БАТАРЕЯ ПЛОСКОГО ТИПА Российский патент 2014 года по МПК H01M2/30 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к плоской батарее.

Уровень техники

[0002] Известна цилиндрическая батарея, в которой дугообразный разрез сформирован в круглом токопроводящем выводе так, что даже когда оболочка батареи вздувается вследствие увеличения внутреннего давления, вывод может быть изогнут в своем центре за счет разреза без влияния на множество сварных соединений (см. патентный документ 1).

[0003] С другой стороны, известна тонкая батарея (плоская батарея), в которой выводы положительного и отрицательного электродов (контакты электродов) имеют одни концы, выведенные из многослойной оболочки батареи, и другие концы, приваренные посредством ультразвуковой сварки к коллекторам положительных и отрицательных пластинчатых электродов генерирующего энергию элемента батареи.

[0004] В плоской батарее, однако, возникает разница в степени расширения/сжатия между выводом электрода и коллекторами, когда вывод электрода и коллекторы подвергаются нагрузке или высокой температуре во время сварки. Это может вызывать складки в коллекторах и разрывы в сварных соединениях между коллекторами и выводом электрода.

Документы предшествующего уровня техники

Патентный документ

[0005] Патентный документ 1: Выложенная патентная публикация (Япония) номер S64-72455.

Сущность изобретения

[0006] Соответственно, задачей настоящего изобретения является предоставление плоской батареи, способной, даже когда происходит относительная деформация вследствие разницы в степени расширения/сжатия между коллектором и выводом электрода, сопровождать и допускать такую деформацию.

Средство решения задач

[0007] Согласно настоящему изобретению предоставляется плоская батарея, содержащая: токопроводящий сегмент, в котором вывод электрода покрывает и соединяется с коллектором; и снимающий напряжение сегмент, сформированный из материала, имеющего более высокую эластичность, чем материал токопроводящего сегмента.

[0008] В настоящем изобретении снимающий напряжение сегмент приспособлен так, чтобы уменьшать деформацию, вызванную вследствие разницы в степени расширения/сжатия между коллектором и выводом электрода, так что плоская батарея может сопровождать и допускать такую относительную деформацию. Следовательно, возможно предотвращать складки в коллекторе и отрыв коллектора от вывода электрода.

Краткое описание чертежей

[0009] Фиг. 1 - это вид сверху плоской батареи согласно одному примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это вид в поперечном разрезе, взятом вдоль линии II-II на фиг. 1.

Фиг. 3 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее на фиг. 1.

Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе, взятом вдоль линии A-A на фиг. 3.

Фиг. 5 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 - вид в поперечном разрезе, взятом вдоль линии B-B на фиг. 7.

Фиг. 9 - вид в поперечном разрезе вывода отрицательного электрода в части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 - это вид в поперечном разрезе плоской батареи согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее на фиг. 10.

Фиг. 12 - это вид в поперечном разрезе плоской батареи согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллектором отрицательного электрода в плоской батарее на фиг. 12.

Фиг. 14 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее согласно примеру 1.

Фиг. 16 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее согласно примеру 2.

Фиг. 17 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее согласно сравнительному примеру 1.

Фиг. 18 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом отрицательного электрода и коллекторами отрицательных электродов в плоской батарее согласно примеру 3.

Фиг. 19 - это вид сверху плоской батареи согласно сравнительному примеру 2.

Фиг. 20 - это график, показывающий температурные характеристики относительно SOC плоских батарей согласно примеру 3 и сравнительному примеру 2.

Подробное описание вариантов осуществления

[0010] Далее в данном документе примерные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи.

[0011] Плоская батарея 1 согласно настоящему варианту осуществления задумана как плоская по форме литиевая аккумуляторная батарея тонкослойного типа. Как показано на фиг. 1 и 2, плоская батарея 1 включает в себя два положительных пластинчатых электрода 11, четыре разделителя 12, три отрицательных пластинчатых электрода 13, вывод 14 положительного электрода, вывод 15 отрицательного электрода, верхний элемент 16 оболочки, нижний элемент 17 оболочки и материал электролита, хотя материал электролита специально не показан.

[0012] Среди этих составных частей положительные пластинчатые электроды 11, разделители 12, отрицательные пластинчатые электроды 13 и материал электролита составляют генерирующий энергию элемент 18. Дополнительно, положительные и отрицательные пластинчатые электроды 11 и 13 служат в качестве пластинчатых электродов; а верхний и нижний элементы 16 и 17 оболочки служат в качестве пары элементов оболочки.

[0013] Каждый из положительных пластинчатых электродов 11 генерирующего энергию элемента 18 имеет коллектор 11a положительного электрода, протягивающийся к выводу 14 положительного электрода, и слои 11b и 11c положительного электрода, сформированные на частях противоположных основных поверхностей коллектора 11a положительного электрода. Здесь слои 11b и 11c положительного электрода положительных пластинчатых электродов 11 не сформированы целиком над основными поверхностями коллекторов 11a положительного электрода, а сформированы только на частях основных поверхностей коллекторов 11a положительного электрода, на которых положительные пластинчатые электроды 11 в значительной степени покрывают разделители 12, когда положительные пластинчатые электроды 11, разделители 12 и отрицательные пластинчатые электроды 12 наслоены и собраны в генерирующий энергию элемент 18, как показано на фиг. 2. Хотя коллектор 11a положительного электрода и положительный пластинчатый электрод 11 сформированы из одного листа токопроводящего материала в настоящем варианте осуществления, коллектор 11a положительного электрода и положительный пластинчатый электрод 11 могут быть сформированы как отдельные составные части и соединены друг с другом.

[0014] Коллекторы 11a положительного электрода для положительных пластинчатых электродов 11 сформированы, например, из электрохимически устойчивой металлической фольги, такой как алюминиевая фольга, фольга из алюминиевого сплава, медная фольга или никелевая фольга. Слои 11b и 11c положительного электрода для положительного пластинчатого электрода 11 сформированы, например, посредством смешивания активного материала положительного электрода, такого как оксид композита лития, например никелат лития (LiNiO₂), манганат лития (LiMnO₂) или кобальтат лития (LiCoO₂) или халькогенид (смесь, например, из S, Se или Te и т.п.), токопроводящего реагента, такого как углеродная сажа, связующего вещества, такого как водная дисперсионная среда из полиполитетрафторэтилена и растворителя, нанесения получившегося в результате состава смеси на части основных поверхностей коллекторов 11a положительного электрода и подвергания нанесенного состава смеси сушке и прокатыванию.

[0015] Каждый из отрицательных пластинчатых электродов 13 генерирующего энергию элемента 18 имеет коллектор 13a отрицательного электрода, протягивающийся к выводу 15 отрицательного электрода, и слои 13b и 13c отрицательного электрода, сформированные на частях противоположных основных поверхностей коллектора 13a отрицательного электрода. Здесь слои 13b и 13c отрицательного электрода отрицательных пластинчатых электродов 13 не сформированы целиком над основными поверхностями коллекторов 13a отрицательного электрода, а сформированы только на частях основных поверхностей коллекторов 13a отрицательного электрода, на которых отрицательные пластинчатые электроды 13 в значительной степени покрывают разделители 12, когда положительные пластинчатые электроды 11, разделители 12 и отрицательные пластинчатые электроды 13 наслоены и собраны в генерирующий энергию элемент 18, как показано на фиг. 2. Хотя коллектор 13a отрицательного электрода и отрицательный пластинчатый электрод 13 сформированы из одного листа токопроводящего материала в настоящем варианте осуществления, коллектор 13a отрицательного электрода и отрицательный пластинчатый электрод 13 могут быть сформированы как отдельные составные части и соединены друг с другом.

[0016] Коллекторы 13a отрицательного электрода отрицательных пластинчатых электродов 13 сформированы, например, из электрохимически устойчивой металлической фольги, такой как никелевая фольга, медная фольга, фольга из нержавеющей стали или железная фольга. Слои 13b и 13c отрицательного электрода для отрицательных пластинчатых электродов 13 сформированы, например, посредством смешивания активного материала отрицательного электрода, способного абсорбировать и десорбировать ионы лития активного материала положительного электрода, такого как аморфно-углеродный материал, неграфитизируемый углеродный материал, графитизируемый углеродный материал или графит, с водной дисперсионной средой из измельченного стирол-бутадиенового каучука в качестве прекурсора к органической спеченной основе, сушки и пульверизации получающейся в результате смеси, смешивания полученного таким образом основного материала, в котором карбонизированный стирол-бутадиеновый каучук поддерживается на поверхностях частиц углерода с помощью связующего вещества, такого как эмульсия акриловой смолы, нанесения состава получающейся в результате смеси на части основных поверхностей коллектора 13a отрицательного электрода и подвергания нанесенного состава смеси сушке и прокатыванию.

[0017] Когда аморфный или неграфитизируемый углеродный материал используется в качестве активного материала отрицательного электрода, выходное напряжение батареи уменьшается с величиной разряда вследствие отсутствия плоского профиля потенциала во время зарядки/разрядки. Использование такого аморфного или неграфитизируемого углеродного материала в качестве активного материала отрицательного электрода, таким образом, полезно для применений в источниках энергии электрических транспортных средств ввиду возникновения нерезких падений выходной мощности.

[0018] Разделители 12 генерирующего энергию элемента 18 функционируют, чтобы предотвращать короткое замыкание между положительным и отрицательным пластинчатыми электродами 11 и 13, и могут иметь функцию удерживания материала электролита. Каждый из разделителей 12 реализуется в форме, например, пористой пленки полиолефина, такого как полиэтилен (PE) или полипропилен (PP), с тем, чтобы закрывать поры в пористой пленке посредством тепловыделения с проходом сверхтока и тем самым проявлять функцию прерывания тока.

[0019] В настоящем варианте осуществления разделитель 12 отдельно не ограничен однослойной полиолефиновой пленкой. Разделитель 12 может альтернативно иметь трехслойную структуру, в которой полипропиленовая пленка проложена между полиэтиленовыми пленками, или слоистую структуру, в которой пористая полиолефиновая пленка наслоена на органический нетканый материал, и т.д. Формирование разделителя 12 с такой многослойной структурой обеспечивает различные функции, такие как функция ограничения сверхтока, функция удержания электролита и функция сохранения формы разделителя (улучшение жесткости).

[0020] В генерирующем энергию элементе 18 положительные пластинчатые электроды 11 и отрицательные пластинчатые электроды 13 попеременно наслоены вместе с каждым из разделителей 12, вставленных между смежными положительным и отрицательным пластинчатыми электродами 11 и 13. Два положительных пластинчатых электрода 11 соединены через соответствующие коллекторы 11a положительных электродов с выводом 14 положительного электрода из металлической фольги, тогда как три отрицательных пластинчатых электрода 13 соединены через соответствующие коллекторы 13a отрицательных электродов с выводом 15 отрицательного электрода из металлической фольги.

[0021] Число положительных пластинчатых электродов 11, разделителей 12 и отрицательных пластинчатых электродов 13 генерирующего энергию элемента 18 не ограничивается, в частности, вышеуказанным. Например, альтернативно возможно предоставлять генерирующий энергию элемент 18 с одним положительным пластинчатым электродом 11, двумя разделителями 12 и тремя отрицательными пластинчатыми электродами 13. Число положительных пластинчатых электродов 11, разделителей 12 и отрицательных пластинчатых электродов 13 может быть выбрано по необходимости.

[0022] Нет конкретного ограничения на выводы 14 и 15 положительного и отрицательного электродов, пока каждый из выводов 14 и 15 положительного и отрицательного электродов сформирован из электрохимически устойчивого металлического материала. Вывод 14 положительного электрода сформирован, например, из алюминиевой фольги, фольги из алюминиевого сплава, медной фольги или никелевой фольги с толщиной около 0,2 мм, как в случае коллекторов 11a положительного электрода. Вывод 15 отрицательного электрода сформирован, например, из никелевой фольги, медной фольги, фольги из нержавеющей стали или железной фольги с толщиной около 0,2 мм, как в случае коллекторов 13a отрицательного электрода.

[0023] Как уже упомянуто выше, пластинчатый электрод 11, 13 соединен с выводом 14, 15 электрода посредством протягивания коллектора 11a, 13a из металлической фольги пластинчатого электрода 11, 13 к выводу 14, 15 электрода, т.е. формирования слоев электрода (слоев 11b и 11c положительного электрода или слоев 13b и 13c отрицательного электрода) на некоторой части листа 11a, 13a из металлической фольги и использования оставшейся конечной части листа 11a, 13a из металлической фольги в качестве элемента для соединения с выводом 14, 15 электрода. Альтернативно, коллектор 11a, 13a между слоями положительного или отрицательного электрода и соединяющий элемент могут быть сформированы из отдельных листов металлической фольги и соединены друг с другом. Последующие объяснения, в частности, ссылаются на случай, где коллектор между слоями положительного или отрицательного электрода и соединяющий элемент сформированы из одного листа металлической фольги.

[0024] Генерирующий энергию элемент 18 размещается и герметизируется в верхнем и нижнем элементах 16 и 17 оболочки. Хотя специально не иллюстрировано на чертежах, каждый из верхнего и нижнего элементов 16 и 17 оболочки имеет трехслойную структуру, включающую в себя, в порядке от внутренней стороны к наружной стороне плоской батареи 1, внутренний слой, сформированный из пленки на основе смолы, имеющей хорошее сопротивление электролиту и свойства термической адгезии, такой как полиэтилен, модифицированный полиэтилен, полипропилен, модифицированный полипропилен или иономерная смола, промежуточный слой, сформированный из металлической фольги, такой как алюминиевая фольга, и внешний слой, сформированный из пленки на основе смолы, имеющей хорошие электроизолирующие свойства, такой как полиамидная смола или полиэфирная смола.

[0025] Другими словами, каждый из верхнего и нижнего элементов 16 и 17 оболочки сформирован из гибкого материала, такого как полимер-металлический тонкопленочный многослойный материал, имеющий лист металлической фольги, такой как алюминиевая фольга, пленку из полиэтилена, модифицированного полиэтилена, полипропилена, модифицированного полипропилена или иономерной смолы, наслоенную на поверхность металлической фольги (внутренняя сторона плоской батареи 1), и пленку из полиамидной смолы или полиэфирной смолы, наслоенную на другую поверхность металлической фольги (внешняя сторона плоской батареи 1).

[0026] Элемент 16, 17 оболочки сам может быть усилен по прочности посредством предоставления не только полимерных слоев, но также металлического слоя в элементе 16, 17 оболочки, как упомянуто выше. Дополнительно, элемент 16, 17 оболочки может обеспечивать хорошую термическую адгезию с металлическим выводом 14, 15 электрода посредством формирования внутреннего слоя элемента 16, 17 оболочки, например из полиэтилена, модифицированного полиэтилена, полипропилена, модифицированного полипропилена или иономерной смолы.

[0027] Как показано на фиг. 1 и 2, вывод 14 положительного электрода выведен со стороны одного конца элементов 16 и 17 оболочки; вывод 15 отрицательного электрода выведен со стороны другого конца элементов 16 и 17 оболочки. Поскольку существуют некоторые зазоры, сделанные в частях термической плавки между элементами 16 и 17 оболочки согласно толщине выводов 14 и 15 положительного и отрицательного электродов, герметизирующие пленки из полиэтилена, полипропилена и т.д. могут быть размещены в частях соприкосновения между выводами 14 и 15 электродов и элементами 16 и 17 оболочки с тем, чтобы поддерживать герметичность внутреннего пространства плоской батареи 1. Герметизирующая пленка предпочтительно сформирована из того же вида полимерного материала, что и материал элементов 16 и 17 оболочки, с точки зрения свойств термической адгезии, относительно каждого из выводов 14 и 15 положительного и отрицательного электродов.

[0028] Генерирующий энергию элемент 18 и части выводов 14 и 15 положительного и отрицательного электродов заключены в элементах 16 и 17 оболочки. Внутреннее пространство, определенное элементами 16 и 17 оболочки, вакуумировано, в то же время будучи заполнено жидким раствором электролита из литиевой соли, такой как перхлорат лития, фтороборат лития или гексафторфосфат лития, в качестве растворенного вещества в органическом жидком растворителе. После этого внешние наружные кромки элементов 16 и 17 оболочки термически свариваются друг с другом посредством тепловой прессовки.

[0029] Примерами органического жидкого растворителя являются эфирные растворители, такие как пропиленкарбонат (PC), этиленкарбонат (EC), диметилкарбонат (DMC) и метилэтилкарбонат. В настоящем варианте осуществления органический жидкий растворитель не ограничен вышеуказанными. Альтернативно может быть использован органический жидкий растворитель, приготовленный посредством смешивания эфирного растворителя, такого как γ-бутиролактон (γ-BL) или диэтоксиэтан (DEE), или другого растворителя с эфирным растворителем.

[0030] Основная структура плоской батареи 1 согласно настоящему варианту осуществления была описана выше. Часть соединения между выводом 14, 15 электрода и коллекторами 11a, 13a будет далее объяснена ниже подробно.

[0031] [Первый вариант осуществления]

Фиг. 3 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов. Здесь элементы 16 и 17 оболочки и генерирующий энергию элемент 18 опущены на фиг. 3. Часть соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов аналогична по структуре части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов. Фиг. 4 - это вид в поперечном разрезе, взятом вдоль линии A-A на фиг. 3.

[0032] Вывод 15 отрицательного электрода и три коллектора 13a отрицательных электродов соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через, например, шесть сварных соединений 20. Вывод 15 отрицательного электрода имеет токопроводящий сегмент 151, разделенный на множество элементов, и изолирующий сегмент 152, покрывающий токопроводящий сегмент 151. Более конкретно, токопроводящий сегмент 151 имеет шесть плоских проводников в форме кабеля, сформированных из токопроводящего материала (материала проводника), такого как медь, и индивидуально приваренных соответствующими сварными соединениями 20 к коллекторам 13a отрицательных электродов. Шесть проводников токопроводящего сегмента 151 сформированы таким образом, чтобы протягиваться от коллекторов 13a отрицательных электродов к внешним наружным кромкам элементов 16 и 17 оболочки.

[0033] Токопроводящий сегмент 151 покрыт изолирующим сегментом 152 так, что изолирующий сегмент 152 удерживает боковые стороны плоских проводников токопроводящего сегмента 151 и, тем самым, сохраняет эти проводники токопроводящего сегмента 151 изолированными друг от друга. Изолирующий сегмент 152 размещен между множеством проводников токопроводящего сегмента 151 в направлении плоскости (т.е. вышеупомянутом направлении расширения/сжатия) коллекторов 13a отрицательных электродов. Дополнительно, изолирующий сегмент 152 сформирован из материала, такого как полимер, имеющего более высокую эластичность, чем материал токопроводящего сегмента 151. Термин "эластичность" здесь ссылается на способность материала расширяться и сжиматься под термическим напряжением или механическим напряжением и т.д.

[0034] Фиг. 3 соответствует виду сверху вывода 15 отрицательного электрода и коллекторов 13a отрицательных электродов, при рассмотрении с нижней стороны на фиг. 2 (стороны нижнего элемента 17 оболочки). Хотя вывод 15 отрицательного электрода иллюстрирован как короткий по длине на чертеже, возможно растягивать вывод 15 отрицательного электрода до произвольной длины. В одном примере вывод 15 отрицательного электрода, который имеет токопроводящий сегмент 151 с множеством проводников и изолирующий сегмент 152, как одно целое может быть предусмотрен в форме гибкого кабеля и тем самым может изгибаться и скручиваться. В другом примере изолирующий сегмент 152 может быть сформирован из любого полимерного материала относительно высокой жесткости, так что вывод 15 отрицательного электрода может сохранять свою форму. Концы проводников токопроводящего сегмента 151 выставлены из изолирующего сегмента 152 в обеих конечных частях вывода 15 отрицательного электрода. Один из оголенных концов каждого проводника токопроводящего сегмента 151 соединен сварным соединением 20 с коллектором 13a отрицательного электрода. Другой оголенный конец каждого проводника токопроводящего сегмента 151 соединен с проводом (не показан) снаружи плоской батареи 1.

[0035] В вышеупомянутой структуре плоской батареи 1 вывод электрода, такой как вывод 14 положительного электрода или вывод 15 отрицательного электрода, и коллекторы, такие как коллекторы 11a положительных электродов или коллекторы 13a отрицательных электродов механически сжимаются или подвергаются нагреву, сформированному посредством ультразвуковых колебаний во время их сварки. Это может вести к разнице в степени расширения/сжатия между выводом 14, 15 электрода и коллекторами 11a, 13a даже в случае, когда вывод 14, 15 электрода и коллекторы 11a, 13a сформированы из одного и того же вида материала.

[0036] Таким образом, существует вероятность складок в коллекторах 11a, 13a и разрывов в сварных соединениях 20, когда коллекторы 11a, 13a расширяются больше, чем вывод 14, 15 электрода во время сварки. Аналогично, существует вероятность складок в выводе 14, 15 электрода и разрывы в сварных соединениях 20, когда вывод 14, 15 электрода расширяется больше, чем коллекторы 11a, 13a во время сварки. Здесь, на фиг. 3, определено, что расстояние Ic - это расстояние между двумя крайними проводниками токопроводящего сегмента 151, покрытого изолирующим сегментом 152; и расстояние It соединения - это расстояние между двумя крайними сварными соединениями 20. В случае, например, когда расстояние Ic увеличивается посредством расширения коллекторов 13a отрицательных электродов под воздействием тепла во время сварки, возникают складки в выводе 15 электрода или коллекторах 13a отрицательных электродов и разрывы в сварных соединениях 20, если расстояние It соединения не изменяется в ответ на такое расширение.

[0037] В плоской батарее 1 настоящего варианта осуществления, однако, вывод 14, 15 электрода имеет изолирующий сегмент 152, сформированный из материала, имеющего более высокую эластичность, чем материал токопроводящего сегмента, как упомянуто выше. Например, когда коллекторы 11a, 13a расширяются под воздействием тепла во время сварки, изолирующий сегмент 152 расширяется так, чтобы сопровождать и позволять расширение коллекторов 11a, 13a и тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20. Когда коллекторы 11a, 13a сжимаются при падении температуры после сварки, изолирующий сегмент 152 сжимается так, чтобы сопровождать и позволять сжатие коллекторов 11a, 13a и тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20. Таким образом, напряжение при сварке не фокусируется на сварных соединениях 20 и может быть ослаблено посредством изолирующего сегмента 152 так, чтобы предотвращать разрывы в сварных соединениях 20.

[0038] В выводе 14, 15 электрода токопроводящий сегмент 151 снабжен множеством проводников в форме кабеля; а изолирующий сегмент 152 размещен между этими проводниками токопроводящего сегмента 151 в настоящем варианте осуществления. Когда расстояние между сварными соединениями 20 изменяется посредством расширения и сжатия коллекторов 11a, 13a во время сварки, расстояние между проводниками токопроводящего сегмента 151 изменяется в ответ на расширение и сжатие коллекторов 11a, 13a, так что напряжение вследствие такого расширения и сжатия может ослабляться посредством изолирующего сегмента 152.

[0039] Хотя изолирующий сегмент 152 предусмотрен в выводе 14, 15 электрода и приспособлен, чтобы ослаблять напряжение при сварке в настоящем варианте осуществления, альтернативно возможно принимать любую другую составную часть, такую как проводник, имеющий более высокую эластичность, чем токопроводящий сегмент 151, в качестве снимающего напряжение сегмента вместо изолирующего сегмента 152. В настоящем варианте осуществления проводники токопроводящего сегмента 151 предусмотрены в форме плоского кабеля, но могут быть альтернативно предусмотрены в форме кабеля с круглым поперечным сечением или могут необязательно быть предусмотрены в форме кабеля.

[0040] В настоящем варианте осуществления изолирующий сегмент 152 соответствует снимающему напряжение сегменту настоящего изобретения.

[0041] [Второй вариант осуществления]

Фиг. 5 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Здесь элементы 16 и 17 оболочки и генерирующий энергию элемент 18 опущены на фиг. 5. Общая структура плоской батареи 1 настоящего варианта осуществления является такой же, что и структура варианта осуществления, упомянутого выше со ссылкой на фиг. 1 и 2. Часть соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов аналогична по структуре части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов как показано на фиг. 1 и 2.

[0042] Вывод 15 отрицательного электрода настоящего варианта осуществления, показанный на фиг. 5, отличается от показанного на фиг. 3 в том, что разрезы 153 сформированы в выводе 15 отрицательного электрода. Что касается других конфигураций, вышеприведенное объяснение первого варианта осуществления может быть применено в случае необходимости.

[0043] В выводе 15 отрицательного электрода разрезы 153 сформированы в позициях между множеством проводников токопроводящего сегмента 151 посредством создания вырезов в изолирующем сегменте 152 от конечной поверхности изолирующего сегмента 152, обращенной к коллекторам 13a электродов, по направлению к внешним наружным кромкам элементов 16 и 17 оболочки. Разрезы 153 проходят в направлении центральных осей проводников токопроводящего сегмента 151 таким образом, что концы разрезов 153 расположены в или около центра изолирующего сегмента 152 в осевом направлении. Ширина разрезов 153 предпочтительно сделана большей или равной половине расстояния между проводниками токопроводящего сегмента 151 и меньшей, чем длина проводников токопроводящего сегмента 151 в поперечном направлении (т.е. направлении, перпендикулярном осевому направлению). В этой конфигурации расширение и сжатие токопроводящего сегмента 151 может быть ослаблено посредством разрезов 151 во время сварки.

[0044] Как упомянуто выше, разрезы 153 сформированы в изолирующем сегменте 152 таким образом, что каждый из разрезов 153 проходит от коллекторов 11a, 13a по направлению к внешним наружным кромкам элементов 16 и 17 оболочки в настоящем варианте осуществления. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода расширяются во время соединения сварных соединений 20, разрезы 153 расширяются так, чтобы тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода сжимаются, разрезы 153 сужаются так, чтобы тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20.

[0045] Поскольку разрезы 153 сформированы в изолирующем сегменте 152, изолирующий сегмент 152 может расширяться или сжиматься с небольшим усилием относительно напряжения при сварке на коллекторах 11a, 13a или выводе 14, 15 электрода. Это допускает более легкое расширение или сжатие изолирующего сегмента 152 с тем, чтобы эффективно уменьшать нагруженность на сварных соединениях 20.

[0046] В настоящем варианте осуществления один разрез 153 сформирован между смежными проводниками токопроводящего сегмента 151, как показано на фиг. 5. Множество разрезов 153 может альтернативно быть сформировано посредством создания множества вырезов в форме прерывистой линии между смежными проводниками токопроводящего сегмента, как показано на фиг. 6. Фиг. 6 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, который соответствует фиг. 5. Длина прерывистой линии, сформированной посредством разрезов 153, предпочтительно сделана большей или равной половине длины проводников токопроводящего сегмента 151 в осевом направлении и меньшей, чем длина изолирующего сегмента 152 в осевом направлении.

[0047] Как показано на фиг. 7 и 8, выемки 154 могут альтернативно быть сформированы вместо разрезов 153. Фиг. 7 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения, который соответствует фиг. 5. Фиг. 8 - вид в поперечном разрезе, взятом вдоль линии B-B на фиг. 7. Выемки 154 сформированы в основной поверхности изолирующего сегмента 152 в позициях между проводниками токопроводящего сегмента 151 таким образом, чтобы протягиваться в осевом направлении проводников токопроводящего сегмента 151. Толщина части изолирующего сегмента 152, в которой сформированы выемки 154, меньше, чем толщина части изолирующего сегмента 152, в которой выемки 154 не сформированы. Дополнительно, длина выемок 154 в осевом направлении проводников токопроводящего сегмента 151 предпочтительно сделана большей или равной половине длины проводников токопроводящего сегмента 151 в их осевом направлении и меньшей, чем длина изолирующего сегмента 152 в осевом направлении. Это допускает более легкое расширение и сжатие части изолирующего сегмента 152, в которой выемки 154 сформированы, когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода расширяются или сжимаются во время соединения сварных соединений 20, с тем, чтобы эффективно уменьшать нагруженность на сварных соединениях 20 и предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20.

[0048] Хотя выемки 154 сформированы в одной основной поверхности изолирующего сегмента 152, как показано на фиг. 7 и 8 в настоящем варианте осуществления, выемки 154 могут альтернативно быть сформированы в обеих основных поверхностях изолирующего сегмента 152, как показано на фиг. 9. Фиг. 9 - это вид в поперечном разрезе части вывода 15 отрицательного электрода, который соответствует фиг. 8.

[0049] В настоящем варианте осуществления разрез 153 соответствует вырезу настоящего изобретения.

[0050] [Третий вариант осуществления]

Фиг. 10 - это вид в поперечном разрезе плоской батареи согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Здесь элементы 16 и 17 оболочки опущены на фиг. 10. Общая структура плоской батареи 1 настоящего варианта осуществления является такой же, что и структура варианта осуществления, упомянутого выше со ссылкой на фиг. 1 и 2.

[0051] Плоская батарея 1 настоящего варианта осуществления отличается от батареи вышеупомянутого первого варианта осуществления в структуре части соединения между выводом 14, 15 электрода и коллекторами 11a, 13a. Что касается других конфигураций, вышеприведенные объяснения первого и второго вариантов осуществления могут быть применены в случае необходимости.

[0052] Как показано на фиг. 10, плоская батарея 1 включает в себя четыре отрицательных пластинчатых электрода 13 и три положительных пластинчатых электрода 11, поочередно наслоенных вместе. Среди четырех коллекторов 13a отрицательных электродов два верхних коллектора 131a и 131b отрицательных электродов соединены посредством сварки с частью 15a вывода отрицательного электрода; а два нижних коллектора 131c и 131d отрицательных электродов соединены посредством сварки с частью 15b вывода отрицательного электрода. Среди трех коллекторов 11a положительных электродов один верхний коллектор 111a положительного электрода соединен посредством сварки с частью 14a вывода положительного электрода; а два нижних коллектора 111b и 111c положительных электродов соединены посредством сварки с частью 14b вывода положительного электрода.

[0053] В первом варианте осуществления вывод 14, 15 электрода и коллекторы 11a, 13a соединены вместе в позиции соединения смежно с позицией герметизации элементов 16 и 17 оболочки. В настоящем варианте осуществления, наоборот, вывод 14, 15 электрода и коллекторы 11a, 13a соединены вместе в позиции соединения ближе к генерирующему энергию элементу 18, чем позиция соединения первого варианта осуществления.

[0054] Вывод 14, 15 электрода вводится по направлению к коллекторам 11a, 13a из позиции герметизации элементов 16 и 17 оболочки и затем разветвляется на два верхних и нижних слоя в некоторой средней точке во внутреннем пространстве плоской батареи 1. А именно, один конец вывода 15 отрицательного электрода разделен на части 15a и 15b вывода отрицательного электрода; и один конец вывода 14 положительного электрода разделен на части 14a и 14b вывода положительного электрода.

[0055] Далее часть соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a будет объяснена ниже со ссылкой на фиг. 11. Фиг. 11 - это увеличенный вид сверху части соединения между частями 15a и 15b вывода отрицательного электрода и коллекторами 131a, 131b, 131c и 131d отрицательных электродов. Здесь элементы 16 и 17 оболочки и генерирующий энергию элемент 18 опущены на фиг. 11. Поскольку часть соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов аналогична по структуре с частью соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов, объяснение части соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов будет опущено с этого места.

[0056] Части 15a и 15b вывода отрицательного электрода предусматривают множество токопроводящих сегментов 151, каждый из которых покрыт изолирующим сегментом 152 так, что проводники токопроводящих сегментов 151 частей 15a, 15b вывода отрицательного электрода сохраняются изолированными друг от друга во внутреннем пространстве плоской батареи 1. Проводники токопроводящего сегмента 151 части 15a вывода отрицательного электрода соединены сварными соединениями 20 с коллекторами 131a и 131b отрицательных электродов, тогда как проводники токопроводящего сегмента 151 части 15b вывода отрицательного электрода соединены сварными соединениями 20 с коллекторами 131c и 131d отрицательных электродов. Таким образом, изолирующий сегмент 152 частично делится в позиции между токопроводящими сегментами 151 частей 15a и 15b вывода отрицательного электрода так, что раздел проходит от коллектора 13a отрицательного электрода к внешним наружным кромкам элементов 16 и 17 оболочки и служит как разрез 155.

[0057] В противоположность настоящему варианту осуществления, в случае соединения множества коллекторов в форме пластин с одним выводом электрода в форме пластины, расстояние между двумя крайними сварными соединениями 20 становится относительно большим вследствие необходимости предусматривать сварные соединения 20 согласно ширине коллекторов и ширине вывода электрода. Это ведет к большой нагруженности на сварных соединениях 20 вследствие увеличения величины расширения и сокращения расстояния между крайними сварными соединениями 20, когда коллекторы или вывод электрода расширяются и сжимаются во время сварки.

[0058] С другой стороны, коллекторы 13a и 13b отрицательных электродов и часть 15a вывода отрицательного электрода соединены вместе; и коллекторы 13c и 13d отрицательных электродов и часть 15b вывода отрицательного электрода соединены вместе в настоящем варианте осуществления. Дополнительно, коллектор 111a положительного электрода и часть 14a вывода положительного электрода соединены вместе; и коллекторы 111b и 111c положительных электродов и часть 14b вывода положительного электрода соединены вместе. Поскольку ширина вывода 14, 15 электрода разделена и соединена с множеством коллекторов 131a, 131b, 131c и 131d или коллекторов 111a, 111b и 111c, расстояние между крайними сварными соединениями 20 в каждой части соединения (соответствующее расстоянию It на фиг. 3) может быть уменьшено так, чтобы ослаблять напряжение на сварных соединениях 20 и тем самым эффективно предотвращать складки в выводе 14, 15 электрода и коллекторах 11a, 13a и разрывы в сварных соединениях 20.

[0059] В настоящем варианте осуществления токопроводящие сегменты 151 частей 15a и 15b вывода отрицательного электрода сохраняются изолированными друг от друга посредством изолирующего сегмента 152 во внутреннем пространстве плоской батареи 1, так что ток, сгенерированный посредством электродвижущей силы генерирующего энергию элемента 18, независимо протекает через токопроводящие сегменты 151 частей 15a и 15b вывода отрицательного электрода. В этой конфигурации зарядный ток может быть подан через токопроводящие сегменты 151 частей 15a и 15b вывода отрицательного электрода независимо соответственно во время заряда плоской батареи 1. Таким образом, возможно, выбирая маршруты проведения тока токопроводящих сегментов 151, соединенных с проводами за пределами плоской батареи 1, под управлением блока управления зарядом/разрядом во время заряда/разряда, выборочно подавать ток, например, через проводники токопроводящего сегмента 151 части 15a вывода отрицательного электрода. В случае, например, короткого замыкания или повреждения, вызванного вследствие срока эксплуатации батареи поблизости от коллектора 131c отрицательного электрода, зарядный ток может внешне управляться так, чтобы не протекать через часть 15c вывода отрицательного электрода, соединенную с таким короткозамкнутым или поврежденным коллектором 131c отрицательного электрода. Это делает возможным предотвращение падения напряжения, вызванного утечкой тока вследствие протекания зарядного тока через короткозамкнутую или поврежденную часть. Разрядный ток может также управляться таким образом, чтобы не протекать через короткозамкнутую или поврежденную часть во время разряда. Это делает возможным предотвращение отклонений напряжения плоской батареи 1.

[0060] Дополнительно, разрез 155 сформирован между токопроводящими сегментами 151 частей 15a и 15b вывода отрицательного электрода. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода расширяются во время соединения сварных соединений 20, разрез 155 расширяется так, чтобы предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода сжимаются, разрез 155 сужается так, чтобы предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20.

[0061] В настоящем варианте осуществления разрез 155 соответствует вырезу настоящего изобретения.

[0062] [Четвертый вариант осуществления]

Фиг. 12 - это вид в поперечном разрезе плоской батареи согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Здесь элементы 16 и 17 оболочки опущены на фиг. 18. Общая структура плоской батареи 1 настоящего варианта осуществления является такой же, что и структура варианта осуществления, упомянутого выше со ссылкой на фиг. 1 и 2.

[0063] Плоская батарея 1 настоящего варианта осуществления отличается от батареи вышеупомянутого первого варианта осуществления в структуре части соединения между выводом 14, 15 электрода и коллекторами 11a, 13a. Что касается других конфигураций, вышеприведенные описания первого, второго и третьего вариантов осуществления могут быть применены в случае необходимости.

[0064] Как показано на фиг. 12, плоская батарея 1 включает в себя четыре отрицательных пластинчатых электрода 13 и три положительных пластинчатых электрода 11, поочередно наслоенных вместе в настоящем варианте осуществления. Четыре коллектора 13a отрицательных электродов, которые пронумерованы как 131a, 131b, 131c и 131d в порядке от верхней стороны, соединены сваркой с частями 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода соответственно. Три коллектора 11a положительных электродов, которые пронумерованы как 111a, 111b и 111c в порядке от верхней стороны, соединены сваркой с частями 14a, 14b и 14c вывода положительного электрода соответственно.

[0065] В первом варианте осуществления вывод 14, 15 электрода и коллекторы 11a, 13a соединены вместе в позиции соединения смежно с позицией герметизации элементов 16 и 17 оболочки. В настоящем варианте осуществления, наоборот, вывод 14, 15 электрода и коллекторы 11a, 13a соединены вместе в позиции соединения ближе к генерирующему энергию элементу 18, чем позиция соединения первого варианта осуществления.

[0066] Вывод 14, 15 электрода вводится по направлению к коллекторам 11a, 13a от позиции герметизации элементов 16 и 17 оболочки. Вывод 15 отрицательного электрода разветвляется на четыре слоя в некой средней точке во внутреннем пространстве плоской батареи 1, тогда как вывод 14 положительного электрода разветвляется на три слоя в некой средней точке во внутреннем пространстве плоской батареи 1. А именно, один конец вывода 15 отрицательного электрода разделен на части 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода; и один конец вывода 14 положительного электрода разделен на части 14a, 14b и 14c вывода положительного электрода.

[0067] Далее часть соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a будет объяснена ниже со ссылкой на фиг. 13. Фиг. 13 - это увеличенный вид сверху части соединения между частями 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода и коллекторами 131a, 131b, 131c и 131d отрицательных электродов. Здесь элементы 16 и 17 оболочки и генерирующий энергию элемент 18 опущены на фиг. 13. Поскольку часть соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов аналогична по структуре с частью соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов, объяснение части соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов будет опущено с этого места.

[0068] Вывод 15 отрицательного электрода предусматривает множество токопроводящих сегментов 15, каждый из которых покрыт изоляционным сегментом 152, так что проводники токопроводящих сегментов 151 вывода 15 отрицательного электрода сохраняются изолированными друг от друга во внутреннем пространстве плоской батареи 1. Проводники токопроводящего сегмента 151 части 15a вывода отрицательного электрода соединены сварными соединениями 20 с коллектором 131a отрицательного электрода. Аналогично, проводники других токопроводящих сегментов 151 соединены сварным соединением 20 с коллекторами 131b, 131c и 131d отрицательных электродов.

[0069] Как упомянуто выше, вывод 15 отрицательного электрода разделен на части 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода согласно числу коллекторов 131a, 131b, 131c и 131d отрицательных электродов, так что коллекторы 131a, 131b, 131c и 131d соединены с частями 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода соответственно в настоящем варианте осуществления. В результате разделения вывода 15 отрицательного электрода разрезы 155 сформированы в изолирующем сегменте 152 в позициях между частями 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода. Расстояние между крайними сварными соединениями 20 в каждой части соединения может, таким образом, быть уменьшено с тем, чтобы ослаблять напряжение на сварных соединениях 20 и тем самым эффективно предотвращать складки в выводе 14, 15 электрода и коллекторах 11a, 13a и разрывы в сварных соединениях 20.

[0070] В настоящем варианте осуществления токопроводящие сегменты 151 частей 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода сохраняются изолированными друг от друга посредством изолирующего сегмента 152 во внутреннем пространстве плоской батареи 1, так что ток, сформированный посредством электродвижущей силы генерирующего энергию элемента 18, независимо протекает через токопроводящие сегменты 151. В этой конфигурации зарядный ток может быть подан через токопроводящие сегменты 151 независимо соответствующим образом во время заряда плоской батареи 1. Таким образом, возможно, выбирая маршруты проведения тока токопроводящих сегментов 151, соединенных с проводами за пределами плоской батареи 1, под управлением блока управления зарядом/разрядом во время заряда/разряда, выборочно подавать ток, например, через проводники токопроводящих сегментов 151. В случае, например, короткого замыкания или повреждения, вызванного вследствие срока эксплуатации батареи поблизости от любого из коллекторов 13a отрицательных электродов, зарядный ток может внешне управляться так, чтобы не протекать через часть 15c вывода отрицательного электрода, соединенную с таким короткозамкнутым или поврежденным коллектором 13a отрицательного электрода. Это делает возможным предотвращение падения напряжения, вызванного утечкой тока вследствие протекания зарядного тока через короткозамкнутую или поврежденную часть. Разрядный ток может также управляться таким образом, чтобы не протекать через короткозамкнутую или поврежденную часть во время разряда. Это делает возможным предотвращение отклонений напряжения в плоской батарее 1. То же применимо к предотвращению падения напряжения и отклонениям напряжения в плоской батарее 1, вызванным утечкой тока на стороне положительного электрода.

[0071] Дополнительно, разрезы 155 сформированы в изолирующем сегменте 152 в позициях между токопроводящими сегментами 151 вывода 15 отрицательного электрода в настоящем варианте осуществления. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода расширяются во время соединения сварных соединений 20, разрезы 155 расширяются так, чтобы тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20. Когда коллекторы 11a, 13a или вывод 14, 15 электрода сжимаются, разрезы 155 сужаются так, чтобы тем самым предотвращать складки в коллекторах 11a, 13a, в то же время сохраняя прочность соединения сварных соединений 20.

[0072] Настоящий вариант осуществления может быть модифицирован так, что, по меньшей мере, любой из вывода 14 положительного электрода и вывода 15 отрицательного электрода имеет множество частей вывода электрода, соединенных с соответствующими коллекторами 11a, 13a.

[0073] [Пятый вариант осуществления]

Фиг. 14 - это увеличенный вид сверху части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательного электрода согласно другому примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Здесь элементы 16 и 17 оболочки и генерирующий энергию элемент 18 опущены на фиг. 14. Часть соединения между выводом 14 положительного электрода и коллекторами 11a положительных электродов аналогична по структуре части соединения между выводом 15 отрицательного электрода и коллекторами 13a отрицательных электродов.

[0074] Вывод 15 отрицательного электрода и три коллектора 13a отрицательных электродов соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через, например, шесть сварных соединений 20. Вывод 15 отрицательного электрода имеет токопроводящий сегмент 151 с множеством проводников в форме кабеля, другой тип токопроводящего сегмента 156 и изолирующий сегмент 152, покрывающий токопроводящий сегмент 151 и другой тип токопроводящего сегмента 156. Токопроводящий сегмент 151 имеет шесть плоских проводников в форме кабеля, сформированных из токопроводящего материала (материала проводника), такого как медь. Другой тип токопроводящего сегмента 156 сформирован из другого токопроводящего материала, отличного от токопроводящего сегмента 151, а более конкретно, сформированного как кабель из другого металла. Например, другой тип токопроводящего сегмента 156 может быть сформирован из константана и т.д. Таким образом, другой тип токопроводящего сегмента 156 является другим видом металла или полупроводника, отличным от токопроводящего сегмента 151. Пять проводников токопроводящего сегмента 151 и проводник (или полупроводник) другого типа токопроводящего сегмента 156 сформированы таким образом, чтобы протягиваться от коллектора 13a отрицательного электрода к внешним наружным кромкам элементов 16 и 17 оболочки.

[0075] Каждый из токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156 покрыт изолирующим сегментом 152 так, что изолирующий сегмент 152 удерживает боковые поверхности плоских проводников токопроводящих сегментов 151 и проводник другого типа токопроводящего сегмента 156 и сохраняет, по меньшей мере, один из проводников токопроводящего сегмента 151 изолированным от проводника другого типа токопроводящего сегмента 156.

[0076] Вывод 15 отрицательного электрода, как единое целое, может проявлять гибкость, как упомянуто ранее. Концы проводников токопроводящего сегмента 151 и концы проводника другого типа токопроводящего сегмента 156 выставлены из изолирующего сегмента 152 в обеих конечных частях вывода 15 отрицательного электрода. Один из оголенных концов каждого проводника токопроводящего сегмента 151 или другого типа токопроводящего сегмента 156 соединен сварным соединением 20 с коллекторами 13a отрицательных электродов. Другой оголенный конец каждого проводника токопроводящего сегмента 151 или другого типа токопроводящего сегмента 156 соединен с проводом снаружи плоской батареи 1.

[0077] Таким образом, токопроводящий сегмент 151 и другой тип токопроводящего сегмента 156 сохраняются изолированными друг от друга посредством изолирующего сегмента 152 во внутреннем пространстве плоской батареи 1. Здесь другой тип токопроводящего сегмента 156 и коллекторы 13a отрицательных электродов, как правило, выполнены из различных видов металлов. Существует опасность коррозии (гальванической коррозии) в сварном соединении 20, где эти различные виды металлов удерживаются в соприкосновении друг с другом. Для того, чтобы предотвращать такую коррозию, полимерная лента может быть приклеена, чтобы герметизировать сварное соединение 20 другого типа токопроводящего сегмента 156.

[0078] В вышеупомянутой структуре внутренняя температура плоской батареи 1 может быть детектирована посредством токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156. Поскольку токопроводящий сегмент 151 и другой тип токопроводящего сегмента 156 сохраняются изолированными друг от друга во внутреннем пространстве плоской батареи 1, выходной ток генерирующего энергию элемента 18 протекает к батарее снаружи по независимым проводящим путям токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156. Когда внутренняя температура плоской батареи 1 передается токопроводящему сегменту 151 и другому типу токопроводящего сегмента 156, возникает разница в температуре между токопроводящим сегментом 151 и другим типом токопроводящего сегмента 156. Поскольку другой тип токопроводящего сегмента 156 сформирован из материала, отличного от токопроводящего сегмента 151, напряжение возникает между токопроводящим сегментом 151 и другим типом токопроводящего сегмента 156 посредством эффекта Зеебека. Наружные концы токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156 батареи выведены из плоской батареи 1 и соединены с датчиком напряжения, так что внутренняя температура плоской батареи 1 может быть определена при детектировании напряжения датчиком напряжения. А именно, токопроводящий сегмент 151 и другой тип токопроводящего сегмента 156 служат в качестве точек соприкосновения с датчиком напряжения; а датчик напряжения служит в качестве датчика для детектирования температуры внутреннего пространства батареи.

[0079] Обычно датчик температуры, такой как термопара, расположен снаружи плоской батареи 1 так, что внутренняя температура батареи опосредованно измеряется посредством термопары для управления зарядом/разрядом плоской батареи 1. Когда датчик температуры, такой как термопара, расположен в элементе 16, 17 оболочки батареи, чтобы измерять температуру батареи через элемент 16, 17 оболочки, нельзя сказать, что датчик показывает достаточный отклик на рост внутренней температуры батареи. В настоящем варианте осуществления внутренняя температура батареи измеряется посредством токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156, как упомянуто выше. Это делает возможным увеличение отклика на изменения температуры батареи и улучшение точности детектирования внутренней температуры батареи по сравнению со случаем, когда датчик температуры расположен снаружи батареи, чтобы измерять температуру батареи.

[0080] В настоящем варианте осуществления токопроводящие сегменты 151 и другой тип токопроводящего сегмента 156 предоставляются, но необязательно должны быть предоставлены в форме кабеля. Альтернативно, токопроводящие сегменты 151 и 156 могут быть предоставлены в форме, например, тонких пластинчатых металлических выводов. Хотя пять проводников предоставлено в токопроводящем сегменте 151 в настоящем варианте осуществления, число проводников в токопроводящем сегменте 151 не ограничено пятью.

Достаточно, чтобы, по меньшей мере, вывод 14, 15 электрода был сформирован из двух или более различных видов металла и/или полупроводниковых материалов и соединен с коллекторами 11, 13.

Примеры

[0081] Плоская батарея согласно настоящему изобретению была протестирована на предмет полезных действий изолирующего сегмента 152 и разреза 155 в примерах 1 и 2 и на предмет полезных эффектов другого типа токопроводящего сегмента 156 в примере 3 следующим образом.

[0082] [Пример 1]

Каждый из десяти образцов (N=10) был произведен с использованием вывода 15 отрицательного электрода на фиг. 3. В каждом образце вывод 15 отрицательного электрода и три коллектора 13a отрицательных электродов были соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через шесть сварных соединений 20, как показано на фиг. 15.

[0083] После ультразвуковой сварки коллектор 13a отрицательного электрода был визуально проверен, чтобы оценивать возникновение или отсутствие складок в коллекторе 13a отрицательного электрода. Коллектор 13a отрицательного электрода впоследствии удерживался в термостате при температуре 200°C в течение 30 минут и затем визуально проверен, чтобы оценивать возникновение или отсутствие складок в коллекторе 13a отрицательного электрода. Результаты теста показаны в таблице 1.

[0084] [Пример 2]

Каждый из десяти образцов (N = 10) был произведен с использованием вывода 15 отрицательного электрода на фиг. 13. В каждом образце часть 15a вывода отрицательного электрода и коллектор 131a отрицательного электрода были соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через два сварных соединения 20; вывод 15b отрицательного электрода и коллектор 131b отрицательного электрода были соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через два сварных соединения 20; и вывод 15c отрицательного электрода и коллектор 131c отрицательного электрода были соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через два сварных соединения 20, как показано на фиг. 16.

[0085] Тем же образом, что и в примере 1, возникновение или отсутствие складок в коллекторе 13a отрицательного электрода было оценено посредством визуальной проверки после ультразвуковой сварки и после выдерживания при температуре 200°C в течение 30 минут.

[0086] [Сравнительный пример 1]

В качестве сравнительного примера для примеров 1 и 2 каждый из десяти образцов (N=10) был произведен с использованием вывода отрицательного электрода без изолирующего сегмента 152. В каждом образце вывод 15 отрицательного электрода и три коллектора 131a, 131b и 131c отрицательных электродов были соединены вместе посредством ультразвуковой сварки через шесть сварных соединений, как показано на фиг. 17.

[0087] Тем же образом, что и в примерах 1 и 2, возникновение или отсутствие складок в коллекторе 13a отрицательного электрода было оценено посредством визуальной проверки после ультразвуковой сварки и после выдерживания при температуре 200°C в течение 30 минут.

[0088] Таблица 1   Вероятность возникновения складок непосредственно после сварки Вероятность возникновения складок после 200°C×30 минут Пример 1 10% 10% Пример 2 0% 0% Сравнительный пример 1 60% 100%

Как видно из результатов теста из таблицы 1, вероятность возникновения складок была 60% (складки были обнаружены в шести из десяти образцов) непосредственно после ультразвуковой сварки в сравнительном примере 1. С другой стороны, вероятность возникновения складок уменьшилась до всего 10% в примере 1 и до 0% в примере 2. Вероятность возникновения складок увеличилась до 100% после 200°C×30 минут в сравнительном примере 1, но была ограничена лишь 10% в примере 1 и 0% в примере 2.

[0089] [Пример 3]

Образцы плоской батареи были произведены, как показано на фиг. 18 и 19. В настоящем примере вывод 15 отрицательного электрода был разделен на четыре части 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода. Части 15a, 15b, 15c и 15d вывода отрицательного электрода были соединены с коллекторами 131a, 131b, 131c и 131d отрицательных электродов соответственно посредством ультразвуковой сварки. Структура вывода отрицательного электрода на фиг. 14 была применена к части 15b вывода отрицательного электрода, так чтобы часть 15b вывода отрицательного электрода имела токопроводящий сегмент 151 с пятью проводниками и другой тип токопроводящего сегмента 156.

[0090] Другой тип токопроводящего сегмента 156 был сформирован как проводник из константана, тогда как проводники токопроводящего сегмента 151 были сформированы из меди. Часть 15b вывода отрицательного электрода была завершена посредством покрытия проводников токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156 полимерным материалом. Защитная лента была применена для покрытия части контакта с электролитом поблизости от сварного соединения проводника другого типа токопроводящего сегмента 156 и сварного соединения одного из проводников токопроводящего сегмента 151, смежного с другим типом токопроводящего сегмента 156.

[0091] На стороне положительного электрода было предусмотрено три коллектора положительных электродов. Вывод положительного электрода был разделен на три части вывода положительного электрода так, что части вывода положительного электрода были приварены к коллекторам положительных электродов, соответственно. Структура соединения стороны положительного электрода была аналогична структуре стороны отрицательного электрода за исключением того, что другой тип токопроводящего сегмента 156 не был предусмотрен в выводе положительного электрода.

[0092] Полученный таким образом генерирующий энергию элемент был упакован в алюминиевые элементы 16 и 17 оболочки. Внутреннее пространство, сформированное элементами 16 и 17 оболочки, было заполнено электролитом. Таким образом, был получен образец плоской батареи 1.

[0093] Образец был протестирован следующим способом тестирования. С помощью источника постоянного зарядного тока плоская батарея 1 была заряжена, чтобы увеличивать состояние заряда (SOC) плоской батареи с 10% до 80%. Во время изменения SOC с 10% до 80% внутренняя температура батареи измерялась при приращениях SOC на 10%. Внутренняя температура батареи была при этом определена, при обнаружении разности потенциалов между токопроводящим сегментом 151 и другим типом токопроводящего сегмента 156 датчиком напряжения, согласно результату обнаружения напряжения датчиком и коэффициенту Пельтье на основе металлов, содержащихся в проводниках токопроводящего сегмента 151 и другого типа токопроводящего сегмента 156. Результаты теста указаны на фиг. 20.

[0094] [Сравнительный пример 2]

В качестве сравнительного примера для примера 3 образец плоской батареи был произведен тем же образом, что и в примере 3, за исключением использования проводника токопроводящего сегмента 151 вместо проводника другого типа токопроводящего сегмента 156.

[0095] Как показано на фиг. 19, термопара 300 была приклеена к элементу 16 оболочки с тем, чтобы измерять наружную температуру батареи. Заряжая батарею, чтобы увеличивать SOC с 10% до 80%, с помощью источника постоянного зарядного тока, внешняя температура батареи была измерена при приращениях SOC на 10% во время заряда SOC с 10% до 80% тем же образом, что и в примере 3. Результаты теста указаны на фиг. 20.

[0096] Фиг. 20 - это график, показывающий температурные характеристики относительно SOC плоских батарей из примера 3 и сравнительного примера 2. На фиг. 20 горизонтальная ось представляет SOC; вертикальная ось представляет температуру батареи; результаты теста из примера 3 указаны круглыми отметками; а результаты теста сравнительного примера 2 указаны треугольными отметками. Поскольку зарядка батареи выполнялась с помощью источника постоянного тока, как упомянуто выше, SOC увеличивалось пропорционально времени. Таким образом, может считаться, что горизонтальная ось представляет время на фиг. 20.

[0097] Как видно из результатов теста на фиг. 20, время роста температуры было более ранним в примере 3, чем в сравнительном примере 2. Это обусловлено, предположительно, тем, что в сравнительном примере 2 температура генерирующего энергию элемента 18 была детектирована опосредовано через элемент 16 оболочки, так что рост температуры был медленным.

[0098] В то время как SOC достигло 80%, была разница между детектированными температурами в примере 3 и сравнительном примере 2, как показано на фиг. 20. Однако детектированная температура в сравнительном примере 2 стала 37°C, т.е. такой же, что и детектированная температура в примере 3 по истечении 5 минут в состоянии, когда SOC было 80%. Из этих результатов было подтверждено, что отклик на температуру плоской батареи 1 был быстрее в примере 3.

Изобретение относится к конструкциям электрических батарей.

Технический результат - обеспечение работоспособности батареи в условиях деформации. Предлагается плоская батарея, которая включает в себя генерирующий энергию элемент, размещенный во внутреннем пространстве, сформированном посредством герметизации внешних наружных кромок элементов и оболочки, коллектор, соединенный с пластинчатым электродом генерирующего энергию элемента, и вывод электрода, выведенный из внешних наружных кромок элементов оболочки. Вывод электрода имеет токопроводящий сегмент, покрывающий и соединенный с коллектором, и снимающий напряжение сегмент, сформированный из материала, имеющего более высокую эластичность, чем материал токопроводящего сегмента. Таким образом, возможно предотвращать возникновение складок в коллекторе или выводе электрода и разрывы в сварных соединениях вследствие разницы в степени расширения/сжатия между коллектором и выводом электрода. 9 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.

1. Плоская батарея, содержащая:
генерирующий энергию элемент, размещенный во внутреннем пространстве, сформированном посредством герметизации внешних наружных кромок элементов оболочки;
коллектор, соединенный с пластинчатым электродом генерирующего энергию элемента;
вывод электрода, выведенный из внешних наружных кромок элементов оболочки,
причем вывод электрода включает в себя токопроводящий сегмент, покрывающий и соединенный с коллектором, и снимающий напряжение сегмент, сформированный из материала, имеющего более высокую эластичность, чем материал токопроводящего сегмента,
токопроводящий сегмент имеет множество проводников, протягивающихся от коллектора к внешним наружным кромкам элементов оболочки,
снимающий напряжение сегмент размещен между множеством проводников.

2. Плоская батарея по п.1, в которой вывод электрода имеет другой тип токопроводящего сегмента, сформированного из материала, отличного от материала токопроводящего сегмента; и в которой снимающий напряжение сегмент приспособлен, чтобы поддерживать токопроводящий сегмент и другой тип токопроводящего сегмента изолированными друг от друга.

3. Плоская батарея по п.2, в которой токопроводящий сегмент и другой тип токопроводящего сегмента служат в качестве точек соприкосновения с датчиком для обнаружения температуры внутреннего пространства.

4. Плоская батарея по любому из пп.1-3, в которой в снимающем напряжение сегменте сформирован вырез, так чтобы протягиваться от коллектора к внешним наружным кромкам элементов оболочки.

5. Плоская батарея по п.1, в которой в снимающем напряжение сегменте в позициях между множеством проводников сформированы выемки.

6. Плоская батарея по любому из пп.1-3, в которой множество коллекторов наслоены во внутреннем пространстве; в которой вывод электрода имеет множество токопроводящих сегментов, с одним из которых соединен любой из коллекторов и с другим из которых соединен другой из коллекторов.

7. Плоская батарея по п.6, в которой снимающий напряжение сегмент размещен между одним из токопроводящих сегментов и другим из токопроводящих сегментов; и в которой в снимающем напряжение сегменте сформирован вырез.

8. Плоская батарея по любому из пп.1-3, в которой множество коллекторов наслоены во внутреннем пространстве; и вывод электрода имеет множество токопроводящих сегментов, с которыми соединены множество коллекторов, соответственно.

9. Плоская батарея по п.6, в которой снимающий напряжение сегмент приспособлен, чтобы поддерживать множество токопроводящих сегментов изолированными друг от друга.

10. Плоская батарея по п.8, в которой снимающий напряжение сегмент приспособлен, чтобы поддерживать множество токопроводящих сегментов изолированными друг от друга.