特許ウォッチ

公開番号2025015470
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2024113740
出願日2024-07-17
発明の名称接触板金属部材を有する電気化学エネルギー貯蔵素子及びその製造方法
出願人ヴァルタマイクロバッテリーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
代理人弁理士法人特許事務所サイクス
主分類H01M 50/533 20210101AFI20250123BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】接触板金属部材を有する電気化学エネルギー貯蔵素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ハウジングを有する電気化学エネルギー貯蔵素子(100)を提案する。電極-セパレータ組立体(104)を、ハウジング内に配置する。電極-セパレータ組立体(104)は、周縁又は多数の縁によって画定されている側(104a、104b)を含む。接触板金属部材(110)は、電極-セパレータ組立体(104)の側(104a、104b)に載っており、溶接によって側の領域で電極-セパレータ組立体に接続されている。更に、エネルギー貯蔵素子(100)は、接触板金属部材(110)が、電極-セパレータ組立体(104)の方向に曲げられている、特に、側を画定する縁、又は側を画定する多数の縁のうち1つの縁の上で曲げられている少なくとも1つの部分(120)を含むことを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気化学エネルギー貯蔵素子（１００）であって、
ａ．前記電気化学エネルギー貯蔵素子は、ハウジングを含み、
ｂ．電極－セパレータ組立体（１０４）は、前記ハウジング内に配置されており、
ｃ．前記電極－セパレータ組立体（１０４）は、周縁又は多数の縁によって画定されている側を含み、
ｄ．接触板金属部材（１１０）は、前記電極－セパレータ組立体（１０４）の前記側に載っており、溶接によって前記側の領域で前記電極－セパレータ組立体（１０４）に接続されている
という特徴を有し、
ｅ．前記接触板金属部材（１１０）は、前記電極－セパレータ組立体（１０４）の方向に曲げられている、特に、前記側を画定する前記縁、又は前記側を画定する前記多数の縁のうち１つの縁の上で曲げられている少なくとも１つの部分（１２０）を含む、
ことを特徴とする、電気化学エネルギー貯蔵素子（１００）。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
ａ．前記電極－セパレータ組立体（１０４）の前記方向に、特に、端面を画定する前記縁の上で曲げられている前記接触板金属部材（１１０）の前記少なくとも１つの部分は、前記端面に載っている前記接触板金属部材の主要部から突出している少なくとも１つの延長部又は突出領域である
という追加特徴を有する、請求項１に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項３】
ａ．前記電極－セパレータ組立体（１０４）は、螺旋巻き電極リボンの間にある少なくとも１つのセパレータリボンを有する螺旋巻き電極リボンによって形成されており、前記電極－セパレータ組立体は、第１及び第２の端面、及び前記端面の間にある巻きシェルを有し、前記端面のうち１つは、前記周縁によって画定され、前記接触板金属部材（１１０）が載っている前記電極－セパレータ組立体の前記側であり、
ｂ．前記電極リボンは、電極材料で被覆されているリボン状電流収集器によって形成されており、
ｃ．前記リボン状電流収集器のうち少なくとも１つは、電極材料で被覆されていない縦縁（１０６ａ、１０６）を有し、電極材料で被覆されていない前記縦縁が、前記接触板金属部材（１１０）が載っている前記電極－セパレータ組立体の前記端面から突出するように、前記電極リボンは、前記電極－セパレータ組立体（１０４）内に配置されており、
ｄ．前記接触板金属部材（１１０）は、前記端面から突出する前記縦縁に溶接されている
という追加特徴のうち少なくとも１つを有する、請求項１又は２に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項４】
ａ．前記電極－セパレータ組立体（１０４）は、その間にセパレータ又は固体電解質の層が配置されている積層電極によって形成されており、
ｂ．前記電極は、電極材料で被覆されている電流収集器によって形成されており、
ｃ．正電極及び／又は負電極の前記電流収集器は各々、電極材料で被覆されていない電流収集器縁を有し、電極材料で被覆されていない前記正電極又は負電極の全電流収集器縁が、前記電極－セパレータ組立体の１つの側から突出するように、前記電極は、前記積層内に配置されており、この側は、前記接触板金属部材（１１０）が載っている前記電極－セパレータ組立体の前記側であり、
ｄ．前記接触板金属部材（１１０）は、この側から突出する前記電流収集器の前記縁に溶接されている
という追加特徴のうち少なくとも１つを有する、請求項１又は２に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項５】
ａ．前記接触板金属部材（１１０）の前記少なくとも１つの曲げ部分（１２０）は、前記接触板金属部材（１１０）の外周、特に、前記接触板金属部材（１１０）の前記主要部の外周の領域に設置されており、
ｂ．前記接触板金属部材（１１０）は、前記電極－セパレータ組立体（１０４）の前記方向に、特に、前記接触板金属部材（１１０）が載っている前記側の縁の上で曲げられている少なくとも２つ、好ましくは２つから１００、特に好ましくは３つ又は４つの部分、延長部又は突出領域を含む
という追加特徴のうち少なくとも１つを有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項６】
ａ．前記接触板金属部材は、前記延長部又は突出領域が突出している、又は前記複数の延長部又は複数の突出領域が突出している前記主要部を有し、
ｂ．前記主要部は、前記延長部又は突出領域が突出する少なくとも１つの円形又は１つの直線外縁を有し、
ｃ．前記接触板金属部材の前記主要部の最大延長長さは、前記接触板金属部材が載っている前記電極－セパレータ組立体の前記側の最大延長長さよりも短い
という追加特徴のうち少なくとも１つを含む、請求項５に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項７】
ａ．前記少なくとも１つの曲げ部分（１２０）は、長方形又は帯形状を有し、
ｂ．前記少なくとも１つの曲げ部分（１２０）は、三角形を有し、
ｃ．前記少なくとも１つの曲げ部分（１２０）は、半円外形を有し、又は円形端部、好ましくは半円外形を有する端部を含み、
ｄ．前記接触板金属部材は、その間に凹部、特に、切り欠き凹部が設けられている複数の曲げ部分（１２０）を含み、
ｅ．前記接触板金属部材は、その間に切り欠きが設けられている複数の曲げ部分（１２０）を含み、
ｆ．前記接触板金属部材は、複数の曲げ部分（１２０）を含み、前記曲げ部分（１２０）は、一定の間隔を置いて前記主要部の前記少なくとも１つの外縁から突出する
という追加特徴のうち少なくとも１つを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項８】
ａ．前記少なくとも１つの延長部又は突出領域（１２０）は、前記主要部の前記外縁から、少なくとも０．１ｍｍ及び多くても１ｍｍ突出する
という追加特徴を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項９】
ａ．前記接触板金属部材（１１０）は、５０μｍから６００μｍの範囲、特に１００μｍから５００μｍの範囲、好ましくは、２００μｍ又は３００μｍにある厚さを有する
という追加特徴を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
【請求項１０】
ａ．前記接触板金属部材（１１０）は、前記接触板金属部材の１つの平坦側に細長い窪みとして形成され、反対の平坦側に細長い隆起として形成されている少なくとも１つのビード（１３０）を有し、前記接触板金属部材は、前記細長い隆起を持つ前記平坦側を有する前記電極－セパレータ組立体（１０４）に面する
という追加特徴を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載の電気化学エネルギー貯蔵素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学エネルギー貯蔵素子の電極－セパレータ組立体の端面に載っている少なくとも１つの接触板金属部材（contact sheet metal member）を有する電気化学エネルギー貯蔵素子、及びこのような電気化学エネルギー貯蔵素子を製造する方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電気化学エネルギー貯蔵素子は、酸化還元反応によって貯蔵化学エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。電気化学エネルギー貯蔵素子は一般的に、セパレータによって互いに分離される正電極及び負電極を有する少なくとも１つの貯蔵セルを含む。放電中に、酸化過程の結果として、電子を負電極で放出する。これは、外部電気消費者によって引き出し可能な電子電流をもたらし、少なくとも１つの電気化学エネルギー貯蔵セルは、エネルギー供給者としての機能を果たす。同時に、電極反応に対応するイオン電流は、セル内で発生する。このイオン電流は、セパレータを横切り、イオン伝導性電解質によって可能になる。
【０００３】
放電が可逆的である場合、即ち、放電中に化学エネルギーの電気エネルギーへの変換を逆にする、従って、セルを再充電することができる場合、これは、二次セルと言われている。二次セルにおける陽極としての負電極の一般的な指定及び陰極としての正電極の指定は、電気化学セルの放電機能を意味する。
【０００４】
リチウムイオンセルは大電流を供給することができるので、リチウムイオンセルは、現在多くの用途に使用され、比較的高いエネルギー密度を特徴とする。リチウムイオンセルは、イオンの形でセルの電極間の前後に移動することができるリチウムの使用に基づいている。
【０００５】
エネルギー貯蔵素子における負電極及び正電極は、電気化学的不活性成分及び電気化学的活性成分を含むいわゆる複合電極によって形成されることが多い。通常、複合電極を１つ又は複数のセパレータと組み合わせて、電極－セパレータ組立体を形成する。電解質を組立体に含浸させることによって、セルの基本的な機能を確立することができる。代替案として、電解質が含浸されたセパレータの代わりに、固体電解質を使用することができる。
【０００６】
エネルギー貯蔵素子の多くの実施形態において、電極－セパレータ組立体を、巻線の形で形成し、又は巻線に加工する。電極－セパレータ組立体は一般的に、正電極／セパレータ／負電極の配列を含む。組立体は、負電極／セパレータ／正電極／セパレータ／負電極又は正電極／セパレータ／負電極／セパレータ／正電極の可能な配列を有するいわゆる２セルとして製造されることが多い。他の実施形態において、電極－セパレータ組立体を、間にセパレータ又は固体電解質層を有する積層電極によって形成する。
【０００７】
巻線の形で電極－セパレータ組立体を含むエネルギー貯蔵素子は、円柱構造を有することが多い。円柱円形セルとボタンセルとの間に違いをつける。円柱円形セルは一般的に、高さが直径よりも大きいという事実を特徴とする。一方、ボタンセルは、直径よりも小さい高さを有する。
【０００８】
幾つかのボタンセルを、非常に小さい構造で与える。ボタンセルは、例えば、小さい電子デバイス（例えば、腕時計、補聴器、無線ヘッドフォン又は類似物）に電力を供給するのに適している。ボタンセルは一般的に、３ｃｍ未満の最大直径を有する。
【０００９】
円柱円形セルに対する一般的な形状因子は、例えば、２１×７０（ｍｍで直径×高さ）である。この形状因子の最新のリチウムイオンセルは、例えば、最高２７０Ｗｈ／ｋｇのエネルギー密度を達成することができる。
【００１０】
積層電極の電極－セパレータ組立体を有するエネルギー貯蔵素子のハウジングは通常、角柱ハウジングであり、多角形基部、特に、長方形基部を特徴とする。積層体は一般的に、電極－セパレータ組立体も角柱であるような方法で互いに上に配置された同様な多角形を有する電極を含む。このような角柱組立体は、角柱ハウジングの内部空間を完全に満たすことができる。典型的に、角柱ハウジングの金属ハウジング部に電極を電気的に接続する、又は対応する開口部を介してハウジングから導出される棒に結合される共通電流導体に、同じ極性を有する全電極を結合する。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許