(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄電池内の接続方法およびその方法によって接続された蓄電池において、小型化および軽量化を図るとともに、蓄電池の製造費用を低減し、しかも満足した蓄電池の性能を得る蓄電池の接続方法の提供。【解決手段】２つの電流出力端子（６、７）と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル（９）を収容し、正の電極および負の電極の集電装置の端部がそれぞれ第１の表面（Ｓ１）および第２の表面（Ｓ２）を画定する容器（２）とを備える蓄電池（１）。第１の表面（Ｓ１）及び／又は第２の表面を、対応する電流出力端子（６、７）に電気的に接続する内部接続部（１１、１３）を追加製造するステップを含んでいる蓄電池（１）内の接続方法。同一極性の電極が、上記の蓄電池（１）内の接続方法により、対応する電流出力端子（６、７）に接続される蓄電池（１）。【選択図】図１
2016136512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池（１）の同一極性の電極を２つの電流出力端子（６、７）に接続する蓄電池内の接続方法であって、
前記蓄電池（１）は、
前記電流出力端子（６、７）と、
交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル（９）を収容し、前記正の電極および前記負の電極の集電装置の端部がそれぞれ第１の表面（Ｓ１）および第２の表面（Ｓ２）を画定する容器（２）とを備え、
前記第１の表面（Ｓ１）および／または前記第２の表面（Ｓ２）を、対応する前記電流出力端子（６、７）に電気的に接続する内部接続部（１１、１３）を追加製造するステップを含むことを特徴とする蓄電池内の接続方法。
【請求項２】
前記追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、および熱溶解積層法からなるリストより選択される方法によって行われることを特徴とする請求項１に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの内部接続部（１１、１３）と前記電流出力端子（６、７）との間に、導電素子（１２、１４）が介在されるステップを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項４】
前記導電素子（１２、１４）が前記内部接続部（１１、１３）にレーザ溶接されるステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項５】
前記導電素子（１２、１４）と前記内部接続部（１１、１３）とが一体且つ同一部分を形成する前記導電素子（１２、１４）の追加製造ステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項６】
前記追加製造ステップは、レーザ光と併せて粉末を注入することで、前記第１の表面（Ｓ１）または前記第２の表面（Ｓ２）に溶融金属を噴霧する選択的レーザ溶融によって行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項７】
前記追加製造ステップは、金属粉末の層がレーザ光によって連続的に走査されて、溶融粉末の層が積み上がることで前記内部接続部（１１、１３）の製造につながる選択的レーザ焼結によって行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項８】
前記追加製造ステップは、レーザ光と併せてワイヤを解くことで、前記第１の表面（Ｓ１）または前記第２の表面（Ｓ２）に溶融金属を噴霧する熱溶解積層法によって行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項９】
前記内部接続部（１１）は、前記正の電極の前記集電装置の端部によって画定される前記第１の表面（Ｓ１）に設けられ、アルミニウム系材料を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項１０】
前記導電素子（１２）は前記容器（２）の底部（３）と電気的に接触させられ、前記底部（３）は前記容器（２）の壁部と電気的に接触しており、前記壁部は前記容器（２）を閉じるカバー（５）と接触し、前記カバー（５）は前記正の電極の電流出力端子（６）と電気的に接触することを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項１１】
前記内部接続部（１３）は、前記負の電極の前記集電装置の端部によって画定される前記第２の表面（Ｓ２）に生成され、銅およびその合金、ニッケルおよびその合金、ニッケル合金鋼、ならびにステンレス鋼からなる群より選択される材料を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項１２】
前記導電素子（１４）は、前記負の電極の前記電流出力端子（７）と電気的に接触させられ、優先的に前記電流出力端子（７）に溶接されることを特徴とする請求項３〜請求項１１のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項１３】
前記内部接続部（１１、１３）は、０．４〜１．２ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法。
【請求項１４】
２つの電流出力端子（６、７）と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル（９）とを備える蓄電池（１）であって、
前記正の電極の集電装置の端部は第１の表面を画定し、前記負の電極の集電装置の端部は第２の表面を画定し、同一極性の前記電極は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の蓄電池内の接続方法により、対応する電流出力端子（６、７）に接続されることを特徴とする蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の主題は、蓄電池を製造するための方法である。より正確には、本発明は、蓄電池内の電気化学バンドルの、電流出力端子および同一極性の電極の間の電気接続部の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学的発電装置または蓄電池（これら２つの用語は同等であり、本明細書では蓄電池の用語が用いられる）は、化学エネルギが電気エネルギに変換される発電装置である。これは、交互する正の電極および負の電極を電解液を含浸するセパレータの両側に備える電気化学バンドルを備える。各電極は、電気化学的に活性な化合物によって少なくとも１つの面が被覆される金属片の形態の集電装置から構成される。容器内に配列される電極は、電極と、蓄電池が関連付けられる電気消費物との間で電気的連続性を確実にする電流出力端子に、電気的に接続される。正の電流出力端子および負の電流出力端子は、蓄電池の容器の異なる壁部、または、容器の同一の壁部に固定可能である。
円柱形式の蓄電池は一般的に、同一の壁部に２つの電流出力端子を備える。蓄電池は、一方の端は底部によって閉じられて他方の端は開いている円柱壁部を備える。開いている端の上にはカバーが設けられる。これは電流出力端子を支持する。第１の電流出力端子、例えば、正の端子は、カバーに溶接される。第２の電流出力端子、例えば、負の端子は、カバーを通り、端子の圧着材料によってカバーに固定可能である。封止は、カバーから電気的に負の電流出力端子を絶縁する。正の電極および負の電極ならびにセパレータの巻かれたものから構成される電気化学バンドルは、ガス通気孔として作用する空洞シャフトの周りに配置される。正の電極および負の電極の集電装置の端部は、電気化学的に活性な化合物で被覆されない。これらの自由端は、電気化学バンドルの両端で突出する。正の電極の集電装置の自由端は、電気化学バンドルの底部に向かって突出する。集電装置の負の電極の自由端は、電気化学バンドルの最上部に向かって突出する。自由端の断面は、並置されて、接続部への接続位置として作用する本質的に平面の表面を形成する。平面の接続部は、電気化学バンドルの正の電極を容器の底部壁に接続し、容器の壁部はカバーに対して導電性である。平面の接続部は、電気化学バンドルの負の電極を負の電流出力端子に接続する。
典型的に、容器を通る端子、すなわち、負の端子への電気接続のための装置は、以下のように組立可能である。接続部は、同一極性の電極の集電装置の端部に溶接され、次に、追加の要素が、その端部のうちの１つの接続部およびその他方の端部に通る端子の足部に溶接される。このような内部接続は、特に欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１１０２３３７または欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１５９６４４９に記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１１０２３３７
【特許文献２】欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１５９６４４９
【特許文献３】欧州特許公開ＥＰ−Ａ１−２０９３８２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１１０２３３７または欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１５９６４４９においては、電力用途では、蓄電池の接続を通して高電流、例えば、１００Ａより大きい高電流の通過を確実にする必要がある。その次に、銅またはアルミニウム等の良好な導電性を有する材料との接続を生成する必要が出てくる。典型的には、特にリチウムイオン型の蓄電池について、負の電極の片は銅製であり、正の電極の片は活性材料との互換性の理由でアルミニウム製である。よって、リチウムイオン技術では、容器に接続される正の端子は一般的にアルミニウム製であり、負の端子は一般的に銅製である。接続部はまた、高電流の良好な導電性および銅製の負の端子との互換性を確実にするために、銅製であるように選択される。
しかしながら、内部接続部は、銅製の負の電極の集電装置、続いてそこを通る端子の足部に溶接されなければならない。リチウムイオン技術では、溶接部は典型的にレーザで生成される。今日では、レーザ光が銅によって自然に反射されるため、レーザ溶接は銅に効果的ではない。この現象を解消するために、レーザを「騙し」て、溶接される銅にレーザの熱エネルギーを伝送するように、銅の接続部とレーザ光の間に介在されるニッケルまたはステンレス鋼を使用することが知られている。したがって、内部接続部の溶接は３つの部分を必要とする：接続部自体、集電装置に溶接される部分に設けられるニッケル溶接シート、およびそこを通る端子の足部に溶接される部分に設けられるニッケル溶接シート。
また、特に、欧州特許公開ＥＰ−Ａ−１５９６４４９より、ニッケルめっきされた銅製の内部接続を用いることが知られている。数ミクロンのニッケルコーティングは銅部の酸化を防止するために適用され、溶接中にレーザのエネルギーを捕獲するには厚さが足りない。追加のニッケル溶接部は、ニッケルめっきされた銅製の接続と共に必ず用いられなければならない。
これら３つの部分の同時管理が蓄電池の製造方法をより複雑にし、費用を発生させる。  さらに、約０．５ｍｍの厚さを有するこれらのニッケルシートは、内部接続部を溶接するためだけに作用するものであるが、蓄電池に残る。
したがって、蓄電池を製造するために必要な部分の数を、高電流の通過を可能とするための低抵抗を保持しながら、一方では、製造コストを減少させるため、他方では蓄電池を軽量化するために減らすことが必要である。
さらに、特に、欧州特許公開ＥＰ−Ａ１−２０９３８２０から、銅／ニッケルの共積層部分を有するニッケルめっきされた銅製の内部接続を生成して、電気化学バンドル上に内部接続を溶接することを容易にすることが知られている。
しかしながら、電気化学バンドル上に内部接続を溶接することはセパレータの焼付けを引き起こし得て、蓄電池の欠陥につながる可能性がある。さらに、内部接続と電気化学バンドルとの間の溶接部は、電流を通すことと機械強度の観点で満足な性能を得ることを可能としない。最後に、共積層された銅／ニッケル材料は、著しい費用を有する。
【０００５】
そこで、本発明は、内部接続部を電極の集電装置の端部によって画定される表面に直接組み立てて、小型化および軽量化を図るとともに、蓄電池の製造費用を低減し、しかも満足した蓄電池の性能を得ることができる蓄電池内の接続方法およびその方法によって接続された蓄電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、蓄電池の同一極性の電極を電流出力端子に接続する方法に関し、上記蓄電池は２つの電流出力端子と、交互する正および負の電極を備える電気化学バンドルを収容する容器とを備え、正および負の電極の集電装置の端部はそれぞれ第１および第２の表面を画定し、上記方法は、第１および／または第２の表面を対応する電流出力端子に電気的に接続する内部接続部を追加製造するステップを含むことを特徴とする。
本発明の任意の、補足的または置換的な特徴は、以下にリスト記載される。
追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、熱溶解積層法からなるリストより選択される方法によって行われ得る。
蓄電池内の接続方法は、内部接続部と電流出力端子との間に導電素子が介在されるステップを含み得る。
蓄電池内の接続方法は、導電素子が内部接続部にレーザ溶接されるステップを含み得る。
蓄電池内の接続方法は、導電素子と内部接続部とが一体且つ同一部分を形成するように、導電素子を追加製造するステップを含み得る。
追加製造するステップは、粉体をレーザ光と併せて注入することで、第１の表面または第２の表面に溶融金属を噴霧する選択的レーザ溶融によって行われ得る。
追加製造するステップは、金属粉体の層がレーザ光によって連続的に走査されて、溶融粉体の層が積み上がることで内部接続部の製造につながる選択的レーザ焼結によって行われ得る。
追加製造するステップは、レーザ光と併せてワイヤを解くことで、第１の表面または第２の表面に溶融金属を噴霧する熱溶解積層法によって行われ得る。
内部接続部は、正の電極の集電装置の端部によって画定される第１の表面に生成され得て、アルミニウム系材料を含む。
導電素子は容器の底部と電気的に接触し得て、容器の底部は容器の壁部と電気的に接触し、上記壁部は上記容器を閉じるカバーと接触し、上記カバーは正の電流出力端子と電気的に接触する。
内部接続部は、負の電極の集電装置の端部によって画定される表面に生成され得て、銅およびその合金、ニッケルおよびその合金、ニッケル合金鋼、ならびにステンレス鋼からなる群より選択される材料を含む。
導電素子は、負の電流出力端子と電気的に接触し得て、優先的に負の電流出力端子に溶接される。
内部接続部は、０．４〜１．２ｍｍの厚さを有し得る。
本発明の主題は、また、２つの電流出力端子と、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドルとを備える蓄電池であり、正の電極の集電装置の端部は第１の表面を画定し、負の電極の集電装置の端部は第２の表面を画定し、同一極性の電極は、本発明に係る方法によって、対応する電流出力端子に接続されることを特徴とする。
本発明の他の特徴および利点は、例示および図面への参照によって与えられる以下の記載を読むことで明らかになるであろう。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、内部接続部を電極の集電装置の端部によって画定される表面に直接組み立てて、小型化および軽量化を図るとともに、蓄電池の製造費用を低減し、しかも満足した蓄電池の性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は接続される封止円柱の蓄電池の長手方向の断面図である。（実施例）
【図２】図２は特定の構成による電気化学バンドルの端部のうちの１つでの、内部接続部の図である。（実施例）
【図３】図３は別の構成において内部接続部の詳細図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、蓄電池において、小型化および軽量化を図るとともに、蓄電池の製造費用を低減し、しかも満足した蓄電池の性能を得る目的を、内部接続部を電極の集電装置の端部によって画定される表面に直接組み立てて実現するものである。
【実施例】
【００１０】
図１は、電解液を含浸するセパレータの両側に、交互する正の電極および負の電極を備える電気化学バンドル９を備える蓄電池１を示す。典型的には、各電極は、片とも呼び、少なくともその１つの面に電気化学的に活性な材料を支持する金属製の集電装置からなる。電気化学バンドル９は、長手方向に延伸する封止容器２内に配列される。上記容器２は、円柱壁部を有し、長手方向１００の端のうちの１つで、容器２の１つの端を閉じる底部３によって範囲を定められる。容器２は、また、長手方向１００の他方の端部で、電流出力端子６、７を有するカバー５によって範囲を定められる。例では、正の電流出力端子６である第１の電流出力端子は、一般的に、カバー５に溶接される。例では、負の電流出力端子７である第２の電流出力端子は、カバー５を通り、一般的に、カバー５に圧着によって固定されており、封止８が負の電流出力端子７をカバー５から電気的に絶縁させる。
【００１１】
電流出力端子６、７は、電極および蓄電池１が関連付けられる外部仕様との間での電気的連続性を確実にする。１つの極性の電極を容器２の電流出力端子のうちの１つに電気接続するには幾つかの方法がある。解決策は、同一極性の電極の集電装置の端部によって画定される表面に対して適用される平面接続を用いることからなる。
【００１２】
図１に示すように、内部接続部１１は、電気化学バンドル９の正の電極の集電装置の端部によって画定される、それらの端部が電気化学的に活性な化合物で被覆されない表面Ｓ１を、導電性形成部１２に接続する。後者は、それ自身が容器２の底部３と接触しており、底部３に加えて容器２の側壁もまた、カバー５、およびカバー５に溶接される正の電流出力端子６と導電性である。
なお、導電素子（導電性形成部）１２は任意であり、別の実施形態では、内部接続部１１が容器２の底部３に直接接続されることを想定することができる。
【００１３】
本発明によれば、同一極性の電極を、電流蓄電池１の対応する電流出力端子６、７に接続する方法は、両側にセパレータを有する、交互の正の電極および負の電極を設ける電気化学バンドル９を収容する容器２を設けるステップを含む。次に、同一極性の電極の集電装置の端部によって画定される少なくとも１つの表面にて、内部接続部１１、１３を追加製造するステップが行われる。
【００１４】
「追加製造ステップ」が意味するものは、機械加工など材料を除去することによって形成することとは反対に、材料を追加するおよび／または連続的な層を積み上げることによって部分を形成するステップを意味する。この追加製造ステップは、コンピュータ支援される。これらの追加製造ステップは、大量に小さな部品を製造すること、または、大きな寸法複雑性を有する部品のカスタム製造において、特に経済的に適切である。
追加製造は、３つの主なパラメータ、すなわち、基材の選択、使用されるエネルギ源の種類、およびコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルの相関関係で定義される。
【００１５】
本件の場合、および製造される部品の基材が金属材料であることを受けて、形成プロセスは、物理的な種類のものである（化学的な種類のプロセスに対して）。これは、基材を溶融して、次に、当該溶融材料を固形化する、または、当該材料を焼結することからなる。
基材は、粉末、テープ、またはワイヤの形態であり得る。この材料は、形成プロセスの最初から存在してもよく、または、プロセスが進行するにつれて堆積されてもよい。
エネルギ入力は、レーザ光、または熱源によって与えられる。
有利に、追加製造するステップは、選択的レーザ溶融、選択的レーザ焼結、および熱溶解積層法からなるリストより選択される。
【００１６】
「選択的レーザ溶融」の種類の追加製造ステップは、高温に加熱されたノズルを通して金属粉末を溶融することからなる。溶融フィラメント（約１０分の１ミリメートル）は、一列で連続的に堆積されて、以前に堆積されたものを溶融することを通じて接着することによって、三次元モデルを再構成する。選択的レーザ溶融は、エネルギ入力を正確に制御すること、および、結果的に材料が堆積される表面によって画定される基板を加熱することを可能とする。したがって、同一極性の電極の集電装置の端部によって画定される表面を保護するために、レーザの力を適合させることができる。これは、電気化学バンドル９の対応する極性に負の接続および正の接続を組み立てるために、特に有利な実施形態である。実際に、溶融金属は、直接および密接して電気化学バンドルの電極に接続されて、完璧な電気連続性を確実にする。
【００１７】
「選択的レーザ焼結」の追加製造するステップは、選択的レーザ溶融に基づくものと類似する。実際に、これは、連続する二次元層を堆積させて三次元モデルを再構成することからなる。この追加製造ステップは、粉末の薄い層が連続供給されて、それらを溶融させるために高出力レーザによって連続的に走査されることを必要とする。固体化は、レーザが止まった直後に行われる。しかしながら、この場合では、高出力レーザは単純な溶融ではなく、粉末の薄い層の焼結を行う。この方法は続いて、支持とは独立し、且つ所望の設計にしたがって、内部接続を得ることを可能にする。これらの接続は、次に、第１の表面または第２の表面に取り付け可能である。この方法は、接続が生成されるときにあり得る場合である、複雑な形状を有する部分の製造に特に適合する。
【００１８】
「熱溶融」の種類の追加製造するステップは、「選択的レーザ溶融」と非常に似通っており、金属ワイヤを高温に加熱されたノズルを通して溶融することからなる。溶融フィラメント（約１０分の１ミリメートル）は、一列で連続的に堆積されて、以前に堆積されたものを溶融することを通じて接着することによって、三次元モデルを再構成する。これは、また、負の接続および正の接続を電気化学バンドル９の対応する極性に直接組立てるための好適な実施形態である。
もちろん、内部接続部は正の電極の集電装置の端部によって画定される第１の表面Ｓ１に、負の電極の集電装置の端部によって画定される第２の表面Ｓ２と同様に、生成可能である。
【００１９】
内部接続部１１は、正の電極の集電装置の端部によって画定される第１の表面Ｓ１に生成される場合に、底部３および容器２と互換性を有するために、アルミニウム合金から構成されることが好ましい。
内部接続部１３は、負の電極の集電装置の端部によって画定される第２の表面Ｓ２に生成される場合は、それ自体が銅合金製である負の端子と互換性を有するために、銅合金から構成されるのが好ましい。なお、他の材料、すなわちニッケル合金、ニッケル合金鋼、およびステンレス鋼もまた、負の端子と等しく互換性を有し得る。
有利に、製造方法は、導電素子１２、１４が内部接続部１１、１３とそれが接続される電流出力端子６、７との間に介在されるステップを含み得る。
よって、図１に示すように、２００９年６月１５日付、仏国特許出願第０９０２９１０号に記載される、容器２の底部３と内部接続部１１との間に接触を確立するための好適な形状を有する弾性の導電素子１２は、内部接続部１１と正の電流出力端子６の間に介在する。この要素は、また、容器２内の過剰な圧力が存在する場合に、容器２の底部３の完全な断裂を容易にする。
同様に、舌の形態を有する導電素子１４は、内部接続部１３と負の電流出力端子７との間に介在される。
【００２０】
詳細に示す図２に示すように、導電素子１４は、負の電極と負の電流出力端子との間の電気接続に弾性効果を与える少なくとも１つの折り目を形成することができ、それによって１つの蓄電池１から別のものへの電気化学バンドル９の高さの変動が補償される。
内部接続部１３と負の電流出力端子７との間に導電素子１４が介在される場合では、上記導電素子１４を、従来のレーザ溶接ステップによって上記接続部に取り付けることができる。同様に、負の電流出力端子と導電素子１４との接触もまた、この溶接ステップ中に得ることができる。
しかしながら、追加製造するステップの後に、内部接続部の追加製造するステップの続きで導電素子１４を構成して、図３に示すように、導電素子１４と内部接続部で同一部分を一体的に形成することが、特に有利である。
有利に、内部接続部は０．４〜１．２ｍｍの厚さを可能とし、最小値は結合の機械的強度及び最小の電流通過を保証し、最大値は約３００Ａの電流の通過を、連続して、およびパルスモードでは数千アンペアまで可能にする。
【００２１】
本発明に係る内部接続部１１、１３は、電力用途のための高電流の通過を可能とする。このような内部接続を有する蓄電池１の内部抵抗を計測して、溶接接続を設けて追加製造するステップなしで製造された従来技術に係る蓄電池１の内部抵抗と比較した。本発明に係る蓄電池１の内部抵抗は、溶接されて追加製造するステップを用いずに製造された接続を有する蓄電池１の内部抵抗よりも実質的に低かった。
これらの追加製造する方法のおかげで、内部接続部１１、１４は非常に正確且つ一定の厚さをその表面積全体にわたって有する。リチウムイオンの種類の蓄電池では、これは約０．５ｍｍ〜１ｍｍである。
【００２２】
本発明では、従来技術のニッケル箔と代替可能であるために、蓄電池をより小型および軽量とすることができる。蓄電池の製造費用も、また、内部接続部に単一部分が用いられるために減らすことができる。
さらに、上記の接続方法は、例えば文献ＥＰ−Ａ１−２０９３８２０に記載の、共積層された銅／ニッケル材料製の接続部と電気化学バンドルとの間の溶接部と比べて、より良い機械強度を有し、より良く電流を通す接続部と電気化学バンドルとの間の結合を生成することができる。さらに、この結合の製造は、セパレータの焼付けを引き起こさない。
さらに、追加製造するステップは、内部接続部の、同一極性の電極の集電装置の端部によって画定される表面とのより良い結合を可能とする。実際に、溶融材料の固体化のステップを組み込む内部接続部の前進的構成は、電流通過部の仮想連続性を得ることを可能とする。したがって、より高出力の性能が、レーザ溶接接続部で得られるものよりも得られる。また、この仮想連続性は、蓄電池の内部抵抗における低下を得ることを可能とする。
【００２３】
図面に関連して上に記載する実施形態は非制限的な図示によって提示されているように考慮されなければならず、本発明は、本明細書で提供される詳細に限定されず、添付の請求項の範囲を逸脱することなく変形可能である。特に、カバーの壁部に溶接される電流出力端子は負の端子であってもよく、カバーに圧着させることによって溶接される電流出力端子は正の端子であってもよい。本発明は、また、プリズム型、円柱型、またはリチウムイオン、ニッケル−カドミウム、もしくはニッケル水素型のいずれであっても、いかなる種類の蓄電池へも適用される。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明の蓄電池内の接続方法および接続された蓄電池は、各種の蓄電池に適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  蓄電池
２  容器
３  容器の底部
５  カバー
６  電流出力端子（正の電流出力端子）
７  電流出力端子（負の電流出力端子）
８  封止
９  電気化学バンドル
１１  内部接続部（正の電極側の内部接続部）
１２  導電素子（導電性形成部）
１３  内部接続部（負の電極側の内部接続部）
１４  導電素子（舌）
【図１】
2016136512.tif 000003
【図２】
2016136512.tif 000004
【図３】
2016136512.tif 000005
【外国語明細書】
CONNECTION METHOD IN AN ACCUMULATOR AND ACCUMULATOR THUS CONNECTED
A subject of the invention is a method for manufacturing an accumulator. More precisely, the present invention relates to the manufacture of an electrical connection part between a current output terminal and the electrodes of the same polarity of an electrochemical bundle in an accumulator.
An electrochemical generator or accumulator (these two terms being equivalent, the term accumulator will be used in the present description) is an electricity production device in which chemical energy is converted to electrical energy. It comprises an electrochemical bundle comprising alternating positive and negative electrodes on either side of a separator impregnated with electrolyte. Each electrode is constituted by a current collector in the form of a metal strip covered on at least one of its faces by an electrochemically active compound. The electrodes, arranged in a container, are electrically connected to current output terminals which ensure electrical continuity between the electrodes and an electricity consumer with which the accumulator is associated. The positive and negative current output terminals can be fixed either to different walls of the container of the accumulator or to the same wall of the container.
Accumulators of cylindrical format generally comprise two current output terminals on the same wall. The accumulator comprises a container having a cylindrical wall closed by a base at one end and open at the other end. A cover is placed over the open end. It supports the current output terminals. A first current output terminal, for example the positive terminal, is welded onto the cover. A second current output terminal, for example the negative terminal, passes through the cover. It can be fixed to the latter by crimping material of the terminal. A seal electrically insulates the negative current output terminal from the cover. The electrochemical bundle, constituted by a winding of positive and negative electrodes and separators, is arranged around a hollow shaft which serves as a gas vent. The ends of the current collectors of the positive and negative electrodes are not covered with electrochemically active compounds. These free ends project at both ends of the electrochemical bundle. The free end of the current collectors of the positive electrodes projects towards the bottom of the electrochemical bundle. The free end of the current collectors of the negative electrodes projects towards the top of the electrochemical bundle. The sections of the free ends are juxtaposed in order to form an essentially flat surface which serves as a location for connection to a connecting part. A flat connecting part connects the positive electrode of the bundle to the base wall of the container, the walls of the container being electrically conductive with the cover. A flat connecting part connects the negative electrode of the bundle to the negative current output terminal.
Typically, the device for electrical connection to the terminal passing through the container, i.e. the negative terminal, can be assembled as follows. A connecting part is welded onto the ends of the collectors of the electrodes of the same polarity, then an additional element is welded to the connecting part at one of its ends and onto the foot of the terminal passing into its other end. Such an internal connection is in particular described in documents EP-A-1 102 337 or EP-A-1 596 449. 
However, for power applications, it is necessary to ensure the passing of high currents through the connections of the accumulator, for example currents greater than 100 A. It then becomes necessary to produce the connections with materials of good conductivity such as copper or aluminium. Typically, the strips of the negative electrodes are made of copper and the strips of the positive electrodes are made of aluminium for reasons of compatibility with the active materials, in particular for accumulators of the lithium-ion type. Thus, in lithium-ion technology, the positive terminal connected to the container is generally made of aluminium and the negative terminal is generally made of copper. The connecting part is also chosen to be made of copper in order to ensure good conduction of high currents and compatibility with the negative terminal made of copper.
However, the internal connecting part must be welded to the collectors of the negative electrodes made of copper then to the foot of the terminal passing through. In lithium-ion technology, the welds are typically produced with a laser. Now, laser welding is not effective on copper as the laser beam is naturally reflected by copper. In order to overcome this phenomenon, it is known to use a nickel or stainless steel sheet that is interposed between the copper connecting part and the laser beam in order to “trick” the laser and transmit the thermal energy of the laser towards the copper to be welded. The welding of the internal connecting part therefore requires three parts: the connecting part itself, a nickel welding sheet to be placed on the portion to be welded to the collectors and a nickel welding sheet to be placed on the portion to be welded to the foot of the terminal passing through.
It is also known, in particular from document EP-A-1 596 449, to use an internal connection made of nickel-plated copper. The nickel coating, of a few microns, is applied in order to prevent any oxidation of the copper part and is not thick enough to capture the energy of the laser during welding. Additional nickel welding parts must always be used with a connection made of nickel-plated copper. 
The simultaneous management of these three parts makes the method for manufacturing the accumulator more complex and represents a cost. Furthermore, these nickel sheets, with a thickness of approximately 0.5 mm, then remain in the accumulator although they serve only for welding the internal connecting part. 
Therefore, it is necessary to reduce the number of parts necessary for manufacturing the accumulators, on the one hand in order to reduce the manufacturing costs and on the other hand in order to lighten the accumulators, while retaining low resistance in order to allow the passing of high currents.
It is moreover known, in particular from document EP-A1-2 093 820, to produce the internal connection made of nickel-plated copper with co-laminated portions of copper/nickel in order to facilitate the welding of the internal connection onto an electrochemical bundle.
However, welding the internal connection onto the electrochemical bundle can cause burning of the separators which can lead to faults in the accumulator. Furthermore, the weld between the internal connection and the electrochemical bundle does not make it possible to obtain satisfactory performance in terms of passing current and mechanical strength. Finally, a co-laminated copper/nickel material has a significant cost.
To this end, the invention proposes constructing the internal connecting part directly on the surface defined by the ends of the collectors of the electrodes.
More particularly, the invention relates to a method for connecting electrodes of the same polarity of an accumulator to a current output terminal, said accumulator comprising two current output terminals, a container containing an electrochemical bundle comprising alternating positive and negative electrodes, the ends of the current collectors of the positive and negative electrodes defining a first and second surface respectively, said method being characterized in that it comprises a step of additive manufacturing of an internal connection electrically connecting the first and/or the second surface to the corresponding current output terminal.
Optional features of the invention, complementary or by substitution, are listed below 
The additive manufacturing step can be carried out by means of a technique selected from the list constituted by selective laser melting, selective laser sintering, fused deposition modelling.
The connection method can comprise a step in which a conductive element is interposed between the internal connecting part and the current output terminal.
The connection method can comprise a step in which the conductive element is laser welded to the internal connecting part.
The connection method can comprise a step of additive manufacturing of the conductive element so that the conductive element and the internal connecting part form one and the same part.
The additive manufacturing step can be carried out by selective laser melting, according to which a powder is injected in conjunction with the laser beam in order to spray the molten metal onto the first or second surface.
The additive manufacturing step can be carried out by selective laser sintering, according to which layers of metallic powder are successively scanned by a laser beam, the building up of layers of molten powders leading to the production of the internal connecting part.
The additive manufacturing step can be carried out by fused deposition modelling, according to which a wire is unwound  in conjunction with the laser beam so as to spray molten metal onto the first or second surface.
The internal connecting part can be produced on the first surface defined by the end of the current collectors of the positive electrodes, the internal connecting part comprising an aluminium-based material.
The conductive element can be brought into electrical contact with the base of the container, said base being in electrical contact with the wall of the container, itself in contact with a cover closing said container, said cover being in electrical contact with the positive current output terminal.
The internal connecting part can be produced on the surface defined by the end of the collectors of the negative electrodes, the internal connecting part comprising a material selected from the group constituted by copper and alloys thereof, nickel and alloys thereof, nickel-alloy steels and stainless steels.
The conductive element can be brought into electrical contact with the negative current output terminal, and preferentially welded thereto.
The internal connecting part can have a thickness comprised between 0.4 and 1.2 mm.
A subject of the invention is also an accumulator comprising two current output terminals, an electrochemical bundle comprising alternating positive and negative electrodes, the ends of the current collectors of the positive electrodes defining a first surface and the ends of the current collectors of the negative electrodes defining a second surface, characterized in that the electrodes of the same polarity are connected to the corresponding current output terminal according to a method according to the invention.
Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the following description, given by way of example and with reference to the figures.
-                 Figure 1 shows a longitudinal cross-sectional view of a sealed cylindrical accumulator connected according to the invention;
-                 Figure 2 shows a view of an internal connecting part constructed according to the invention at one of the ends of an electrochemical bundle according to a certain configuration;
-                 Figure 3 shows a detailed view of an internal connecting part constructed according to the invention in another configuration.
Figure 1 shows an accumulator 1 which comprises an electrochemical bundle 9 comprising alternating positive and negative electrodes on either side of separators impregnated with electrolyte. Typically, each electrode is composed of a metallic current collector, also called a strip, supporting on at least one of its faces the electrochemically active material. The electrochemical bundle 9 is arranged in a sealed container 2 extending in a longitudinal direction. Said container has a cylindrical wall and is delimited at one of its ends in the longitudinal direction 100 by a base 3 closing one of the ends of the container. The container is also delimited at its other end in the longitudinal direction 100 by a cover 5 provided with current output terminals 6 and 7. A first current output terminal, in the example the positive terminal 6, is generally welded onto the cover. A second current output terminal, in the example the negative terminal 7, passes through the cover; it is generally fixed onto the latter by crimping and a seal 8 electrically insulates the negative current output terminal 7 from the cover 5.
The current output terminals 6, 7 ensure electrical continuity between the electrodes and the external application with which the accumulator is associated. There are several ways of electrically connecting the electrodes of one polarity to one of the current output terminals of the container. A solution consists of using a flat connection applied against the surface defined by the ends of the current collectors of the electrodes of the same polarity. 
As shown in Figure 1, an internal connecting part 11 connects the surface S1 defined by the ends of the collectors of the positive electrodes of the bundle 9, these ends not being covered with electrochemically active compounds, to a conductive shaped part 12. The latter is itself in contact with the base 3 of the container, the base 3 as well as the side walls of the container being electrically conductive with the cover 5 and the positive terminal 6 welded to the cover. 
It should be noted that the conductive shaped part 12 is optional and that another embodiment can be envisaged with a connecting part 11 directly connected to the base 3 of the container.
According to the invention, the method for connecting the electrodes of the same polarity to the corresponding current output terminal of a current accumulator comprises a step according to which a container is provided, containing an electrochemical bundle provided with alternating positive and negative electrodes with separators on either side. Then a step of additive manufacturing of the internal connecting part is carried out on at least one of the surfaces defined by the ends of the collectors of the electrodes of the same polarity.
By “additive manufacturing step” is meant a step which consists of forming a part by adding material and/or by building up successive layers, as opposed to forming by removing material, such as machining, this manufacturing step being computer aided. These manufacturing steps are particularly economically appropriate to the production of small components in large quantities or to the custom production of parts of great geometric complexity.
Additive manufacture is defined as a function of three main parameters, namely the choice of the base material, the type of energy source used and the computer-aided design (CAD) model.
In the present case, and due to the fact that the base material of the component to be manufactured is a metallic material, the forming process is of the physical type (as opposed to a process of the chemical type). It consists either of melting the base material followed by solidification of said molten material, or sintering of said material.
The base material can be in the form of powder, tape or wire. This material can be present from the start of the forming process or deposited as this process proceeds.
The energy input is provided by a laser beam or by means of a heat source.
Advantageously, the additive manufacturing step is selected from the list constituted by selective laser melting, selective laser sintering and fused deposition modelling.
The additive manufacturing step of the “selective laser melting” type consists of melting a metallic powder through a nozzle heated to a high temperature. A molten filament (of the order of one-tenth of a millimetre) is deposited continuously in a line so as to reconstitute the three-dimensional model by adhering through melting on what has been deposited previously. Selective laser melting makes it possible to precisely control the energy inputs and consequently the heating of the substrate, the substrate being defined by the surface on which the material is deposited. Therefore, it is possible to adapt the power of the laser so as to protect the surface defined by the ends of the collectors of the electrodes of the same polarity. This is a particularly advantageous embodiment for assembling the negative and positive connections on the respective polarities of the electrochemical bundle. In fact, the molten metal will be directly and closely connected to the electrodes of the bundle ensuring perfect electrical continuity
The additive manufacturing step of the “selective laser sintering” type is similar to that which is based on selective laser melting. In fact, it consists of depositing successive two-dimensional layers in order to reconstitute the three-dimensional model. This manufacturing step requires a continuous supply of thin layers of powder successively scanned by a high-power laser in order to melt them. Solidification takes place directly after the laser stops. However, in this case, the high-power laser carries out sintering of the thin layers of powder and not simple melting. This method then makes it possible to obtain internal connections independently of the support and according to the desired design. These connections can then be attached to the first or the second surface. This method is particularly suited to the production of parts with complex shapes, which can be the case when connections are produced.
The additive manufacturing step of the “fused deposition” type is very similar to “selective laser melting”; it consists of melting a metal wire through a nozzle heated to a high temperature. A molten filament (of the order of one-tenth of a millimetre) is continuously deposited in a line so as to reconstitute the three-dimensional model by adhering through melting on what has been deposited previously. This is also the preferred embodiment for directly assembling the negative and positive connections on the respective polarities of the electrochemical bundle.
Of course, the internal connecting part can be produced on the first surface S1 defined by the ends of the collectors of the positive electrodes, just as on the second surface S2 defined by the ends of the collectors of the negative electrodes.
In the case where the internal connecting part is produced on the first surface S1 defined by the ends of the collectors of the positive electrodes, the internal connecting part is preferably constituted by an aluminium alloy, so as to be compatible with the base and the container.
In the case where the internal connecting part is produced on the second surface S2 defined by the ends of the collectors of the negative electrodes, the internal connecting part is preferably constituted by a copper alloy, so as to be compatible with the negative terminal, which is itself made of copper alloy. It should be noted that other materials could equally well be compatible with the negative terminal, namely nickel alloys, nickel-alloy steels and stainless steels.
Advantageously, the manufacturing method can comprise a step according to which a conductive element is interposed between the internal connections and the current output terminal to which they are connected.
Thus, as shown in Figure 1,  an elastic conductive element 12 as described in the French patent application No. 0902910 of 15/06/09, having a suitable shape for establishing a contact between the base 3 of the container and the internal connecting part 11, is interposed between the internal connecting part 11 and the positive current output terminal 6. This element also facilitates the complete tearing of the base of the container in the case of excess pressure inside the container.
Similarly, a conductive element 14 having the form of a tongue is interposed between the internal connecting part 13 and the negative current output terminal 7.
As shown in the detailed Figure 2, the tongue 14 can form at least one fold in order to provide an elastic effect to the electrical connection between the negative electrodes and the negative current output terminal which compensates for the variations in height of the electrochemical bundles from one accumulator to another.
In the case where a tongue 14 is interposed between the internal connecting part 13 and the negative current output terminal 7, it is possible to attach said tongue to said connection according to a conventional laser welding step. Similarly, the contact between the negative current output terminal and the tongue can also be made during this welding step.
However, it is particularly advantageous, following an additive manufacturing step, to construct the tongue in a continuation of the additive manufacturing step of the internal connecting part, so that the tongue and the internal connecting part form one and the same part, as shown in Figure 3.
Advantageously, the internal connecting part allows for a thickness comprised between 0.4 and 1.2 mm, the minimum value guaranteeing a mechanical strength of the bond and a minimum passing of current, and the maximum value allowing the passing of currents of the order of 300A continuously, and up to a few thousand amperes in pulsed mode.
The internal connections 11, 13 according to the invention allow the passing of high currents for power applications. The internal resistance of an accumulator with such internal connections was measured and compared to the internal resistance of an accumulator according to the prior art provided with welded connections and produced without using an additive manufacturing step. The internal resistance of the accumulator according to the invention is substantially lower than the internal resistance of an accumulator with a connection welded and produced without using an additive manufacturing step.
Thanks to these additive manufacturing techniques, the internal connections 13, 14 have extremely precise and constant thicknesses over their entire surface area. In the context of accumulators of the lithium-ion type, they are of the order of 0.5 mm to 1 mm. 
Being able to dispense with the nickel sheets of the prior art makes it possible to make the accumulators more compact and lighter. The manufacturing cost of the accumulators can also be reduced, as a single part is used for the internal connecting part.
Furthermore, the connection method described above makes it possible to produce a bond between the connecting part and the electrochemical bundle having a better mechanical strength and passes current better compared with a weld produced between a connecting part made of co-laminated copper/nickel material and an electrochemical bundle, such as for example in document EP-A1-2 093 820. Furthermore, the production of this bond does not lead to burning of the separators.
Furthermore, the additive manufacturing step allows better cohesion of the internal connecting part with the surface defined by the ends of the collectors of the electrodes of the same polarity. In fact, the progressive construction of the internal connecting part, which incorporates steps of solidification of the molten material, makes it possible to obtain virtual continuity of the current-passing sections. Therefore, higher-power performances are obtained than those obtained with a laser-welded connecting part. Moreover, this virtual continuity also makes it possible to obtain a reduction in the internal resistance of the accumulator.
The embodiments described above in relation to the figures must be considered as having been presented by way of a non-restrictive illustration, and the invention is not supposed to be limited to the details provided here but can be modified without exceeding the scope of the attached claims. In particular the current output terminal welded to the cover wall can be the negative terminal and the current output terminal welded by crimping through the cover can be the positive terminal. The invention also applies to any type of accumulator, whether prismatic, cylindrical or of the lithium-ion, nickel-cadmium or nickel metal hydride type.
CLAIMS
1.             Method for connecting electrodes of the same polarity of an accumulator (1) to a current output terminal (6, 7), said accumulator comprising: 
-          two current output terminals (6, 7), 
-          a container (2) containing an electrochemical bundle (9) comprising alternating positive and negative electrodes, the ends of the current collectors of the positive and negative electrodes defining a first (S1) and second (S2) surface respectively,
said method being characterized in that it comprises a step of additive manufacturing of an internal connecting part (11, 13) electrically connecting the first and/or the second surface to the corresponding current output terminal.
2.      Connection method according to claim 1, characterized in that the additive manufacturing step is carried out by means of a technique selected from the list constituted by selective laser melting, selective laser sintering and fused deposition modelling.
3.             Connection method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a step in which a conductive element (12, 14) is interposed between the at least one internal connecting part (11, 13) and the current output terminal.
4.             Connection method according to claim 3, characterized in that it comprises a step in which the conductive element (12, 14) is laser welded to the internal connecting part (11, 13).
5.             Connection method according to claim 3, characterized in that it comprises a step of additive manufacturing of the conductive element (12, 14) so that the conductive element and the internal connecting part form one and the same part.
6.             Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the additive manufacturing step is carried out by selective laser melting, according to which a powder is injected in conjunction with the laser beam in order to spray the molten metal over the first or second surface.
7.             Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the additive manufacturing step is carried out by selective laser sintering, according to which layers of metallic powder are successively scanned by a laser beam, the building up of the layers of molten powders leading to the production of the internal connection part.
8.             Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the additive manufacturing step is carried out by fused deposition modelling, according to which a wire is unwound in conjunction with the laser beam so as to spray molten metal over the first or second surface.
9.             Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal connecting part (11) is produced on the first surface (S1) defined by the end of the current collectors of the positive electrodes, the internal connecting part comprising an aluminium-based material.
10.         Method for connecting a current accumulator (1) according to claim 9 taken in combination with claim 3, characterized in that the conductive element (12) is brought into electrical contact with the base (3) of the container (2), said base being in electrical contact with the wall of the container, itself in contact with a cover (5) closing said container, said cover being in electrical contact with the positive current output terminal (6).
11.         Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal connecting part (13) is produced on the second surface (S2) defined by the end of the collectors of the negative electrodes, the internal connecting part comprising a material selected from the group constituted by copper and alloys thereof, nickel and alloys thereof, nickel-alloy steels and stainless steels.
12.         Connection method according to claim 11 taken in combination with claim 3, characterized in that the conductive element (14) is brought into electrical contact with the negative current output terminal (7), and preferentially welded thereto.
13.         Connection method according to any one of the preceding claims, characterized in that the internal connecting part has a thickness comprised between 0.4 and 1.2 mm.
14.         Accumulator (1) comprising two current output terminals (6, 7), an electrochemical bundle (9) comprising alternating positive and negative electrodes, the ends of the current collectors of the positive electrodes defining a first surface and the ends of the current collectors of the negative electrodes defining a second surface, characterized in that the electrodes of the same polarity are connected to the corresponding current output terminal according to a method according to any one of claims 1 to 13.
ABSTRACT
CONNECTION METHOD IN AN ACCUMULATOR AND ACCUMULATOR THUS CONNECTED
A subject of the invention is a method for connecting electrodes of the same polarity of an accumulator (1) to a current output terminal (6, 7), said accumulator comprising two current output terminals (6, 7), a container (2) containing an electrochemical bundle (9) comprising alternating positive and negative electrodes, the ends of the current collectors of the positive and negative electrodes defining a first (S1) and second (S2) surface respectively, said method being characterized in that it comprises a step of additive manufacturing of an internal connecting part (11, 13) electrically connecting the first and/or the second surface to the corresponding current output terminal.
A subject of the invention is also a current accumulator characterized in that the electrodes of the same polarity are connected to the corresponding current output terminal according to the connection method.
Figure 1
【図１】
2016136512.tif 000006
【図２】
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【図３】
2016136512.tif 000008