(57)【要約】【課題】ジェリーロール型バッテリセルであって、そこから延びる電極タブに対する接続部を収容するノッチを含むバッテリセルを提供する。【解決手段】ここに開示する実施形態は、介在するセパレータ層が被覆された交互のアノード及びカソード層がジェリーロールへと巻かれるようなジェリーロールバッテリの設計に関する。交互のアノード層及びカソード層は、各々、アノード活性コーティング及びカソード活性コーティングが被覆される。第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチは、ジェリーロールの少なくとも片側に沿って形成される。第１の共通ノッチ内でカソードタブに共通カソードタブが結合され、第２の共通ノッチ内でアノードタブに共通アノードタブが結合される。ジェリーロールバッテリは、ジェリーロールを包囲するポーチを含む。共通アノード及びカソードタブがポーチを貫通して延びて、バッテリセルのためのカソード及びアノード端子となる。【選択図】図１Ａ
2017069190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一緒に巻かれた層より成るジェリーロールであって、それらの層は、カソード層、アノード層、及び各カソード層とアノード層との間に配置された１つ以上のセパレータ層を含むようなジェリーロール；
前記ジェリーロールの少なくとも片側に沿って形成された第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチ；
前記第１の共通ノッチにおいて少なくとも１つのカソード層から延びる非コーティングのカソードタブ；
前記第２の共通ノッチにおいて少なくとも１つのアノード層から延びる非コーティングのアノードタブ；
前記第１の共通ノッチ内で各非コーティングのカソードタブに結合された共通カソードタブ；及び
前記第２の共通ノッチ内で各非コーティングのアノードタブに結合された共通アノードタブ；
を備えたバッテリセル。
【請求項２】
前記ジェリーロールを包囲するポーチを更に備え、前記共通アノードタブ及び共通カソードタブは、前記ポーチを貫通して延びて、バッテリセルのためのカソード端子及びアノード端子を各々なす、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項３】
前記共通カソードタブと各非コーティングのカソードタブとの間の結合部は、前記共通カソードタブに結合される折り曲げ・結合型のタブを含む、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項４】
前記共通アノードタブと各非コーティングのアノードタブとの間の結合部は、前記共通アノードタブに結合される折り曲げ・結合型のタブを含む、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項５】
前記第１共通ノッチ及び第２共通ノッチは、前記バッテリセルの同じ側に位置される、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項６】
前記第１共通ノッチ及び第２共通ノッチは、前記バッテリセルの互いに逆側に位置される、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項７】
前記第１共通ノッチ及び第２共通ノッチのいずれかは、バッテリセルの側面内に収容される収容ノッチを含む、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項８】
前記ジェリーロールの前記一緒に巻かれた層を通して延びる穴を前記バッテリセルの内部領域に含み、対応導電性タブがその穴へと延びる、請求項１に記載のバッテリセル。
【請求項９】
バッテリセルを製造する方法において、
複数のアノードノッチ対をアノード層にカットし、アノード層は、アノード活性コーティングが被覆されたアノード電流収集器を含むものであり；
複数のカソードノッチ対をカソード層にカットし、カソード層は、カソード活性コーティングが被覆されたカソード電流収集器を含むものであり；
複数のセパレータノッチ対を１つ以上のセパレータ層にカットし；
アノードタブに関連したアノード領域からアノード活性コーティングを切除して、アノードタブを形成し；
カソードタブに関連したカソード領域からカソード活性コーティングを切除して、カソードタブを形成し；
前記カソード層、アノード層及び１つ以上のセパレータ層を巻いて、第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチを含むジェリーロールを形成し；及び
複数のアノードノッチ対、複数のカソードノッチ対及び複数のセパレータノッチ対を、アノード層、カソード層及び１つ以上のセパレータ層に沿って各々配置して、ジェリーロールが、それを巻いたときに、少なくとも１つの側に沿って第１共通ノッチ及び第２共通アノードノッチを形成するようにする、
ことを含む方法。
【請求項１０】
前記第１の共通ノッチにおいて１つ以上のカソードタブを１つ以上のカソード層に結合し；及び
前記第２の共通ノッチにおいて１つ以上のアノードタブを１つ以上のカソード層に結合する；
ことを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
バッテリセルから延びる共通カソードタブに各カソードタブを結合し；及び
バッテリセルから延びる共通アノードタブに各アノードタブを結合する；
ことを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ジェリーロールをポーチに入れて、前記共通アノード及びカソードタブがポーチの開口を通して延びてバッテリセルのための対応カソード及びアノード端子となるようにすることを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各カソード層のカソード活性コーティング及び各アノード層のアノード活性コーティングは、アノード及びカソード層をカットする前に切除される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
各カソード層のカソード活性コーティング及び各アノード層のアノード活性コーティングは、アノード及びカソード層をカットした後に切除される、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
各カソードタブを共通カソードタブに結合することは、
カソードタブを折り曲げ；
その折り曲げられたカソードタブを一緒に結合し；及び
その折り曲げられて結合されたカソードタブに共通カソードタブを結合する；
ことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記アノードタブを共通アノードタブに結合することは、
アノードタブを折り曲げ；
その折り曲げられたアノードタブを一緒に結合し；及び
その折り曲げられて結合されたアノードタブに共通アノードタブを結合する；
ことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１及び第２の共通ノッチは、前記バッテリセルの同じ側に形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の共通ノッチは、前記バッテリセルの互いに逆側に形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２の共通ノッチは、バッテリセルの側面内に収容される収容ノッチを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
プロセッサ；
メモリ；
ディスプレイ；及び
バッテリセル；
を備え、そのバッテリセルは、
一緒に巻かれた層より成るジェリーロールであって、それらの層は、カソード層、アノード層、及び各カソード層とアノード層との間に配置された１つ以上のセパレータ層を含むようなジェリーロール、
前記ジェリーロールの少なくとも片側に沿って形成された第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチ、
前記第１の共通ノッチにおいて少なくとも１つのカソード層から延びる非コーティングのカソードタブ、
前記第２の共通ノッチにおいて少なくとも１つのアノード層から延びる非コーティングのアノードタブ、
前記第１の共通ノッチ内で各非コーティングのカソードタブに結合された共通カソードタブ、及び
前記第２の共通ノッチ内で各非コーティングのアノードタブに結合された共通アノードタブ、
を含むものである、ポータブルコンピューティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、ポータブル電子装置のバッテリに関する。より詳細には、本発明は、ジェリーロール型バッテリセルであって、そこから延びる電極タブに対する接続部を収容するノッチを含むバッテリセルの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートホン及びデジタル音楽プレーヤを含む種々様々なポータブル電子装置に電力を供給するため、現在、再充電可能なバッテリが使用されている。多数のそのような設計においてここで巻き型バッテリ設計とも称されるジェリーロールバッテリ設計が使用される。ジェリーロール型バッテリセルは、介在セパレータ層と共に活性材料で覆われた交互のアノード及びカソード層を含む。これらの層が「ジェリーロール」構成へと巻かれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ジェリーロールバッテリセルは、典型的に、アノード及びカソードに結合された導電性タブを備え、これらのタブは、バッテリセルの外周を越えて延びてポータブル電子装置内の回路に電力を供給する。不都合なことに、これら導電性タブの接続部がバッテリセルの全体的プロフィールに付加され、その結果、無駄なスペースが生じ（例えば、バッテリのエネルギー発生部分により使用されないスペース）、従って、バッテリセルの有効エネルギー密度を低下させる。
【０００４】
従って、外部回路へ電力を供給する導電性タブへの接続部により生じる無駄なスペースを減少するジェリーロールバッテリセル設計が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ある観点において、本発明は、ジェリーロールより成るバッテリセルに関する。ジェリーロールは、カソード層、アノード層、及びそれらカソード層とアノード層との間に配置されたセパレータ層を含む、一緒に巻かれた層を備えている。ジェリーロールの少なくとも片側に沿って第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチが形成される。非コーティングのカソードタブが第１の共通ノッチにおいて少なくとも１つのカソード層から延び、そして非コーティングのアノードタブが第２の共通ノッチにおいて少なくとも１つのアノード層から延びる。第１の共通ノッチ内で各非コーティングカソードタブに共通カソードタブが接合され、そして第２の共通ノッチ内で各非コーティングアノードタブに共通アノードタブが接合される。
【０００６】
更に別の観点において、本発明は、バッテリセルを製造する方法に向けられる。アノード層、カソード層、及び１つ以上のセパレータ層にはノッチ対がカットされる。カソードタブ及びアノードタブに関連した領域からカソード層及びアノード層の活性材料が除去される。カソード層、アノード層、及びセパレータ層は、第１の共通ノッチ及び第２の共通ノッチを含むジェリーロールを形成するように丸められる。
【０００７】
更に別の観点において、本発明は、ここに述べるプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、及びバッテリセルを有するポータブルコンピューティング装置に関する。
【０００８】
ある実施形態において、非コーティングのアノードタブを折り曲げ、その折曲げられた非コーティングのアノードタブを一緒に接合し、そしてその折り曲げられて接合された非コーティングのアノードタブに共通アノードタブを接合することにより、非コーティングのアノードタブに共通アノードタブが接合される。
【０００９】
ある実施形態において、第１及び第２の共通ノッチは、バッテリセルの同じ側に形成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ここに開示する実施形態によるジェリーロールバッテリセルを示す。
【図１Ｂ】図１Ａに示されたジェリーロールバッテリセルの層を詳細に示す。
【図２】ここに示す実施形態による巻き構成のジェリーロールバッテリセルの上面図である。
【図３Ａ】ここに開示する実施形態により電極タブをどのように折り曲げて共通電極タブに接合するか示す。
【図３Ｂ】ここに開示する実施形態により電極タブをどのように折り曲げて共通電極タブに接合するか示す。
【図３Ｃ】ここに開示する実施形態により電極タブをどのように折り曲げて共通電極タブに接合するか示す。
【図３Ｄ】ここに開示する実施形態により電極タブをどのように折り曲げて共通電極タブに接合するか示す。
【図３Ｅ】ここに開示する実施形態により電極タブを折り曲げて共通電極タブに接合するプロセスを示すフローチャートである。
【図４Ａ】ここに開示する実施形態による電極ノッチの多数の考えられる位置を示す。
【図４Ｂ】ここに開示する実施形態による電極ノッチの多数の考えられる位置を示す。
【図５Ａ】ここに開示する実施形態により電極ノッチがジェリーロールバッテリセルの内部領域を通る穴の形態をどのようにとるか示す。
【図５Ｂ】ここに開示する実施形態により電極ノッチがジェリーロールバッテリセルの内部領域を通る穴の形態をどのようにとるか示す。
【図６】ここに開示する実施形態によりカソード層を製造する技術を示す。
【図７Ａ】ここに開示する実施形態によりカソード及びアノードから第１及び第２のノッチを有するジェリーロールを形成するところを示す図で、ここに示す実施形態によるジェリーロールの側面図である。
【図７Ｂ】ここに開示する実施形態によりカソード及びアノードから第１及び第２のノッチを有するジェリーロールを形成するところを示す図で、図７Ａのカソード層及びアノード層の部分を、ジェリーロールへと巻く前に示す図である。
【図８Ａ】ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチの対向部分にカソードタブ及びアノードタブを各々有するジェリーロールの側面図である。
【図８Ｂ】図８Ａのカソード層及びアノード層の部分を、ジェリーロールへと巻く前に示した図である。
【図９Ａ】ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチの隣接部分にカソードタブ及びアノードタブを各々有するジェリーロールの側面図である。
【図９Ｂ】図９Ａのカソード層及びアノード層の部分を、ジェリーロールへと巻く前に示した図である。
【図１０Ａ】ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチを両側に互いに食い違うように有するジェリーロールの側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのカソード層及びアノード層の部分を、ジェリーロールへと巻く前に示した図である。
【図１１Ａ】ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチを両側に互いに食い違うように有するジェリーロールの側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａのカソード層及びアノード層の部分を、ジェリーロールへと巻く前に示した図である。
【図１２Ａ】カソード及びアノード層の各々におけることなるサイズのノッチを示す。
【図１２Ｂ】カソード及びアノード層の各々におけることなるサイズのノッチを示す。
【図１３】１組の層を巻き構成で有する１つ以上のバッテリセルを備えたポータブル電子装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明は、当業者がここに開示する実施形態を具現化し且つ利用できるようにするために提示されたもので、特定の用途及びその要件に関してなされたものである。ここに開示する実施形態の種々の変更が当業者に容易に明らかであり、ここに規定される一般的な原理は、ここに開示する実施形態の精神及び範囲から逸脱せずに他の実施形態及び用途にも適用することができる。従って、ここに開示する実施形態は、ここに示された実施形態に限定されず、ここに開示する原理及び特徴と一貫した最も広い範囲に一致されるべきである。
【００１２】
ジェリーロールバッテリセル
図１Ａは、ここに開示する実施形態によるジェリーロールバッテリセル１００を示す。このジェリーロールバッテリセル１００は、ラップトップコンピュータ、移動電話、タブレットコンピュータ、ポータブルメディアプレーヤ、デジタルカメラ、又は他の形式のバッテリ作動式電子装置のような電子装置に電力を供給するリチウムポリマー又は他の適当なセルを備えている。ジェリーロールバッテリセル１００によって装置の組み合わせ体に電力を供給することもできる。
【００１３】
図１Ａに示すように、ジェリーロールバッテリセル１００は、巻き構成のジェリーロール１０２を備えている。図１Ａにおいて、ジェリーロールバッテリセル１００は、楕円断面を有するものとして描かれている。しかしながら、これは、単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではない。ジェリーロール１０２は、螺旋（又は円筒状）断面、長円形断面、楕円断面、又はジェリーロールバッテリセル１００の組み立てから生じる他の断面を示す。
【００１４】
ジェリーロール１０２は、カソード活性コーティングを伴うカソード電流収集器を有するカソード電極（「カソード層」と称される）、セパレータ（「セパレータ層」と称される）、及びアノード活性コーティングを伴うアノード電流収集器を有するアノード電極（「アノード層」と称される）を備えている。例えば、ジェリーロール１０２内の隣接組の層は、１つのカソード層（例えば、リチウム化合物がコーティングされたアルミニウムホイル）及び１つのアノード層（例えば、炭素がコーティングされた銅ホイル）を含み、これらは、１つのセパレータ材料（例えば、電解質を収容するか又は電解質として働く導電性ポリマー）により分離される。
【００１５】
しかしながら、一般的に、ジェリーロール１０２は、セパレータ層が間に挿入されたカソード層及びアノード層の交互の連続体を含む。ジェリーロール１０２内の連続体は、任意の数のカソード層、アノード層及びセパレータ層を含む。更に、連続体は、カソード層、アノード層、又はセパレータ層のいずれか１つで開始及び終了する。例えば、これに限定されないが、連続体は、アノード層、第１のセパレータ層、カソード層、及び第２のセパレータ層を含む。又、連続体は、第１のセパレータ層がカソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間の第１の界面に存在しそして第２のセパレータ層がカソード電流収集器とアノード電流収集器との間の第２の層界面に存在するようにジェリーロールへと巻かれる。
【００１６】
セパレータ層の特性は、それらが存在する界面に従って変化する。例えば、これに限定されないが、活性コーティング間のセパレータ層（例えば、第１セパレータ層）は、電気絶縁性で且つイオン導通性である。そして、電流収集器間のセパレータ層（例えば、第２セパレータ層）は、電気絶縁性であるが、イオン導通性ではない。他の材料特性及びそれらの組合せもセパレータ層として考えられる。
【００１７】
ジェリーロール１０２が巻き構成へと形成された後に、ジェリーロール１０２は、バッテリハウジング１０３（例えば、ポーチ）に包囲され、そして１組の導電性タブ１０４、１０６がバッテリハウジングのシール（例えば、シールテープを使用して形成された）を貫通して延び、バッテリセルの端子を形成する。例えば、第１の導電性タブ１０４は、カソード層に結合され（例えば、カソード電流収集器の１つ以上の部分に結合され）、そして第２の導電性タブ１０６は、アノード層に結合される（例えば、カソード電流収集器の１つ以上の部分に結合される）。導電性タブ１０４、１０６は、ジェリーロールバッテリセル１００を１つ以上の他のバッテリセルに電気的に結合してバッテリパックを形成するか、又はジェリーロールバッテリセル１００を電子装置に直接電気的結合してその装置に電力を供給するのに使用される。導電性タブ１０４、１０６は、更に、直列、並列又は直並列構成で他のバッテリセルに結合されて、バッテリパックを形成する。結合されたセルは、ハードケース内に包囲されてバッテリパックを完成するか、又はポータブル電子装置のエンクロージャー内に埋め込まれる。
【００１８】
従来のバッテリ設計に伴う１つの問題は、アノード及びカソード層と導電性タブとの間の接続がジェリーロール内の層の外周を越える付加的なスペースをとることである。この付加的なスペースは、電極層（例えば、アノード層、カソード層）を導電性タブに結合するのに必要なもので、これは、個々の電極層を一緒に接続し、そして電極層を、バッテリセルの端子を成す共通の導電性タブに結合することを含む。これら接続に要するスペースは、バッテリハウジングをカソード及びアノード層の側にどのように接近させるかを制限する。この問題は、以下に詳細に述べるように、導電性タブ１０４、１０６を収容するようにジェリーロールバッテリセル１００内に１つ以上のノッチ１０８、１１０を含ませることにより改善することができる。
【００１９】
図１Ｂは、ここに開示する実施形態による図１Ａに示すジェリーロール１０２の層を詳細に示す。ジェリーロール１０２は、カソード電流収集器１１４及びカソード活性コーティング１１６を有するカソード層１１２を備えている。又、ジェリーロール１０２は、アノード活性コーティング１２２及びアノード電流収集器１２４を有するアノード層１２０も備えている。カソード層１１２とアノード層１２０との間にセパレータ１１８が配置される。ジェリーロール１０２は、図１Ａに示すバッテリセルへと巻くことができる。
【００２０】
ジェリーロール１０２の層１１２、１２０は、適当な材料（１つ又は複数）から形成される。例えば、ある実施形態では、カソード電流収集器１１４は、金属ホイル（例えば、アルミニウムホイル）であり、カソード活性コーティング１１６は、リチウム化合物（例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＣｏＭｎＯ2、ＬｉＣｏＡｌＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、等）又は別の適当なカソード活性材料であり、アノード電流収集器１２４は、金属ホイル（例えば、銅ホイル）であり、アノード活性コーティング１２２は、炭素、シリコン又は別の適当なアノード活性材料であり、そしてセパレータ１１８は、ポリプロピレン及び／又はポリエチレンのようなポリマー材料を含む。
【００２１】
セパレータ１１８は、更に、片面又は両面にマイクロアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）及び／又は他のセラミックコーティングを含むコーティング型セパレータである。このアルミナコーティングは、カソード活性コーティング１１６の成分粒子とほぼ同じ頑強さのアルミナの機械的丈夫さを与えるので、効果的である。更に、アルミナ層により与えられる付加的な丈夫さは、それらの成分粒子がセパレータ１１８を貫通する通路に作用して潜在的に分路を生じさせることを防止する。その結果、セラミックコーティングは、ジェリーロールバッテリセル１００における温度安定性を促進し、そして機械的ストレス、貫通、穿孔及び／又は電気的短絡により生じる欠陥を緩和することができる。
【００２２】
又、ジェリーロール１０２は、少なくとも１つの溶媒化リチウム種を含む電解質も含む。少なくとも１つの溶媒化リチウム種は、リチウム塩を含む。リチウム塩の非限定例は、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＢＣ4Ｏ8、Ｌｉ［ＰＦ3（Ｃ2ＣＦ5）3］、及びＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3を含む。リチウム塩の組合せを含む他のリチウム塩も考えられる。電解質１３６は、液体溶媒を含む。ある例において、液体溶媒は、有機カーボネート（例えば、炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチル−メチル、等）、イオン液体（例えば、ヘキサフルオリン酸１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、テトラフルオロホウ酸１−エチルピリジニウム、等）又はその組合せである。他の液体溶媒及びそれらの組合せも考えられる。ある例では、電解質は、ジェルポリマーを含む。これらの例では、ジェルポリマーは、酸化ポリエチレン（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）のようなホストポリマーを含む。他のジェルポリマーも考えられる。
【００２３】
電解質は、カソード活性コーティング１１６とアノード活性コーティング１２２との間に配置され、セパレータ１１８を通る浸透を含む。そのような浸透は、カソード活性コーティング１１６及びアノード活性コーティング１２２への浸透を含む。ジェリーロール１０２の動作中に、電解質は、媒体として働き、これを通して、リチウムイオンがカソード活性コーティング１１６とアノード活性コーティング１２２との間で交換される。
【００２４】
電極接続のためのノッチを伴うジェリーロールバッテリ
上述したように、図１Ａのジェリーロールバッテリセル１００は、カソード層１１２とアノード層１２０をスペース効率の良い仕方でバッテリ端子に容易に結合するために１つ以上の共通ノッチ１０８、１１０を備えている。ある実施形態では、１つ以上の共通ノッチ１０８、１１０は、ジェリーロールを組み立てる前に、カソード層、アノード層、及びセパレータ層に形成される。図２は、ここに示す実施形態による巻き構成のジェリーロールバッテリセル２００の上面図である。ジェリーロールバッテリセル２００は、巻かれた電極層２０２を備えている。巻かれた電極層２０２は、カソード活性コーティングと共にカソード電流収集器を各々有する１つ以上のカソード層、及びアノード活性コーティングと共にアノード電流収集器を各々有する１つ以上のアノード層を含む。隣接するカソード層とアノード層との間にセパレータ層が挿入される。
【００２５】
ある例において、巻かれた電極層２０２は、単一のカソード層及び単一のアノード層を含む。カソード活性コーティングをアノード活性コーティングから分離するために単一のカソード層と単一のアノード層との間に第１のセパレータ層が配置される。第２のセパレータ層は、単一のカソード層、単一のアノード層、又はその両方に沿って配置される。巻き構成において、第２のセパレータ層は、カソード電流収集器をアノード電流収集器から分離する。カソード層、第１のセパレータ層、アノード層及び第２のセパレータ層が一緒に巻かれて、巻かれた電極層２０２を形成する。他の例では、巻かれた電極層２０２は、複数のカソード層及びアノード層を含む。第１のセパレータ層は、カソード層のカソード活性コーティングをアノード層のアノード活性コーティングから分離する。第２のセパレータ層は、カソード層のカソード電流収集器をアノード層のアノード電流収集器から分離する。複数のカソード層及びアノード層がそれに対応する第１のセパレータ層及び第２のセパレータ層と一緒に巻かれて、ジェリーロール構成を形成する。
【００２６】
個々のカソードノッチ及び個々のアノードノッチは、カソード層、アノード層及びセパレータ層の縁に沿って形成される。図２において、個々のカソードノッチ及び個々のアノードノッチは、ジェリーロールの同じ側に配置される。これらの個々のノッチは、電極層２０２が巻かれるときに、個々のカソードノッチ及び個々のアノードノッチの実体が整列されて、各々、共通カソードノッチ２０４（即ち、第１の共通ノッチ）及び共通アノードノッチ２０６（即ち、第２の共通ノッチ）を画成するように、縁に沿って離間されることが明らかである。従って、個々のカソードノッチ及び個々のアノードノッチは、個々のカソード層及び個々のアノード層のノッチに各々対応し、一方、共通カソードノッチ２０４（即ち、第１の共通ノッチ）及び共通アノードノッチ２０６（即ち、第２の共通ノッチ）は、ジェリーロールバッテリセル２００のノッチに対応する。共通カソードノッチ２０４は、カソードタブ２０８を収容するように構成され、そして共通アノードノッチ２０６は、アノードタブ２１０を収容するように構成される。
【００２７】
個々のカソード層は、カソード電流収集器から共通カソードノッチ２０４へ延びる１つ以上の非コーティングのカソードタブ２０８を含む。同様に、個々のアノード層は、アノード電流収集器からアノードノッチ２０６へ延びる１つ以上の非コーティングのアノードタブ２１０を含む。共通カソードノッチ２０４及び共通アノードノッチ２０６を設けることにより、電極層へ接続するためのスペースが作られ、これは、カソード層が付加的な量のカソード活性コーティングを含み且つアノード層が付加的な量のアノード活性材料を含むことを許す。これらの付加的な量は、ジェリーロールバッテリセル２００のエネルギー密度を効果的に増加する。
【００２８】
電極タブの結合
上述したように、図１Ａの共通ノッチ１０８、１１０により与えられる付加的なスペースは、個々の電極層と、バッテリ端子として働く共通タブ（例えば、カソード層に接続された共通カソードタブ及びアノード層に接続された共通アノードタブ）との間に接続部を形成するのに使用される。従来のジェリーロールバッテリは、カソード又はアノード電流収集器と、バッテリハウジング（例えば、ハウジング又はポーチ）から延びる各バッテリタブ／端子との間に単一の接続点を有する。電流収集器の長さに沿って付加的な接続点を設けることにより、バッテリタブ／端子のインピーダンスが低下する。
【００２９】
図３Ａ−３Ｅは、ジェリーロールバッテリの異なる層からバッテリタブを延ばすプロセスを示す。このプロセスは、図３Ａに示すように、種々の電極及びセパレータ層がジェリーロール３０２へと組み立てられた後にスタートする。図３Ａは、共通ノッチ３０５を含むジェリーロール３０２の断面図であり、電極タブ３０４は、ジェリーロール３０２から共通ノッチ３０５を通して延びている。
【００３０】
共通ノッチ３０５は、共通カソードノッチ又は共通アノードノッチのいずれかであり、そして電極タブ３０４は、カソードタブ又はアノードタブのいずれかに対応する。最初の２つの製造ステップは、図３Ｂに示すように、電極タブ３０４を折り曲げ及び結合して、折り曲げられ結合された電極タブ３０６を形成することを含む。次いで、共通カソードタブ又は共通アノードタブのいずれかである共通タブ３０７を、その折り曲げられ結合された電極タブ３０６に結合する。共通タブ３０７は、図３Ｃに示すように、バッテリセルから延びて、バッテリセルのための正又は負の端子をなす。（図３Ｄは、図３Ｃに示す構成の対応上面図である。）ある実施形態において、共通タブ３０７は、ノッチ３０５内の電極タブ３０６に接続され、そしてノッチ３０５から延びる。電極タブ３０４と共通タブ３０７との間の接続は、ノッチ内で完全に、又はノッチ内で部分的に、又はノッチの外部で行われる。共通タブ３０７は、バッテリハウジングから電子装置のハウジング内の異なる位置へ延び又はバッテリエンクロージャー内の異なる位置へ延びる（例えば、複数のバッテリが共通バッテリエンクロージャー内に収容され及び／又は接続される場合）。
【００３１】
ノッチは電極の１つ以上の側に形成されるが、バッテリハウジング（ひいては、全バッテリセル）は、電極のノッチに対応するノッチを含まなくてもよい。実際に、電極タブをノッチ内で少なくとも部分的に接続する（ひいては、ノッチを少なくとも部分的に埋める）ことにより、バッテリハウジングは、電極の全プロフィールをたどり、そしてカソード及び／又はアノードタブが電極の外周から延びるようにしてバッテリに対する設置面積を減少する。
【００３２】
図３Ｅは、ここに開示する実施形態により電極タブを折り曲げて共通電極タブに結合するプロセスを示すフローチャートである。先ず、電極タブを折り曲げる（ステップ３１０）。次いで、折り曲げた電極タブを、例えば、超音波溶接により、一緒に結合する（ステップ３１１）。最後に、折り曲げて結合した電極タブを共通電極タブに結合する（ステップ３１２）。上述したステップのシーケンスは、特定の順序で行うものとして説明した。しかしながら、これらのステップは、他の処理順序で遂行されてもよい。
【００３３】
図３Ａ−３Ｅは、電極タブをノッチ内の共通電極タブに接続する特定の技術を示すが、ここに開示する実施形態は、この特定の技術に限定されない。一般的に、電極タブをノッチ内の共有タブに接続するのに、任意の有効な技術を使用することができる。更に、あるケースでは、接続の一部分がノッチの外部に延びることがある。
【００３４】
ノッチの位置
図４Ａ−４Ｂは、ここに開示する実施形態による電極ノッチのための多数の考えられる位置を示す。図４Ａに示すように、ノッチは、バッテリセルのある側に収容された「収容ノッチ」４０２を含む。図４Ａは、バッテリセルの同じ側に位置するノッチを示している。又、ノッチは、ジェリーロールバッテリセルの反対側に位置されてもよい。図４Ｂは、バッテリセルの両側に２つの収容ノッチがある場合を示す。図４Ｂにおいて、ノッチは、整列された（互いに真向かいに）ものとして描かれている。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、これに限定されないが、ノッチは、バッテリセルの両側に、互いに食い違って（即ち、非対称的配置で）位置してもよい。
【００３５】
電子タブのための穴
図５Ａ−５Ｂは、共通ノッチの１つ以上がジェリーロールバッテリセルの内部領域を貫通する穴に置き換えられた変形例を示す。より詳細には、図５Ａは、２つのスルーホール５０２、５０４を含む巻き構成の電極５００を示す。カソードのスルーホール５０２は、非コーティングのカソードタブ５０６を含み、そしてアノードのスルーホール５０４は、非コーティングのアノードタブ５０８を含む。スルーホール５０２、５０４は、各スルーホール内のタブ５０６、５０８を互いに接続できるようにするために存在し、これは、カソードタブ５０６及びアノードタブ５０８の多数の実例を含む。ジェリーロールバッテリセルは、交互のカソード及びアノード層を介在セパレータ層と共に積層しそしてこの積層体を巻き構成へと丸めることにより形成できることに注意されたい。次いで、カソード層は、１つの穴５０２を通して（即ち、カソードタブ５０６を経て）互いに接続され、又、アノード電極は、他の穴５０４を通して（即ち、カソードタブ５０８を経て）互いに接続される。
【００３６】
電極製造技術
上述したノッチ及び導電性タブを伴う巻き電極は、多数の異なる技術を使用して製造することができる。
【００３７】
ジェリーロールへと巻かれる前記カソード及びアノード層は、多数の異なる技術を使用して製造することができる。図６は、カソード層又はアノード層の一部分をどのように形成するか示している。電極材料のシートに活性材料６０２（即ち、カソード活性材料又はアノード活性材料）をコーティングする。図６の上部の点線で示す層（即ち、カソード層又はアノード層）の輪郭に基づいてカッティング操作６０４を遂行する。カッティング操作は、レーザに基づくカッティング技術、プラズマカッティング技術、又は他のカッティング技術を使用することを含む。カッティング操作により、タブを含む中間層６０７が形成される。次いで、中間層６０７に対して切除操作６０６を遂行して、タブから活性コーティングを除去する。切除操作６０６により、非コーティングのタブをもつ層６０８が形成される。切除操作６０６は、カッティング操作６０４を行う前に遂行してもよいことに注意されたい。本開示の変形例では、カッティング操作が、ここに述べるノッチを含むカソード及びアノード層の製造に向けられる。
【００３８】
図７Ａは、ここに例示する実施形態によるジェリーロールの側面図である。ジェリーロールは、カソード層７０２及びアノード層７０４を備えている。カソード層７０２及びアノード層７０４は、各々、カソード電流収集器に配置されたカソード活性コーティング、及びアノード電流収集器に配置されたアノード活性コーティングを含む。カソード層７０２とアノード層７０４との間には第１のセパレータ層７０３が配置され、これは、カソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間に配置されることを含む。カソード層７０２とアノード層７０４との間には第２のセパレータ層７０５が配置され、これは、カソード電流収集器とアノード電流収集器との間に配置されることを含む。
【００３９】
ジェリーロールは、共通カソードノッチ７４２及び共通アノードノッチ７４４を備えている。個々のカソードタブ（例えば、７３０、７３２及び７３４）が共通カソードノッチ７４２内に整列され、そしてカソード層７０２のカソード電流収集器に結合される。同様に、個々のアノードタブ（例えば、７３６、７３８及び７４０）が共通アノードノッチ７４４内に整列され、そしてアノード層７０４のアノード電流収集器に結合される。従って、多数のタブが共通ノッチ内に入れられる。図７Ａは、多数のタブが共通カソードノッチ７４２及び共通アノードノッチ７４４各々の全ての利用可能なカソード及びアノード位置を横切って分布される１つの実施形態を示している。しかしながら、この図は、これに限定されるものではない。タブの他の分布も考えられ、その幾つかの実施形態を、図８Ａ−８Ｂ及び図９Ａ−９Ｂに関連して説明する。
【００４０】
図７Ｂは、カソード層７０２の一部分及びアノード層７０４の一部分を、ジェリーロールへと巻く前に示している。カソード層７０２は、カソード縁に沿ったカソードノッチ対（即ち、ノッチ対７０６、７０８；ノッチ対７１０、７１２；及びノッチ対７１４、７１６）を含む。同様に、アノード層７０４は、アノード縁に沿ったアノードノッチ対（即ち、ノッチ対７１８、７２０；ノッチ対７２２、７２４；及びノッチ対７２６、７２８）を含む。これらのノッチ対は、カソード層７０２がアノード層７０４に隣接して積層されるとき、カソードノッチ対がアノードノッチ対に整列するように配置される。セパレータ層７０３、７０５（図示せず）も、それらの各縁に沿ったノッチ対がカソード層７０２及びアノード層７０４のノッチ対に一致する。従って、カソード層７０２、第１のセパレータ７０３、アノード層７０４、及び第２のセパレータ７０５がジェリーロールへと巻かれるときに、それらの各ノッチ対が整列して、共通カソードノッチ７４２及び共通アノードノッチ７４４を形成する。
【００４１】
次々のノッチ対間の間隔は、ジェリーロールの内側縁７４４からジェリーロールの外側縁７４６までの距離を横断するときに増加することが明らかである。個々のカソードタブ及び個々のアノードタブは、各々、カソードノッチ対及びアノードノッチ対に選択的に配置されて、共通カソードノッチ７４２及び共通アノードノッチ７４４内に分布を生じさせる。図７Ｂは、カソード層７０２及びアノード層７０４各々における連続ノッチ対間のカソードタブ及びアノードタブの交互のパターンを示す。この交互のパターンは、図７Ａに示したように、共通カソードノッチ７４２内の完全にポピュレートされたカソード分布、及び共通のアノードノッチ７４４内の完全にポピュレートされたアノード分布を生じる。
【００４２】
図７Ｂのカソード層７０２及びアノード層７０４は、図６を参照して述べた技術を使用して製造される。次いで、これらの層７０２、７０４は、カソード層７０２とアノード層７０４との間に第１のセパレータ層７０３を配置し且つアノード層７０４の露出面に第２のセパレータ層７０５を配置する積層体へと合体される。この積層体は、図７Ａに示すジェリーロールへと巻かれる。
【００４３】
図８Ａは、ここに例示する実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチの対向部分にカソードタブ及びアノードタブを各々有するジェリーロールの側面図である。このジェリーロールは、カソード層８０２及びアノード層８０４を備えている。カソード層８０２及びアノード層８０４は、各々、カソード電流収集器に配置されたカソード活性コーティング及びアノード電流収集器に配置されたアノード活性コーティングを含む。カソード層８０２とアノード層８０４との間には第１のセパレータ層８０３が配置され、これは、カソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間に配置されることを含む。カソード層８０２とアノード層８０４との間には第２のセパレータ層８０５が配置され、これは、カソード電流収集器とアノード電流収集器との間に配置されることを含む。
【００４４】
ジェリーロールは、共通カソードノッチ８３６及び共通アノードノッチ８３８を備えている。個々のカソードタブ（例えば、８３０、８４０、８４２及び８４４）は、共通カソードノッチ８３８内に整列され、そしてカソード層８０２のカソード電流収集器に結合される。同様に、個々のアノードタブ（例えば、８３２、８３４、８４６、８４８及び８５０）は、共通アノードノッチ８３８内に整列され、そしてアノード層８０４のアノード電流収集器に結合される。図８Ａは、複数のタブが共通カソードノッチ８３６及び共通アノードノッチ８３８各々の対向部分におけるカソード及びアノード位置を横切って分布される１つの実施形態を示す。
【００４５】
図８Ｂは、カソード層８０２の一部分及びアノード層８０４の一部分を、ジェリーロールへと巻く前に示している。カソード層８０２は、カソード縁に沿ったカソードノッチ対（即ち、ノッチ対８０６、８０８；ノッチ対８１０、８１２；及びノッチ対８１４、８１６）を含む。同様に、アノード層８０４は、アノード縁に沿ったアノードノッチ対（即ち、ノッチ対８１８、８２０；ノッチ対８２２、８２４；及びノッチ対８２６、８２８）を含む。これらのノッチ対は、カソード層８０２がアノード層８０４に隣接して積層されるとき、カソードノッチ対がアノードノッチ対に整列するように配置される。セパレータ層８０３、８０５（図示せず）も、それらの各縁に沿ったノッチ対がカソード層８０２及びアノード層８０４のノッチ対に一致する。従って、カソード層８０２、第１のセパレータ８０３、アノード層８０４、及び第２のセパレータ８０５がジェリーロールへと巻かれるときに、それらの各ノッチ対が整列して、共通カソードノッチ８３６及び共通アノードノッチ８３８を形成する。
【００４６】
次々のノッチ対間の間隔は、ジェリーロールの内側縁８５２からジェリーロールの外側縁８５４までの距離を横断するときに増加することが明らかである。個々のカソードタブ及び個々のアノードタブは、各々、カソードノッチ対及びアノードノッチ対に選択的に配置されて、共通カソードノッチ８３６及び共通アノードノッチ８３８内に分布を生じさせる。図８Ｂは、カソード層８０２及びアノード層８０４の各々における連続ノッチ対間の個々のカソードタブ及び個々のアノードタブのパターンを示す。このパターンは、図８Ａに示すように、共通アノードノッチ８３８内のアノードタブの部分的分布に対向して共通カソードノッチ８３６内のカソードタブの部分的分布を生じさせる。
【００４７】
図９Ａは、ここに例示する実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチの隣接部分にカソードタブ及びアノードタブを各々有するジェリーロールの側面図である。このジェリーロールは、カソード層９０２及びアノード層９０４を備えている。カソード層９０２及びアノード層９０４は、各々、カソード電流収集器に配置されたカソード活性コーティング及びアノード電流収集器に配置されたアノード活性コーティングを含む。カソード層９０２とアノード層９０４との間には第１のセパレータ層９０３が配置され、これは、カソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間に配置されることを含む。カソード層９０２とアノード層９０４との間には第２のセパレータ層９０５が配置され、これは、カソード電流収集器とアノード電流収集器との間に配置されることを含む。
【００４８】
ジェリーロールは、共通カソードノッチ９３４及び共通アノードノッチ９３６を備えている。個々のカソードタブ（例えば、９３０、９３８、９４０及び９４２）は、共通カソードノッチ９３４内に整列され、そしてカソード層９０２のカソード電流収集器に結合される。同様に、個々のアノードタブ（例えば、９３２、９４４、９４６及び９４８）は、共通アノードノッチ９３６内に整列され、そしてアノード層９０４のアノード電流収集器に結合される。図９Ａは、複数のタブが共通カソードノッチ９３４及び共通アノードノッチ９３６各々の隣接部分におけるカソード及びアノード位置を横切って分布される１つの実施形態を示す。
【００４９】
図９Ｂは、カソード層９０２の一部分及びアノード層９０４の一部分を、ジェリーロールへと巻く前に示している。カソード層９０２は、カソード縁に沿ったカソードノッチ対（即ち、ノッチ対９０６、９０８；ノッチ対９１０、９１２；及びノッチ対９１４、９１６）を含む。同様に、アノード層９０４は、アノード縁に沿ったアノードノッチ対（即ち、ノッチ対９１８、９２０；ノッチ対９２２、９２４；及びノッチ対９２６、９２８）を含む。これらのノッチ対は、カソード層９０２がアノード層９０４に隣接して積層されるとき、カソードノッチ対がアノードノッチ対に整列するように配置される。セパレータ層９０３、９０５（図示せず）も、それらの各縁に沿ったノッチ対がカソード層９０２及びアノード層９０４のノッチ対に一致する。従って、カソード層９０２、第１のセパレータ９０３、アノード層９０４、及び第２のセパレータ９０５がジェリーロールへと巻かれるときに、それらの各ノッチ対が整列して、共通カソードノッチ９３４及び共通アノードノッチ９３６を形成する。
【００５０】
次々のノッチ対間の間隔は、ジェリーロールの内側縁９５０からジェリーロールの外側縁９５２までの距離を横断するときに増加することが明らかである。個々のカソードタブ及び個々のアノードタブは、各々、カソードノッチ対及びアノードノッチ対に選択的に配置されて、共通カソードノッチ８３６及び共通アノードノッチ８３８内に分布を生じさせる。図９Ｂは、カソード層９０２及びアノード層９０４の各々における連続ノッチ対間の個々のカソードタブ及び個々のアノードタブのパターンを示す。このパターンは、図９Ａに示すように、共通アノードノッチ９３６内の個々のアノードタブの部分的分布に隣接して共通カソードノッチ９３４内の個々のカソードタブの部分的分布を生じさせる。
【００５１】
図１０Ａは、ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチを両側に互いに食い違うように有するジェリーロールの側面図である。共通カソードノッチ１０４２を有する側が図１０Ａに示されている。このジェリーロールは、カソード層１００２及びアノード層１００４を備えている。カソード層１００２及びアノード層１００４は、各々、カソード電流収集器に配置されたカソード活性コーティング及びアノード電流収集器に配置されたアノード活性コーティングを含む。カソード層１００２とアノード層１００４との間には第１のセパレータ層１００３が配置され、これは、カソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間に配置されることを含む。カソード層１００２とアノード層１００４との間には第２のセパレータ層１００５が配置され、これは、カソード電流収集器とアノード電流収集器との間に配置されることを含む。
【００５２】
ジェリーロールは、共通カソードノッチ１０４２及び共通アノードノッチ（図示せず）を備えている。個々のカソードタブ（例えば、１０３０、１０３２、及び１０３４）は、共通カソードノッチ１０４２内に整列され、そしてカソード層１００２のカソード電流収集器に結合される。同様に、個々のアノードタブは、共通アノードノッチ内に整列され、そしてアノード層１００４のアノード電流収集器に結合される。図１０Ａは、複数のタブが共通カソードノッチ１０４２及び共通アノードノッチ各々の全ての利用可能なカソード及びアノード位置を横切って分布される１つの実施形態を示す。
【００５３】
図１０Ｂは、カソード層１００２の一部分及びアノード層１００４の一部分を、ジェリーロールへと巻く前に示している。カソード層１００２は、対向カソード縁に沿って分割されたカソードノッチ対（即ち、ノッチ対１００６、１００８；ノッチ対１０１０、１０１２；及びノッチ対１０１４、１０１６）を含む。同様に、アノード層１００４は、対向アノード縁に沿って分割されたアノードノッチ対（即ち、ノッチ対１０１８、１０２０；ノッチ対１０２２、１０２４；及びノッチ対１０２６、１０２８）を含む。これらのノッチ対は、カソード層１００２がアノード層１００４に隣接して積層されるとき、カソードノッチ対がアノードノッチ対に整列するように配置される。セパレータ層１００３、１００５（図示せず）も、それらの各縁に沿ったノッチ対がカソード層１００２及びアノード層１００４のノッチ対に一致する。従って、カソード層１００２、第１のセパレータ１００３、アノード層１００４、及び第２のセパレータ１００５がジェリーロールへと巻かれるときに、それらの各ノッチ対が整列して、共通カソードノッチ１０４２及び共通アノードノッチを形成する。
【００５４】
次々のノッチ対間の間隔は、ジェリーロールの内側縁１０４４からジェリーロールの外側縁１０４６までの距離を横断するときに増加することが明らかである。個々のカソードタブ及び個々のアノードタブは、各々、カソードノッチ対及びアノードノッチ対に選択的に配置されて、共通カソードノッチ１０４２及び共通アノードノッチ内に分布を生じさせる。図１０Ｂは、アノード縁に沿った個々のアノードタブとは反対にカソード縁に沿ってパターン化された個々のカソードタブを示す。このパターンは、図１０Ａに示すように、共通カソードノッチ１０４２内の完全にポピュレートされたカソード分布、及び共通アノードノッチ内の完全にポピュレートされたアノード分布を生じさせる。しかしながら、これらの完全にポピュレートされた分布は、ジェリーロールの両側にあって互いに食い違っている。
【００５５】
図１１Ａは、ここに示す実施形態により共通カソードノッチ及び共通アノードノッチを両側に互いに食い違うように有するジェリーロールの側面図である。共通カソードノッチ１１４２を有する側が図１１Ａに示されている。このジェリーロールは、カソード層１１０２及びアノード層１１０４を備えている。カソード層１１０２及びアノード層１１０４は、各々、カソード電流収集器に配置されたカソード活性コーティング及びアノード電流収集器に配置されたアノード活性コーティングを含む。カソード層１１０２とアノード層１１０４との間には第１のセパレータ層１１０３が配置され、これは、カソード活性コーティングとアノード活性コーティングとの間に配置されることを含む。カソード層１１０２とアノード層１１０４との間には第２のセパレータ層１１０５が配置され、これは、カソード電流収集器とアノード電流収集器との間に配置されることを含む。
【００５６】
ジェリーロールは、共通カソードノッチ１１４２及び共通アノードノッチ（図示せず）を備えている。個々のカソードタブ（例えば、１１３０、１１３２、及び１１３４）は、共通カソードノッチ１１４２内に整列され、そしてカソード層１１０２のカソード電流収集器に結合される。同様に、個々のアノードタブは、共通アノードノッチ内に整列され、そしてアノード層１１０４のアノード電流収集器に結合される。図１１Ａは、複数のタブが共通カソードノッチ１１４２及び共通アノードノッチ各々の全ての利用可能なカソード及びアノード位置を横切って分布される１つの実施形態を示す。
【００５７】
図１１Ｂは、カソード層１１０２の一部分及びアノード層１１０４の一部分を、ジェリーロールへと巻く前に示している。カソード層１１０２は、対向カソード縁に沿って分割されたカソードノッチ対（即ち、ノッチ対１１０６、１１０８；ノッチ対１１１０、１１１２；及びノッチ対１１１４、１１１６）を含む。同様に、アノード層１１０４は、対向アノード縁に沿って分割されたアノードノッチ対（即ち、ノッチ対１１１８、１１２０；ノッチ対１１２２、１１２４；及びノッチ対１１２６、１１２８）を含む。これらのノッチ対は、カソード層１１０２がアノード層１００４に隣接して積層されるとき、カソードノッチ対がアノードノッチ対に整列するように配置される。セパレータ層１１０３、１１０５（図示せず）も、それらの各縁に沿ったノッチ対がカソード層１１０２及びアノード層１１０４のノッチ対に一致する。従って、カソード層１１０２、第１のセパレータ１１０３、アノード層１１０４、及び第２のセパレータ１１０５がジェリーロールへと巻かれるときに、それらの各ノッチ対が整列して、共通カソードノッチ１１４２及び共通アノードノッチを形成する。
【００５８】
次々のノッチ対間の間隔は、ジェリーロールの内側縁１１４４からジェリーロールの外側縁１１４６までの距離を横断するときに増加することが明らかである。個々のカソードタブ及び個々のアノードタブは、各々、カソードノッチ対及びアノードノッチ対に選択的に配置されて、共通カソードノッチ１１４２及び共通アノードノッチ内に分布を生じさせる。図１１Ｂは、個々のアノードタブとは逆にカソード縁に沿ってパターン化された個々のカソードタブを示す。このパターンは、図１１Ａに示すように、共通カソードノッチ１１４２内の完全にポピュレートされたカソード分布、及び共通アノードノッチ内の完全にポピュレートされたアノード分布を生じさせる。しかしながら、これらの完全にポピュレートされた分布は、ジェリーロールの両側にあって互いに食い違っている。
【００５９】
更に、ジェリーロールバッテリセルの中央部分は、その中央部分へのカソード層１１０２及びアノード層１１０４の突出が接続時に電極タブと干渉するほど緊密に巻かれることが明らかである。この干渉を軽減するために、カソード層１１０２は、カソード内縁１１４８付近のノッチ対を使用する。ノッチ１１５０及び１１５２は、カソード内縁１１４８から第１の所定長さに沿って延びる。この第１の所定長さは、中央部分における干渉を軽減するように当業者により選択される。同様に、アノード層１１０４は、アノード内縁１１５４付近のノッチ対を使用する。ノッチ１１５６及び１１５８は、アノード内縁１１５４から第２の所定長さに沿って延びる。この第２の所定長さは、第１の所定長さに等しくなくてもよい。
【００６０】
図１Ａ−３Ｄ及び４Ａ−１１Ｂにおいて、ジェリーロールのノッチは、共通のサイズを共有するものとして描写された。しかしながら、この描写は、単なる例示に過ぎない。カソード層、アノード層及びセパレータ層のノッチは、サイズが変化してもよい。
【００６１】
図１２Ａ及び１２Ｂは、カソード層１２００、セパレータ層１２０２、及びアノード層１２０４のノッチを示しているが、各層のノッチは、サイズが異なる。より詳細には、セパレータ層１２０８は、カソードノッチ１２１０又はアノードノッチ１２１２より巾が狭く、オーバーハングを生成する。それに加えて又はそれとは別に、カソードノッチ１２１０は、アノードノッチ１２１２より巾が狭い（又はある場合には、アノードノッチ１２１２は、カソードノッチ１２１０より巾が狭い）。組み合わせにおいて、ノッチサイズのそのような分布は、（動作中に）カソード層１２００とアノード層１２０４との間の短絡のおそれを減少する。図１２Ａは、カソードタブ１２１４に関してノッチ１２０８−１２１２を示し、そして図１２Ｂは、アノードタブ１２１６に関してノッチ１２０８−１２１２を示している。
【００６２】
コンピューティング装置
上述した再充電可能なバッテリセルは、一般的に、任意の形式の電子装置に使用される。例えば、図１３は、バッテリ１３０６により全て給電されるプロセッサ１３０２、メモリ１３０４及びディスプレイ１３０８を備えたポータブル電子装置１３００を示す。ポータブル電子装置１３００は、ラップトップコンピュータ、移動電話、タブレットコンピュータ、ポータブルメディアプレーヤ、デジタルカメラ及び／又は他の形式のバッテリ作動式電子装置に対応する。バッテリ１３０６は、１つ以上のバッテリセルを含むバッテリパックに対応する。各バッテリセルは、巻き構成の１組の層を含み、即ちポーチでシールされるジェリーロールバッテリセルを含む。ジェリーロールバッテリセルは、カソード、コーティングされたセパレータ、アノード、及び／又はバインダーコーティングを含む。
【００６３】
実施形態の以上の記載は、例示及び説明のために提示されたに過ぎない。それらは、余すところのないものでもないし、又は本発明をここに開示する形態に限定するものでもない。従って、多数の修正や変更が当業者に明らかであろう。更に、以上の開示は、本発明を限定するものでもない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定される。
【符号の説明】
【００６４】
１００：ジェリーロールバッテリセル
１０２：ジェリーロール
１０３：バッテリハウジング
１０４、１０６：導電性タブ
１０８、１１０：共通ノッチ
１１２：カソード層
１１４：カソード電流収集器
１１６：カソード活性コーティング
１１８：セパレータ
１２０：アノード層
１２２：アノード活性コーティング
１２４：アノード電流収集器
２００：ジェリーロールバッテリセル
２０２：電極層
２０４：共通カソードノッチ
２０６：共通アノードノッチ
２０８：カソードタブ
２１０：アノードタブ
３０２：ジェリーロール
３０４：電極タブ
３０５：共通ノッチ
３０７：共通タブ
４０２：ノッチ
５００：電極
５０２、５０４：スルーホール
５０６：非コーティングのカソードタブ
５０８：非コーティングのアノードタブ
６０２：活性材料
６０４：カッティング操作
６０６：切除操作
６０７：中間層
７０２：カソード層
７０３：第１のセパレータ層
７０４：アノード層
７０５：第２のセパレータ層
７０６、７０８：ノッチ対
７１０、７１２：ノッチ対
７１４、７１６：ノッチ対
７１８、７２０：ノッチ対
７２２、７２４：ノッチ対
７２６、７２８：ノッチ対
７３０、７３４、７３２：カソードタブ
７３６、７３８、７４０：アノードタブ
７４２：共通カソードノッチ
７４４：共通アノードノッチ
１３００：ポータブル電子装置
１３０２：プロセッサ
１３０４：メモリ
１３０６：積層セルバッテリ
１３０８：ディスプレイ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2017069190.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2017069190000001.pdf