JP2024514896A - 電極組立体、円筒形バッテリーセル、及びこれを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

電極組立体、円筒形バッテリーセル、及びこれを含むバッテリーパック及び自動車 Download PDF

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Abstract

本発明の一実施形態による電極組立体は、シート形状を有する第１電極及び第２電極と、これらの間に介在された分離膜とが一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロールタイプであり、前記第１電極及び前記第２電極は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部と、前記無地部を除いた領域に活物質層がコーティングされている有地部と、を含み、前記第１電極は、前記無地部の少なくとも一部及び前記有地部の少なくとも一部を同時にカバーする少なくとも１つの絶縁層を含む。

Description

本発明は電極組立体、円筒形バッテリーセル、及びこれを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
本出願は、２０２１年０８月０５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１０３３８８号、２０２１年１０月１５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３７２００号、及び２０２２年０７月１８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８８５７４号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
円筒形二次電池において、集電効率の極大化のために、電池缶が高さ方向に沿って上下にそれぞれ正極タブ及び負極タブが延びた形態を有するゼリーロールタイプの電極組立体を適用することができる。
上述したような構造では、正極又は負極の蛇行などのような流動が発生する可能性がある。この場合、分離膜の末端付近に正極又は負極の末端が位置する可能性がある。従って、正極又は負極の蛇行などのような流動の発生によって、正極又は負極が分離膜の末端まで位置するか、又は分離膜の末端よりさらに外側に突出する場合には、正極と負極との電気的接触が発生する。或いは、何らかの理由で分離膜が損傷する場合、正極と負極との電気的接触が発生し得る。その結果、電池の内部で短絡が発生し得る。電池の内部で短絡が発生すると、電池の発熱や爆発が起こり得る。よって、正極と負極との間の電気接触を効果的に防止するための絶縁部材の提供が必要である。
従って、バッテリーセルの内部抵抗が低く、かつ短絡の危険も低い円筒形バッテリーセル、並びにこれを含むバッテリーパック及び自動車を提供できる方案の工夫が求められている。
本発明は、上述した問題点を考慮して考案されたものであり、円筒形二次電池の内部抵抗を減少させるとともに、内部短絡を効果的に防止することを目的とする。
ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は下記の発明の説明より当業者が明確に理解することができるであろう。
上述した課題を解決するための本発明の一実施形態による電極組立体は、シート形状を有する第１電極及び第２電極と、これらの間に介在された分離膜とが一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロールタイプの電極組立体であって、前記第１電極及び前記第２電極は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部と、前記無地部を除いた領域に活物質層がコーティングされている有地部と、を含む。
前記第１電極は、前記無地部の少なくとも一部及び前記有地部の少なくとも一部を同時にカバーする少なくとも１つの絶縁層を含む。
好ましくは、前記絶縁層は、前記第１電極の両面に備えることができる。
前記第１電極の無地部は、少なくとも一部が前記電極組立体の半径方向に沿って折曲した構造を有することができ、前記絶縁層は、前記第１電極の両面のうち折曲方向に位置する一面上にのみ備えられ得る。
一方、前記絶縁層の巻取軸方向の一端部は、前記分離膜の巻取軸方向の一端部と同一の高さ又は一端部の外側に位置し得る。
より好ましくは、前記絶縁層の巻取軸方向の一端部は、前記分離膜の巻取軸方向の一端部と同一の高さに位置し得る。
一態様において、前記無地部は、前記絶縁層の外側にさらに突出することがある。
一方、前記有地部は、前記分離膜よりも巻取軸方向にさらに突出していないことがある。
好ましくは、前記第１電極は、正極であり得る。
一態様において、前記分離膜を挟んで前記絶縁層と対向する前記第２電極の一端部は、前記分離膜の一端部よりも外側に突出していないことがある。
一方、前記有地部は、前記有地部の中央領域に比べて前記活物質層の厚さが減少しているスライディング部を含むことができる。
ここで、前記スライディング部は、前記有地部と前記無地部との境界領域に形成され得る。
一方、前記スライディング部は、前記第１電極の一端部及び前記第２電極の他端部にそれぞれ備えることができる。
具体的には、前記第１電極に備えられた有地部のスライディング部と、前記第２電極に備えられた有地部のスライディングと部は、互いに反対方向に備えられ得る。
一方、前記分離膜は、前記第１電極の他端部及び前記第２電極の一端部よりも外側に突出することがある。
一態様において、前記絶縁層は、前記スライディング部の少なくとも一部をカバーすることができる。
例えば、前記絶縁層は、前記無地部を０．３～５ｍｍカバーすることができる。
好ましくは、前記絶縁層は、前記無地部を１．５～３ｍｍカバーすることができる。
例えば、前記絶縁層は、前記有地部を０．１～３ｍｍカバーすることができる。
好ましくは、前記絶縁層は、前記有地部を０．２～０．５ｍｍカバーすることができる。
他の態様において、前記無地部の少なくとも一部の区間は、複数のセグメントに分割され得る。
ここで、前記複数のセグメントは、前記電極組立体の半径方向に折曲することができる。
この場合、前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面には、前記絶縁層が前記無地部の末端まで延びることができる。
ここで、前記絶縁層は、前記無地部の末端を取り囲むことができる。
一方、前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面とは反対側の面には、前記絶縁層が前記無地部の折曲地点まで延びることができる。
前記絶縁層は、前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面上で前記無地部の端部まで延びていないこともある。
前記セグメントは、前記電極組立体の高さ方向の一面上で一部領域にのみ備えられ得る。
前記電極組立体の高さ方向の一面上で前記セグメントが形成された領域が占める面積は、前記セグメントが形成されていない領域が占める面積よりさらに大きいことがある。
前記電極組立体の半径方向で互いに隣接する複数のセグメントは、電極組立体の半径方向に沿って重畳し得る。
前記無地部の両面のうち無地部の折曲方向に位置する一面上に備えられる前記絶縁層は、セグメントが形成された領域では無地部の端部まで延びた形態を有し、セグメントが形成されていない領域では無地部の端部まで延びていない形態を有することができる。
一態様において、前記第１電極に備えられた無地部と、前記第２電極に備えられた無地部とは、互いに反対方向に突出することがある。
一方、前記第１電極に備えられた有地部の巻取軸方向の長さは、前記第２電極に備えられた有地部の巻取軸方向の長さよりも短いことがある。
一方、前記第１電極に備えられた有地部は、前記第２電極に備えられた有地部よりも、巻取軸方向内側に位置し得る。
一方、前記絶縁層は、前記無地部と前記有地部との境界領域上に備えられる絶縁コーティング層又は絶縁テープであり得る。
好ましくは、前記絶縁層は、油系ＳＢＲバインダー及びアルミナ酸化物を含むことができる。
上記技術的課題を達成するための本発明の一態様による円筒形バッテリーセルは、前記電極組立体と、前記電極組立体が収容され、前記第２電極と電気的に接続される電池缶と、前記電池缶の開放端を封止する封止体と、前記第１電極と電気的に接続され、表面が外部に露出した端子と、を含むことができる。
ここで、前記円筒形二次電池は、前記第１電極に備えられた無地部と電気的に結合された第１集電板をさらに含むことができる。
この場合、前記無地部は、前記無地部の全体領域のうち、前記絶縁層によってカバーされていない領域で、前記第１集電板と電気的に結合することができる。
ここで、前記無地部は、前記無地部の全体領域のうち、前記絶縁層によってカバーされていない領域で、前記第１集電板と溶接によって結合することができる。
一方、本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、上述したような本発明の一実施形態による円筒形二次電池と、複数の前記円筒形二次電池を収容するパックハウジングと、を含む。
本発明の一実施形態による自動車は、上述したような本発明の一実施形態によるバッテリーパックを含む。
本発明によると、円筒形二次電池の内部抵抗が劇的に減少することができる。
また、本発明によると、電極組立体の正極と負極との電気的接触を防止することで、円筒形二次電池の内部短絡を効果的に防止することができる。
ただし、本発明によって得られる効果は上述した効果に制限されず、言及されていないまた他の技術的な効果は、下記の発明の説明より通常の技術者が明確に理解することができるであろう。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
本発明の一実施形態による円筒形二次電池を説明するための図である。 図１の円筒形二次電池の縦端面図である。 図１の円筒形二次電池に含まれた電極組立体を説明するための図である。 図３の電極組立体の縦端面図の一部を示す図である。 本発明の他の実施形態による電極組立体を説明するための図である。 図５の電極組立体の縦端面図の一部を示す図である。 図６の電極組立体の変形例を説明するための図である。 図６の電極組立体の変形例を説明するための図である。 本発明のまた他の実施形態による電極組立体を説明するための図である。 図９の電極組立体の縦端面図の一部を示す図である。 図９の電極組立体の縦端面図の一部を示す図である。 本発明の電極組立体の比較例を説明するための図である。 二次電池内の様々な短絡ケースにおける電力分布を説明するためのグラフである。 図１の円筒形二次電池を含むバッテリーパックを説明するための図である。 図１１のバッテリーパックを含む自動車を説明するための図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されるものである。したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。
図１ないし図３を参照すると、上記本発明の一実施形態による円筒形二次電池１は、電極組立体１０、電池缶２０、封止体３０、及び端子４０を含む。
前記円筒形二次電池１は、上述した構成要素以外にも、さらに第１集電板５０、及び／又は、インシュレータ６０、及び／又は、絶縁ガスケット７０、及び／又は、第２集電板８０、及び／又は、シーリングガスケット９０をさらに含むこともできる。
図１ないし図３を参照すると、前記電極組立体１０は、第１極性を有する第１電極１１、第２極性を有する第２電極１２、第１電極１１と第２電極１２との間に介在される分離膜１３、及び第１電極１１の少なくとも一部をカバーする絶縁層１４を含む。
前記第１電極１１は正極又は負極であり、第２電極１２は、第１電極１１とは反対の極性を有する電極に該当する。前記第１電極１１及び前記第２電極１２は、シート形状を有することができる。前記電極組立体１０は、例えば、ゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）形状を有することができる。すなわち、前記電極組立体１０は、第１電極１１、分離膜１３、第２電極１２、分離膜１３を順に少なくとも１回積層して形成された積層体を、巻取中心Ｃを基準として巻き取ることで製造することができる。この場合、前記電極組立体１０の外周面上には、電池缶２０との絶縁のためにさらなる分離膜１３を備えることができる。
前記第１電極１１及び前記第２電極１２は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部１１ａ、１２ａを含むことができる。前記第１電極１１及び前記第２電極１２は、前記無地部１１ａ、１２ａを除いた領域に活物質層がコーティングされている有地部１１ｂ、１２ｂを含むことができる。
具体的には、前記第１電極１１は、第１電極集電体、及び第１電極集電体の片面又は両面上に塗布された第１電極活物質を含む。第１電極集電体上に第１電極活物質が塗布された領域を、第１電極１１に備えられた有地部１１ｂと称する。前記第１電極集電体の幅方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の一側端部には、第１電極活物質が塗布されていない無地部１１ａが存在し得る。前記無地部１１ａの少なくとも一部はそのもので電極タブとして使用することができる。すなわち、前記無地部１１ａの少なくとも一部は、第１電極１１に備えられた第１電極タブとして機能することができる。前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａは、電池缶２０内に収容された電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の上部に備えることができる。
前記第２電極１２は、第２電極集電体、及び第２電極集電体の片面又は両面上に塗布された第２電極活物質を含む。第２電極集電体上に第２電極活物質が塗布された領域を、第２電極１２に備えられた有地部１２ｂと称する。前記第２電極集電体の幅方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の他側端部には、第２電極活物質が塗布されていない無地部１２ａが存在し得る。前記無地部１２ａの少なくとも一部は、そのもので電極タブとして使用することができる。すなわち、前記無地部１２ａの少なくとも一部は、第２電極１２に備えられた電極タブとして機能することができる。前記第２電極１２に備えられた無地部１２ａは、電池缶２０内に収容された電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の下部に備えることができる。
前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａと、前記第２電極１２に備えられた無地部１２ａとは、互いに反対方向に突出した形態であり得る。例えば、図３及び図４を参照すると、第１電極１１に備えられた無地部１１ａは、電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の上部に向かって突出することができ、この場合、第２電極１２に備えられた無地部１２ａは、電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の下部に向かって突出することがある。これによって、前記第１電極に備えられた無地部１１ａ及び第２電極に備えられた無地部１２ａは、電極組立体１０の幅方向、すなわち円筒形二次電池１の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）に沿って互いに反対方向に延長突出した形態であり得る。
一方、前記有地部１１ｂ、１２ｂは、前記有地部１１ｂ、１２ｂの中央領域に比べ、前記活物質層の厚さが減少したスライディング部を含むことができる。例えば、図４を参照すると、前記第１電極１１及び第２電極１２のそれぞれは、活物質層の厚さが減少した領域であるスライディング部を一端部又は他端部に備えることができる。
前記スライディング部は、電極集電体上に電極活物質を塗布するとき、有地部と無地部との境界付近で発生するスライディング現象によって形成され得る。前記スライディング現象とは、電極活物質が含まれたスラリーの広がりによって、スラリー塗布境界領域以外の領域よりも、スラリー塗布境界領域において、電極活物質がさらに少なく塗布され、塗布境界領域のスラリーが略傾斜した形態を有する現象を意味する。このようなスライディング現象によって、有地部の縁部では有地部から無地部に向かう方向に沿って略下方に傾斜した形態を有するスライディング部が形成され得る。このように活物質の塗布過程で発生するスライディング現象は、活物質の乾燥過程でさらに深化し得る。すなわち、既にスライディング部が形成された電極を全体的に乾燥すると、スラリーに含まれた溶媒が蒸発してスラリーの体積が減少することで、電極活物質が塗布された領域と塗布されていない領域との境界付近においてスライディング現象がさらに深化し得る。
前記スライディング部は、前記有地部１１ｂ、１２ｂと前記無地部１１ａ、１２ａとの境界領域に形成され得る。例えば、前記スライディング部は、前記第１電極１１の一端部及び前記第２電極１２の他端部にそれぞれ備えられ得る。すなわち、前記第１電極１１に備えられた有地部１１ｂのスライディング部と、前記第２電極１２に備えられた有地部１２ｂのスライディング部とは、互いに反対方向に備えられ得る。例えば、図４を参照すると、第１電極１１のスライディング部は、巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の上部に形成され、第２電極１２のスライディング部は、それとは反対方向である、巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の下部に形成され得る。
一方、前記第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さは、前記第２電極１２に備えられた有地部１２ｂの巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さよりも短いことがある。また、前記第１電極１１に備えられた有地部１１ｂは、前記第２電極１２に備えられた有地部１２ｂより、巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）内側に位置し得る。例えば、図４を参照すると、第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さに比べ、第２電極１２に備えられた有地部１２ｂの巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さが大きく形成され得る。さらに、図４を参照すると、第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さは、第２電極１２に備えられた有地部１２ｂのうちスライディング部を除いた領域の巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の長さよりも短く形成され得る。このような構造は、正／負極のＮＰ比が１００％以下に減少してリチウム金属が析出することを防止するためである。
一方、前記有地部１１ｂ、１２ｂは、前記分離膜１３よりも巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）にさらに突出していないことがある。すなわち、前記有地部１１ｂ、１２ｂが分離膜１３よりも巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）に突出していると、第１電極１１と第２電極１２とが接触する可能性が大きくなる。そのようになると、接触領域で内部短絡が発生し、発火のリスクが高くなる。よって、前記有地部１１ｂ、１２ｂは、分離膜１３よりも巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）に突出していないことが重要である。すなわち、前記有地部１１ｂ、１２ｂは、前記分離膜１３の内側に位置することが好ましい。
一方、本発明の一実施例において、正極板にコーティングされる正極活物質と負極板にコーティングされる負極活物質とは、当業界で公知の活物質であれば制限することなく使用することができる。
一例として、正極活物質は、一般化学式Ａ［ＡｘＭｙ］Ｏ２＋ｚ（Ａは、Ｌｉ、Ｎａ及びＫのうち少なくとも１つ以上の元素を含み、Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ、及びＣｒから選択された少なくとも１つ以上の元素を含み、ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２と、ｘ、ｙ、ｚ及びＭに含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含むことができる。
他の例として、正極活物質は、ＵＳ６，６７７，０８２、ＵＳ６，６８０，１４３などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ１Ｏ２－（１－ｘ）Ｌｉ２Ｍ２Ｏ３（Ｍ１は、平均酸化状態３を有する少なくとも１つ以上の元素を含み、Ｍ２は、平均酸化状態４を有する少なくとも１つ以上の元素を含み、０≦ｘ≦１）であり得る。
また他の例として、正極活物質は、一般化学式ＬｉａＭ１ ｘＦｅ１－ｘＭ２ ｙＰ１－ｙＭ３ ｚＯ４－ｚ（Ｍ１は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ及びＡｌから選択された少なくとも１つ以上の元素を含み、Ｍ２は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ及びＳから選択された少なくとも１つ以上の元素を含み、Ｍ３は、Ｆを選択的に含むハロゲン族元素を含み、０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１と、ａ、ｘ、ｙ、ｚ、Ｍ１、Ｍ２、及びＭ３に含まれた成分の化学量論係数は、化合物が電気的中性を維持するように選択される）、又はＬｉ３Ｍ２（ＰＯ４）３［Ｍは、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ及びＡｌから選択された少なくとも１つの元素を含む］で表されるリチウム金属フォスフェートであり得る。
好ましくは、正極活物質は、一次粒子、及び／又は、一次粒子が凝集された二次粒子を含むことができる。
一例として、負極活物質は、炭素材、リチウム金属又はリチウム金属化合物、ケイ素又はケイ素化合物、スズ又はスズ化合物などを用いることができる。電位が２Ｖ未満のＴｉＯ２、ＳｎＯ２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶炭素、高結晶炭素などがすべて使用可能である。
分離膜は、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子から製造した多孔性高分子フィルムを単独で又はこれらを積層して使用可能である。他の例示として、分離膜は、通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を使用可能である。
分離膜の少なくとも一側の表面には無機物粒子のコーティング層を含むことができる。また分離膜自体が無機物粒子のコーティング層からなることも可能である。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子間にインタースティシャルボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合された構造を有することができる。
無機物粒子は、誘電率が５以上の無機物からなり得る。非限定的な例としてとして、前記無機物粒子は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ１－ｘＬａｘＺｒ１－ｙＴｉｙＯ３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ＢａＴｉＯ３、ｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ及びＹ２Ｏ３からなる群より選択された少なくとも１つ以上の物質を含むことができる。
電解質は、Ａ＋Ｂ－のような構造を有する塩であり得る。ここで、Ａ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属カチオンやこれらの組み合わせからなるイオンを含む。また、Ｂ－は、Ｆ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｉ－、ＮＯ３ －、Ｎ（ＣＮ）２ －、ＢＦ４ －、ＣｌＯ４ －、ＡｌＯ４ －、ＡｌＣｌ４ －、ＰＦ６ －、ＳｂＦ６ －、ＡｓＦ６ －、ＢＦ２Ｃ２Ｏ４ －、ＢＣ４Ｏ８ －、（ＣＦ３）２ＰＦ４ －、（ＣＦ３）３ＰＦ３ －、（ＣＦ３）４ＰＦ２ －、（ＣＦ３）５ＰＦ－、（ＣＦ３）６Ｐ－、ＣＦ３ＳＯ３ －、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３ －、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３ －、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－、（ＦＳＯ２）２Ｎ－、ＣＦ３ＣＦ２（ＣＦ３）２ＣＯ－、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＣＨ－、（ＳＦ５）３Ｃ－、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ３ －、ＣＦ３ＣＯ２ －、ＣＨ３ＣＯ２ －，ＳＣＮ－及び（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ－からなる群より選択されたいずれか１つ以上のアニオンを含む。
電解質は、また有機溶媒に溶解して用いることができる。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）、ガンマブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）又はこれらの混合物を使用することができる。
第１電極１１と第２電極１２との接触可能性を最小化するために、本発明の一実施例による第１電極１１は、前記無地部の少なくとも一部及び前記有地部の少なくとも一部を同時にカバーする少なくとも１つの絶縁層１４を含むことができる。前記絶縁層１４によって、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を効果的に防止することができる。より具体的には、第１電極１１に備えられた無地部１１ａと、第２電極１２に備えられた有地部１２ｂとの電気的接触を効果的に防止することができる。
前記絶縁層１４は、前記第１電極１１の少なくとも一面に備えられ得る。例えば、前記絶縁層１４は、前記第１電極１１の両面に備えられ得る。図４などに示されてはいないが、図４で第１電極１１の右側だけでなく左側にも分離膜１３が位置しており、左側に位置する分離膜１３の左側には他の第２電極１２が位置している。よって、左側及び右側に位置する第２電極１２との電気的接触を防止するために、絶縁層１４は、第１電極１１の両面にすべて備えられ得る。
前記絶縁層１４は、第１電極１１の領域のうち、第２電極１２に備えられた有地部１２ｂと対面する可能性のある全領域に備えられ得る。例えば、前記絶縁層１４の巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の一端部は、前記分離膜１３の巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の一端部と同一の高さ又は一端部の外側に位置し得る。より具体的には、図４を例として説明すると、前記絶縁層１４の巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の一端部は、前記分離膜１３の巻取軸方向の一端部と同一の高さに位置し得る。分離膜１３は、第１電極１１と第２電極１２との間で巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）に第２電極１２の末端と同一の高さ又はそれよりさらに高く突出し、これによって、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触をある程度防止することができる。しかし、円筒形二次電池１の内部で第１電極１１又は第２電極１２の蛇行などのような流動が発生する可能性があるため、分離膜１３の末端付近に第２電極１２が位置する可能性を排除できない。従って、蛇行などの流動の発生によって第２電極１２が分離膜１３の末端まで位置するか、又は第２電極１２が分離膜１３の末端よりさらに外側に突出する場合は、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を避けられなくなる。或いは、何らかの理由で分離膜１３が損傷する場合、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を避けられなくなる。特に、第１電極１１の無地部１１ａと第２電極１２の有地部１２ｂとの接触による内部ショート（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｈｏｒｔ）が発生する場合は、発火の可能性が非常に高い。よって、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を防止するために、第１電極１１に備えられた絶縁層１４は、少なくとも分離膜１３の一端部と同一の高さまで又は一端部の外側まで延びることが好ましい。
ただし、前記絶縁層１４が第１電極１１に備えられた無地部１１ａの全体をカバーする場合、第１電極１１は電極の役割を果たせなくなるため、絶縁層１４は、第１電極１１に備えられた無地部１１ａの一部のみをカバーしなければならない。すなわち、前記無地部１１ａは、前記絶縁層１４の外側にさらに突出する形態を有することができる。
前記絶縁層１４は、前記無地部１１ａと前記有地部１１ｂとの境界領域上に備えられる絶縁コーティング層又は絶縁テープであり得る。ただし、絶縁層１４の形態がこれらに限定されるものではなく、絶縁層１４が絶縁性能を確保しながら第１電極１１に付着できる形態であれば、本発明に採用されることができる。一方、前記絶縁層１４は、絶縁性能を確保するために、例えば、油系ＳＢＲバインダー及びアルミナ酸化物を含むことができる。
前記絶縁層１４は、前記無地部１１ａの少なくとも一部及び前記有地部１１ｂの少なくとも一部を同時にカバーすることができる。例えば、前記絶縁層１４は、前記有地部１１ｂと前記無地部１１ａとの境界領域上に備えられ得る。例えば、前記絶縁層１４は、前記スライディング部の少なくとも一部をカバーすることができる。
例えば、前記絶縁層１４は、前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａの全体領域のうち、前記無地部１１ａと有地部１１ｂとの境界地点から約０．３～５ｍｍ地点まで延びることができる。より好ましくは、前記絶縁層１４は、前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａの全体領域のうち、前記無地部１１ａと有地部１１ｂとの境界地点から約１．５～３ｍｍ地点まで延びることができる。
もし、絶縁層１４がない場合、第１電極１１が第２電極１２との接触によって内部短絡が発生する可能性があるため、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触が起きない程度の位置まで絶縁層１４が延びていることが好ましい。
一方、前記絶縁層１４は、前記第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの全体領域のうち、前記無地部１１ａと有地部１１ｂとの境界地点から約０．１～３ｍｍ地点まで延びることができる。より好ましくは、前記絶縁層１４は、前記第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの全体領域のうち、前記無地部１１ａと有地部１１ｂとの境界地点から約０．２～０．５ｍｍ地点まで延びることができる。
絶縁層１４が第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの一部をカバーする場合、電池の容量損失が発生するため、絶縁層１４の有地部のカバー長さを最小化する必要性がある。しかし、第１電極１１に備えられた有地部１１ｂが第２電極１２と接触する可能性があるため、これを防止するために、絶縁層１４は、第１電極１１に備えられた有地部１１ｂの少なくとも一部を必ずカバーしなければならない。
一方、図４を参照して説明すると、前記分離膜１３は、前記第１電極１１の他端部及び前記第２電極１２の一端部よりも外側に突出している形態を有することができる。便宜上、図４を参照して説明すると、図４における一端部とは、図面上で巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の上部方向の端部を意味し、他端部とは、図面上で巻取軸方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の下部方向の端部を意味する。よって、前記分離膜１３は、第１電極１１の下端部よりも外側に突出しており、第２電極１２の上端部よりも外側に突出している形態を有することができる。一方、前記分離膜１３は、第１電極１１の上端部よりは突出していない。これは、第１電極１１の上端部、すなわち無地部１１ａが第１電極１１に備えられた無地部１１ａとして機能するためである。同様に、前記分離膜１３は、第２電極１２の下端部よりは突出していない。これは、第２電極１２の下端部、すなわち無地部１２ａが第２電極１２に備えられた電極タブとして機能するためである。本発明の一実施例において、無地部１１ａ、１２ａが電極タブとして機能するとは、無地部１１ａ、１２ａが集電板５０、８０、電池缶２０、端子４０などの他の部品を電極組立体１０に電気的に接続させるための接続端子に該当することを意味する。
一方、前記分離膜１３を挟んで前記絶縁層１４と対向する前記第２電極１２の一端部は、前記分離膜１３の一端部よりも外側に突出していない形態を有することができる。例えば図４を参照して説明すると、前記第１電極１１の一端部には絶縁層１４が備えられており、前記絶縁層１４と対向する第２電極１２の一端部は、前記分離膜１３より内側に向かって位置している。よって、第１電極１１の一端部が分離膜１３の外側に突出しているとしても、第２電極１２の一端部が分離膜１３の内側に位置しているため、第１電極１１と第２電極１２との接触可能性が顕著に減少する。特に、この領域では、第２電極１２の一端部に形成される有地部１２ｂが分離膜１３の外側に露出する場合、第１電極１１の一端部に形成される無地部１１ａと第２電極１２の一端部に形成される有地部１２ｂとの接触が発生し得る。このように第１電極１１の無地部１１ａと第２電極１２の有地部１２ｂとの接触が発生する場合、発火の危険性が非常に高いため、上述したように第２電極１２が分離膜１３の外側に露出しないように構成する必要性がさらに大きい。
一方、第２電極１２の他端部に備えられる無地部１２ａに他の部品を容易に結合させるために、第２電極１２の無地部１２ａが分離膜１３の外側に露出し得る。この場合、第１電極１１の他端部に備えられる有地部１１ｂと第２電極１２の他端部に備えられる無地部１２ａとの接触を防止できるように、第１電極１１の他端部は、分離膜１３の内側に位置し得る。ただし、本発明の一実施例による電極組立体１０の下部では上部とは異なり、第２電極１２上に絶縁層１４が適用されていないこともある。
特に、第１電極１１が正極で第２電極１２が負極の場合、ショート発生時の危険性とともに工程性、生産性などをすべて考慮して、第１電極１１の無地部１１ａ上には絶縁層１４を形成し、第２電極１２の無地部１２ａ上には絶縁層１４を適用しないこともある。これは、特に正極の無地部と負極の有地部との接触が起きる場合の危険性が最も大きいためである。正極と負極との接触が発生する様々なケースにおける危険度の差については、図１０を参照して詳しく後述する。一方、本発明は、第２電極１２の無地部１２ａ上に絶縁層１４を備えた場合を排除するものではない。
図１及び図２を参照すると、前記電池缶２０は、下端に開放部が形成された略円筒形の収容体であり、例えば、金属のような導電性を有する材料からなる。前記電池缶２０の材料は、例えばアルミニウムであり得る。開放部が備えられた前記電池缶２０の底部を開放端（ｏｐｅｎｅｄ ｅｎｄ）と称する。前記電池缶２０の側面（外周面）と上面は一体に形成することができる。前記電池缶２０の上面（Ｘ－Ｙ平面に並ぶ面）は、略平坦（ｆｌａｔ）な形態を有する。前記開放端の反対側に位置する上面を閉鎖端（ｃｌｏｓｅｄ ｅｎｄ）と称する。前記電池缶２０は、下方に形成された開放部を介して電極組立体１０を収容し、電解質もともに収容する。
前記電池缶２０は、電極組立体１０と電気的に接続される。前記電池缶２０は、前記第１電極１１及び前記第２電極１２の一方と電気的に接続することができる。例えば、前記電池缶は、電極組立体１０の第２電極１２と電気的に接続することができる。この場合、前記電池缶２０は、第２電極１２と同一の極性を有することができる。
図２を参照すると、前記電池缶２０は、その下端に形成されたビーディング部２１及びクリンピング部２２を備えることができる。前記ビーディング部２１は、電極組立体１０の下部に位置する。前記ビーディング部２１は、電池缶２０の外周面の周りを圧入して形成される。前記ビーディング部２１は、電池缶２０の幅と略対応するサイズを有する電極組立体１０が、電池缶２０の下端に形成された開放部を介して抜け出ないようにし、封止体３０が安着する支持部として機能することができる。
前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下部に形成される。前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下方に配置される封止体３０の外周面、また封止体３０の下面の一部を取り囲むように延長及び折曲した形態を有する。
ただし、本発明は、電池缶２０がこのようなビーディング部２１及び／又はクリンピング部２２を備えていない場合を排除しない。すなわち、本発明の一実施例において、電池缶２０がビーディング部２１及び／又はクリンピング部２２を備えていない場合、電極組立体１０の固定及び／又は電池缶２０の封止は、例えば電極組立体１０に対するストッパとして機能できる部品の追加適用などによって実現することができる。また、もし本発明の一実施例による円筒形二次電池１が封止体３０を含む場合、電極組立体１０の固定及び／又は電池缶２０の封止は、例えば、封止体３０が安着できる構造物の追加適用、及び／又は電池缶２０と封止体３０との間の溶接などによって実現することができる。すなわち、前記封止体は、前記電池缶の開放端を封止することができる。
図２を参照すると、前記封止体３０は、剛性の確保のために、例えば、金属材料からなり得る。前記封止体３０は、電池缶２０の下端に形成された開放端をカバーすることができる。すなわち、前記封止体３０は、円筒形二次電池１の下面をなす。本発明の一実施例による円筒形二次電池１において、前記封止体３０は、伝導性を有する金属材料の場合でも極性を有しない。極性を有しないとは、前記封止体３０が電池缶２０及び端子４０と電気的に絶縁されていることを意味することができる。よって、前記封止体３０は、正極端子又は負極端子として機能しない。よって、前記封止体３０は、電極組立体１０及び電池缶２０と電気的に接続される必要がなく、その材料が必ずしも伝導性金属である必要もない。
本発明の一実施例による電池缶２０がビーディング部２１を備える場合、前記封止体３０は、電池缶２０に形成されたビーディング部２１上に安着することができる。また、本発明の一実施例による電池缶２０がクリンピング部２２を備える場合、前記封止体３０は、クリンピング部２２によって固定され得る。前記封止体３０と電池缶２０のクリンピング部２２との間には、電池缶２０の気密性を確保するためにシーリングガスケット９０を介在することができる。一方、上述したように、本発明の一実施例による電池缶２０は、ビーディング部２１及び／又はクリンピング部２２を備えていないこともあり、この場合、前記シーリングガスケット９０は、電池缶２０の気密性の確保のために電池缶２０の開放部側に備えられた固定のための構造物と封止体３０との間に介在することができる。
図１及び図２を参照すると、前記端子４０は、前記第１電極１１及び前記第２電極１２の他方と電気的に接続することができる。すなわち、前記端子４０は、前記電池缶２０と反対の極性を有することができる。例えば、前記端子４０は、電極組立体１０の第１電極１１と電気的に接続することができる。また、前記端子４０は表面が外部に露出し得る。
前記端子４０は、伝導性を有する金属材料からなり得る。前記端子４０は、例えば電池缶２０の上端に形成された閉鎖端の略中心部を貫通することができる。前記端子４０の一部は電池缶２０の上部で露出し、残りの一部は電池缶２０の内部に位置し得る。前記端子４０は、例えば、リベット加工（ｒｉｖｅｔｉｎｇ）によって電池缶２０の閉鎖端の内側面上に固定することができる。端子４０は、インシュレータ６０を貫通して第１集電板５０又は第１電極１１に備えられた無地部１１ａと結合することができる。この場合、前記端子４０は、第１極性を有することができる。よって、前記端子４０は、本発明の一実施例による円筒形二次電池１において、第１電極端子として機能することができる。前記端子４０がこのように第１極性を有する場合、端子４０は、第２極性を有する電池缶２０とは電気的に絶縁される。前記端子４０と電池缶２０との間の電気的絶縁は、様々な方式で実現することができる。例えば、前記端子４０と電池缶２０との間に、後述するような絶縁ガスケット７０を介在させることで絶縁を実現することができる。これとは異なり、前記端子４０の一部に絶縁性コーティング層を形成させることで絶縁を実現することができる。或いは、前記端子４０と電池缶２０との接触が不可であるように端子４０を構造的に堅たく固定させる方式を適用することもできる。或いは、上述した方式のうち複数の方式をともに適用することもできる。
図２を参照すると、前記第１集電板５０は、電極組立体１０の上部に結合することができる。例えば、前記第１集電板５０は、前記電極組立体１０の上部で第１電極１１に備えられた無地部１１ａに結合することができる。前記第１集電板５０は、導電性を有する金属材料からなり得る。図面に示されてはいないが、前記第１集電板５０は、その下面に放射状に形成された複数の凹凸を備えることができる。前記凹凸が形成された場合、第１集電板５０を押して凹凸を第１電極１１に備えられた無地部１１ａに圧入することができる。
本発明の他の実施形態による円筒形二次電池１は、第１集電板５０を含んでいないこともある。この場合、第１電極１１に備えられた無地部１１ａは、直ちに端子４０と電気的に接続することができる。
図２を参照すると、前記第１集電板５０は、第１電極１１に備えられた無地部１１ａの端部に結合することができる。前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａと第１集電板５０との結合は、例えばレーザー溶接によって行われる。前記レーザー溶接は、第１集電板５０の母材を部分的に溶融させる方式で行うか、又は第１集電板５０と無地部１１ａとの間に溶接のためのはんだを介在させた状態で行うこともできる。この場合、前記はんだは、第１集電板５０及び無地部１１ａと比較してさらに低い融点を有することが好ましい。一方、レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接などが可能であるが、溶接方法がこれらに限定されるものではない。
図５を参照すると、前記第１集電板５０は、第１電極１１に備えられた無地部１１ａの端部が第１集電板５０に並ぶ方向に折曲して形成された結合面上に結合することもできる。前記無地部１１ａの折曲方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記無地部１１ａがこのように折曲した形態を有する場合、無地部１１ａの占める空間が縮小され、エネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、前記無地部１１ａと第１集電板５０との結合面積の増加によって、結合力向上及び抵抗減少効果をもたらすことができる。
図２を参照すると、前記インシュレータ６０は、電極組立体１０の上端と電池缶２０の内側面との間、又は電極組立体１０の上部に結合された第１集電板５０と電池缶２０の内側面との間に備えることができる。前記インシュレータ６０は、第１電極１１に備えられた無地部１１ａと電池缶２０との接触、及び／又は第１集電板５０と電池缶２０との接触を防止する。すなわち、前記インシュレータ６０は、前記電池缶２０の内部に収容され、前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａと前記電池缶２０との間の電気的接続を遮断するように構成される。よって、前記インシュレータ６０は、絶縁性能を有する材料からなり得る。例えば、前記インシュレータ６０は、ポリマー材料を含むことができる。
図１及び図２を参照すると、前記絶縁ガスケット７０は、電池缶２０と端子４０との間に介在され、互いに反対極性を有する電池缶２０と端子４０とが互いに接触することを防止する。すなわち、前記絶縁ガスケット７０は、電池缶２０と端子４０との電気的接続を遮断する。これによって、略平坦な形状を有する電池缶２０の上面が、円筒形二次電池１の第２電極１２の端子４０として機能することができる。
図２を参照すると、前記第２集電板８０は、電極組立体１０の下部に結合することができる。前記第２集電板８０は、導電性を有する金属材料からなり得る。前記第２集電板８０は、第２電極１２に備えられた無地部１２ａと接続することができる。また、前記第２集電板８０は、電池缶２０と電気的に接続することができる。前記第２集電板８０は、図２に示されたように、電池缶２０の内側面とシーリングガスケット９０との間に介在されて固定することができる。これとは異なり、前記第２集電板８０は、電池缶２０の内壁面に溶接することもできる。
図面に示されてはいないが、前記第２集電板８０は、その一面上に放射状に形成された複数の凹凸を備えることができる。前記凹凸が形成された場合、第２集電板８０を押して凹凸を第２電極１２に備えられた無地部１２ａに圧入することができる。
図２を参照すると、前記第２集電板８０は、第２電極１２に備えられた無地部１２ａの端部に結合することができる。前記第２電極１２に備えられた無地部１２ａと第２集電板８０との結合は、例えばレーザー溶接によって行われる。前記レーザー溶接は、第２集電板８０の母材を部分的に溶融させる方式で行うか、又は第２集電板８０と無地部１２ａとの間に溶接のためのはんだを介在させた状態で行うこともできる。この場合、前記はんだは、第２集電板８０及び無地部１２ａと比較してさらに低い融点を有することが好ましい。一方、レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接などが可能であるが、溶接方法がこれらに限定されるものではない。
図示されてはいないが、前記第２集電板８０は、第２電極１２に備えられた無地部１２ａの端部が第２集電板８０に並ぶ方向に折曲して形成された結合面上に結合することができる。前記第２電極１２に備えられた無地部１２ａの折曲方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記第２電極１２に備えられた無地部１２ａがこのように折曲した形態を有する場合、無地部１２ａの占める空間が縮小され、エネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、前記無地部１２ａと第２集電板８０との結合面積の増加によって、結合力向上及び抵抗減少効果をもたらすことができる。
図２を参照すると、前記シーリングガスケット９０は、前記封止体３０を取り囲む略リング形状を有することができる。前記シーリングガスケット９０は、封止体３０の下面、上面及び側面を同時にカバーすることができる。シーリングガスケット９０の部位のうち、封止体３０の上面をカバーする部位の半径方向の長さは、シーリングガスケット９０の部位のうち、前記封止体３０の下面をカバーする部位の半径方向の長さより小さいか又は同一であり得る。シーリングガスケット９０の部位のうち、封止体３０の上面をカバーする部位の半径方向の長さが過度に長いと、電池缶２０を上下に圧縮するサイジング工程でシーリングガスケット９０が第２集電板８０を加圧して、第２集電板８０が損傷するか、又は電池缶２０が損傷する可能性がある。よって、シーリングガスケット９０の部位のうち、封止体３０の上面をカバーする部位の半径方向の長さを一定レベルで小さく維持する必要がある。
図５の実施形態による電極組立体１０は、上記図３の実施形態の電極組立体１０と類似であるので、上記実施形態と実質的に同一又は類似の構成に対しては重複説明を省略し、以下、上記実施形態との差異点を中心に説明する。
図５を参照すると、本発明の他の実施形態による電極組立体１０は、無地部１１ａ、１２ａの少なくとも一部が電極組立体１０の半径方向に折曲した構造を有することができる。例えば、前記電極組立体１０は、無地部１１ａ、１２ａの少なくとも一部がコア側に折曲している構造を有することができる。例えば、図５を参照すると、前記無地部１１ａ、１２ａの少なくとも一部の区間は、複数のセグメントＦに分割され得る。ここで、前記複数のセグメントＦは、コア側に折曲して多層に重畳する構造を有することができる。例えば、複数のセグメントＦは、レーザーで切り欠きされたものであり得る。セグメントＦは、超音波カッティングや打抜きなど公知の金属箔カッティング工程で形成することができる。電極組立体１０の半径方向で互いに隣接する複数のセグメントＦは、電極組立体１０の半径方向に折曲することによって互いに重畳し得る。このようなセグメントＦの重畳レイヤードの数は、半径方向に沿って変わり、一部の区間では重畳レイヤード数が維持することもできる。前記セグメントＦは、第１電極１１の無地部１１ａ及び／又は第２電極１２の無地部１２ａに形成することができる。
無地部１１ａ、１２ａの折曲加工時に、活物質層及び／又は絶縁層１４が損傷することを防止するために、セグメントＦ間の切断ラインの下端と活物質層との間に所定のギャップを有することが好ましい。無地部１１ａ、１２ａが折曲するときに切断ラインの下端付近に応力が集中するためである。ギャップは０．２ないし４ｍｍであることが好ましい。ギャップが該当数値範囲に調節されると、無地部１１ａ、１２ａの折曲加工時に発生する応力によって切断ラインの下端近所の活物質層及び／又は絶縁層１４が損傷することを防止することができる。また、ギャップは、セグメントＦの切り欠き又はカッティング時の公差による活物質層及び／又は絶縁層１４の損傷を防止することができる。
前記無地部１１ａ、１２ａの折曲方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記無地部１１ａ、１２ａがこのように折曲した形態を有する場合、無地部１１ａ、１２ａの占める空間が縮小され、エネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、前記無地部１１ａ、１２ａと集電板５０、８０との結合面積の増加によって、結合力向上及び抵抗減少効果をもたらすことができる。
図５及び図６を参照すると、第１電極１１に備えられた無地部１１ａは、一方向に折曲していることがある。例えば、図６で＋Ｘ方向がコア側に向かう方向であり得る。このように無地部１１ａがコア側に折曲している場合、第１電極１１の無地部１１ａは、分離膜１３を超えて第２電極１２側に近接するようになり得る。よって、前記第１電極１１に備えられた無地部１１ａの両面のうち、コア側に向かう面には、前記絶縁層１４が前記無地部１１ａの末端まで延びることができる。このような構造によると、無地部１１ａがコア側に折曲し、分離膜１３を超えて第２電極１２側に近接しても、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を防止することができる。従って、円筒形二次電池１の内部短絡を効果的に防止することができる。
一方、図６ないし図８に示されたものとは異なり、絶縁層１４は、無地部１１ａの両面のうち折曲方向に位置する面上では無地部１１ａの端部まで延びていないこともある。すなわち、折曲した無地部１１ａの内側面のうち少なくとも一部は、絶縁層１４によってカバーされていないこともある。これは、折曲したセグメントＦ（図５を参照）が電極組立体１０の半径方向に沿って互いに重畳する場合において、重畳したセグメントＦ同士が互いに電気的に接続するようにするためである。
一方、このように第１電極１１の無地部１１ａが一方向に折曲した形態を有する場合、絶縁層１４は、無地部１１ａの両面のうち折曲方向側に位置する一面上にのみ備えられ得る。例えば、無地部１１ａが巻取中心Ｃに向かう方向に折曲した場合、絶縁層１４は無地部１１ａの両面のうち巻取中心Ｃに向かう面上にのみ備えられ得る。これは、第１電極１１の無地部１１ａが一方向に折曲した場合、折曲方向に位置する第２電極１２と接触する可能性が、その反対方向に位置する第２電極１２と接触する可能性よりは大きいためである。
本発明の他の態様によると、前記第１電極１１の無地部１１ａが一方向に折曲した形態を有し、絶縁層１４が第１電極１１の無地部１１ａの両面上に備えられる場合において、折曲方向に備えられる絶縁層１４が、その反対側に備えられる絶縁層１４よりさらに厚い厚さを有することができる。この場合、薄い金属箔（ｆｏｉｌ）に該当する無地部１１ａの折曲部位で発生し得る剛性の低下を補完することができる。
一方、図６を参照すると、前記無地部１１ａの両面のうち、コア側に向かう面とは反対側の面には、一部領域にのみ絶縁層１４が備えられ得る。すなわち、前記無地部１１ａの両面のうち、コア側に向かう面とは反対側の面の残りの一部領域では、無地部１１ａが外部に露出し得る。よって、コア側に向かう面とは反対側の面の露出した無地部１１ａを介して、隣接する第１電極１１に備えられた無地部１１ａ又は第１集電板５０と電気的に接触可能である。すなわち、前記無地部１１ａは、前記無地部１１ａの全体領域のうち、前記絶縁層１４によってカバーされていない領域で、前記第１集電板５０と電気的に結合することができる。さらに、前記無地部１１ａは、前記無地部１１ａの全体領域のうち、前記絶縁層１４によってカバーされていない領域で、前記第１集電板５０と溶接によって結合することができる。前記溶接は、例えばレーザー溶接であり得る。前記レーザー溶接は、第１集電板５０の母材を部分的に溶融させる方式で行うこともでき、第１集電板５０と無地部１１ａとの間に溶接のためのはんだを介在させた状態で行うこともできる。この場合、前記はんだは、第１集電板５０及び無地部１１ａと比較してさらに低い融点を有することが好ましい。一方、レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接などが可能であるが、溶接方法がこれらに限定されるものではない。
図７を参照すると、前記絶縁層１４は、前記無地部１１ａの末端を取り囲む形態を有することができる。具体的には、前記絶縁層１４は、前記無地部１１ａの末端面を取り囲む構造を有することができる。例えば、折曲した無地部１１ａの長さが長い場合、第２電極１２と接触する可能性が高くなる。さらに、折曲した無地部１１ａが流動や外圧によってさらに折曲する可能性がある。この場合、無地部１１ａの末端面が第２電極１２と接触する可能性が増加する。しかし、本発明の一実施例による上記のような構造によると、無地部１１ａがさらに折曲又は変形しても、絶縁層１４が無地部１１ａの末端面までカバーしているため、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触を防止することができる。
図８を参照すると、前記無地部１１ａの両面のうち、コア側に向かう面とは反対側の面には、前記絶縁層１４が前記無地部１１ａの折曲地点まで延びることができる。図面に示されてはいないが、図８の第１電極１１の左側には、他の分離膜１３及び他の第２電極１２が位置している。すなわち、第１電極１１は、第１電極１１の右側に位置する第２電極１２だけでなく、第１電極１１の左側に位置する第２電極１２とも電気的接触可能性を有している。しかし、本発明の一実施例による上記のような構造によると、第１電極１１の両側に位置する第２電極１２との電気的接触は確実に防止することができる。
一方、図９ないし図１１を参照すると、本発明のまた他の実施形態による電極組立体１０によると、図５に示された電極組立体１０とは異なり、セグメントＦが電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の一面上で全体領域にわたって備えられておらず、一部領域にのみ備えられ得る。例えば、前記電極組立体１０の高さ方向の一面上でセグメントＦが形成された領域Ａ１の占める面積は、セグメントＦが形成されていない領域Ａ２の占める面積よりさらに大きいことがある。一方、セグメントＦが形成されていない領域Ａ２では、セグメントＦが形成された領域との高さが略類似となるように、無地部１１ａの一部がカッティングされて除去され得る。以下では、第１電極１１の無地部１１ａにセグメントＦが形成された場合を例として説明するが、本発明の一実施例におけるセグメントＦは、第１電極１１の無地部１１ａ及び／又は第２電極１２の無地部１２ａに形成することもできる。
前記セグメントＦは、第１電極１１の巻取方向に沿って不連続に形成することができる。この場合、集電板５０は、セグメントＦが形成された領域Ａ１に結合することができる。電極組立体１０の半径方向で互いに隣接する複数のセグメントＦは、電極組立体１０の半径方向に沿って重畳し得る。この場合、第１電極１１の無地部１１ａの両面のうち無地部１１ａの折曲方向に位置する一面上に備えられる絶縁層１４は、セグメントＦが形成された領域Ａ１では無地部１１ａの端部まで延びた形態を有することができ、セグメントＦが形成されていない領域Ａ２では端部まで延びていない形態を有することができる。例えば、前記絶縁層１４は、セグメントＦが形成された領域では、無地部１１ａの折曲地点までに延びた形態（図１１を参照）を有するか（図１１を参照）、又は折曲地点を通って電極組立体１０の半径方向に折曲した無地部１１ａの内側面の一部領域のみをカバーするように延びた形態（図１０を参照）を有することができる。
一方、図９ないし図１１では、第１電極１１の一面上にのみ絶縁層１４が形成された構造が示されてはいるが、本発明はこれによって限定されるものではない。すなわち、図９ないし図１１に示された電極組立体１０の実施形態においても、上記図５ないし図８を参照して説明された電極組立体１０の場合と同様に、絶縁層１４が無地部１１ａの片面又は両面に形成され得る。
図１２は、本発明の比較例として、絶縁層１４が備えられていない電極組立体１０の断面を示す図である。図１２を参照すると、第１電極１１の無地部１１ａと有地部１１ｂとの境界領域には、別途の絶縁層１４が備えられていない。このような構造によると、第１電極１１又は第２電極１２の蛇行などで流動が発生する場合、第２電極１２が分離膜１３の末端まで位置するか、又は第２電極１２が分離膜１３の末端よりさらに外側に突出して第１電極１１と第２電極１２との電気的接触が発生し得る。或いは、何らかの理由で分離膜１３が損傷する場合、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触が発生し得る。この場合、図１２のような構造を有する電極組立体１０では、第１電極１１と第２電極１２との電気的接触によって内部短絡の発生を避けられなくなる。よって、発火リスクが増加する。
図１３は、円筒形二次電池１内の様々な短絡ケースにおける電力分布を説明するためのグラフである。図１０を参照すると、円筒形二次電池１内で発生し得る短絡ケースを、下記の４つに想定することができる。
（ｉ）正極に備えられた有地部と負極に備えられた有地部とが電気的に接触する場合、（ｉｉ）正極に備えられた有地部と負極に備えられた無地部とが電気的に接触する場合、（ｉｉｉ）負極に備えられた有地部と正極に備えられた無地部とが電気的に接触する場合、（ｉｖ）正極に備えられた無地部と負極に備えられた無地部とが電気的に接触する場合である。
図１３を参照すると、負極に備えられた有地部と正極に備えられた無地部とが電気的に接触する（ｉｉｉ）番のケースで電力が最も高く示されたことを確認することができる。すなわち、負極に備えられた有地部と正極に備えられた無地部とが電気的に接触する（ｉｉｉ）番のケースで発火発生可能性が非常に高く示された。これは抵抗が非常に低く短絡電流が大きく、それによって温度が急激に上昇するためである。
従って、本発明の一実施例による電極組立体１０の構造を考慮すると、負極に備えられた有地部と正極に備えられた無地部との電気的接触を防止できる構造の工夫が求められる。
このような課題に対して鋭意検討した結果、本発明者は、正極に備えられた無地部の少なくとも一部領域に絶縁層１４を備えると、負極に備えられた有地部との電気的接触を効果的に防止できるという結果を導出して本発明を完成させた。すなわち、前記第１電極１１は正極であり得る。ただし、第１電極１１が必ずしも正極に限定されるわけではなく、負極であることもある。また、本発明で第２電極１２に絶縁層１４が備えられることを排除するものでもない。すなわち、正極と負極の両方に前記絶縁層１４を備えることができる。この場合、発生可能なすべての短絡のケースを防止することができる。
好ましくは、円筒形バッテリーセルは、例えば、フォームファクタの比（円筒形バッテリーセルの直径を高さで割った値、すなわち、高さ（Ｈ）に対する直径（Φ）の比として定義される）が約０．４よりも大きい円筒形バッテリーセルであり得る。
ここで、フォームファクタとは、円筒形バッテリーセルの直径及び高さを示す値を意味する。本発明の一実施形態による円筒形バッテリーセルは、例えば、４６１１０セル、４８７５０セル、４８１１０セル、４８８００セル、４６８００セルであり得る。フォームファクタを示す数値において、前の２つの数字はセルの直径を表し、次の２つの数字はセルの高さを表し、最後の数字０はセルの断面が円形であることを意味する。
本発明の一実施形態によるバッテリーセルは、略円柱状のセルであり、その直径が約４６ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．４１８である円筒形バッテリーセルであり得る。
他の実施形態によるバッテリーセルは、略円柱状のセルであり、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約７５ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．６４０である円筒形バッテリーセルであり得る。
また他の実施形態によるバッテリーセルは、略円柱状のセルであり、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．４１８である円筒形バッテリーセルであり得る。
また他の実施形態によるバッテリーセルは、略円柱状のセルであり、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約８０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．６００である円筒形バッテリーセルであり得る。
また他の実施形態によるバッテリーセルは、略円柱状のセルであり、その直径が約４６ｍｍであり、その高さは約８０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．５７５である円筒形バッテリーセルであり得る。
従来は、フォームファクタの比が約０．４以下のバッテリーセルが用いられていた。すなわち、従来は、例えば１８６５０セル、２１７００セルなどが用いられていた。１８６５０セルの場合、その直径が約１８ｍｍであり、その高さは約６５ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．２７７である。２１７００セルの場合、その直径が約２１ｍｍであり、その高さは約７０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．３００である。
上述した実施形態による円筒形バッテリーセルは、バッテリーパックを製造するために使用することができる。
図１４は、本発明の実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示す図である。
図１４を参照すると、本発明の実施形態によるバッテリーパック３は、円筒形二次電池１が電気的に接続された集合体、及びこれを収容するパックハウジング２を含む。円筒形二次電池１は、上述した実施形態によるバッテリーセルである。図面では、図示の便宜上、円筒形二次電池１の電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子４０などの部品の図示は省略された。
バッテリーパック３は、自動車に搭載することができる。自動車は、一例として電気自動車、ハイブリッド自動車又はプラグインハイブリッド自動車であり得る。自動車は、４輪自動車又は２輪自動車を含む。
図１５は、図１１のバッテリーパック３を含む自動車を説明するための図である。
図１５を参照すると、本発明の一実施形態による自動車５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３を含む。自動車５は、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３から電力を供給されて動作する。
以上、本発明は限定された実施形態と図面によって説明されたが、本発明はこれによって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって、本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
１ 円筒形二次電池
２ パックハウジング
３ バッテリーパック
５ 自動車
１０ 電極組立体
１１ 第１電極
１１ａ 無地部
１１ｂ 有地部
１２ 第２電極
１２ａ 無地部
１２ｂ 有地部
１３ 分離膜
１４ 絶縁層
２０ 電池缶
２１ ビーディング部
２２ クリンピング部
３０ 封止体
４０ 端子
５０ 第１集電板
６０ インシュレータ
７０ 絶縁ガスケット
８０ 第２集電板
９０ シーリングガスケット
Ｃ 巻取中心
Ｆ セグメント

Claims (39)

  1. シート形状を有する第１電極及び第２電極と、これらの間に介在された分離膜とが一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロールタイプの電極組立体において、
    前記第１電極及び前記第２電極は、
    長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部と、
    前記無地部を除いた領域に活物質層がコーティングされている有地部と、を含み、
    前記第１電極は、
    前記無地部の少なくとも一部及び前記有地部の少なくとも一部を同時にカバーする少なくとも１つの絶縁層を含むことを特徴とする、電極組立体。
  2. 前記絶縁層は、
    前記第１電極の両面に備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
  3. 前記第１電極の無地部は、少なくとも一部が前記電極組立体の半径方向に沿って折曲した構造を有し、
    前記絶縁層は、前記第１電極の両面のうち折曲方向側に位置する一面上にのみ備えられることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
  4. 前記絶縁層の巻取軸方向の一端部は、
    前記分離膜の巻取軸方向の一端部と同一の高さ又は一端部の外側に位置していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  5. 前記絶縁層の巻取軸方向の一端部は、
    前記分離膜の巻取軸方向の一端部と同一の高さに位置していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  6. 前記無地部は、
    前記絶縁層の外側にさらに突出していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  7. 前記有地部は、
    前記分離膜よりも巻取軸方向にさらに突出していないことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  8. 前記第１電極は、
    正極であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  9. 前記分離膜を挟んで前記絶縁層と対向する前記第２電極の一端部は、
    前記分離膜の一端部よりも外側に突出していないことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  10. 前記有地部は、
    前記有地部の中央領域に比べて前記活物質層の厚さが減少しているスライディング部を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  11. 前記スライディング部は、
    前記有地部と前記無地部との境界領域に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載の電極組立体。
  12. 前記スライディング部は、
    前記第１電極の一端部及び前記第２電極の他端部にそれぞれ備えられることを特徴とする、請求項１０に記載の電極組立体。
  13. 前記第１電極に備えられた有地部のスライディング部と、前記第２電極に備えられた有地部のスライディング部とは、
    互いに反対方向に備えられることを特徴とする、請求項１０に記載の電極組立体。
  14. 前記分離膜は、
    前記第１電極の他端部及び前記第２電極の一端部よりも外側に突出していることを特徴とする、請求項１２に記載の電極組立体。
  15. 前記絶縁層は、
    前記スライディング部の少なくとも一部をカバーすることを特徴とする、請求項１０に記載の電極組立体。
  16. 前記絶縁層は、
    前記無地部を０．３ｍｍ～５ｍｍカバーすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  17. 前記絶縁層は、
    前記無地部を１．５ｍｍ～３ｍｍカバーすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  18. 前記絶縁層は、
    前記有地部を０．１ｍｍ～３ｍｍカバーすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  19. 前記絶縁層は、
    前記有地部を０．２ｍｍ～０．５ｍｍカバーすることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  20. 前記無地部の少なくとも一部の区間は、
    複数のセグメントに分割されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  21. 前記複数のセグメントは、
    前記電極組立体の半径方向に折曲することを特徴とする、請求項２０に記載の電極組立体。
  22. 前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面には、前記絶縁層が前記無地部の末端まで延びていることを特徴とする、請求項２１に記載の電極組立体。
  23. 前記絶縁層は、
    前記無地部の末端を取り囲むことを特徴とする、請求項２２に記載の電極組立体。
  24. 前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面とは反対側の面には、前記絶縁層が前記無地部の折曲地点まで延びていることを特徴とする、請求項２２に記載の電極組立体。
  25. 前記絶縁層は、
    前記無地部の両面のうち、折曲方向に向かう面上で前記無地部の端部まで延びていないことを特徴とする、請求項２１に記載の電極組立体。
  26. 前記セグメントは、前記電極組立体の高さ方向の一面上で一部領域にのみ備えられることを特徴とする、請求項２１に記載の電極組立体。
  27. 前記電極組立体の高さ方向の一面上で前記セグメントが形成された領域が占める面積は、前記セグメントが形成されていない領域が占める面積よりさらに大きいことを特徴とする、請求項２６に記載の電極組立体。
  28. 前記電極組立体の半径方向で互いに隣接する複数のセグメントは、電極組立体の半径方向に沿って重畳され、
    前記無地部の両面のうち無地部の折曲方向に位置する一面上に備えられる前記絶縁層は、セグメントが形成された領域では無地部の端部まで延びた形態を有し、セグメントが形成されていない領域では無地部の端部まで延びていない形態を有することを特徴とする、請求項２６に記載の電極組立体。
  29. 前記第１電極に備えられた無地部と、前記第２電極に備えられた無地部とは、
    互いに反対方向に突出していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  30. 前記第１電極に備えられた有地部の巻取軸方向の長さは、
    前記第２電極に備えられた有地部の巻取軸方向の長さよりも短いことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  31. 前記第１電極に備えられた有地部は、
    前記第２電極に備えられた有地部よりも、巻取軸方向内側に位置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  32. 前記絶縁層は、
    前記無地部と前記有地部との境界領域上に備えられる絶縁コーティング層又は絶縁テープであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  33. 前記絶縁層は、
    油系ＳＢＲバインダー及びアルミナ酸化物を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  34. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体と、
    前記電極組立体が収容され、前記第２電極と電気的に接続される電池缶と、
    前記電池缶の開放端を封止する封止体と、
    前記第１電極と電気的に接続され、表面が外部に露出した端子を含むことを特徴とする、円筒形二次電池。
  35. 前記円筒形二次電池は、
    前記第１電極に備えられた無地部と電気的に結合された第１集電板をさらに含むことを特徴とする、請求項３４に記載の円筒形二次電池。
  36. 前記無地部は、
    前記無地部の全体領域のうち、前記絶縁層によってカバーされていない領域で、前記第１集電板と電気的に結合することを特徴とする、請求項３５に記載の円筒形二次電池。
  37. 前記無地部は、
    前記無地部の全体領域のうち、前記絶縁層によってカバーされていない領域で、前記第１集電板と溶接によって結合することを特徴とする、請求項３６に記載の円筒形二次電池。
  38. 請求項３４に記載の円筒形二次電池を含む、バッテリーパック。
  39. 請求項３８に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP4401634B2 (ja) * 2002-09-04 2010-01-20 パナソニック株式会社 蓄電池およびその製造方法
KR20040042373A (ko) * 2002-11-14 2004-05-20 삼성에스디아이 주식회사 원통형 이차전지
JP5417241B2 (ja) * 2010-04-01 2014-02-12 日立ビークルエナジー株式会社 角形リチウムイオン二次電池および角形リチウムイオン二次電池の製造方法
CA2873646C (en) 2012-05-18 2022-04-26 Genentech, Inc. High-concentration monoclonal antibody formulations
JP6252841B2 (ja) * 2013-11-25 2017-12-27 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
KR20200041625A (ko) * 2018-10-12 2020-04-22 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US11088535B2 (en) 2019-04-12 2021-08-10 Raytheon Company Fast ground fault circuit protection
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