(57)【要約】  電気化学セルは、セルハウジングおよびこのハウジング内に配置された電極アセンブリを有する。電極アセンブリは、少なくとも１つのセパレータで分離されて負極板と交互に並べられた正極板を含む。正極板および負極板それぞれの端部は、活物質不含の透明レーンを有し、かつ、開口部を有する。第一の導電性内板は、各正極板における開口部を通って延在し、第二の導電性内板は、各負極板における開口部を通って延在する。正極側の透明レーンは、第一の内板と第一の外板との間に挟まれてこれらに電気的に接続されている。負極側の透明レーンは、第二の内板と第二の外板との間に挟まれてこれらに電気的に接続されている。第一の外板は、ハウジングに電気的に接続されており、第二の外板は、端子に電気的に接続されている。
2019515470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルハウジングと、
前記セルハウジング内に配置された電極アセンブリと、
を含む電気化学セルであって、
前記電極アセンブリは、少なくとも１つのセパレータで分離されて負極板と交互に並べられた正極板を含み、
前記正極板はそれぞれ、
第一の導電性基板と、
前記第一の基板に配置された第一の被覆であって、第一の活物質から形成された第一の被覆と、
前記正極板の端に沿って配置された第一の透明レーンであって、前記第一の被覆を有しない第一の透明レーンと、
前記第一の透明レーン内に配置された第一の開口部と、
前記開口部の縁に沿って延在する第一の折り線に沿った折り畳み部分と、
を含み、
前記第一の透明レーンの一部は、電極積層体の側面に重なっており、
前記負極板はそれぞれ、
第二の導電性基板と、
前記第二の基板に配置された第二の被覆であって、第二の活物質から形成された第二の被覆と、
前記負極板の端に沿って配置された第二の透明レーンであって、前記第二の被覆を有しない第二の透明レーンと、
前記第二の透明レーン内に配置された第二の開口部と、
前記第二の開口部の縁に沿って延在する第二の折り線に沿った折り畳み部分と、
を含み、
前記第二の透明レーンの一部は、電極積層体の側面に重なっており、
前記電気化学セルは、
各第一の開口部を通って延在して前記正極板それぞれに電気的に接続され、かつ、前記第一の透明レーンの各部分と前記電極積層体との間に配置された第一の導電性内板と、
各第二の開口部を通って延在して前記負極板それぞれに電気的に接続され、かつ、前記第二の透明レーンの各部分と前記電極積層体との間に配置された第二の導電性内板と、
を有する、
前記電気化学セル。
【請求項２】
前記第一の透明レーンの部分が第一の外板と第一の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、前記第一の内板に重なった第一の導電性外板と、
前記第二の透明レーンの部分が第二の外板と第二の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、前記第二の内板に重なった第二の導電性外板と、
を含む、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記第一の外板は、前記セルハウジングに電気的に接続されており、かつ、
前記第二の外板は、前記セルハウジングから突出した端子に電気的に接続されており、
前記端子は、前記セルハウジングから電気的に絶縁されている、
請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
第一のコネクタが、前記第一の外板を前記セルハウジングに電気的に接続するために使用され、かつ、
第二のコネクタが、前記第二の外板を前記端子に電気的に接続するために使用される、
請求項３に記載の電気化学セル。
【請求項５】
コネクタが、前記第二の外板を前記端子に電気的に接続するために使用され、かつ、
前記第一の外板が、前記セルハウジングに直接接触することにより前記セルハウジングに電気的に接続されている、
請求項３に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記セルハウジング内にて前記第二の外板と前記セルハウジングとの間に配置されたコネクタであって、第二の脚部に対向する第一の脚部を含むＵ型構造が得られるように当該コネクタ上にて折り畳まれた材料の導電性ストリップを含むコネクタと、
前記セルハウジングの外面から外側に突出した端子と、
を含み、
前記第一の脚部は、前記端子に電気的に接続されており、かつ、前記第二の脚部は、前記第一の外板に電気的に接続されている、
請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記第一の基板を形成するために使用される材料は、前記第二の基板を形成するために使用される材料とは異なり、
前記第一の活物質は、前記第二の活物質とは異なる、
請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項８】
前記少なくとも１つのセパレータは、Ｚ型に折り畳まれた構造で配置された単一のセパレータを含む、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項９】
前記正極板および前記負極板はそれぞれ、積層体軸に沿って積層された複数の個別プレートを含む、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
前記セルハウジングは、導電性材料から形成されている、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
導電性端子が、前記セルハウジングの第一の端部から突出しており、
前記端子は、前記正極板および前記負極板のうちの一方に電気的に接続されており、
前記正極板および前記負極板のうちの他方は、前記セルハウジングに電気的に接続されている、
請求項１０に記載の電気化学セル。
【請求項１２】
前記セルハウジングは、長方形角柱の形状を有し、かつ、
伸長した長方形の第一の端部と、
伸長した長方形の第二の端部と、
前記第一の端部を前記第二の端部に接続する側壁であって、長方形断面の形状を有する管の形態を有する側壁と、
を含み、
前記第一の外板は、前記セルハウジングの前記第二の端部に電気的に接続されており、
前記第二の外板は、前記セルハウジングの前記第一の端部から突出した端子に電気的に接続されており、前記端子は、前記セルハウジングから電気的に絶縁されている、
請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項１３】
セルハウジングと、
前記セルハウジング内に配置された電極アセンブリと、
を含む電気化学セルであって、
前記電極アセンブリは、少なくとも１つのセパレータで分離されて負極板と交互に並べられた正極板を含み、
前記正極板はそれぞれ、
第一の導電性基板と、
前記正極板の端に沿って配置された第一の透明レーンであって、当該第一の透明レーンが被覆を有しないために、前記第一の基板が前記第一の透明レーンにおいて露出されている、第一の透明レーンと、
前記第一の透明レーン内に配置された第一の開口部と、
を含み、
前記負極板はそれぞれ、
第二の導電性基板と、
前記負極板の端に沿って配置された第二の透明レーンであって、当該第二の透明レーンが被覆を有しないために、前記第二の基板が前記第二の透明レーンにおいて露出されている、第二の透明レーンと、
前記第二の透明レーン内に配置された第二の開口部と、
を含み、
前記電気化学セルは、
各第一の開口部を通って延在する第一の導電性内板と、
各第二の開口部を通って延在する第二の導電性内板と、
前記第一の透明レーンの部分が第一の外板と第一の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、前記第一の内板に重なった第一の導電性外板と、
前記第二の透明レーンの部分が第二の外板と第二の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、前記第二の内板に重なった第二の導電性外板と、
を含む、電気化学セル。
【請求項１４】
前記第一の外板は、前記セルハウジングに電気的に接続されており、かつ、
前記第二の外板は、前記セルハウジングから突出した端子に電気的に接続されており、
前記端子は、前記セルハウジングから電気的に絶縁されている、
請求項１３に記載の電気化学セル。
【請求項１５】
第一のコネクタが、前記第一の外板を前記セルハウジングに電気的に接続するために使用され、かつ、
第二のコネクタが、前記第二の外板を前記端子に電気的に接続するために使用される、請求項１４に記載の電気化学セル。
【請求項１６】
コネクタが、前記第二の外板を前記端子に電気的に接続するために使用され、かつ、
前記第一の外板が、前記セルハウジングに直接接触することにより前記セルハウジングに電気的に接続されている、
請求項１４に記載の電気化学セル。
【請求項１７】
前記セルハウジング内にて前記第二の外板と前記セルハウジングとの間に配置されたコネクタであって、第二の脚部に対向する第一の脚部を含むＵ型構造が得られるように当該コネクタ上にて折り畳まれた材料の導電性ストリップを含むコネクタと、
前記セルハウジングの外面から外側に突出した端子と、
を含み、
前記第一の脚部は、前記端子に電気的に接続されており、かつ、前記第二の脚部は、前記第一の外板に電気的に接続されている、
請求項１３に記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層状に配置された電極板を含む電気化学セル、より詳細には、電極板の方向、およびセルハウジングへの電極板の電気的接続に関する。電気化学セルを製造する方法も記載されている。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
バッテリパックによって、携帯用電子機器から、再生可能電力システムや環境に優しい乗り物にわたる様々な科学技術に電極が供給されている。例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）には、燃料効率を上げるために、内燃機関と併せてバッテリパックおよび電動モータが使用されている。バッテリパックは、複数のバッテリモジュールから形成可能であり、ここで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。バッテリモジュールにおいて、セルは、二次元または三次元の配列で配置されており、直列式および／または並列式で電気的に接続されている。同様に、バッテリパック内のバッテリモジュールは、直列式および／または並列式で電気的に接続されている。
【０００３】
非常に幅広い種類の設置状況の空間的要件に対処するために、様々な種類のセルが開発されており、自動車において使用される最も一般的な種類としては、円筒型セル、角柱型セルおよびポーチ型セルがある。セルの種類にかかわらず、各セルは、セルハウジングおよびこのセルハウジング内に配置された電極アセンブリを含んでいてもよい。電極アセンブリは、中間セパレータ材料で分離されて交互に並べられた正極板および負極板の一連の積層体または圧延体を含む。また、各セルは、正極板に電気的に接続されており、かつ、正極板をセルハウジング外に配置されたセル正端子に接続する第一の集電体と、負極板に電気的に接続されており、かつ、負極板をセルハウジング外に配置されているセル負端子に接続する第二の集電体とを含んでいてもよい。必要とされる出力電力を供給するために使用されるセルの数が多いと、乗り物のバッテリパックは大型化し易くなるため、したがって、セルを備えたバッテリシステムの要素の体積効率が重要になる。セルの内部体積の使用度を改善する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
いくつかの態様において、電気化学セルは、セルハウジングと、このセルハウジング内に配置された電極アセンブリとを有する。電極アセンブリは、少なくとも１つのセパレータで分離されて負極板と交互に並べられた正極板を含む。各正極板は、第一の導電性基板と、第一の基板に配置された第一の被覆であって、第一の活物質から形成された第一の被覆と、正極板の端に沿って配置された第一の透明レーンであって、第一の被覆を有しない第一の透明レーンと、第一の透明レーン内に配置された第一の開口部と、開口部の縁に沿って延在する第一の折り線に沿った折り畳み部分とを含み、ここで第一の透明レーンの一部は、電極積層体の側部に重なる。各負極板は、第二の導電性基板と、第二の基板に配置された第二の被覆であって、第二の活物質から形成された第二の被覆と、負極板の端に沿って配置された第二の透明レーンであって、第二の被覆を有しない第二の透明レーンと、第二の透明レーン内に配置された第二の開口部と、第二の開口部の縁に沿って延在する第二の折り線に沿った折り畳み部分とを含み、ここで第二の透明レーンの一部は、電極積層体の側部に重なる。セルは第一の導電性内板を有し、この第一の導電性内板は、各第一の開口部を通って延在し、各正極板に電気的に接続されており、かつ、第一の透明レーンの各部分と電極積層体との間に配置されている。さらに、セルは第二の導電性内板を有し、この第二の導電性内板は、各第二の開口部を通って延在し、各負極板に電気的に接続されており、かつ、第二の透明レーンの各部分と電極積層体との間に配置されている。
【０００５】
電気化学セルは、１つまたは複数の以下の特徴を有し得る。セルは、第一の透明レーンの部分が第一の外板と第一の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、第一の内板に重なった第一の導電性外板を含む。セルは、第二の透明レーンの部分が第二の外板と第二の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、第二の内板に重なった第二の導電性外板を含む。第一の外板は、セルハウジングに電気的に接続されており、第二の外板は、セルハウジングから突出した端子に電気的に接続されており、この端子は、セルハウジングから電気的に絶縁されている。第一のコネクタは、第一の外板をセルハウジングに電気的に接続するために使用され、第二のコネクタは、第二の外板を端子に電気的に接続するために使用される。コネクタは、第二の外板を端子に電気的に接続するために使用され、第一の外板は、セルハウジングに直接接触することによりセルハウジングに電気的に接続されている。セルは、セルハウジング内で第二の外板とセルハウジングとの間に配置されたコネクタを含む。このコネクタは、第二の脚部と、セルハウジングの外面から外側に突出した端子とに対向する第一の脚部を有するＵ型構造が得られるようにコネクタ上で折り畳まれた材料の導電性ストリップを含む。第一の脚部は、端子に電気的に接続されており、第二の脚部は、第一の外板に電気的に接続されている。第一の基板を形成するために使用される材料は、第二の基板を形成するために使用される材料とは異なり、第一の活物質は、第二の活物質とは異なる。少なくとも１つのセパレータは、Ｚ型に折り畳まれた構造で配置された単一のセパレータを含む。正極板および負極板はそれぞれ、積層体軸に沿って積層された複数の個別プレートを含む。セルハウジングは、導電性材料から形成されている。導電性端子は、セルハウジングの第一の端部から突出しており、この端子は、正極板および負極板のうちの一方に電気的に接続されており、正極板および負極板のうちの他方は、セルハウジングに電気的に接続されている。セルハウジングは、長方形角柱の形状を有し、伸長した長方形の第一の端部と、伸長した長方形の第二の端部と、第一の端部を第二の端部に接続する側壁とを含み、この側壁は、長方形断面の形状を有する管の形態にある。第一の外板は、セルハウジングの第二の端部に電気的に接続されており、第二の外板は、セルハウジングの第一の端部から突出した端子に電気的に接続されており、この端子は、セルハウジングから電気的に絶縁されている。
【０００６】
いくつかの態様において、電気化学セルは、セルハウジングと、このセルハウジング内に配置された電極アセンブリとを有する。電極アセンブリは、少なくとも１つのセパレータで分離されて負極板と交互に並べられた正極板を含む。各正極板は、第一の導電性基板と、正極板の端に沿って配置された第一の透明レーンであって、当該第一の透明レーンが被覆を有しないために、第一の基板は第一の透明レーンにおいて露出されている、第一の透明レーンと、第一の透明レーン内に配置された第一の開口部とを有する。各負極板は、第二の導電性基板と、負極板の端に沿って配置された第二の透明レーンであって、当該第二の透明レーンが被覆を有しないために、第二の基板は第二の透明レーンにおいて露出されている第二の透明レーンと、第二の透明レーン内に配置された第二の開口部とを有する。電気化学セルは、各第一の開口部を通って延在する第一の導電性内板と、各第二の開口部を通って延在する第二の導電性内板と、第一の透明レーンの部分が第一の外板と第一の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、第一の内板に重なった第一の導電性外板と、第二の透明レーンの部分が第二の外板と第二の内板との間に配置されてこれらの間に電気的接続をもたらすように、第二の内板に重なった第二の導電性外板とを含む。
【０００７】
セルは、１つまたは複数の以下の特徴を有し得る。第一の外板は、セルハウジングに電気的に接続されており、第二の外板は、セルハウジングから突出した端子に電気的に接続されており、この端子は、セルハウジングから電気的に絶縁されている。第一のコネクタは、第一の外板をセルハウジングに電気的に接続するために使用され、第二のコネクタは、第二の外板を端子に電気的に接続するために使用される。コネクタは、第二の外板を端子に電気的に接続するために使用され、第一の外板は、セルハウジングに直接接触することによりセルハウジングに電気的に接続されている。セルは、セルハウジング内で第二の外板とセルハウジングとの間に配置されたコネクタと含み、このコネクタは、第二の脚部に対向する第一の脚部を有するＵ型構造が得られるようにコネクタ上で折り畳まれた材料の導電性ストリップを含む。さらに、セルは、セルハウジングの外面から外側に突出した端子を有する。第一の脚部は、端子に電気的に接続されており、第二の脚部は、第一の外板に電気的に接続されている。
【０００８】
いくつかの態様において、角柱型電気化学セルは、セルハウジング内の電極配置および方向の改善によりセルハウジングの内部体積の使用効率を改善するやり方で堅いセルハウジング内に配置された電極アセンブリを含む。
【０００９】
いくつかの態様において、セルは、第一の端部と、第二の端部と、第一の端部を第二の端部に接続する側壁とを有する堅い角柱型セルハウジングを有する。側壁は、長方形断面の形状を有する管であり、一組の小さい方の側面により結合された一組の大きい方の側面を含み、ここで、一組の大きい方の側面の各側面は、一組の小さい方の側面の各側面よりも面積が大きい。ハウジング内に配置された電極アセンブリは、積層状に配置された電極板を含む。電極アセンブリは、電極板の積層方向が一組の小さい方の側面の各側面に対して垂直にかつこれを通る軸に対して平行になるように、セルハウジング内で方向決めされている。有利には、積層された長方形電極板を使用することにより、角柱型セルにおいてゼリーロール電極の形状を使用することに比べて、角柱型セルの内部体積の充填を改善することができる。さらに、セルハウジングの大きい方の側面に対して垂直になるように電極板を方向決めすることにより、ゼリーロール電極アセンブリを含む角柱型セルと、電極板がセルハウジングの大きい方の側面に対して平行に方向決めされている積層された電極アセンブリを含む角柱型セルとに比べて、セルの成長によるセルハウジングの大きい方の側面の外側への膨らみが低減される。
【００１０】
いくつかの態様において、セルは、電気接触領域としての大きな表面を具備する端子を有する。電気接触領域は、端子が突出したセルハウジングの表面に対して平行な外側に向けられた表面である。いくつかの実施形態において、端子が突出したセルハウジングの表面積の２０乃至９０パーセントの範囲に電気接触領域があるように、端子の大きさを調整する。さらに、端子は、電気接触領域の寸法が端子の高さを上回るという点で、ロープロファイルであるといえる。端子が突出したセルハウジングの表面に接触面が平行である端子および比較的大面積な接触面をもたらすことにより、セルパックにおいて隣接したセルの間、またはセルとモジュールまたはパックハウジングとの間に、直接の圧接で電気的接続を生み出すことが可能であり、それにより、バスバーおよびその他の種類の電気コネクタの使用を、まとめて低減させることも、または回避することもできる。
【００１１】
いくつかの態様において、まとめて溶接された個別部材からセルハウジングを形成する、電気化学セルを製造する方法が提供される。いくつかの実施形態において、セルハウジングは、第一の端部と、第二の端部と、それぞれ個別に形成された管状の側壁とを有する。電極アセンブリをセルハウジングに挿入した後に、第一の端部および第二の端部は、溶接法を使用して側壁の各端部に取り付けられる。これは、管状の側壁および第二の端部が例えばプレス加工により一体的に形成されており、かつ、第一の端部が圧着法により側壁に取り付けられている、いくつかの従来の円筒型セルハウジングと比較することができる。角柱型セルにおいて端部を側壁に接続するために溶接を使用することには、利点がある。というのも、角柱型ハウジングの角部において信頼性のある圧着を実現することが難しいからである。
【００１２】
セルを製造する間、電極アセンブリを側壁内に置き、負極板を、一方の端部（例えば、セルハウジングの第一の端部）に電気的に接続し、その後、一方の端部を側壁に結合させる。さらに、正極板を、もう一方の端部（例えば、セルハウジング第二の端部）に電気的に接続し、その後、もう一方の端部を側壁に結合させることができる。電気的接続を、例えば溶接またはその他の適切な技術により達成することができる。管状の側壁のどちらの端部もむき出しになっており、かつ、セルハウジングの第一の端部および第二の端部がまだ側壁に結合されていないため、第一の端部に対する負極板の電気的接続および第二の端部に対する正極板の電気的接続は、どちらも簡略化されており、このような溶接結合部を容器の盲端部に形成する場合に比べて、信頼性が改善されている。
【００１３】
いくつかの態様において、端子は、セルハウジングの一方の端部（例えば、第一の端部）から突出している。電極板と端子との間の電気的接続は、折り畳み式電気コネクタを使用して生み出され、第一の端部をハウジングの側壁に取り付ける前に実施される。電気コネクタにより、第一の端部が側壁から分離されていると、コネクタにおける一方の端部を端子に接続し、コネクタにおける反対側の端部を電極板に接続する溶接法の使用が容易になる。さらに、電気コネクタにより第一の端部と側壁との組み立てが容易になるため、溶接工程を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】斜視図で示されたバッテリパックの部材を図示する。
【図２】図１のバッテリパックのセルの分解斜視図である。
【図３】図２のセルの一部分の電極積層体の概略的な断面図であり、これには、絶縁された正極板および絶縁された負極板の詳細な平面図が含まれる。
【図４】セルハウジング内の電極板の方向を図示する、セルの概略的な斜視図である。
【図５】折り畳まれた透明レーンを図示する、一部分の電極板の斜視図である。
【図６】重なり合ったルーバー型の形状の一般的な極性の電極板を図示する、一部分の電極積層体の斜視図である。この図では、集電体アセンブリは省略されており、各電極板の開口部が見えるようになっている。
【図７】セルの電極アセンブリの分解斜視図である。
【図８】セルの電極アセンブリの側面図である。
【図９】第一の集電体アセンブリの分解斜視図である。
【図１０】第二の集電体アセンブリの分解斜視図である。
【図１１】重なり合ったルーバー型の形状の一般的な極性の電極板を図示する、一部分の電極積層体の斜視図である。この図には、集電体アセンブリの内板が含まれている。
【図１２】重なり合ったルーバー型の形状の一般的な極性の電極板を図示する、一部分の電極積層体の斜視図である。この図には、集電体アセンブリの内板および外板が含まれている。
【図１３】一組の端子の分解斜視図である。
【図１４】一組の端子の側断面図である。
【図１５】挿入物の斜視図である。
【図１６】図１の線１６−１６に沿って見た、一部分のセルの斜視断面図であり、見やすいように、電極積層体を省略してある。
【図１７】図１の線１７−１７に沿って見た、一部分のセルの斜視断面図であり、見やすいように、電極積層体を省略してあるが、一枚の正極板および一枚の負極板はその限りでない。
【図１８Ａ】セルを製造する方法を示すフローチャートである。
【図１８Ｂ】セルを製造する方法を示すフローチャートである。
【図１９】透明レーンを折り畳む前に電極板の開口部に第一および第二の内板を挿入する方法工程を図示する、一部分の電極積層体の概略的な断面図である。見やすいように、セパレータを省略し、一部分の電極板のサブセットのみを図示する。
【図２０】セルを製造する間のセルの斜視図であり、第一および第二のコネクタを折り畳む前のセルハウジングの形状を図示する。
【図２１】代替的な実施形態のセルハウジングを含む、セルの分解斜視図である。
【図２２】代替的な実施形態の端子の形状を図示する、セルハウジングの第一の端部の斜視図である。
【図２３】端子と集電体アセンブリとの間にある代替的な実施形態の電気的接続部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明
図１および図２を参照すると、電力を供給するために使用されるバッテリパック１は、組織的な形でバッテリパックハウジング２内において電気的に相互接続および格納された電気化学セル２０を含む。バッテリパックハウジング２は、パック容器部分４および取り外し可能なパック蓋（図示せず）を有する。セル２０は、発電および貯蔵ユニットを形成する電解質と一緒にセルハウジング２２内に封止された電極アセンブリ６０を含むリチウムイオンセルである。いくつかの実施形態において、セル２０のグループを１つにまとめて、バッテリモジュール８を形成することができ、それから、このバッテリモジュール８をバッテリパックハウジング２内に格納する。バッテリパックハウジング２内において、セル２０は、直列式および／または並列式で電気的に接続されている。
【００１６】
各セル２０は、角柱型セルハウジング２２を有する。本明細書で使用されているように、「角柱型」という用語は、セルハウジング２２の形状を指し、特に形状が長方形であることを指す。ここで図示される実施形態において、セルハウジング２２は、一組の端子１４０、１４２を支持する伸長した長方形の第一の端部２３と、第一の端部２３に対して間隔を置いて平行である伸長した長方形の第二の端部２４とを有する。セルハウジング２２は、第一の端部２３を第二の端部２４に接続する側壁２５を有する。側壁２５は、長方形断面の形状を有する管である。側壁２５は、第一の端部および第二の端部２３、２４とはそれぞれ個別に形成されている。側壁２５は、一組の小さい方の側面２８、２９により接続された一組の大きい方の側面２６、２７を有する。第二の大きい方の側面２７は、第一の大きい方の側面２６に対して間隔を置いて平行である。第二の小さい方の側面２９は、第一の小さい方の側面２８に対して間隔を置いて平行である。さらに、一組の大きい方の側面の各側面２６、２７は、一組の小さい方の側面の各側面２８、２９よりも面積が大きい。第一の端部２３、第二の端部２４および側壁２５は、電極アセンブリ６０が占める封止された内部空間を一緒に画定している。
【００１７】
セルハウジング２２は、第一の大きい方の側面２６に対して平行して延在する長さｌｃおよび第一の小さい方の側面２８に対して平行して延在する厚さｔｃを有する。セルハウジング２２は、長さｌｃおよび厚さｔｃの双方に対して垂直な高さｈｃを有し、この高さは、第一の端部および第二の端部２３、２４の間の間隔に相当する。いくつかの実施形態において、長さｌｃ：厚さｔｃの比は、２：１乃至５：１の範囲にある。例えば、ここで図示される実施形態において、厚さｔｃに対する長さｌｃの比率は、３．０である。セルハウジング２２の高さｈｃは、特定の用途の要件によってのみ制限される。ここで図示される実施形態において、高さｈｃに対する長さｌｃの比率は、１．３である。
【００１８】
セルハウジング２２は、導電性材料、例えば金属から形成されている。したがって、セルハウジング２２は、いくつかのその他の種類の電気化学セルハウジング、例えば、柔軟な積層材料から形成されたポーチ型セルハウジングに比べて堅い。
【００１９】
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２２内に配置されており、かつ、Ｚ型に折り畳まれた中間セパレータ６３で分離されて負極板６２と交互に並べられた正極板６１の一連の積層体を含む。
【００２０】
正極板および負極板６１、６２はそれぞれ、リチウムイオンの挿入および／または移動を容易にする層構造を有していてもよい。例えば、ここで図示される実施形態において、正極板６１は、第一の導電性材料、例えばアルミニウムから形成された第一の基板５０を含む。さらに、正極板６１は、第一の活物質５３、例えばリチウム化金属酸化物から成る被覆を有し、この被覆は、第一の基板５０の側面５１、５２の双方に配置されている。第一の活物質５３は、例えば、スラリー被覆法、印刷法またはその他の適切な方法で塗布される。第一の活物質５３は、正極板６１の一方の長手方向の端５４に沿った狭い被覆不含領域内を除いて、正極板６１の側面５１、５２を覆い、それにより、露出されている基板の正極側の透明レーン５６が、正極板６１の長手方向の端５４に沿って形成されている。正極側の透明レーン５６は、導電性であり、かつ、活物質を含有していない。各正極板６１は、正極側の透明レーン５６に配置された開口部５８を有する。開口部５８は、長手方向の方向において細長く、第一の活物質５３とプレートの長手方向の端５４との間にあり、プレートの長手方向の端５４より境界５７に近い。開口部５８は、第一の集電体アセンブリ８０の一部を収容するが、詳細は以下で論じる。
【００２１】
負極板６２は、第二の導電性材料、例えば銅から形成された第二の基板７０を含む。さらに、負極板６２は、第二の活物質７３、例えばグラファイトから形成された被覆を有し、この被覆は、第二の基板７０の側面７１、７２の双方に配置されている。第二の活物質７３は、例えば、スラリー被覆法、印刷法またはその他の適切な方法で塗布される。第二の活物質７３は、負極板６２の一方の長手方向の端７４に沿った狭い被覆不含領域内を除いて、負極板６２の側面７１、７２を覆い、それにより、露出されている基板の負極側の透明レーン７６が、負極板６２の長手方向の端７４に沿って形成されている。負極側の透明レーン７６は、導電性であり、かつ、活物質を含有していない。各負極板６２は、負極側の透明レーン７６に配置された開口部７８を有する。開口部７８は、長手方向の方向において細長く、第二の活物質７３とプレートの長手方向の端７４との間にあり、プレートの長手方向の端７４より境界７７に近い。開口部７８は、第二の集電体アセンブリ９０の一部を収容するが、詳細は以下で論じる。
【００２２】
正極板および負極板６１、６２はそれぞれ、伸長した長方形のプレートである。電極板６０、６１は、非常に薄いため、しばしば箔と称される。例えば、ここで図示される実施形態において、電極板６０、６１は、基板厚が約０．０１２ｍｍであり、被覆厚ｔｐが約０．１０８ｍｍである。電極板６０、６１は、プレート長ｌｐがプレート厚ｔｐよりはるかに大きく、例えばプレート長ｌｐは、約数十ｍｍである。プレート高ｈｐは、セルハウジング２２の高さｈｃにより決まるため、これも約数十ｍｍであり得る。ここで図示される実施形態において、電極板６０、６１は、プレート高ｈｐがプレート長ｌｐより大きい。例えば、いくつかの実施形態において、プレート高ｈｐ：プレート長ｌｐの比は、約２：１である。
【００２３】
セパレータ６３は、正極板および負極板６１、６２を別個の状態に保ち短絡を防止して、その一方で電解質に供給されるイオン電荷キャリアの通過を可能にする機能を果たす透過膜であり、またこの透過膜は、セル２０内で電流が流れている間に回路を閉じる必要がある。セパレータ６３は、例えば、ポリプロピレン−ポリエチレン−ポリプロピレン三層膜のような電気絶縁材料から形成されている。
【００２４】
電極アセンブリ６０の積層化において、電極アセンブリ６０を形成する正極板６１、負極板６２およびセパレータ６３は、積層方向において、層をなしたまたは積層された構成で配置されている。本明細書において、電極板６１、６２およびセパレータ６３の一連の積層体は、「電極積層体」６４を指し、電極積層体６４の積層体軸６６は、電極積層体６４の中心を通って、積層方向に対して平行、かつ、電極板６１、６２の被覆表面５１、５２、７１、７２に対して垂直な方向で延在する。電極積層体６４の一部を図３に図示する。積層された構成において、セパレータ６３の周縁部および折り畳み部分が積層体軸６６に対して平行な方向で配列するように、セパレータ６３をＺ型に折り畳む。
【００２５】
正極板および負極板６１、６２は、平行になって互いに重なるようにセパレータ６３を交互に折り込んで配置されている。さらに、正極板および負極板６１、６２は、積層体軸に対して横方向に、かつ、各セパレータ６３に対して電極板の高さ方向に部分的にずらされている。特に、正極板６１は、正極板６１の周縁部が、積層体軸６６の方向に対して平行な方向で互いに配列されているものの、高さ方向に対して平行な第一の方向でセパレータ６３に対して部分的にずらされるように、積層体軸６６に沿って積層化されている。第一の方向は、図３において矢印３７で表される。特に、各正極板６１の正極側の透明レーン５６がセパレータ６３の対応する端６３ａを超えて延在するように、正極板６１をセパレータ６３に対して相対的に配置する。
【００２６】
負極板６２は、負極板６２の周縁部が、積層体軸６６の方向に対して互いに平行な方向で配列されているものの、高さ方向に対して平行かつ第一の方向の高さ方向とは反対の第二の方向でセパレータ６３に対して部分的にずらされるように、積層体軸６６に沿って積層化されている。第二の方向は、図３において矢印３８で表される。特に、各負極板６２の負極側の透明レーン７６がセパレータ６３の対応する端６３ｂを超えて延在するように、負極板６２をセパレータ６３に対して相対的に配置する。
【００２７】
電極アセンブリ６０をセルハウジング２２内に配置する場合、正極板６１は、セルハウジングの第二の端部２４に向かって、セパレータ６３から相対的にずらされており、負極板６２は、セルハウジングの第一の端部２３に向かって、セパレータ６３から相対的にずらされている。さらに、折り畳み型セパレータ６３の端６５が、セルハウジング２０の大きい方の側面２６、２７に隣接し、かつ、セルハウジングの第一の端部および第二の端部２３、２４の間を延在するように、セパレータ６３を方向決めする。電極板６１、６２の被覆表面５１、５２、７１、７２がセルハウジングの小さい方の側面２８、２９に対して平行になり、かつ、積層体軸６６がセルハウジングの小さい方の側面２８、２９に対して垂直な方向で延在するように、電極板６１、６２を折り畳み型セパレータ６３内に配置する。
【００２８】
図５および図６を参照すると、各正極板６１の透明レーン５６は、電極積層体６４における片側に被せて折り畳まれている。同様に、各負極板６２の透明レーン７６は、電極積層体６４における反対側に被せて折り畳まれている。図５から分かるように、透明レーン５６、７６は、開口部５８、７８の外側縁に沿って折り畳まれている（図５は、負極板６２のみを示す）。個別の電極板６１、６２は、積層体軸６６に沿って相対的に間隔が空けられているため、折り畳まれた透明レーン５６、７６は、重なり合ったルーバー型の形状を形成し、ここで、各透明レーン５６、７６の一部は、露出されており、かつ、セルハウジング２２の内面に向けられている。以下でさらに論じるように、電極積層体６４の所定の側面における折り畳まれた透明レーン５６、７６は、互いに働き合って、対応する集電アセンブリ８０、９０との電気的接続を生み出すのに使用可能な、通常平面である導電性表面６９を形成する。
【００２９】
図２を再び参照すると、電極アセンブリ６０は、電極積層体６４をぴったりと囲む絶縁バンド６８を任意で含み得る。結果として、絶縁バンド６８は、電極積層体６４と側壁２５との間に配置されている。この構成において、透明レーン５６、７６は、絶縁バンド６８に囲まれておらず、その代わり、絶縁バンド６８の反対側のむき出しになった端部から突出して、露出されている。以下でさらに論じるように、絶縁バンド６８は、電極積層体６４を積層体軸６６に対して平行な方向で圧縮した状態に維持し、セルの組み立てにおいて電極積層体６４をセルハウジング２２に挿入するのを容易にする。
【００３０】
図７および図８を参照すると、電極アセンブリ６０は、電極積層体６４の電極板６１、６２との電気的接続が生み出す第一の集電体アセンブリ８０および第二の集電体アセンブリ９０も有する。第一の集電体アセンブリ８０は、電極積層体６４とセルハウジングの第二の端部２４との間に配置されており、電極アセンブリ６０の正極板６１との電気的接続を生み出す。第二の集電体アセンブリ９０は、電極積層体６４における反対側で、電極積層体６４とセルハウジングの第一の端部２３との間に配置されて、電極アセンブリ６０の負極板６２との電気的接続を生み出す。
【００３１】
図９を参照すると、第一の集電体アセンブリ８０は、第一の導電性内板８１と、第一の内板８１に対して平行な第一の導電性外板８４とを有する。第一の内板８１および第一の外板８４は、正極板６１を形成するために使用した第一の基板５０と同じ材料から形成されている。第一の内板８１は、正極板６１の開口部５８よりわずかに小さくなるよう寸法決めされた長方形断面を有する。第一の内板８１は、各正極板６１の開口部５８を通って延在する。さらに、第一の内板８１は、正極側の透明レーン５６の各折り畳み部分と電極積層体６４との間に配置されている。これは、例えば、電極板を積層化する間、および正極側の透明レーン５６を折り畳む前に、各正極板６１の開口部５８を第一の内板８１にスライドすることにより達成される。
【００３２】
折り畳まれた正極側の透明レーン５６が、第一の外板８４と第一の内板８１との間に配置されて、これらと電気的接続を生み出すように、第一の外板８４が、第一の内板８１に重なっている。ここで図示される実施形態において、第一の外板８４、第一の内板８１および正極側の透明レーン５６の折り畳み部分は、溶接により電気的に接続されている。
【００３３】
いくつかの実施形態において、絶縁シート８８を第一の内板８１と正極板の開口部５８の内側縁との間に配置して、第一の内板８１と負極板６２の周縁部との短絡を防止する。いくつかの実施形態において、絶縁シート８８は、第一の内板８１の内向き（例えば、電極積層体向きの）側８５に固定された電気絶縁性接着テープであってもよい。
【００３４】
第一の集電体アセンブリ８０は、第一の外板８４とセルハウジングの第二の端部２４との間で電気的接続を生み出すために使用される第一のコネクタも含む。第一のコネクタ１００は、セルハウジング２２において、第一の外板８４とセルハウジングの第二の端部２４との間に配置されている。第一のコネクタ１００は、ストリップの延在方向に対して平行であり第一のコネクタ１００を部分に分割する折り線に沿って部分的に折り畳まれた材料の細長い導電性ストリップから形成されている。特に、第一のコネクタ１００は、基部１０３を介して第二の脚部１０２に接続された第一の脚部１０１を有する。セルハウジング内での組み立て前に、第一の脚部および第二の脚部１０１、１０２は、それぞれ基部１０３に対して鈍角であり（図７乃至図９）、それにより、第一のコネクタ１００は、断面で見た場合に、広がったＵ字型を有する。第一の脚部１０１は、例えば溶接により、第一の外板８４に電気的に接続されている。さらに、第二の脚部１０２は、例えば溶接により、セルハウジングの第二の端部２４に電気的に接続されている。電気的接続は、セルハウジングの第二の端部２４を管状の側壁２５に接続する前に生み出されているため、第一のコネクタ１００が広がったＵ字型に構成されていることにより、溶接すべき表面にアクセスし易くなる。以下でさらに論じるように、第一の集電体アセンブリ８０をセルハウジング２２内で組み立てる場合、第二の脚部１０２が第一の脚部１０１に密接に重なって平行になり、平らなＵ型構造（図示せず）が形成されるように、基部１０３をさらに折り畳む。さらに、基部１０３の折り畳み部分は、セルハウジング２２の大きい方の側面２６、２７に対して平行して延在する。第一のコネクタ１００の第一の脚部および第二の脚部１０１、１０２は、表面が比較的大きいため、第一の外板８４と第一のコネクタ１００との間の電気的接続領域、および第一のコネクタ１００とハウジングの第二の端部２４との間の電気的接続領域を、それぞれ大きくすることができる。さらに、第一のコネクタ１００は、組み立ての間に、平らなＵ型構造に折り畳まれるため、第一のコネクタ１００は、大きな電気的接続領域をもたらす一方でコンパクト化されている。ここで図示される実施形態において、第一の集電体アセンブリ８０は、正極板６１に電気的に接続されており、それにより、セルハウジング２２は、正極の電気極性を有し、セル２０の正極側の端子として機能する。
【００３５】
図１０乃至図１２を参照すると、第一の集電体アセンブリ８０と同様に、第二の集電体アセンブリ９０は、第二の導電性内板９１と、第二の内板９１に対して平行な第二の導電性外板９４とを有する。第二の内板９１および第二の外板９４は、負極板６２を形成するために使用した第二の基板７０と同じ材料から形成されている。第二の内板９１は、負極板６２の開口部７８よりわずかに小さくなるよう寸法決めされた長方形断面を有する。第二の内板９１は、各負極板６２の開口部７８を通って延在する（図１１）。さらに、第二の内板９１は、負極側の透明レーン７６の各折り畳み部分と電極積層体６４との間に配置されている。これは、例えば、電極板を積層化する間、および負極側の透明レーン７６を折り畳む前に、各負極板６２の開口部７８を第二の内板９１にスライドすることにより達成される。
【００３６】
折り畳まれた負極側の透明レーン７６が、第二の外板９４と第二の内板９１との間に配置されて、これらと電気的接続を生み出すように、第二の外板９４が、第二の内板９１に重なっている（図１２）。ここで図示される実施形態において、第二の外板９４、第二の内板９１および負極側の透明レーン７６の折り畳み部分は、例えば溶接により電気的に接続されている。
【００３７】
いくつかの実施形態において、絶縁シート９８を第二の内板９１と負極板開口部７８の内側縁との間に配置して、第二の内板９１と正極板６１の周縁部との短絡を防止する。いくつかの実施形態において、絶縁シート９８は、第二の内板９１の内向き（例えば、電極積層体向き）側９５に固定された電気絶縁性接着テープであってもよい。
【００３８】
第二の集電体アセンブリ９０は、第二の外板９４と各端子１４０、１４２との間で電気的接続を生み出すために使用される第二のコネクタ１２０も有する。第二のコネクタ１２０は、セルハウジング２２において、第二の外板９４とセルハウジングの第一の端部２３との間に配置されている。第二のコネクタ１２０は、ストリップの延在方向に対して平行であり第二のコネクタ１２０を脚部に分割する折り線に沿って部分的に折り畳まれた材料の細長い導電性ストリップから形成されている。特に、第二のコネクタ１２０は、基部１２３に対応する折り畳み部分を介して第二の脚部１２２に接続された第一の脚部１２１を有する。セルハウジング内での組み立て前に、第一の脚部および第二の脚部１２１、１２２は、それぞれ基部１２３に対して鈍角であり（図示せず）、それにより、第二のコネクタ１２０は、断面で見た場合に、広がったＵ字型を有する。基部１２３および第二の脚部１２２の中央部分から材料を取り除き、それにより、第二の脚部１２２は、一組の間隔の空いたつまみ部１２２ａ、１２２ｂを形成する。第一の脚部１２１は、例えば溶接により、第二の外板９４に電気的に接続されている。さらに、第二の脚部１２２は、例えば溶接により、各端子１４０、１４２に電気的に接続されている。より具体的には、第一のつまみ部１２２ａは、第一の端子１４０に接続されており、第二のつまみ部１２２ｂは、第二の端子１４２に接続されている。電気的接続は、セルハウジングの第一の端部２３を管状の側壁２５に接続する前に生み出されているため、第二のコネクタ１２０が広がったＵ字型に構成されていることにより、溶接すべき表面にアクセスし易くなる。以下でさらに論じるように、第二の集電体アセンブリ９０をセルハウジング２２内で組み立てる場合、第二の脚部１２２が第一の脚部１２１に密接に重なって平行になり、平らなＵ型構造（図１０）が形成されるように、基部１２３をさらに折り畳む。さらに、基部１２３の折り畳み部分は、セルハウジング２２の大きい方の側面２６、２７に対して平行して延在する。第二のコネクタ１２０の第一の脚部および第二の脚部１２１、１２２は、表面が比較的大きいため、第二の外板８４と第二のコネクタ１２０との間の電気的接続領域、および第二のコネクタ１２０と各端子１４０、１４２との間の電気的接続領域を、それぞれ大きくすることができる。さらに、第二のコネクタ１２０は、組み立ての間に、平らなＵ型構造に折り畳まれるため、第二のコネクタ１２０は、大きな電気的接続領域をもたらす一方でコンパクト化されている。ここで図示される実施形態において、第二の集電体アセンブリ９０は、負極板６２に電気的に接続されており、それにより、端子１４０、１４２は、それぞれ負極の電気極性を有する。
【００３９】
第一の内板および第二の内板８１、９１は、第一の外板および第二の外板８４、９４の厚さを上回る厚さ、および電極板６１、６２の開口部５８、７８の幅をわずかに下回る幅を有する。いくつかの実施形態において、第一の内板８１または第二の内板９１の厚さｔinner：第一の外板８４または第二の外板９４の厚さｔouterの比は、２：１乃至４：１の範囲にある。例えば、ここで図示される実施形態において、第一の内板８４は、厚さが約０．７５ｍｍであり、第一の外板８１は、厚さが約０．２５ｍｍであり、よって、ｔinner：ｔouterの比は、約３：１である。折り畳まれた透明レーン５６、７６を、それぞれ内板８１、９１と外板８４、９４との間に挟むことにより、溶接法の熱により電極板を焼き尽くしてしまうことなく、電極板６１、６２を内板および外板８１、９１、８４、９４に溶接することが可能になる。さらに、第一の内板および第二の内板８１、９１が第一の外板および第二の外板８４、９４を上回る厚さになると、内板８１、９１が相対的にヒートシンクとしての役割を果たすため、電極板６１、６２の被覆部分を損傷することなく、内板への外板の溶接の信頼性を高めることができる。
【００４０】
図１３および図１４を参照すると、先に論じたように、第二の集電体アセンブリ９０は、一組の導電性端子１４０、１４２に電気的に接続されている。一組の端子の各端子１４０、１４２は、同一のものであるため、一方の端子１４０のみを詳細に説明し、共通の部材を示すのに共通の参照番号を使用する。
【００４１】
端子１４０は、セルハウジングの第一の端部２３から突出しており、かつ、導電性でありセル２０の外部電気接触部としての役割を果たす外部接触部分１４１を有する。端子１４０は、外部接触部分１４１と第二の外板９４との間で電気的接続を生み出す導電性の内部接触部分１７０を有する。特に、外部接触部分１４１は、外側に向けられた表面１４６と反対の内側に向けられた表面１４８とを有する接触板１４４を含む。支柱部１５０は、内側に向けられた表面１４８から突出している。支柱部１５０は、内部接触部分１７０に形成された開口部１７８に収容されて、電気的接続を生み出す。
【００４２】
端子１４０は、セルハウジングの第一の端部２３から電気的に絶縁されている。そのために、端子１４０は、外部接触部分１４１を収容してこれをセルハウジングの第一の端部２３の外面から分離する外部絶縁シート１５２と、内部接触部分１７０を収容してこれをセルハウジングの第一の端部２３の内面から分離する内部絶縁シート１６０とを含む。軸つば１６４は、内部絶縁シート１６０における外側に向けられた表面から突出している。軸つば１６４は、支柱部１５０を収容し、接触板における内側に向けられた表面１４８に隣接している。この端部において、軸つば１６４は、セルハウジングの第一の端部２３における各開口部３５、１５８、および外部絶縁板１５４を通り、それにより、端子１４０は、セルハウジングの第一の端部２３から電気的に絶縁されている。外部絶縁シート１５２および内部絶縁シート１６０はそれぞれ、電気絶縁材料から形成されている。
【００４３】
端子１４０の接触板１４４は、通常、形状が長方形であり、セルハウジングの第一の端部２３に対して平行な接触面（例えば、外側に向けられた表面１４６）を具備する。接触板における外側に向けられた表面１４６の領域は、セルハウジングの第一の端部２３の領域よりも大きい。例えば、外側に向けられた表面１４６の領域は、セルハウジングの第一の端部２３の領域の１５乃至４０パーセントであってもよい。さらに、外側に向けられた表面１４６の寸法（例えば、長さまたは幅）は、第一の端部２３に対して垂直な方向において端子１４０の寸法（例えば、高さ）を上回るため、端子１４０は、ロープロファイルであるといえる。
【００４４】
図１５乃至図１７を参照すると、絶縁挿入物４０は、セルハウジング２２において、電極積層体６４とセルハウジングの第一の端部２３との間に配置されている。挿入物４０は、閉鎖型で伸長した長方形の区画を形成するように配置され、かつ、電極積層体６４の端部を囲むように寸法決めされた４枚の堅い壁部分４１、４２、４３、４４を有する。棚板４５は、挿入物４０の長い壁部分４２、４４それぞれの内面から内側に突出している。棚板４５は、電極積層体６４に向かって突出したへり４８をそれぞれ有する。へり４８は、長い壁部分４２、４４から間隔が空けられており、第二の外板９４における外側に向けられた表面９６に隣接するように構成されている。棚板４５のうちの１つは、第二の集電体コネクタ１２０の基部１２３を支持している（図１６）。挿入物４０は、長い壁部分４２、４４の間に延在するストラット４６、４７も有する。ストラット４６、４７は、短い壁部分４１、４３の中間に位置しており、ガス放出弁３６および電解質入口３９に結合した内部構造を囲んで保護するように構成されている。挿入物４０は、電気絶縁材料、例えばプラスチックから形成されており、電極積層体６４の端部（例えば、図１７に示されている方向に関して上側の端部）を絶縁し、電極積層体６４をセルハウジング２２の側壁２５に挿入するのを容易する役割を果たす。
【００４５】
これより、図１８Ａおよび図１８Ｂを参照して、上記の電気化学セル２０を製造する方法を説明する。先に論じたように、セル２０は、長方形角柱の形状を有する堅いセルハウジング２２と、セルハウジング２２内に配置された電極アセンブリ６０とを有する。最初の方法工程において、セルハウジングの第一の端部２３、セルハウジングの第二の端部２４およびセルハウジングの側壁２５を個別部材として用意（工程６０１、６０２、６０３）し、次の方法工程において、以下に記載のように、これらを一緒に組み立てる。
【００４６】
セルハウジングの側壁２５は、長方形断面の形状を有する堅い管であり、セルハウジングの第一の端部２３、セルハウジングの第二の端部２４およびセルハウジングの側壁２５はそれぞれ、導電性材料、例えば金属から形成されている。ここで図示される実施形態において、セルハウジング２２は、アルミニウムから形成されている。図１３および図１４に関して先に記載したように、セルハウジングの第一の端部２３は、一組の端子１４０、１４２を有する。
【００４７】
電極アセンブリ６０の電極積層体６４も用意する（工程６０４）。そのために、正極板６１は、負極板６２と交互に積層化されており、これらは、セパレータ６３で分離されている。積層化手順の間に、各電極板６１、６２の透明レーン５６、７６がセパレータ６３の周辺部から突出するように、かつ、正極板６１が負極板６２のずれ方向と反対方向にずれるように、正極板６１および負極板６２を、セパレータ６３に対してずらす（図３）。この構成において、各電極板６１、６２の開口部５８、７８は、セパレータの周辺部から飛び出した形で配置されている。
【００４８】
その後、電極積層体６４をぴったりと囲むようにして、絶縁バンド６８を、積層状に配置した正極板、負極板６１、６２およびセパレータの周りに巻きつける（工程６０５）。透明レーン５６、７６が、絶縁バンド６８に包まれるのではなく、その代わりに、絶縁バンド６８の反対側のむき出しになった端部から突出して露出されるように、絶縁バンド６８を寸法決めする。以下でさらに論じるように、絶縁バンド６８は、電極積層体６４を積層体軸６６に対して平行な方向に圧縮した状態で維持し、セルの組み立てにおいて電極積層体６４をセルハウジング２２に挿入するのを容易にする。
【００４９】
各透明レーン５６、７６を折り畳む前に、第一の導電性内板８１を、開口部５８に通して各正極板６１の透明レーン５６に挿入し（工程６０６）、第二の導電性内板９１を、開口部７８に通して各負極板６２の透明レーン７６に挿入する（工程６０７）（図１９）。いくつかの実施形態において、第一の内板８１および第二の内板９１それぞれにおける内側に向けられた表面に、絶縁層を、例えば接着性絶縁テープを使用することにより施与することができる。各開口部５８、７８に通して挿入したら、第一の内板８１および第二の内板９１は、電極積層体６４における反対側に配置され、正極板および負極板６１、６２に対して垂直方向にそれぞれ延在する。いくつかの製造プロセスにおいて、工程６０５および６０６について、工程６０５および６０６について、代替的な方法工程を代用することができ、これには、間隔が空いた平行な関係の第一の内板および第二の内板８１、９１を用意すること、および開口部５８を介して正極板を第一の内板に取り付け、かつ、開口部７８を介して負極板６２を第二の内板９１に取り付けることにより電極板６１、６２を交互に積層化することが含まれる。代替的な方法工程には、隣接した電極板６１、６２の間にセパレータ６３をＺ型に折り畳まれた構造で配置することが含まれる。このアプローチにより、電極板６１、６２の正確な配列が容易になる。
【００５０】
第一の内板８１を各正極板６１の各開口部５８内に配置した後に、透明レーン５６が電極積層体６４および第一の内板８１における片側に重なるように、各正極板６１の透明レーン５６を、開口部５８の縁に沿って延在する第一の折り線５９に沿って折り畳む（工程６０８）。同様に、第二の内板９１を各負極板６２の各開口部７８内に配置した後に、透明レーン７６が電極積層体６４および第二の内板９１における反対側に重なるように、各負極板６２の透明レーン７６を、開口部７８の縁に沿って延在する第二の折り線７９に沿って折り畳む（工程６０９）（図１１）。
【００５１】
その後、第一の外板８４が第一の内板８１に重なり、かつ、正極側の透明レーン５６が第一の外板８４と第一の内板８１との間に配置されるように、第一の導電性外板８４を、折り畳まれた正極側の透明レーン５６に被せて配置する（工程６１０）。その後、同様に、第二の外板９４が第二の内板９１に重なり、かつ、第二の透明レーン７６が第二の外板９４と第二の内板９１との間に配置されるように、第二の導電性外板９４を、折り畳まれた負極側の透明レーン７６に被せて配置する（工程６１１）（図１２）。
【００５２】
第一の外板８４を折り畳まれた正極側の透明レーン５６に被せて置いた後に、第一の内板８１、折り畳まれた正極側の透明レーン５６および第一の外板８４を、例えば溶接またはその他の適切な技術により、まとめて電気的に接続することにより、第一の内板８１と、折り畳まれた正極側の透明レーン５６と、第一の外板８４との間に電気的接続が生み出される（工程６１２）。さらに、第二の外板９４を折り畳まれた負極側の透明レーン７６に被せて置いた後に、第二の内板９１、折り畳まれた負極側の透明レーン７６および第二の外板９４を、例えば溶接またはその他の適切な技術により、まとめて電気的に接続することにより、第二の内板９１と、折り畳まれた負極側の透明レーン７６と、第二の外板９４との間に電気的接続が生み出される（工程６１３）。これらの接続工程６１１、６１２の結果として、電極アセンブリ６０が部分的に組み立てられる。以下で論じるように、この部分的に組み立てられた状態（例えば、完全に組み立てられる前の状態）で、電極アセンブリを側壁２５に挿入する。
【００５３】
部分的に組み立てられた電極アセンブリを側壁２５に挿入する前に、挿入物４０を、部分的に組み立てられた電極アセンブリの一方の端部に置く（工程６１４）。特に、挿入物４０は、壁部分４１、４２、４３、４４が、第二の内板９１、折り畳まれた負極側の透明レーン７６および第二の外板９４、ならびに電極積層体６４の隣接部分を囲むように配置される。この構成により、電極積層体は側壁２５に挿入されるため、挿入物４０は、部分的に組み立てられた電極積層体を保護する。
【００５４】
部分的に組み立てられた電極アセンブリおよび挿入物４０は、１つのユニットとしてセルハウジングの側壁２５に挿入される（工程６１５）。部分的に組み立てられた電極アセンブリを側壁２５に挿入する間、電極積層体６４は、これがセルハウジング２２内に配置されている場合、積層体軸６６が一組の小さい方の側面の各側面２８、２９に対して垂直にかつこれらを通る方向に延在するように、方向決めされる。さらに、電極積層体６４は、挿入の間に挿入物４０が先端を成すように方向決めされるため、挿入物４０は、側壁２５への挿入の間、電極積層体を保護する。挿入物４０の端部が側壁２５の端部と並ぶまで、部分的に組み立てられた電極アセンブリおよび挿入物４０を側壁２５に通して挿入する（図１７）。
【００５５】
部分的に組み立てられた電極アセンブリおよび挿入物４０を側壁２５内に配置したら、第一のコネクタ１００の第一の脚部１０１を、例えば溶接により、第一の外板８４に電気的に接続する。さらに、第一のコネクタ１００の第二の脚部１０２は、例えば溶接により、セルハウジングの第二の端部２４に電気的に接続されている（工程６１６）。同様に、第二のコネクタ１２０の第一の脚部１２１は、例えば溶接により、第二の外板９４に電気的に接続されている。さらに、第二のコネクタ１２０の第二の脚部１２２は、例えば溶接により、端子１４０、１４２に電気的に接続されている（工程６１７）。特に、第二の脚部１２２の第一のつまみ部１２２ａは、第一の端子１４０に電気的に接続されており、第二の脚部１２２の第二のつまみ部１２２ｂは、第二の端子１４２に電気的に接続されている。図２０から分かるように、工程６１６および６１７の間、セルハウジングの第一の端部および第二の端部２３、２４は、セルハウジングの側壁２５にまだ接続されてはおらず、第一のコネクタおよび第二のコネクタ１００、１２０は、平らな形状を有する。この配置により、第一のコネクタおよび第二のコネクタ１００、１２０における溶接位置にアクセスし易くなり、それにより、溶接法が単純になり、溶接の信頼性が改善される。
【００５６】
第一の集電体アセンブリ８０とセルハウジングの第二の端部２４において、および第二の集電体アセンブリ９０と端子１４０、１４２との間で電気的接続を確立したら、セルハウジング２２を組み立てる。特に、第一のコネクタ１００は、第一の脚部１０１が第二の脚部１０２に重なるように折り畳まれている（６１８）。折り畳み工程６１８の結果として、セルハウジングの第二の端部２４は、セルハウジングの側壁２５におけるむき出しになった一方の端に隣接して、これを閉鎖している。第二のコネクタ１２０は、第一の脚部１２１が第二の脚部１２２に重なるように折り畳まれている（工程６１９）。折り畳み工程６１９の結果として、セルハウジングの第一の端部２３は、セルハウジングの側壁２５の反対側の端部に隣接して、これを閉鎖している。
【００５７】
第一のコネクタ１００の折り畳みに引き続き、セルハウジングの第二の端部２４を、例えば溶接により、セルハウジング側壁２５の一方の端部に固定する（工程６２０）。さらに、第二のコネクタ１２０の折り畳みに引き続き、セルハウジングの第一の端部２３を、セルハウジングの側壁２５における反対側の端部に溶接する（工程６２１）。溶接工程６２０、６２１において、第一の端部および第二の端部２３、２４をそれぞれ側壁２５に固定するために、かつ、セルハウジング２２を完全に組み立てるために、溶接線がセルハウジングの側壁の各端部の周囲に形成されている。溶接工程６２０、６２１の結果として、閉鎖された内部空間が、セルハウジング２２内に形成され、電極アセンブリ６０が、この内部空間内に配置される。
【００５８】
次の工程において、セル２０を作製するために、電解質入口３９を介してセルハウジング２２に電解質を充填し、これを封止して（工程６２２）、それから、従来技術を使用して、セル２０の形成を実施する（工程６２３）。
【００５９】
ここで図示される実施形態において、セルハウジング２２は、３つの個別部材、例えば、第一の端部２３と、管状の側壁２５と、第二の端部２４とから形成されており、製造の間に、これらをまとめて結合すると、封止された容器が形成される。しかしながら、セルハウジング２２は、この構成に限定されることはない。例えば、図２１を参照すると、セル２０は、代替的な実施形態であるセルハウジング３２２を有し、このセルハウジング３２２は、２つの個別部材、例えば、第一の端部３２３と５つの側面を有する容器３２５とから形成されており、製造の間に、これらをまとめて結合すると、封止された容器が形成される。セルハウジング３２２において、容器３２５は、管状の側壁３２５（２５）を含み、この管状の側壁３２５（２５）は、第二の端部３２５（２４）と一体化して形成されている。このような容器３２５は、例えば引抜加工で形成されるのが好都合であり得る。しかしながら、溶接された電気的接続部を、電極積層体６４と第二の集電体９０との間、および第二の集電体９０とセルハウジングの第二の端部３２５（２４）の内面との間に形成することは困難であり得る。
【００６０】
この難点については、代替的な第一のコネクタ１００’を用いることにより対処可能である。代替的な第一のコネクタ１００’は、図９に図示される第一のコネクタ１００に対して形状が修正されている。例えば、代替的な第一のコネクタ１００’は、Ｕ型であり、基部／折り畳み部分の辺が、セルハウジング２２の小さい方の側面２９に隣接および平行している。結果として、代替的な第一のコネクタ１００’は、十分な長さの細長い第一の脚部および第二の脚部１０１’、１０２’を有するため、第一の脚部を第一の外板８４に溶接し、かつ、第二の脚部を、一体型の第二の端部３２５（２４）の内面に溶接することができ、ここでこれらの溶接工程は、電極積層体６４を管状の側壁３２５（２５）に挿入する前に行われる。
【００６１】
あるいは５つの面を有する容器の使用に係る難点は、第一のコネクタ１００が第一の外板８４とセルハウジングの第二の端部３２５（２４）との間に電気的接続をもたらすばね要素として役割を果たすように、第一のコネクタ１００についてその形状および／または材料を修正することにより対処可能である。第一のコネクタ１００は、第一の外板８４とセルハウジングの第二の端部３２５（２４）との間の上記の位置でセルハウジング３２５内に配置可能であるが、第一のコネクタ１００は、これらの部材に溶接されてはいない。その代わりに、第一のコネクタは、セルハウジングの第二の端部３２５（２４）および第一の外板８４と、無溶接式である直接かつ圧力式の電気接触を生み出す。
【００６２】
さらなる別の代替例において、５つの面を有する容器の使用に係る難点は、電極積層体６４とセルハウジングの第二の端部３２５（２４）との間に、無溶接式である直接の電気的接続をもたらすことにより対処可能である。例えば、第一の集電体アセンブリ８０の第一のコネクタ１００を省略してもよく、第一の外板８４は、セルハウジングの第二の端部３２５（２４）に直接接し、それにより、セルハウジングの第二の端部３２５（２４）との電気的接続が生み出される。結果として、セルハウジング３２２は、正極性を有し、かつ、セル２０の正極側の端子としての役割を果たす。さらに、電極積層体６４をセルハウジングの第二の端部２４に向かって押す力が電極積層体６４に与えられるように、挿入物４０の寸法を決めてもよい。また、この形状により、第一の集電体アセンブリ８０とセルハウジングの第二の端部３２５（２４）との間に、無溶接式である電気的接続がもたらされ、ここで電気的接続は、直接の物理的接触により生み出される。第一のコネクタ１００が省略される代替的な実施形態のセルの製造において、この製造方法を修正して、方法工程６１６、６１８および６２０を省略してもよい。
【００６３】
ここで図示される実施形態において、セルハウジング２２は、アルミニウムから形成されており、そのため、第一の集電体アセンブリ８０を介して、同じくアルミニウムから形成された正極板６１との接続が可能になる。しかしながら、いくつかの実施形態において、セルハウジング２２は、その他の材料、例えばニッケルめっき鋼から形成されていてもよい。セルハウジング２２がニッケルめっき鋼から形成されていることにより、正極板６１または負極板６２のどちらかをセルハウジングに接続すること、およびその他のものを端子１４０、１４２に接続することが可能になる。あるいは正極板６１を端子のうちの一方（例えば、第一の端子１４０）に接続すること、および負極板６２を端子のうちの他方（例えば、第二の端子１４２）に接続することが可能になる。
【００６４】
ここで図示される実施形態において、正極板６１に電気的に接続された第一の集電体アセンブリ８０は、セルハウジングの第二の端部２４に電気的に接続されており、それにより、セルハウジング２２は正極性を有する。しかしながら、代替的には、例えばセルハウジング内で積層体軸６６を中心に電極積層体６４を１８０度回転させることにより、第一の集電体アセンブリ８０を負極板６２に電気的に接続することができ、それにより、セルハウジング２２は負極性を有するであろうと理解されている。このような代替的な実施形態において、第二の集電体アセンブリ９０は、正極板６１に電気的に接続されており、端子１４０、１４２に対して電気的接続をもたらすだろう。
【００６５】
ここで図示される実施形態において、セルハウジング２２は、セルハウジングの第一の端部２３の上で支持された２つの個別端子１４０、１４２を有する。セルハウジングは、２つの個別端子１４０、１４２を有することに限定されることはないと理解される。例えば、いくつかの実施形態において、セルハウジング２２は、代わりに１つの端子４４０を有していてもよい（図２２）。有利には、１つの端子４４０を使用することにより、セルハウジングの第一の端部２３の領域の少なくとも７５パーセントである導電性接触部分４４２がもたらされ、この１つの端子４４０は、弁および電解質入口へのアクセスを可能にする切り抜き部分４４３、４４５を有する。他の実施形態において、セルハウジング２２は、２つより多くの端子を有していてもよい（図示せず）。
【００６６】
ここで図示される実施形態において、第二の集電体アセンブリ９０は、端子１４０、１４２および第二の外板９４の双方に溶接された第二のコネクタ１２０を介して、端子１４０、１４２に電気的に接続されている。しかしながら、いくつかの実施形態において、端子１４０、１４２と第二の集電体アセンブリとの間の電気的接続は、無溶接式である接続であってもよい。例えば図２３を参照すると、いくつかの実施形態において、第二のコネクタ１２０は、スナップフィット式の導電性接続アセンブリ５００と交換されていてもよい。接続アセンブリ５００は、各端子１４０、１４２の内部接触部分１７０に隣接した導電性コネクタプレート５１０を有する。コネクタプレート５１０は、電極積層体６４に向かって突出して形成された支柱５０２、５０４を有する。また、この接続アセンブリは、第二の外板９４における外側に向けられた表面９６に固定された導電性スプリングクリップ５２２、５２４を有する。スプリングクリップ５２２、５２４は、弾性変形可能であり、かつ、スナップフィット式に形成された支柱５０２、５０４を収容して保持するように形成および寸法決めされている。ここで図示される実施形態において、スプリングクリップ５２２、５２４は、形成された支柱５０２、５０４の形状を補完する形状を有する一組の脚部５２６、５２７をそれぞれ有する。さらに、脚部５２６、５２７は、形成された支柱５０２、５０４に対応する寸法未満の距離で間隔が空けられている。形成された支柱５０２、５０４をスプリングクリップ５２２、５２４に挿入する場合、脚部５２６、５２７は、ずらして離間され、脚部５２６、５２７の弾性特性、ならびに脚部５２６、５２７および形成された支柱５０２、５０４の補完的形状は、形成された支柱５０２、５０４をスプリングクリップ５２２、５２４内に保持する役割を果たし、それにより、端子１４０、１４２と第二の集電体アセンブリとの間の電気的接続が、無溶接式であるスナップフィット式の接続により達成可能である。
【００６７】
上記の例示的なセルの実施形態に加えて、セル２０を、従来のセル、例えば１つの正極側の端子がセルの第一の端部２３に配置されており、かつ、１つの負極側の端子がセルの第一の端部２３に配置されているセルに似せて作製することができると考えられる。これは、負極側の端子の下側を銅集電体に溶接してこの端子を負極にし、正極側の端子をカバープレート自体に接続してこの端子を正極にすることにより達成される。
【００６８】
電極アセンブリ６０は、Ｚ型に折り畳まれたセパレータ６３で分離されて負極板６２と交互に並べられた正極板６１の一連の積層体を含むと本明細書に記載されているものの、電極アセンブリは、この構成に限定されることはない。例えば、いくつかの実施形態において、個別のセパレータプレートを使用して、電極板６１を負極板６２から分離することができる。
【００６９】
電極アセンブリは、一連の積層板を含む「積層された」電極アセンブリであると本明細書に記載されているものの、電極アセンブリは、この構成に限定されることはない。例えば、いくつかの実施形態において、電極アセンブリとしては、圧延された電極アセンブリ（例えば、ゼリーロールアセンブリ）、折り畳まれた電極アセンブリ（例えば、Ｚ型に折り畳まれたアセンブリ）またはその他の電極配置を挙げることができる。
【００７０】
セルハウジング２２は、例示的な実施形態において伸長した長方形の形状を有するものの、セルハウジング２２は、この形状に限定されることはない。例えば、セルハウジングは、形状が直方体であってもよい。別の例において、セルハウジングは、その他の多角形の形状を有していてもよく、これにより、密充填、例えば六角形に配置された側面を有する８表面構造（図示せず）が可能になる。
【００７１】
さらに、セル２０は、リチウムイオンバッテリに限定されることはない。例えば、セルは、アルミニウムイオン、アルカリ金属、ニッケル・カドミウム、ニッケル金属水素化物またはその他の種類のセルであってもよい。
【００７２】
セルを含むバッテリパックを図示した選択的な実施形態については、先で幾らか詳細にされている。これらの装置を明確化するために必要と考えられる構造のみを本明細書に記載したと理解されるものとする。その他の従来の構造、ならびにバッテリパックおよびセルの付随的かつ補助的な要素の従来の構造は、当業者に公知かつ理解されているものと想定される。さらに、バッテリパックおよびセルの実施例を先に記載してきたが、バッテリパックおよび／またはセルは、上記の実施例に限定されることはなく、請求項に記載の装置から逸脱することなく、様々な設計の変形例を実施することができる。
【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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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