(57)【要約】【課題】電池の製造コストおよび製造時間を減少し、且つ製造プロセスを簡素化する電池を提供する。【解決手段】前キャビティを有する前カバー１０、前記前カバー１０に接続され、後キャビティを有する後カバー２０、前記前カバー１０に配置され、前記前カバー１０から前記前キャビティを通過する第１の端子３０、前記前カバー１０に配置され、前記前カバー１０から前記前キャビティを通過する第２の端子４０、および前記前キャビティと前記後キャビティに配置され、前記前キャビティの前記第１の端子３０と前記第２の端子４０に接続される電極群を含む電池１。【選択図】図２
2015156360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前キャビティを有する前カバー、
前記前カバーに接続され、後キャビティを有する後カバー、
前記前カバーに配置され、前記前カバーを通過して前記前キャビティに向かう第１の端子、
前記前カバーに配置され、前記前カバーを通過して前記前キャビティに向かう第２の端子、および
前記前キャビティと前記後キャビティに配置され、前記前キャビティの前記第１の端子と前記第２の端子に接続される電極群を含む電池。
【請求項２】
前記電極群は、
セル体、
前記セル体に配置され、前記第１の端子に接続された第１の電極タブ、および
前記セル体に配置され、前記第２の端子に接続された第２の電極タブを含む請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記セル体を保持するように構成され、第１のスロットと第２のスロットを有する保持フレームを更に含み、
前記第１の端子は、前記第１のスロットを通過して前記第１の電極タブに向かい、前記第２の端子は、前記第２のスロットを通過して前記第２の電極タブに向かう請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記前キャビティの深さと前記後キャビティの深さは、前記電極群の厚さよりそれぞれ小さい請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記前カバーは、前本体と前記前本体から延伸した固定要素とを含み、前記後カバーは、前記固定要素に固定される請求項１に記載の電池。
【請求項６】
前記前カバーは、前記固定要素を保持することによって装置に固定される請求項５に記載の電池。
【請求項７】
前記固定要素は固定孔を有し、前記固定孔は、この固定孔を通過する締結機構のために構成され、前記前カバーは、前記締結機構によって装置に固定される請求項５に記載の電池。
【請求項８】
前記後カバーは、後本体および前記後本体から延伸した溶接部分を含み、前記溶接部分は、溶接によって前記固定要素に固定される請求項５に記載の電池。
【請求項９】
前記固定要素は、前記前本体の側壁の外面から突出し、前記溶接部分は、前記後本体の側壁の外面から突出し、前記溶接部分は、前記固定要素の一部と接触する請求項８に記載の電池。
【請求項１０】
前記固定要素の領域は、前記溶接部分の領域より大きい請求項８に記載の電池。
【請求項１１】
前記後カバーは、後本体および前記後本体から延伸した固定要素を含み、前記前カバーは、前記固定要素に固定される請求項１に記載の電池。
【請求項１２】
前記前カバーは、前本体および前記前本体から延伸した溶接部分を含み、前記溶接部分は、溶接によって前記固定要素に固定される請求項１１に記載の電池。
【請求項１３】
前本体は、第１の貫通孔と第２の貫通孔を有し、前記第１の端子は前記第１の貫通孔を通過し、前記第２の端子は前記第２の貫通孔を通過する請求項１に記載の電池。
【請求項１４】
前記第１の端子と前記前本体との間の間隙を密封するように構成された第１のシール要素、および
前記第２の端子と前記前本体との間の間隙を密封するように構成された第２のシール要素を更に含む請求項１３に記載の電池。
【請求項１５】
第１の前カバーに第１の電極群を配置するステップ、
前記第１の電極群の第１の厚さに応じた第１の深さの第１の後キャビティを有する第１の後カバーを準備するステップ、および
前記第１の前カバーに前記第１の後カバーを配置するステップを含み、前記第１の電極群は、前記第１の後キャビティに配置される電池の製造方法。
【請求項１６】
溶接によって、前記第１の前カバーに前記第１の後カバーを固定するステップを更に含む請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の前カバーは、深さを有する第１の前キャビティを有し、前記第１の厚さは、前記第１の前キャビティの前記深さと前記第１の深さを加えたのとほぼ等しい請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１８】
第２の電極群を第２の前カバーに配置するステップ、および
前記第２の電極群が前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する場合、前記第２の電極群の前記第２の厚さに応じた第２の深さの第２の後キャビティを有する第２の後カバーを準備するステップを更に含み、
前記第１の前カバーと前記第２の前カバーは、同じ構造を有する請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１９】
前記第２の前カバーは、深さを有する第２の前キャビティを有し、前記第２の厚さは、前記第２の前キャビティの前記深さと前記第２の深さを加えたのとほぼ等しい請求項１８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に関し、特に、２つのカバーによって覆われた電極群を有する電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、角柱形電池などの電池は、電子装置に広く用いられている。近年、大型の角柱形電池が電気自動車やハイブリッド電気自動車などの自動車に、その原動力の全てまたは一部のために用いられている。
【０００３】
従来の角柱形電池Ａ１は、図１に示されている。大型の角柱形電池Ａ１は、ハウジングＡ１０、電極群Ａ２０、上カバーＡ３０、および外部電極Ａ４０を含む。電極群Ａ２０は、ハウジングＡ１０の開口Ａ１１を介してハウジングＡ１０に配置される。しかしながら、ハウジングＡ１０は、アルミニウム押出工程または打抜工程によって単一の部品として成型される。電極群Ａ２０は、ハウジングＡ１０内に完全に配置されるため、開口Ａ１１は、非常に深い。そのため、ハウジングＡ１０の製造は、角柱形電池Ａ１のサイズが大きい時、難しい。
【０００４】
上カバーＡ３０は、開口Ａ１１を覆うのに用いられる。上カバーＡ３０がハウジングＡ１０に固定される前、可撓性導電ストラップＡ２１は、手動で電極群Ａ２０の電極タブＡ２２および上カバーＡ３０の外側電極Ａ４０に接続される。そのため、角柱形電池Ａ１の製造時間は増加される。
【０００５】
また、角柱形電池Ａ１の電池容量が設計の要求により増加される場合、電極群Ａ２０の厚さもそれに伴って増加する。新しい規格を有する新しいハウジングＡ１０および上カバーＡ３０が製造される必要がある。そのため、異なる電池容量を有する角柱形電池Ａ１の製造コストが増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の問題を解決するために、本発明は、電池の製造コストおよび製造時間を減少し、且つ製造プロセスを簡素化する電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前キャビティを有する前カバー、後キャビティを有する後カバー、第１の端子、第２の端子、および電極群を含む電池を提供する。後カバーは、前カバーに接続される。第１の端子は、前カバーに配置され、前カバーから前キャビティを通過する。第２の端子は、前カバーに配置され、前カバーから前キャビティに通過する。電極群は、前キャビティと後キャビティに配置され、前キャビティの第１の端子と第２の端子に接続される。
【０００８】
本発明は、前カバーに電極群を配置するステップ、電極群の厚さに応じた深さの後キャビティを有する後カバーを準備するステップ、および前カバーに後カバーを配置するステップを含み、電極群は、後キャビティに配置される電池の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
その結果、電池の電極グループは、前カバーと後カバーによってカバーされるため、前カバーと後カバーの製造は簡易化される。また、電極群は、前カバーが後カバーに固定される前に端子に接続されるため、電池の製造時間は減少される。電池の電池容量が設計によって変更される場合、後カバーの側壁の高さだけが設計による変更に合うように変更される。そのため、異なる電池容量を有する電池の製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
【図１】従来の角柱形電池の斜視図である。
【図２】本発明に基づく電池の斜視図である。
【図３】本発明に基づく電池の分解図である。
【図４】本発明に基づく電池の断面図である。
【図５Ａ】本発明に基づく電池の側面図である。
【図５Ｂ】本発明に基づく電池の背面図である。
【図６】本発明に基づく電池の製造方法のフローチャートである。
【図７Ａ】中間段階における電池の製造方法の断面図である。
【図７Ｂ】中間段階における電池の製造方法の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次の開示は、本開示の様々な特徴を実施するために、多くの様々な実施の形態または実施例を提供する。本開示を簡素化するために、複数の要素および複数の配列からなる特定の実施例が以下に述べられる。例えば、本説明における第１特徴の形式は、それに続く第２特徴が第１特徴の上位に、或いは第１特徴に関するもので、第１特徴と第２特徴が直接関係して形成される複数の実施の形態を含んでもよく、更に第１特徴と第２特徴が直接関係しないような、付加的な特徴が前記第１特徴と第２特徴との間に形成された複数の実施の形態を含んでもよい。
【００１２】
また、図面中の形状、サイズ、または厚さは、縮尺して描かれたものではなく、簡素化と議論の明確化のためであって、これらの図面は単に説明を目的としたに過ぎない。
【００１３】
図２は、本発明に基づく電池１の斜視図である。図３は、本発明に基づく電池１の分解図である。図４は、本発明に基づく電池１の断面図である。いくつかの実施形態では、電池１は、角柱形電池または円筒形電池である。いくつかの実施形態では、電池１は、例えば、鉛酸電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池、またはリチウムイオン電池などの二次電池である。
【００１４】
電池１は、前カバー１０、後カバー２０、第１の端子３０、第２の端子４０、電極群５０、および保持フレーム６０を含む。前カバー１０は、後カバー２０に接続するように構成される。前カバー１０は、前キャビティ１１１を有し、後カバー２０は、後キャビティ２１１を有する。前カバー１０が後カバー２０に接続された時、収容室（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｃｈａｍｂｅｒ）Ｃ１は、前キャビティ１１１と後キャビティ２１１によって形成される。
【００１５】
第１の端子３０は、前カバー１０に配置され、第１の端子３０は、前カバー１０を通過して前キャビティ１１１に向かう。第２の端子４０は、前カバー１０に配置される。第２の端子４０は、前カバー１０を通過して前キャビティ１１１に向かう。いくつかの実施形態では、第１の端子３０は、正極端子であり、第２の端子４０は、負極端子である。いくつかの実施形態では、第１の端子３０は、負極端子であり、第２の端子４０は、正極端子である。
【００１６】
電極群５０は、収容室Ｃ１（前キャビティ１１１と後キャビティ２１１）内に配置される。電極群５０は、前キャビティ１１１の第１の端子３０と第２の端子４０に接続される。
【００１７】
電極群５０は、セル体５１、第１の電極タブ５２、および第２の電極タブ５３を含む。第１の電極タブ５２は、セル体５１に配置され、第１の端子３０に接続される。第２の電極タブ５３は、セル体５１に配置され、第２の端子４０に接続される。いくつかの実施形態では、第１の電極タブ５２と第２の電極タブ５３は、Ｔ型構造である。
【００１８】
例えば、電池１は、リチウムイオン電池である。セル体５１は、複数の第１の電極膜、複数の第２の電極膜、および複数の分離膜を含む。第１の電極膜、第２の電極膜、および分離膜は、互いに重なる。例えば、分離膜の１つは、隣接する第１の電極膜と隣接する第２の電極膜に接続され、その間に配置される。
【００１９】
第１の電極膜は、第１の電極タブ５２に接続され、第２の電極膜は、第２の電極タブ５３に接続される。いくつかの実施形態では、第１の電極膜は、陽極膜であり、第２の電極膜は、陰極膜である。いくつかの実施形態では、第１の電極膜は、陰極膜であり、第２の電極膜は、陽極膜である。特に、様々なタイプのセル体５１を本発明に用いることができるため、セル体５１のタイプは、本発明によって制限される。
【００２０】
保持フレーム６０は、セル体５１を保持するように構成される。いくつかの実施形態では、保持フレーム６０は、セル体５１の２つの対向する側面と１つの前面に接触し、これらを覆う。保持フレーム６０は、第１の電極タブ５２に対応する第１のスロット６１と、第２の電極タブ５３に対応する第２のスロット６２を有する。第１の端子３０は、第１のスロット６１を通過して第１の電極タブ５２に向かい、第２の端子４０は、第２のスロット６２を通過して第２の電極タブ５３に向かう。
【００２１】
図２と図３に示されるように、いくつかの実施形態では、前カバー１０は、前本体１１および固定要素１２を更に含む。前本体１１は、第１の貫通孔１１２、第２の貫通孔１１３、側壁１１４、および底部壁１１５を有する。第１の貫通孔１１２と第２の貫通孔１１３は、前キャビティ１１１に接続される。電極群５０は、前キャビティ１１１に配置され、後カバー２０は、溶接、または他の好適な方法によって固定要素１２に固定される。
【００２２】
いくつかの実施形態では、側壁１１４は、環状構造であり、底部壁１１５は、側壁１１４に接続される。いくつかの実施形態では、側壁１１４は、底部壁１１５に対しほぼ垂直となる。前キャビティ１１１は、側壁１１４と底部壁１１５との間に形成される。
【００２３】
固定要素１２は、前本体１１の側壁１１４から延伸し、前本体１１の側壁１１４の外面から突出する。いくつかの実施形態では、固定要素１２は、前本体１１の側壁１１４の外面にほぼ垂直する。
【００２４】
後カバー２０は、後本体２１および溶接部分２２を更に含む。後本体２１は、側壁２１３と底部壁２１２を有する。電極群５０は、後キャビティ２１１に配置される。言い換えれば、第１のカバーは、後キャビティ２１１を覆い、第２のカバーは、前キャビティ１１１を覆う。
【００２５】
いくつかの実施形態では、側壁２１３は、図３に示されるように、環状構造であり、底部壁２１２は、側壁２１３に接続される。いくつかの実施形態では、側壁２１３は、底部壁２１２に対しほぼ垂直となる。後キャビティ２１１は、側壁２１３と底部壁２１２との間に形成される。
【００２６】
溶接部分２２は、後本体２１の側壁２１３から延伸し、後本体２１の側壁２１３の外面から突出する。いくつかの実施形態では、溶接部分２２は、後本体２１の側壁２１３の外面に対しほぼ垂直となる。
【００２７】
もう１つの実施形態では、固定要素１２は、後本体２１から延伸し、溶接部分２２は、前本体１１から延伸する（図示されていない）。前カバー１０は、固定要素１２に固定される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、溶接部分２２は、溶接、または他の好適な方法によって固定要素１２に固定される。図５Ａと図５Ｂに示されるように、固定要素１２および溶接部分２２は、平面Ｐ１である例えば図５Ａの水平の平面Ｐ１に沿って延伸される。固定要素１２および溶接部分２２は、環状構造である。固定要素１２の領域は、溶接部分２２の領域より大きい。
【００２９】
後カバー２０が前カバー１０に配置された時、固定要素１２および溶接部分２２は、平面Ｐ１に配置される。溶接部分２２は、固定要素１２の上面１２２に接触し、上面１２２の部分は露出される。そのため、溶接治具Ｂ１は、固定要素１２の上面１２２および溶接部分２２の上面１２２で方向Ｄ１から環状経路に沿って、固定要素１２と溶接部分２２を溶接することができる。いくつかの実施形態では、環状経路は、固定要素１２と溶接部分２２との間のインターフェース（接合部分）に沿った平面Ｐ１または水平平面に配置される。方向Ｄ１は、平面Ｐ１または水平平面に対してほぼ垂直をなし、上面１２２と上面２２１は、同じ方向に向いている。そのため、固定要素１２と溶接部分２２の組み合わせの溶接プロセスは容易に加工することができる。
【００３０】
図２〜図４、および図５Ａに示されるように、固定要素１２は、前カバー１０と後カバー２０から突出する。そのため、電池１または前カバー１０は、固定要素１２を保持することによって装置（図示せず）に固定されることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、例えば、固定要素１２は、複数の固定孔１２１を有する。図２に示されるように、締結機構（図示せず）としての例えばネジまたはロッドは、固定孔１２１を通過して電池１または前カバー１０を装置（図示せず）に固定する。
【００３２】
第１の端子３０は、第１の孔１１２を通過して第１の電極タブ５２に接続し、前キャビティ１１１に延伸する。第２の端子４０は、第２の孔１１３を通過して第２の電極タブ５３に接続し、前キャビティ１１１に延伸する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、電池１は、第１のシール要素７０および第２のシール要素８０を更に含む。第１のシール要素７０および第２のシール要素８０は、前カバー１０に配置される。第１のシール要素７０は、第１の貫通孔１１２に配置され、第２のシール要素８０は、第２の貫通孔１１３に配置される。
【００３４】
第１のシール要素７０は、第１の端子３０と前本体１１との間の間隙を密封するように構成され、第２のシール要素８０は、第２の端子４０と前本体１１との間の間隙を密封するように構成される。第１のシール要素７０と第２のシール要素８０は、例えばゴムなどの弾性材料でできている。そのため、収容室Ｃ１は密閉され、電池１は防水機能を有する。
【００３５】
いくつかの実施形態では、第１のスロット６１は、第１のシール要素７０を保持するように構成され、第２のスロット６２は、第２のシール要素８０を保持するように構成される。そのため、保持フレーム６０は、第１のスロット６１と第２のスロット６２によって前キャビティ１１１に配置される。
【００３６】
図４に示されるように、電極群５０は、前面５１４、前面５１４に相対する背面５１５、および側面５１６を更に有する。前面５１４は、前カバー１０の底部壁１１５に面し、または接触する。背面５１５は、後カバー２０の底部壁２１２に面し、または接触する。側面５１６は、側壁１１４と側壁２１３に面し、接触する。第１の電極タブ５２と第２の電極タブ５３は、側面５１６に配置される。
【００３７】
図６は、本発明に基づく電池１の製造方法のフローチャートである。図７Ａと図７Ｂは、中間段階における電池１の製造方法の断面図である。ステップＳ１０１では、図７Ａに示されるように、電極群５０は、前カバー１０に配置される。
【００３８】
また、図４に示されるように、電極群５０が前カバー１０の前キャビティ１１１に配置された時、第１の電極タブ５２は、第１の端子３０に接続され、第２の電極タブ５３は、第２の端子４０に接続される。そのため、電極タブ５２と電極タブ５３および端子３０と端子４０は、電極群５０が前キャビティ１１１に配置された時、自動的に接続され、電池１の製造時間は減少される。
【００３９】
ステップＳ１０３では、後カバー２０は、電極群５０のセル体５１の厚さＴ１に従って準備される。厚さＴ１は、セル体５１の前面５１４と背面５１５との間の距離に定義される。後キャビティ２１１は、深さｄ１を有し、深さｄ１は、厚さＴ１に従って決定される。いくつかの実施形態では、前キャビティ１１１は、深さｄ２を有する。深さｄ１は、厚さＴ１より小さく、深さｄ２も厚さＴ１より小さい。セル体５１の全ては、前キャビティ１１１または後キャビティ２１１に完全に配置されない。深さｄ１と深さｄ２が小さいため、前カバーと後カバーの製造は簡易化される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、厚さＴ１は、深さｄ１と深さｄ２を加えたのと等しい。よって、電極群５０は、前カバー１０と後カバー２０によって覆われることができる。言い換えれば、前カバー１０と後カバー２０は、電極群５０が前キャビティ１１１と後キャビティ２１１に配置された時、接続されることができる。
【００４１】
ステップＳ１０５では、後カバー２０は、前カバー１０に配置される。いくつかの実施形態では、第１の後カバー２０は、図５Ａと図５Ｂに示されるように、溶接によって前カバー１０に固定される。
【００４２】
図７Ｂに示されるように、他の電池１ａが、本発明の製造方法によって行なわれる。電極群５０ａは、前カバー１０ａに配置される。電極群５０ａのセル体５１ａが、前記厚さＴ１とは異なる（例えば、大きいまたは小さい）厚さＴ２を有する場合、後カバー２０ａは、電極群５０ａの厚さＴ２に応じて準備される。いくつかの実施形態では、後キャビティ２１１は、深さｄ３を有し、深さｄ３は、厚さＴ２に応じて決定される。
【００４３】
いくつかの実施形態では、前カバー１０と前カバー１０ａは、同じ構造を有するため、いくつかの要素、例えば第１端子３０と第２端子４０は、前カバー１０と前カバー１０ａの両方に配置されることができ、同じ構造を有する。厚さＴ２は、深さｄ１と深さｄ３を加えたのとほぼ等しい。よって、電極群５０ａは、前カバー１０ａと後カバー２０ａによって覆われることができる。
【００４４】
一般的に、後キャビティ２１１の深さは、後カバー２０の側壁２１３の高さに対応する。よって、異なる厚さ（または電気容量）を有する電池１の製造コストは、後カバー２０の側壁２１３の高さ即ち後キャビティ２１１の深さを単に変更することによって、低減される。
【００４５】
その結果、電池の電極群は、前カバーと後カバーによって覆われるため、前カバーと後カバーの製造は容易である。また、電極群は、前カバーが後カバーに固定される前に端子に接続されるため、電池の製造時間は減少される。電池の電池容量が設計によって変更される場合、後カバーの側壁の高さだけが設計による変更に合うように変更される。そのため、異なる電池容量を有する電池の製造コストが低減される。
【００４６】
本明細書の“第１”または“第２”などの用語は、説明を明確にするためのものであり、各請求項に対応するものでも、また各請求項の範囲を制限するものでもない。また、“第１の特徴”や“第２の特徴”などの用語は、同一のまたは異なる特徴を示すものではない。
【００４７】
本発明は、実施例の方法および望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されないことを理解されたい。逆に、当業者には自明な種々の変更及び同様の配置を対象にするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１、１ａ  電池
１０、１０ａ  前カバー
１１  前本体
１１１  前キャビティ
１１２  第１の貫通孔
１１３  第２の貫通孔
１１４  側壁
１１５  底部壁
１２    固定要素
１２１  固定孔
１２２  上面
２０、２０ａ  後カバー
２１  後本体
２１１  後キャビティ
２１２  底部壁
２１３  側壁
２２  接合部
３０  第１の端子
４０  第２の端子
５０、５０ａ  電極群
５１、５１ａ  セル体
５１４  前面
５１５  背面
５１６  側面
５２  第１の電極タブ
５３  第２の電極タブ
６０  保持フレーム
６１  第１のスロット
６２  第２のスロット
７０  第１のシール要素
８０  第２のシール要素
Ａ１  角柱形電池
Ａ１０  ハウジング
Ａ１１  開口
Ａ２０  電極群
Ａ２１  可撓性導電ストラップ
Ａ２２  電極タブ
Ａ３０  上カバー
Ａ４０  外部電極
Ｃ１  収容室
ｄ１、ｄ２  深さ
Ｄ１  方向
Ｐ１  平面
Ｔ１、Ｔ２  厚さ
【図１】
2015156360.tif 000003
【図２】
2015156360.tif 000004
【図３】
2015156360.tif 000005
【図４】
2015156360.tif 000006
【図５Ａ】
2015156360.tif 000007
【図５Ｂ】
2015156360.tif 000008
【図６】
2015156360.tif 000009
【図７Ａ】
2015156360.tif 000010
【図７Ｂ】
2015156360.tif 000011