JP2023516411A - 電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置 - Google Patents

電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2023516411A
JP2023516411A JP2022552951A JP2022552951A JP2023516411A JP 2023516411 A JP2023516411 A JP 2023516411A JP 2022552951 A JP2022552951 A JP 2022552951A JP 2022552951 A JP2022552951 A JP 2022552951A JP 2023516411 A JP2023516411 A JP 2023516411A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode plate
barrier layer
positive electrode
negative electrode
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022552951A
Other languages
English (en)
Inventor
▲鴻▼▲鋼▼ ▲喩▼
松君 史
▲海▼族 金
▲書▼涛 宋
冰 ▲陳▼
▲シン▼▲シン▼ 杜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Publication of JP2023516411A publication Critical patent/JP2023516411A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

本願の実施例は電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置を開示し、該電極組立体は正極極板及び負極極板を備え、正極極板と負極極板が巻回又は積層されることで折り曲げ領域が形成され、折り曲げ領域はバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが折り曲げ領域の負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる。上記説明された技術案によれば、折り曲げ領域の隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層が設けられることで、正極活物質層から脱離するイオンの少なくとも一部が正極極板に隣接する負極極板の折り曲げ領域の負極活物質層に挿入されることを防止し、リチウム析出の発生を低減させ、電池セルの安全性を向上させ、電池セルの寿命を延ばすことができる。

Description

本願は電池の分野に関し、特に電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置に関する。
再充電可能電池は、二次電池と呼ばれもよく、電池の放電後に充電によって活物質を活性化することで使用し続けることができる電池である。再充電可能電池は、例えば、携帯電話、ノートパソコン、電動自転車、電気自動車、電動飛行機、電動船、電動玩具自動車、電動玩具船、電動玩具飛行機及び電動工具などの電子機器に広く使用されている。
再充電可能電池はニッケルカドミウム電池、水素ニッケル電池、リチウムイオン電池及び二次アルカリ亜鉛マンガン電池などを含んでもよい。
現在、自動車で多く使用されている電池は一般的にリチウムイオン電池であり、リチウムイオン電池は再充電可能電池として、体積が小さく、エネルギー密度が高く、電力密度が高く、使用サイクル数が多く、保管期間が長いなどの利点がある。
再充電可能電池は電極組立体及び電解質溶液を備え、電極組立体は正極極板、負極極板、及び正極極板と負極極板との間に位置するセパレータを備える。正極極板は陰極極板と呼ばれてもよく、正極極板の２つの表面はいずれも正極活物質層を有し、例えば、正極活物質層の正極活物質はマンガン酸リチウム、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム又はニッケルコバルトマンガン酸リチウムであってもよく、負極極板は陽極極板と呼ばれてもよく、負極極板の２つの表面はいずれも負極活物質層を有し、例えば、負極活物質層の負極活物質はグラファイト又はシリコンであってもよい。
リチウム析出はリチウム電池の一般的な異常現象であり、リチウムイオンの充電効率及びエネルギー密度に影響し、リチウム析出が深刻な場合、リチウム結晶も形成され、リチウム結晶はセパレータを刺し破って内部短絡や熱暴走を引き起こし、電池の安全性を深刻に損なってしまう。
従って、どのようにしてリチウム析出を低減又は回避して電池の安全性を向上させるかは、業界では難しい課題となっている。
本願の様々な態様によれば、上記問題を克服又は少なくとも部分的に解決する電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置を提供する。
本願の第１態様によれば、電極組立体を提供し、正極極板及び負極極板を備え、正極極板と負極極板が巻回又は積層されることで折り曲げ領域が形成され、
折り曲げ領域はバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが折り曲げ領域の負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる。隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層が設けられることで、充電時、折り曲げ領域の正極極板の正極活物質層から脱離するイオンの少なくとも一部がバリア層により阻止され、バリア層により阻止されるイオンを正極極板に隣接する負極極板の折り曲げ領域の負極活物質層に挿入することが不能であり、負極極板に負極活物質の脱落が発生する場合、リチウム析出の発生を低減させ、電池セルの安全性を向上させ、電池セルの寿命を延ばす。
いくつかの実施例では、電極組立体は隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータをさらに備え、正極極板の１つの表面又は２つの表面にバリア層がアタッチされ、及び／又は、負極極板の１つの表面又は２つの表面にバリア層がアタッチされ、及び／又は、セパレータの１つの表面又は２つの表面にバリア層がアタッチされる。このように、電極組立体の使用中のバリア層の位置移動を減少させることができる。
いくつかの実施例では、電極組立体は隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータをさらに備え、バリア層は折り曲げ領域の隣接する正極極板とセパレータとの間に独立して配置され、又は、バリア層は折り曲げ領域の隣接する負極極板とセパレータとの間に独立して配置される。このように、バリア層の取り付けを容易にすることができる。
いくつかの実施例では、バリア層の気孔率はセパレータの気孔率未満である。このように、バリア層はリチウムイオンの通過をより効果的に阻止することができる。
いくつかの実施例では、電極組立体は１つの正極極板及び１つの負極極板を備え、１つの正極極板と１つの負極極板を圧縮した後、巻回して１つの巻回構造を形成し、折り曲げ領域内において少なくとも最内側の隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層がある。このように、最内側の隣接する正極極板と負極極板との間でのリチウム析出現象を減少させ、安全性を向上させることができる。
いくつかの実施例では、折り曲げ領域の最内側の極板は負極極板である。このように、正極極板の活物質の利用効率を向上させることができる。
いくつかの実施例では、バリア層は不連続に複数あり、不連続な複数のバリア層は折り曲げ方向に沿って間隔をおいて分布し、又は不連続な複数のバリア層は折り曲げ方向に垂直な方向に沿って間隔をおいて分布する。このように、一部のリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出現象の発生を減少させることができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、バリア層の厚さは２－２００ミクロン、又は５－１００ミクロンである。このように、電極組立体の安全性を確保することができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、バリア層は少なくとも１つの貫通孔を有する。
いくつかの実施例では、バリア層の気孔率は１０％－７０％、又は２０％－６０％である。このように、電極組立体の安全性を確保することができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、バリア層の厚さはＡミクロンであり、バリア層の気孔率はＢであり、ＡとＢは、３．５ミクロン≦Ａ／Ｂ≦２０００ミクロン、又は７ミクロン≦Ａ／Ｂ≦１０００ミクロンという関係式を満たす。このように、電極組立体の安全性を確保することができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、負極極板の負極活物質層の折り曲げ方向に垂直な両端部はいずれも正極極板の正極活物質層の対応する端部を超える。このように、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、バリア層は折り曲げ方向に垂直な方向に沿って両端部を備え、バリア層の一端部又は両端部は正極極板の正極活物質層を超える。このように、多くのリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出現象の発生を減少させることができる。
いくつかの実施例では、バリア層沿は折り曲げ方向に垂直な方向に沿って両端部を備え、負極極板の負極活物質層はバリア層の一端部又は両端部を超える。このように、一部のリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出の発生を減少させることができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
いくつかの実施例では、バリア層と負極極板の曲率が最も大きい部位は対向して設けられる。このように、曲率が最も大きい部位にリチウムイオンが挿入されないか又はリチウムイオンがわずかに挿入され、それによりリチウム析出現象の発生を減少させる。
いくつかの実施例では、バリア層は、無機酸化物、バインダー及びテープのうちの少なくとも１種を含む。
いくつかの実施例では、バリア層の折り曲げ方向に沿って延伸する両端部はいずれも折り曲げ領域に位置する。このように、多くのリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出現象の発生を減少させることができる。
いくつかの実施例では、電極組立体は折り曲げ領域に接続される平坦領域を有し、
バリア層の折り曲げ方向に沿って延伸する一端部は平坦領域に位置し、他端部は折り曲げ領域に位置し、又は、バリア層の折り曲げ方向に沿って延伸する両端部はいずれも平坦領域に位置する。
本願の第２態様によれば、電池セルを提供し、ハウジング、カバープレート及び少なくとも１つの上記実施例の電極組立体を備え、
ハウジングは収容室及び開口を有し、電極組立体は収容室内に収容され、
カバープレートはハウジングの開口を密閉することに用いられる。
本願の第３態様によれば、電池を提供し、筐体及び少なくとも１つの電池セルを備え、電池セルは筐体内に収容される。
本願の第４態様によれば、電極組立体の製造方法を提供し、
正極極板、負極極板及びバリア層を提供するステップと、
正極極板と負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成するステップであって、折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが折り曲げ領域の負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる、ステップと、を含む。
いくつかの実施例では、隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータを提供し、セパレータ、正極極板及び負極極板をともに巻回又は積層する。
いくつかの実施例では、セパレータ、正極極板及び負極極板をともに巻回又は積層する前に、方法は、バリア層を正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に設けるステップをさらに含む。
いくつかの実施例では、バリア層を正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に設けるステップは具体的には、バリア層を正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に貼り付け又は塗布するステップを含む。
本願の第５態様によれば、電極組立体の製造機器を提供し、
正極極板を提供するための第１提供装置と、
負極極板を提供するための第２提供装置と、
バリア層を提供するための第３提供装置と、
正極極板と負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成するための組立装置と、を備え、
折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが折り曲げ領域の負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる。
いくつかの実施例では、電極組立体の製造機器は、隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータを提供するための第４提供装置をさらに備え、組立装置はさらに、正極極板、負極極板及びセパレータを巻回又は積層して折り曲げ領域を形成することに用いられる。
いくつかの実施例では、第３提供装置は２つであり、２つの第３提供装置はそれぞれバリア層を提供し、バリア層を正極極板又は負極極板の２つの表面に貼り付け又は塗布することに用いられる。
本願の第６態様によれば、電力消費装置を提供し、電力消費装置は電池から供給される電力を受けるように構成される。
上記説明は単に本願の実施例の技術案の概要であり、本願の実施例の技術的手段をより明確に把握するために、明細書の内容に従って実施することができ、また、本願の実施例の上記及びほかの目的、特徴や利点をより明らかでわかりやすくするために、以下、本願の特定の実施形態を例として説明する。
本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に使用される必要がある図面を簡単に説明し、明らかなように、以下説明される図面は本願のいくつかの実施例であり、当業者であれば、創造的な労働をせずにこれらの図面に基づいてほかの図面を得ることができる。
本願の一実施例に係る電極組立体の斜視構造模式図である。 図１の電極組立体の巻回軸線Ｋに垂直な方向に沿った横断面の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の部分構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の展開後のバリア層分布の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の展開後の別のバリア層分布の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の展開後の別のバリア層分布の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る負極極板の構造模式図である。 本願の別の実施例における正極極板の構造模式図である。 図８におけるＡ－Ａ方向の断面構造模式図である。 図８におけるＢ－Ｂ方向の断面構造模式図である。 本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電池セルの構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電池モジュールの構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電力消費装置の構造模式図である。 本願の別の実施例に係る電極組立体の製造方法の模式的フローチャートである。 本願の別の実施例に係る電極組立体の製造機器の構造模式である。
本願の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本願の実施例の図面を参照しながら本願の実施例の技術案を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明される実施例は本願の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をせずに得るほかの実施例はすべて、本願の保護範囲に属する。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術及び科学用語は当業者が通常理解する意味と同じであり、本明細書では、出願の明細書で使用される用語は単に特定の実施例を説明することを目的とするが、本願を限定するものではなく、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面の簡単な説明における用語「備える」、「有する」及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図する。
本明細書では、「実施例」への言及は、実施例を参照しながら説明される特定の特徴、構造又は特性が本願の少なくとも１つの実施例に含まれてもよいことを意味する。明細書の様々な場所に該文が出現する場合、必ずしも同じ実施例を指すわけではなく、ほかの実施例と相互に排他的である別個又は代替の実施例でもない。当業者が明示的及び暗黙的に理解できるように、本明細書で説明される実施例はほかの実施例と組み合わせることができる。
本明細書では、用語「及び／又は」は単に関連対象の関連関係を説明するためのものであり、３種類の関係が存在し得ることを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａのみが存在する場合、Ａ及びＢの両方が存在する場合、及びＢのみが存在する場合という３種類の場合を示してもよい。また、本明細書では、文字「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係を持つことを示す。
本願の説明では、理解する必要がある点として、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などで指示される方位又は位置関係は図示に基づく方位又は位置関係であり、単に本願を簡単に説明しかつ説明を簡素化するものであり、係る装置又は素子が必ず特定の方位を有したり、特定の方位で構成及び操作されたりすることを指示又は暗示せず、従って、本願を限定するものではないと理解すべきである。また、本願の明細書、特許請求の範囲又は上記図面における用語「第１」、「第２」などは異なる対象を区別することに用いられるが、特定の順序を説明するためのものではなく、１つ以上の該特徴を明示的又は暗黙的に含んでもよい。本願の説明では、別段の説明がない限り、「複数」の意味は２つ以上である。
本願の説明では、説明する必要がある点として、特に明確な規定及び限定がない限り、用語「取り付け」、「連結」、及び「接続」は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続、取り外し可能な接続、又は一体的接続であってもよく、機械的接続、電気的接続であってもよく、直接連結、中間媒体を介する間接的連結、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。
リチウムイオン電池の体積をより小さくし、エネルギー密度をより高くするために、リチウムイオン電池の電極組立体の正極極板、負極極板及びセパレータを巻回し、次に圧縮するようにしてもよい。例えば、図１に示すように、電極組立体の斜視構造模式図であり、該電極組立体は負極極板、正極極板及びセパレータを備え、負極極板、正極極板及びセパレータを積層した後、巻回軸線Ｋの周りに巻回して巻回構造を形成し、セパレータは絶縁膜であり、負極極板と正極極板を分離し、負極極板と正極極板の短絡を防止することに用いられ、該電極組立体の巻回構造は偏平体形状であり、該電極組立体の巻回軸線Ｋに垂直な方向に沿った横断面の構造模式図は図２に示される。
図１及び図２に参照されるように、該電極組立体は、平坦領域１００と、該平坦領域１００の両端部に位置する折り曲げ領域２００とを備える。平坦領域１００とは、該巻回構造の平行構造を有する領域であり、すなわち、該平坦領域１００内の負極極板１０１、正極極板１０２及びセパレータ１０３は互いに略平行であり、すなわち、電極組立体の平坦領域１００の各層の負極極板１０１、正極極板１０２及びセパレータ１０３の表面はいずれも平面である。折り曲げ領域２００とは、該巻回構造の折り曲げ構造を有する領域であり、すなわち、該折り曲げ領域２００内の負極極板１０１、正極極板１０２及びセパレータ１０３はいずれも折り曲げられ、すなわち、電極組立体の折り曲げ領域２００の各層の負極極板１０１、正極極板１０２及びセパレータ１０３の表面はいずれも曲面であり、該折り曲げ領域２００は折り曲げ方向Ｌを有し、該折り曲げ方向Ｌは折り曲げ領域に沿って電極組立体の表面が平坦領域を指す方向であると理解されてもよく、例えば、該折り曲げ方向Ｌは該折り曲げ領域２００において該巻回構造の巻回方向に沿う。
負極極板１０１の表面に負極活物質からなる負極活物質層を有し、正極極板１０２の表面に正極活物質からなる正極活物質層を有し、例えば、正極活物質はマンガン酸リチウム、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム又はニッケルコバルトマンガン酸リチウムであってもよく、負極活物質はグラファイト又はシリコンであってもよい。
リチウムイオン電池の充電時、リチウムイオンは正極から脱離して負極に挿入されるが、いくつかの異常状況が発生する可能性があり、例えば、負極のリチウム挿入空間が不足し、負極へのリチウムイオン挿入の抵抗が大きすぎ、又は正極からのリチウムイオン脱離が速すぎ、脱離したリチウムイオンを等量で負極極板の負極活物質層に挿入できず、負極極板に挿入できないリチウムイオンは負極の表面でしか電子を得ることができず、その結果、銀白色の金属リチウム単体が形成され、これはリチウム析出現象である。リチウム析出によって、リチウムイオン電池の性能を低下させ、サイクル寿命を大幅に短縮させるだけでなく、リチウムイオン電池の急速充電容量を制限する。また、リチウムイオン電池にリチウム析出が発生する場合、析出したリチウム金属は非常に活性が高く、低い温度で電解液と反応でき、電池の自己発熱開始温度（Ｔｏｎｓｅｔ）の低下及び自己発熱速度の増大につながり、電池の安全性を深刻に損なってしまう。さらに、リチウム析出が深刻な場合、脱離したリチウムイオンは負極極板の表面でリチウム結晶を形成でき、リチウム結晶はセパレータを刺し破りやすく、隣接する正極極板と負極極板に短絡が発生するリスクを引き起こす。
発明者は研究開発過程では電極組立体の折り曲げ領域にリチウム析出現象がしばしば発生することを見出し、さらに研究を行ったところ、発明者は該リチウム析出現象が活物質の脱落によって引き起こされることを見出し、主な理由として、負極活物質が負極極板の表面に塗布され、正極活物質が正極極板の表面に塗布され、湾曲領域に位置する正極極板と負極極板を折り曲げる必要があり、従って、それぞれの活物質の脱落を引き起こす可能性があり、ダスティング現象と呼ばれ、特に折り曲げ領域の最内層の極板は、折り曲げ程度が最も大きく、活物質の脱落をより引き起こしやすい。活物質の脱落、特に負極極板の活物質の脱落によって、該負極極板の負極活物質層のリチウム挿入部位がそれに隣接する正極極板の正極活物質層が提供可能なリチウムイオン数よりも少ないことを引き起こす可能性があり、従って、リチウム電池の充電時、リチウム析出現象が生じやすい。
上記に鑑みて、本願は電極組立体を提供しようとし、該電極組立体は負極極板、正極極板及びセパレータを備え、負極極板、正極極板及びセパレータを積層した後、巻回軸線の周りに巻回構造を形成してもよく、例えば、偏平体の巻回構造を形成し、負極極板、正極極板及びセパレータを積層した後、Ｚ字型形状で連続的に折り畳んでもよく、電極組立体が巻回によって形成するかＺ字型形状で連続的に折り畳むことによって形成されるかに関わらず、該電極組立体は平坦領域と、該平坦領域の両端部に接続される折り曲げ領域とを備え、リチウム析出を低減又は回避するために、折り曲げ領域の任意の隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層が設けられ、特に折り曲げ領域の最内側の隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層が設けられ、該バリア層は該折り曲げ領域で正極極板の正極活物質層から脱離する少なくとも一部のリチウムイオンを阻止することに用いられることで、バリア層により阻止されるイオンを該折り曲げ領域の該正極極板に隣接する負極極板の負極活物質層に挿入できず、該折り曲げ領域の該負極極板の負極活物質層のリチウム挿入部位が、それに隣接する正極極板の正極活物質層が提供可能なリチウムイオン数と略同じであり、従って、リチウム析出の発生を低減又は回避することができる。
電極組立体が巻回によって形成するかＺ字型形状で連続的に折り畳むことによって形成されるかに関わらず、該電極組立体は平坦領域と、該平坦領域の両端部に接続される折り曲げ領域とを備え、説明の簡潔さのために、本実施例における電極組立体は偏平体巻回構造を例として説明を行い、例えば、該偏平体巻回構造の１つの折り曲げ領域Ｃと平坦領域Ｐの構造は図３に示されてもよく、本願の一実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の部分構造模式図であり、電極組立体は折り曲げ領域Ｃにおいて正極極板１、負極極板２、及び正極極板１と負極極板２を分離するためのセパレータ３を備え、セパレータ３は隣接する正極極板１と負極極板２との間に独立して配置されてもよく、正極極板１又は負極極板２の表面に塗布されてもよい。
セパレータ３は電子絶縁性を有し、隣接する正極極板１と負極極板２を分離し、隣接する正極極板１と負極極板２の短絡を防止することに用いられる。セパレータ３は多数の貫通する微細孔を有し、電解質イオンの自由な通過を確保でき、リチウムイオンに対して優れた透過性を示し、従って、セパレータ３は基本的にリチウムイオンの通過を阻止することができない。例えば、セパレータ３はセパレータ基材層、及びセパレータ基材層の表面に位置する機能層を備え、セパレータ基材層はポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン－プロピレンコポリマー、及びポリブチレンテレフタレートなどのうちの少なくとも１種であってもよく、機能層はセラミック酸化物とバインダーとの混合物層であってもよい。
本願の実施例における電極組立体は折り曲げ領域Ｃにバリア層４をさらに有し、少なくとも一部のバリア層４は隣接する正極極板１と負極極板２との間に位置し、正極極板１から脱離する少なくとも一部のイオンが折り曲げ領域Ｃの負極極板２に挿入されることを阻止することに用いられる。
折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１と負極極板２との間にバリア層４が設けられることで、リチウム析出現象を効果的に低減又は回避することができる。隣接する正極極板１と負極極板２との間にバリア層４が設けられることで、充電時、正極極板１の正極活物質層（例えば、折り曲げ領域Ｃの正極活物質層）から脱離するイオンの少なくとも一部がバリア層４により阻止され、バリア層４により阻止されるイオンを負極極板２の折り曲げ領域Ｃの負極活物質層に挿入できず、負極極板２に負極活物質の脱落が発生する場合、リチウム析出の発生を低減させ、すなわち、負極活物質の脱落によって負極極板２のリチウム挿入部位が減少するにもかかわらず、バリア層４が負極極板２に隣接する正極極板１から脱離する少なくとも一部のリチウムイオンを阻止するため、リチウム析出の発生を低減さらに回避することができる。
本願の別の実施例では、バリア層４がリチウムイオンの通過を阻止するために、バリア層４の材質は無機酸化物及び／又は高分子重合体を含み得る。
本願の別の実施例では、無機酸化物は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、ベーマイト、ウォラストナイト、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びシリカ（ＳｉＯ２）のうちの少なくとも１種であり得る。
本願の別の実施例では、高分子重合体はポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリ塩化ビニル（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、ＰＶＣ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）、エポキシ樹脂、ポリアクリレート及びポリウレタンゴムのうちの少なくとも１種であり得る。
本願の別の実施例では、バリア層４はテープ又は粘着テープであり得る。テープは粘着剤及び基材を備え、基材の材質はポリエチレン及び／又はエチレン－酢酸エチレンコポリマー（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、ＥＶＡ）から成るなどを含み得る。粘着テープの材質はフタル酸ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリアクリル酸ナトリウム、スチレンブタジエンゴム、ポリエーテルイミド、カルボキシメチルセルロース及びアクリレートのうちの少なくとも１種を含み得る。
本願の別の実施例では、１つの正極極板１と１つの負極極板２を積層した後、巻回する又は折り畳むようにしてもよく、少なくとも１つ（例えば、２つ以上）の正極極板１と少なくとも１つ（例えば、２つ以上）の負極極板２を積層した後、巻回する又は折り畳むようにしてもよく、折り曲げ領域Ｃを形成し、電極組立体が折り曲げ領域Ｃに複数層の正極極板１と複数層の負極極板２を有する場合、折り曲げ領域Ｃは正極極板１と負極極板２が交互に分布する構造を備え、少なくとも１層の隣接する正極極板１と負極極板２との間にバリア層４を備える。折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１と負極極板２は、該折り曲げ領域Ｃ内において１層の正極極板１と１層の負極極板２が隣接し且つそれらの間にもう１層の正極極板１又はもう１層の負極極板２が備えられていないことを意味する。
本願の別の実施例では、該折り曲げ領域Ｃは正極極板１と負極極板２が交互に分布する構造を備えることに加えて、該折り曲げ領域Ｃ（例えば、該折り曲げ領域Ｃの最内側及び／又は最外側）には、隣接する２層の正極極板１の間に負極極板２がない構造、又は、隣接する２層の負極極板２の間に正極極板１がない構造がさらに存在してもよく、この場合、該隣接する２層の正極極板１又は隣接する２層の負極極板２の間にバリア層４が設けられてもよく、すなわち、バリア層４は隣接する正極極板１と負極極板２との間に設けられる。
本願の別の実施例では、電極組立体は折り曲げ領域Ｃにおいて一般的に最内側の極板の折り曲げ程度が最も大きく、すなわち、最内側の極板の活物質脱落の確率が最も大きいか又は活物質脱落が最も深刻であり、該最内側の極板は正極極板１又は負極極板２であり得る。例えば、最内側の極板が負極極板２である場合、できるだけリチウム析出の発生を低減させるために、折り曲げ領域Ｃ内において少なくとも最内側の隣接する正極極板１と負極極板２との間にバリア層４がある。このように、最内側の隣接する正極極板と負極極板との間でのリチウム析出現象を減少させ、安全性を向上させることができる。折り曲げ領域Ｃの最内側の極板が負極極板２である場合、正極極板１の活物質の利用効率を向上させることができる。
バリア層４は隣接する正極極板１と負極極板２との間に位置し、バリア層４は隣接する正極極板１と負極極板２との間に独立して位置してもよく、バリア層４は正極極板１、負極極板２又はセパレータ３の任意の表面にアタッチしてもよい。バリア層４は隣接する正極極板１と負極極板２との間に独立して位置してもよく、これはバリア層４がそれぞれ正極極板１及び負極極板２と分離するように積層されることを指し、すなわち、接着や塗布関係がなく、バリア層４の取り付けに有利であり、アタッチとは、接着又は塗布又はスプレー塗布を指し、アタッチによって、電池セルの使用中のバリア層４の位置移動を減少させることができる。
例えば、正極極板１の１つの表面又は２つの表面にバリア層４がアタッチされ、及び／又は、負極極板２の１つの表面又は２つの表面にバリア層４がアタッチされる。
本願の別の実施例では、バリア層４は折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１とセパレータ３との間に独立して配置され、又は、バリア層４は折り曲げ領域Ｃの隣接する負極極板２とセパレータ３との間に独立して配置され、又は、バリア層４はセパレータ３の１つの表面又は２つの表面にアタッチされる。バリア層４は折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１とセパレータ３との間に独立して配置され、又は、バリア層４は折り曲げ領域Ｃの隣接する負極極板２とセパレータ３との間に独立して配置され、これはバリア層４がそれぞれ正極極板１、負極極板２及びセパレータ３と分離するように積層され、すなわち、接着や塗布関係がない。
本願の別の実施例では、バリア層４の折り曲げ方向Ｌに沿って延伸する両端部はいずれも折り曲げ領域Ｃに位置し、すなわち、バリア層４はすべて折り曲げ領域Ｃに位置する。本実施例では、電極組立体は折り曲げ領域Ｃに接続される平坦領域Ｐをさらに備え、折り曲げ方向Ｌとは、折り曲げ領域Ｃの曲面に沿い且つ平坦領域Ｐを指す方向であり、折り曲げ方向Ｌに垂直な方向とは、折り曲げ方向Ｌと垂直な方向である。
本願の別の実施例では、バリア層４の折り曲げ方向Ｌに沿って延伸する一端部は平坦領域Ｐに位置し、他端部は折り曲げ領域Ｃに位置する。
本願の別の実施例では、できるだけより多くのリチウムイオンを阻止するために、バリア層４は折り曲げ領域Ｃにできるだけ大きな面積を有し、例えば、バリア層４の折り曲げ方向Ｌに沿って延伸する両端部はいずれも平坦領域Ｐに位置し、すなわち、バリア層４は折り曲げ領域Ｃに位置するだけでなく、平坦領域Ｐにも延伸する。
本願の別の実施例では、バリア層４の折り曲げ方向Ｌに沿って延伸する両端部はいずれも折り曲げ領域Ｃと平坦領域Ｐとの境界部に位置するか、又はバリア層４の折り曲げ方向Ｌに沿って延伸する両端部はいずれも折り曲げ領域Ｃと平坦領域Ｐとの境界部に近接する。
本願の別の実施例では、隣接する正極極板１と負極極板２について、負極極板２が折り曲げ領域Ｃの最内側に位置する場合、最内側の負極極板２の曲率が最も大きい部位の負極活物質脱落は最も深刻であり、従って、バリア層４が折り曲げ方向Ｌに沿ってどのように延伸するかにかかわらず、バリア層４は正極極板１から脱離するリチウムイオンが負極極板２の曲率が最も大きい部位に挿入されることをできるだけ阻止し、すなわち、バリア層４は負極極板２の曲率が最も大きい部位に対向して設けられ、負極極板２の曲率が最も大きい部位を被覆することに用いられる。このように、負極極板２の曲率が最も大きい部位にリチウムイオンが挿入されないか又はリチウムイオンがわずかに挿入され、それによってリチウム析出現象の発生を減少させることができる。
本願の別の実施例では、折り曲げ領域Ｃの最内側の負極極板２の曲率が最も大きい部位は折り曲げ領域Ｃの最内側の負極極板２の曲面上の折り曲げ方向Ｌに垂直な１本の線であり（例えば、該線は直線であり得る）、且つ該線上の任意の点の曲率は該点の折り曲げ方向Ｌの両側に沿う該折り曲げ領域Ｃの最内側の負極極板２の曲面の曲率よりも大きい。例えば、負極極板２が折り曲げ領域Ｃにおいて折り曲げ方向Ｌに沿って対称的に折り曲げられる場合、折り曲げ領域Ｃの最内側の負極極板２の曲率が最も大きい部位は該折り曲げ領域Ｃの負極極板２の中間部位である。
バリア層４は折り曲げ領域Ｃでの面積が大きいほど、より多くのリチウムイオンを阻止できる一方、阻止されるリチウムイオンが多いほど、折り曲げ領域Ｃのエネルギー密度が低く、その結果、電極組立体のエネルギー密度が低く、従って、本願の別の実施例では、折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１と負極極板２について、所定のエネルギー密度を確保するために、リチウムイオンが適切に正極極板１から脱離して負極極板２に挿入されるようにしてもよい。
例えば、図４に示すように、本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域Ｃの展開後のバリア層分布の構造模式図であり、折り曲げ領域Ｃの隣接する正極極板１と負極極板２との間に不連続な複数のバリア層４を備え、不連続な複数のバリア層４は折り曲げ方向Ｌに沿って間隔をおいて分布することで、一部のリチウムイオンがバリア層４により阻止されず、すなわち、一部のリチウムイオンが隣接する２つのバリア層４間を通過して負極極板２の負極活物質層に挿入される。例えば、不連続な複数のバリア層４は正極極板１の表面上にアタッチされる。このように、一部のリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出現象の発生を減少させることができるだけでなく、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
また例えば、図５に示すように、本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の展開後の別のバリア層分布の構造模式図であり、折り曲げ領域の隣接する正極極板１と負極極板２との間に不連続な複数のバリア層４を備え、不連続な複数のバリア層４は折り曲げ方向Ｌに垂直なＫ方向に沿って間隔をおいて分布することで、一部のリチウムイオンがバリア層４により阻止されず、すなわち、一部のリチウムイオンが２つの隣接するバリア層４間を通過して負極極板２の負極活物質層に挿入される。例えば、不連続な複数のバリア層４は正極極板１の表面上にアタッチされる。折り曲げ方向Ｌに垂直なＫ方向は正極極板１と負極極板２の幅方向であり得る。電極組立体が巻回構造である場合、折り曲げ方向Ｌに垂直なＫ方向は巻回構造の巻回軸線の方向である。
また例えば、図６に示すように、本願の別の実施例に係る電極組立体の折り曲げ領域の展開後の別のバリア層分布の構造模式図であり、バリア層４は正極極板１の表面上にアタッチされ、バリア層４は少なくとも１つの貫通孔４１を有し、一部のリチウムイオンが通過して負極極板２の負極活物質層に挿入されることに用いられる。
本願の別の実施例では、バリア層４の気孔率はセパレータ３の気孔率未満であることで、バリア層４はリチウムイオンの通過をより効果的に阻止することができる。気孔率とは、塊状材料中の気孔の体積と自然状態での材料の全体積との百分率である。一般的に、気孔率のテスト方法は真密度テスト方法である。
リチウムイオンの阻止とエネルギー密度の維持のより良いバランスを取るために、バリア層４の厚さはＡミクロンであり、バリア層４の気孔率はＢであり、ＡとＢは、３．５ミクロン≦Ａ／Ｂ≦２０００ミクロン、選択可能に、７ミクロン≦Ａ／Ｂ≦１０００ミクロンという関係式を満たす。このように、電極組立体の安全性を確保できるだけでなく電極組立体のエネルギー密度を確保でき、安全性とエネルギー密度のより良いバランスを取れる。Ａが小さ過ぎいと、バリア層４の厚さが小さ過ぎることを示し、リチウム結晶がバリア層４を刺し破りやすく、さらにセパレータ３を刺し破り、その結果、バリア層４のリチウムイオン阻止作用がなくなり、安全リスクが生じる可能性があり、Ｂが比較的大きいと、すなわちバリア層４の気孔率が大き過ぎることを示し、バリア層４の気孔率が大きいほど、保護層４を通過するリチウムイオンが多く、その結果、リチウム析出現象が深刻になる可能性がある。例えば、Ａ／Ｂが３．５未満である場合、Ａが比較的小さく、すなわちバリア層４の厚さが小さ過ぎ、Ｂが比較的大きく、すなわちバリア層４の気孔率が大き過ぎることを示し、バリア層４のリチウムイオン阻止作用がなくなり、安全リスクが生じる可能性がある。Ａ／Ｂが２０００よりも大きい場合、Ａが比較的大きく、すなわちバリア層４の厚さが大き過ぎ、Ｂが比較的小さく、すなわちバリア層４の気孔率が小さ過ぎ、電池セルのエネルギー密度を深刻に損なってしまう。
例えば、バリア層４の厚さは２－２００ミクロン（ｕｍ）であり、選択可能に、バリア層４の厚さは５－１００ミクロンであり、さらに選択可能に、バリア層４の厚さは５－５０ミクロンである。このように、電極組立体の安全性を確保できるだけでなく電極組立体のエネルギー密度を確保でき、安全性とエネルギー密度のより良いバランスを取れる。例えば、バリア層４の厚さが２ｕｍ未満である場合、バリア層４の厚さが小さ過ぎ、リチウム析出が深刻になると、リチウム結晶がバリア層４を刺し破り、さらにセパレータ３を刺し破り、その結果、バリア層４のリチウムイオン阻止作用がなくなり、安全リスクが生じる可能性がある。バリア層４の厚さが５００ｕｍよりも大きい場合、バリア層４の厚さが比較的大きく、その結果、隣接する正極極板１と負極極板２間の隙間が大き過ぎ、バリア層４がスペースを占有し、電極組立体のエネルギー密度を損なう可能性があり、また、隣接する２層の隙間が大きすぎ、サイクル特性を深刻に損なう可能性がある。
バリア層４の気孔率は１０％－７０％であり、選択可能に、バリア層４の気孔率は２０％－６０％である。このように、電極組立体の安全性を確保できるだけでなく電極組立体のエネルギー密度を確保でき、安全性とエネルギー密度のより良いバランスを取れる。例えば、気孔率が１０％未満である場合、大部分又はすべてのリチウムイオンがバリア層４により阻止されて負極極板２に挿入できず、それによって電極組立体のエネルギー密度を損ない、気孔率が７０％よりも大きい場合、大部分又は略すべてのリチウムイオンが該バリア層４を通過し、リチウム析出リスクが生じ、その結果、リチウム結晶はバリア層４を刺し破り、それによってバリア層４のリチウムイオン阻止作用がなくなり、安全リスクが生じる。
電極組立体が巻回構造を有する場合、正極極板１と負極極板２の幅方向は巻回軸線の方向に平行であり、及び、正極極板１と負極極板２の幅方向は折り曲げ方向Ｌに垂直な方向に平行であり、電極組立体が巻回構造を有しない場合、正極極板１と負極極板２の幅方向は折り曲げ方向Ｌに垂直な方向に平行であり、後続の説明の便宜上、本実施例では、正極極板１と負極極板２の幅方向、折り曲げ方向Ｌに垂直な方向及び巻回軸線の方向はＫ方向と総称される。
負極極板２の構造は図７に示されてもよく、本願の別の実施例に係る負極極板の構造模式図であり、負極極板２は、負極本体部２１と、負極本体部２１からＫ方向に沿って外に延伸する負極タブ部２２とを備え、負極本体部２１の表面のＫ方向に沿う少なくとも一部の領域は負極活物質領域２１１であり、負極活物質領域２１１は負極活物質を塗布することに用いられ、負極活物質はグラファイト又はシリコンであり得る。
本願の別の実施例では、負極本体部２１の表面の一部の領域に負極活物質領域２１１が設けられるだけでなく、負極タブ部２２の表面の負極本体部２１に近い根元部領域にも負極活物質領域２１１が設けられ、すなわち、負極タブ部２２の一部の領域は負極活物質領域２１１である。
本願の別の実施例では、図７に示すように、負極活物質領域２１１は負極本体部２１の方向Ｋに沿う表面全体を被覆する。
本願の別の実施例では、正極活物質は正極極板１の表面全体を被覆していない可能性があり、例えば、図８に示すように、本願の別の実施例における正極極板の構造模式図である。
正極極板１は、正極本体部１１と、Ｋ方向に沿って正極本体部１１の外部に延伸する少なくとも１つの正極タブ部１２とを備え、正極本体部１１の表面の少なくとも一部の領域は正極活物質領域１１１であり、該正極活物質領域１１１に正極活物質が塗布されてもよく、例えば、正極活物質は三元材料、マンガン酸リチウム又はリン酸鉄リチウムであり得る。
本願の別の実施例では、正極本体部１１の表面は正極活物質領域１１１に隣接する第１絶縁層塗布領域１１２をさらに備え、第１絶縁層塗布領域１１２は正極活物質領域１１１の正極タブ部１２に隣接する側に位置し、第１絶縁層塗布領域１１２は絶縁物質を塗布することに用いられ、正極活物質領域１１１と正極タブ部１２を絶縁して分離することに用いられ、例えば、図９に示すように、図８におけるＡ－Ａ方向の断面構造模式図であり、正極極板１の集電体１０の２つの表面に正極活物質領域１１１を有し、正極タブ部１２は正極極板１の集電体１０の一部であり、集電体１０の材質はアルミニウムであり得る。
例えば、正極活物質領域１１１と第１絶縁層塗布領域１１２は正極本体部１１の表面上において正極本体部１１の幅方向（すなわち、Ｋ方向）に沿って両端部に分布し、且つ正極タブ部１２と第１絶縁層塗布領域１１２は正極本体部１１の同じ端部に属する。
本願の別の実施例では、正極活物質領域１１１と第１絶縁層塗布領域１１２は正極本体部１１の表面上において２つの略平行な領域であり、且つＫ方向に沿って正極本体部１１の表面上において２層に分布する。
本願の別の実施例では、第１絶縁層塗布領域１１２は正極本体部１１と正極タブ部１２の相互に接続された部分に位置してもよく、例えば、第１絶縁層塗布領域１１２は正極本体部１１の表面上において正極タブ部１２と相互に接続される部分に位置し、正極タブ部１２の表面と正極活物質領域１１１を分離することに用いられる。本願の別の実施例では、正極本体部１１の表面上に第１絶縁層塗布領域１１２が設けられるだけでなく、正極タブ部１２の正極本体部１１に近い根元部領域にも第２絶縁層塗布領域１２１が設けられ、第２絶縁層塗布領域１２１は絶縁物質を塗布することに用いられる。
本願の別の実施例では、第１絶縁層塗布領域１１２の表面に絶縁物質が塗布され、絶縁物質は無機フィラー及び接着剤を含む。無機フィラーはベーマイト、アルミナ、酸化マグネシウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、シリカ、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、チタン酸カリウム、及び硫酸バリウムのうちの１種又は複数種を含む。バインダーはポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリレート、ポリアクリル酸－アクリレート、ポリアクリロニトリル－アクリル酸、及びポリアクリロニトリル－アクリレートのうちの１種又は複数種を含む。
本願の別の実施例では、各正極極板１は１つ又は２つ以上の正極タブ部１２を備えてもよく、正極極板１が２つ以上の正極タブ部１２を備える場合、すべての正極タブ部１２は正極極板１のＫ方向に沿う同じ側に位置する。
図７及び図８に参照されるように、正極極板１と負極極板２が相互に積層される場合、負極極板２の負極活物質領域２１１の方向Ｋに沿う両端部はいずれも隣接する正極極板１の正極活物質領域１１１の対応する端部を超え、このように、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。例えば、負極活物質領域２１１の方向Ｋに沿う両端部はそれぞれ第１端部２３及び第２端部２４であり、正極活物質領域１１１の方向Ｋに沿う両端部はそれぞれ第３端部１３及び第４端部１４であり、負極活物質領域２１１の第１端部２３と正極活物質領域１１１の第３端部１３は方向Ｋに沿って電極組立体の同じ側に位置し、且つ負極活物質領域２１１の第１端部２３は方向Ｋに沿って正極活物質領域１１１の第３端部１３を超え、負極活物質領域２１１の第２端部２４と正極活物質領域１１１の第４端部１４は方向Ｋに沿って電極組立体の他方側に位置し、負極活物質領域２１１の第２端部２４は方向Ｋに沿って正極活物質領域１１１の第４端部１４を超える。
負極活物質領域２１１の巻回軸線Ｋに沿う両端部が正極活物質領域１１１の対応する端部を超える寸法は同じであってもよいし、異なってもよく、例えば、超える寸法の範囲は０．２ミリメートル～５ミリメートルである。
図１０に示すように、図８におけるＢ－Ｂ方向の断面構造模式図であり、図８に参照されるように、バリア層４は正極活物質領域１１１の表面上、すなわち正極活物質層の表面上にアタッチされる。
リチウムイオンを阻止できるだけでなく、コストを節約できるために、バリア層４は折り曲げ方向に垂直な方向（すなわち、方向Ｋ）に沿って第５端部４２及び第６端部４３を備え、バリア層４の第５端部４２は正極極板１の正極活物質層を超え、及び／又はバリア層４の第６端部４３は正極活物質層を超え、すなわち、バリア層４の第５端部４２は方向Ｋに沿って正極活物質領域１１１の第３端部１３を超え、及び／又は、バリア層４の第６端部４３は方向Ｋに沿って正極活物質領域１１１の第４端部１４を超え、例えば、超える寸法の範囲は０．２ミリメートル～５ミリメートルである。このように、多くのリチウムイオンの通過を阻止し、リチウム析出現象の発生を減少させることができる。
本願の別の実施例では、バリア層４の第５端部４２及び第６端部４３はいずれも負極極板２の負極活物質層の対応する端部を超えず、すなわち、負極極板２の負極活物質領域の第１端部２３はバリア層４の第５端部４２を超え、及び／又は、負極極板２の負極活物質領域の第２端部２４はバリア層４の第６端部４３を超える。このように、負極極板２のバリア層４を超える部分にリチウムイオンを挿入することができ、電極組立体のエネルギー密度を確保することができる。
上記実施例は単にバリア層と正極極板及び負極極板のそれぞれとの位置関係及びバリア層の構造特徴を概略的に説明し、バリア層と正極極板及び負極極板のそれぞれとの位置関係及びバリア層の構造をより明確に説明するために、以下、巻回構造を有するいくつかの電極組立体をもってそれぞれ詳細な説明を行う。
図１１に示すように、本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板９１、正極極板９２、セパレータ９３、第１バリア層９４、第２バリア層９５及び第３バリア層９６を備え、セパレータ９３は負極極板９１と正極極板９２との間に位置し、セパレータ９３は２つであり、図１１の電極組立体の断面図では、巻回された２本の破線で示され、負極極板９１、正極極板９２及びセパレータ９３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板９１、正極極板９２及びセパレータ９３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は、平坦領域９Ａと、平坦領域９Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域９Ｂ１及び第２折り曲げ領域９Ｂ２とを備え、平坦領域９Ａと第１折り曲げ領域９Ｂ１及び第２折り曲げ領域９Ｂ２のそれぞれとの画定は、それぞれ直線、破線によって行われる。
電極組立体の第１折り曲げ領域９Ｂ１と第２折り曲げ領域９Ｂ２に備えられる負極極板９１と正極極板９２は順に交互に積層され、隣接する負極極板９１と正極極板９２との間にセパレータ９３があり、第１折り曲げ領域９Ｂ１と第２折り曲げ領域９Ｂ２の最内側の極板はいずれも負極極板９１であり、第１折り曲げ領域９Ｂ１と第２折り曲げ領域９Ｂ２の少なくとも最内側の正極極板９２の内側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域９Ｂ１と第２折り曲げ領域９Ｂ２の各層の正極極板９２の内側面にバリア層が設けられる（例えば、アタッチされる）。本実施例では、正極極板９２の内側面とは、正極極板９２の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面である。
例えば、第１折り曲げ領域９Ｂ１は複数層の極板を有し、例えば３層の極板を有し、第１折り曲げ領域９Ｂ１の最内層（第１層と呼ばれてもよい）と最外層（第３層と呼ばれてもよい）の極板はいずれも負極極板９１であり、最内層の極板と最外層の極板との間の極板（第２層の極板と呼ばれてもよい）は正極極板９２であり、該正極極板９２は第１折り曲げ領域９Ｂ１の最内側の正極極板であり、第１バリア層９４は第１折り曲げ領域９Ｂ１の正極極板９２の内側面にアタッチされる。
第２折り曲げ領域９Ｂ２は複数層の極板を有し、例えば５層の極板を有し、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域９Ｂ２の負極極板９１と正極極板９２は順に交互に積層され、第２折り曲げ領域９Ｂ２の最内層の極板は負極極板９１であり、第２折り曲げ領域９Ｂ２の各層の正極極板９２の内側面にバリア層がアタッチされる。
例えば、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域９Ｂ２は順に第１、２、３、４及び５層の極板を備え、第１、３及び５層の極板は負極極板９１であり、第２及び４層の極板は正極極板９２であり、第２折り曲げ領域９Ｂ２の各層の正極極板９２の内側面にバリア層がアタッチされる。例えば、第２バリア層９５は第２折り曲げ領域９Ｂ２の第２層の極板（正極極板９２）の内側面にアタッチされる。第３バリア層９６は第２折り曲げ領域９Ｂ２の第４層の極板（正極極板９２）の内側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層９４、第２バリア層９５及び第３バリア層９６の折り曲げ方向（すなわち、巻回方向）に沿う両端部は、それぞれ折り曲げ領域と平坦領域との境界部に位置し、例えば、第１バリア層９４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域９Ｂ１と平坦領域９Ａとの境界部に位置し、第２バリア層９５と第３バリア層９６の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域９Ｂ２と平坦領域９Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、第１バリア層９４、第２バリア層９５及び第３バリア層９６の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１２に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１００１、正極極板１００２、セパレータ１００３、第１バリア層１００４、第２バリア層１００５及び第３バリア層１００６を備え、セパレータ１００３は負極極板１００１と正極極板１００２との間に位置し、負極極板１００１、正極極板１００２及びセパレータ１００３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１００１、正極極板１００２及びセパレータ１００３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は、平坦領域１０Ａと、平坦領域１０Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１０Ｂ１及び第２折り曲げ領域１０Ｂ２とを備える。
本実施例の電極組立体は図１１に対応する実施例で説明された電極組立体と略類似し、その相違点は以下の通りである。
第１折り曲げ領域１０Ｂ１と第２折り曲げ領域１０Ｂ２の少なくとも最内側の正極極板１００２の外側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域１０Ｂ１と第２折り曲げ領域１０Ｂ２の各層の正極極板１００２の外側面にバリア層が設けられる（例えば、アタッチされる）。本実施例では、正極極板１００２の外側面とは、正極極板１００２の巻回軸線とは反対側の表面、又は巻回構造の内部とは反対側の表面である。
例えば、第１バリア層１００４は第１折り曲げ領域１０Ｂ１の正極極板１００２の外側面にアタッチされる。
例えば、第２バリア層１００５は第２折り曲げ領域１０Ｂ２の第２層の極板（正極極板１００２）の外側面にアタッチされる。第３バリア層１００６は第２折り曲げ領域１０Ｂ２の第４層の極板（正極極板１００２）の外側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層１００４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１０Ｂ１と平坦領域１０Ａとの境界部に位置し、第２バリア層１００５と第３バリア層１００６の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１０Ｂ２と平坦領域１０Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、第１バリア層１００４、第２バリア層１００５及び第３バリア層１００６の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１３に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１１０１、正極極板１１０２、セパレータ１１０３、第１バリア層１１０４、第２バリア層１１０５、第３バリア層１１０６、第４バリア層１１０７及び第５バリア層１１０８を備え、セパレータ１１０３は負極極板１１０１と正極極板１１０２との間に位置し、負極極板１１０１、正極極板１１０２及びセパレータ１１０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１１０１、正極極板１１０２及びセパレータ１１０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は平坦領域１１Ａと、平坦領域１１Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１１Ｂ１及び第２折り曲げ領域１１Ｂ２と、を備える。
本実施例の電極組立体は図１１に対応する実施例で説明された電極組立体と略類似し、その相違点は以下の通りである。
第１折り曲げ領域１１Ｂ１と第２折り曲げ領域１１Ｂ２の少なくとも最内側の負極極板１１０１の内側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域１１Ｂ１と第２折り曲げ領域１１Ｂ２の各層の負極極板１１０１の内側面にバリア層が設けられる。本実施例では、負極極板１１０１の内側面とは、負極極板１１０１の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面である。
例えば、第１バリア層１１０４は第１折り曲げ領域１１Ｂ１の最内層の極板（負極極板１１０１）の内側面にアタッチされ、第２バリア層１１０５は最外層の極板（負極極板１１０１）の内側面にアタッチされる。
例えば、第３バリア層１１０６は第２折り曲げ領域１１Ｂ２の第１層の極板（負極極板１１０１）の内側面にアタッチされる。第４バリア層１１０７は第２折り曲げ領域１１Ｂ２の第３層の極板（負極極板１１０１）の内側面にアタッチされる。第５バリア層１１０８は第２折り曲げ領域１１Ｂ２の第５層の極板（負極極板１１０１）の内側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層１１０４と第２バリア層１１０５の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１１Ｂ１と平坦領域１１Ａとの境界部に位置し、第３バリア層１１０６、第４バリア層１１０７及び第５バリア層１１０８の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１１Ｂ２と平坦領域１１Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、第１バリア層１１０４、第２バリア層１１０５、第３バリア層１１０６、第４バリア層１１０７及び第５バリア層１１０８の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１４に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１２０１、正極極板１２０２、セパレータ１２０３、第１バリア層１２０４、第２バリア層１２０５、第３バリア層１２０６、第４バリア層１２０７及び第５バリア層１２０８を備え、セパレータ１２０３は負極極板１２０１と正極極板１２０２との間に位置し、負極極板１２０１、正極極板１２０２及びセパレータ１２０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１２０１、正極極板１２０２及びセパレータ１２０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は、平坦領域１２Ａと、平坦領域１２Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１２Ｂ１及び第２折り曲げ領域１２Ｂ２とを備える。
本実施例の電極組立体は図１１に対応する実施例で説明された電極組立体と略類似し、その相違点は以下の通りである。
第１折り曲げ領域１２Ｂ１と第２折り曲げ領域１２Ｂ２の少なくとも最内側の負極極板１２０１の外側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域１２Ｂ１と第２折り曲げ領域１２Ｂ２の各層の負極極板１２０１の外側面にバリア層が設けられる。本実施例では、負極極板１２０１の外側面とは、負極極板１２０１の巻回軸線とは反対側の表面、又は巻回構造の内部とは反対側の表面である。
例えば、第１バリア層１２０４は第１折り曲げ領域１２Ｂ１の最内層の極板（負極極板１２０１）の外側面にアタッチされ、第２バリア層１２０５は最外層の極板（負極極板１２０１）の外側面にアタッチされる。
例えば、第３バリア層１２０６は第２折り曲げ領域１２Ｂ２の第１層の極板（負極極板１２０１）の外側面にアタッチされる。第４バリア層１２０７は第２折り曲げ領域１２Ｂ２の第３層の極板（負極極板１２０１）の外側面にアタッチされる。第５バリア層１２０８は第２折り曲げ領域１２Ｂ２の第５層の極板（負極極板１２０１）の外側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層１２０４と第２バリア層１２０５の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１２Ｂ１と平坦領域１２Ａとの境界部に位置し、第３バリア層１２０６、第４バリア層１２０７及び第５バリア層１２０８の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１２Ｂ２と平坦領域１２Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、第１バリア層１２０４、第２バリア層１２０５、第３バリア層１２０６、第４バリア層１２０７及び第５バリア層１２０８の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１５に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１３０１、正極極板１３０２、セパレータ１３０３及び複数のバリア層１３０４を備え、セパレータ１３０３は負極極板１３０１と正極極板１３０２との間に位置し、負極極板１３０１、正極極板１３０２及びセパレータ１３０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１３０１、正極極板１３０２及びセパレータ１３０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は、平坦領域１３Ａと、平坦領域１３Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１３Ｂ１及び第２折り曲げ領域１３Ｂ２とを備える。
本実施例の電極組立体は図１１に対応する実施例で説明された電極組立体と略類似し、その相違点は以下の通りである。
第１折り曲げ領域１３Ｂ１と第２折り曲げ領域１３Ｂ２の少なくとも最内側のセパレータ１３０３の内側面にバリア層１３０４がアタッチされ、例えば、第１折り曲げ領域１３Ｂ１と第２折り曲げ領域１３Ｂ２の各層のセパレータ１３０３の内側面にバリア層１３０４がアタッチされる。本実施例では、セパレータ１３０３の内側面とは、セパレータ１３０３の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面である。
本実施例では、第１折り曲げ領域１３Ｂ１の各バリア層１３０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１３Ｂ１と平坦領域１３Ａとの境界部に位置し、第２折り曲げ領域１３Ｂ２の各バリア層１３０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１２Ｂ２と平坦領域１２Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、各バリア層１３０４の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１６に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１４０１、正極極板１４０２、セパレータ１４０３及び複数のバリア層１４０４を備え、セパレータ１４０３は負極極板１４０１と正極極板１４０２との間に位置し、負極極板１４０１、正極極板１４０２及びセパレータ１４０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１４０１、正極極板１４０２及びセパレータ１４０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は平坦領域１４Ａと、平坦領域１４Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１４Ｂ１及び第２折り曲げ領域１４Ｂ２とを備える。
本実施例の電極組立体は図１１に対応する実施例で説明された電極組立体と略類似し、その相違点は以下の通りである。
第１折り曲げ領域１４Ｂ１と第２折り曲げ領域１４Ｂ２の少なくとも最内側のセパレータ１４０３の外側面にバリア層１４０４がアタッチされ、例えば、第１折り曲げ領域１４Ｂ１と第２折り曲げ領域１４Ｂ２の各層のセパレータ１４０３の外側面にバリア層１４０４がアタッチされる。本実施例では、セパレータ１４０３の外側面とは、セパレータ１４０３の巻回軸線とは反対側の表面、又は巻回構造の内部とは反対側の表面である。
本実施例では、第１折り曲げ領域１４Ｂ１の各バリア層１４０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１４Ｂ１と平坦領域１４Ａとの境界部に位置し、第２折り曲げ領域１４Ｂ２の各バリア層１４０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１２Ｂ２と平坦領域１２Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、各バリア層１４０４の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１７に示すように、本願の別の実施例に係る別の偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１５０１、正極極板１５０２、セパレータ１５０３及び複数のバリア層１５０４を備え、セパレータ１５０３は負極極板１５０１と正極極板１５０２との間に位置し、負極極板１５０１、正極極板１５０２及びセパレータ１５０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１５０１、正極極板１５０２及びセパレータ１５０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は平坦領域１５Ａと、平坦領域１５Ａの両側に位置する第１折り曲げ領域１５Ｂ１及び第２折り曲げ領域１５Ｂ２とを備える。
電極組立体の第１折り曲げ領域１５Ｂ１及び第２折り曲げ領域１５Ｂ２に備えられる負極極板１５０１と正極極板１５０２は順に交互に積層され、第１折り曲げ領域１５Ｂ１と第２折り曲げ領域１５Ｂ２の任意の隣接する負極極板１５０１と正極極板１５０２との間にセパレータ１５０３があり、第１折り曲げ領域１５Ｂ１と第２折り曲げ領域１５Ｂ２の最内側の極板はいずれも負極極板１５０１であり、第１折り曲げ領域１５Ｂ１と第２折り曲げ領域１５Ｂ２の少なくとも最内側の正極極板１５０２の内側面及び外側面の両方にバリア層１５０４が設けられ、例えば、第１折り曲げ領域１５Ｂ１と第２折り曲げ領域１５Ｂ２の各層の正極極板１５０２の内側面及び外側面の両方にバリア層１５０４が設けられる。本実施例では、正極極板１５０２の内側面とは、正極極板１５０２の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面であり、正極極板１５０２の外側面とは、正極極板１５０２の巻回軸線とは反対側の表面、又は巻回構造の内部とは反対側の表面である。
例えば、第１折り曲げ領域１５Ｂ１は複数層の極板を有し、例えば３層の極板を有し、第１折り曲げ領域１５Ｂ１の最内層（第１層と呼ばれてもよい）と最外層（第３層と呼ばれてもよい）の極板はいずれも負極極板１５０１であり、第１折り曲げ領域１５Ｂ１の最内層の極板と最外層の極板との間の極板（第２層の極板と呼ばれてもよい）は正極極板１５０２であり、第１折り曲げ領域１５Ｂ１の正極極板１５０２の内側面及び外側面の両方にバリア層１５０４が設けられる（例えば、アタッチされる）。
第２折り曲げ領域１５Ｂ２は複数層の極板を有し、例えば５層の極板を有し、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１５Ｂ２の負極極板１５０１と正極極板１５０２は順に交互に積層され、第２折り曲げ領域１５Ｂ２の最内層の極板は負極極板１５０１であり、第２折り曲げ領域１５Ｂ２の各層の正極極板１５０２の内側面及び外側面の両方にバリア層１５０４が設けられる（例えば、アタッチされる）。
例えば、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１５Ｂ２は順に第１、２、３、４及び５層の極板を備え、第１、３及び５層の極板は負極極板１５０１であり、第２及び４層の極板は正極極板１５０２であり、第２折り曲げ領域１５Ｂ２の第２及び４層の極板の内側面及び外側面の両方にバリア層１５０４が設けられる。
本実施例では、各バリア層１５０４の折り曲げ方向（すなわち、巻回方向）に沿う両端部は、それぞれ折り曲げ領域と平坦領域との境界部に位置し、例えば、第１折り曲げ領域１５Ｂ１の各バリア層１５０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第１折り曲げ領域１５Ｂ１と平坦領域１５Ａとの境界部に位置し、第２折り曲げ領域１５Ｂ２の各バリア層１５０４の巻回方向に沿う両端部はそれぞれ第２折り曲げ領域１５Ｂ２と平坦領域１５Ａとの境界部に位置する。
本実施例では、各バリア層１５０４の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１８に示すように、本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１６０１、正極極板１６０２、セパレータ１６０３、第１バリア層１６０４、第２バリア層１６０５及び第３バリア層１６０６を備え、セパレータ１６０３は負極極板１６０１と正極極板１６０２との間に位置し、負極極板１６０１、正極極板１６０２及びセパレータ１６０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１６０１、正極極板１６０２及びセパレータ１６０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は第１平坦領域１６Ａ１、第２平坦領域１６Ａ２、第１折り曲げ領域１６Ｂ１及び第２折り曲げ領域１６Ｂ２を備え、第１平坦領域１６Ａ１と第２平坦領域１６Ａ２は対向して設けられ、第１折り曲げ領域１６Ｂ１と第２折り曲げ領域１６Ｂ２は対向して設けられ、第１折り曲げ領域１６Ｂ１の両端部はそれぞれ第１平坦領域１６Ａ１と第２平坦領域１６Ａ２の同じ側端部に接続され、第２折り曲げ領域１６Ｂ２の両端部はそれぞれ第１平坦領域１６Ａ１と第２平坦領域１６Ａ２のもう１つの同じ側端部に接続される。
電極組立体の第１折り曲げ領域１６Ｂ１と第２折り曲げ領域１６Ｂ２に備えられる負極極板１６０１と正極極板１６０２は順に交互に積層され、隣接する負極極板１６０１と正極極板１６０２との間にセパレータ１６０３があり、第１折り曲げ領域１６Ｂ１と第２折り曲げ領域１６Ｂ２の最内側の極板はいずれも負極極板１６０１であり、第１折り曲げ領域１６Ｂ１と第２折り曲げ領域１６Ｂ２の少なくとも最内側の正極極板１６０２の内側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域１６Ｂ１と第２折り曲げ領域１６Ｂ２の各層の正極極板１６０２の内側面にバリア層が設けられる（例えば、アタッチされる）。本実施例では、正極極板１６０２の内側面とは、正極極板１６０２の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面である。
例えば、第１折り曲げ領域１６Ｂ１は複数層の極板を有し、例えば３層の極板を有し、第１折り曲げ領域１６Ｂ１の最内層（第１層と呼ばれてもよい）と最外層（第３層と呼ばれてもよい）の極板はいずれも負極極板１６０１であり、最内層の極板と最外層の極板との間の極板（第２層の極板と呼ばれてもよい）は正極極板１６０２であり、第１バリア層１６０４は第１折り曲げ領域１６Ｂ１の正極極板１６０２の内側面にアタッチされる。
例えば、第２折り曲げ領域１６Ｂ２は複数層の極板を有し、例えば５層の極板を有し、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１６Ｂ２の負極極板１６０１と正極極板１６０２は順に交互に積層され、第２折り曲げ領域１６Ｂ２の最内層の極板は負極極板１６０１であり、第２折り曲げ領域１６Ｂ２の各層の正極極板１６０２の内側面にバリア層がアタッチされる。
例えば、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１６Ｂ２は順に第１、２、３、４及び５層の極板を備え、第１、３及び５層の極板は負極極板１６０１であり、第２及び４層の極板は正極極板１６０２であり、第２バリア層１６０５は第２折り曲げ領域１６Ｂ２の最内側の隣接する負極極板１６０１と正極極板１６０２のうちの正極極板１６０２の内側面上にアタッチされ、すなわち、第２バリア層１６０５は第２折り曲げ領域１６Ｂ２の第２層の極板（正極極板１６０２）の内側面にアタッチされる。第３バリア層１６０６は第２折り曲げ領域１６Ｂ２の第４層の極板（正極極板１６０２）の内側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層１６０４は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第１バリア層１６０４の第１端部は第１折り曲げ領域１６Ｂ１に位置し、第１バリア層１６０４の第２端部は第１平坦領域１６Ａ１に位置する。第２バリア層１６０５は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第２バリア層１６０５の第１端部は第２折り曲げ領域１６Ｂ２に位置し、第２バリア層１６０５の第２端部は第２平坦領域１６Ａ２に位置する。第３バリア層１６０６は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第３バリア層１６０６の第１端部は第２折り曲げ領域１６Ｂ２に位置し、第３バリア層１６０６の第２端部は第２平坦領域１６Ａ２に位置する。本願の別の実施例のように、第３バリア層１６０６の第１端部は第２折り曲げ領域１６Ｂ２に位置し、第３バリア層１６０６の第２端部は第１平坦領域１６Ａ１に位置してもよい。
本実施例では、第１バリア層１６０４、第２バリア層１６０５及び第３バリア層１６０６の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図１９に示すように、本願の別の実施例に係る偏平体形状の電極組立体の巻回軸線に垂直な横断面の構造模式図であり、電極組立体は負極極板１７０１、正極極板１７０２、セパレータ１７０３、第１バリア層１７０４、第２バリア層１７０５及び第３バリア層１７０６を備え、セパレータ１７０３は負極極板１７０１と正極極板１７０２との間に位置し、負極極板１７０１、正極極板１７０２及びセパレータ１７０３を積層した後、巻回軸線の周りに巻回して偏平体形状の巻回構造を形成する。
本実施例の負極極板１７０１、正極極板１７０２及びセパレータ１７０３に関連する技術的特徴について、上記図１－１０に対応する実施例の説明を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
本実施例では、電極組立体の巻回構造は第１平坦領域１７Ａ１、第２平坦領域１７Ａ２、第１折り曲げ領域１７Ｂ１及び第２折り曲げ領域１７Ｂ２を備え、第１平坦領域１７Ａ１と第２平坦領域１７Ａ２は対向して設けられ、第１折り曲げ領域１７Ｂ１と第２折り曲げ領域１７Ｂ２は対向して設けられ、第１折り曲げ領域１７Ｂ１の両端部はそれぞれ第１平坦領域１７Ａ１と第２平坦領域１７Ａ２の同じ側端部に接続され、第２折り曲げ領域１７Ｂ２の両端部はそれぞれ第１平坦領域１７Ａ１と第２平坦領域１７Ａ２のもう１つの同じ側端部に接続される。
電極組立体の第１折り曲げ領域１７Ｂ１と第２折り曲げ領域１７Ｂ２に備えられる負極極板１７０１と正極極板１７０２は順に交互に積層され、隣接する負極極板１７０１と正極極板１７０２との間にセパレータ１７０３があり、第１折り曲げ領域１７Ｂ１と第２折り曲げ領域１７Ｂ２の最内側の極板はいずれも負極極板１７０１であり、第１折り曲げ領域１７Ｂ１と第２折り曲げ領域１７Ｂ２の少なくとも最内側の正極極板１７０２の内側面にバリア層が設けられ（例えば、アタッチされ）、例えば、第１折り曲げ領域１７Ｂ１と第２折り曲げ領域１７Ｂ２の各層の正極極板１７０２の内側面にバリア層が設けられる（例えば、アタッチされる）。本実施例では、正極極板１７０２の内側面とは、正極極板１７０２の巻回軸線を向く表面、又は巻回構造の内部を向く表面である。
例えば、第１折り曲げ領域１７Ｂ１は複数層の極板を有し、例えば３層の極板を有し、第１折り曲げ領域１７Ｂ１の最内層（第１層と呼ばれてもよい）と最外層（第３層と呼ばれてもよい）の極板はいずれも負極極板１７０１であり、最内層の極板と最外層の極板との間の極板（第２層の極板と呼ばれてもよい）は正極極板１７０２であり、第１バリア層１７０４は第１折り曲げ領域１７Ｂ１の正極極板１７０２の内側面にアタッチされる。
第２折り曲げ領域１７Ｂ２は複数層の極板を有し、例えば５層の極板を有し、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１７Ｂ２の負極極板１７０１と正極極板１７０２は順に交互に積層され、第２折り曲げ領域１７Ｂ２の最内層の極板は負極極板１７０１であり、第２折り曲げ領域１７Ｂ２の各層の正極極板１７０２の内側面にバリア層がアタッチされる。
例えば、巻回構造の内から外への方向に沿って、第２折り曲げ領域１７Ｂ２は順に第１、２、３、４及び５層の極板を備え、第１、３及び５層の極板は負極極板１７０１であり、第２及び４層の極板は正極極板１７０２であり、第２バリア層１７０５は第２折り曲げ領域１７Ｂ２の最内側の隣接する負極極板１７０１と正極極板１７０２のうちの正極極板１７０２の内側面にアタッチされ、すなわち、第２バリア層１７０５は第２折り曲げ領域１７Ｂ２の第２層の極板（正極極板１７０２）の内側面にアタッチされる。第３バリア層１７０６は第２折り曲げ領域１７Ｂ２の第４層の極板（正極極板１７０２）の内側面にアタッチされる。
本実施例では、第１バリア層１７０４は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第１バリア層１７０４の第１端部及び第２端部はいずれも第１折り曲げ領域１７Ｂ１に位置する。第２バリア層１７０５は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第２バリア層１７０５の第１端部は第２折り曲げ領域１７Ｂ２と第１平坦領域１７Ａ１との境界部に位置し、第２バリア層１７０５の第２端部は第２折り曲げ領域１７Ｂ２と第２平坦領域１７Ａ２との境界部に位置する。第３バリア層１７０６は折り曲げ方向（すなわち巻回方向）に沿って第１端部及び第２端部を備え、第３バリア層１７０６の第１端部及び第２端部はいずれも第２折り曲げ領域１７Ｂ２に位置する。
本実施例では、第２折り曲げ領域１７Ｂ２において、巻回軸線に垂直な方向であって電極組立体の内から外への方向に沿って、各層の極板の曲率は順に小さくなり、すなわち、折り曲げ程度は逐次低下し、この場合、巻回軸線に垂直な方向であって電極組立体の内から外への方向に沿って、各バリア層が第２折り曲げ領域１７Ｂ２で巻回方向に沿って被覆する円周角度は順に小さくなってもよく、例えば、第３バリア層１７０６が第２折り曲げ領域１７Ｂ２で巻回方向に沿って被覆する円周角度は第２バリア層１７０５が第２折り曲げ領域１７Ｂ２で被覆する円周角度未満であり、例えば、第３バリア層１７０６が第２折り曲げ領域１７Ｂ２で巻回方向に沿って被覆する円周角度は９０°であり、第２バリア層１７０５が第２折り曲げ領域１７Ｂ２で巻回方向に沿って被覆する円周角度は１８０°である。
本実施例では、第１バリア層１７０４、第２バリア層１７０５及び第３バリア層１７０６の機能、構造及び分布方式などの関連内容について、上記図１－１０実施例で説明されたバリア層の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図２０に示すように、本願の別の実施例に係る電池セルの構造模式図である。電池セルはケーシング１８１と、ケーシング１８１内に収容される１つ又は複数の電極組立体１８２とを備え、ケーシング１８１はハウジング１８１１及びカバープレート１８１２を備え、ハウジング１８１１は収容室を有し、且つハウジング１８１１は開口を有し、すなわち、該平面はハウジング壁がないことで、ハウジング１８１１の内外部を連通させ、それによって電極組立体１８２をハウジング１８１１の収容室内に収容でき、カバープレート１８１２とハウジング１８１１がハウジング１８１１の開口で連結されて中空チャンバーを形成し、電極組立体１８２はケーシング１８１内に収容された後、ケーシング１８１内に電解液が充填されて密封される。
ハウジング１８１１は１つ又は複数の電極組立体１８２を組み合わせた形状に応じて決められ、例えば、ハウジング１８１１は中空直方体又は中空立方体又は中空円筒形状であり得る。例えば、ハウジング１８１１が中空の直方体又は立方体である場合、ハウジング１８１１の１つの平面は開口面であり、すなわち、該平面はハウジング壁がないことでハウジング１８１１の内外部を連通させ、ハウジング１８１１が中空の円筒形状である場合、ハウジング１８１１の１つの円形側面は開口面であり、すなわち、該円形側面はハウジング壁がないことでハウジング１８１１の内外部を連通させる。
本願の別の実施例では、ハウジング１８１１は導電性金属の材料又はプラスチックから成るようにしてもよく、選択可能に、ハウジング１８１１はアルミニウム又はアルミニウム合金から成る。
電極組立体１８２の構造について、上記図１－１９の実施例で説明された電極組立体の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図２１に示すように、本願の別の実施例に係る電池モジュールの構造模式図であり、電池モジュール１９は相互に接続される複数の電池セル１９１を備え、複数の電池セル１９１同士は直列接続又は並列接続又は直並列接続されてもよく、直並列接続とは、接続に直列接続及び並列接続の両方が含まれることであり、電池セル１９１の構造について、図２０に対応する実施例で説明された電池セルを参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図２２に示すように、本願の別の実施例に係る電池の構造模式図であり、電池は複数の電池モジュール１９及び筐体を備え、筐体は下筐体２０及び上筐体３０を備え、複数の電池モジュール１９同士は直列接続又は並列接続又は直並列接続されてもよく、下筐体２０は収容室を有し、且つ下筐体２０は開口を有し、それによって接続後の複数の電池モジュール１９を下筐体２０の収容室内に収容でき、上筐体３０と下筐体２０が下筐体２０の開口で連結されて中空チャンバーを形成し、上筐体３０と下筐体２０が連結された後に密封される。
本願の別の実施例では、電池は単独で電力消費装置に給電してもよく、該電池は電池パックと呼ばれてもよく、例えば、自動車の給電に用いられる。
本願の別の実施例では、電力消費装置の電力消費需要に応じて、複数の電池を相互に接続して組み合わせて電池パックを形成し、電力消費装置の給電に用いられる。本願の別の実施例では、該電池パックも１つの筐体内に収容されてパッケージされてもよい。
説明を簡潔にするために、下記実施例は電力消費装置が電池を備えることを例として説明を行う。
本願の一実施例は電力消費装置をさらに提供し、例えば、電力消費装置は例えば、新エネルギー自動車のような自動車であってもよく、電力消費装置は上記実施例で説明された電池を備え、電力消費装置に使用される電池は図２２に対応する実施例で説明された電池のようなものであってもよく、ここでは詳細説明を省略する。
例えば、図２３に示すように、本願の別の実施例に係る電力消費装置の構造模式図であり、電力消費装置は自動車であってもよく、自動車は燃料自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車又はエクステンデッド・レンジ電気自動車などであってもよい。自動車は電池２１０１、コントローラ２１０２及びモータ２１０３を備える。電池２１０１はコントローラ２１０２及びモータ２１０３に給電することに用いられ、自動車の操作電源及び駆動電源として機能し、例えば、電池２１０１は自動車の始動、ナビゲーション及び走行時の動作電力需要に用いられる。例えば、電池２１０１はコントローラ２１０２に給電し、コントローラ２１０２は電池２１０１を制御してモータ２１０３に給電し、モータ２１０３は電池２１０１からの電力を受けて自動車の駆動電源として使用し、燃料又は天然ガスを代替又は部分的に代替して自動車に駆動動力を提供する。
図２４に示すように、本願の別の実施例に係る電極組立体の製造方法の模式的フローチャートであり、電極組立体の製造方法は以下のステップ２２１～２２２を含む。
ステップ２２１、正極極板、負極極板及びバリア層を提供する。
ステップ２２２、正極極板と負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成する。
折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが負極極板の折り曲げ領域に挿入されることを阻止することに用いられる。
本願の別の実施例では、隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータをさらに提供し、セパレータ、正極極板及び負極極板をともに巻回又は積層する。
本願の別の実施例では、セパレータ、正極極板及び負極極板をともに巻回又は積層する前に、バリア層を正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に設ける。例えば、バリア層を正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に貼り付け又は塗布する。
本実施例の製造方法で製造された電極組立体の関連構造について、上記図１－１９に対応する実施例で説明された電極組立体の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
図２５に示すように、本願の別の実施例に係る電極組立体の製造機器の構造模式であり、電極組立体の製造機器は第１提供装置２３１、第２提供装置２３２、第３提供装置２３３及び組立装置２３４を備える。
第１提供装置２３１は、正極極板を提供することに用いられる。
第２提供装置２３２は、負極極板を提供することに用いられる。
第３提供装置２３３は、バリア層を提供することに用いられる。
組立装置２３４は、正極極板と負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成することに用いられる。
折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部のバリア層は隣接する正極極板と負極極板との間に位置し、正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが負極極板の折り曲げ領域に挿入されることを阻止することに用いられる。
本願の別の実施例では、電極組立体の製造機器は、隣接する正極極板と負極極板を分離するためのセパレータを提供するための第４提供装置２３５をさらに備え、組立装置２３４は正極極板、負極極板及びセパレータを巻回又は積層して折り曲げ領域を形成することに用いられる。
本願の別の実施例では、第３提供装置２３３は２つであり、２つの第３提供装置２３３はそれぞれバリア層を提供し、バリア層を正極極板又は負極極板の２つの表面に貼り付け又は塗布することに用いられる。
本実施例の製造機器で製造された電極組立体の関連構造について、上記図１－１９に対応する実施例で説明された電極組立体の関連内容を参照すればよく、ここでは詳細説明を省略する。
以上のように、電池セルの電極組立体に備えられる隣接する正極極板と負極極板との間にバリア層が設けられることで、充電時、折り曲げ領域の正極極板の正極活物質層から脱離するイオンの少なくとも一部がバリア層により阻止され、バリア層により阻止されるイオンを正極極板隣に接する負極極板の折り曲げ領域の負極活物質層に挿入することが不能であり、負極極板に負極活物質の脱落が発生する場合、リチウム析出の発生を低減させ、電池セルの安全リスクを向上させ、電池セルの寿命を延ばす。
当業者が理解できるように、ここでのいくつかの実施例は、ほかの特徴ではなく、ほかの実施例に含まれる特定のいくつかの特徴を含むが、異なる実施例の特徴の組み合わせは本願の範囲内に属し、且つ異なる実施例を形成することを意味する。例えば、特許請求の範囲では、主張される実施例のいずれも任意の組み合わせによって使用できる。
以上の実施例は単に本願の技術案を説明することに用いられるが、それを限定するものではなく、上記実施例を参照しながら本願を詳細に説明したが、当業者が理解できるように、依然として上記各実施例に記載の技術案を変更したり、そのうちの一部の技術的特徴を同等置換したりすることができ、これらの変更や置換は対応する技術案の趣旨を本願の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではない。
１ 正極極板
２ 負極極板
３ セパレータ
４ バリア層
９Ａ、１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ 平坦領域
９Ｂ１、１０Ｂ１、１１Ｂ１、１２Ｂ１、１３Ｂ１、１４Ｂ１、１５Ｂ１ 第１折り曲げ領域
９Ｂ２、１０Ｂ２、１１Ｂ２、１２Ｂ２、１３Ｂ２、１４Ｂ２、１５Ｂ２ 第２折り曲げ領域
１０ 集電体
１２ 正極タブ部
１３ 第３端部
１４ 第４端部
１６Ａ１、１７Ａ１ 第１平坦領域
１６Ａ２、１７Ａ２ 第２平坦領域
１６Ｂ１、１７Ｂ１ 第１折り曲げ領域
１６Ｂ２、１７Ｂ２ 第２折り曲げ領域
１９ 電池モジュール
２０ 下筐体
２１ 負極本体部
２２ 負極タブ部
２３ 第１端部
２４ 第２端部
３０ 上筐体
４１ 貫通孔
４２ 第５端部
４３ 第６端部
９１ 負極極板
９２ 正極極板
９３ セパレータ
９４ 第１バリア層
９５ 第２バリア層
９６ 第３バリア層
１００ 平坦領域
１０１ 負極極板
１０２ 正極極板
１０３ セパレータ
１１１ 正極活物質領域
１１２ 第１絶縁層塗布領域
１２１ 第２絶縁層塗布領域
１８１ ケーシング
１８２ 電極組立体
１９１ 電池セル
２００ 電極組立体の折り曲げ領域
２１１ 負極活物質領域
２３１ 第１提供装置
２３２ 第２提供装置
２３３ 第３提供装置
２３４ 組立装置
２３５ 第４提供装置
１００１ 負極極板
１００２ 正極極板
１００３ セパレータ
１００４ 第１バリア層
１００５ 第２バリア層
１００６ 第３バリア層
１１０１ 負極極板
１１０２ 正極極板
１１０３ セパレータ
１１０４ 第１バリア層
１１０５ 第２バリア層
１１０６ 第３バリア層
１１０７ 第４バリア層
１１０８ 第５バリア層
１２０１ 負極極板
１２０２ 正極極板
１２０３ セパレータ
１２０４ 第１バリア層
１２０５ 第２バリア層
１２０６ 第３バリア層
１２０７ 第４バリア層
１２０８ 第５バリア層
１３０１ 負極極板
１３０２ 正極極板
１３０３ セパレータ
１３０４ バリア層
１４０１ 負極極板
１４０２ 正極極板
１４０３ セパレータ
１４０４ バリア層
１５０１ 負極極板
１５０２ 正極極板
１５０３ セパレータ
１５０４ バリア層
１６０１ 負極極板
１６０２ 正極極板
１６０３ セパレータ
１６０４ 第１バリア層
１６０５ 第２バリア層
１６０６ 第３バリア層
１７０１ 負極極板
１７０２ 正極極板
１７０３ セパレータ
１７０４ 第１バリア層
１７０５ 第２バリア層
１７０６ 第３バリア層
１８１１ ハウジング
１８１２ カバープレート
２１０１ 電池
２１０２ コントローラ
２１０３ モータ

Claims (28)

  1. 電極組立体であって、正極極板（１）及び負極極板（２）を備え、前記正極極板（１）と前記負極極板（２）が巻回又は積層されることで折り曲げ領域（Ｃ）が形成され、
    前記折り曲げ領域（Ｃ）はバリア層（４）を有し、少なくとも一部の前記バリア層（４）は隣接する前記正極極板（１）と前記負極極板（２）との間に位置し、前記正極極板（１）から脱離する少なくとも一部のイオンが前記折り曲げ領域（Ｃ）の前記負極極板（２）に挿入されることを阻止することに用いられる、電極組立体。
  2. 隣接する前記正極極板（１）と前記負極極板（２）を分離するためのセパレータ（３）をさらに備え、前記正極極板（１）の１つの表面又は２つの表面に前記バリア層（４）がアタッチされ、及び／又は、前記負極極板（２）の１つの表面又は２つの表面に前記バリア層（４）がアタッチされ、及び／又は、前記セパレータ（３）の１つの表面又は２つの表面に前記バリア層（４）がアタッチされる、請求項１に記載の電極組立体。
  3. 隣接する前記正極極板（１）と前記負極極板（２）を分離するためのセパレータ（３）をさらに備え、前記バリア層（４）は前記折り曲げ領域（Ｃ）の隣接する前記正極極板（１）と前記セパレータ（３）との間に独立して配置され、又は、前記バリア層（４）は前記折り曲げ領域（Ｃ）の隣接する前記負極極板（２）と前記セパレータ（３）との間に独立して配置される、請求項１に記載の電極組立体。
  4. 前記バリア層（４）の気孔率は前記セパレータ（３）の気孔率未満である、請求項２又は３に記載の電極組立体。
  5. １つの前記正極極板（１）及び１つの前記負極極板（２）を備え、１つの前記正極極板（１）と１つの前記負極極板（２）を圧縮した後、巻回して１つの巻回構造を形成し、前記折り曲げ領域（Ｃ）内において少なくとも最内側の隣接する前記正極極板（１）と前記負極極板（２）との間に前記バリア層（４）がある、請求項１－４のいずれか一項に記載の電極組立体。
  6. 前記折り曲げ領域（Ｃ）の最内側の極板は負極極板（２）である、請求項５に記載の電極組立体。
  7. 前記バリア層（４）は不連続に複数あり、前記不連続な複数のバリア層（４）は折り曲げ方向に沿って間隔をおいて分布し、又は前記不連続な複数のバリア層（４）は前記折り曲げ方向に垂直な方向に沿って間隔をおいて分布する、請求項１－６のいずれか一項に記載の電極組立体。
  8. 前記バリア層（４）の厚さは２－２００ミクロン、又は５－１００ミクロンである、請求項１－７のいずれか一項に記載の電極組立体。
  9. 前記バリア層（４）は少なくとも１つの貫通孔を有する、請求項１－８のいずれか一項に記載の電極組立体。
  10. 前記バリア層（４）の気孔率は１０％－７０％、又は２０％－６０％である、請求項９に記載の電極組立体。
  11. 前記バリア層（４）の厚さはＡミクロンであり、前記バリア層（４）の気孔率はＢであり、ＡとＢは、
    ３．５ミクロン≦Ａ／Ｂ≦２０００ミクロン、又は７ミクロン≦Ａ／Ｂ≦１０００ミクロンという関係式を満たす、請求項９又は１０のいずれか一項に記載の電極組立体。
  12. 前記負極極板（２）の負極活物質層の折り曲げ方向に垂直な両端部はいずれも前記正極極板（１）の正極活物質層の対応する端部を超える、請求項１－１０のいずれか一項に記載の電極組立体。
  13. 前記バリア層（４）は折り曲げ方向に垂直な方向に沿って両端部を備え、前記バリア層（４）の一端部又は両端部は前記正極極板（１）の正極活物質層を超える、請求項１－１２のいずれか一項に記載の電極組立体。
  14. 前記バリア層（４）は折り曲げ方向に垂直な方向に沿って両端部を備え、前記負極極板（２）の負極活物質層は前記バリア層（４）の一端部又は両端部を超える、請求項１－１２のいずれか一項に記載の電極組立体。
  15. 前記バリア層（４）と前記負極極板（２）の曲率が最も大きい部位は対向して設けられる、請求項１－１４のいずれか一項に記載の電極組立体。
  16. 前記バリア層（４）は無機酸化物、バインダー及びテープのうちの少なくとも１種を含む、請求項１－１５のいずれか一項に記載の電極組立体。
  17. 前記バリア層（４）の折り曲げ方向に沿って延伸する両端部はいずれも前記折り曲げ領域に位置する、請求項１－１６のいずれか一項に記載の電極組立体。
  18. 前記電極組立体は前記折り曲げ領域に接続される平坦領域（Ｐ）を有し、
    前記バリア層（４）の折り曲げ方向に沿って延伸する一端部は前記平坦領域（Ｐ）に位置し、他端部は前記折り曲げ領域（Ｃ）に位置し、又は、前記バリア層（４）の折り曲げ方向に沿って延伸する両端部はいずれも前記平坦領域（Ｐ）に位置する、請求項１－１６のいずれか一項に記載の電極組立体。
  19. 電池セルであって、ハウジング（１８１１）、カバープレート（１８１２）、及び少なくとも１つの請求項１－１８のいずれか一項に記載の電極組立体（１８２）を備え、
    前記ハウジング（１８１１）は収容室及び開口を有し、前記電極組立体（１８２）は前記収容室内に収容され、
    前記カバープレート（１８１２）は前記ハウジング（１８１１）の開口を密閉することに用いられる、電池セル。
  20. 電池であって、筐体、及び少なくとも１つの請求項１９に記載の電池セルを備え、前記電池セルは前記筐体内に収容される、電池。
  21. 電極組立体の製造方法であって、
    正極極板、負極極板及びバリア層を提供するステップと、
    前記正極極板と前記負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成するステップであって、前記折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部の前記バリア層は隣接する前記正極極板と前記負極極板との間に位置し、前記正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが前記折り曲げ領域の前記負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる、ステップと、を含む、電極組立体の製造方法。
  22. 隣接する前記正極極板と前記負極極板を分離するためのセパレータを提供し、前記セパレータ、前記正極極板及び前記負極極板をともに巻回又は積層する、請求項２１に記載の方法。
  23. 前記セパレータ、前記正極極板及び前記負極極板をともに巻回又は積層する前に、
    前記バリア層を前記正極極板又は前記負極極板の１つ又は２つの表面上に設けるステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記バリア層を前記正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に設ける前記ステップは、具体的には、
    前記バリア層を前記正極極板又は負極極板の１つ又は２つの表面上に貼り付け又は塗布するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
  25. 電極組立体の製造機器であって、
    正極極板を提供するための第１提供装置と、
    負極極板を提供するための第２提供装置と、
    バリア層を提供するための第３提供装置と、
    前記正極極板と前記負極極板を巻回又は積層して折り曲げ領域を形成する組立装置と、を備え、
    前記折り曲げ領域にバリア層を有し、少なくとも一部の前記バリア層は隣接する前記正極極板と前記負極極板との間に位置し、前記正極極板から脱離する少なくとも一部のイオンが前記折り曲げ領域の前記負極極板に挿入されることを阻止することに用いられる、電極組立体の製造機器。
  26. 隣接する前記正極極板と前記負極極板を分離するためのセパレータを提供するための第４提供装置をさらに備え、前記組立装置はさらに、前記正極極板、前記負極極板及び前記セパレータを巻回又は積層して前記折り曲げ領域を形成することに用いられる、請求項２５に記載の製造機器。
  27. 前記第３提供装置は２つであり、２つの前記第３提供装置はそれぞれ前記バリア層を提供し、前記バリア層を前記正極極板又は負極極板の２つの表面に貼り付け又は塗布することに用いられる、請求項２６に記載の製造機器。
  28. 電力消費装置であって、請求項２０に記載の電池から供給される電力を受けるように構成される、電力消費装置。
JP2022552951A 2020-08-21 2020-08-21 電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置 Pending JP2023516411A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/110628 WO2022036721A1 (zh) 2020-08-21 2020-08-21 电极组件、电池单体、电池及制造电极组件的方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023516411A true JP2023516411A (ja) 2023-04-19

Family

ID=80322482

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022552951A Pending JP2023516411A (ja) 2020-08-21 2020-08-21 電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置

Country Status (8)

Country Link
US (2) US11843119B2 (ja)
EP (1) EP4075563A4 (ja)
JP (1) JP2023516411A (ja)
KR (1) KR102635995B1 (ja)
CN (1) CN115066782A (ja)
BR (1) BR112022017318A2 (ja)
CA (1) CA3171539A1 (ja)
WO (1) WO2022036721A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115799656B (zh) * 2021-09-10 2023-12-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件及与其相关的电池单体、电池、装置和制造方法
EP4235894A4 (en) * 2021-12-30 2024-05-01 Contemporary Amperex Technology Co., Limited ELECTRODE ASSEMBLY, SECONDARY BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK AND ELECTRICAL DEVICE
CN116505091A (zh) * 2022-01-21 2023-07-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、卷绕设备和方法、电池单体、电池及用电装置
DE102022204285A1 (de) 2022-05-02 2023-11-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriezelle
CN115810859A (zh) * 2022-09-05 2023-03-17 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、电池单体、电池及电极组件的制造方法和装置
CN115332728B (zh) * 2022-10-13 2023-02-28 宁德新能源科技有限公司 电池、电化学装置及用电设备
CN116315143B (zh) * 2023-05-19 2023-10-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件及其制备方法、电池单体、电池、用电装置
CN116581396B (zh) * 2023-07-10 2024-04-05 宁德新能源科技有限公司 电芯及用电设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067907A (ja) * 1998-08-21 2000-03-03 Mitsubishi Electric Corp 電極構造体およびそれを用いた電池
JP2003157902A (ja) * 2001-11-20 2003-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平形電池
JP2008041581A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Hitachi Maxell Ltd 巻回体電極群、角形二次電池およびラミネート形二次電池
JP2018106833A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 二次電池
JP2018129459A (ja) * 2017-02-10 2018-08-16 太陽誘電株式会社 蓄電素子
WO2018155248A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5459048B2 (ja) * 2010-04-28 2014-04-02 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
KR101156527B1 (ko) * 2010-06-01 2012-06-21 에스비리모티브 주식회사 전지팩
CN205992575U (zh) * 2016-07-21 2017-03-01 中航锂电（洛阳）有限公司 正极片和卷绕式锂离子动力电池电芯及锂离子动力电池
EP3726631B1 (en) * 2018-02-01 2023-08-02 LG Energy Solution, Ltd. Composition for forming insulating layer for lithium secondary battery and method of preparing electrode for lithium secondary battery using the same
CN208045607U (zh) 2018-04-16 2018-11-02 宁德新能源科技有限公司 极片、电池及其电子设备
CN109524606B (zh) 2018-11-05 2022-07-26 宁德新能源科技有限公司 极片、电芯及电池
CN209071507U (zh) 2018-12-29 2019-07-05 蜂巢能源科技有限公司 极片及异形电池
CN209418689U (zh) * 2019-01-22 2019-09-20 重庆市紫建电子有限公司 一种提高锂电池安全性能的锂电池结构
CN110364769A (zh) * 2019-07-31 2019-10-22 瑞浦能源有限公司 一种卷绕电芯及电池
CN111554982B (zh) * 2020-05-11 2021-09-07 珠海冠宇电池股份有限公司 卷绕电芯及其制备方法、电池以及电子产品

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000067907A (ja) * 1998-08-21 2000-03-03 Mitsubishi Electric Corp 電極構造体およびそれを用いた電池
JP2003157902A (ja) * 2001-11-20 2003-05-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 扁平形電池
JP2008041581A (ja) * 2006-08-10 2008-02-21 Hitachi Maxell Ltd 巻回体電極群、角形二次電池およびラミネート形二次電池
JP2018106833A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 トヨタ自動車株式会社 二次電池
JP2018129459A (ja) * 2017-02-10 2018-08-16 太陽誘電株式会社 蓄電素子
WO2018155248A1 (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
BR112022017318A2 (pt) 2023-03-07
US20240014401A1 (en) 2024-01-11
CN115066782A (zh) 2022-09-16
EP4075563A4 (en) 2023-08-09
CA3171539A1 (en) 2022-02-24
KR20220134004A (ko) 2022-10-05
KR102635995B1 (ko) 2024-02-14
US11843119B2 (en) 2023-12-12
EP4075563A1 (en) 2022-10-19
US20230083594A1 (en) 2023-03-16
WO2022036721A1 (zh) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN212810367U (zh) 电极组件、电池单体、电池和用电装置
JP2023516411A (ja) 電極組立体、電池セル、電池並びに電極組立体の製造方法及び装置
KR101726530B1 (ko) 정극 활물질, 정극 재료, 정극 및 비수전해질 이차 전지
KR20150123897A (ko) 비수전해질 이차 전지
KR20160035039A (ko) 비수전해질 이차 전지용 정극 및 이것을 사용한 비수전해질 이차 전지
CN109314203B (zh) 非水电解质二次电池
US20230238540A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and method and device for manufacturing electrode assembly
CN212161993U (zh) 电极组件、电池、电池模块、电池组、使用电池的装置和电极组件的制造装置
WO2023020119A1 (zh) 电极组件、电池单体、电池及用电设备
JP2022127950A (ja) 二次電池および二次電池の製造方法
CN109314216B (zh) 非水电解质二次电池
CN109314277B (zh) 非水电解质二次电池
JP2023550134A (ja) 電極アセンブリ及び加工方法と装置、電池セル、電池と電力消費装置
EP4117078A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and electrical device
WO2023000291A1 (zh) 电池组件及加工方法和装置、电池单体、电池和用电设备
WO2023035668A1 (zh) 电极组件、电池单体、电池以及用电装置
EP4177996A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery and electric device
WO2023283847A1 (zh) 电极组件及加工方法和装置、电池单体、电池和用电设备
JP2022127949A (ja) 二次電池および二次電池の製造方法
CN116759749A (zh) 电池
CN116683062A (zh) 卷绕式电极组件、电池单体、电池和用电装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220902

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220902

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20230601

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20230628

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231109

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240501