CN115280543A - 管理电极的滑动区域的方法 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及一种管理电极的滑动区域的方法，该方法包括：(a)过程，确定作为将在制造电极组件时使用的管理对象的正极和负极彼此面对处的特定区域和在所述特定区域中设置测量位置；(b)过程，在所设置的测量位置处测量正极和负极的每个电极混合物层的厚度和装填量；(c)过程，测量正极和负极的每个中心部分处的电极混合物层的厚度和装填量；以及(d)过程，计算在过程(b)中测量的正极和负极的电极混合物层的厚度相对于在过程(c)中测量的中心部分的厚度的比率。

Description

管理电极的滑动区域的方法
技术领域
本申请要求基于2020年10月30日提交的韩国专利申请第10-2020-0142659号的优先权的权益，通过引用将该韩国专利申请的全部内容结合在此。
本发明涉及一种管理电极的滑动区域的方法，更具体地说，涉及一种通过根据正极和负极相面对处的局部位置管理电极混合物层的装填量和厚度来防止NP比反转现象的管理电极的滑动区域的方法。
背景技术
随着关于移动设备、汽车和储能设备的技术的发展及其需求的增加，电池作为能源的需求也迅速增长。因此，人们对具有高能量密度和放电电压的锂二次电池进行了许多研究，并且这种锂二次电池已得到广泛应用。
二次电池分类为其中电极组件根据电池壳的形状而嵌入圆柱形或棱柱形金属中的圆柱形电池和棱柱形电池，以及其中电极组件嵌入铝层压板的袋形壳中的袋形电池。
此外，嵌入电池盒中的电极组件是由正极/隔膜/负极的层叠结构构成的能够充电/放电的发电元件。其代表性示例包括果冻卷式电极组件，其中长片型正极和负极被卷绕，两者之间插入隔膜；堆叠式电极组件，其中以预定尺寸单位切割的多个正极和负极以其间插入隔膜的方式依次堆叠；以及堆叠/可折叠电极组件，其中双电池(bi-cell)或全电池(full cell)被卷绕，在所述双电池或全电池中，预定单位的正极和负极以其间插入隔膜的方式被堆叠。
构成电极组件的正极和负极是通过如下方式制造的：通过狭缝模具(slot die)将在混合过程中制备的电极浆料以预定图案和恒定厚度涂布在电极集流体上，然后干燥电极浆料。然而，由于电极浆料是流体，因此它在被涂布之后向下流动，并且电极浆料的这种向下流动称为滑动。这种滑动可能在已涂布电极活性材料的涂布部的宽度方向上的两端处频繁发生。类似地，浆料涂层的厚度逐渐改变从而形成倾斜部的部分称为滑动区域。
滑动区域显示在从未涂布部的边界线朝着涂布部的30mm或20mm范围内。如图1所示，负极的滑动区域的长度可能不同于正极的滑动区域的长度，并且滑动区域的形状可能是直线或曲线。此外，正极和负极的滑动区域的斜率可能不同。因此，取决于正极和负极相面对的位置，可能存在NP比不平衡的部分，并且NP比的不平衡可能导致安全事故，诸如由负极中的锂沉积(lithium precipitation)引起的短路。因此，需要一种管理电极的滑动区域中的NP比的方法，但是尚没有确定或测量电极滑动的标准化方法。因此，需要这种技术。
发明内容
技术问题
本发明被认为解决了上述问题中的至少一些。例如，本发明的一个方面提供了一种管理电极的滑动区域的方法，用于防止电极的滑动区域中的NP比反转(NP-ratioreversal)。
技术方案
一种用于解决问题的管理电极的滑动区域的方法，包括：过程(a)，确定作为将在制造电极组件时使用的管理对象的正极和负极彼此面对处的特定区域、并且在所述特定区域中设置测量位置；过程(b)，在所设置的测量位置处测量正极和负极的每个电极混合物层的厚度和装填量；过程(c)，测量正极和负极的每个中心部分处的电极混合物层的厚度和装填量；以及过程(d)，计算在过程(b)中测量的正极和负极的电极混合物层的厚度相对于在过程(c)中测量的中心部分的厚度的比率。
管理电极的滑动区域的方法还包括过程(e)，计算测量位置处的负极的单位面积容量相对于正极的单位面积容量的比率(NP比)。
在本发明的一个实施例中，过程(e)包括：过程(e-1)通过在改变样品的正极和负极的测量位置的同时重复权利要求1来累积关联数据的，所述关联数据是正极和负极的每个装填量相对于正极和负极的每个厚度的比率与所述NP比之间的关联数据；过程(e-2)通过分析所述累积数据导出关联方程；以及过程(e-3)通过将在过程(b)中测量的装填量相对于在过程(d)中计算的厚度的比率代入作为管理对象的正极和负极的关联方程中来计算NP比。
在本发明的一个实施例中，过程(a)包括在电极的纵向方向上的中心线上沿宽度方向(x轴)以规则间隔设置多个测量位置(X1,X2...Xn)。此时，该方法还可包括进一步在测量位置(X1,X2...Xn)的每个点处，沿电极的纵向方向(y轴)以规则间隔设置多个测量位置的过程。
在本发明的另一个实施例中，过程(a)包括：(a-1)过程，作出在特定区域处沿电极的宽度方向(x轴)以规则间隔的多条垂直线的图像；(a-2)过程，作出在所设置的滑动区域中沿纵向方向(y轴)以规则间隔的多条水平线的图像；(a-3)过程，将由垂直线和水平线相交形成的多个矩形区域设置为分割区域；以及(a-4)过程，在所设置的分割区域内设置相应的任意点作为测量位置。此时，过程(a-1)的多条垂直线的每个间隔和过程(a-2)的多条水平线的每个间隔在0.05至0.2mm的范围内。
在本发明的一个实施例中，过程(b)和过程(c)可包括使用旋转卡尺测量电极混合物层的厚度。
在本发明的一个实施例中，过程(b)可包括使用网规测量电极混合物层的装填量。
在本发明的一个实施例中，过程(b)的正极和负极是通过在集流体上涂布含有电极活性材料的电极浆料、然后干燥电极浆料而获得的电极。
在本发明的一个实施例中，过程(b)的正极和负极是在经历辊压过程之前的电极。
有益效果
本发明提供了一种通过测量在包括电极的滑动区域的正极和负极中的电极混合物层的厚度和装填量来轻松管理NP比的方法。
附图说明
图1是示出正极的滑动区域的长度与负极的滑动区域的长度之间的差别的图。
图2是根据本发明一个实施例的管理电极的滑动区域的方法的流程图。
图3是根据本发明另一个实施例的管理电极的滑动区域的方法的流程图。
图4是示出电极的滑动区域的平面图和横截面图。
图5是示出测量电极混合物层厚度的过程的一部分的示意图。
图6至8是示出根据本发明的各种实施例的设置测量位置的过程的示意图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于普通术语或词典术语，并且发明人可以适当地定义术语的概念以便最佳地描述其发明。术语和词语应当被解释为与本发明的技术构思一致的含义和概念。
在本申请中，应当理解，诸如“包括”或“具有”之类的术语旨在表示本申请中存在所描述的特征、数量、步骤、操作、部件、零件或它们的组合，并且它们不预先排除一个或多个其他特征或数量、步骤、操作、部件、零件或它们的组合的存在或添加的可能性。此外，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分“上”时，这不仅包括该一部分“直接”在该另一部分“上”的情况，还包括在该一部分与该另一部分之间插入有其他部分的情况。另一方面，当诸如层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分“下”时，这不仅包括该一部分“直接”在该另一部分“下”的情况，还包括在该一部分与该另一部分之间插入有其他部分的情况。此外，本申请中的要被设置在“上”可包括设置在底部以及顶部的情况。
在本发明中，NP比被定义为通过将负极的总容量除以正极的总容量而获得的值。
在本发明中，滑动区域是指在未涂布部与涂布部之间的边界附近的区域中电极混合物层的厚度朝着未涂布部逐渐减小的区域，在所述未涂布部上未涂布电极混合物层(正极混合物层和负极混合物层)，在所述涂布部上已涂布电极混合物层。即，滑动区域应被理解为在涂布部和未涂布部之间的边界附近区域中电极混合物层的平面度降低的部分及其相邻部分。
下文中，将参考附图详细描述本发明。
通常，已经通过电极的中心部分的厚度和装填量来管理电极的NP比。这种管理方法可在正极混合物层和负极混合物层中的每一个的厚度为恒定的平坦部分中使用。然而，在已发生滑动的正极和负极的每个滑动区域的长度不同、且正极和负极的每个滑动区域中的正极混合物层厚度的减小率不同于正极和负极的每个滑动区域中的负极混合物层厚度的减小率的情况下，难以通过使用传统的管理方法来确定是否已发生NP比反转。
图1是示出正极的滑动区域的长度与负极的滑动区域的长度之间的差别的图。参考图1，正极10的正极混合物层12面对负极20的负极混合物层22，并且正极混合物层12和负极混合物层22各自具有滑动区域(S或S’)，在该滑动区域(S或S’)中，厚度在向端部处的未涂布部延伸的方向上逐渐减小。如上所述，由于电极浆料是流体，因此由于电极浆料的流动特性，在涂布部和未涂布部之间的边界区域中频繁产生这种滑动区域。
通常，当NP比等于或大于1时，锂在充电/放电期间不发生沉积，并且尤其是，电池在高速充电/放电期间不会迅速劣化。因此，在设计电极组件时，电极组件被设计为允许NP比等于或大于1。在正极和负极包括滑动区域的情况下，取决于滑动区域的长度、滑动区域的形状(曲线或直线)、或者斜率，可能发生NP比的反转现象，其中NP比局部变为小于1。
为了计算滑动区域中的NP比，一种准确的方法是针对作为管理对象的正极和负极，在正极面对负极的位置处，在考虑装填量、厚度、活性材料的容量、以及容限等的情况下计算NP比，但是在大规模生产时，要计算所有产品在滑动区域中的NP比并不容易。
因此，本发明提供了一种当正极和负极中的至少一个包括在正极面对负极的区域中的至少一个滑动区域时，通过测量滑动区域中的正极混合物层的厚度和负极混合物层的厚度来管理NP比的新方法。
图2是根据本发明一个实施例的管理电极的滑动区域的方法的流程图。参考图2，本发明的管理电极的滑动区域的方法包括：(a)过程，确定其中作为将在制造电极组件时使用的管理对象的正极和负极彼此面对的特定区域、并且在特定区域中设置测量位置；(b)过程在所设置的测量位置处测量正极和负极的每个电极混合物层的厚度和装填量；(c)过程，测量正极和负极的每个中心部分处的电极混合物层的厚度和装填量；以及(d)过程，计算在过程(b)中测量的正极和负极的电极混合物层的厚度相对于在过程(c)中测量的中心部分的厚度的比率。
首先，将描述过程(a)。过程(a)是确定其中作为管理对象的正极和负极彼此面对的区域、且在所确定的区域中设置测量位置的过程，用于在对具有正极和负极的电极组件进行组装时测量正极混合物层和负极混合物层中的每个混合物层的厚度和装填量。
由于本发明的目的是局部防止滑动区域中的NP比的反转，因此过程(a)是将测量位置设置在滑动区域中正极和负极彼此面对的位置中。
图6至8示出根据本发明的各种实施例设置的测量位置。
首先，参考图6，过程(a)可以包括在正极面对负极的区域中，在电极的纵向方向上的中心线上，沿宽度方向(x轴)以规则间隔设置多个测量位置(X1,X2...Xn)。此外，稍后描述的过程(b)在所设置的测量位置处执行。
此时，多个测量位置之间的分隔距离可以在0.05至2mm的范围内，优选在0.07至1mm的范围内，并且更优选在0.1至0.5mm的范围内。
测量位置中的一些测量位置位于滑动区域处，其他一些测量位置可以位于除滑动区域之外的区域处。
滑动区域是如下区域：其中，电极混合物层的厚度朝着未涂布部减小，并且电极混合物层的厚度朝着涂布部增大，并且电极混合物层的厚度根据滑动区域中的测量位置而连续变化。因此，优选的是，通过过程(a)设置的测量位置之间的间隔在滑动区域中相对较小，以进行更准确的管理。此外，如图4所示，在除滑动区域(S和S’)之外的部分A中，即使测量位置改变，电极混合物层的厚度也可以在测量位置中是恒定的。因此，在电极混合物层的除滑动区域(S和S’)之外的区域(A)中测量位置之间的间隔相对较大也不是问题。为了快速和有效的管理，优选的是，除滑动区域之外的区域中的测量位置之间的间隔大于滑动区域中的测量位置之间的间隔。
根据本发明的另一实施例，该方法还可以包括进一步在测量位置(X1,X2...Xn)的每个点处沿电极的纵向方向(y轴)以规则间隔设置多个测量位置的过程。参考图7，可以设置P1(X1,Y1),P2(X2,Y2),P3(X3,Y3),P4(X4,Y4)...，它们是在如上所述设置的测量位置之中的X1的基础上在y轴方向上以规则间隔的测量位置。图7中仅示出了P1(X1,Y1),P2(X2,Y2),P3(X3,Y3)和P4(X4,Y4)4个点，但本发明不限于这些示例，并且可以进一步添加或减少测量位置。
在本发明的另一个实施例中，过程(a)包括：过程(a-1)，作出在特定区域沿电极的宽度方向(x轴)以规则间隔的多条垂直线的图像；过程(a-2)，在设置的滑动区域中，作出沿纵向方向(y轴)以规则间隔在宽度方向上延伸的虚拟水平线的图像；过程(a-3)将由垂直线和水平线相交形成的多个矩形区域设置为分割区域；以及过程(a-4)将所设置的分割区域内的各个任意点设置为测量位置。
参考图8，正极和负极彼此面对的区域可以被划分为多个子区域，作为在该区域中彼此交叉的平行于电极宽度方向的多条水平线和平行于长度方向的多条垂直线。此外，可以将多个分割区域之中的任意分割区域中的任意点P设置为测量位置。
此时，垂直线之间的分隔距离和水平线之间的分隔距离可以在0.05至2mm的范围内，优选在0.07至1mm的范围内，更优选为在0.1至0.5mm的范围内。
类似地，可以将正极面对负极的多个点设置为测量位置，但是如果测量位置太多，则需要付出大量的努力和成本。因此，在过程(a)中，可以将正极滑动区域的中心点和面对该中心点的负极混合物层的点，以及负极滑动区域的中心点和面对该中心点的正极混合物层的点设置为测量位置。这里，滑动区域的中心是指与滑动区域中的x轴方向上的1/2相对应的点。
具体地，将对应于正极滑动区域的1/2的点1和面向点1的负极混合物层的点设置为测量位置，将对应于负极滑动区域的1/2的点2和面向点2的正极混合物层的点设置为测量位置。
下面将描述过程(b)。本发明的过程(b)是测量正极和负极的每个电极混合物层的厚度和装填量的过程，它们是用于管理电极NP比的主要要素。本发明的过程(b)包括在过程(a)中设置的测量位置中测量正极的正极混合物层的厚度和正极的装填量，以及负极的负极混合物层的厚度和负极的装填量。
此外，作为测量对象的正极是通过在正极集流体上涂布含有正极活性材料的正极浆料、然后干燥浆料而获得的电极，并且负极是通过在负极集流体上涂布含有负极活性材料的负极浆料、然后干燥浆料而获得的电极。由于在集流体上涂布电极浆料后，电极活性材料层就处于流体状态，因此难以使用厚度测量仪器来测量厚度。因此，在将电极活性材料层干燥到一定程度后测量厚度。
此外，正极和负极可以是在辊压过程之前或之后的电极。然而，如果对已经经历辊压过程的电极测量电极混合物层的厚度，则包括滑动区域的电极混合物层在辊压过程期间被整体按压，因此滑动区域上的厚度偏差可能不大。因此，可能优选的是使用能够以微米单位测量厚度的厚度测量仪器。
在本发明的实施例中，过程(b)可包括使用旋转卡尺测量电极混合物层的厚度。参考图5，在如图5所示切割作为管理对象的正极或/和负极之后，可以将切割片放入旋转卡尺中，然后测量在所设置的测量位置处的电极混合物层的厚度、以及稍后描述的在中心部分处的电极混合物层的厚度。
此外，在本发明的实施例中，过程(b)可包括通过使用网规测量电极混合物层的装填量。
此外，在本发明的实施例中，过程(b)可包括通过使用电极装填设计值计算电极混合物层的装填量。
下面将描述过程(c)。过程(c)是测量作为管理对象的正极和负极的每个中心部分处的电极混合物层的厚度的过程。这是过程(d)的计算厚度比所需的过程。此时，可如过程(b)中那样通过使用旋转卡尺测量电极混合物层的厚度。
在此，正极和负极的每个中心部分是指不是滑动区域且电极混合物层厚度为恒定的部分。当涂布电极浆料时，由于浆料的流体特性，滑动区域显示在宽度方向上的两端，并且除滑动区域之外的涂布部的厚度是恒定的。因此，由于在电极宽度方向上的中心处的电极混合物层的厚度与位置靠近滑动区域的涂布部的电极的厚度相同，因此测量正极和负极的每个中心部分处的电极厚度的过程可以是测量靠近滑动区域但不是滑动区域的涂布部的电极混合物层的厚度的过程。
在此，中心部分中的电极混合物层的厚度是指在不属于滑动区域的位置处的电极混合物层的厚度，并且具体而言，可以是与未涂布部和涂布部之间的边界相隔5至15mm、15至20mm、10至30mm、或者20至30mm的点处的厚度。
这是因为电极的滑动区域可以具有从涂布部和未涂布部之间的边界朝着涂布部的5至15mm、15至20mm、10至30mm、或者20至30mm的长度，并且除滑动区域之外的电极混合物层的厚度几乎是恒定的。
因此，过程(c)可以是测量在与涂布部和未涂布部之间的边界相距5至15mm、15至20mm、10至30mm、或者20至30mm的点处的电极混合物层的厚度的过程，。
下面将描述过程(d)。过程(d)是计算过程(b)中测量的正极和负极的电极混合物层厚度相对于过程(c)中测量的中心部分的厚度的比率的过程。可以使用在所设置的位置处测量的正极混合物层的厚度T(P-n)相对于通过上述过程(c)测量的正极混合物层的中心部分处的厚度T(P-center)的比率(T(P-n)/T(P-center))，以及在所设置的位置处测量的正极混合物层的厚度T(N-n)相对于通过过程(c)测量的负极混合物层的中心部分的厚度T(N-center)的比率(T(N-center)/T(N-n))，来管理局部位置处的NP比。
图3是根据本发明另一实施例的管理电极的滑动区域的方法的流程图。参考图3，本发明的管理电极的滑动区域的方法还包括过程(e)，计算正极面对负极的测量位置处的负极的单位面积容量相对于正极的单位面积容量的比率(NP比)。过程(e)包括使用大数据，以便针对作为管理对象的正极和负极，使用装填量的因子计算NP比，以及通过上述过程(a)至(d)计算的测量位置计算厚度的比率。
在一个具体示例中，过程(e)包括：(e-1)过程，通过在改变样品的正极和负极的测量位置的同时重复上述过程(a)至(d)来累积关联数据，所述关联数据是正极和负极的每个装填量相对于正极和负极的每个厚度的比率与所述NP比之间的关联数据；(e-2)过程，通过分析累积的数据导出关联方程；以及(e-3)过程，通过将在过程(b)中测量的装填量相对于在过程(d)中计算的厚度的比率代入作为管理对象的正极和负极的关联方程中来计算NP比。
首先，在过程(e-1)中，将与作为管理对象的正极和负极具有相同尺寸的正极和负极制备为样品，并对这些样品重复过程(a)至(d)，并且计算并存储正极和负极的每一个的每个测量位置的装填量和厚度比。此外，累积关于NP比的数据，该NP比是基于根据已知方法获得的关于装填量相对于厚度的比率的信息为每个测量位置计算的。NP比可按以下4种方案计算：1)正极充电量和负极放电量；2)正极充电量和负极充电量；3)正极放电量和负极放电量；以及4)正极放电量和负极充电量。
此外，该过程(b-2)包括导出正极和负极的每个装填量相对于正极和负极的每个厚度的比率与NP比之间的关联函数。此时可以使用r方法分析数据，但本发明不限于此示例。
过程(e-3)包括通过将作为管理对象的正极和负极的每一个的装填量相对于厚度的比率代入在过程(e-2)中导出的关联方程，来计算NP比。因此，根据本发明，由于可以通过测量作为管理对象的正极和负极的每个位置的装填量和厚度比来计算NP比，因此可以容易地识别在包括难以管理的滑动区域的区域中是否存在NP比的反转现象。
此外，通过将设计的SP比的参考值代入关联函数中，可以导出滑动区域中的正极的最大厚度和滑动区域中的负极的最小厚度，所述关联函数是通过过程(e-2)导出的NP比与正极和负极的每个装填量相对于正极和负极的每个厚度的比率之间的关联函数。此外，可以通过在滑动区域中允许正极混合物层的厚度等于或小于最大厚度并且负极混合物层的厚度等于或大于最小厚度来防止NP比的反转。
以上描述仅举例说明本发明的技术构思，本发明所属领域技术人员可在不偏离本发明的实质特征的情况下做出各种修改和变化。因此，本发明所公开的附图并非旨在限制本发明的技术构思，而是描述本发明，本发明的技术构思的范围不受这些附图的限制。本发明的保护范围应由下面的权利要求来解释，与之等同的范围内的全部技术构思应解释为包括在本发明的范围中。

Claims (12)

1.一种管理电极的滑动区域的方法，所述方法包括：
过程(a)，确定作为将在制造电极组件时使用的管理对象的正极和负极彼此面对处的特定区域和在所述特定区域中设置测量位置；
过程(b)，在设置的测量位置处测量正极和负极的每一个的电极混合物层的厚度和装填量；
过程(c)，测量正极和负极的每一个的中心部分处的电极混合物层的厚度和装填量；以及
过程(d)，计算在所述过程(b)中测量的正极和负极的电极混合物层的厚度相对于在所述过程(c)中测量的中心部分的厚度的比率。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
过程(e)，计算测量位置处负极的单位面积容量相对于正极的单位面积容量的比率(NP比)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述过程(e)包括：
过程(e-1)，在改变样品的正极和负极的测量位置的同时通过重复如权利要求1所述的过程来累积关联数据，所述关联数据是正极和负极的每一个的装填量相对于正极和负极的每一个的厚度的比率与所述NP比之间的关联数据；
过程(e-2)，通过分析累积的数据导出关联方程；
过程(e-3)，通过将在所述过程(b)中测量的装填量相对于在所述过程(d)中计算的厚度的比率代入作为管理对象的正极和负极的所述关联方程中来计算所述NP比。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(a)包括在滑动区域中设置正极面对负极的测量位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(a)包括在电极的长度方向的中心线上沿宽度方向(x轴)以规则间隔设置多个测量位置(X1,X2...Xn)。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括进一步在测量位置(X1,X2...Xn)的每个点处，沿电极的长度方向(y轴)以规则间隔设置多个测量位置的过程。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(a)包括：
(a-1)过程，作出在特定区域处沿电极的宽度方向(x轴)以规则间隔的多条垂直线的图像；
(a-2)过程，作出在所设置的滑动区域中对沿长度方向(y轴)以规则间隔的多条水平线的图像；
(a-3)过程，将由垂直线和水平线相交形成的多个矩形区域设置为分割区域；以及
(a-4)过程，在所设置的分割区域内设置相应的任意点作为测量位置。
8.根据权利要求5所述的方法，其中多个测量位置(X1,X2...Xn)以0.05至0.2mm的间隔彼此分隔开。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(b)和所述过程(c)包括使用旋转卡尺测量电极混合物层的厚度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(b)包括使用网规测量电极混合物层的装填量。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程(b)的正极和负极是通过在集流体上涂布含有电极活性材料的电极浆料、然后干燥电极浆料而获得的电极。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述过程(b)的正极和负极是在经历辊压过程之前的电极。
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WO2024058588A1 (ko) * 2022-09-16 2024-03-21 주식회사 엘지에너지솔루션 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100601559B1 (ko) * 2004-07-28 2006-07-19 삼성에스디아이 주식회사 권취형 전극 조립체 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지
JP2012160301A (ja) * 2011-01-31 2012-08-23 Toyota Motor Corp 電池用電極シートの測定方法及び測定装置
KR101562571B1 (ko) * 2015-02-05 2015-10-22 주식회사 엘지화학 전극 코팅량 자동 조절 장치
KR20200142659A (ko) 2019-06-13 2020-12-23 한국전력공사 케이블 지지장치
CN111008478B (zh) 2019-12-10 2023-05-26 深圳市比克动力电池有限公司 一种锂离子电池最优n/p比的确定方法
CN111682255A (zh) * 2020-05-08 2020-09-18 深圳市鹏诚新能源科技有限公司 电池的设计方法

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