高出力電気化学セルにおける内部接続の外部印加レーザー溶接用の方法及び設計
電気化学セルは、セル容器内に組み込まれた後に外部ソースから溶接される部品を含む。セル容器は、電極タブとコアインサートを収納する。端部キャップインサートは、コアインサートの反対側に配置される。レーザービームのような外部溶接源が端部キャップインサートに印加され、端部キャップインサート、電極タブ、及びコアインサートは、端部キャップインサートからコアインサートまで延在する溶接部によって電気的に連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、発明の名称「Method and Design for Externally Applied Laser Welding of Internal Connections in a High Power Electrochemical Cell」で、２００８年１１月２５日に出願された米国仮出願６１／１１７，７６０号の利益を主張し、この出願内容は参考として本書に編入される。
【０００２】
本発明に従う実施態様は、電気化学セルに関し、特に、レーザー溶接によって設けられる内部部品間の高強度、低インピーダンスの電気的接続に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気化学セル、例えば電池セルにおいて、電流は、電池電極箔から中心に位置する端子まで流れる。電極箔は、直接に中央端子に接続することができるか、あるいは、集電タブを通って中央端子に接続することができる。いくつかの従来のエネルギー配送装置において、中央端子に接続される位置での箔又はタブの面の配向は、電池セルの長手方向軸と同じ空間を大いに占める。そのような接続を用いることは、電池セルにおける垂直空間のかなりを必要とする。
【０００４】
超音波、抵抗、あるいは他の溶接方法を用いて電極タブを結びつける既知の手段は、内部電池セル部品例えばタブが溶接金床（weld anvils）、電極、レーザービーム等にアクセス可能であることを必要とする。従来の接合技術例が、発明の名称「Cap Assembly For a High Current Capacity Energy Delivery Device」の米国特許出願１２／１３５，７０８号に開示されている。これは参考として本書に組み込まれる。
【０００５】
図１には、市販の従来技術のリチウムイオン電池セル１０の構造が示されている。電池セル１０は、端子側端部２０及び非端子側端部３０を含む。電池セル１０は、図２では端子側端部２０が外された状態で示されている。伸長タブ４０が電池セル１０の内部機構に端子キャップ２０を電気的に連結するために設けられる。より具体的には、伸長タブ４０は、負端子５０と負電流集電極タブ６０との間のコンジットとして役立ち、これらはワッシャー７０の下に位置する。伸長タブはこの構成において必要であるが、それは、より大きい容量の電池を提供するために別の方法で使用可能であろう電池の体積を減じる。正端子８０は、陽電位を維持する電池セル１０に電気的に連結される。電極タブ６０をコアインサート９０に連結するために半径方向の溶接がなされ、ウェルドマーク９４を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願１２／１３５，７０８号
【発明の概要】
【０００７】
発明の例示的な実施態様の概要
発明の例示的な実施態様は、少なくとも一つの電極タブを通るレーザーエネルギーの貫通を可能にするように特に設計されている、電気化学セルにおいて使用するための端部キャップインサートを提供する。このキャップインサートの構造は、また、下にある電極タブがそれらの間に隙間が無く完全にオーバーラップすることを保証するため、円形の溶接経路を隠す作用も行なう。内部隙間が存在せずに、レーザーにより形成されキーホールで発生される全てのスパッタは、電池セルの外へ向けられ、それにより、電池セルの内部部品を溶接するときに自由な金属粒子に関連したリスクが減じられる。
【０００８】
例示的な態様により、電気化学セルは、容器、容器に配置されたコアインサート、及びコアインサートから離れて面する外面を有するキャップインサートを有して提供される。少なくとも一つの電極タブが端部キャップインサートとコアインサートとの間に配置される。端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、外部レーザービームによって設けられる溶接部によって電気的に連結される。その溶接部は、端部キャップインサートの外面からコアインサートまで延在する、溶接された部品の物理的な変形を提供する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、電気化学セルの内部部品を外部から接続する方法が提供される。この方法は、セル容器を設けること、容器に少なくとも一つの電極タブを配置すること、容器にコアインサートを挿入すること、コアインサートに対向して端部キャップインサートを配置すること、及び、端部キャップインサートに外部レーザービームを印加すること、を備え、ここで、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、端部キャップインサートからコアインサートまで延在する溶接部によって電気的に連結される。
【００１０】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、電池セルのカソード電位及びアノード電位の一つである。溶接部は、電気化学セルの縦軸方向において延在し、端部キャップインサートの凹み領域で始まる。溶接部は、端部キャップインサート及び少なくとも一つの電極タブを貫通する。
【００１１】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれている。
【００１２】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、端部キャップインサートと、少なくとも一つの電極タブと、コアインサートとの間のいずれの内部隙間も通過しない。
【００１３】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップは、端部キャップインサートを囲み、シーム溶接によって容器に取り付けられている。
【００１４】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップは、容器以外の異なる電位で設けられる。端部キャップインサートは、陽電位であってもよく、アルミニウムを含んでもよい。端部キャップインサートは、負電位であってもよく、鉄、鋼、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金からなるグループから選択された材料で作製されてもよい。
【００１５】
上述の実施態様のいずれにおいても、リベットが端部キャップインサートのまわりに配置される。端部キャップインサートは、負端子の一部を形成してもよく、リベットはニッケルめっきの鋼を備えてもよい。更なる実施態様において、リベット及びコアインサートは、単一ユニット片又は部品の形態で提供される。
【００１６】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、キーホール溶接である。溶接部は、少なくとも一つの電極タブ幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成してもよく、その結果の溶接は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備えた材料の固体の積み重ね内に完全に隠れる。
【００１７】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、カップ形状であり、外部レーザービームは、端部キャップインサートの凹み部分における円形の経路に従う。
【００１８】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、非多孔質の粘着性ポリマーコーティングで覆われる。
【００１９】
本発明の例示的な実施態様は、容積的及び重量的により効率的であるように、従来技術よりも少ない空間を占めるカップ構造を提供する。したがって、大量の活動量（active mass）を電気化学セル内に構築することができる。上述した特徴が互いに組み合わされて実施可能であることが認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、従来の電気化学セルの構成である。
【図２】図２は、端子側端部を取り外した、従来の電気化学セルである。
【図３Ａ】図３Ａは、電極タブの外部レーザー溶接を利用した電池セル構成の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、封止キャップを利用した電池セル構成の断面図である。
【図４】図４は、タブの積み重ねを通りコアインサート内へ溶接部を提供する外部レーザービーム塊の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、発明の態様による、インサートを有するカソードキャップの模式的な図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、発明の態様による、アノードキャップの模式的な図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、発明の態様による、インサートを有するカソードキャップの断面図である。
【図６】図６は、発明の態様による、一体化されていないカソード端部キャップ／インサート構成の断面図である。
【図７】図７は、発明の態様による、一体化されたカソード端部キャップ／インサート構成の断面図である。
【図８】図８は、発明の態様による、端部キャップとともに一体的に形成された容器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の例示的な実施形態は、図を併用して以下の詳細な説明からより完全に理解され評価されるだろう。
【００２２】
本発明と一致する実施形態は、電池セルの内部部品にキャップ部品を連結するために外部レーザーエネルギーを利用する。高出力であるレーザービームが溶接される部分に、その後液体金属で満たされる蒸気空胴（vapor cavity）を生成するキーホール溶接が使用されてもよい。外部溶接を達成するために、レーザ溶接以外の他の溶接手段が使用されてもよい。実行可能な溶着方法は、電子ビーム溶接、プラズマアーク溶接、あるいは抵抗溶接を含んでもよい。部品を連結するために、溶接技術あるいはろう付け技術もまた使用可能かもしれない。
【００２３】
図３Ａは、本発明の実施形態による、例示の高出力リチウムイオン電池セル１００において、端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０を備えた、溶接された部品を図示する電池セルの断面図である。これらの部品は、円形のゼリーロール・コアインサート１４０を含む缶に、端部キャップのアセンブリーを介して互いに伝わるように結合され、端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０は、溶接される前にそれらが組み立てられた位置に配置される。例示的な実施形態において、ゼリーロールは円筒形状を有する。
【００２４】
外部で発生したレーザーエネルギー１１０は、キャップインサート１２０の表面に向けられ、続いてキャップインサート１２０を貫通して、レーザー結合ポストつまり溶接塊１５０を形成することにより、キャップインサート１２０を、その下にありコアインサート１４０を支持するタブ１３０に溶接する。実施形態において、例えば約４ｍｍの溶接直径は、例えば８ｍｍの幅広の電極タブ１３０の全てのタブ層を溶接が完全に貫通し、それによって、セルへの内部スパッタのリスクを大幅に低減あるいは完全に排除する。したがって、コアインサート１４０のいかなる部分を貫通しゼリーロールに損傷を与えるレーザーエネルギー１１０のリスクは、最小限にされる。レーザー経路の直径は、電極間の隙間あるいは空間を含まないように形成すべきである。キャップインサート１２０の表面は、レーザーの効率的な貫通を可能にする厚みを有する。例示的な実施形態において、レーザーにさらされるキャップインサート１２０の部分は、およそ０．５ｍｍの厚みを有する。
【００２５】
縮小された直径のコアインサート１４０も使用可能であり、２つの最も内側のタブ１３０の逆曲げの必要をなくす可能性がある。端部キャップインサート１２０は、リベット１２１を介して電池セル１００にしっかりと取り付けられ、外部から印加されるレーザー１１０が全ての電極タブ１３０を共に有効に組み合わせるために貫通しなければならない材料の量を最小限にするように、かつ電池セルの動作にマイナスの影響を与える可能性のある部品周囲の過度な加熱を減じるように設計される。カップ状構成のキャップインサート１２０は、キーホール溶接経路を制限し、内部部品の内部溶接にわたり利点を提供するため、電気化学セルの内側で小さい自由な浮遊の金属粒子及び溶融した材料の発生の可能性を排除することにより、セルの外側にスパッタを引き留めておく。
【００２６】
ある材料はリチウムイオン電池セルの正電極電位で電気化学的に互換性を持ち、ある材料は、リチウムイオン電池セルの負電極電位で電気化学的に互換性を持つ。いくつかの実施形態において、一つの電位で互換性をもつ材料は、電池セルの反対の電位では互換性を持たないかもしれない。セルの正電位部用の例示的な材料は、アルミニウムとアルミニウム合金である。これらの材料は、一般に利用可能なレーザー技術によって溶接される能力を有するという更なる利点を存する。
【００２７】
リチウムイオン電池の負電位での部品用に組み込まれた材料の例は、鉄、鋼、ニッケルめっきした鋼、ニッケル、ステンレス鋼、及び銅あるいは銅合金、例えば黄銅、青銅、を備える。本発明の実施形態において、端部キャップインサート１２０は、高純度ニッケル（Ｎｉ２００あるいはＮｉ２０１）を備え、タブ１３０用の例示的な材料である銅に容易に溶接可能である。銅は、リチウムイオン電池における負電極タブ材料としてしばしば利用される。銅は、ニッケルよりかなり低い電気抵抗率を有する。銅は、また、ニッケルよりも容積的及び重量的に大きな電力密度を達成することを容易にする。銅の欠点は、融接によって鋼に接続されたとき、その接合部にクラックを形成する傾向があり、接合部の密閉性の信頼性を低くしてしまうことである。しかしながら、ニッケルは、レーザー溶接によって銅に容易に溶接することができ、キャップインサート構成の構造用として例示的な材料である。ニッケルも、ニッケルめっきした鋼に容易に接続することができ、電池の負端子のリベット部品用の例示的な材料である。鋼又はニッケルめっきされた鋼が端部キャップインサートとして使用されたときのように、端部キャップインサートが大気腐食に敏感な材料で作製されたとき、エポキシあるいはアクリルのような非多孔性の粘着性ポリマー被覆が腐食環境から保護するために用いられてもよい。
【００２８】
図３Ｂは、高出力リチウムイオン電池セル１００を提供するために、溶接塊１５０によって連結された端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０を含む、図３Ａの溶接された部品を図示した別の電池セルの断面図である。例示の実施形態に従い、端部キャップインサート１２０は、端部キャップインサート１２０のガス抜き穴１７０の上方に位置した密閉カップ１６０を収納する。ガス抜き穴１７０は、端部キャップインサート１２０の底部を通り延在する。密閉カップ１６０は、例えば、カップ１６０の上部縁の周りに溶接部１６２を設けるにより、端部キャップインサート１２０に連結されてもよい。
【００２９】
上記塊あるいは他のタイプの溶接部１５０によって設けられた例示的な円形の溶接部は、電池セル１００の内部領域と外部領域との間の気密シールを生成する。溶接部１５０は、また、連結された部品に構造上の安定性を提供し、さらに部品間に電気的接続を提供する。ある状況では、溶接塊１５０は、クラックまたは欠陥が成長した場合、気密シールを危うくするかもしれない。この実施形態の例示的な態様は、溶接部１５０に起因するいかなるシールに対抗するベント１７０を設けている。また、溶接部１５０は、例として、溶接部を約３５０度程度で延在させることで、３６０度未満で形成してもよい。３５０度あるいは３６０度未満で溶接部を延在させることは、完全な気密シールを保証していない間でも、接続された部品間の必要な構造的な健全性及び電気的な伝導性を依然として提供可能である。その代りに、端部キャップインサート１２０は、密閉カップ１６０によって密閉されている。密閉カップ１６０が挿入された後、漏れ試験を行なうことができる。漏れ試験は、当業者によって理解されるであろうように、セル内へ窒素又はヘリウムを注入することにより加圧し、漏れるガスをモニタすることを含む、いずれかの適当な方法で行なうことができる。
【００３０】
溶接部１５０に依存せずに気密シールを提供することによって、試験では、密閉カップ１６０そのものが気密シールを提供するのに十分か否かを決定することができる。このことは、カップ１６０の代わりに溶接部１５０によって気密が一時的に提供され、漏れ試験が漏れの存在なしという決定を行う状況において永久的な気密シールが存在するという誤った信頼を排除する。セルが依然として漏れ試験に合格している一方、カップ１６０が当初から不完全であった場合には、その後、溶接部１５０が後に気密シール性を無くすあるいは縮小するという欠陥を悪化させる、別の面では発展させるという状態が存在するかもしれない。このシナリオは、溶接部１５０が密閉カップ１６０よりも時間的に後に欠陥を発展させる傾向をより多く有するという理由から、懸念を引き起こす。溶接部１５０の代わりに密閉カップ１６０によって気密シールが適切に提供されることが最初から分かる場合には、気密シールを経時的に維持するセルの能力において、信頼が増すかもしれない。
【００３１】
図４を参照して、外部から印加されたレーザーの溶接塊の断面図が示されている。電極タブ１３０がゼリーロール・コアインサート１４０に溶接されるように、外部レーザービームエネルギ１１０は、端部キャップインサート１２０を通して案内される。溶接された材料は、端部キャップインサート１２０の内面からゼリーロール・コアインサート１４０まで輪状に延在する。この実施形態の溶接塊は、キーホールレーザ溶接の古典的な形状を表示している。伝導溶接のような溶接の他の形態が用いられてもよい。伝導溶接は、材料に対する侵襲性は少ないが、周辺要素への大きな熱伝搬を可能にするかもしれない。キーホール溶接は、伝導溶接よりも焦点を合わせられ、一般的には、短時間により高いピーク出力を用いる。溶接は、端部キャップインサート１２０の内側部分に沿った円運動で実行される。
【００３２】
図５Ａは、一体的に構築された端部キャップインサート３１０Ａを有する端子側端部カソードキャップ３００Ａを備える別の実施形態を図示する。この例示の実施形態において、セルの一つあるいは両方の電極は、セル缶（図示せず）から電気的に分離されてもよい。図５Ｂは、キャップ３００Ａの底部３００Ｂを示し、組み立てられたとき電極を押圧する突起３１０Ｂを含む。図５Ｃは、端部キャップインサート３１０Ａ、ベント４２０、及び充填穴４４０を図示する断面図である。図５Ａから図５Ｃの実施形態は、上述したように、外部から印加されたレーザーの溶接部が、端部キャップインサート３１０Ａの外側に面する底面から突出３１０Ｂを通りゼリーロール・コアインサート１４０まで延在することを可能にする。
【００３３】
図６を参照して、キャップアセンブリー４００は、別の端部キャップインサート４１０とともに示されている。外部レーザーエネルギーは、上述した方法で、下にある電極タブをコアインサートに連結するため、端部キャップインサート４１０の内側で、外側に面した面４２２に向けられる。ベント４２０は、電池セル内で高まった圧力を放出するため、端部キャップインサート４１０に設けられる。リベット４６０は、端部キャップインサート４１０の周りに配置され、外部装置へ電気接点を提供するために端部キャップインサート４１０に連結される。リベット４６０は、セルの電気化学と互換性を有する電気的及び熱的に伝導性のある材料で作製可能である。
【００３４】
ワッシャー４３０は、端部キャップインサート４１０を隣接部品に完全に取り付けるために設けられる。ポリマーのガスケット４７０は、キャップとセルのタブとの間の封止として設けられる。封止を形成するために、ガラスに基づいた界面のような他の材料を用いることができる。ガスケット４７０は、キャップ板４５０とリベット４６０との間に液密のシール及び電気的遮蔽を提供する。充填穴４４０は、セルへ電解液を加えるために設けられる。キャップ板４５０はリベット４６０を囲み、その結果、キャップアセンブリー４００は、セル缶と統合される。端部キャップインサート４１０は、カソード又はアノード接続の部分として機能可能である。
【００３５】
図７を参照して、一体化されたカソードキャップカップ構成の例示的な制限するものではない実施形態が図示されている。構成は、図６に図示された一体化されていない実施形態のものに類似している。しかしながら、リベット５００及び端部キャップインサート５１０は、単一ユニット片に成型される。示されるように、ネジ５２０は、エネルギーを必要とする装置、あるいは別のセルに電気化学セルを連結するために設けられてもよい。
【００３６】
図８を参照して、セル缶６００の一部として端部キャップインサート６１０を有し、一体化したカソードキャップ／缶構成を含む、さらに別の実施形態が示されている。溶接小片がセルに入る可能性を除去するに加えて、この実施形態の利点は、セルを構築するのに必要な部品がより少ないということである。図８に示されるように、この実施形態は、セルの一つの端子がセル容器６００から分離されることを可能にする。分離された、あるいは一体化していない端子は、負端子用に用いられる材料のコスト及び特性の理由から、負端子が適切であるかもしれない。例えば、アルミニウムが一体化された電極用に使用された場合、セル容器６００は、その構造の大部分に関してより軽い材料を有するだろう。材料の腐食の可能性は、セルの負電位でより少ない。この実施形態において、セルの内部部品は、セルの開口端を介してセル容器６００内へ配置される。端部キャップインサート６４０は、例えば図３に示されるように、円形の方法で開口６４０を通して導かれることにより、外部レーザーエネルギーが電極タブをコアインサートに付けることを可能にする。ベント４２０及び充填穴４４０もまた、一体化されていないキャップ／缶アッセンブリと同様の態様で含まれ、動作する。
【００３７】
上述の特徴は、発明に従う様々な例示の実施形態を提供するために、互いに組み合わせて実行されるかもしれない。
【００３８】
上述では、本発明の様々な実施形態について記述しているが、関連技術における当業者は、特に、この記述、添付の図面、及びこれに引用される請求範囲を考慮すると、多くの変形、変化、変更、置換などが容易にできることを認識するだろう。いずれの場合も、本発明の範囲は、特定の実施形態よりもずっと広いかもしれないので、上述の詳細な記述は、本発明の範囲の制限として解釈されるべきでなく、それは、ここに添付した請求範囲によってのみ制限される。
【技術分野】
【０００１】
この出願は、発明の名称「Method and Design for Externally Applied Laser Welding of Internal Connections in a High Power Electrochemical Cell」で、２００８年１１月２５日に出願された米国仮出願６１／１１７，７６０号の利益を主張し、この出願内容は参考として本書に編入される。
【０００２】
本発明に従う実施態様は、電気化学セルに関し、特に、レーザー溶接によって設けられる内部部品間の高強度、低インピーダンスの電気的接続に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気化学セル、例えば電池セルにおいて、電流は、電池電極箔から中心に位置する端子まで流れる。電極箔は、直接に中央端子に接続することができるか、あるいは、集電タブを通って中央端子に接続することができる。いくつかの従来のエネルギー配送装置において、中央端子に接続される位置での箔又はタブの面の配向は、電池セルの長手方向軸と同じ空間を大いに占める。そのような接続を用いることは、電池セルにおける垂直空間のかなりを必要とする。
【０００４】
超音波、抵抗、あるいは他の溶接方法を用いて電極タブを結びつける既知の手段は、内部電池セル部品例えばタブが溶接金床（weld anvils）、電極、レーザービーム等にアクセス可能であることを必要とする。従来の接合技術例が、発明の名称「Cap Assembly For a High Current Capacity Energy Delivery Device」の米国特許出願１２／１３５，７０８号に開示されている。これは参考として本書に組み込まれる。
【０００５】
図１には、市販の従来技術のリチウムイオン電池セル１０の構造が示されている。電池セル１０は、端子側端部２０及び非端子側端部３０を含む。電池セル１０は、図２では端子側端部２０が外された状態で示されている。伸長タブ４０が電池セル１０の内部機構に端子キャップ２０を電気的に連結するために設けられる。より具体的には、伸長タブ４０は、負端子５０と負電流集電極タブ６０との間のコンジットとして役立ち、これらはワッシャー７０の下に位置する。伸長タブはこの構成において必要であるが、それは、より大きい容量の電池を提供するために別の方法で使用可能であろう電池の体積を減じる。正端子８０は、陽電位を維持する電池セル１０に電気的に連結される。電極タブ６０をコアインサート９０に連結するために半径方向の溶接がなされ、ウェルドマーク９４を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願１２／１３５，７０８号
【発明の概要】
【０００７】
発明の例示的な実施態様の概要
発明の例示的な実施態様は、少なくとも一つの電極タブを通るレーザーエネルギーの貫通を可能にするように特に設計されている、電気化学セルにおいて使用するための端部キャップインサートを提供する。このキャップインサートの構造は、また、下にある電極タブがそれらの間に隙間が無く完全にオーバーラップすることを保証するため、円形の溶接経路を隠す作用も行なう。内部隙間が存在せずに、レーザーにより形成されキーホールで発生される全てのスパッタは、電池セルの外へ向けられ、それにより、電池セルの内部部品を溶接するときに自由な金属粒子に関連したリスクが減じられる。
【０００８】
例示的な態様により、電気化学セルは、容器、容器に配置されたコアインサート、及びコアインサートから離れて面する外面を有するキャップインサートを有して提供される。少なくとも一つの電極タブが端部キャップインサートとコアインサートとの間に配置される。端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、外部レーザービームによって設けられる溶接部によって電気的に連結される。その溶接部は、端部キャップインサートの外面からコアインサートまで延在する、溶接された部品の物理的な変形を提供する。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、電気化学セルの内部部品を外部から接続する方法が提供される。この方法は、セル容器を設けること、容器に少なくとも一つの電極タブを配置すること、容器にコアインサートを挿入すること、コアインサートに対向して端部キャップインサートを配置すること、及び、端部キャップインサートに外部レーザービームを印加すること、を備え、ここで、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、端部キャップインサートからコアインサートまで延在する溶接部によって電気的に連結される。
【００１０】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、電池セルのカソード電位及びアノード電位の一つである。溶接部は、電気化学セルの縦軸方向において延在し、端部キャップインサートの凹み領域で始まる。溶接部は、端部キャップインサート及び少なくとも一つの電極タブを貫通する。
【００１１】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれている。
【００１２】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、端部キャップインサートと、少なくとも一つの電極タブと、コアインサートとの間のいずれの内部隙間も通過しない。
【００１３】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップは、端部キャップインサートを囲み、シーム溶接によって容器に取り付けられている。
【００１４】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップは、容器以外の異なる電位で設けられる。端部キャップインサートは、陽電位であってもよく、アルミニウムを含んでもよい。端部キャップインサートは、負電位であってもよく、鉄、鋼、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金からなるグループから選択された材料で作製されてもよい。
【００１５】
上述の実施態様のいずれにおいても、リベットが端部キャップインサートのまわりに配置される。端部キャップインサートは、負端子の一部を形成してもよく、リベットはニッケルめっきの鋼を備えてもよい。更なる実施態様において、リベット及びコアインサートは、単一ユニット片又は部品の形態で提供される。
【００１６】
上述の実施態様のいずれにおいても、溶接部は、キーホール溶接である。溶接部は、少なくとも一つの電極タブ幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成してもよく、その結果の溶接は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備えた材料の固体の積み重ね内に完全に隠れる。
【００１７】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、カップ形状であり、外部レーザービームは、端部キャップインサートの凹み部分における円形の経路に従う。
【００１８】
上述の実施態様のいずれにおいても、端部キャップインサートは、非多孔質の粘着性ポリマーコーティングで覆われる。
【００１９】
本発明の例示的な実施態様は、容積的及び重量的により効率的であるように、従来技術よりも少ない空間を占めるカップ構造を提供する。したがって、大量の活動量（active mass）を電気化学セル内に構築することができる。上述した特徴が互いに組み合わされて実施可能であることが認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、従来の電気化学セルの構成である。
【図２】図２は、端子側端部を取り外した、従来の電気化学セルである。
【図３Ａ】図３Ａは、電極タブの外部レーザー溶接を利用した電池セル構成の断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、封止キャップを利用した電池セル構成の断面図である。
【図４】図４は、タブの積み重ねを通りコアインサート内へ溶接部を提供する外部レーザービーム塊の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、発明の態様による、インサートを有するカソードキャップの模式的な図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、発明の態様による、アノードキャップの模式的な図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、発明の態様による、インサートを有するカソードキャップの断面図である。
【図６】図６は、発明の態様による、一体化されていないカソード端部キャップ／インサート構成の断面図である。
【図７】図７は、発明の態様による、一体化されたカソード端部キャップ／インサート構成の断面図である。
【図８】図８は、発明の態様による、端部キャップとともに一体的に形成された容器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の例示的な実施形態は、図を併用して以下の詳細な説明からより完全に理解され評価されるだろう。
【００２２】
本発明と一致する実施形態は、電池セルの内部部品にキャップ部品を連結するために外部レーザーエネルギーを利用する。高出力であるレーザービームが溶接される部分に、その後液体金属で満たされる蒸気空胴（vapor cavity）を生成するキーホール溶接が使用されてもよい。外部溶接を達成するために、レーザ溶接以外の他の溶接手段が使用されてもよい。実行可能な溶着方法は、電子ビーム溶接、プラズマアーク溶接、あるいは抵抗溶接を含んでもよい。部品を連結するために、溶接技術あるいはろう付け技術もまた使用可能かもしれない。
【００２３】
図３Ａは、本発明の実施形態による、例示の高出力リチウムイオン電池セル１００において、端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０を備えた、溶接された部品を図示する電池セルの断面図である。これらの部品は、円形のゼリーロール・コアインサート１４０を含む缶に、端部キャップのアセンブリーを介して互いに伝わるように結合され、端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０は、溶接される前にそれらが組み立てられた位置に配置される。例示的な実施形態において、ゼリーロールは円筒形状を有する。
【００２４】
外部で発生したレーザーエネルギー１１０は、キャップインサート１２０の表面に向けられ、続いてキャップインサート１２０を貫通して、レーザー結合ポストつまり溶接塊１５０を形成することにより、キャップインサート１２０を、その下にありコアインサート１４０を支持するタブ１３０に溶接する。実施形態において、例えば約４ｍｍの溶接直径は、例えば８ｍｍの幅広の電極タブ１３０の全てのタブ層を溶接が完全に貫通し、それによって、セルへの内部スパッタのリスクを大幅に低減あるいは完全に排除する。したがって、コアインサート１４０のいかなる部分を貫通しゼリーロールに損傷を与えるレーザーエネルギー１１０のリスクは、最小限にされる。レーザー経路の直径は、電極間の隙間あるいは空間を含まないように形成すべきである。キャップインサート１２０の表面は、レーザーの効率的な貫通を可能にする厚みを有する。例示的な実施形態において、レーザーにさらされるキャップインサート１２０の部分は、およそ０．５ｍｍの厚みを有する。
【００２５】
縮小された直径のコアインサート１４０も使用可能であり、２つの最も内側のタブ１３０の逆曲げの必要をなくす可能性がある。端部キャップインサート１２０は、リベット１２１を介して電池セル１００にしっかりと取り付けられ、外部から印加されるレーザー１１０が全ての電極タブ１３０を共に有効に組み合わせるために貫通しなければならない材料の量を最小限にするように、かつ電池セルの動作にマイナスの影響を与える可能性のある部品周囲の過度な加熱を減じるように設計される。カップ状構成のキャップインサート１２０は、キーホール溶接経路を制限し、内部部品の内部溶接にわたり利点を提供するため、電気化学セルの内側で小さい自由な浮遊の金属粒子及び溶融した材料の発生の可能性を排除することにより、セルの外側にスパッタを引き留めておく。
【００２６】
ある材料はリチウムイオン電池セルの正電極電位で電気化学的に互換性を持ち、ある材料は、リチウムイオン電池セルの負電極電位で電気化学的に互換性を持つ。いくつかの実施形態において、一つの電位で互換性をもつ材料は、電池セルの反対の電位では互換性を持たないかもしれない。セルの正電位部用の例示的な材料は、アルミニウムとアルミニウム合金である。これらの材料は、一般に利用可能なレーザー技術によって溶接される能力を有するという更なる利点を存する。
【００２７】
リチウムイオン電池の負電位での部品用に組み込まれた材料の例は、鉄、鋼、ニッケルめっきした鋼、ニッケル、ステンレス鋼、及び銅あるいは銅合金、例えば黄銅、青銅、を備える。本発明の実施形態において、端部キャップインサート１２０は、高純度ニッケル（Ｎｉ２００あるいはＮｉ２０１）を備え、タブ１３０用の例示的な材料である銅に容易に溶接可能である。銅は、リチウムイオン電池における負電極タブ材料としてしばしば利用される。銅は、ニッケルよりかなり低い電気抵抗率を有する。銅は、また、ニッケルよりも容積的及び重量的に大きな電力密度を達成することを容易にする。銅の欠点は、融接によって鋼に接続されたとき、その接合部にクラックを形成する傾向があり、接合部の密閉性の信頼性を低くしてしまうことである。しかしながら、ニッケルは、レーザー溶接によって銅に容易に溶接することができ、キャップインサート構成の構造用として例示的な材料である。ニッケルも、ニッケルめっきした鋼に容易に接続することができ、電池の負端子のリベット部品用の例示的な材料である。鋼又はニッケルめっきされた鋼が端部キャップインサートとして使用されたときのように、端部キャップインサートが大気腐食に敏感な材料で作製されたとき、エポキシあるいはアクリルのような非多孔性の粘着性ポリマー被覆が腐食環境から保護するために用いられてもよい。
【００２８】
図３Ｂは、高出力リチウムイオン電池セル１００を提供するために、溶接塊１５０によって連結された端部キャップインサート１２０、電極タブ１３０、及びゼリーロール・コアインサート１４０を含む、図３Ａの溶接された部品を図示した別の電池セルの断面図である。例示の実施形態に従い、端部キャップインサート１２０は、端部キャップインサート１２０のガス抜き穴１７０の上方に位置した密閉カップ１６０を収納する。ガス抜き穴１７０は、端部キャップインサート１２０の底部を通り延在する。密閉カップ１６０は、例えば、カップ１６０の上部縁の周りに溶接部１６２を設けるにより、端部キャップインサート１２０に連結されてもよい。
【００２９】
上記塊あるいは他のタイプの溶接部１５０によって設けられた例示的な円形の溶接部は、電池セル１００の内部領域と外部領域との間の気密シールを生成する。溶接部１５０は、また、連結された部品に構造上の安定性を提供し、さらに部品間に電気的接続を提供する。ある状況では、溶接塊１５０は、クラックまたは欠陥が成長した場合、気密シールを危うくするかもしれない。この実施形態の例示的な態様は、溶接部１５０に起因するいかなるシールに対抗するベント１７０を設けている。また、溶接部１５０は、例として、溶接部を約３５０度程度で延在させることで、３６０度未満で形成してもよい。３５０度あるいは３６０度未満で溶接部を延在させることは、完全な気密シールを保証していない間でも、接続された部品間の必要な構造的な健全性及び電気的な伝導性を依然として提供可能である。その代りに、端部キャップインサート１２０は、密閉カップ１６０によって密閉されている。密閉カップ１６０が挿入された後、漏れ試験を行なうことができる。漏れ試験は、当業者によって理解されるであろうように、セル内へ窒素又はヘリウムを注入することにより加圧し、漏れるガスをモニタすることを含む、いずれかの適当な方法で行なうことができる。
【００３０】
溶接部１５０に依存せずに気密シールを提供することによって、試験では、密閉カップ１６０そのものが気密シールを提供するのに十分か否かを決定することができる。このことは、カップ１６０の代わりに溶接部１５０によって気密が一時的に提供され、漏れ試験が漏れの存在なしという決定を行う状況において永久的な気密シールが存在するという誤った信頼を排除する。セルが依然として漏れ試験に合格している一方、カップ１６０が当初から不完全であった場合には、その後、溶接部１５０が後に気密シール性を無くすあるいは縮小するという欠陥を悪化させる、別の面では発展させるという状態が存在するかもしれない。このシナリオは、溶接部１５０が密閉カップ１６０よりも時間的に後に欠陥を発展させる傾向をより多く有するという理由から、懸念を引き起こす。溶接部１５０の代わりに密閉カップ１６０によって気密シールが適切に提供されることが最初から分かる場合には、気密シールを経時的に維持するセルの能力において、信頼が増すかもしれない。
【００３１】
図４を参照して、外部から印加されたレーザーの溶接塊の断面図が示されている。電極タブ１３０がゼリーロール・コアインサート１４０に溶接されるように、外部レーザービームエネルギ１１０は、端部キャップインサート１２０を通して案内される。溶接された材料は、端部キャップインサート１２０の内面からゼリーロール・コアインサート１４０まで輪状に延在する。この実施形態の溶接塊は、キーホールレーザ溶接の古典的な形状を表示している。伝導溶接のような溶接の他の形態が用いられてもよい。伝導溶接は、材料に対する侵襲性は少ないが、周辺要素への大きな熱伝搬を可能にするかもしれない。キーホール溶接は、伝導溶接よりも焦点を合わせられ、一般的には、短時間により高いピーク出力を用いる。溶接は、端部キャップインサート１２０の内側部分に沿った円運動で実行される。
【００３２】
図５Ａは、一体的に構築された端部キャップインサート３１０Ａを有する端子側端部カソードキャップ３００Ａを備える別の実施形態を図示する。この例示の実施形態において、セルの一つあるいは両方の電極は、セル缶（図示せず）から電気的に分離されてもよい。図５Ｂは、キャップ３００Ａの底部３００Ｂを示し、組み立てられたとき電極を押圧する突起３１０Ｂを含む。図５Ｃは、端部キャップインサート３１０Ａ、ベント４２０、及び充填穴４４０を図示する断面図である。図５Ａから図５Ｃの実施形態は、上述したように、外部から印加されたレーザーの溶接部が、端部キャップインサート３１０Ａの外側に面する底面から突出３１０Ｂを通りゼリーロール・コアインサート１４０まで延在することを可能にする。
【００３３】
図６を参照して、キャップアセンブリー４００は、別の端部キャップインサート４１０とともに示されている。外部レーザーエネルギーは、上述した方法で、下にある電極タブをコアインサートに連結するため、端部キャップインサート４１０の内側で、外側に面した面４２２に向けられる。ベント４２０は、電池セル内で高まった圧力を放出するため、端部キャップインサート４１０に設けられる。リベット４６０は、端部キャップインサート４１０の周りに配置され、外部装置へ電気接点を提供するために端部キャップインサート４１０に連結される。リベット４６０は、セルの電気化学と互換性を有する電気的及び熱的に伝導性のある材料で作製可能である。
【００３４】
ワッシャー４３０は、端部キャップインサート４１０を隣接部品に完全に取り付けるために設けられる。ポリマーのガスケット４７０は、キャップとセルのタブとの間の封止として設けられる。封止を形成するために、ガラスに基づいた界面のような他の材料を用いることができる。ガスケット４７０は、キャップ板４５０とリベット４６０との間に液密のシール及び電気的遮蔽を提供する。充填穴４４０は、セルへ電解液を加えるために設けられる。キャップ板４５０はリベット４６０を囲み、その結果、キャップアセンブリー４００は、セル缶と統合される。端部キャップインサート４１０は、カソード又はアノード接続の部分として機能可能である。
【００３５】
図７を参照して、一体化されたカソードキャップカップ構成の例示的な制限するものではない実施形態が図示されている。構成は、図６に図示された一体化されていない実施形態のものに類似している。しかしながら、リベット５００及び端部キャップインサート５１０は、単一ユニット片に成型される。示されるように、ネジ５２０は、エネルギーを必要とする装置、あるいは別のセルに電気化学セルを連結するために設けられてもよい。
【００３６】
図８を参照して、セル缶６００の一部として端部キャップインサート６１０を有し、一体化したカソードキャップ／缶構成を含む、さらに別の実施形態が示されている。溶接小片がセルに入る可能性を除去するに加えて、この実施形態の利点は、セルを構築するのに必要な部品がより少ないということである。図８に示されるように、この実施形態は、セルの一つの端子がセル容器６００から分離されることを可能にする。分離された、あるいは一体化していない端子は、負端子用に用いられる材料のコスト及び特性の理由から、負端子が適切であるかもしれない。例えば、アルミニウムが一体化された電極用に使用された場合、セル容器６００は、その構造の大部分に関してより軽い材料を有するだろう。材料の腐食の可能性は、セルの負電位でより少ない。この実施形態において、セルの内部部品は、セルの開口端を介してセル容器６００内へ配置される。端部キャップインサート６４０は、例えば図３に示されるように、円形の方法で開口６４０を通して導かれることにより、外部レーザーエネルギーが電極タブをコアインサートに付けることを可能にする。ベント４２０及び充填穴４４０もまた、一体化されていないキャップ／缶アッセンブリと同様の態様で含まれ、動作する。
【００３７】
上述の特徴は、発明に従う様々な例示の実施形態を提供するために、互いに組み合わせて実行されるかもしれない。
【００３８】
上述では、本発明の様々な実施形態について記述しているが、関連技術における当業者は、特に、この記述、添付の図面、及びこれに引用される請求範囲を考慮すると、多くの変形、変化、変更、置換などが容易にできることを認識するだろう。いずれの場合も、本発明の範囲は、特定の実施形態よりもずっと広いかもしれないので、上述の詳細な記述は、本発明の範囲の制限として解釈されるべきでなく、それは、ここに添付した請求範囲によってのみ制限される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
容器に配置されたコアインサートと、
コアインサートから離れて面する外面を有する端部キャップインサートと、
端部キャップインサートとコアインサートとの間に配置された少なくとも一つの電極タブと、を備え、
端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、容器外部の溶接源によって提供された溶接部により電気的に連結され、
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートの物理的変化を含み、この物理的変化は、端部キャップの外面からコアインサートまで延在する、
電気化学セル。
【請求項２】
溶接源は、レーザービームであり、物理的な変化は固化した溶融材料を備える、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
溶接部は、電気化学セルの縦軸方向において延在し、端部キャップインサートの凹み領域で始まる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項４】
溶接部は、端部キャップインサートの凹部の全厚み、及びセルの縦軸方向において少なくとも一つの電極タブを貫通する、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項５】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項６】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート間のいかなる内部隙間も通過しない、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項７】
端部キャップは、端部キャップインサートを囲み、シーム溶接によって容器に取り付けられている、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項８】
端部キャップは、容器とは異なる電位である、請求項７に記載の電気化学セル。
【請求項９】
端部キャップインサートは、陽電位であり、アルミニウムを含む、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
端部キャップインサートは、負電位であり、鉄、鋼、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金から成るグループから選択された材料で作製される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
リベットは、端部キャップインサートのまわりに配置される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１２】
端部キャップインサートは、負端子部分を形成し、リベットは、ニッケルめっきされた鋼を備える、請求項１１に記載の電気化学セル。
【請求項１３】
リベット及びコアインサートは、単一ユニット片の形態で設けられる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１４】
溶接部は、キーホール溶接である、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１５】
溶接部は、少なくとも一つの電極タブの幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成し、得られる溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備える材料の固体の積み重ね内に完全に隠される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１６】
端部キャップインサートはカップ形状である、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１７】
外部レーザービームは、円形の経路に従い、端部キャップインサートは、円形の経路に隠れる中空部分を有する、請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項１８】
端部キャップインサートは、非多孔性の粘着性ポリマーコーティングで覆われる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１９】
端部キャップインサートと、電気化学セルの内部領域との間に気密シールを提供するために端部キャップインサートに取り付けられた密閉カップを備える、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項２０】
端部キャップインサートは、外面を通り延在するガス抜き穴を備える、請求項１９に記載の電気化学セル。
【請求項２１】
電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法であって、
セル容器を設けること、
容器に少なくとも一つの電極タブを配置すること、
容器にコアインサートを挿入すること、
コアインサートの反対側に端部キャップインサートを配置して、少なくとも一つの電極タブを端部キャップインサートとコアインサートとの間に存在させること、
容器においてコアインサートの反対に端部キャップインサートを配置した後、端部キャップインサートに外部溶接源を適用して、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートが、端部キャップインサートからコアインサートまで延在する溶接部によって電気的に連結されること、
を備えた接続方法。
【請求項２２】
溶接源は、レーザービームである、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２３】
外部レーザービームは、端部キャップインサートの凹み領域を通って導かれる、請求項２２に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２４】
溶接部は、セルの縦軸方向において、端部キャップインサートの凹部の全厚さ及び少なくとも一つの電極タブを貫通する、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２５】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれている、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２６】
溶接部は、端部キャップインサートと、少なくとも一つの電極タブと、コアインサートとの間のいずれかの内部隙間を通過する、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２７】
端部キャップは、端部キャップインサートを囲んで設けられる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２８】
端部キャップは、容器とは異なる電位で設けられる、請求項２７に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２９】
端部キャップインサートは、陽電位であり、アルミニウムを備える、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３０】
端部キャップインサートは、負電位であり、鉄、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金から成るグループから選択された材料で作製される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３１】
リベットが端部キャップインサートの周りに配置される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３２】
端部キャップインサートは、負端子部分を形成し、リベットは、ニッケルめっきされた鋼を備える、請求項３１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３３】
リベット及びコアインサートは、単一ユニット片の形態で設けられる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３４】
溶接部は、キーホール溶接である、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３５】
溶接部は、少なくとも一つの電極タブの幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成し、得られる溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備える材料の固体の積み重ね内に完全に隠される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３６】
端部キャップインサートは、カップ形状である、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３７】
外部レーザービームは、円形の経路に従い、端部キャップインサートは、円形の経路に隠れる中空部分を有する、請求項２２に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３８】
端部キャップインサートは、非多孔性の粘着性ポリマーコーティングで覆われる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３９】
気密シールは、端部キャップインサートに密閉カップを挿入することにより、端部キャップインサートと電気化学セルの内部領域との間に形成される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項４０】
端部キャップインサートの外面を通るベントを設けることにより、端部キャップインサートを通してリークが引き起こされる、請求項３９に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項１】
容器と、
容器に配置されたコアインサートと、
コアインサートから離れて面する外面を有する端部キャップインサートと、
端部キャップインサートとコアインサートとの間に配置された少なくとも一つの電極タブと、を備え、
端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートは、容器外部の溶接源によって提供された溶接部により電気的に連結され、
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートの物理的変化を含み、この物理的変化は、端部キャップの外面からコアインサートまで延在する、
電気化学セル。
【請求項２】
溶接源は、レーザービームであり、物理的な変化は固化した溶融材料を備える、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
溶接部は、電気化学セルの縦軸方向において延在し、端部キャップインサートの凹み領域で始まる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項４】
溶接部は、端部キャップインサートの凹部の全厚み、及びセルの縦軸方向において少なくとも一つの電極タブを貫通する、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項５】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項６】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート間のいかなる内部隙間も通過しない、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項７】
端部キャップは、端部キャップインサートを囲み、シーム溶接によって容器に取り付けられている、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項８】
端部キャップは、容器とは異なる電位である、請求項７に記載の電気化学セル。
【請求項９】
端部キャップインサートは、陽電位であり、アルミニウムを含む、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１０】
端部キャップインサートは、負電位であり、鉄、鋼、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金から成るグループから選択された材料で作製される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１１】
リベットは、端部キャップインサートのまわりに配置される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１２】
端部キャップインサートは、負端子部分を形成し、リベットは、ニッケルめっきされた鋼を備える、請求項１１に記載の電気化学セル。
【請求項１３】
リベット及びコアインサートは、単一ユニット片の形態で設けられる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１４】
溶接部は、キーホール溶接である、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１５】
溶接部は、少なくとも一つの電極タブの幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成し、得られる溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備える材料の固体の積み重ね内に完全に隠される、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１６】
端部キャップインサートはカップ形状である、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１７】
外部レーザービームは、円形の経路に従い、端部キャップインサートは、円形の経路に隠れる中空部分を有する、請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項１８】
端部キャップインサートは、非多孔性の粘着性ポリマーコーティングで覆われる、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項１９】
端部キャップインサートと、電気化学セルの内部領域との間に気密シールを提供するために端部キャップインサートに取り付けられた密閉カップを備える、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項２０】
端部キャップインサートは、外面を通り延在するガス抜き穴を備える、請求項１９に記載の電気化学セル。
【請求項２１】
電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法であって、
セル容器を設けること、
容器に少なくとも一つの電極タブを配置すること、
容器にコアインサートを挿入すること、
コアインサートの反対側に端部キャップインサートを配置して、少なくとも一つの電極タブを端部キャップインサートとコアインサートとの間に存在させること、
容器においてコアインサートの反対に端部キャップインサートを配置した後、端部キャップインサートに外部溶接源を適用して、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートが、端部キャップインサートからコアインサートまで延在する溶接部によって電気的に連結されること、
を備えた接続方法。
【請求項２２】
溶接源は、レーザービームである、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２３】
外部レーザービームは、端部キャップインサートの凹み領域を通って導かれる、請求項２２に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２４】
溶接部は、セルの縦軸方向において、端部キャップインサートの凹部の全厚さ及び少なくとも一つの電極タブを貫通する、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２５】
溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサート内に完全に含まれている、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２６】
溶接部は、端部キャップインサートと、少なくとも一つの電極タブと、コアインサートとの間のいずれかの内部隙間を通過する、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２７】
端部キャップは、端部キャップインサートを囲んで設けられる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２８】
端部キャップは、容器とは異なる電位で設けられる、請求項２７に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項２９】
端部キャップインサートは、陽電位であり、アルミニウムを備える、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３０】
端部キャップインサートは、負電位であり、鉄、ニッケルめっきされた鋼、ニッケル、ステンレス鋼、銅、及び銅合金から成るグループから選択された材料で作製される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３１】
リベットが端部キャップインサートの周りに配置される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３２】
端部キャップインサートは、負端子部分を形成し、リベットは、ニッケルめっきされた鋼を備える、請求項３１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３３】
リベット及びコアインサートは、単一ユニット片の形態で設けられる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３４】
溶接部は、キーホール溶接である、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３５】
溶接部は、少なくとも一つの電極タブの幅のほぼ２分の１である円形の経路を形成し、得られる溶接部は、端部キャップインサート、少なくとも一つの電極タブ、及びコアインサートを備える材料の固体の積み重ね内に完全に隠される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３６】
端部キャップインサートは、カップ形状である、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３７】
外部レーザービームは、円形の経路に従い、端部キャップインサートは、円形の経路に隠れる中空部分を有する、請求項２２に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３８】
端部キャップインサートは、非多孔性の粘着性ポリマーコーティングで覆われる、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項３９】
気密シールは、端部キャップインサートに密閉カップを挿入することにより、端部キャップインサートと電気化学セルの内部領域との間に形成される、請求項２１に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【請求項４０】
端部キャップインサートの外面を通るベントを設けることにより、端部キャップインサートを通してリークが引き起こされる、請求項３９に記載の、電気化学セルの内部部品を外部的に接続する方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【公表番号】特表２０１２−５１０１４３（Ｐ２０１２−５１０１４３Ａ）
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３８６５５（Ｐ２０１１−５３８６５５）
【出願日】平成２１年１１月２３日（２００９．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６５５６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６５３７８
【国際公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５０５２３９２１９）エイ １２３ システムズ，インク． (24)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２３日（２００９．１１．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６５５６７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６５３７８
【国際公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【出願人】（５０５２３９２１９）エイ １２３ システムズ，インク． (24)
【Ｆターム（参考）】
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