(57)【要約】  本開示は、電気化学的区画を規定するハウジング、導電性基材を含む少なくとも１つの電極、ここに、前記基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含み、ならびに第２の領域に連結される接触タブ、ここに、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比は１より大きい、を含むバッテリーに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学的区画を規定するハウジング；
導電性基材を含む少なくとも１つの電極、
ここに、前記基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含み；ならびに
第２の領域に連結された接触タブ、
ここに、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比は１より大きい、
を含むバッテリー。
【請求項２】
第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比が、１：１を超えて７：１である請求項１記載のバッテリー。
【請求項３】
第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比が、２：１〜５：１である請求項２記載のバッテリー。
【請求項４】
第２の領域の幅が第１の領域の幅未満またはそれに等しい請求項１〜３のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項５】
導電性基材がシート、メッシュまたは織物から選択される請求項１〜４のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項６】
導電性基材が、金属箔のシートである金属シートである請求項１〜５のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項７】
セルが、リチウム箔のシートを含む少なくとも１つのアノードを含む請求項１〜６のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項８】
接触タブがニッケル箔から形成され、ニッケル箔が溶接によってリチウム箔のシートに連結される請求項７記載のバッテリー。
【請求項９】
セルが、アルミニウム箔のシートの形態の集電体を含む少なくとも１つのカソードを含み、それにより、カソード活性材料が、アルミニウム箔のシートの第１の領域の少なくとも一部の上に堆積する請求項１〜８のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項１０】
カソード活性材料が、電気活性硫黄材料および電気的導電性材料を含むマトリックスを含む請求項９記載のバッテリー。
【請求項１１】
接触タブがアルミニウム箔から形成され、接触タブのアルミニウム箔が溶接によってカソードのアルミニウム箔に連結される請求項９または１０記載のバッテリー。
【請求項１２】
第１のアノードおよび第２のアノード含み、
各アノードは、電気化学チャンバー内に含まれる第１の領域、および電気化学チャンバーを超えて突出した第２の領域を含む金属シートを含み、
第１のアノードの第２の領域は、第２のアノードの第２の領域に接して位置し、かつ接触タブが、アノードの第２の領域の少なくとも１つに連結される請求項１〜１１のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項１３】
第１のカソードおよび第２のカソードを含み、
各カソードは、電気化学チャンバー内に含まれる第１の領域、および電気化学チャンバーを超えて突出した第２の領域を含む集電体を含み、
第１のカソードの第２の領域は、第２のカソードの第２の領域に接して位置し、かつ接触タブが、カソードの第２の領域の少なくとも１つに連結される請求項１〜１２のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項１４】
ハウジングがシールされた領域を有し、それにより、導電性基材の第２の領域が、電気化学的区画からシールされた領域に突出し、それにより、接触タブが、シールされた領域中の金属シートの第２の領域に連結しオーバーラップする請求項１〜１３のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項１５】
ハウジングがフレキシブルパウチである請求項１〜１４のいずれか１記載のバッテリー。
【請求項１６】
ａ．電気化学的区画を規定するハウジング、導電性基材を含む少なくとも１つの電極を含む電気化学的バッテリーを提供すること、
ここに、導電性基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含み、ならびに
接触タブを第２の領域に連結すること、
ここに、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比は１より大きい、
を含むことを特徴とする電気化学セルからの熱の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はバッテリーに関する。また、本開示は、バッテリーからの熱の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な電気化学セル（cell）は、アノード、カソード、およびアノードとカソードとの間に配置された電解質を含む。アノード、カソードおよび電解質は、ハウジング、例えば、パウチ（pouch）内に含まれていてもよい。セルは、電気接続、例えば、接触タブ（contact tab）を有して、セルのアノードおよびカソードとの電気接続を提供し得る。
【０００３】
セルを充放電すると、その温度は上昇し得る。いくつかの例において、セルが最適温度範囲で作動していることを保証することが望ましいかもしれない。セルの温度は、例えば、空気をセル周囲で循環させることにより低下し得る。また、セルハウジングに連結される電気接続がセル電極と連結するので、これらの接続は、セルハウジングから外へ熱を導くのを助け得る。また、空気を電気接続周囲で循環させることにより、熱はセルから除去することができる。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の態様は、添付図面において、例示のみで概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本開示の例によりバッテリーに使用されたアノードの平面図である。
【図２】図２は、本開示の例によりバッテリーに使用されたカソードの平面図である。
【図３】図３は、本開示の例によるバッテリーの等角図である。
【図４】図４は、本開示のさらなる例によるバッテリーの等角図である。
【図５−６】図５および図６は、実施例１の結果を示すグラフである。
【図７】図７は、実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
（記載）
本発明の特定例を記載する前に、本開示が本明細書に開示された特定のバッテリーまたは方法に限定されないことが理解されるべきである。また、本明細書に用いた用語は、特定例だけについての記載のために用いられ、範囲として限定するようには意図されないと理解されるべきである。
【０００７】
本発明のバッテリーおよび方法の記載および特許請求において、以下の用語が用いられるであろう：単数形態「a」、「an」および「the」は、文脈が明確に他の方法で指示しない限りは、複数形を含む。かくして、例えば、「an anode(アノード)」への参照は、１以上のかかる構成要素への参照を含む。
【０００８】
本開示によれば、電気化学的区画（zone）を規定するハウジング；導電性基材を含む少なくとも１つの電極、ここに、前記基材は、電気化学的区画内の第１の領域および電気化学的区画から突出した第２の領域を含み、ならびに第２の領域に連結された接触タブ、ここに、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比は１より大きい、を含むバッテリーが提供される。
【０００９】
前記のごとく、バッテリーは電気化学的区画を規定するハウジングを含む。バッテリーの電気化学反応はこの区画内で生じる。したがって、セル電極の少なくとも一部は電気化学的区画内に存在する。バッテリーが充電および／または放電するとき、熱は電気化学的区画内に生じて、セルの温度を上昇させ得る。また、電極および接触タブを通って、その電極から流れる電流は、例えば、ジュール熱により、温度上昇を生じさせ得る。
【００１０】
本開示のバッテリーは、導電性基材を含む少なくとも１つの電極を含む。この基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含む。第２の領域が電気化学的区画から突出するために、導電性基材を経て電気化学的区画からいずれの不必要な熱も放出することができる。接触タブを第２の領域に連結することによって、接触タブを経て導電性基材から熱を放出することが可能である。接触タブの幅に対する導電性基材の第２の領域の幅の比を制御することにより、バッテリーからの熱除去の割合をさらに高めることができることが判明した。特に、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比が１より大きいことを保証することによって、熱除去を改善できる。
【００１１】
好ましくは、第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比は、１：１を超えて７：１である。より好ましくは、第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比は、２：１〜５：１である。
【００１２】
導電性基材
導電性基材は、導電性材料のシート（sheet）、メッシュまたは織物の形態を取り得る。導電性材料は金属、炭素および／またはポリマーを含み得る。第１の領域および第２の領域は、同じ導電性基材の一部であり得る。例えば、導電性基材が金属のシートまたはワイヤーメッシュのシートである場合、第１の領域および第２の領域は、金属の同じシートまたはワイヤーメッシュの同じシートの一部であり得る。
【００１３】
好ましい具体例において、導電性基材は金属を含む。適切な金属には、アルカリ金属、例えば、リチウムおよびナトリウムが含まれる。他の適切な金属には、アルミニウム、ニッケル、マグネシウム、銅およびステンレス鋼が含まれる。
【００１４】
金属は、ワイヤーメッシュまたは金属シートの形態を取り得る。好ましくは、導電性基材は金属シートを含む。金属シートは金属箔であり得る。導電性基材は、単一金属シート（例えば、箔）から形成し得るか、または、例えば、溶接により一緒に接合される複数のシート（例えば、箔）から形成し得る。
【００１５】
導電性基材が金属から形成される場合、金属は、バッテリーの電気化学サイクル中に酸化または還元される電気活性材料であり得る。好ましい具体例において、導電性基材は、リチウムまたはリチウム金属合金から形成されたシート（例えば、箔）の形態を取る。金属シートは、バッテリーのアノードまたはカソード、好ましくは、バッテリーのアノード、例えば、リチウムバッテリー（例えば、リチウム硫黄バッテリー）であり得る。
【００１６】
電気活性材料のシートであることに代えて、導電性基材は、電気活性材料にまたはそれから電流を導く受動集電体（passive current collector）であり得る。電気活性材料は、集電体と電気接触し得る。例えば、電気活性材料は集電体上に堆積し得る。一例において、導電性基材は、金属、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅から形成されたシートを含む集電体を含む。好ましい例において、集電体はアルミニウム箔を含む。集電体は、バッテリーのアノードまたはカソード、好ましくはバッテリーのカソードの集電体であり得る。例えば、１つの具体例において、集電体は電気活性硫黄材料で覆われ、得られた複合物は、リチウムセル（例えば、リチウム硫黄セル）のカソードとして用いられる。
【００１７】
バッテリーは、導電性基材を含む少なくとも１つのカソードおよび導電性基材を含む少なくとも１つのアノードを含み得る。各導電性基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含む。接触タブは第２の各領域に連結され、接触タブの幅に対する第２の領域の幅の比は１より大きい。
【００１８】
バッテリーは複数の導電性基材を含み得る。例えば、バッテリーは、アノードとしてまたはアノードの一部として用いる導電性基材、およびカソードとしてまたはカソードの一部として用いる導電性基材を含み得る。各導電性基材は、金属のシート、例えば、金属箔のシートを含み得る。各導電性基材は、電気化学的区画内の第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含む。２以上の導電性基材の第２の領域は一緒にプレスまたは接合して、導電性基材の第２の領域の電堆（pile）を形成し得る。接合は、溶接、はんだ付け、リベット結合、圧着または留め（clamping）を含めたいずれの適切な方法によっても行ってもよい。また、接着剤またはファスナー、例えば、スクリュータイ保持（screw tie hold）を使用し得る。
【００１９】
一旦、導電性基材の第２の領域が一緒に接合されれば、接触タブは電堆に連結し得る。接触タブは、電堆中の頂部、底部または中間位置に位置し得る。接触タブの幅に対する電堆中の基材の少なくとも１つの第２の領域の幅の比は、１より大きくてもよい。一例において、接触タブの幅に対する第２の領域の電堆の幅の比は、１より大きくてもよい。
【００２０】
バッテリーは、第１のアノードおよび第２のアノードを含むこともでき、それにより、各アノードは、電気化学チャンバー内に含まれる第１の領域、および電気化学チャンバーを越えて突出した第２の領域を含む導電性基材を含む。第１のアノードの第２の領域は、第２のアノードの第２の領域に接して配置し得る。接触タブは、アノードの少なくとも１つの第２の領域に連結し得る。バッテリーが複数のアノードを含む場合、アノードの第２の領域は一緒にプレスまたは連結（例えば、溶接またははんだ付け）して、電堆を形成し得る。接触タブは、この電堆中の頂部、底部または中間のアノードに連結し得る。後記のごとく、接触タブは、溶接、接着剤またははんだ付けによって連結し得る。
【００２１】
バッテリーは第１のカソードおよび第２のカソードを含むこともでき、それにより、各カソードは、電気化学チャンバー内に含まれる第１の領域、および電気化学チャンバーを越えて突出した第２の領域を含む集電体を含み得る。第１のカソードの第２の領域は、第２のカソードの第２の領域に接して配置し得る。接触タブは、カソードの少なくとも１つの第２の領域に連結し得る。バッテリーが複数のカソードを含む場合、各カソードの集電体の第２の領域は、一緒にプレスまたは連結（例えば、溶接またははんだ付け）して、電堆を形成し得る。接触タブは、この電堆中の頂部、底部または中間の集電体に連結し得る。後記のごとく、接触タブは、溶接、接着剤またははんだ付けによって連結し得る。
【００２２】
導電性基材は、平面シートの材料であり得る。導電性基材は、電気化学的区画内の第１の平面領域、および電気化学的区画の外に延在する第２の平面領域を有し得る。第１の領域の幅は、第２の領域の幅と同じかまたはそれより大きいものであり得る。
【００２３】
一例において、第１の領域は、３〜５０ｃｍ、好ましくは３〜２２ｃｍの幅を有し得る。第２の領域は、０．５ｃｍ〜９ｃｍ、好ましくは１〜４ｃｍの幅を有し得る。第１の領域の長さは、３〜５０ｃｍ、例えば、３．０〜２２ｃｍであり得る。第２の領域の長さは、０．３〜３ｃｍ、例えば、０．４〜１ｃｍであり得る。第１の領域の長さ−対−第２の領域の長さの比は、１：１〜１７０：１、例えば、９：１〜３５：１であり得る。第１の領域の幅−対−第２の領域の幅の比は、１：１〜１００：１、例えば、１：１〜１０：１であり得る。
【００２４】
第２の領域の厚みは、０．００１〜０．４ｍｍ、例えば、０．００５〜０．２ｍｍであり得る。複数の第２の領域が一緒にプレスまたは接合して、接触タブに連結される電堆を形成する場合、電堆は０．００１〜１５ｍｍ、例えば、０．０３〜８ｍｍの厚みを有し得る。
【００２５】
導電性基材の第２の領域は、電気化学的区画から突出し得るが、周囲の雰囲気から依然として分離し得る。例えば、導電性基材の第２の領域が空気（および／または水分）−感受性材料、例えば、リチウム、ナトリウムから形成される場合には、これは重要であり得る。例えば、第２の領域は、電気化学的区画から突出し得るが、ハウジング内、例えば、シールされた領域、またはハウジングのシール部に依然として含まれてもよい。
【００２６】
接触タブ
バッテリーは、導電性基材の第２の領域に連結される接触タブを含む。接触タブは、熱的および電気的導電性材料から形成し得る。一例において、接触タブは金属から形成される。適切な金属として、アルミニウム、ニッケルおよび銅が挙げられる。好ましい具体例において、接触タブはニッケルまたはアルミニウムから形成し得る。１つの具体例において、ニッケル接触タブは、形成された導電性基材、例えば、リチウムの第２の領域に連結し得る。もう一つの具体例において、アルミニウム接触タブは、形成された導電性基材、例えば、アルミニウム集電体の第２の領域に連結し得る。
【００２７】
接触タブは、例えば、導電性の接着剤またははんだ付けによって導電性基材の第２の領域に連結し得る。他の方法は、リベット結合、圧着または留めを含む。また、接着剤またはファスナー、例えば、スクリュータイ保持を使用し得る。別法として、電気接続は、導電性基材の第２の領域に溶接（例えば、超音波またはレーザー溶接）し得る。導電性基材の第２の領域と接触タブとの間の接合箇所は、電気化学的区画外で、依然としてハウジングのシールされた領域内に存在し得る。例えば、導電性基材の第２の領域が空気（および／または水分）−感受性材料（例えば、リチウム）から形成される場合には、これは重要であり得る。
【００２８】
第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比は、１より大きく、好ましくは１：１を超えて７：１である。より好ましくは、第２の領域の幅−対−接触タブの幅の比は、２：１〜５：１である。
【００２９】
接触タブは、０．５〜８ｃｍ、好ましくは１〜４ｃｍの幅を有し得る。接触タブの長さは、１〜８ｃｍ、例えば、２〜６ｃｍであり得る。
【００３０】
接触タブの厚みは、０．０５〜１ｍｍ、例えば、０．１〜０．４ｍｍであり得る。接触タブが接続される導電性基材の接触タブの厚み−対−第２の領域の厚み比は、０．０１：１〜１０：１である。
【００３１】
電流が接触タブを介してセル内外に流れるとき、接触タブの温度はジュール熱により上昇し得る。
【００３２】
ハウジング
バッテリーは、電気化学的区画を規定するハウジングを含む。前記に説明のごとく、この区画はセルの電気化学反応が生じる区画である。ハウジングはいずれの形態も取り得る。例えば、ハウジングはパウチまたは円筒状のハウジングであり得る。一例において、ハウジングは、フレキシブルパウチ（flexible pouch）の形態を取り得る。フレキシブルパウチは、複合物、例えば、金属およびポリマーから形成し得る。
【００３３】
ハウジングはシール部を含み、導電性基材の第１の領域を囲み、電気化学的区画を規定し得る。導電性基材の第２の領域はシール部にまたはシール部を越えてさえ突出し得る。一例において、導電性基材の第２の領域は、シール部に突出し、シール部の領域内の接触タブにオーバーラップする。
【００３４】
リチウム硫黄バッテリー
バッテリーはいずれの適切なバッテリーであってもよい。バッテリーは、ハウジングにシールされた１以上の電気化学セルを含み得る。各電気化学セルは、アノードおよびカソード、ならびにアノードとカソードとの間に存在する電解質を含み得る。アノードおよびカソードは各々、電気化学的区画に含まれた第１の領域、および電気化学的区画から突出した第２の領域を含み得る。
【００３５】
複数の電気化学セルがバッテリー中に存在する場合、各アノードの第２の領域を一緒にプレスまたは連結して、接触タブに接続されるアノードの電堆を形成し得る。バッテリーの各カソードの第２の領域を一緒にプレスまたは連結して、さらなる接触タブに接続される電堆を形成し得る。接触タブと、アノードおよびカソードのそれぞれの電堆との間の接合個所またはオーバーラップは、ハウジングのシール部内に含まれていてもよい。これは、アノードおよびカソードが周囲の空気と接触するのを回避するのを助け得る。
【００３６】
バッテリーは、いずれの適切な電気化学セルも含み得る。本開示のいくつかの例において、電気化学セルはリチウムセルである。適切なリチウムセルは、リチウムイオン、リチウム空気、リチウムポリマーおよびリチウム硫黄セルを含む。
【００３７】
好ましい具体例において、バッテリーはリチウム硫黄バッテリーである。
【００３８】
バッテリーがリチウムセル（例えば、リチウム硫黄セル）である場合、アノードは、リチウム金属またはリチウム金属合金のシートの形態の導電性基材を含み得る。このシートは、例えば、ニッケルから形成された接触タブに連結し得る。接触タブは、溶接、例えば、超音波溶接によってリチウム金属もしくはリチウム金属合金のシートに連結し得る。
【００３９】
カソードは、電気活性材料がその上に堆積する集電体を含み得る。集電体は金属箔、例えば、アルミニウム箔から形成し得る。電気活性材料は、電気的導電性材料と混合し得る電気活性硫黄材料を含み得る。得られた混合物は、電気活性マトリックスとして集電体上に覆い得る。例えば、アルミニウムによって形成された接触タブを集電体に連結し得る。この連結は溶接、例えば、超音波溶接によって行い得る。
【００４０】
集電体上に堆積した電気活性硫黄材料は、元素硫黄、硫黄系有機化合物、硫黄系無機化合物および硫黄含有ポリマーを含み得る。好ましくは、元素硫黄は用いられる。
【００４１】
電気的導電性材料は、いずれの適切な固体の電気的導電性材料であり得る。好ましくは、この固体の導電性材料は、炭素から形成し得る。例には、カーボンブラック、炭素繊維、グラフェンおよびカーボンナノチューブが含まれる。他の適切な材料には、金属（例えば、フレーク、削りかす（filings）および粉末）ならびに導電性ポリマーが含まれる。好ましくは、カーボンブラックが使用される。
【００４２】
電気活性硫黄材料は、６０〜９０重量％、好ましくは、６５〜８５重量％、より好ましくは、７０〜８０重量％の量で集電体上に堆積したマトリックス中に存在し得る。
【００４３】
電気的導電性材料は、１０〜４５重量％、好ましくは、１５〜３５重量％、より好ましくは、２０〜２５重量％の量で集電体上に堆積したマトリックス中に存在し得る。
【００４４】
電気活性硫黄材料−対−電気的導電性材料の重量比は、０．０１〜１０：１０〜５０、好ましくは、０．１〜５：１５〜４５、より好ましくは、１〜５：２０〜３５であり得る。
【００４５】
バッテリーは、さらにアノードおよびカソードと接する電解質を含み得る。いずれの適切な電解質も用い得る。電解質は有機溶媒およびリチウム塩を含み得る。適切な有機溶媒には、エーテル、エステル、アミド、アミン、スルホキシド、スルファミド、有機ホスフェートおよびスルホンが含まれる。例には、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、メチルプロピルプロピオナート、エチルプロピルプロピオナート、酢酸メチル、１,２−ジメトキシエタン、１,３−ジオキソラン、ジグリム（２−メトキシエチルエーテル）、トリグライム、テトラグライム、ブチロラクトン、１,４−ジオキサン、１,３−ジオキサン、ヘキサメチルホスホアミド、ピリジン、ジメチルスルホキシド、リン酸トリブチル、リン酸トリメチル、Ｎ,Ｎ,Ｎ,Ｎ−テトラエチルスルファミドおよびスルホンならびにそれらの混合物が含まれる。
【００４６】
適切な電解質塩にはリチウム塩が含まれる。適切なリチウム塩には、ヘキサフルオロリン酸リチウム、リチウムヘキサフルオロアルセナート、硝酸リチウム、過塩素酸リチウム、リチウムトリフルオロメタンスルホンイミド、リチウムビス（オキサラート）ボラートおよびトリフルオロメタンスルホン酸リチウムが含まれる。好ましくは、リチウム塩は、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（トリフル酸リチウムとしても知られている）である。塩の組合せを使用し得る。例えば、トリフル酸リチウムは硝酸リチウムと組み合わせて用い得る。リチウム塩は、０．１〜５Ｍ、好ましくは０．５〜３Ｍの濃度で電解質中に存在し得る。
【００４７】
セパレータは、アノードとカソードとの間に位置し得る。セパレータが存在する場合、セパレータはイオンをセルの電極間で移動させるいずれの適切な多孔性基材も含み得る。セパレータは、電極間の直接的接触を防止するために、電極間に位置すべきである。基材の多孔度（porosity）は、少なくとも３０％、好ましくは少なくとも５０％、例えば、６０％を超えるであろう。適切なセパレータには、高分子材料から形成されたメッシュが含まれる。適切なポリマーには、ポリプロピレン、ナイロンおよびポリエチレンが含まれる。不織布ポリプロピレンは特に好ましい。多層のセパレータを使用することが可能である。
【００４８】
本発明の態様は、今や、以下の図面を参照して記載されるであろう。
【００４９】
図１は、リチウム硫黄バッテリーのためのアノード１０の平面図である。アノードは、リチウム箔の平面シートの形態を取る。シートは、第１の領域１０ａおよびより狭い第２の領域１０ｂを含む。
【００５０】
図２は、リチウム硫黄バッテリーためのカソード１２の平面図である。カソードは、アルミニウム箔の平面シートから形成された集電体１４の形態を取る。元素硫黄、炭素および結合剤を含む電気活性マトリックスが、集電体の第１の領域１４ａ上に堆積する。また、集電体１４は、第１の領域１４ａより狭い第２の領域１４ｂを含む。
【００５１】
図３は、電気化学的区画を規定するパウチ１８を含むリチウム硫黄バッテリー１６の等角図である。バッテリー１６はアノード１０およびカソード１２を含む。アノード１０およびカソード１２の第１の領域１０ａ、１４ａは、電気化学的区画内に含まれるが、第２の領域１０ｂ、１４ｂは、電気化学的区画から突出している。アノード１０およびカソード１２の第１の領域１０ａ、１４ａは、相互に対向するように配置され、カソード１２の電気活性マトリックスは、アノード１０に面する。電解質浸漬セパレータ（図示せず）は、アノード１０とカソード１２との間に位置する。
【００５２】
第２の領域（または「突出部（protrusion）」）１０ｂおよび１４ｂは、電気化学的区画を越えて延在するが、それらが周囲の雰囲気との接触を保つようにハウジング１８中のシール部２０内に含まれる。
【００５３】
突出部１２ｂ、１４ｂは、接触タブ２２に連結される。アノードの突出部１０ｂに連結される接触タブ２２ａは、ニッケルから形成されるが、カソードの突出部１４ｂに連結される接触タブ２２ｂは、アルミニウムから形成される。接触タブ２２ａ、２２ｂは、突出部１０ｂ、１４ｂに超音波溶接される。
【００５４】
図３に示すごとく、突出部１０ｂ、１４ｂの幅は、接触タブ２２ａ、２２ｂの幅より大きい。
【００５５】
電流がバッテリーに引入または導入される場合、アノード１０、カソード１２および接触タブ２２の温度は、例えば、ジュール熱のために上昇する。熱は突出部１０ｂ、１４ｂを経て電気化学的区画外へ、接触タブ２２を経てバッテリーの残りから離れて伝導することができる。接触タブ２２の幅に対し突出部１０ｂ、１４ｂの幅の制御することにより、熱除去の割合を制御し得る。
【００５６】
図４は、図３に示されるバッテリーの変形を示す。図４のセルにおいて、セルの幅に対するセルの長さのアスペクト比は、１未満である。
【００５７】
バッテリーの特定例が図面に示され、前記されるが、本発明の他の例が把握されることが認識されるであろう。例えば、バッテリーは、複数の電気化学セルのスタックを含むこともでき、各セルは、それ自体のアノード１０およびカソード１２を含み得る。アノードの第２の領域は一緒にプレスして、一方の接触タブに連結される突出部を形成してもよく、同時にカソードの第２の領域は、他方の接触タブに連結される突出部を形成してもよい。
【００５８】
実施例１
本実施例において、シミュレーションは、電気化学的区画内の温度に対する、突出部１０ｂ、１４ｂおよび接触タブ２２ａ、２２ｂの寸法変更の効果を調べるために図３に示される構成を有するバッテリーを用いて行った。シミュレーションは、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍおよび４０ｍｍにて各々一定に保った領域１０ｂ、１４ｂの突出部（ｈ＿ｐｒｏ）の高さで行った。
【００５９】
図５において、電気化学的区画は主熱源であると推測したが、図６において、ジュール熱が、電流の通過のために接触タブ２２ａ、２２ｂに生じるとも推測した。熱損失はもっぱら突出部１０ｂ、１４ｂおよび接触タブ２２ａ、２２ｂを通って生じると推測した。接触タブ２２ａ、２２ｂの表面は、一定温度にあると考えた。
【００６０】
図５および図６から分かるように、接触タブ幅に対する突出部幅の比が１未満である場合、電気化学的区画の最高温度は最大である。突出部の幅が接触タブの幅に対して増加すると、電気化学的区画の最高温度は３℃を超えて減少する。これは、熱損失における改善を示す。接触タブ幅に対する突出部幅の比が１を超えると改善し、２の比にてほぼ最適化される。
【００６１】
実施例２
実施例１のシミュレーションは、図４に示される配置を有するバッテリーを用いて繰り返した。図７から分かるように、実施例１に関して記載したものと同様の傾向が観察された。接触タブ幅に対する突出部幅の比が１を超えると改善し、２の比にてほぼ最適化される。その比が５を超えて増加すると、温度はプラトーになるようである。図７のシミュレーションにおいて、電気化学的区画は主熱源であると推測したが、ジュール熱も電流の通過のために接触タブ２２ａ、２２ｂに生じると推測した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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