(57)【要約】  バッテリーを構築および組み立てるためのシステムと方法が提供される。バッテリーは、セルタブ支持体と、複数のスタックバッテリーセルとを含む。セルの一部は、セルタブ支持体を通って延び、セルタブ支持体の上部で折り曲げられる。複数のスタックバッテリーセルの各々は、セルタブ支持体の下で反対方向に曲げられ、セルタブ支持体の上部で同じ方向に曲げられ、反対に帯電した２つの電極タブ端子を含む。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極端子と、第２の電極端子とを含むバッテリーセルであって、
前記第１の電極端子は、セルタブ支持体の下で第１の方向に曲げられ、前記セルタブ支持体の上部で前記第１の方向に曲げ延ばされ、
前記第２の電極端子は、前記セルタブ支持体の下で前記第１の方向とは反対の第２の方向に曲げられ、前記セルタブ支持体上で前記第１の方向に曲げ延ばされることを特徴とするバッテリーセル。
【請求項２】
前記第１の電極端子および前記第２の電極端子は、前記端子の屈曲部によって規定される４つのセクションを含み、
前記第１および第２の電極端子の第１のセクションは、互いに平行であり、前記セルの本体から共通面に沿って、第１の屈曲部まで延び、
前記第１および第２の電極端子の第２のセクションは、前記第１のセクションに対して角度付され、前記第１の屈曲部から第２の屈曲部まで延び、
前記第１および第２の電極端子の第３のセクションは、前記第１のセクションに対して平行に位置し、前記第２の屈曲部から第３の屈曲部まで延び、
前記第１のセクションと、前記第２のセクションと、前記第３のセクションとは、前記セルタブ支持体の下に配置され、
前記セルタブ支持体の第４のセクションは、前記第３の屈曲部から前記第１および第２の端子の上端まで延び、前記セルタブ支持体の上に配置され、
前記第４のセクションは、前記セルタブ支持体上に曲げ延ばされる前記端子の唯一のセクションである請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項３】
前記第２の電極端子は、前記第２の電極端子のセクションが前記第１の電極端子のセクションよりも前記共通面からより遠くにずれるように、前記第１の電極端子よりも前記セルタブ支持体の下で大きく曲げられる請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項４】
前記第１の電極端子の前記第１の屈曲部および前記第３の屈曲部は、同じ方向であり、前記第１の電極端子の第２の屈曲部の方向と反対であり、
前記第２の電極端子の前記第２の屈曲部および前記第３の屈曲部は、同じ方向であり、前記第２の電極端子の第１の屈曲部の方向と反対である請求項１に記載のバッテリーセル。
【請求項５】
セルタブ支持体と、
複数のスタックバッテリーセルと、を含むバッテリーであって、
前記複数のスタックバッテリーセルのそれぞれは、前記セルタブ支持体の下で反対方向に曲げられ、反対に帯電した２つの電極タブ端子を含み、
前記セルタブ支持体を通って突出し、前記セルタブ支持体上で同じ方向に曲げられた突出部を含むことを特徴とするバッテリー。
【請求項６】
前記複数のスタックバッテリーセルのそれぞれの第１の電極タブ端子は、前記バッテリーの前面に向かって第１の方向に曲げられ、
前記複数のスタックバッテリーセルのそれぞれの第２の電極タブ端子は、前記セルタブ支持体の下で前記第１の方向と反対の第２の方向に曲げられ、
前記第２の電極タブ端子は、前記第１の電極タブ端子よりも大きく曲げられている請求項５に記載のバッテリー。
【請求項７】
前記複数のスタックバッテリーセルのそれぞれの大きく曲げられた電極タブ端子は、前記複数のスタックバッテリーセルのうちの隣接するセルのより曲げられていない電極タブ端子と面共有接触する請求項５に記載のバッテリー。
【請求項８】
隣接して積み重ねられたセルの前記タブ端子は、前記タブ端子が前記セルタブ支持体上に折り曲げられていない場合、互いに面共有接触する請求項５に記載のバッテリー。
【請求項９】
隣接して積み重ねられたセルの前記タブ端子は、前記タブ端子が前記セルタブ支持体上に折り曲げられるとき、互いに面共有接触する請求項５に記載のバッテリー。
【請求項１０】
前記タブ端子は、前記セルタブ支持体上で第１の方向に曲げられる請求項５に記載のバッテリー。
【請求項１１】
隣接して積み重ねられたセルの前記タブ端子は、面共有接触し、前記タブ端子が前記セルタブ支持体上で曲げられた後にともにレーザー溶接され、第１の電極タブ端子の前記突出部は、第２の電極タブ端子の突出部上で折り曲げられ、
前記第２の電極タブ端子は、前記第１の電極タブ端子と、前記セルタブ支持体との間に配置される請求項５記載のバッテリー。
【請求項１２】
前記第２の電極タブ端子は、前記第１の電極タブ端子よりも広い請求項１１に記載のバッテリー。
【請求項１３】
前記複数のスタックバッテリーセルのいずれか一方の端部に位置するエンドセルをさらに含み、
前記エンドセルは、前記複数のスタックバッテリーセルの前記電極タブ端子と異なるように曲げられた、少なくとも１つの電極タブ端子を含む請求項５に記載のバッテリー。
【請求項１４】
前記エンドセルの両方の電極タブ端子は、前記同じ方向に曲げられる請求項１３に記載のバッテリー。
【請求項１５】
前記エンドセルの前記電極タブ端子は、前記バッテリーの前部から離れる第２の方向に曲げられる請求項１３に記載のバッテリー。
【請求項１６】
前記エンドセルと前記セルタブ支持体との間に配置されたバスバーをさらに含み、
前記バスバーは、前記バッテリーの端子に前記エンドセルを電気的に接続する請求項１３に記載のバッテリー。
【請求項１７】
バッテリーセルを電気的に接続する方法であって、
前記セルを積み重ねる前に、
前記セルの第１の電極タブを第１に方向に曲げる工程と、
前記セルの第２の電極タブを反対の第２の方向に曲げる工程と、
前記セルを積み重ねる工程と、
セルタブ支持体上で前記第１の方向に、前記セルの前記電極タブを曲げ延ばす工程と、を含むことと特徴とするバッテリーセルを電気的に接続する方法。
【請求項１８】
前記第１の電極タブよりも前記第２の電極タブを大きく曲げる工程をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記セルを積み重ねる工程は、前記セルの大きく曲げられたタブを、隣接するセルのより曲げられていないタブに当接させる工程を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記積み重ねられたセルのいずれか一方の端部に位置するエンドセルの両方の電極タブを第２の方向に曲げる工程と、
前記エンドセルの前記タブを前記セルタブ支持体上で前記第１の方向に曲げ延ばす工程と、をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１７年４月２０日に出願された、「バッテリータブの構造」と題された米国仮特許出願第６２／４８８，００９号の優先権を主張する。その出願の全ての内容は、参照としてここに挿入される。
【技術分野】
【０００２】
本出願は、リチウムイオン自動車用バッテリーのようなバッテリーのアーキテクチャ（architecture）、構造（construction）および動作に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気バッテリーは、電気化学セルによって電気エネルギーを保存するデバイスである。自動車用バッテリー（例えば、４８Ｖマイクロハイブリッド自動車用バッテリーなど）は、複数のスタックセル（stacked cells）を含む。そのスタックセルは、自動車（vehicle）の電流および／または電圧要件を満たすために、電気的に直列および／または並列に接続されている。角型またはポーチ型セルを含むバッテリーは、セルを積み重ねてから、セルタブ端子をバスバーに溶接することで、および／または、セルタブ端子を一緒に直接溶接することで、セルを電気的に接続することによって構築される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本明細書の発明者らは、そのようなバッテリーシステムに関する潜在的な問題を認識した。一例として、異なるセルのセルタブ端子を溶接しようとすると、セルをトリミング、事前曲げ、および積み重ねることによる累積公差のため、セルタブ端子間にエアギャップとミスマッチが発生する。具体的には、角柱型ポーチタイプのセルのセルタブ端子は、セルが積み重ねられるとき、互いに離れている。なぜなら、セルタブ端子は、それらが延びるセルポーチより典型的に薄いからである。したがって、セルタブ端子は、後の溶接のために互いに十分な表面接触を作成するように積み重ねられた後、切り取られ、曲げられ、および／または修正されなければならない。特に、隣接するセルのタブ端子は、互いに接触するように、反対方向に曲げられる必要がある。このような曲げには、２段階の双方向機械タブ圧延プロセスが必要である。これは、より長く、高価な製造プロセスにつながっている。２つの連続した独立した工程でタブ端子を曲げ延ばす（rolling）と、タブ端子間のミスマッチとエアギャップが増加する。エアギャップとミスマッチは、セルのタブ端子間の接触面積を減少させる。これにより、溶接の完全性を低下させている。これは、早期のバッテリー故障につながる。さらに、隣接するセルのタブ端子を反対方向に曲げることにより、隣接するセルを互いにどの位近づけて積み重ねることができるかが制限される。それによって、バッテリーのパッケージサイズを増大させている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一例では、上記の問題は、バッテリーセルによって少なくとも部分的に対処される。このバッテリーセルは、セルタブ支持体の下で第１の方向に曲げられ、セルタブ支持体の上部で第１の方向に曲げ延ばされた第１の電極端子と、セルタブ支持体の下で第１の方向と反対の第２の方向に曲げられ、セルタブ支持体上で第１の方向に曲げ延ばされた第２の電極端子とを含む。第２の電極端子は、第１の電極端子よりもセルタブ支持体の下でより曲げられる。
【０００６】
さらに別の例では、バッテリーは、セルタブ支持体と、複数のスタック（stacked）バッテリーセルとを含む。複数のスタックバッテリーセルのそれぞれは、セルタブ支持体の下で、反対方向に曲げられ、反対に帯電された２つの電極タブ端子と、突出部とを含む。突出部は、セルタブ支持体から突出し、セルタブ支持体上で同じ方向に曲げられる。各セルのタブ端子の１つは、他のタブ端子よりも大きく曲げられる。セルは、大きく曲げられたタブ端子が隣接するセルの、あまり曲げられていないタブ端子に接するように積み重ねられる。タブ端子は、大きく曲げられたタブ端子を含むセルに向かって、セルタブ支持体の上で曲げ戻される。
【０００７】
別の例では、バッテリーセルを電気的に接続する方法は、セルを積み重ねる前に、第１の方向に各セルの第１の電極タブを曲げる工程と、反対の第２の方向に各セルの第２の電極タブを曲げる工程と、セルを積み重ねる工程と、セルタブ支持体上で第１の方向にセルの電極タブを曲げ延ばす工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
このように、各セルのセルタブ端子を反対方向に事前に曲げることにより、溶接される隣接したセルのセルタブ端子は、端子がセルタブ支持体上で一緒に曲げ延ばされる前に、互いに面共有接触する。セルタブ支持体上で既に接触している端子を共に曲げ延ばすと、端子間の表面接触が増加し、端子間のエアギャップが減少し、その結果、タブ端子間の後の溶接の完全性が向上する。
【０００９】
さらに、１つのセルの大きく曲げられた端子が隣接するセルのあまり曲げられていない端子に当接するようにセルを積み重ね、そして、（大きく曲げられたタブ端子が元々曲げられた方向と反対方向に）大きく曲げられた端子を含むセルに向かって、隣接するセルのタブ端子を曲げ戻すことによって、セル間の距離が減少する。したがって、セルの積層密度が増加する。それによって、バッテリーのサイズが低減する。
【００１０】
さらに、上記の方法でセルを事前に曲げて、積み重ねることにより、バッテリーのセルのすべてのセル端子は、ともに、同時に、そして、一方向に曲げ延ばされる。こうして、製造時間と費用を削減している。
【００１１】
上記の概要は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されることを理解されたい。特許請求の範囲に記載された発明の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではない。その範囲は、詳細な説明に続く特許請求の範囲によって一意に定義される。さらに、特許請求の範囲に記載された発明は、上記または本開示の任意の部分で示された欠点を解決する実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、本開示の実施形態による、バッテリーの電気化学セルの予め折り曲げられたタブ端子の側面等角図を示す。
【００１３】
【図１Ｂ】図１Ｂは、本開示の実施形態による、図１Ａの電気化学セルの予め折り曲げられたタブ端子の正面等角図を示す。
【００１４】
【図２】図２は、本開示の実施形態による、予め折り曲げられたタブ端子の例示的な曲げプロファイルを含む、図１の予め折り曲げられたタブ端子の側面等角図を示す。
【００１５】
【図３】図３は、本開示の実施形態による、図１Ａ〜２のバッテリーのバッテリーセルの例示的なスタック構成を示す。
【００１６】
【図４】図４は、本開示の実施形態による、アレイを形成するために積み重ねられた、図１Ａ〜２の複数の電気化学セルの側面等角図を示す。
【００１７】
【図５】図５は、本開示の実施形態による、各セルのタブ端子のうちの１つのみが露出された状態の、図４のアレイのスタック電気化学セルの断面図を示す。
【００１８】
【図６】図６は、本開示の実施形態による、ハウジング内に含まれる、図４のバッテリーセルアレイの上面等角図を示す。
【００１９】
【図７】図７は、本開示の実施形態による、セルタブ端子が延びるセルタブ支持体を含む、図６のアレイおよびハウジングの上面等角図を示す。
【００２０】
【図８】図８は、本開示の一実施形態による、各セルのタブ端子のうちの１つのみが露出された、図７の組み立てられたアレイ、ハウジング、およびセルタブ支持体の断面図を示す。
【００２１】
【図９】図９は、本開示の一実施形態による、セルタブ端子がセルタブ支持体上に折り曲げられた状態の、図７の組み立てられたアレイ、ハウジングおよびセルタブ支持体の上面等角図を示す。
【００２２】
【図１０】図１０は、本開示の一実施形態による、セルタブ端子がセルタブ支持体上に折り曲げられた状態の、図９の組み立てられたアレイ、ハウジングおよびセルタブ支持体の断面図を示す。
【００２３】
【図１１】図１１は、本開示の実施形態による、図４〜１０のセルアレイを含む完全に組み立てられたバッテリーの側面等角図を示す。
【００２４】
【図１２】図１２は、本開示の一実施形態による、予め折り曲げられたセルタブ端子を含むバッテリー（例えば、図１１のバッテリーなど）を組み立てるための例示的な方法のフローチャートを示す。
【００２５】
図１Ａ〜１１は、縮尺通りに描かれているが、必要に応じて、他の相対的な寸法が使用されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下の説明は、バッテリーを組み立てるためのシステムおよび方法に関する。特に、本開示は、電極タブ（本明細書では、セルタブ端子とも呼ばれる）を含むバッテリーセルを積み重ね、溶接するプロセスに関する。バッテリーセルのタブ端子をバスバーとともに溶接すると、エアギャップとセルタブ端子のミスマッチ（不整合）とにより、溶接される表面間の接触面積が減少する。これにより、結果として生じる溶接の完全性を低下させる。しかし、図１Ａ〜２の例に示されるように、バッテリーセルタブ端子は、セルスタッキング（cell stacking）の前に、予め折り曲げられて、溶接タブ端子間の接触面積を増大させる。したがって、溶接の完全性を増大させる。たとえば、セルの負および正のセルタブ端子は、反対方向に曲げられる。タブ端子の一方は、他のタブ端子よりも大きく曲げられる。その結果、大きく曲げられたタブ端子の端部は、あまり曲げられていないタブ端子より、セルポーチの中心からよりずれる（offset）。特に、特定のセルの各セルタブ端子は、隣接するセルのセルタブ端子に向かって曲げられる。しかし、各セルの２つのセルタブ端子は、異なる隣接するセルに向かって、反対方向に曲げられる。したがって、セルタブ端子の１つは、セルから第１の隣接セルに向かって第１の方向にオフセット（offset）される。他のセルタブ端子は、セルから第２の隣接セルに向かって、第１の方向と反対の第２の方向にオフセットされる。この第２の隣接セルは、第１の隣接セルとセルの反対側に位置される。このようにして、隣接するセルの反対に帯電したタブ端子は、図４の例に示されるように、セルが積み重ねられたとき、整列し、互いに面共有接触する。
【００２７】
複数のバッテリーセルは、図３に示される例示的なスタッキング構成のように、一緒に積み重ねられる。図４および図５は、セルが積み重ねられた後、溶接される隣接セルのバッテリーセルタブ端子が互いにどのように位置するかの例を示す。積み重ねられた場合、タブ端子は、面共有接触で、互いに平らになる。このようにして、タブ端子は、積み重ねられる前に、タブ端子が事前に折り曲げられていない例よりも、互いにより整列し、平行になる。隣接する面共有タブ端子の端部は、小さく曲げられたタブ端子のセルに近い。
【００２８】
一旦積み重ねられると、図６に示されるように、バッテリーセルは、ハウジング内に配置される。セルタブ支持体をセルタブ端子上に取り付ける。その結果、図７および図８の例に示すように、端子は、セルタブ支持体を通って延びる。次に、図９および図１０の例に示すように、隣接するセルのセルタブ端子をグループで、セルタブ支持体上で折り曲げ、溶接する。タブ端子は、大きく曲げられたタブ端子が積み重ねられる前に、最初に曲げられた方向とは反対の方向（例えば、あまり曲げられていないタブ端子が積み重ねられる前に、最初に曲げられたのと同じ方向）に曲げられる。この方法でセルタブ端子を事前に曲げてから、大きく曲げられたタブ端子が最初に曲げられた方向とは反対の方向に、隣接するセルのタブ端子を曲げ戻すことにより、セル間の距離は減少する。したがって、セルのスタッキング密度が増加する。それによって、バッテリーのサイズを低減させている。次に、蓋またはカバーをハウジングに結合して、図１１の例に示すように、完全に組み立てられたバッテリーを形成する。図１２は、図１１のバッテリーなどのバッテリーを組み立てるための例示的な方法を示す。
【００２９】
バッテリーセルのタブ端子を事前に折り曲げることにより、セルタブ間の接触面積、および溶接の完全性が向上する。そして、バッテリーのパッケージサイズが縮小する。バッテリーは、家庭用、自動車用、産業用などを含む様々な用途に使用され、様々な電圧と電流を生成するように設計される。
【００３０】
図１Ａ〜１１は、ほぼ縮尺通りに描かれており、バッテリー１１５のコンポーネントの相対的なサイズおよび位置を示している。また、図１Ａ〜１１は、垂直軸１０３と、水平軸１０５と、横軸１０７とを含む軸システム１０１を示す。軸システム１０１は、バッテリー１１５のコンポーネントの相対的な位置決めを参照するために使用される。例えば、コンポーネントは、垂直軸１０３に対して互いに「上」または「下」と呼ばれる。例えば、第２のコンポーネントの「上」に位置すると言われる第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントよりも、垂直軸１０３の正方向にさらに進んで位置する。別の例として、コンポーネントは、水平軸１０５に対して互いに「左へ」および「右へ」と呼ばれる。別の例として、コンポーネントは、横軸１０７に対して互いに「前」または「後」と呼ばれる。例えば、第２のコンポーネントの「前」に位置すると言われる第１のコンポーネントは、第２のコンポーネントよりも横軸１０７の正の方向にさらに進んで位置する。垂直方向のコンポーネントの動きおよび相対的位置は、垂直軸１０３に沿ったコンポーネントの動きおよび／または空間的関係をいう。水平方向のコンポーネントの動きおよび相対的位置は、水平軸１０５に沿ったコンポーネントの動きおよび／または空間的関係をいう。横方向のコンポーネントの動きおよび相対的位置は、横軸１０７に沿ったコンポーネントの動きおよび／または空間的関係をいう。
【００３１】
さらに、図１〜１１は、様々なコンポーネントの相対的な位置を備えた構成例を示す。互いに直接接触している、または直接接続していることが示されている場合、そのような要素は、少なくとも一例では、それぞれ直接接触または直接接続していると呼ばれる。同様に、互いに接触または隣接して示される要素は、少なくとも一例では、それぞれ互いに接触または隣接していると呼ばれる。一例として、互いに面を共有する接触状態にあるコンポーネントは、面共有接触と呼ばれる。別の例として、少なくとも１つの例では、間に空間のみを有し、他のコンポーネントはない状態で、互いに離れて配置された要素は、そのように呼ばれる。さらに別の例として、互いの上または下、互いの反対側、または互いの左右に示される要素は、互いに対して、そのように呼ばれる。さらに、図に示すように、少なくとも１つの例において、最上部の要素または要素の点は、コンポーネントの「上部」と呼ばれる。最下部の要素または要素の点は、コンポーネントの「底部」と呼ばれる。本明細書で使用されるように、上部／底部、上側／下側、上／下は、図の垂直軸に対するものであり、図の要素の互いに対する位置を説明するために使用される。したがって、一例では、他の要素の上に示される要素は、他の要素の上に垂直に位置される。さらに、別の例として、図内に描かれた要素の形状は、それらの形状を有すると呼ばれる（例えば、円形、直線、平面、湾曲、丸み、面取り、角度など）。また、少なくとも１つの例では、互いに交差するように示される要素は、交差する要素または互いに交差すると呼ばれる。さらに、一例において、別の要素内に示される要素、または、別の要素の外側に示される要素は、そのように呼ばれる。
【００３２】
ここで、図１Ａを参照すると、図１Ａは、バッテリー１１５のバッテリーセル１２５のバッテリーセルタブ端子の第１の側面等角図を示す。特に、図１Ａは、バッテリーセル１２５を他のバッテリーセルと積み重ねる前に、セルタブ端子がどのように予め曲げられる（以下、本明細書では「事前折り曲げ」とも呼ばれる）かの例を示す。図１Ａに示されるタブ端子の例示的な事前曲げパターンは、バッテリーのセルを電気的に接続する溶接部の耐久性を高めながら、得られるバッテリーパックの全体の体積を低減する。
【００３３】
各バッテリーセル１２５は、セル本体ハウジング１５２内に含まれる電極（例えば、アノードおよびカソード）と、セル本体ハウジング１５２から外側に延びる、反対に帯電した電極端子とを含む。したがって、各バッテリーセル１２５は、負極端子および正極端子を含む。図１Ａに示される例示的なバッテリーセル１２５は、反対に帯電した２つの電極端子１００、１５０を含む。好ましい実施形態では、第１の電極端子１００は、例えば、アルミニウムを含む正極端子である。第２の電極端子１５０は、例えば、銅を含む負極端子である。しかしながら、他の実施形態では、電極の電荷を逆にしてもよい。すなわち、第１の電極端子１００は、代わりに、負極端子を含んでもよく、第２の電極端子１５０は、正極端子を含んでもよい。第１および第２の電極端子１００および１５０は、それぞれ、セル本体ハウジング１５２から外側に延びるタブとして構成される。したがって、本明細書では、それぞれ、第１および第２のセルタブ端子１００および１５０とも呼ばれる。
【００３４】
図１Ａ〜１１の例では、バッテリーセルは、角柱型またはポーチタイプのバッテリーセルとして構成される。電極のハウジング１５２は、ポーチを含む。したがって、ハウジング１５２は、本明細書では、ポーチ１５２とも呼ばれる。しかしながら、円筒形セルなどの他のタイプのバッテリーセルが使用されてもよい。したがって、ハウジング１５２は、そのような例において、ポーチではない。様々な材料および試薬を使用して、セルポーチ１５２を作成する。ポーチ１５２は、電解質の損失を低減するために、シールされたエッジを有し、比較的平坦である。
【００３５】
２つのセルタブ端子１００および１５０は、実質的に平坦であり、セルポーチ１５２の中心面と同一平面にある。セルポーチ１５２の中心面は、垂直軸１０３および水平軸１０５によって画定される平面に平行であり、ポーチ１５２の中心を通過する。したがって、２つのセルタブ端子１００および１５０は、ポーチ１５２に接続される。その結果、端子１００および１５０は、ポーチ１５２の前面１６０（図１Ａに示されないが、図１Ｂと図３の下に示され説明される）と、後面（rear facing surface）１６２（図１Ａに示されないが、図３の下に示され説明される）と、から実質的に等距離になる。第１のセルタブ端子１００は、第２のセルタブ端子１５０よりもさらに垂直に延びている。その結果、第１のセルタブ端子１００が隣接するセルの第２のセルタブ端子１５０上で曲げられると、隣接するセルのタブ端子の端部が整列する。本明細書で説明するように、タブの事前折り曲げ構成と組み合わせて、一方のタブ端子の長さが長いことにより、タブ端子を効率的かつ効果的に結合することができるとともに、事前折り曲げタブ端子をより小さなパック構成に組み立てることができる。しかし、他の例では、第１のセルタブ端子１００は、第２のセルタブ端子１５０とポーチ１５２の上の同じ垂直高さまで延びてもよい。
【００３６】
セルタブ端子１００および１５０は、０．００１ｍｍから０．４ｍｍ以上の厚さの範囲を有し、１つ以上の実質的に平坦な表面を含む。いくつかの例では、セルタブ端子１００および１５０の厚さは、それぞれ、それらの基部１０２および１３２からそれらの上端（top edges）１０４および１３４まで均一である。しかしながら、他の例では、端子１００および１５０の厚さは、それらの基部からそれらの上端まで変化する。いくつかの例では、セルタブ端子１００および１５０の厚さは、互いに同じであってもよいが、他の例では、異なっていてもよい。
【００３７】
第１のセルタブ端子１００は、前面１０６と、前面１０６の反対側の後面１０８とを有する。さらに、第１のセルタブ端子１００は、周辺サイドエッジ（側端）１１０および１１２を含む。それらの側端は、厚さが異なっていても、上述されたような厚さで均一であってもよい。タブ端子１００の基部１０２は、ポーチ１５２に物理的に接続される。したがって、セルタブ端子１００は、ポーチ１５２からタブ端子１００の上端１０４まで外側に延びる。特に、タブ端子１００は、電極の一方と一体的に形成される。したがって、タブ端子１００は、電極の一方の一部または端部を形成し、ポーチ１５２から外に延びる。第１の側端１１０は、第２のセルタブ端子１５０に面する。一方、反対の第２の側端１１２は、第２のセルタブ端子１５０とは反対側に面している。
【００３８】
同様に、第２のセルタブ端子１５０は、前面１３６と、前面１３６の反対側の後面１３８とを有する。さらに、第２のセルタブ端子１５０は、周辺サイドエッジ（側端）１４０および１４２を含む。それらの側端は、厚さが異なっていても、上述されたような厚さで均一であってもよい。タブ端子１５０の基部１３２は、ポーチ１５２に物理的に接続される。したがって、セルタブ端子１５０は、ポーチ１５２からタブ端子１５０の上端１３４まで外側に延びる。特に、タブ端子１５０は、電極の一方と一体的に形成される。したがって、タブ端子１５０は、電極の一方の一部または端部を形成し、ポーチ１５２から外に延びる。第１の側端１４０は、第１のセルタブ端子１００とは反対側に面している。一方、反対の第２の側端１４２は、第１のセルタブ端子１００に面する。
【００３９】
図１Ａの例に示されるように、第１および第２のセルタブ端子１００および１５０は、セルスタッキングの前に、異なって曲げられ／折り曲げられる。特に、両方の端子１００および１５０は、２つの屈曲部を含むが、端子１００および１５０は、反対方向および／または異なる曲げ角で曲げられる。端子１００および１５０は、それぞれ、下側の第１の屈曲部１０９および１３９と、上側の第２の屈曲部１１１および１４１とを含む。下側の第１の屈曲部１０９および１３９は、それぞれ、上側の第２の屈曲部１１１および１４１よりも、基部１０２および１３２に近接して配置される。端子１００および１５０の屈曲部は、端子１００および１５０の３つのセクションを画定する。例えば、第１のセルタブ端子１００は、下部第１のセクション１１３、中間第２のセクション１１５、および上部第３のセクション１１７を備える。同様に、第２のセルタブ端子１５０は、下部第１のセクション１４３、中間第２のセクション１４５、および上部の第３のセクション１４７を含む。
【００４０】
第１のセクション１１３および１４３は、それぞれ、基部１０２および１３２から、第１の屈曲部１０９および１３９まで延びる。第２のセクション１１５および１４５は、それぞれ、第１の屈曲部１０９および１３９から、第２の屈曲部１１１および１４１まで延びる。第３のセクション１１５および１４５は、それぞれ、第２の屈曲部１１１および１４１から、上端１０４および１３４まで延びる。
【００４１】
第１のセルタブ端子１００の第１および第２の屈曲部１０９および１１１の曲げ角は、ほぼ同じであるが、反対方向である。その結果、第１のセルタブ端子１００の第１および第３のセクション１１３および１１７は、互いに実質的に平行である。一方、中間第２セクション１１５は、第１および第２屈曲部１０９および１１１のため、第１および第３セクション１１３および１１７に対して、角度付けされている。例えば、第１および第３セクション１１３および１１７は、ポーチ１５２の中心面および垂直軸１０３に対して、実質的に平行である。
【００４２】
同様に、第２のセルタブ端子１５０の第１および第２の屈曲部１３９および１４１の曲げ角は、ほぼ同じであるが、反対方向である。その結果、第１および第３のセクション１４３および１４７は、それぞれ、互いに実質的に平行である。一方、中間第２のセクション１４５は、第１および第２の屈曲部１３９および１４１のため、第１および第３のセクション１４３および１４７に対して、角度付けされている。例えば、第１および第３のセクション１４３および１４７は、ポーチ１５２の中心面および垂直軸１０３に対して、実質的に平行である。したがって、第２のセルタブ端子１４０の第１および第３のセクション１４３および１４７は、第１のセルタブ端子の第１および第３のセクション１１３および１１７と実質的に平行である。
【００４３】
しかしながら、第１のセルタブ端子１００の屈曲部１０９および１１１の曲げ角は、垂直軸１０３に対して、第２のセルタブ端子１５０の屈曲部１３９および１４１の曲げ角より小さい。したがって、第２のタブ端子１５０は、垂直軸１０３に対して第１のセルタブ端子１００よりも曲げられている。したがって、第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７は、横軸１０７に対して、第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７よりもポーチ１５２の中心面からさらにずれる。すなわち、第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７は、第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７が第２のセルタブ端子１５０の第１のセクション１４３に対するよりも、第１のセルタブ端子１００の第１のセクション１１３に対して、横方向（例えば、横軸１０７に対して）により近い。
【００４４】
さらに、第１および第２のセルタブ端子１００および１５０は、反対方向に曲げられている。第２のセルタブ端子１５０の第１の屈曲部１３９は、垂直軸１０３に対して、より大きな正の曲げ角（例えば、＋６０°）を含む。第１のセルタブ端子１００の第１の屈曲部１０９は、垂直軸１０３に対して、より小さな負の曲げ角（例えば、−３０°）を含む。したがって、第１のセルタブ端子１００は、ポーチ１５２の前面１６０に向かって、第１の屈曲部１０９で第１の方向に（例えば、図１Ａの例では反時計回りに）に曲げられる。その結果、第２および第３のセクション１１５および１１７は、横軸１０７の正の方向にずれる。一方、第２のセルタブ端子１５０は、ポーチ１５２の後面１６２に向かって、第１の屈曲部１０９で反対の第２の方向（図１Ａの例では、時計回り）に曲げられる。その結果、第２および第３のセクション１４５および１４７は、横軸１０７の負の方向にずれる。
【００４５】
したがって、第１のセルタブ端子１００の第１の屈曲部１０９は、横軸１０７の正の方向に向かって、垂直軸１０３から離れて端子１００を曲げる。そして、第２の屈曲部１１１は、端子１００を垂直（実質的に、垂直軸１０３に対して平行）に曲げ戻す。同様に、第２のセルタブ端子１５０の第１の屈曲部１３９は、垂直軸１０３から離れ、横軸１０７の負の方向に向かって端子１５０を曲げる。そして、第２の屈曲部１４１は、端子１５０を垂直に曲げ戻す。このようにして、２つの端子１００および１５０の第２のセクション１１５および１４５は、互いに平行ではなく、互いに角度付けされている。なぜなら、第２のセルタブ端子１５０は、第１のセルタブ端子よりも大きく曲げられているからである。さらに、タブ端子１００および１５０の中間セクション１１５および１４５は、垂直軸１０３に対して、反対方向に角度付けされる。
【００４６】
このようにして、第２のセルタブ端子１５０は、第１のセルタブ端子１５０よりもタブの表面に沿って測定されたより大きな全長（例えば、大きく折り曲げられていない長さ）を有する。しかしながら、事前に折り曲げたとき、図１Ａの例に示されるように、第１のセルタブ端子１００は、上記で説明したように、第２のセルタブ端子１５０に対して、より高いまたはほぼ等しい高さを有する。したがって、第１のセルタブ端子１００の上端１０４は、第２のセルタブ端子１００の上端１３４に対して、垂直的に上にあるか、または、ほぼ等しい。
【００４７】
しかしながら、他の実施形態では、第１および第２のセルタブ端子１００は、セルスタッキングの前に、同じまたは同様の方法で曲げられることを理解されたい。
【００４８】
セルポーチ１５２は、アノード電極およびカソード電極を含む金属箔ポーチを含む。いくつかの例で、バッテリー１１５は、再充電可能なバッテリーを含む。例えば、バッテリー１１５は、リチウムイオン電池を含む。セルポーチ１５２は、放電中に負極から正極に移動するリチウムイオンを含む。カソードは、アルミニウムまたは他の適切な正集電体に結合された電気活性化合物または混合物を含む。カソードのセグメントは、電極タブスリット１２０から突出し、タブ端子１００または１５０の１つを形成する。アノードは、銅、銅めっきアルミニウム、ニッケル箔または他の適切な負集電体に結合した電気活性化合物または混合物を含む。アノードのセグメントは、電極タブスリット１２０から突出し、タブ端子１００または１５０の１つを形成する。したがって、タブ端子１００および１５０は、それぞれ、それらの基部１０２および１３２で、タブスリットを通って突出する。
【００４９】
セルポーチ１５２は、イオン輸送のための媒体を提供する電解液またはゲルを含む。ポーチは、ポーチ１５２の上端１５８に沿って配置された２つの電極スリット１２０を有する長方形の形状である。セルポーチ１５２は、真空シールされ、電極スリット１２０を除くすべての側面にシール端１５４を含む。スリーブ１２２は、スリット１２０から上方に突出している。これは、突出しているタブ１００および１５０の基部１０２および１３２を覆う。スリーブ１２２は、タブ１００および１５０の周りにしっかりと密封される。これにより、電解質がバッテリーセル１２５から逃げることを防ぎ、ポーチ１５２によって汚染物質を保持する。
【００５０】
ここで、図１Ｂを参照すると、図１Ｂは、図１Ａのバッテリーセル１２５のセルタブ端子１００および１５０の正面等角図を示す。第１のセルタブ端子１００は、ポーチ１５２の前面１６０に向かって曲げられる。第２のセルタブ端子１５０は、後面１６２に向かって、ポーチ１５２の前面１６０から離れて曲げられる。
【００５１】
図２に戻って、図２は、複数のセルを積み重ねる前のセルタブ端子１００および１５０の例示的な曲げプロファイルを示す。特に、図２は、第１のセルタブ端子１００の屈曲部１０９および１１１と、第２のセルタブ端子１５０の屈曲部１３９および１４１との例示的な曲げ角を示す。点線ＸおよびＸ’は、曲げ角を示すために、垂直軸１０３に平行に描かれている。したがって、図２の例では、点線ＸおよびＸ’は、それぞれ、第１および第２のセルタブ端子１００および１５０の第１のセクション１１３および１４３と、第３のセクション１１７および１４７とに平行である。
【００５２】
第１のセルタブ端子１００は、第１の曲げ角θ１で第１の屈曲部１０９によって、前面１６０に向かって曲げられる。したがって、第１のセルタブ端子１００は、第１の屈曲部１０９で第１の曲げ角θ１によって、図２の例において、反時計回りに曲げられる。第１のセルタブ端子１００は、第２の屈曲部１１１での第１の曲げ角θ１の大きさにより、垂直（図２の例で、時計回り）に向かって曲げ戻される。その結果、第１および第３のセクション１１３および１１７は、互いに実質的に平行になる。したがって、第２のセクション１１５は、第１の曲げ角θ１によって影響され、垂直軸１０３に対して角度付けされている。
【００５３】
同様に、第２のセルタブ端子１５０は、第２の曲げ角θ１で第１の屈曲部１３９で曲げられる。しかし、第２のセルタブ端子１５０は、第１のセルタブ端子１００の第１の屈曲部１０９とは反対方向に、第１の屈曲部１３９でおよび／またはより大きな第２の曲げ角θ２で曲げられる。したがって、第２のセルタブ端子１５０は、第１の屈曲部１３９で第２の曲げ角θ２によって、図２の例において、時計回りに曲げられる。第２のセルタブ端子１５０は、第２の屈曲部１４１で第２の曲げ角θ２の大きさにより、垂直（図２の例で、反時計回り）に向かって曲げ戻される。その結果、第１および第３のセクション１４３および１４７は、互いに実質的に平行になる。したがって、第２のセクション１４５は、第２の曲げ角θ２によって影響され、垂直軸１０３に対して角度付けされている。
【００５４】
第１の曲げ角θ１は、約０から５０°の間の角度または角度範囲を含む。第２の曲げ角θ２は、５から７０°の間の角度または角度範囲を含む。したがって、第２の曲げ角θ２は、第１の曲げ角θ１より大きい。そのため、第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７は、第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７より、横軸１０７に対して、タブ端子１００および１５０の第１のセクション１１３および１４３からよりオフセットする（例えば、さらにずれる）。したがって、セルは、図３〜１１を参照して後述されるように、セル１２５のいずれか一方の側に積み重ねられる。第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７は、第１のセルタブ端子の第３のセクション１１７がセルの反対側で、前面１６０の隣に位置された隣接スタックセルに対してあるより、セル１２５の後面１６２の隣に位置された隣接スタックセルにより近い。
【００５５】
複数のセルポーチの電極が上記の説明に従って折り曲げられた後、複数のセルは、一緒に積み重ねられる。一例では、図３の例の下に示されるように、セルは、互いに直列に接続できるように、交互に積み重ねられる。したがって、図３の例では、複数のセルポーチは、各セルポーチの後面が別のセルポーチの後面に当接し、各セルポーチの前面が別のセルポーチの前面に当接するように配置される。
【００５６】
図３に続き、図３は、複数のバッテリーセル（例えば、図１Ａ〜２を参照して上述したバッテリーセル１２５など）を積み重ねるための例示的なスタッキング構成の分解図３００を示す。図３に示すように、バッテリーセルは、バッテリーセル１２５の後面１６２が隣接バッテリーセル１２５の後面１６２に面するように、交互に積み重ねられる。同様に、バッテリーセル１２５の前面１６０は、隣接バッテリーセル１２５の前面１６０に直面する。このようにして、端子１００および１５０の向きは、隣接するセルで逆にされる。このスタッキング構成により、バッテリーセルを互いに直列に接続することができる。しかしながら、他のスタッキング構成は、並列に、１つまたは複数のセルを追加的または代替的に接続するために可能である。コンプライアンスパッド３０８は、各バッテリーセル１２５の間に含まれる。これにより、バッテリーセルの振動および相対運動を低減することができる。コンプライアンスパッド３０８は、さらに熱を拡散させる。コンプライアンスパッド３０８は、セルスタックの全体積を過度に増大させないように、バッテリーセルの幅および高さ以下の幅および高さを有する。コンプライアンスパッド３０８は、発泡体または別のコンプライアンス材料から生成される。コンプライアンスパッド３０８は、最初に積み重ねられたバッテリーセルの前および最後に積み重ねられたバッテリーセルの後に配置される。
【００５７】
図４を参照すると、図４は、アレイ４００を形成するために、図３で上述したスタッキング構成に従って積層された複数のバッテリーセル（例えば、図１Ａ〜３を参照して上述したバッテリーセル１２５など）を示す。積み重ねられたとき、隣接するセルのタブ端子１００および１５０は、面共有接触で、互いに平らになっている。特に、所与のセル１２５について、第１のセルタブ端子１００は、セル１２５の前（横軸１０７に沿った正方向）に配置された、隣接セルの第２のセルタブ端子１５０に向かって曲がる。第２のセルタブ端子１００は、セル１２５の後方（横軸１０７に沿って負の方向）に位置された、他の隣接するセルの第１のセルタブ端子１５０に向かって、反対方向に曲がる。こうして、各セル１２５のセルタブ端子１００および１５０は、隣接するセルの反対に帯電した（正と負）端子と面共有接触する。タブ端子１００および１５０は、セル１２５の反対側に位置された、隣接セルの異なる端子と面共有接触する。
【００５８】
しかしながら、アレイ４００は、アレイ４００の前部４０３および後部４０５を画定するエンドプレート４１０を含む。エンドプレート４１０は、アレイ４００の前後に配置されている。エンドプレート４１０は、バッテリーセルとほぼ同じ幅またはそれより小さい幅である。エンドプレート４１０は、セルスタックの全体積を過度に増加させないように、バッテリーセルよりも高いか低い高さを含む。エンドプレート４１０は、金属および／またはプラスチックを含む。エンドプレート４１０に隣接するアレイ４００の端に位置するセルは、隣接するセルのセルタブ端子に物理的に接触する一方のセルタブ端子のみを有する。一方、他方のタブ端子は、バスバーおよび／またはバッテリー端子に接続される。したがって、一方のエンドプレート４１０がセルの一方の側に配置されるため、アレイの端部に配置されたセルは、１つのセルのみに隣接する。
【００５９】
さらに、アレイ４００の端部に位置するバッテリーセルの一方または両方のセルタブ端子の一方は、他のセルタブ端子とは異なって曲げられている。図４の例では、アレイ４００の前部４０３に位置するエンドプレートに隣接する、アレイ４００の左に最も遠い（横軸１０７の正の方向に最も遠い）セルは、アレイ４００の他のすべてのセルが含むように、第２のセルタブ端子１５０を含む。しかしながら、アレイ４００の他のセルのような典型的な第１のセルタブ端子１００を含む代わりに、第１のエンドセル１２５ａは、第１のエンドセルタブ端子４０２を含む。この第１のエンドセルタブ端子４０２は、第１のセルタブ端子１００と同じまたは同様に機能する（第１のセルタブ端子１００と同じ電荷（正または負）を含む）。また、第１のエンドセルタブ端子４０２は、第１のセルタブ端子１００と同じ材料を含む。しかし、第１のエンドセルタブ端子４０２は、第１のセルタブ端子１００とは異なる曲げプロファイルを含む。特に、エンドセルタブ端子４０２は、第１のセルタブ端子１００とは反対方向（第２のセルタブ端子１５０と同じ方向）に曲がり、アレイ４００のパッケージサイズを小さくする。したがって、端子４０２は、エンドプレート４１０の近くからより離れて、アレイ４００の前部４０３から離れて、アレイ４００の内部に向かって曲げられる。別の言い方をすれば、端子４０２は、隣接するセルに向かって曲げられる。
【００６０】
いくつかの例では、エンドセルタブ端子４０２の曲げプロファイルは、図１および図２で上述した第２のセルタブ端子１５０の曲げプロファイルと同一または類似であってもよい。しかし、他の例では、エンドセルタブ端子４０２の第１および第２の屈曲部４０９および４１１の曲げ角はそれぞれ、第２セルタブ端子１５０の曲げ角とは異なっている。一例として、エンドセルタブ端子４０２は、第２のセルタブ端子１５０よりも曲げが小さい。特に、エンドセルタブ端子４０２の屈曲部４０９および４１１の曲げ角は、第１のセルタブ端子１００の曲げ角とほぼ同じである。しかし、端子４０２は、第１のセルタブ端子１００と反対方向に曲げられる。すなわち、エンドセルタブ端子４０２の向きは、第１のセルタブ端子１００に対して１８０度反転されている。
【００６１】
図４の例では、アレイ４００の後部４０５に位置するエンドプレートに隣接する、アレイ４００の右に最も遠い（横軸１０７の負方向に最も遠い）セルは、アレイ４００内の他のすべてのセル（第１のエンドセル１２５ａを除く）が含むように、第１のセルタブ端子１００を含む。しかしながら、アレイ４００の他のセルのような典型的な第２のセルタブ端子１５０を含む代わりに、第２のエンドセル１２５ｂは、第２のエンドセルタブ端子４０４を含む。第２のエンドセルタブ端子４０４は、第２のセルタブ端子１５０と同じまたは同様に機能する（第２のセルタブ端子１５０と同じ電荷（正または負）を含む）。また、第２のエンドセルタブ端子４０４、第２のセルタブ端子１５０と同じ材料を含む。しかし、第２のエンドセルタブ端子４０４は、第２のセルタブ端子１５０とは異なる曲げプロファイルを含む。特に、エンドセルタブ端子４０４は、第２のセルタブ端子１５０と同じ方向に曲げられる。しかしながら、エンドセルタブ端子４０４は、垂直軸１０３に対してより小さい曲げ角で曲げられる。したがって、端子４０４は、エンドプレート４１０のより近くに向かって、アレイ４００の後部４０５に向かって、そして、アレイ４００の内部から離れて曲げられる。別の言い方をすれば、端子４０４は、隣接するセルから離れるように曲げられる。
【００６２】
したがって、エンドセルタブ端子４０４は、第２のセルタブ端子１５０よりも小さく曲げられる。したがって、エンドセルタブ端子４０４の第３のセクション４４７は、第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７が第１のセクション１４３対してあるより、タブ端子４０４の第１のセクション４４３により近くなる（セルのポーチの中心面から横方向に少なくずれる）。他の第２のセルタブ端子よりも小さく曲げられるエンドセルタブ端子４０４の曲げプロファイルを調整することは、アレイ４００のパッケージサイズを縮小する。なぜなら、第２のセルタブ端子１５０の曲げプロファイルが使用されたら、アレイ４００の後部４０５にあるエンドプレートは、セル１２５ｂの近くに配置されるからである。
【００６３】
一例において、エンドセルタブ端子４０２は、正タブ端子を含み、バスバーおよび／またはバッテリーの正端子（正極）に接続される。したがって、エンドセルタブ端子４０２は、バッテリーの正極端を形成する。さらに、第２のエンドセルタブ端子４０４は、負タブ端子を含み、バスバーおよび／またはバッテリーの負端子（負極）に接続される。したがって、第２のエンドセルタブ端子４０４は、バッテリーの負極端を形成する。
【００６４】
図５は、図４で上述したアレイ４００の断面図を示す。各セルの１つのタブ端子のみが露出している。セル１２５の第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７は、セル１２５の後ろに位置する隣接セルの第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７と面共有接触している。そして、セル１２５の第３のセクション１１７は、セル１２５の前に位置する他の隣接するセルの第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７と面共有接触している。特に、各第１のセルタブ端子１００の前面１０６（図５には示されていないが、図１Ａで示され上述される）は、隣接する後部セルの第２のセルタブ端子１５０の後面１３８と直接面共有接触している。したがって、積み重ねられるとき、セルの第３のセクション１１７および１４７は、互いに面共有接触している。
【００６５】
別の言い方をすれば、各セル１２５の第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７は、その後のバッテリーセルの第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７に接触し、それに対して平らである。さらに、各セル１２５の第１のセルタブ端子１００の第３のセクション１１７は、その前のバッテリーセルの第２のセルタブ端子１５０の第３のセクション１４７に接触し、それに対して平らである。したがって、端子１００および１５０は、積み重ねる前に予め曲げられる。その結果、隣接するセルの反対に帯電した端子の一部（例えば、第３のセクション１１７および１４７）は、端子を隔てる距離に及ぶ。別の言い方をすれば、端子１００および１５０の屈曲部は、ある量によって、隣接するセルの第３のセクション１１７および１４７を横方向にずれる。その結果、積み重ねたときに、第３のセクション１１７および１４７は、隣接するセルの第１のセクション１１３および１４３を隔てる距離にある（span）。それゆえ、隣接するセルの第３のセクション１１７および１４７は、互いに面共有接触するようになる。したがって、隣接するセルの第３のセクション１１７および１４７の間に隙間がない。その結果、各セルの第３のセクション１１７全体は、前方に直接位置された隣接するセルの第３のセクション１４７と、直接、物理的に面共有接触する。
【００６６】
図５に示されるように、第２のセルタブ端子１５０が第１のセルタブ端子１００よりもさらに曲がるので、図１Ａおよび図２を参照して上述されるように、面共有接触している隣接セルの第１および第２のセルタブ端子１００および１５０は、第２のセルタブ端子１５０のセルよりも第１のセルタブ端子１００のセルに近接して互いに物理的に接触する。したがって、隣接するセルの端子間の接触点は、横軸１０７に対して、第２のセルタブ端子１５０を含むセルよりも第１のセルタブ端子１００を含むセルに近い。
【００６７】
別の言い方をすれば、各第２のセルタブ端子１５０の第１の屈曲部１３９により、中間第２のセクション１４５が第２のセルタブ端子１５０の第１のセクション１４３と、隣接するセルの第１のセルタブ端子１００の第１のセクション１１３との間の距離の大部分を横断することができる。その第１のセルタブ端子１００に、第２のセルタブ端子１５０は、面共有接触する。したがって、第１のセルタブ端子１００の第２のセクション１１５は、第２のセルタブ端子１５０の第２のセクション１４５とは反対方向で、横方向により小さい距離を横断する。
【００６８】
このように電極タブを折り曲げることにより、タブ端子間の接続面積が増大する。バッテリーシステム全体のサイズを小さくするために、この構成に対する２つの例外（およびいくつかの例において２つの例外のみ）がアレイ４００内に存在する。最前面のセルおよび最後面のセルは、図４を参照して上記で説明したように、アレイ４００内の他のセルの端子と同じパターンで曲がらないセルタブ端子を含む。
【００６９】
図６は、ハウジング６００内に含まれる、図４および５のバッテリーセルアレイ４００の上面等角図を示す。ハウジング６００は、一例として、プラスチックから構成される。ハウジング６００は、コンプライアンスパッド３０８およびエンドプレート４１０を含むセルアレイ４００がハウジング６００内に適合し、ハウジング６００内でシフトまたは移動しないように構成される。ハウジングは、熱伝達を改善するための１つまたは複数のフィンを有する。さらに、ハウジングをさらなるモジュールハウジングと組み合わせるために、接続スロットが提供される。
【００７０】
図７は、セルタブ支持体７０２を含む、図６で上に示されたバッテリーと同じ等角図を示す。セルタブ支持体７０２は、プラスチックまたは他の非導電性材料を含む。そのため、セルタブ支持体７０２は、電流を運ばない。
【００７１】
セルタブ支持体７０２は、端子１００および１５０が延びるスリット７０１を含む。特に、図６を参照して上述したように、隣接するセルの反対に帯電した端子の第３のセクション１１７および１４７（図７には図示せず）は、互いに面共有接触して、接触対７０８を形成する。隣接する端子１００および１５０のこれらの接触対７０８は、セルタブ支持体７０２のスリット７０１を通って延びる。したがって、セルタブ支持体７０２は、アレイ４００上に配置される。その結果、セルの第３のセクション１１７および１４７は、支持体７０２のスリット７０１を通って延びる。スリット７０１間の距離は、セルタブ端子１００および１５０がセルタブ支持体７０２を通って突出する距離よりも大きい。その結果、支持体７０２上で折り曲げられたとき、異なる接触対７０８のセルタブ端子１００および１５０は、互いに接触しない。
【００７２】
対になっていない第１のエンドセルタブ端子４０２と、対になっていない第２のエンドセルタブ端子４０４は、セルタブ支持体７０２から突出している。第１バスバー７０３は、第１のエンドセルタブ端子４０２の前方でセルタブ支持体７０２の上部に含まれる。次に、第１のエンドセルタブ端子４０２は、端子４０２をバスバー７０３に電気的に接続するために、第１のバスバー７０３の上で下に折り畳まれる。バスバー７０３は、反対側の端部で、第１のバッテリー端子７０４に電気的に接続される。したがって、バスバー７０３は、エンドセルタブ端子４０２を第１のバッテリー端子７０４に電気的に接続する。
【００７３】
同様に、第２のバスバー７０５は、第２のエンドセルタブ端子４０４の前方で、セルタブ支持体７０２の上部に含まれる。次に、第２のエンドセルタブ端子４０４は、端子４０４をバスバー７０５に電気的に接続するために、第２のバスバー７０５上で下に折り曲げられる。バスバー７０５は、反対側の端部で、第２のバッテリー端子７０６に電気的に接続される。したがって、バスバー７０５は、エンドセルタブ端子４０４を第２のバッテリー端子７０６に電気的に接続する。
【００７４】
バッテリー端子７０４および７０６は、バッテリー１１５の端子を形成する。したがって、バッテリー端子７０４および７０６は、電荷が反対である。一方の端子は、バッテリー１１５の正極端であり、他方の端子は、バッテリー１１５の負極端である。一例として、次に、バッテリー１１５は、様々な車両電気システムに電力を提供し、および／または、例えば、ワイヤーまたはケーブルを介して、バッテリー１１５の端子７０４および７０６を所望の車両コンポーネントに電気的に接続することにより、車両車輪に駆動トルクを提供する。
【００７５】
図７の例に示すように、バスバーは、セルタブ支持体７０２と、エンドセルタブ端子４０２と、４０４との間にのみ含まれる。したがって、バスバーは、支持体７０２の上（例えば、支持体７０２と端子１００および１５０との間など）のどこにも含まれない。このようにして、セルタブ端子１００および１５０は、互いの面共有接触を介して、セル間で電流を運ぶ。しかしながら、他の例では、バスバーは、支持体７０２と、端子１００と、端子１５０との間に含まれる。端子１００および１５０は、バスバーがバッテリー１１５の電流の少なくとも一部を運ぶように、バスバーに接続される。
【００７６】
セルタブ支持体７０２はまた、くぼみ（indentation）７１０、または、他の構造を提供してもよい。他の構造において、回路（例えば、フレキシブルプリント回路、基板間コネクタ、コネクタ支持体および／またはサーミスタなど）が重ねられる。
【００７７】
図８は、図７の組み立てられた、アレイ４００と、ハウジング６００と、セルタブ支持体７０２との断面図を示す。各セルから１つのタブ端子のみが露出されている。したがって、図８は、ハウジング６００およびセルタブ支持体７０２が含まれることを除いて、図５と同じまたは同様のアレイ４００の図を示す。図８に示されるように、端子１００および１５０の接触対７０８は、セルタブ支持体７０２を通って延びる。その結果、端子１００、１５０、４０２、および４０４の突出部８０２は、セルタブ支持体７０２を通って延びる。図８の例に示されるように、端子１００、１５０、４０２、および４０４の突出部８０２は、垂直に整列し、互いに平行である。次に、端子１００、１５０、４０２、および４０４の突出部８０２は、図９および図１０で後述するように、セルタブ支持体７０２上で曲げられ／延ばされる。
【００７８】
図９は、セルタブ端子１００、１５０、４０２、および４０４がセルタブ支持体７０２上に曲げ延ばされた（rolled）後の、組み立てられたアレイ、ハウジング６００、およびセルタブ支持体７０２の上面等角図を示す。図９は、タブ端子１００、１５０、４０２、および４０４がセルタブ支持体７０２上で折り曲げられて示されていることを除いて、図７と同じまたは類似のバッテリー１１５の図を示す。第１のエンドセルタブ端子４０２は、第１のバスバー７０３上に曲げられ、バスバー７０３と面共有接触する。同様に、第２のエンドセルタブ端子４０４は、第２のバスバー７０５上に曲げられ、バスバー７０５と面共有接触する。このようにして、第１の端子７０４は、第１のエンドセルタブ端子４０２に電気的に接続される。第２の端子７０６は、第２のエンドセルタブ端子４０４に電気的に接続される。
【００７９】
また、図９の例では、セルタブ端子１００、１５０、４０２、および４０４は、セルタブ支持体７０２上で同じ方向に折り曲げられる。特に、セルタブ端子１００、１５０、４０２、および４０４は、第１のセルタブ端子１００が積み重ねる前に最初に折り曲げられた（例えば、予め折り曲げられた）のと同じ方向に、そして、第２のセルタブ端子１５０が最初に折り曲げられたのと反対方向に、折り曲げられる。したがって、端子１００、１５０、４０２、および４０４は、横軸１０７に対して前方に曲げられる。端子１００、１５０、４０２、および４０４は、図７に示されるそれらの垂直位置に対して、約９０度曲げられる。端子１００、１５０、４０２、および４０４は、機械ローラによって、セルタブ支持体７０２上で曲げられ、または延ばされる。スタックキング前にセルを事前に折り曲げることにより、積み重ねられたときに隣接するセルの端子が互いに面共有接触するように、端子１００、１５０、４０２、および４０４は、同じ方向にすべて一緒に延ばされる。したがって、機械ローラは、１つの一方向の動きで、ほぼ同じステップで、すべての端子を曲げ延ばす。
【００８０】
各第２のセルタブ端子１５０は、セルタブ支持体７０２と第１のセルタブ端子１００との間に配置される。したがって、各第１のセルタブ端子１００がスタッキング前に元々曲げられていた第１の方向に、接触対７０８を曲げることにより、各第１のセルタブ端子１００は、第１のセルタブ端子を含むセルの直前に位置する隣接するセルの第２のセルタブ端子１５０の上部で折り畳まれる。
【００８１】
図９の例では、第２のセルタブ端子１５０は、第１のセルタブ端子１００よりも広い。すなわち、第２のセルタブ端子１５０は、第１のセルタブ端子１００よりも水平軸１０５に沿ってさらに延びる。したがって、各第２のセルタブ端子１５０の少なくとも一部は、第１のセルタブ端子１００によって覆われていない。次に、第１のセルタブ端子１００によって覆われていないままの第２のセルタブ端子１５０の表面積は、第２のセルタブ端子１５０をバスバーまたは他の電気接続（例えば、フレックス回路またはサーミスタなど）に接続するために使用される。例えば、銅の電気接続は、端子１００および１５０の上に配置され、１つまたは複数の端子１００および／または１５０に溶接される。負極端子の材料組成により、銅の接続要素が負極端子に直接溶接されると、銅の接続要素とセルタブ端子との間の溶接の完全性が向上する。例えば、負極材料は、銅を含む。その銅は、正極端子の材料（例えば、アルミニウムなど）よりも銅接続要素とより耐久性のある溶接を提供する。
【００８２】
したがって、セルタブ端子１５０が負極端子を含み、したがって、銅などの材料を含む例において、セルタブ端子１５０と、端子１５０の上部に配置された電気接続との間の溶接部の溶接完全性は、端子１５０よりも狭いセルタブ端子１００を構築することにより、増大する。これにより、セルがセルタブ支持体７０２上に折り曲げられたとき、端子１５０の一部が露出したままになることができる。その後、銅接続要素は、第１のセルタブ端子１００によって覆われていないままの第２のセルタブ端子１５０の露出表面積に直接溶接される。端子１００が端子１５０と同じ幅であり、端子１５０の後面１３８が露出しない例において、銅の接続部は、端子１００に溶接されなければならない。端子１００は正極端子を含み、したがって、材料（例えば、アルミニウムなど）を含む例において、銅接続部とアルミニウム端子１００との間の後の溶接の溶接完全性は、銅接続部と銅端子との間の溶接部の溶接完全性に比べて低下する。
【００８３】
図１０を参照すると、図１０は、図９の組み立てられたアレイ、ハウジング、およびセルタブ支持体の断面図を示す。セルタブ端子１００、１５０、４０２、および４０４は、セルタブ支持体７０２上に折り曲げられている。図１０の例に示されるように、端子１００、１５０、４０２、および４０４は、第１の方向（図１０の例では時計回り）に、約９０度折り曲げられている。その第１の方向において、第１のセルタブ端子１００は、スタッキング前に、元々折り曲げられている。したがって、各セル１２５の第２のセルタブ端子１５０は、それが延びるセルポーチ１５２に向かって、スタッキング前に元々曲げられていた反対方向に曲げ戻される。第２のセルタブ端子１５０は、スタッキング前に、第２の方向にポーチ１５２から離れて予め曲げられており、そして、スタッキング後に第２の方向とは反対の第１の方向に曲げ戻されるので、タブ端子１５０の横方向の全変位は、削減される。例えば、図１０の例に示すように、第２のセルタブ端子１５０の上端１３４は、端子１５０がセルタブ支持体７０２上に曲げられた後、タブ端子１５０の第１のセクション１４３とほぼ整列する。したがって、端子１５０が曲げられる横方向の全変位を減少させることにより、例（端子１５０がスタッキング前に事前に折り曲げられていない、および／または、端子１５０がスタッキング前後で反対方向に曲げられていない）と比較して、隣接するセル間の距離は減少し、セルの充填密度は増大し、バッテリー１１５の全体のパッケージサイズは減少する。
【００８４】
したがって、端子１００、１５０、４０２、および４０４は、セルタブ支持体７０２の上部１００２に約９０°折り曲げられまたは曲げられる。その結果、セルタブ端子１００の突出部８０２（図１０ではラベル付けされていないが、図８でラベル付けされて説明されている）は、平らに押し曲げられ、セルタブ端子１５０の突出部８０２の上部は平らになる。図４〜図７に示すように、隣接するセルのタブ端子１００および１５０の第３のセクション１１７および１４７（図１０ではラベル付けされていないが、図１Ａ、図２および図５では上記でラベル付けされている）は、互いに面共有接触しており、セルを積み重ねると、互いに平らになる。端子１００および１５０がセルタブ支持体７０２の上に延ばされるので、隣接するセルの第３のセクション１１７および１４７は、互いに密接な接触を保つ。なぜなら、それらは、セルタブ支持体７０２の上で共に（同時に）折り曲げられるからである。したがって、端子１００および１５０の接触対７０８がセルタブ支持体７０２上に端子１００および１５０を曲げ延ばす前に、互いに平らになるように、セルを事前に折り曲げ、セルを積み重ねることにより、端子１００と端子１００との間のより密接な接触は、端子１００および１５０がセルタブ支持体７０２上に曲げ延ばされた後、維持され、達成される。いくつかの例では、タブ端子１００、１５０、４０２、および４０４のかなりの部分は、セルタブ支持体７０２上で平らである。
【００８５】
したがって、端子１００および１５０は、セルタブ支持体７０２上に端子１００および１５０を曲げる第３の屈曲部１００４を含む。第３の屈曲部１００４は、図２で上述された、屈曲部１０９、１１１、１３９および１４１の第１および第２の曲げ角より大きい曲げ角を含む。例えば、第３の屈曲部１００４は、いくつかの例では、約９０度の曲げ角を含む。特に、第３の屈曲部１００４は、セルタブ支持体７０２上で、端子１００、１５０、４０２、および４０４のそれぞれの突出部８０２を曲げる。
【００８６】
いくつかの例では、端子１００および１５０の接触対７０８は、一緒に溶接されなくてもよく、セルタブ支持体７０２上に折り曲げられた後、互いに十分な表面接触によって互いに電気的に接続されてもよい。しかしながら、別の例では、隣接するセルの端子１００および１５０は、例えば、レーザー重ね溶接を使用して、一緒に溶接される。
【００８７】
図１１は、完全に組み立てられたバッテリー１１５の側面等角図を示す。蓋またはカバー１１００は、ハウジング６００に結合されている。蓋１１０は、ねじ、ボルトなどの締結具によって、ハウジング６００に結合されている。
【００８８】
図１２は、図１１のバッテリー１１５などの予め折り曲げられたセルタブ端子を含むバッテリーを組み立てるための例示的な方法１２００のフローチャートを示す。方法１２００は、１２０２で始まる。１２０２は、第１の方向に第１のセルタブ端子（例えば、図１Ａ〜１１で上述した第１のセルタブ端子１００）を曲げ、反対の第２の方向に第２のセルタブ端子（例えば、図１Ａ〜１で上述した第２のセルタブ端子１５０）を曲げることで、反対方向にバッテリーセル（例えば、図１Ａ〜１１で上述したセル１２５）のタブ端子（例えば、図１Ａ〜１１で上述したタブ端子１００および１５０）を折り曲げる工程を含む。例えば、１２０２で方法１２００は、第１のセルタブ端子を反時計回りに曲げる工程と、第２のセルタブ端子を時計回りに曲げる工程とを含む。さらに、１２０２で方法１２００は、第２のセルタブ端子を第１のセルタブ端子よりも大きい角度に曲げる工程を含む。したがって、第２のセルタブ端子は、第１のセルタブ端子よりも曲がっている。
【００８９】
次に、方法１２００は、１２０４に続く。１２０４は、図３で上述したものと同じまたは同様の方法で、交互配向で事前に折り曲げられたタブ端子と複数のセルを積み重ねる工程を含む。特に、セルは、隣接するセルについて、セルの反対に帯電した端子が互いに隣接するように積み重ねられる。次に、方法１２００は、１２０６に進む。１２０６は、セルをハウジング（例えば、図６で上述したハウジング６００）に挿入する工程を含む。セルをハウジング内に配置した後、セルタブ支持体（例えば、図７〜１１で上述したセルタブ支持体７０２）は、タブ端子上に配置される。その結果、タブ端子は、セルタブ支持体のスロット（例えば、図７で上述されたスリット７０１）を通って延びる。
【００９０】
次いで、方法１２００は、１２０８から１２１０に進む。そこで、セルタブ支持体を通って延びるセルタブ端子の一部を、セルタブ支持体上で第１の方向に一方向に一緒に曲げ延ばす工程を含む。こうして、セルタブ支持体の上方に延びるセルタブ端子の一部は、第２のセルタブ支持体が積み重ねる前に元々曲げられていた方向とは反対の方向に、セルタブ支持体上に延ばされ／曲げられる。その後、方法１２００は終了する。
【００９１】
一実施形態では、システムは、第１のバッテリーセルと、第２のバッテリーセルと、第３のバッテリーセルとを含む。３つのバッテリーセルはそれぞれ、バッテリーセルの一方から突出する、反対に帯電した２つのセルタブ端子を含む。３つのバッテリーセルは、積み重ねられる。それらのタブ端子はすべて、バッテリーセルの積み重ねられたグループから同じ方向に延びる。第２のバッテリーセルは、第１のバッテリーセルと第３のバッテリーセルとの間に配置されている。しかし、第２のバッテリーセルは、そのバッテリーセルが第１および第３のバッテリーセルのような方向を向くように、第１および第３のバッテリーセルに対して反転されている。しかし、そのバッテリーセルセルは、第２のバッテリーセルの各バッテリーセルタブ端子が第１および第３のバッテリーセルの反対に帯電されたバッテリーセルタブ端子と整列するように、反対方向に向けられている。各セルの２つのセルタブ端子は、隣接するセルの反対に帯電した端子が互いに向かって曲げられるように、反対方向にセルからオフセットされる。つまり、第２のバッテリーセルの負のセルタブ端子が第３のバッテリーセルに向かってオフセットされている場合、第３のバッテリーセルの正のセルタブ端子は、第２のバッテリーセルに向かってオフセットされる。その結果、それは、積み重ねられたときの第２のバッテリーセルの負のセルタブ端子と面共有接触する。さらに、上記の例では、第２のバッテリーセルの正のセルタブ端子は、第１のバッテリーセルに向かってオフセットされる。第１のバッテリーセルの負のセルタブ端子は、第２のバッテリーセルに向かってオフセットされる。その結果、第１のバッテリーセルの負のセルタブ端子と、第２のバッテリーセルの正のセルタブ端子は、積み重ねられたとき、互いに面共有接触する。
【００９２】
したがって、角柱型バッテリーセルのタブ端子を事前に折り曲げることにより、隣接するセルの端子間の表面積接触の量を増やす。具体的には、タブ端子の端部が端子の基部からずれるように、セルのタブ端子を事前に折り曲げることにより、隣接するセルの端子は、隣接して積み重ねられたセルタブ端子を隔てる距離にあり、したがって、互いに物理的に接触する。このように、端子の不整合および溶接される端子間のエアギャップが低減される。したがって、バッテリーセルの端子間の溶接の完全性を高め、バッテリーの寿命を延ばすという技術的効果は、セルを積み重ねる前に、タブ端子を事前に折り曲げることにより得られる。
【００９３】
さらに、スタッキング前にセルのタブ端子の一方を他方よりも大きく曲げ、次に、大きく曲げられた端子がスタッキング前に元々曲げられていた方向と反対の方向に、隣接するセルの端子の接触対を一緒に曲げることにより、セル間の距離が削減される。したがって、バッテリーのパッケージサイズは、削減される。
【００９４】
さらに、隣接するセルのセルタブ端子は、セルタブ支持体上に端子を曲げ延ばす前にすでに互いに接触しているため、バッテリーのすべてのセルタブ端子は、一方向に一度に曲げ延ばされる。したがって、隣接するセルの端子は、物理的に互いに接触し、積み重ねられたときに互いに対して平らになるので、事前に折り曲げられた形状が原因で、端子は、１つの機械タブ圧延プロセスによりペアで一緒に曲げ延ばされる。したがって、すべてのタブ端子をほぼ同時に一方向に圧延できるタブ端子形状を提供することにより、製造時間と費用を削減する技術的効果が達成される。さらに、隣接するセルの端子は、セルタブ支持体上に曲げ延ばされる前に、すでに互いに平らな状態にあるため、セルが一緒に曲げ延ばされるときに、隣接する端子間の表面積接触が維持される。したがって、セルが曲げ延ばされた後のセル間の表面積の接触量は、隣接するセルの端子が別々におよび／または連続して曲げ延ばされるアプローチに比べて増大する。
【００９５】
以下の特許請求の範囲は、新規かつ非自明と見なされる特定のコンビネーションおよびサブコンビネーションを特に指摘する。これらの請求項は、「an」要素または「第１の（a first）」要素またはそれらの同等物に言及する。そのような請求項は、２つ以上のそのような要素を必要とすることも除外することもない、１つまたは複数のそのような要素の組み込みを含むと理解されるべきである。開示された特徴、機能、要素、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションは、本請求項の修正を通じて、または、本出願または関連出願における新しい請求項の提示を通じて請求される。そのような請求項は、元の請求項よりも広い、狭い、等しい、または異なる範囲であっても、本開示の主題内に含まれるものとみなされる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020518095.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2020518095.tif 000016