極部および前記負電極部の他方に電気的に接続され、前記セルハウジングに形成される第２の開口を介して、前記セルハウジングから出る、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記セルハウジングは、直方体であり、第１の端面、対向する第２の端面および前記第１の端面と前記第２の端面との間に延在する４つの側面を含み、
第１の開口は、前記４つの側面のうちの１つに形成され、前記第２の開口は、前記４つの側面のうちの他の１つに形成される、
請求項５に記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記第１の開口は、前記４つの側面のうちの１つに形成され、前記第２の開口は、前記４つの側面のうちの前記１つに対向する側面に形成される、
請求項６に記載の電気化学セル。
【請求項８】
前記第１の開口は、前記４つの側面のうちの１つに形成され、前記第２の開口は、前記４つの側面のうちの前記１つに隣接する側面に形成される、
請求項６に記載の電気化学セル。
【請求項９】
前記端子板および前記集電板の一方は、突起を含み、前記突起は、前記開口を通り、前記端子板および前記集電板の他方の方に突出し、前記端子板および前記集電板の前記他方と電気接続を形成する、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
前記集電装置は、前記開口を囲む封止を含み、前記封止は、前記側壁と、前記端子板および前記集電板の一方と、の間に配置される、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
前記端子板および前記集電板の各々は、第１の側面および対向する第２の側面を備え、前記第１の側面および前記第２の側面の各々は、略平面状であり、表面特徴を有さない、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１２】
前記集電装置は、前記集電板および前記端子板からなる、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１３】
電気化学セルであって、
前記電気化学セルは、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングと、前記セルハウジング内に配置される電極アセンブリと、集電装置と、を含み、
前記セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って前記第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成し、
前記電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含み、前記正電極部および前記負電極部は、少なくとも１つの分離板によって分離され、スタック軸に沿ってスタックされ、
前記集電装置は、前記正電極部および前記負電極部の一方に電気的に接続され、前記セルハウジングに形成される開口を介して、前記セルハウジングから出て、
前記第１のハウジング部は、ベースと、前記ベースの外周から突出し、前記ベースを囲む側壁と、を備え、端が開放された容器を形成し、
前記スタック軸は、前記ベースに垂直な方向に延在し、
前記開口は、前記側壁の、前記封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、前記スタック軸に対向する位置に形成され、
前記集電装置は、集電板からなり、前記集電板は、
前記側壁と、前記正電極部および前記負電極部の前記一方と、の間に配置され、
前記正電極部および前記負電極部の前記一方に電気的に接続され、
前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆うように位置決めされ、
突起を含み、前記突起は、前記開口を通って延在し、端子を形成する、
電気化学セル。
【請求項１４】
前記突起は、前記集電板と一体的に形成され、平面において終端する、
請求項１３に記載の電気化学セル。
【請求項１５】
第２の集電装置をさらに備え、
前記第２の集電装置は、前記正電極部および前記負電極部の他方に電気的に接続され、前記セルハウジングに形成される第２の開口を介して、前記セルハウジングから出る、
請求項１３に記載の電気化学セル。
【請求項１６】
複数の電気化学セルを備えるバッテリパックであって、
前記複数の電気化学セルの各々は、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングと、前記セルハウジング内に配置される電極アセンブリと、集電装置と、を含み、
前記セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って前記第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成し、
前記電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含み、前記正電極部および前記負電極部は、少なくとも１つの分離板によって分離され、スタック軸に沿ってスタックされ、
前記集電装置は、前記正電極部および前記負電極部の一方に電気的に接続され、前記セルハウジングに形成される開口を介して、前記セルハウジングから出て、
前記第１のハウジング部は、ベースと、前記ベースの外周から突出し、前記ベースを囲む側壁と、を備え、端が開放された容器を形成し、
前記スタック軸は、前記ベースに垂直な方向に延在し、
前記開口は、前記側壁の、前記封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、前記スタック軸に対向する位置に形成され、
前記複数の電気化学セルの１つの前記集電装置の部分は、隣接する電気化学セルの集電装置の部分に直接接触し、電気接続を形成する、
バッテリパック。
【請求項１７】
前記集電装置は、集電板および端子板を含み、
前記集電板は、前記側壁と、前記正電極部および前記負電極部の前記一方と、の間に配置され、前記正電極部および前記負電極部の前記一方に電気的に接続され、前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆い、
前記端子板は、前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆い、前記セルハウジングの外側に配置され、前記端子板は、前記開口を介して、前記集電板に直接接触し、前記集電板と電気接続を形成する、
請求項１６に記載のバッテリパック。
【請求項１８】
前記端子板および前記集電板の一方は、突起を含み、前記突起は、前記開口を通り、前記端子板および前記集電板の他方の方に突出し、前記端子板および前記集電板の前記他方と電気接続を形成する、
請求項１７に記載のバッテリパック。
【請求項１９】
前記集電装置は、前記開口を囲む封止を含み、前記封止は、前記側壁と、前記端子板および前記集電板の一方と、の間に配置される、
請求項１７に記載のバッテリパック。
【請求項２０】
前記集電装置は、集電板からなり、前記集電板は、
前記側壁と、前記正電極部および前記負電極部の前記一方と、の間に配置され、
前記正電極部および前記負電極部の前記一方に電気的に接続され、
前記側壁に平行に配向され、前記開口を覆うように位置決めされ、
突起を含み、前記突起は、前記開口を通って延在し、端子を形成する、
請求項１６に記載のバッテリパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]本発明は、スタックまたは巻回配置の電極板を含むバッテリセルおよびバッテリセル内に配置される集電装置に関するものであり、集電装置は、バッテリセル内で電極板と電気接続を形成し、バッテリセルパウチハウジングの開口を介して、セルから電流の転送を可能にする。
【背景技術】
【０００２】
[002]バッテリパックは、携帯用電子機器から再生可能電力システムおよび環境に優しい自動車にわたるさまざまな技術に電力を提供する。例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、バッテリパックおよび電気モータを内燃機関とともに使用し、燃料効率を上昇する。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、各バッテリモジュールは、いくつかの電気化学セルを含む。セルは、２次元または３次元アレイに配置され、直列または並列に電気的に接続される。同様に、バッテリパック内のバッテリモジュールは、直列または並列に電気的に接続される。
【０００３】
[003]異なるセルタイプが出現し、多種多様な設置状況の空間要求に対処しており、自動車において用いられる最も一般的なタイプは、円筒形セル、角柱形セルおよびパウチセルである。セルタイプに関係なく、各セルは、セルハウジングおよびセルハウジング内に配置される電極アセンブリを含んでもよい。電極アセンブリは、交互にスタックまたは巻回された正電極板および負電極板の連続を含み、正電極板および負電極板は、中間の分離板によって分離される。各セルは、第１の集電装置および第２の集電装置を含んでもよく、第１の集電装置は、正電極板に電気的に接続され、正電極板をセルハウジングの外側に配置された正セル端子に結合し、第２の集電装置は、負電極板に電気的に接続され、負電極板をセルハウジングの外側に配置された負セル端子に結合する。
【０００４】
[004]パウチセルでは、第１および第２の集電装置の各々は、典型的には、リードタブを含み、リードタブは、パウチファブリックの２つのスタック層間において、パウチファブリックの層を結合し、封止結合を形成する溶接線に沿って通り、パウチから出る。リードタブを用いて、パウチセルハウジングの内側から外側に電流を流し、外側では、リードタブは、端子のような外部構造に電気的に接続可能である。特別な封止テープを用いて、リードタブを封止結合で囲み、封止結合のところで、リードタブは、層間を通り、パウチから出る。封止テープは、非常に特別な材料特性を有する必要があるので、比較的高価である。例えば、封止テープは、パウチファブリック溶接動作の間に発生するような局所的な熱が印加されるときを除いてすべての条件において固体であり、粘着性および柔軟性を有するままである必要がある。局所的な熱が印加されるとき、封止テープは、溶融し、材料間の開いたギャップ内に流入し、パウチ材料およびそれぞれのリードタブの両方に接着する必要がある。パウチセルハウジングの内側から外側に電流を流すための比較的単純かつ低コストの構造のための要求が存在し、外側において、電流を流すための構造は、外部構造、例えば端子または他のセルに電気的に接続可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[005]パウチセルは、電極アセンブリを含み、電極アセンブリは、パウチタイプの金属積層フィルムセルハウジング内で電解質とともに封止され、発電／記憶装置を形成する。電極アセンブリは、「スタックされた」電極アセンブリでもよく、「スタックされた」電極アセンブリは、交互にスタックされた正電極板および負電極板の連続を含み、正電極板および負電極板は、中間の分離板によって分離される。さらに、パウチセルは、集電装置を含み、集電装置は、電極板の対応する１つと電気接続を形成し、電極アセンブリ内で生成される電流が、集電装置を通りセルから出て流れるのを可能にするとともに、気密封止パウチセルハウジングを維持することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[006]いくつかの態様において、電気化学セルは、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングを含む。セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成する。セルは、セルハウジング内に配置される電極アセンブリを含む。電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含む。正電極部および負電極部は、少なくとも１つの分離板により分離され、スタック軸に沿ってスタックされる。さらに、セルは、集電装置を含み、集電装置は、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、セルハウジングに形成される開口を介して、セルハウジングから出る。第１のハウジング部は、ベースと、ベースの外周から突出し、ベースを囲む側壁と、を含み、端が開放された容器を形成する。スタック軸は、ベースに垂直な方向に延在する。開口は、側壁の、封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、スタック軸に対向する位置に形成される。集電装置は、集電板および端子板を含む。集電板は、側壁と、正電極部および負電極部の一方と、の間に配置され、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、側壁に平行に配向され、開口を覆う。端子板は、側壁に平行に配向され、開口を覆い、セルハウジングの外側に配置される。端子板は、開口を介して、集電板に直接接触し、集電板と電気接続を形成する。
【０００７】
[007]電気化学セルは、以下の特徴の１つまたは複数を含んでもよい。力が端子板に印加され、端子板と集電板とを直接接触させる。端子板および集電板は、溶接なしの電気接続を形成する。集電板は、端子板に溶接され、溶接は、開口内に位置決めされる。セルは、第２の集電装置を含み、第２の集電装置は、正電極部および負電極部の他方に電気的に接続され、セルハウジングに形成される第２の開口を介して、セルハウジングから出る。セルハウジングは、直方体であり、第１の端面、対向する第２の端面および第１の端面と第２の端面との間に延在する４つの側面を含み、第１の開口は、４つの側面のうちの１つに形成され、第２の開口は、４つの側面のうちの他の１つに形成される。第１の開口は、４つの側面のうちの１つに形成され、第２の開口は、４つの側面のうちの前記１つに対向する側面に形成される。第１の開口は、４つの側面のうちの１つに形成され、第２の開口は、４つの側面のうちの前記１つに隣接する側面に形成される。端子板および集電板の一方は、突起を含み、突起は、開口を通り、端子板および集電板の他方の方に突出し、端子板および集電板の他方と電気接続を形成する。集電装置は、開口を囲む封止を含み、封止は、側壁と、端子板および集電板の一方と、の間に配置される。端子板および集電板の各々は、第１の側面および対向する第２の側面を含み、第１の側面および第２の側面の各々は、略平面状であり、表面特徴を有さない。集電装置は、集電板および端子板からなる。
【０００８】
[008]いくつかの態様において、電気化学セルは、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングを含み、セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成する。セルは、セルハウジング内に配置される電極アセンブリを含む。電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含み、正電極部および負電極部は、少なくとも１つの分離板により分離され、スタック軸に沿ってスタックされる。セルは、集電装置を含み、集電装置は、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、セルハウジングに形成される開口を介して、セルハウジングから出る。第１のハウジング部は、ベースと、ベースの外周から突出し、ベースを囲む側壁と、を備え、端が開放された容器を形成する。スタック軸は、ベースに垂直な方向に延在する。開口は、側壁の、封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、スタック軸に対向する位置に形成される。集電装置は、集電板からなる。集電板は、側壁と、正電極部および負電極部の一方と、の間に配置され、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、側壁に平行に配向され、開口を覆うように位置決めされ、開口を通って延在し、端子を形成する突起を含む。
【０００９】
[009]電気化学セルは、以下の特徴の１つまたは複数を含んでもよい。突起は、集電板と一体的に形成され、平面において終端する。セルは、第２の集電装置を含み、第２の集電装置は、正電極部および負電極部の他方に電気的に接続され、セルハウジングに形成される第２の開口を介して、セルハウジングから出る。
【００１０】
[0010]いくつかの態様において、バッテリパックは、複数の電気化学セルを含む。各電気化学セルは、フレキシブルシートから形成されるセルハウジングを含む。セルハウジングは、第１のハウジング部と、封止結合に沿って第１のハウジング部に結合される第２のハウジング部と、を有し、パウチを形成する。各セルは、セルハウジング内に配置される電極アセンブリを含む。電極アセンブリは、交互の正電極部および負電極部を含む。正電極部および負電極部は、少なくとも１つの分離板により分離され、スタック軸に沿ってスタックされる。各セルは、集電装置もまた含み、集電装置は、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、セルハウジングに形成される開口を介して、セルハウジングから出る。第１のハウジング部は、ベースと、ベースの外周から突出し、ベースを囲む側壁と、を備え、端が開放された容器を形成する。スタック軸は、ベースに垂直な方向に延在する。開口は、側壁の、封止結合から離れて間隔を置かれる位置であって、スタック軸に対向する位置に形成され、複数の電気化学セルの１つの集電装置の部分は、隣接する電気化学セルの集電装置の部分に直接接触し、電気接続を形成する。
【００１１】
[0011]バッテリパックは、以下の特徴の１つまたは複数を含んでもよい。集電装置は、集電板および端子板を含む。集電板は、側壁と、正電極部および負電極部の一方と、の間に配置され、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、側壁に平行に配向され、開口を覆う。端子板は、側壁に平行に配向され、開口を覆い、セルハウジングの外側に配置され、端子板は、開口を介して、集電板に直接接触し、集電板と電気接続を形成する。端子板および集電板の一方は、突起を含み、突起は、開口を通り、端子板および集電板の他方の方に突出し、端子板および集電板の他方と電気接続を形成する。集電装置は、開口を囲む封止を含み、封止は、側壁と、端子板および集電板の一方と、の間に配置される。集電装置は、集電板からなり、集電板は、側壁と、正電極部および負電極部の一方と、の間に配置され、正電極部および負電極部の一方に電気的に接続され、側壁に平行に配向され、開口を覆うように位置決めされ、突起を含み、突起は、開口を通って延在し、端子を形成する。
【００１２】
[0012]有利には、集電装置は、パウチセルを形成するのに用いられる封止結合から離れて間隔を置かれる位置に配置され、特に、パウチ側壁における開口を覆う位置に配置され、開口は、電極アセンブリのスタック軸に対向する（スタック軸に平行な面内に存在する）。封止結合のところよりもむしろこの位置に開口を形成することによって、市販の封止材料を用いて、集電装置の周りの漏れを防止することができ、それによって、比較的高コストの封止テープの使用をなくし、セルを製造するコストが減少する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】パウチセルのアレイを含むバッテリパックの部分分解斜視図である。
【図２】集電装置を含むパウチセルの斜視図である。
【図３】図２のパウチセルの概略断面図を、図２の線３−３に沿って示す。
【図４】正電極板、負電極板および分離板を含む電極対の斜視図であり、分離板は、正電極板および負電極板と交互にある。
【図５】電極板スタックの断面図であり、正電極板の正の折り曲げられた部分が、重ねられた構成で、かつ、集電板と電気的に接触して配置されることを示し、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図６】集電装置の断面図を、図２の線３−３に沿って示し、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図７】代替実施形態の集電装置の断面図であり、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図８】他の代替実施形態の集電装置の断面図であり、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図９】他の代替実施形態の集電装置の断面図であり、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図１０】代替実施形態の集電装置の断面図であり、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図１１】隣接するパウチセル間に形成される電気接続の断面図であり、各パウチセルは、図１０の集電装置を含み、明確にするために、負電極板および分離板は省略される。
【図１２】パウチセルのアレイを含むバッテリパックの部分分解斜視図である。
【図１３】代替実施形態の電極スタックの部分断面図である。
【図１４】セルの側面図であり、セルの側面の例示的な開口を示す。
【図１５】セルの側面図であり、セルの側面の他の例示的な開口を示す。
【図１６】セルの側面図であり、セルの側面の他の例示的な開口を示す。
【図１７】セルの側面図であり、セルの側面の他の例示的な開口を示す。
【図１８】セルの側面図であり、セルの側面のさらに他の例示的な開口を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0031]図１から図３を参照すると、電力を提供するのに用いられるバッテリパック１は、複数の電気化学セル２０を含み、複数の電気化学セル２０は、電気的に相互接続され、整理された方法でバッテリパック用ハウジング２内に格納される。バッテリパック用ハウジング２は、パック容器部３および着脱可能なパック蓋４を含む。セル２０は、電極アセンブリ６０（図３および図４）を含むリチウムイオン・パウチセルであり、電極アセンブリ６０は、セルハウジング２１内で電解質とともに封止され、発電／記憶装置を形成する。いくつかの実施形態では、セル２０のグループは、一緒に結合され、バッテリモジュール（図示せず）を形成してもよく、バッテリモジュールは、次に、バッテリパック用ハウジング２内に格納される。しかしながら、図示の実施形態では、セル２０は、モジュールに結合されず、その代わりにバッテリパック用ハウジング端子６、７に直接電気的に接続される。バッテリパック用ハウジング２内で、セル２０は、直列または並列に電気的に接続される。
【００１５】
[0032]各セル２０は、パウチタイプのセルハウジング２１を含む。セルハウジング２１は、直方体形状を有する。図示の実施形態では、セルハウジング２１は、立方体形状を有し、６つの直交面を含む。面は、第１の端面２２と、第１の端面２２に対向する第２の端面２３と、第１の側面２４と、第１の側面２４に隣接する第２の側面２５と、第２の側面２５に隣接し、第１の側面２４に対向する第３の側面２６と、第３の側面２６および第１の側面２４に隣接する第４の側面２７と、を含み、第４の側面２７は、第２の側面２５に対向する。第１の側面２４、第２の側面２５、第３の側面２６および第４の側面２７の各々は、第１の端面２２と第２の端面２３との間に延在し、６つの面は、電極アセンブリ６０によって占有される封止された内部空間を一緒に定義する。
【００１６】
[0033]パウチタイプのセルハウジング２１は、金属積層ポリマーフィルムシートの２つのブランクのアセンブリである。各ブランクは、折り曲げられ、端が開放された箱の形状を形成する。第１のブランクは、比較的深い箱に対応し、この箱は、第１のセルハウジング部または容器４２として機能し、電極アセンブリ６０を受け入れるように寸法形成される。容器４２は、セルハウジングの第２の端面２３に対応するベースと、セルハウジング側面２４、２５、２６、２７によって定義される閉鎖された部分に対応する側壁と、を有する。第２のブランクは、比較的浅い箱に対応し、この箱は、容器４２の開放端を閉鎖する第２のハウジング部またはカバー４４として機能する。カバー４４は、セルハウジングの第１の端面２２に対応し、側面２４、２５、２６、２７の各々に例えば溶接を介して結合される。特に、連続封止結合４０は、側面２４、２５、２６、２７とセルハウジングの第１の端面２２との間に交線に沿って形成され、封止された直方体パウチを形成し、このパウチの深さは、いくつかの従来のパウチタイプのセルハウジングの深さより大きい。例えば、いくつかの実施形態では、深さは、２０ｍｍより大きい。図示の実施形態では、セルハウジング２１は、立方体形状であり、長さ、幅および高さの寸法は、９０ｍｍ以上である。
【００１７】
[0034]セルハウジング２１は、セルハウジング側面２４、２６に形成される開口２８、２９を含み、開口２８、２９は、集電装置７０、７１と協働し、セルハウジング２１から電流の転送を可能にする。第１の開口２８は、側面の１つ、例えば第１の側面２４に形成され、第２の開口２９は、対向する側面、例えば第３の側面２６に形成される。さらに、第１の開口２８および第２の開口２９は、封止結合４０から離れて間隔を置かれる。例えば、図示の実施形態では、第１の開口２８および第２の開口２９は、それぞれの側面２４、２６の略中央にあり、一方、封止結合４０は、ハウジングの第１の端面２２に隣接する。この配置によって、第１および第２の開口２８、２９は、セルハウジングの第２の端面２３によって定義される面に垂直な面にあり、それゆえ、電極アセンブリ６０のスタック軸６６（後述する）に対向する。
【００１８】
[0035]図３および図４を参照すると、電極アセンブリ６０は、セルハウジング２１内に配置され、交互にスタックされた正電極板６１および負電極板６２の連続を含み、正電極板６１および負電極板６２は、中間の分離板３０、３２によって分離される。分離板３０、３２は、各々透過性膜であり、正電極板６１および負電極板６２を離れて保つように機能し、電気短絡を防止し、同時にまた、電解質内で提供されるイオン電荷担体であって、セル２０内の電流の通過の間、回路を閉鎖するのに必要なイオン電荷担体の通過を可能にする。分離板３０、３２は、例えば、ポリプロピレン−ポリエチレン−ポリプロピレン３層膜のような電気絶縁材料から形成される。
【００１９】
[0036]スタックされた電極板６１、６２および分離板３０、３２の連続は、本願明細書において、「板スタック」６４と称され、板スタック６４のスタック軸６６は、板スタック６４の中央を通りスタッキング方向に平行な方向に延在する。電極アセンブリ６０がセルハウジング２１内に配置されるとき、電極板６１、６２は、セルハウジングの第１および第２の端面２２、２３に平行であり、スタック軸６６は、セルハウジングの第１および第２の端面２２、２３に垂直な方向に延在する。電極板６１、６２は、（例えば数十ｍｍまたは数百ｍｍのオーダーの厚さを有する）全体のセルの厚さと比較して非常に薄く（例えば、約０．０９５ｍｍから０．１４５ｍｍのオーダーの厚さを有する）、それゆえ、図３では概略的に示される。
【００２０】
[0037]スタッキングの間、電極アセンブリ６０を形成する正電極板６１、負電極板６２および分離板３０、３２は、層構成またはスタック構成でスタッキング方向に配置される。スタック構成では、分離板３０、３２は、スタック軸６６に沿ってスタックされ、スタック６４のすべての分離板３０、３２の周辺エッジは、スタック軸６６の方向に平行な方向に整列配置される。
【００２１】
[0038]さらに、正電極板６１および負電極板６２は、スタック軸に横方向（すなわち、長さ方向）にそれぞれの分離板３０、３２に対して部分的にオフセットされる。特に、正電極板６１は、スタック軸６６に沿ってスタックされ、正電極板６１の周辺エッジは、スタック軸６６の方向に平行な方向に互いに整列配置されるが、分離板３０、３２に対して長さ方向に平行な第１の方向に部分的にオフセットされる。図４では、第１の方向は、矢印３４によって表される。それゆえ、正電極板６１の各々の一方のエッジ６１ａは、分離板３０、３２の対応するエッジ３０ａ、３２ａを越えて延在し、その結果、露出した導電材料の正の「クリアレーン」６３を生ずる。
【００２２】
[0039]負電極板６２は、スタック軸６６に沿ってスタックされ、負電極板６２の周辺エッジは、スタック軸６６の方向に平行な方向に互いに整列配置されるが、分離板３０、３２に対して第２の方向に部分的にオフセットされ、第２の方向は、長さ方向に平行であり、第１の方向の反対である。図４では、第２の方向は、矢印３５によって表される。それゆえ、負電極板６２の各々の一方のエッジ６２ｂは、分離板３０、３２の対応するエッジ３０ｂ、３２ｂを越えて延在し、その結果、露出した導電材料の負の「クリアレーン」６５を生ずる。
【００２３】
[0040]図５を参照すると、各正電極板６１のクリアレーン６３は、板スタック６４の側面に対して折り曲げられてもよい。同様に、各負電極板６２のクリアレーン６５は、板スタック６４の対向側面に対して折り曲げられてもよい（図示せず）。スタック軸６６に沿った電極板６１、６２の相対的な間隔のため、折り曲げられたクリアレーン６３、６５は、重なるルーバー構成を形成し、各クリアレーン６３、６５の部分が露出し、セルハウジング２１の側面（すなわち、側面２４）に対向する。板スタック６４の所定の側面上の折り曲げられたクリアレーンは、協働し、略平面状の導電面を形成し、この導電面を用いて、後述するように、集電装置７０、７１と電気接続を形成することができる。
【００２４】
[0041]図２、図３および図６を参照すると、各セル２０はまた、第１の集電装置７０および第２の集電装置７１を含み、集電装置７０、７１は、板スタック６４の板６１、６２と溶接なしの電気接続を形成する。第１の集電装置７０は、第１の開口２８に配置され、第２の集電装置７１は、第２の開口２９に配置される。第１の集電装置７０および第２の集電装置７１は同一であり、それゆえ、第１の集電装置７０のみを詳述する。第１および第２の集電装置７０、７１の両方に共通の要素は、共通の参照符号によって参照される。
【００２５】
[0042]第１の集電装置７０は、集電板７２および端子板８２を含むツーピースの装置である。集電板７２は、薄い導電板であり、電極対向面７３と、電極対向面７３に対向する側面対向面７４と、電極対向面７３と側面対向面７４との間に延在する周辺エッジ面７５と、を含む（図５および図６参照）。図示の実施形態では、周辺エッジ面７５は、電極スタック６４の側面の矩形形状に対応する矩形形状を定義する。電極対向面７３および側面対向面７４の両方は、略平面状であり、表面特徴を有さない。さらに、電極対向面７３および側面対向面７４は、電極板スタック６４の対向側面と同じ形状および略同じサイズを有するように寸法形成される。集電板７２は、ハウジングの第１の側面２４と電極アセンブリ６０との間に配置される。特に、電極対向面７３は、正電極板６１の折り曲げられたクリアレーン６３に直接接触し、電気接続を形成する。さらに、側面対向面７４がハウジングの第１の側面２４に平行で、第１の開口２８を覆うように、集電板７２は配向される。集電板７２の側面対向面７４が、ハウジングの第１の側面２４の内面に当接し、同時に、正電極板６１の折り曲げられたクリアレーン６３とも接触するように、セルハウジング２１および電極アセンブリ６０は寸法形成される。
【００２６】
[0043]端子板８２は、薄い導電板であり、ハウジング対向面８３と、ハウジング対向面８３に対向する外向きの対向面８４と、ハウジング対向面８３と外向きの対向面８４との間に延在する周辺エッジ面８５と、を含む（図６参照）。図示の実施形態では、周辺エッジ面８５は、略矩形形状を定義するが、略矩形形状に限定されるものではない。端子板８２の中央部８１は、周辺に対してわずかにオフセットされ、それゆえ、ハウジング対向面８３および外向きの対向面８４の各々は、わずかに非平面状である。特に、中央領域８１において、ハウジング対向面８３は凸状であり、一方、外向きの対向面８４は凹状である。端子板８２は、セルハウジング２１の外側に配置され、ハウジングの第１の側面２４の外面に当接し、第１の開口２８を覆う。ハウジング対向面８３がハウジングの第１の側面２４に平行で、第１の開口２８を介して集電板７２に対向するように、端子板８２は配向される。さらに、中央部８１の凸部が第１の開口２８内に突出し、集電板７２に当接するように、端子板８２は位置決めされ、それによって、直接電気接続は、集電板７２と端子板８２との間に形成される。
【００２７】
[0044]封止材料のビード４８は、開口２８周辺に設けられ、気密封止を形成し、電解質がセルハウジング２１から開口２８を通って漏れるのを防止する。図示の実施形態では、ビード４８は、端子板ハウジング対向面８３とハウジングの第１の側面２４との間に設けられている。代替的には、ビード４８が集電板の側面対向面７４とハウジングの第１の側面２４との間に、または、両方の位置に設けられてもよいことを理解されたい。有利には、封止材料が封止結合４０から遠い位置で用いられるので、必要な特別の材料特性が少ない。このために、ビード４８を設けるのに用いられる封止材料は、市販の材料でもよい。封止材料は、例えば、感圧接着剤またはガスケット材料でもよい。その結果、封止材料は、いくつかの従来のパウチセルにおいて用いられるいくつかの封止材料と比較して、低コストで封止結合内の封止を形成することができる。
【００２８】
[0045]第２の集電装置７１は、第２の開口２９に配置される（図３）。第２の集電装置７１の集電板７２は、ハウジングの第３の側面２６と電極アセンブリ６０との間に配置され、側面対向面７４がハウジングの第３の側面２６に平行で、第２の開口２９を覆うように配向される。さらに、第２の集電装置７１の電極対向面７３は、負電極板６２の折り曲げられたクリアレーン６５に直接接触し、電気接続を形成し、一方、側面対向面７４は、セルハウジングの第３の側面２６の内面に当接する。さらに、第２の集電装置７１の端子板８２は、セルハウジング２１の外側に配置され、ハウジングの第３の側面２６の外面に当接し、第２の開口２９を覆う。ハウジング対向面８３がハウジングの第３の側面２６に平行で、第２の開口２９を介して集電板７２に対向するように、端子板８２は配向される。さらに、中央部８１の凸部が第２の開口２９内に突出し、集電板７２に当接するように、端子板８２は位置決めされ、それによって、直接電気接続は、集電板７２と端子板８２との間に形成される。
【００２９】
[0046]第１の集電装置７０および第２の集電装置７１の両方において、直接電気接続は、集電板７２と端子板８２との間に、端子板８２の凸状の中央部８１と集電板７２の側面対向面７４との間の直接接触を介して形成される。特に、溶接なしの直接電気接続は、集電板７２の側面対向面７４と端子板８２のハウジング対向面８３との間に開口２８、２９の近くで形成される。電気接続が、端子板８２の対向面８３と集電板７２の対向面７４との間に形成されることを確実にするために、オプションで、外力が提供されてもよい。例えば、（図６の矢印によって表される）力Ｆは、端子板８２の外向きの対向面８４に印加され、開口２８、２９を介して、端子板８２と集電板７２とを直接接触させる。後述するように、力Ｆは、例えば、バネ（図示せず）によってまたは隣接セル２０によって外向きの対向面８４に印加されてもよい。
【００３０】
[0047]図７を参照すると、代替実施形態の集電装置１７０は、集電板７２と端子板８２との溶接接続４６を含む。例えば、集電板７２は、抵抗溶接、超音波溶接または他の方法を介して、開口２８、２９を通る溶接によって端子板８２に溶接され、これらの要素間の信頼性が高い電気接続を確実にしてもよい。
【００３１】
[0048]図８を参照すると、他の代替実施形態の集電装置２７０は、図６に関して上述した集電装置７０に類似し、共通の要素は、共通の参照符号を用いて参照される。集電装置２７０は、集電板７２と、上述した端子板８２に対して変更された端子板２８２と、を含む。特に、端子板２８２は、突起２８６を含み、突起２８６は、ハウジング対向面８３上に形成され、集電板７２の方に延在する。突起２８６は、開口２８、２９に対応する位置に設けられる。さらに、突起２８６は、セルハウジング２１と封止剤のビード４８との厚さの合計に対応する高さを有し、それゆえ、開口２８、２９を通り突出し、集電板７２に直接接触し、集電板７２と電気接続を形成するように構成される。突起２８６は、平坦な接触面２８７において終端し、接触面２８７と集電板７２との間の接触面積を最大にする。図示の実施形態では、突起２８６は、円形の断面形状を有するが、この形状を有することに限定されるものではない。上述した実施形態のように、封止材料のビード４８は、開口２８、２９周辺の端子板２８２のハウジング対向面８３に設けられ、気密封止を形成し、電解質がセルハウジング２１から漏れるのを防止する。図示の実施形態では、端子板２８２と集電板７２との間の電気接続は、溶接なしの直接電気接続である。
【００３２】
[0049]図９を参照すると、代替実施形態の集電装置３７０は、集電板７２と端子板２８２との間の溶接接続３４６を含む。例えば、集電板７２は、抵抗溶接、超音波溶接または他の方法を介して、開口２８、２９を通る溶接によって端子板２８２に溶接され、これらの要素間の信頼性が高い電気接続を確実にしてもよい。
【００３３】
[0050]図１０および図１１を参照すると、他の代替実施形態の集電装置４７０は、図６に関して上述した集電装置７０に類似し、共通の要素は、共通の参照符号を用いて参照される。集電装置４７０は、ワンピースの要素であり、上述した集電板７２に対して変更された集電板４７２のみを含む。集電板４７２は、突起４８６を含み、突起４８６は、側面対向面７４上に形成され、セルハウジング２１の側面２４、２６の方に延在する。突起４８６は、開口２８、２９に対応する位置に設けられる。さらに、突起４８６は、セルハウジング２１と封止剤のビード４８との厚さの合計に対応する高さか、または、わずかに大きい高さを有し、それゆえ、開口２８、２９を通り突出するように構成される。この構成によって、１つのセル２０ａの突起４８６ａは、隣接セル２０ｂの突起４８６ｂと直接電気接続を形成することができる。突起４８６は、平坦な接触面４８７において終端し、接触面４８７と外部構造、例えば隣接する突起４８６ｂとの間の接触面積を最大にする。図示の実施形態では、突起４８６は、略矩形の断面形状を有するが、この形状を有することに限定されるものではない。上述した実施形態のように、封止材料のビード４８は、開口２８、２９を囲む集電板４７２の側面対向面７４に設けられ、気密封止を形成し、電解質がセルハウジング２１から漏れるのを防止する。
【００３４】
[0051]図１２を次に参照すると、オプションで、直接接触を提供する力Ｆは、例えば、各集電装置７０、７１内の集電板７２と端子板８２との間において、または、隣接セル２０ａ、２０ｂの突起４８６ａ、４８６ｂ間において、セルハウジング２１に対して外部から生成されてもよい。図１２は、バッテリパック１を示し、バッテリパック１は、バッテリパック用ハウジング２内の列Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４および行Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５に配置されるセル２０のアレイを含む。各集電装置７０、７１内の集電板７２と端子板８２との間の電気接続、または、隣接セル２０ａ、２０ｂの突起４８６ａ、４８６ｂ間の電気接続は、１列のセル２０および１行のセル２０を圧接することによって生成および／または保証される。具体的には、セル列に沿った圧縮力は、弾性部材１３を、列のセル２０とバッテリパック用ハウジング２の容器部３の側壁３ａとの間に設けることによって達成される。例えば、波形バネ１３のような弾性部材は、各列Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の一端または両端に配置され、列の各集電装置７０、７１内の集電板７２と端子板８２との間の電気接続、または、列の隣接セル２０ａ、２０ｂの突起４８６ａ、４８６ｂ間の電気接続を確実にすることができる。同様に、波形バネ１３は、各行Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５の一端または両端に配置され、行の各集電装置７０、７１内の集電板７２と端子板８２との間の電気接続、または、行の隣接セル２０ａ、２０ｂの突起４８６ａ、４８６ｂ間の電気接続を確実にする。他の実施形態では、代替的に、弾性部材１３は、隣接セル２０ａ、２０ｂ間に行または列に沿って配置され、電気接続が各集電装置７０、７１内に形成されるのを確実にすることができる。
【００３５】
[0052]いくつかの実施形態では、第１の集電装置７０の集電板７２および端子板８２は、第１の導電材料から形成される、または、第１の導電材料でメッキされ、第１の導電材料は、正電極板６１を形成するのに用いられる材料に対応し、例えばアルミニウムである。さらに、第２の集電装置７１の集電板７２および端子板８２は、第２の導電材料から形成される、または、第２の導電材料でメッキされ、第２の導電材料は、負電極板６２を形成するのに用いられる材料に対応し、例えば銅である。
【００３６】
[0053]図１３を参照すると、第１の集電装置７０および第２の集電装置７１の集電板７２は、対応する正電極板６１または負電極板６２の折り曲げられた部分（例えば、クリアレーン６３、６５）に対して押圧されるものとして上述され、溶接なしの電気接続を形成するが、他の接続構成を用いて、溶接なしの電気接続を形成してもよい。例えば、第１の集電装置７０の集電板７２は、折り曲げられていない正電極板６１の周辺エッジ６１ａへの直接接触を介して電気的に接続されてもよい。同様に、第２の集電装置７１の集電板７２は、折り曲げられていない負電極板６２の周辺エッジ６２ｂへの直接接触を介して電気的に接続されてもよい。このように、第１および第２の集電装置７０、７１は、電極板６１、６２のエッジ面との直接電気接続を、溶接なしの圧力接触を介して形成してもよい。
【００３７】
[0054]図１４から図１８を参照すると、電流密度が開口２８、２９に限定されるので、セルハウジング内に形成される開口２８、２９の位置および配置は、全体のセル記憶容量に影響を及ぼしうる。これは、高い電流密度を有するセル領域は、より低い電流密度の他の領域より高速に劣化する傾向があり、それゆえ、セル記憶容量を減少するからである。それゆえ、セルハウジング２１の所定の側面（すなわち、側面２４）のために、任意の位置での電流密度を最小化するようにおよび／またはセル２０の側面にわたり電流密度をより均一に分布するように配置される１つまたは複数の開口として開口２８を提供することは有利になりうる。しかしながら、任意の位置での電流密度を減少することの利点は、セルハウジング２１が開口２８の周辺に沿って確実に封止され、電解質がセル２０から漏れることおよび水分がセル２０内に入ることを防止することに関連付けられた技術的挑戦とバランスさせなければならない。これらの挑戦は、セルハウジング２１内の開口または開口の周辺エッジの全長を最小化することによって最小化される。
【００３８】
[0055]図１４を参照すると、例示的一実施形態では、対応するセル側面２４、２６に配置される１つのセル開口２８、２９（開口２８のみが示される）が存在する。セル開口２８は、円形状である。図示の実施形態では、開口２８は、ハウジングの第２の端面２３よりハウジングの第１の端面２２の近くに位置するが、開口２８は、この位置に限定されるものではない。円形形状が示されるが、開口２８が多角形形状または不規則にカーブする形状（すなわち、腎臓形状）を有することができることを理解されたい。
【００３９】
[0056]図１５を参照すると、他の例示的実施形態では、複数の相互に間隔を置かれたセル開口１２８、１２９（開口１２８のみが示される）が、両側面２４、２６に存在する。図示の実施形態では、略矩形形状である２つの細長い開口１２８が存在する。開口１２８は、開口１２８の長軸が互いに平行に延在するように配置され、セルハウジング２１の第１の端面２２と第２の端面２３との間に延在するように配向される。略矩形形状が示されるが、開口１２８が丸形端を有することができるかまたは長円または他の細長い形状を有することができることを理解されたい。
【００４０】
[0057]図１６を参照すると、他の例示的実施形態では、複数の相互に間隔を置かれたセル開口２２８、２２９（開口２２８のみが示される）が、両側面２４、２６に存在する。図示の実施形態では、略矩形形状である５つの細長い開口２２８が存在する。開口２２８は、開口２２８の長軸が互いに平行に延在するように配置され、セルハウジング２１の第２の側面２５と第４の側面２７との間に延在するように配向される。略矩形形状が示されるが、開口２２８が丸形端を有することができるかまたは長円または他の細長い形状を有することができることを理解されたい。
【００４１】
[0058]図１７を参照すると、他の例示的実施形態では、複数の相互に間隔を置かれたセル開口３２８、３２９（開口３２８のみが示される）が、両側面２４、２６に存在する。図示の実施形態では、略正方形形状である５つの開口２２８が２列存在する。２列は平行に配置され、それゆえ、列に平行な軸は、セルハウジング２１の第１の端面２２と第２の端面２３との間に延在するように配向される。略正方形形状が示されるが、開口２２８が円形または他の多角形の形状を有することができることを理解されたい。代替的に、列がセルハウジング２１の第２の側面２５と第４の側面２７との間に延在しうる、または、斜めの配向で延在しうることもまた理解されたい。
【００４２】
[0059]図１８を参照すると、さらに他の例示的実施形態では、対応するセル側面２４、２６に配置される１つのセル開口４２８、４２９（開口４２８のみが示される）が存在し、セル開口４２８、４２９は、不規則形状である。図示の実施形態では、開口４２８は、円形の中央部４２８ａと、中央部４２８ａから半径方向外向きに延在する細長いスロット４２８ｂと、を含む。
【００４３】
[0060]図６に示される実施形態では、端子板８２の中央部８１は、凸状であり、開口２８を通り突出し、集電板７２と電気接続を形成する。いくつかの代替実施形態では、端子板８２の中央部ではなく、むしろ集電板７２の中央部が凸状でもよいことを理解されたい。さらに他の代替実施形態では、端子板８２および集電板７２の両方は、実質的に平面状でもよく（例えば、凸部なしかつ突起なし）、力Ｆは、端子板８２の外向きの対向面８４に印加され、開口２８、２９を介して、端子板８２と集電板７２とを直接接触させてもよい。
【００４４】
[0061]図示の実施形態では、セルハウジング２１は、側面の１つに形成される第１の開口２８と、この１つの側面に対向する側面に形成される第２の開口２９と、を有するものとして記載される。しかしながら、セルハウジング２１は、この構成に限定されるものではない。例えば、いくつかの実施形態では、セルハウジング２１は、側面の１つに形成される第１の開口２８と、この１つの側面に隣接する側面に形成される第２の開口２９と、を含んでもよい。他の実施形態では、セルハウジング２１は、２つの第１の開口２８および２つの第２の開口２９を含んでもよく、１つの第１の開口２８は、対向側面の各々に配置され、１つの第２の開口は、対向側面に隣接する側面の各々に配置される。
【００４５】
[0062]本願明細書では、電極アセンブリ６０は、スタックされた板６１、６２の連続を含む「スタックされた」電極アセンブリとして記載されるが、電極アセンブリ６０は、この構成に限定されるものではない。例えば、いくつかの実施形態では、電極アセンブリ６０は、巻回電極アセンブリ（例えば、ゼリーロールアセンブリ）、折り曲げられた電極アセンブリ（すなわち、Ｚ折りアセンブリ）または他の電極配置を含んでもよい。
【００４６】
[0063]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るものではない。例えば、セルハウジング２１は、直方体形状でもよい（図４）。他の例では、セルハウジング２１は、他の多角形の形状を有し、最密充填、例えば六角形に配置される側面を有する８面構造（図示せず）を可能にしてもよい。
【００４７】
[0064]さらに、セル２０は、リチウムイオン・バッテリであることに限定されるものではない。例えば、セル２０は、アルミニウムイオン、アルカリ、ニッケル・カドミウム、ニッケル水素または他のタイプのセルでもよい。
【００４８】
[0065]セルを含むバッテリシステムの選択的な例示的実施形態は、いくらか詳細に上述される。本願明細書では、これらの装置を明らかにするために必要とみなされる構造のみが記載されてきたことを理解されたい。他の従来の構造ならびにバッテリシステムの付属的および補助的な構成要素の構造は、周知であり、当業者によって理解されるとみなされる。さらに、バッテリシステムおよびバッテリセルの実施例が上述されてきたが、バッテリシステムおよび／またはバッテリセルは、上述した実施例に限定されるものではなく、さまざまな設計変更は、請求項にて説明される装置から逸脱しない範囲で実行されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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