(57)【要約】  パウチセルは、金属ラミネートフィルム製のほぼ直方体状のセルケーシングを含み、セルケーシングは、筐体部分と、筐体部分とは別個に形成された蓋部分とを含む。電極及び電解質を含む活性材料は、筐体部分内に配置され、蓋部分は、筐体部分に溶接される。筐体部分及び蓋部分は、絞り又は穿孔のプロセスを用いずに形成され、組み合わせられる。これに代えて、パウチセルケーシングは、一連の折曲ステップ及び溶接ステップにより形成され、これにより、パウチセルの寸法は、金属ラミネートフィルムの絞り深さによる制限を受けない。
2018530892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリセルであって、
金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクと金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクとから形成されており、前記第１のブランクが前記第２のブランクに結合されて中空室を形成しているパウチセルケーシングと、
前記中空室内に配置されており、各層が別の層の対応する対向面に面する対向面を有するように層状に配置された電極材料を含む電極アセンブリと、
を含み、
１つの層の対向面に対してほぼ垂直な方向における前記パウチセルの寸法は、前記第１のブランクの表面に対して垂直な方向における前記第１のブランクの最大絞り深さと、前記第２のブランク表面に対して垂直な方向における前記第２のブランクの最大絞り深さとの和よりも大きい、
バッテリセル。
【請求項２】
バッテリセルであって、
金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクと金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクとから形成されており、前記第１のブランクが前記第２のブランクに結合されて中空室を形成しているパウチセルケーシングと、
前記中空室内に配置されており、層状に配置された電極材料を含む電極アセンブリと、
を含み、
前記パウチセルケーシングの長さ方向は、電極材料の１つの層の長さ方向に相当し、前記パウチセルケーシングの幅方向は、電極材料の１つの層の幅方向に相当し、前記パウチセルケーシングの高さ方向は、前記パウチセルケーシングの前記長さ方向及び前記幅方向によって規定される平面に対して垂直な方向に相当し、
前記パウチセルケーシングの前記長さ方向及び前記幅方向のうち一方の寸法に対する前記パウチセルケーシングの前記高さ方向の寸法の比は、０．１より大きい、
バッテリセル。
【請求項３】
パウチセルケーシングを備えたバッテリセルを形成する方法であって、当該方法は、
金属ラミネートフィルム材料から、第１ブランク第１表面と前記第１ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する第１のブランクを準備することと、
ａ側面、ｂ側面、ｃ側面、ｄ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第１の筐体が形成されるように、前記第１のブランクを成形することと、
金属ラミネートフィルム材料から、第２ブランク第１表面と前記第２ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する第２のブランクを準備することと、
ｅ側面、ｆ側面、ｇ側面、ｈ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第２の筐体が形成され、前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記閉鎖端面と同じ形状及び寸法を有するように、前記第２のブランクを成形することと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって包囲され、前記第１の筐体の前記開放端面から離間し、かつ、前記第２の筐体の前記開放端面が前記第１の筐体の前記開放端面と同じ方向へ開放され、かつ、前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって少なくとも部分的に包囲されるように、前記第２の筐体を前記第１の筐体の前記開放端面に挿入することと、
封止容器が形成されるように、前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面を前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面の対応するそれぞれに溶接することと、
を含む、方法。
【請求項４】
前記第１のブランクと前記第２のブランクとを、絞りフリープロセスを用いて筐体状に成形する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のブランクを、絞りフリープロセスを用いて筐体状に成形し、前記第２のブランクを、絞りプロセスを用いて筐体状に成形する、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接するステップは、
前記ａ側面及び前記ｅ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ａ側面を前記ｅ側面に溶接することと、
前記ｂ側面及び前記ｆ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｂ側面を前記ｆ側面に溶接することと、
前記ｃ側面及び前記ｇ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｃ側面を前記ｇ側面に溶接することと、
前記ｄ側面及び前記ｈ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｄ側面を前記ｈ側面に溶接することと、
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、前記第２の筐体の前記閉鎖端面によって前記第１の筐体が閉鎖されるように、
前記ａ側面及び前記ｅ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｃ側面及び前記ｇ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｂ側面及び前記ｆ側面の溶接部分を前記ｂ側面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｄ側面及び前記ｈ側面の溶接部分を前記ｄ側面上に折り曲げる方法ステップと、
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項８】
パウチセルケーシングを備えたバッテリセルを形成する方法であって、当該方法は、
第１ブランク第１表面と前記第１ブランク第１表面の反対側の第１ブランク第２表面とを有する、金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクを準備することと、
ａ側面、ｂ側面、ｃ側面、ｄ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第１の筐体が形成されるように、前記第１のブランクを折り曲げることと、
第２ブランク第１表面と前記第２ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する、金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクを準備することと、
ｅ側面、ｆ側面、ｇ側面、ｈ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第２の筐体が形成され、前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記閉鎖端面と同じ形状及び寸法を有するように、前記第２のブランクを折り曲げることと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって包囲され、前記第１の筐体の前記開放端面から離間し、かつ、前記第２の筐体の前記開放端面が前記第１の筐体の前記開放端面と同じ方向へ開放され、かつ、前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって少なくとも部分的に包囲されるように、前記第２の筐体を前記第１の筐体の前記開放端面に挿入することと、
前記ａ側面を前記ｅ側面に溶接することと、
前記ｂ側面を前記ｆ側面に溶接することと、
前記ｃ側面を前記ｇ側面に溶接することと、
前記ｄ側面を前記ｈ側面に溶接することと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面によって前記第１の筐体が閉鎖されるように、前記ａ側面及び前記ｅ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げ、前記ｃ側面及び前記ｇ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げ、前記ｂ側面及び前記ｆ側面の溶接部分を前記ｂ側面上に折り曲げ、前記ｄ側面及び前記ｈ側面の溶接部分を前記ｄ側面上に折り曲げることと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
１．発明の属する分野
本発明は、ラミネート材料から形成され、ラミネート材料の少なくとも１つの層が金属箔層であり、パウチ深さが２０ｍｍより大きい、パウチタイプのバッテリセルケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術の説明
バッテリパックは、ポータブル電子機器から再生可能電力システム及び環境フレンドリな車両にいたる種々の技術に電力を供給する。例えば、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）は、燃料効率を増大するために、バッテリパックと電気モータとを内燃機関に組み合わせて使用している。バッテリパックは、複数のバッテリモジュールから形成されており、各バッテリモジュールは複数の電気化学セルを含む。各セルは、積層体として配置されており、電気的に直列接続又は並列接続されている。同様に、バッテリパック内のバッテリモジュールも、電気的に直列接続又は並列接続されている。
【０００３】
広汎なバリエーションを有する組込み状況でのスペース要求に対処するために、種々のセルタイプが開発されてきたが、自動車において最もよく用いられるタイプは、円筒形セル、角柱形セル及びパウチセルである。これらのセルは、アノード、カソード、アノード室からカソード室を分離するセパレータ膜、電解質／電解液及びリチウム源を含むほぼ同様の内部構造を有するが、全体寸法、セルケーシング及び容積エネルギ効率の点においては異なり得ることを理解することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セルケーシングについていえば、例えば、円筒形セル及び角柱形セルはそれぞれ、通常、金属製又はプラスチック製のリジッドなケーシングを有するのに対し、パウチセルは、実際のバッテリ室を環境に対して封止する、ラミネートフィルム材料製のフレキシブルな外套によって包囲されているのみである。こうしたセルケーシングの構造の相違は、バッテリセルの出力重量比に多大な影響を有しており、複数のセルを相互接続して形成されるバッテリモジュール及びバッテリパックの製造においてきわめて重要となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
パウチセルケーシングは、金属ラミネートフィルム製のフレキシブルな外套から形成され、パウチセルを形成する電極アセンブリ及び電解質の収容に用いられる。パウチセルケーシングは、絞りプロセスを用いずに形成される。その代わり、パウチセルケーシングは、一連の折曲ステップ及び溶接ステップによって形成され、これにより、パウチセルを任意の所望の深さで製造可能である。いくつかの態様においては、金属ラミネートフィルムの直方体状の第１のブランクが折り曲げられて溶接され、全体として筐体状構造（例えば、開放端面を有する中空の直方体状容器）が形成される。直方体状の第２のブランクも同様に折り曲げ及び溶接され、筐体に対する蓋が形成される。電極及び電解質を含む活性材料が筐体内に配設され、蓋が筐体に溶接される。筐体状構造の寸法は、第１のブランクの寸法によって定められる。
【０００６】
ここでのパウチセルケーシングは、従来の手法により形成されたいくつかのパウチセルに比較して有利である。なぜならば、任意の所望の寸法で形成することが可能であり、２０ｍｍ超の深さを有するパウチセルを提供するために特に適しているからである。この深さは、絞りプロセスによって形成される従来のいくつかのパウチセルと同等であり得る。特に、パウチセルの形成に用いられる金属ラミネートフィルムの最大絞り深さは、ラミネートフィルム材料の金属層の材料特性によって制限される。例えば、アルミニウムラミネートフィルム製の従来のいくつかのパウチセルにおいては、２つの同一のラミネートフィルムシートが約６ｍｍの深さまで絞られる。電極を形成する活性材料及びセパレータは、ラミネートフィルムシート間に挟み込まれ、各シートの周が加熱エレメントによって溶接されて、従来の（絞り）パウチセルが形成される（図１２）。こうした従来の手法においては、アルミニウム層が深絞りを可能にするのに必要な延展特性を有さないために、パウチセルの厚さが絞りプロセスによって制限される。よって、例えば、約１０ｍｍの最大絞り深さを有するいくつかのアルミニウムラミネートフィルム材料においては、絞りステップを含む成形プロセスにより、パウチセルの高さが制限され、これが約１０ｍｍから２０ｍｍで生じ得る。ここで、２０ｍｍのセル高さｈは、２つの絞りフィルム間に活性材料を挟み込むことによって得られ、セル高さｈは、パウチの形成に用いられる材料の絞り方向に相当する。こうした高さの制限により、パウチセル内に蓄積可能な活性材料の量も制限される。絞りセルケーシングを有するこうした従来のパウチセルは、典型的には、許容可能なエネルギ出力を得るために、大面積（例えば長さ及び幅の寸法）のプレートによって形成される。即ち、セルの高さと長さ又は幅とのアスペクト比がきわめて小さい（例えば０．１未満）。
【０００７】
「ディープ」パウチセルは、セル高さとセル長さ又はセル幅との比較的大きなアスペクト比、例えば０．１超のアスペクト比を有するように形成することが可能である。いくつかの態様においては、ディープパウチセルは、２０ｍｍ超の高さ（電極プレートの積層方向に対して平行な寸法）を有することができる。有利には、高さが比較的大きくなるため、ディープパウチセルは、より大きな数の電極プレートを保持することができ、従って、同じ面積の電極プレートを有する、絞りによって形成された従来のいくつかのパウチセルに比較して、より大きなエネルギ出力を提供することができる。これに代えて、こうしたディープパウチセルをより小さい面積で、電極プレートの数を増大して形成することもできる。
【０００８】
さらに、折り曲げ及び溶接によって、第１のブランクと第２のブランクとを組み合わせ、閉鎖封止されたパウチセルケーシングを形成する、絞りフリーの手法を説明する。当該手法は、絞りステップを有さないので、パウチセルケーシングは、約２０ｍｍ超の深さを有するように形成可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】パウチセルのアレイを含むバッテリパックの分解斜視図である。
【図２Ａ】パウチセルの斜視図である。
【図２Ｂ】２Ｂ−２Ｂ線に沿って切断して見た図２Ａのパウチセルの概略的な断面図である。
【図３】図２のパウチセルを形成するステップのフローチャートである。
【図４】細い破線で折曲線を示した、図２のパウチセルの形成に用いられるブランクの斜視図である。
【図５】太い破線で溶接線を示した、図２のパウチセルの筐体部分の斜視図である。
【図６】太い破線で溶接線を示した、パウチセルの蓋部分の斜視図である。
【図７】反転された蓋部分の斜視図である。
【図８】図８の矢印Ａの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図９】蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの斜視図である。
【図１０】図８の矢印Ａの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図１１】図８の矢印Ｂの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図１２】金属ラミネートフィルムの絞りによって形成される従来のパウチセルの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
図１，図２Ａ，図２Ｂによれば、電力の供給に使用されるバッテリパック１は、電気的に相互接続され、バッテリパックケーシング３内に編成された状態で収容された電気化学セル２を含む。各セル２は、電極アセンブリ５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５は、電解質とともにセルケーシング４内に封入され、電力形成蓄積ユニットを形成している。電極アセンブリ５は、これに限定されるものではないが、一連の正電極プレートと負電極プレートとを中間のセパレータプレートによって分離しつつ積層して含む「積層」電極アセンブリであってよい。いくつかの実施形態においては、セル２のアレイを組み合わせて結束し、バッテリパックケーシング３内に配置される（図示されていない）バッテリモジュールを形成可能である。バッテリモジュール内及び／又はバッテリパックケーシング３内では、セル２０のアレイは、後述するように、電気的に直列接続又は並列接続されている。
【００１１】
セルケーシング又はパウチ４は直方体状を有しており、筐体部分７とこれとは別個に形成されてこれに結合される蓋部分８とを含む。筐体部分７及び蓋部分８は、絞りプロセス又は穿孔プロセスなしに成形して組み合わせることができる。セルケーシング４は、任意の比を有するように形成可能であるが、いくつかの実施形態においては、得られるパウチセルケーシング４は、セル長さｌ又はセル幅ｗに対するセル高さｈ（例えば、電極プレートの積層方向に対して平行な寸法）の比較的大きなアスペクト比、例えば０．１超を有する、「ディープ」パウチセルケーシングである。いくつかの実施形態においては、ディープパウチセルケーシング４は、セルケーシング４の形成に用いられる材料の絞り深さ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム製のセルケーシングでの２０ｍｍより大きい高さｈを有することができる。
【００１２】
図３乃至図１１を参照しつつ、パウチセルケーシング４を有するバッテリセル２を形成する方法を説明する。パウチセルケーシング４は、金属ラミネートフィルム製であり、絞りフリー又は穿孔フリーの方法を用いてパウチ構成となるように配置されている。特に、これらに代えて、セルケーシング４の形成に用いられる方法は、パウチセルケーシングにディーププロフィルを形成可能な折曲技術及び溶接技術を使用している。
【００１３】
バッテリセル２を形成する方法は、パウチセルケーシング４を形成することを含む。パウチセルケーシング４は、筐体部分７となる第１のブランク９と蓋部分８となる第２のブランク１０９とを一連の折曲ステップ及び溶接ステップにより組み合わせることによって形成される。特に、筐体部分７は次のように形成される。
【００１４】
図４によれば、金属ラミネート箔の第１のブランク９が準備される（ステップ１０２）。第１のブランク９は、ブランク第１表面１０とこのブランク第１表面１０の反対側のブランク第２表面１１とを有する。例えば、箔は、ポリアミド層とポリプロピレン層との間に挟み込まれたアルミニウム箔層を含む３層のアルミニウムラミネート箔であってよい。この例においては、ポリプロピレンに相当する箔の表面がブランク第１表面１０に相当し、ポリアミドに相当する箔の表面がブランク第２表面１１に相当し、第１のブランク９は、折り曲げの後、ブランク第２表面１１（例えばポリアミド層）が筐体部分７の外面となるように配置される。
【００１５】
第１のブランク９は、四角形状の周形状、例えば正方形状の周形状を有し、即ち、第１の辺１２、第１の辺１２に接する第２の辺１４、第２の辺１４に接し第１の辺１２に対して平行な第３の辺１６、及び第３の辺１６に接し第２の辺１４に対して平行な第４の辺１８を有する。
【００１６】
図５によれば、第１のブランク９は、ａ側面、ｂ側面、ｃ側面、ｄ側面、開放端面１３及び開放端面１３に対向する閉鎖端面１５を有する筐体部分７を形成するために折り曲げられ溶接される（ステップ１０４）。折り曲げは、ブランク第１表面１０が筐体部分７の内面に相当するように行われる。より具体的には、開放筐体状の構成を達成するために、第１のブランク９は、次のように成形される。
【００１７】
第１の辺１２が、ブランク第１表面１０に重なるように第１の折曲線２０で折り曲げられ、第３の辺１６が、ブランク第１表面１０に重なるように第２の折曲線２２で折り曲げられる。
【００１８】
さらに、第２の辺１４が、ブランク第１表面１０に重なるように第３の折曲線２４で折り曲げられ、第４の辺１８が、ブランク第１表面１０に重なるように第４の折曲線２６で折り曲げられる。折曲線２０，２２，２４，２６間の第１のブランク９の領域は、筐体部分７の閉鎖端面１５に相当する。
【００１９】
折曲ステップに続いて、第１のブランク９は折曲線２０，２２，２４，２６の交差部分に沿って溶接され、筐体部分７の側面が形成される。特に、第１の溶接線３６（図示されていない）が、第１の折曲線２０と第３の折曲線２４との共通線に沿って形成され、第２の溶接線３８が、第１の折曲線２０と第４の折曲線２６との共通線に沿って形成され、これにより、筐体部分７の「ａ」側面が、第１の溶接線３６、第２の溶接線３８、第１の辺１２及び第１の折曲線２０において定められる。第３の溶接線４０が、第２の折曲線２２と第３の折曲線２４との共通線に沿って形成され、第４の溶接線４２が、第２の折曲線２２と第４の折曲線２６との共通線に沿って形成され、これにより、筐体部分７の「ｃ」側面が、第３の溶接線４０、第４の溶接線４２、第３の辺１６及び第２の折曲線２２において定められる。さらに、筐体部分７の「ｂ」側面が、第１の溶接線３６、第３の溶接線４０、第２の辺１４及び第３の折曲線２４において定められ、筐体部分７の「ｄ」側面が、第２の溶接線３８、第４の溶接線４２、第４の辺１８及び第４の折曲線２６において定められる。第１の溶接線３６及び第２の溶接線３８及び第３の溶接線４０及び第４の溶接線４２は、各折曲線２０，２２，２４，２６と対応する周の辺１２，１４，１６，１８との間を延在する。
【００２０】
筐体部分７のａ側面、ｂ側面、ｃ側面及びｄ側面の形成に加え、さらに第１から第４の溶接線３６，３８，４０，４２が、筐体部分７のそれぞれの側方の角に、ここでは「襞部」５２と称される、フィルムの重なった三角形の領域を形成する。
【００２１】
各襞部５２は、第１のブランク９の辺１２，１４，１６，１８の交差部分を結合するために溶接される。例えば、第１の襞部５２ａでは、第５の溶接線４４が、第１の辺１２と第２の辺１４との重なり部分に沿って形成される。第２の襞部５２ｂでは、第６の溶接線４６が、第２の辺１４と第３の辺１６との重なり部分に沿って形成される。第３の襞部５２ｃでは、第７の溶接線４８が、第３の辺１６と第４の辺１８との重なり部分に沿って形成される。第４の襞部５２ｄでは、第８の溶接線５０が、第４の辺１８と第１の辺１２との重なり部分に沿って形成される。第５の溶接線４４、第６の溶接線４６、第７の溶接線４８及び第８の溶接線５０は、各側方の角から各襞部５２の頂点まで連続する。ただし、各側方の角を形成する第１の溶接線３６、第２の溶接線３８、第３の溶接線４０及び第４の溶接線４２は不連続であり、これにより、筐体部分７の内部空間と各襞部５２との間には、小さなポート５４が存在する。ポート５４は、セル２の形成中のガス放出のために使用され、これにより、フォーミングガスを襞部５２内へ排出することができる。ポート５４は、後続のステップで封止され、後述するように、筐体７からトリミングされたガス充填襞部５２が形成される。
【００２２】
図６，図７によれば、筐体部分７と同様に、蓋部分８も開放端面筐体の形状を有する。蓋部分８は、次のステップを用いて形成される。
【００２３】
金属ラミネート箔製の第２のブランク１０９が準備される（ステップ１０６）。第２のブランク１０９は、ブランク第１表面１１０と、ブランク第１表面１１０の反対側のブランク第２表面１１１とを有する。この例においては、ポリプロピレンに相当する箔の表面が、ブランク第１表面１１０に相当し、ポリアミドに相当する箔の表面が、ブランク第２表面１１１に相当し、第２のブランク１０９は、開放端面筐体８’となるように折り曲げられた後、ブランク第２表面１１１（例えばポリアミド層）が外面となるように配置される。
【００２４】
第２のブランク１０９は、第１のブランク９と同じ周形状を有する。図示の実施形態においては、第２のブランク１０９は正方形状の周形状を有する。蓋部分８は、筐体部分７を内部に収容するのに適合する寸法を有し、筐体部分７の開放端面１３を閉鎖する閉鎖端面１１５を有する。ただし、蓋部分８のｅ側面、ｆ側面、ｇ側面及びｈ側面は、筐体部分７の対応するａ側面、ｂ側面、ｃ側面及びｄ側面よりも短い。このため、第２のブランク１０９の面積は第１のブランク９の面積より小さい。
【００２５】
第２のブランク１０９は、開放端面１１３とこれに対向する閉鎖端面１１５とｅ側面、ｆ側面、ｇ側面及びｈ側面とを有する開放端面筐体８’を形成するステップ１０４に従って、折り曲げられて溶接される（ステップ１０８）。第２のブランク１０９の折曲線は、蓋部分８の閉鎖端面１１５が筐体部分７の閉鎖端面１５と同じ形状及び寸法を有するように配置される。さらに、ブランク第１表面１１０（例えばポリプロピレン層）が開放端面筐体８’の内面に相当しかつ襞部５２’が開放端面筐体８’の各側方の角から外側へ向かって延在するように、折り曲げが行われる。
【００２６】
任意の手段として、開放端面筐体８’の襞部５２’は、この襞部５２’の各頂点が除去されるように、第１の溶接線、第２の溶接線、第３の溶接線及び第４の溶接線に沿ってトリミング可能である。
【００２７】
開放端面筐体８’は、ブランク第１表面１１０（例えばポリウレタン層）が蓋部分８の外面に相当し、かつ、ブランク第２表面１１１（例えばポリアミド層）が蓋部分８の内面に相当し、かつ、襞部５２’が側方の角から内側へ突出するように（例えば内外をひっくり返して）反転され、これにより蓋部分８が形成される。
【００２８】
図８乃至図１１によれば、筐体部分７の開放端面を閉鎖するために、蓋部分８が、筐体部分７に次のように組み合わせられる（ステップ１１０）。
【００２９】
蓋部分８の閉鎖端面１１５が筐体部分７のａ側面、ｂ側面、ｃ側面及びｄ側面によって包囲されかつ蓋部分８の閉鎖端面１１５が筐体部分７の開放端面１３から離間するように、蓋部分８が、筐体部分７の開放端面１３内へ挿入される（図８）。さらに、蓋部分８の開放端面１１３は、筐体部分７の開放端面１３と同じ方向へ開放されており、蓋部分８のｅ側面、ｆ側面、ｇ側面及びｈ側面は、少なくとも部分的に、筐体部分７のａ側面、ｂ側面、ｃ側面及びｄ側面によって包囲されている。
【００３０】
挿入に続いて、筐体部分７のそれぞれａ側面、ｂ側面、ｃ側面及びｄ側面が、蓋部分８の、対応して重なったｅ側面、ｆ側面、ｇ側面又はｈ側面に溶接される（ステップ１１２）。図示の例においては、溶接ステップは、第９の溶接線５６に沿ってａ側面をｅ側面に溶接することと、第１０の溶接線５８に沿ってｂ側面をｆ側面に溶接することと、第１１の溶接線６０に沿ってｃ側面をｇ側面に溶接することと、第１２の溶接線６２に沿ってｄ側面をｈ側面に溶接することとを含む（図８）。第９乃至第１２の溶接線５６，５８，６０，６２は、対応する各側面の全長に沿って延在し、筐体部分７の周に沿って連続する溶接線を形成する。これにより、蓋部分８が筐体部分７に封止されて、封止されたパウチセルケーシング４が形成される（図９）。さらに、溶接線に対応する、筐体部分７及び蓋部分８のａ側面乃至ｈ側面の一部は、蓋部分の閉鎖端面１１５を包囲する、外側へ向かって突出した端面タブ５６’，５８’，６０’，６２’を形成する。
【００３１】
蓋部分８と筐体部分７とを組み合わせる前に、電極アセンブリ５と電解質とが筐体部分７内に配置される。さらに、蓋部分８を筐体部分７へ溶接するステップに続いて、セル２の形成が実行される。セル２形成中に生じるガスは、ポート５４を介して筐体部分の襞部５２内へ放出される。襞部５２が膨張したとしても、ガスは襞部内に捕集される。形成が完了すると、襞部５２はガスで充填される。いくつかの実施形態においては、襞部５２は穿孔され、負圧適用によってガスが襞部内から除去される。さらに、第１乃至第４の溶接線３６，３８，４０，４２が連続化され、これらの溶接線３６，３８，４０，４２に対応する、突出する側方タブ３６’，３８’，４０’，４２’を残して、襞部５２が筐体部分７からトリミングされる。
【００３２】
いくつかの実施形態においては、電極アセンブリ５の（図示されていない）正の端子及び負の端子が、重なった側面の対向面間、例えば筐体部分７のａ側面と（図示されていない）蓋部分８のｅ側面との間を通過する。シーラントを用いて当該領域の端子を包囲することができ、これにより、蓋部分８と筐体部分７との組み合わせによって得られるパウチセルケーシング４が完全に封止されることが保証される。
【００３３】
蓋部分８が筐体部分７に封止されると、パウチセルプロフィルを最小化するために、蓋部分の閉鎖端面１１５を包囲する端面タブ５６’，５８’，６０’，６２’がパウチセルケーシング４に対して折り曲げられる。特に、ａ側面及びｅ側面の溶接部分に対応し第９の溶接線を含む端面タブ５６’が、内側へ向かって蓋部分の閉鎖端面１１５上に折り曲げられる（図１０）。同様に、ｃ側面及びｇ側面の溶接部分に対応し第１１の溶接線を含む端面タブ６０’も、内側へ向かって蓋部分の閉鎖端面１１５上に折り曲げられる。さらに、ｂ側面及びｆ側面の溶接部分に対応し第１０の溶接線を含む端面タブ５８’が、外側へ向かって筐体部分７のｂ側面上に折り曲げられる（図１１）。同様に、ｄ側面及びｈ側面の溶接部分に対応し第１２の溶接線を含む端面タブ６２’も、外側へ向かって筐体部分７のｄ側面上に折り曲げられる。
【００３４】
上述した金属ラミネート箔製のパウチセル２を形成する方法は、絞り又は穿孔のプロセス又はステップを使用せず、これにより、当該方法に従って形成されるパウチセルケーシング４の寸法は金属ラミネート箔の絞り深さによる制限を受けない。結果として、パウチセルの寸法及び比率はパウチ材料の材料特性による制限を受けない。
【００３５】
第１のブランク９及び第２のブランク１０９を、長方形状の周形状を有するものとして説明したが、第１のブランク９及び第２のブランク１０９はこの形状に限定されない。例えば、第１のブランク９及び第２のブランク１０９は、円形又は不規則な周形状を有するように形成されていてもよい。
【００３６】
第１のブランク９及び第２のブランク１０９は、３層のアルミニウムラミネート箔から形成されているが、ブランク９，１０９の形成に用いられる材料は、３層のアルミニウムラミネート箔には限定されない。例えば、いくつかの実施形態においては、より多数又はより少数の層をアルミニウムラミネート箔の形成に用いることができる。他の実施形態においては、金属層は、別の金属、例えば、これに限定されるものではないが、鋼から形成される。
【００３７】
セルケーシング４を、折曲筐体部分７と折曲蓋部分８とを組み合わせて含むものとして説明したが、セルケーシング４は、こうした構成に限定されない。例えば、蓋部分８は、大きな深さを有さなくてもよいので、いくつかの代替実施形態においては、第２のブランク１０９を絞ることによって、閉鎖端面と側壁と閉鎖端面に対向する開放端面とから成る凹部を形成する絞りプロセスにより、蓋部分８を形成することができる。絞り蓋部分８は、上述したように折曲筐体部分７と組み合わせることができる。
【００３８】
パウチセル２を、セルケーシングの高さ方向に積層された電極プレートを含む電極アセンブリ５を収容するものとして説明したが、パウチセルはこの構成に限定されない。例えば、パウチセル２は、積層プレート電極構成でなく、ジェリーロール電極構成を有する電極アセンブリを含むことができる。他の例においては、セルケーシング４の高さ方向に積層された電極プレートを設けるのでなく、パウチセル２がセルケーシング４の幅方向又は長さ方向に積層される電極プレートを含んでもよい。
【００３９】
バッテリセル及びセルケーシングの例示的な選択実施形態を以上に詳細に説明した。ここでは、本発明に係る装置の明確化に必要と考えられる構造のみを説明したことを理解されたい。他の従来の構造及びバッテリシステムの補助的かつ付加的な部品は周知であって当業者に理解されているものとする。さらに、バッテリセル及びバッテリセルケーシングの動作例も以上に説明したが、バッテリセル及び／又はバッテリセルケーシングは、以上に説明した動作例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した装置からの逸脱なしに種々の設計変更を実行することが可能である。
【図１】
2018530892.tif 000003
【図２Ａ】
2018530892.tif 000004
【図２Ｂ】
2018530892.tif 000005
【図３】
2018530892.tif 000006
【図４】
2018530892.tif 000007
【図５】
2018530892.tif 000008
【図６】
2018530892.tif 000009
【図７】
2018530892.tif 000010
【図８】
2018530892.tif 000011
【図９】
2018530892.tif 000012
【図１０】
2018530892.tif 000013
【図１１】
2018530892.tif 000014
【図１２】
2018530892.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【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】
バッテリセルであって、
金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクと金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクとから形成されており、前記第１のブランクが前記第２のブランクに結合されて中空室を形成しているパウチセルケーシングと、
前記中空室内に配置されており、各層が別の層の対応する対向面に面する対向面を有するように層状に配置された電極材料を含む電極アセンブリと、
を含み、
１つの層の対向面に対して垂直な方向における前記パウチセルの寸法は、前記第１のブランクの表面に対して垂直な方向における前記第１のブランクの最大絞り深さと、前記第２のブランク表面に対して垂直な方向における前記第２のブランクの最大絞り深さとの和よりも大きい、
バッテリセル。
【請求項２】
バッテリセルであって、
金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクと金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクとから形成されており、前記第１のブランクが前記第２のブランクに結合されて中空室を形成しているパウチセルケーシングと、
前記中空室内に配置されており、層状に配置された電極材料を含む電極アセンブリと、
を含み、
前記パウチセルケーシングの長さ方向は、電極材料の１つの層の長さ方向に相当し、前記パウチセルケーシングの幅方向は、電極材料の１つの層の幅方向に相当し、前記パウチセルケーシングの高さ方向は、前記パウチセルケーシングの前記長さ方向及び前記幅方向によって規定される平面に対して垂直な方向に相当し、
前記パウチセルケーシングの前記長さ方向及び前記幅方向のうち一方の寸法に対する前記パウチセルケーシングの前記高さ方向の寸法の比は、０．１より大きい、
バッテリセル。
【請求項３】
パウチセルケーシングを備えたバッテリセルを形成する方法であって、当該方法は、
金属ラミネートフィルム材料から、第１ブランク第１表面と前記第１ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する第１のブランクを準備することと、
ａ側面、ｂ側面、ｃ側面、ｄ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第１の筐体が形成されるように、前記第１のブランクを成形することと、
金属ラミネートフィルム材料から、第２ブランク第１表面と前記第２ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する第２のブランクを準備することと、
ｅ側面、ｆ側面、ｇ側面、ｈ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第２の筐体が形成され、前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記閉鎖端面と同じ形状及び寸法を有するように、前記第２のブランクを成形することと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって包囲され、前記第１の筐体の前記開放端面から離間し、かつ、前記第２の筐体の前記開放端面が前記第１の筐体の前記開放端面と同じ方向へ開放され、かつ、前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって少なくとも部分的に包囲されるように、前記第２の筐体を前記第１の筐体の前記開放端面に挿入することと、
封止容器が形成されるように、前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面を前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面の対応するそれぞれに溶接することと、
を含む、方法。
【請求項４】
前記第１のブランクと前記第２のブランクとを、絞りフリープロセスを用いて筐体状に成形する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のブランクを、絞りフリープロセスを用いて筐体状に成形し、前記第２のブランクを、絞りプロセスを用いて筐体状に成形する、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接するステップは、
前記ａ側面及び前記ｅ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ａ側面を前記ｅ側面に溶接することと、
前記ｂ側面及び前記ｆ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｂ側面を前記ｆ側面に溶接することと、
前記ｃ側面及び前記ｇ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｃ側面を前記ｇ側面に溶接することと、
前記ｄ側面及び前記ｈ側面のうち少なくとも一方の全長に沿って前記ｄ側面を前記ｈ側面に溶接することと、
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記方法は、前記第２の筐体の前記閉鎖端面によって前記第１の筐体が閉鎖されるように、
前記ａ側面及び前記ｅ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｃ側面及び前記ｇ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｂ側面及び前記ｆ側面の溶接部分を前記ｂ側面上に折り曲げる方法ステップと、
前記ｄ側面及び前記ｈ側面の溶接部分を前記ｄ側面上に折り曲げる方法ステップと、
を含む、
請求項３に記載の方法。
【請求項８】
パウチセルケーシングを備えたバッテリセルを形成する方法であって、当該方法は、
第１ブランク第１表面と前記第１ブランク第１表面の反対側の第１ブランク第２表面とを有する、金属ラミネートフィルム材料の第１のブランクを準備することと、
ａ側面、ｂ側面、ｃ側面、ｄ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第１の筐体が形成されるように、前記第１のブランクを折り曲げることと、
第２ブランク第１表面と前記第２ブランク第１表面の反対側の第２ブランク第２表面とを有する、金属ラミネートフィルム材料の第２のブランクを準備することと、
ｅ側面、ｆ側面、ｇ側面、ｈ側面、開放端面及び前記開放端面に対向する閉鎖端面を有する第２の筐体が形成され、前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記閉鎖端面と同じ形状及び寸法を有するように、前記第２のブランクを折り曲げることと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって包囲され、前記第１の筐体の前記開放端面から離間し、かつ、前記第２の筐体の前記開放端面が前記第１の筐体の前記開放端面と同じ方向へ開放され、かつ、前記第２の筐体の前記ｅ側面、前記ｆ側面、前記ｇ側面及び前記ｈ側面が前記第１の筐体の前記ａ側面、前記ｂ側面、前記ｃ側面及び前記ｄ側面によって少なくとも部分的に包囲されるように、前記第２の筐体を前記第１の筐体の前記開放端面に挿入することと、
前記ａ側面を前記ｅ側面に溶接することと、
前記ｂ側面を前記ｆ側面に溶接することと、
前記ｃ側面を前記ｇ側面に溶接することと、
前記ｄ側面を前記ｈ側面に溶接することと、
前記第２の筐体の前記閉鎖端面によって前記第１の筐体が閉鎖されるように、前記ａ側面及び前記ｅ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げ、前記ｃ側面及び前記ｇ側面の溶接部分を前記第２の筐体の前記閉鎖端面上に折り曲げ、前記ｂ側面及び前記ｆ側面の溶接部分を前記ｂ側面上に折り曲げ、前記ｄ側面及び前記ｈ側面の溶接部分を前記ｄ側面上に折り曲げることと、
を含む、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【図１】パウチセルのアレイを含むバッテリパックの分解斜視図である。
【図２Ａ】パウチセルの斜視図である。
【図２Ｂ】２Ｂ−２Ｂ線に沿って切断して見た図２Ａのパウチセルの概略的な断面図である。
【図３】図２のパウチセルを形成するステップのフローチャートである。
【図４】細い破線で折曲線を示した、図２のパウチセルの形成に用いられるブランクの斜視図である。
【図５】太い破線で溶接線を示した、図２のパウチセルの筐体部分の斜視図である。
【図６】太い破線で溶接線を示した、パウチセルの蓋部分の斜視図である。
【図７】反転された蓋部分の斜視図である。
【図８】図９の矢印Ａの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図９】蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの斜視図である。
【図１０】図９の矢印Ａの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図１１】図９の矢印Ｂの方向において見た、蓋部分と筐体部分との組み合わせ中のパウチセルの断面図である。
【図１２】金属ラミネートフィルムの絞りによって形成される従来のパウチセルの斜視図である。
【国際調査報告】
2018530892.tif 000016
2018530892.tif 000017
2018530892.tif 000018
2018530892.tif 000019
2018530892.tif 000020
2018530892.tif 000021