KR102594416B1 - 배터리 셀, 상기 배터리 셀을 응용한 배터리 및 전자 장비 - Google Patents

배터리 셀, 상기 배터리 셀을 응용한 배터리 및 전자 장비 Download PDF

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Abstract

배터리 셀은 제1 극편, 제2 극편 및 절연 접착제를 포함한다. 상기 제1 극편은 제1 집전체, 제1 코팅층 및 제1 활성층을 포함하며, 상기 제1 코팅층은 상기 제1 집전체와 상기 제1 활성층사이에 배치되고, 상기 제1 코팅층은 열팽창성 재료를 포함하며, 상기 제1 극편과 상기 제2 극편은 간격을 두고 권취 배열되며, 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측 링의 극편이 상기 제1 극편으로 설치되고, 상기 제1 극편은 제1 단부를 더 포함하고, 상기 제1 단부는 권취 마감단이고, 상기 제1 단부에 위치한 상기 제1 집전체의 배터리 셀의 내부를 향하는 표면에 상기 제1 활성층이 배치되고, 상기 절연 접착제는 제1부 절연 접착제를 포함하고, 상기 제1부 절연 접착제는 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측에 위치한 상기 제1 집전체 중 상기 제1 활성층으로부터 멀리하는 표면에 배치된다.

Description

배터리 셀, 상기 배터리 셀을 응용한 배터리 및 전자 장비
본 출원은 에너지 저장 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀, 상기 배터리 셀을 이용한 배터리 및 전자 장비에 관한 것이다.
종래 기술에서, 일반적으로 권취형 배터리에서는 마감할 때, 배터리 셀의 외층 꼬리 부분의 일부에 라이트 알루미늄 포일(：light aluminium foil)이 존재한다(즉, 포일의 양면이 활물질 코팅층으로 코팅되지 않음). 배터리 셀 꼬리 부분의 빈 알루미늄 포일과 배터리 셀의 꼬리 부분의 코팅층 가장자리에는 일반적으로 녹색 접착제(green glue)가 부착되며, 이 구조는 양극 코팅층 가장자리의 리튬 덴드라이트에 의한 단락 위험을 줄일 수 있다. 그러나, 배터리 셀 꼬리 부분의 라이트 알루미늄 포일과 꼬리 부분 코팅층의 가장자리에 있는 녹색 접착제는 배터리 셀의 일정 부피를 차지하여 배터리 셀의 에너지 밀도를 감소시킨다. 한편, 일반 리튬 이온 배터리의 바늘 침투 테스트에서는 테스트용 강철 바늘이 음극을 관통해 양극으로 통과할 때 음극 알루미늄 포일의 손상된 가장자리가 강철 바늘의 압착력을 받게 되며, 양극과의 접촉 및 단락이 매우 용이하여, 열 발생률이 급격히 상승하고 방열률보다 훨씬 크며, 열이 축적되면 열 폭주 또는 화재의 고위험 문제로 직접 연결되며, 동시에, 그러한 배터리 셀이 무거운 물체에 의해 충격을 받을 때, 알루미늄-플라스틱막 외부 케이스는 일반적으로 좋은 연장성을 갖고 있기에, 깨지지 않거나 불완전하게 깨지고, 배터리 셀 자체는 깨지기 때문에, 깨져서 형성된 부스러기, 특히 바깥 측 링의 빈 알루미늄 포일로 인해 생성된 부스러기는 외부 케이스의 포장 속박하에 배터리 셀이 부서진 극편과 접촉하여 단락으로 열이 나거나 불이 나 폭발하는 등의 사고를 일으킨다.
전술한 문제를 해결하기 위해 새로운 배터리 셀 구조를 제공하는 방법은 당업자가 고려해야 할 사항이다.
본 발명은 배터리 셀 꼬리 부분의 빈 알루미늄 포일이 배터리 셀의 부피를 차지하고 배터리 셀의 에너지 밀도를 감소시키고, 양극으로 마감하면 단락 위험을 증가시킬 수 있으며, 단락이 발생하여 열 폭주로 인해 화재를 일으키는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서이다.
본 출원의 실시예는 제1 극편, 제2 극편 및 절연 접착제를 포함하는 배터리 셀을 제공하고, 상기 제1 극편은 제1 집전체, 제1 코팅층 및 제1 활성층을 포함하며, 상기 제1 코팅층은 상기 제1 집전체와 상기 제1 활성층 사이에 배치되고, 상기 제1 코팅층은 열팽창성 재료를 포함하며, 상기 제1 극편과 상기 제2 극편은 간격을 두고 권취 배열되며, 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측 링의 극편이 상기 제1 극편으로 설치되고, 상기 제1 극편은 제1 단부를 더 포함하고, 상기 제1 단부는 권취 마감단()이고, 상기 제1 단부에 위치한 상기 제1 집전체의 배터리 셀의 내부를 향하는 표면에 상기 제1 활성층이 배치되고, 상기 절연 접착제는 제1부 절연 접착제를 포함하고, 상기 제1부 절연 접착제는 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측에 위치한 상기 제1 집전체 중 상기 제1 활성층으로부터 멀리하는 표면에 배치된다. 본 출원의 실시예는 또한 상기 배터리 셀을 사용하는 배터리 및 전자 장비를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 제1 코팅층은 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르프로필렌 공중 합체(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer), 폴리아미드(Polyamide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴산염(polyacrylic acid salt), 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(carboxymethylcellulose sodium), 폴리에틸렌 피롤리돈(polyethylene pyrrolidone), 폴리비닐 에테르(polyvinyl ether), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리헥사플루오로프로필렌(polyhexafluoropropylene ) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber) 중으로부터 선택된 하나 및 이들의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제2 극편은 제2 집전체 및 제2 활성층을 포함하고, 상기 제2 극편은 제2 단부를 포함하며, 상기 배터리 셀은 제1 단면과 상기 제1 단면과 연결된 제1 호면 영역을 포함하고, 상기 제1 단부는 상기 제1 호면 영역에 배치되며, 또한 상기 제1 호면 영역 상에 위치한 상기 제1 극편의 길이는 상기 제1 호면 영역의 호 길이의 절반보다 작고, 상기 제2 단부는 상기 제1 호면 영역에 배치되며, 또한 상기 제1 호면 영역 상에 위치한 상기 제2 극편의 길이는 상기 제1 호면 영역의 호 길이의 절반보다 작고, 상기 제2 단부에 위치한 상기 제2 집전체의 표면에는 상기 제2 활성층이 배치되며, 상기 제1 단부에서 상기 제1 단면까지의 거리는 상기 제2 단부에서 상기 제1 단면까지의 거리보다 크다.
일 실시예에서, 상기 절연 접착제는 제2부 절연 접착제를 더 포함하고, 상기 제2부 절연 접착제는 제1 단부 및 제2 단부를 덮으며, 상기 제2부 절연 접착제와 상기 제1부 절연 접착제는 접촉한다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀은 분리막을 더 포함하고, 상기 분리막은 상기 제1 극편과 상기 제2 극편 사이에 배치되고, 상기 분리막의 일단으로부터 상기 제1 단면까지의 거리는 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단면까지의 거리보다 작다.
일 실시예에서, 상기 제1 극편은 제3 단부를 더 포함하고, 상기 제2 극편은 제4 단부를 더 포함하며, 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부는 모두 권취 시작단이고, 상기 배터리 셀은 탭을 더 포함하고, 상기 탭은 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 제3 단부의 상기 제1 집전체 표면에는 상기 제1 활성층이 배치되지 않고, 상기 제4 단부에 위치한 표면에는 상기 제2 활성층이 배치되지 않으며, 상기 절연 접착제는 제3부 절연 접착제 및 제4부 절연 접착제를 더 포함하고, 상기 제3 단부에 위치한 상기 제1 집전체의 표면에는 제3부 절연 접착제가 배치되고, 제3부 절연 접착제에는 연결 영역이 제공되며, 적어도 일부의 탭은 상기 연결 영역에 배치되고, 상기 제4부 절연 접착제는 상기 연결 영역의 양쪽에 대칭으로 배치된다.
일 실시예에서, 상기 배터리 셀은 탭을 더 포함하고, 상기 제1 극편은 제1 빈 포일 영역을 포함하고, 상기 제2 극편은 제2 빈 포일 영역을 포함하며, 상기 제1 빈 포일 영역에 위치한 제1 집전체는 상기 제1 활성층으로 덮이지 않고, 상기 제2 빈 포일 영역에 위치한 제2 접전체는 상기 제2 활성층으로 덮이지 않으며, 상기 탭은 상기 제1 빈 포일 영역 및 상기 제2 빈 포일 영역에 배치된다.
배터리는 전술한 배터리 셀을 포함한다.
전자 장비는 전술한 배터리를 포함한다.
종래 기술과 비교하여, 본 출원에 개시된 배터리 셀에서, 배터리 셀의 가장 바깥 측 링의 극편은 한쪽면에 활성층을 배치한 제1 집전체로 마감되며, 빈 포일 영역 디자인이 없기에, 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 향상시키고, 동시에 소모품의 소비도 감소한다. 배터리 셀의 가장 바깥 측 링의 한쪽면에 활성층을 배치한 제1 집전체의 광 포일 표면에 제1부 절연 접착제를 배치하여 배터리 셀이 외부와 접촉하여 단락이 발생하는 것을 피하고 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다. 제1 집전체와 제1 활성층사이에 제1 코팅층을 배치하여, 단락이 발생하면 제1 코팅층이 빠르게 확장되어 제1 집전체를 다른 접촉물과 분리하여 심각한 열 폭주를 방지할 수 있다.
도 1은 본 출원의 제1 실시예를 나타내는 배터리 셀의 평면도이다.
도 2는 본 출원의 제1 실시예를 나타내는 배터리 셀의 단면 구조도이다.
도 3은 본 출원의 제1 실시예를 나타내는 제1 극편의 부분 단면도이다.
도 4는 본 출원의 제2 실시예를 나타내는 배터리 셀의 평면도이다.
도 5는 본 출원의 제2 실시예를 나타내는 배터리 셀의 단면 구조도이다.
도 6은 본 출원의 제2 실시예를 나타내는 제1 극편의 부분 단면도이다.
도 7은 본 출원의 제3 실시예를 나타내는 배터리의 평면도이다.
도 8은 본 출원의 제4 실시예를 나타내는 전자 장비의 입체도이다.
이하, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서, 본 출원에 대하여 상기 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
다음의 설명은 본 출원의 내용을 보다 완전하게 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조할 것이다. 도면은 본 출원의 예시적인 실시예를 나타낸다. 그러나 본 출원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이러한 예시적인 실시예는 본 출원을 철저하고 완전하게 만들고 본 출원의 범위를 당업자에게 완전히 전달하기 위해 제공된다. 동일한 참조번호는 동일한 요소를 가리킨다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위한 목적으로만 사용되며, 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형은 문맥상 명백하게 다른 것을 나타내지 않는 한, 복수형도 포함하는 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, "포함한다" 및/또는 "포함하는" 또는 "가진다" 및/또는 "가지는" 이라는 말은 언급된 특징(feature), 영역(region), 정수, 단계, 동작, 요소(element), 및/또는 구성요소(component)의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 구성요소, 및/또는 그 그룹의 추가를 배제하지는 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술 및 과학 용어를 포함하는 모든 용어는 일반적으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어는, 관련 기술과 본 발명의 문맥에서의 그 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에 명시적으로 그렇게 정의하지 않는 한, 이상적으로 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
이하의 내용은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 설명한다. 참조 도면에 묘사된 구성 요소는 반드시 축척으로 표시되지는 않으며 동일하거나 유사한 구성 요소에는 동일하거나 유사한 참조 번호 또는 유사한 기술 용어가 부여된다.
이하, 본 출원의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 실시예
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 제1 실시예는 배터리 셀(10)을 제공한다. 배터리 셀(10)은 제1 극편(11), 제2 극편(12) 및 분리막(13)을 포함하며, 제1 극편(11)과 제2 극편(12)은 간격을 두고 적층 배치되고, 분리막(13)은 제1 극편(11)과 제2 극편(12) 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 제1 극편(11) 및 제2 극편(12)은 적층 방식으로 배치될 수있다. 본 실시예에서, 제1 극편(11) 및 제2 극편(12)은 권취되어 배치되고, 배터리 셀(10)은 권취 바늘(14)을 더 포함하며, 제1 극편(11), 분리막(13) 및 제2 극편(12)은 간격을 두고 차례대로 배치되며 권취 바늘(14)에 감겨 배치된다.
제1 극편(11)은 제1 집전체(110), 제1 코팅층(115) 및 제1 활성층(119)을 포함하고, 제1 코팅층(115)은 제1 집전체(110)와 제1 활성층(119) 사이에 배치되며, 제 1코팅층(115)은 열팽창성 재료를 포함한다. 제1 극편(11)는 제1 단부(111) 및 제3 단부(113)를 포함하고, 제1 단부(111) 및 제3 단부(113)는 각각 제1 극편(11)의 양 단부에 위치하며, 일 실시예에서, 제1 단부(111)는 배터리 셀(10) 외측에 배치되고, 제3 단부(113)는 배터리 셀(10) 내에 배치되며, 제1 단부(111)에 위치하는 제1 집전체(110)의 배터리 셀(10) 내부를 향하는 표면에는 제1 활성층(119)이 배치되어 있다. 일 실시예에서, 제1 단부(111)는 권취 마감단이고, 제3 단부(113)는 권취 시작단이다.
제1 코팅층(115)은 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride), 비닐리덴 플루오라이드-헥사 플루오로프로필렌 공중 합체(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer), 폴리아미드(Polyamide), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylates), 폴리아크릴산(polyacrylic acids), 폴리아크릴산염(polyacrylic acid salt), 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨(carboxymethylcellulose sodium), 폴리에틸렌 피롤리돈(polyethylene pyrrolidone), 폴리비닐 에테르(polyvinyl ether), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리테트라플루오로 에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리헥사플루오로 프로필렌(polyhexafluoropropylene ) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber) 중으로부터 선택된 하나 및 이들의 조합을 포함한다. 제1 코팅층(115)은 열팽창 계수가 매우 높으며, 제1 극편(11)과 제2 극편(12)의 접촉으로 인해 배터리 셀(10)이 단락되면 단락 영역에서 일정량의 열이 발생하고, 제1 코팅층(115)은 가열되면 빠르게 팽창하여 제1 극편(11)의 제1 집전체(110)와 제2 극편이 분리되어 단락 영역의 연결을 차단하며, 즉 제1 집전체(110)는 다른 부품과 전기적으로 접촉하지 않기에 심각한 단락의 발생을 방지한다.
제2 극편(12)은 제2 집전체(120) 및 제2 활성층(129)을 포함하고, 제2 활성층(129)은 제2 집전체(120)의 표면에 배치된다. 제2 극편(12)는 제2 단부(122) 및 제4 단부(124)를 포함하고, 제2 단부(122) 및 제4 단부(124)는 각각 제2 극편(12)의 양쪽 단부에 위치하며, 일 실시예에서, 제2 단부(122)는 배터리 셀(10)의 외부에 배치되고, 제4 단부(124)는 배터리 셀(10)의 내부에 배치된다. 일 실시예에서, 제2 단부(122)는 권취 마감단이고, 제4 단부(124)는 권취 시작단이다.
일 실시예에서, 배터리 셀(10)은 권취형 배터리 셀이고, 배터리 셀(10)의 가장 바같 쪽 링의 극편은 제1 극편(11)이며, 상기 배터리 셀(10)의 가장 바같 쪽 링에 배치된 극편의 제1 집전체(110) 중 내부를 향하는 표면에 제1 활성층(119)이 배치되고, 배터리 셀(10)의 가장 바같 쪽 링 극편에 배치된 제1 집전체(110)의 표면에는 제1 활성층(119)이 배치되지 않는다. 즉, 배터리 셀(10)의 가장 바같 측 링에 위치한 제1 극편(11)의 내부 표면에는 제2 극편(12) 상의 제2 활성층(129)에 대응하는 제1 활성층(119)이 배치되고, 배터리 셀(10)의 가장 바같 측 링에 위치한 제1 극편(11)의 외부 표면은 활성층이 없는 빈 포일로 설계되었으며, 이 구조는 한편으로는 배터리 셀(10)의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있고 다른 한편으로는 소모품 재료를 감소시킬 수 있으며, 배터리 셀(10)의 안전 성능을 향상시킨다. 상기 배터리 셀(10)의 가장 바깥 측 링은 배터리의 포장 백과 직접 마주하는 링이다.
배터리 셀(10)은 제1 단면(101) 및 제1 단면(101)에 연결된 제1 호면 영역(102)을 포함하고, 제1 단면(101)은 배터리 셀(10)의 호형 측면의 가장 돌출된 지점을 포함하고 배터리 셀(10)의 두께 방향을 따라 연장되는 표면이고, 제1 호면 영역(102)은 배터리 셀(10)의 측면이 호형으로 배치된 표면이다. 일 실시예에서, 제1 단부(111) 및 제2 단부(122)는 제1 단면(101)에 가깝고 제1 호면 영역(102)에 배치된다.
일 실시예에서, 제1 단부(111)는 제1 호면 영역(102) 상에 배치되고, 제1 호면 영역(102) 상에 위치한 제1 극편(11)의 길이는 제1 호형 영역(102)의 호 길이의 절반 미만이고, 제2 단부(122)는 제1 호형 영역(102) 상에 배치되고, 제1 호면 영역(102)상에 위치한 제2 극편(12)의 길이는 제1 호면 영역(102)의 호 길이의 절반 미만이다.
제1 단부(111) 및 제2 단부(122)는 제1 호면 영역(102)에 배치되고, 즉, 배터리 셀(10)의 제1 극편(11) 및 제2 극편(12)의 마감 절단은 "R 각도"에 위치하며, 이러한 구조는 한편으로는 배터리 셀(10)의 측면을 지지하여 배터리 셀(10)의 평탄도 및 전체적인 압축 저항을 향상시키고, 다른 한편으로는, 제1 호면 영역(102)에 배치된 제1 단부(111) 및 제2 단부(122)는 다른 영역에 배치된 것보다 적은 압력을 받으며, 제1 극편(11) 및 제2 극편(12)의 절단 단부 상의 버(burr)는분리막(13)을 관통할 가능성이 적고, 이는 배터리 셀(10)의 단락 데드 포인트를 효과적으로 감소시키고, 배터리 셀(10)의 자기 순환의 에너지 소비를 감소 시키며, 배터리 성능을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제1 단부(111)는 상부 밀봉 영역(116)을 포함하고, 상부 밀봉 영역(116)은 제1 단부(111)의 가장 바깥쪽에 배치되고, 상부 밀봉 영역에 위치한 제1 집전체의 2개의 대향 표면에는 제1부 절연 접착제가 배치되어 있으며, 제1 극편(11) 상에 제1 활성층(119)이 제공되는 영역은 제2 활성층(129)에 대응한다. 제1 단면(101)에 수직인 방향에서, 제1 단부(111)에 제1 활성층(119)이 배치되는 영역과 상부 밀봉 영역(116)의 연결부로부터 제2 단부(122)까지의 거리(L1)는 2mm보다 크고, 제1 단부(111)와 제2 단부(122) 사이의 거리(L3)는 2mm보다 크다. 일 실시예에서, 제1 극편(11)은 음극이고 제2 극편(12)은 양극이다.
분리막(13)는 제5 단부(135) 및 제6 단부(136)를 포함하고, 제5 단부(135) 및 제6 단부(136)는 각각 분리막(13)의 양 단부에 위치하며, 제5 단부(135)는 배터리 셀(10) 외측에 배치되고, 제6 단부(136)는 배터리 셀(10) 내에 권취 바늘(14)에 감겨 배치된다. 일 실시예에서, 배터리 셀(10)의 외부에 있는 분리막(13)의 마감부의 길이는 제1 극편(11) 및 제2 극편(12)의 길이보다 길고, 적어도 2개의 제5 단부(135)가 하나의 제2 단부(122)를 감싸고, 제1 단면(101)에 수직인 방향에서, 제5 단부(135)와 제2 단부(122) 사이의 거리(L3)는 4mm보다 크다.
배터리 셀(10)은 제1부 절연 접착제(151) 및 제2부 절연 접착제(152)를 포함하는 절연 접착제(15)를 더 포함하고, 절연 접착제(15)는 녹색 접착제, 핫멜트 접착제 등과 같은 유기 절연 재료일 수 있다. 제1부 절연 접착제(151)는 배터리 셀(10)의 가장 바깥 측에 위치한 제1 집전체(110)의 제1 활성층(119)에서 멀리 떨어진 표면에 배치되고, 즉 배터리 셀(10)의 가장 바깥 측 극편의 제1 집전체(110)에서 제1 활성층(119)을 배치하지 않은 빈 포일 영역에 제1부 절연 접착제(151)가 배치되어 있고, 제1부 절연 접착제(151)는 추가 공간을 차지하지 않고 배터리 셀(10)의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 제2부 절연 접착제(152)는 제1 단부(111) 및 제2 단부(122)를 덮으며, 또한 제2부 절연 접착제(152)와 제1부 절연 접착제(151)는 접촉하고, 제2부 절연 접착제(152)는 제1 단부(111)로부터 멀리 떨어진 제1부 절연 접착제(151)의 일부를 덮는다. 제1부 절연 접착제(151)와 제2부 절연 접착제(152)는 제1 단부(111) 및 제2 단부(122)(극편 절단 단부)의 양측에 배치되어 제1 단부(111) 및 제2 단부(122)의 버가 분리막(13) 또는 배터리 셀(10) 외부의 포장 백을 관통하는 것을 더욱 방지하여 액체 누출 및 단락을 방지한다.
배터리 셀(10)은 또한 탭(16)을 포함하고, 탭(16)은 제1 탭(17) 및 제2탭(18)을 포함 할 수있으며, 제1탭(16)은 제1 극편(11)과 전기적으로 연결되고, 구체적으로, 제1탭(17)은 제1 집전체(110)가 연장되어 형성되며, 제2 탭(18)은 제2 극편(12)과 전기적으로 연결되고, 구체적으로, 제2탭(18)은 제2 집전체(120)가 연장되어 형성된다.
일 실시예에서, 절연 접착제(15)는 제3부 절연 접착제(153) 및 제4부 절연 접착제(154)를 더 포함하고, 제3부 절연 접착제(153)는 제3 단부(113)에 배치되고, 제 3 부 절연 접착제(153)는 연결 영역(117)을 포함하며, 상기 연결 영역(117)에 있는 제1 집전체(110)는 노출된다. 제1탭(17)은 연결 영역(117)에 배치되고, 제4부 절연 접착제(154)는 제1탭(17)을 보호하기 위해 연결 영역(117)에서 제1탭(17)의 양측에 배치된다.
제2 실시예
도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 제2 실시예는 배터리 셀(20)을 제공한다. 배터리 셀(20)은 제1 극편(21), 제2 극편(22) 및 분리막(23)을 포함하며, 제1 극편(21)과 제2 극편(22)은 간격을두고 적층 배치되고, 분리막(23)은 제1 극편(21)과 제2 극편(22) 사이에 배치된다. 일 실시예에서, 제1 극편(21) 및 제2 극편(22)은 적층 방식으로 배치 될 수있다. 본 실시예에서, 제1 극편(21) 및 제2 극편(22)은 권취되어 배치되고, 배터리 셀(20)은 권취 바늘(24)을 더 포함하며, 제1 극편(21), 분리막(23) 및 제2 극편(22)은 간격을 두고 차례대로 배열되며 권취 바늘(24)에 감겨 배치된다.
제1 극편(21)은 제1 집전체(210), 제1 코팅층(215) 및 제1 활성층(219)을 포함하고, 제1 코팅층(215)은 제1 집전체(210)와 제1 활성층(219) 사이에 배치되며, 제 1코팅층(215)은 열팽창성 재료를 포함한다. 제1 극편(21)는 제1 단부(211) 및 제3 단부(213)를 포함하고, 제1 단부(211) 및 제3 단부(213)는 각각 제1 극편(21)의 양 단부에 위치하며, 일 실시예에서, 제1 단부(211)는 배터리 셀(20) 외측에 배치되고, 제3 단부(213)는 배터리 셀(20) 내에 배치되며, 제1 단부(211)에 위치하는 제1 집전체(210)의 배터리 셀(20) 내부를 향하는 표면에는 제1 활성층(219)이 배치되어 있다. 일 실시예에서, 제1 단부(211)는 권취 마감단이고, 제3 단부(213)는 권취 시작단이다.
제1 코팅층(215)은 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride), 비닐 리덴 플루오 라이드-헥사 플루오로 프로필렌 공중 합체(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer), 폴리아미드(Polyamide), 폴리 아크릴로 니트릴(polyacrylonitrile), 폴리 아크릴 레이트(polyacrylates), 폴리 아크릴산(polyacrylic acids), 폴리 아크릴산 염(polyacrylic acid salt), 카르복시 메틸 셀룰로오스 나트륨(carboxymethylcellulose sodium), 폴리에틸렌 피 롤리 돈(polyethylene pyrrolidone), 폴리 비닐 에테르(polyvinyl ether), 폴리 메틸 메타 크릴 레이트(polymethyl methacrylate), 폴리 테트라 플루오로 에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리 헥사 플루오로 프로필렌(polyhexafluoropropylene ) 및 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber) 중로부터 선택된 하나 및 이들의 조합을 포함한다. 제1 코팅층(215)은 열팽창 계수가 매우 높으며, 제1 극편(21)과 제2 극편(22)의 접촉으로 인해 배터리 셀(20)이 단락되면 단락 영역에서 일정량의 열이 발생하고, 제1 코팅층(215)은 가열되면 빠르게 팽창하여 제1 극편(21)의 제1 집전체(210)와 제2 극편이 분리되어 단락 영역을 차단하며, 즉 제1 집전체(210)는 다른 부품과 전기적으로 접촉하지 않기에 심각한 단락의 발생을 방지한다.
제2 극편(22)은 제2 집전체(220) 및 제2 활성층(229)을 포함하고, 제2 활성층(229)은 제2 집전체(220)의 표면에 배치된다. 제2 극편(22)는 제2 단부(222) 및 제4 단부(224)를 포함하고, 제2 단부(222) 및 제4 단부(224)는 각각 제2 극편(22)의 양쪽 단부에 위치하며, 일 실시예에서, 제2 단부(222)는 배터리 셀(20)의 외부에 배치되고, 제4 단부(224)는 배터리 셀(20)의 내부에 배치된다. 일 실시예에서, 제2 단부(222)는 권취 마감단이고, 제4 단부(224)는 권취 시작단이다.
일 실시예에서, 배터리 셀(20)은 권취형 배터리 셀이고, 배터리 셀(20)의 가장 바같 쪽 링의 극편은 제1 극편(21)이며, 상기 배터리 셀(20)의 가장 바같 쪽 링에 배치된 극편의 제1 집전체(210)중 내부를 향하는 표면에 제1 활성층(219)이 배치되고, 배터리 셀(20)의 가장 바깥 쪽 링 극편에 배치된 제1 집전체(210)의 표면에는 제1 활성층(219)이 배치되지 않는다. 즉, 배터리 셀(20)의 가장 바깥 측 링에 위치한 제1 극편(21)의 내부 표면에는 제2 극편(22)상의 제2 활성층(229)에 대응하는 제1 활성층(219)이 배치되고, 배터리 셀(20)의 가장 바같 측 링에 위치한 제1 극편(21)의 외부 표면은 빈 포일로 설계되었으며, 이 구조는 한편으로는 배터리 셀(20)의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있고 다른 한편으로는 소모품 재료를 감소시킬 수 있으며, 배터리 셀(20)의 안전 성능을 향상시킨다. 상기 배터리 셀(20)의 가장 바깥 측 링은 배터리의 포장 백과 직접 마주하는 링이다.
배터리 셀(20)은 제1 단면(201) 및 제1 단면(201)에 연결된 제1 호면 영역(202)을 포함하고, 제1 단면(201)은 배터리 셀(20)의 호형 측면의 가장 돌출된 지점을 포함하고 배터리 셀(20)의 두께 방향을 따라 연장되는 표면이고, 제1 호면 영역(202)은 배터리 셀(20)의 측면이 호형으로 배치된 표면이다. 일 실시예에서, 제1 단부(211) 및 제2 단부(222)는 제1 단면(201)에 가깝고 제1 호면 영역(202)에 배치된다.
일 실시예에서, 제1 단부(211)는 제1 호면 영역(202) 상에 배치되고, 제1 호면 영역(202) 상에 위치한 제1 극편(21)의 길이는 제1 호형 영역(202)의 호 길이의 절반 미만이고, 제2 단부(222)는 제1 호형 영역(202) 상에 배치되고, 제1 호면 영역(202) 상에 위치한 제2 극편(22)의 길이는 제1 호면 영역(202)의 호 길이의 절반 미만이다.
제1 단부(211) 및 제2 단부(222)는 제1 호면 영역(202)에 배치되고, 즉, 배터리 셀(20)의 제1 극편(21) 및 제2 극편(22)의 마감 절단은 "R 각도"에 위치하며, 이러한 구조는 한편으로는 배터리 셀(20)의 측면을 지지하여 배터리 셀(20)의 평탄도 및 전체적인 압축 저항을 향상시키고, 다른 한편으로는, 제1 호면 영역(202)에 배치된 제1 단부(211) 및 제2 단부(222)는 다른 영역에 배치된 것보다 적은 압력을 받으며, 제1 극편(21) 및 제2 극편(22)의 절단 단부 상의 버는 분리막(23)을 관통할 가능성이 적고, 이는 배터리 셀(20)의 단락 데드 포인트를 효과적으로 감소시키고, 배터리 셀(20)의 자기 순환의 에너지 소비를 감소 시키며, 배터리 성능을 향상시킬 수 있다.
제1 단면(201)에 수직인 방향에서, 제1 단부(211)로부터 제1 단면(201)까지의 거리는 제2 단부(222)로부터 제1 단면(201)까지의 거리보다 크고, 제1 단부(211)와 제2 단부(122) 사이의 거리(L1)는 2mm보다 크다. 일 실시예에서, 제1 극편(21)은 음극이고 제2 극편(22)은 양극이다.
분리막(23)은 제5 단부(235) 및 제6 단부(236)를 포함하고, 제5 단부(235) 및 제6 단부(236)는 각각 분리막(23)의 양 단부에 위치하며, 제5 단부(235)는 배터리 셀(20) 외측에 배치되고, 제6 단부(236)는 배터리 셀(20) 내에 권취 바늘(24)에 감겨 배치된다. 일 실시예에서, 배터리 셀(20)의 외부에있는 분리막(23)의 마감부의 길이는 제1 극편(21) 및 제2 극편(22)의 길이보다 길고, 적어도 2개의 제5 단부(235)가 하나의 제2 단부(222)를 감싸고, 제1 단면(201)에 수직인 방향에서, 제5 단부(235)와 제2 단부(222) 사이의 거리(L3)는 4mm보다 크다.
배터리 셀(20)은 제1부 절연 접착제(251) 및 제2부 절연 접착제(252)를 포함하는 절연 접착제(25)를 더 포함하고, 절연 접착제(25)는 녹색 접착제, 핫멜트 접착제 등과 같은 유기 절연 재료일 수 있다. 제1부 절연 접착제(251)는 배터리 셀(20)의 가장 바깥 측에 위치한 제1 집전체(210)의 제1 활성층(219)에서 멀리 떨어지 표면에 배치되고, 즉 배터리 셀(20)의 가장 바깥 측 극편의 제1 집전체(210)에서 제1 활성층(219)을 배치하지 않은 빈 포일 영역에 제1부 절연 접착제(251)가 배치되어 있고, 제1부 절연 접착제(251)는 추가 공간을 차지하지 않고 배터리 셀(20)의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 제2부 절연 접착제(252)는 제1 단부(211) 및 제2 단부(222)를 덮으며, 또한 제2부 절연 접착제(252)와 제1부 절연 접착제(251)는 접촉하고, 제2부 절연 접착제(252)는 제1 단부(211)로부터 멀리 떨어진 제1부 절연 접착제(251)의 일부를 덮는다. 제1부 절연 접착제(251)와 제2부 절연 접착제(252)는 제1 단부(211) 및 제2 단부(222)(극편 절단 단부)의 양측에 배치되어 제1 단부(211) 및 제2 단부(222)의 버가 분리막(23) 또는 배터리 셀(20) 외부의 포장 백을 관통하는 것을 더욱 방지하여 액체 누출 및 단락을 방지한다.
배터리 셀(20)은 또한 탭(26)을 포함하고, 탭(26)은 제1탭(27) 및 제2탭(28)을 포함할 수 있으며, 제1탭(27)은 제1 극편(21)과 전기적으로 연결되고, 구체적으로, 제1탭(27)은 제1 집전체(210)가 연장되어 형성되며, 제2탭(28)은 제2 극편(22)과 전기적으로 연결되고, 구체적으로, 제2탭(28)은 제2 집전체(220)가 연장되어 형성된다.
일 실시예에서, 제1 극편(21)은 제1 빈 포일 영역(218)을 포함하고, 제2 극편(22)은 제2 빈 포일 영역(228)을 포함한다. 제1 빈 포일 영역(218)에 위치한 제1 집전체(210)는 제1 활성층(219)에 의해 덮이지 않고, 제1 빈 포일 영역(218)은 배터리 셀(20)의 내부 링에 위치하고, 제2 빈 포일 영역(228)에 위치한 제2 집전체(220)는 제2 활성층(229)에 의해 덮이지 않으며, 제2 빈 포일 영역(228)은 배터리 셀(20)의 내부 링에 위치한다.
절연 접착제(25)는 제6부 절연 접착제(256) 및 제7부 절연 접착제(257)를 더 포함한다. 제1탭(27)은 제1 빈 포일 영역(218)에 배치되고, 제6부 절연 접착제(256)는 제1탭(27)의 양측에 대칭적으로 배치되고, 제2탭(28)은 제2 빈 포일 영역(228)에 배치되고, 제7부 절연 접착제(257)는 제2탭(28)의 양측에 대칭적으로 배치된다.
제3 실시예
도 7에 도시된 바와 같이, 본 출원의 제3 실시예에서 제공하는 배터리(1)의 개략 평면도이다. 배터리(1)는 포장 백과 포장 백에 포장 된 배터리 셀(30)을 포함하고, 배터리 셀(30)은 제1 실시예 또는 제2 실시예 중 어느 하나에서 설명 된 배터리 셀일 수 있다.
제4 실시예
도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 제 4 실시예에서 제공하는 전자 장비(100)의 개략 입체도이다.
본 출원은 또한 전자 장비(100)를 제공하며, 전자 장비는 본체(105) 및 본체(105)에 배치된 배터리(1)를 포함하고, 배터리(1)는 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 설명된 배터리 셀을 포함한다.
도 8에서는 전자 장비(100)를 단지 휴대폰으로 예를 들었지만, 다른 실시예에서 전자 장비(100)는 웨어러블 장치, 드론, 개인용 컴퓨터, 스마트 가전, 산업용 컨트롤러, 에너지 저장 장치, 전동 공구 또는 전기 자동차 등일 수 있다.
이상에서, 본 출원의 구체적인 실시 방식은 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 그러나, 당업자는 본 출원의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 출원의 특정 실시예에 대해 다양한 변경 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해할 수 있다. 이러한 변경 및 대체는 본 출원에서 제한된 범위 내에 있다.
전자 장비 100
본체 105
배터리 1
배터리 셀 10, 20, 30
제1 극편 11, 21
제1 집전체 110, 210
제1 활성층 119, 219
제1 코팅층 115, 215
상부 밀봉 영역 116
제1 빈 포일 영역 218
제1 단부 111, 211
제3 단부 113, 213
연결 영역 117
제2 극편 12, 22
제2 집전체 120, 220
제2 활성층 129, 229
제2 빈 포일 영역 228
제2 단부 122, 222
제4 단부 124, 224
분리막 13, 23
제5 단부 135, 235
제6 단부 136, 236
절연 접착제 15, 25
제1부 절연 접착제 151, 251
제2부 절연 접착제 152, 252
제3부 절연 접착제 153
제4부 절연 접착제 154
제6부 절연 접착제 256
제7부 절연 접착제 257
탭 16, 26
제1탭 17, 27
제2탭 18, 28
제1 단면 101, 201
제1 호면 영역 102, 202

Claims (10)

  1. 제1 극편, 제2 극편 및 절연 접착제를 포함하는 배터리 셀로서,
    상기 제1 극편은 제1 집전체, 제1 코팅층 및 제1 활성층을 포함하며, 상기 제1 코팅층은 상기 제1 집전체와 상기 제1 활성층 사이에 배치되고, 상기 제1 코팅층은 열팽창성 재료를 포함하며,
    상기 제1 극편과 상기 제2 극편은 간격을 두고 권취 배열되며, 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측 링의 극편이 상기 제1 극편으로 설치되고, 상기 제1 극편은 제1 단부를 더 포함하고, 상기 제1 단부는 권취 마감단이고, 상기 제1 단부에 위치한 상기 제1 집전체의 배터리 셀의 내부를 향하는 표면에 상기 제1 활성층이 배치되고,
    상기 절연 접착제는 제1부 절연 접착제를 포함하고, 상기 제1부 절연 접착제는 상기 배터리 셀의 가장 바깥 측에 위치한 상기 제1 집전체 중 상기 제1 활성층으로부터 멀리하는 표면에 배치되고,
    상기 배터리 셀은 제1 단면과 상기 제1 단면과 연결된 제1 호면 영역을 포함하고,
    상기 제1 단면은 상기 배터리 셀의 호형 측면의 가장 돌출된 지점을 포함하고 상기 배터리 셀의 두께 방향을 따라 연장되는 표면이고,
    상기 제1 호면 영역은 상기 배터리 셀의 측면이 호형으로 배치되는 면이며,
    상기 제1 단부는 상기 제1 단면에 가까운 상기 제1 호면 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 코팅층은 폴리비닐리덴 플루오라이드, 비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중 합체, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리 아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산염, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨, 폴리에틸렌 피롤리돈, 폴리비닐 에테르, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리헥사플루오로프로필렌 및 스티렌 부타디엔 고무 중으로부터 선택된 하나 및 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 극편은 제2 집전체 및 제2 활성층을 포함하고, 상기 제2 극편은 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 호면 영역 상에 위치한 상기 제1 극편의 길이는 상기 제1 호면 영역의 호 길이의 절반보다 작고, 상기 제2 단부는 상기 제1 호면 영역에 배치되며, 상기 제1 호면 영역 상에 위치한 상기 제2 극편의 길이는 상기 제1 호면 영역의 호 길이의 절반보다 작고, 상기 제2 단부에 위치한 상기 제2 집전체의 표면에는 상기 제2 활성층이 배치되며, 상기 제1 단부에서 상기 제1 단면까지의 거리는 상기 제2 단부에서 상기 제1 단면까지의 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절연 접착제는 제2부 절연 접착제를 더 포함하고, 상기 제2부 절연 접착제는 상기 제1 단부 및 상기 제2 단부를 덮으며, 상기 제2부 절연 접착제와 상기 제1부 절연 접착제는 접촉하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제3항에 있어서, 상기 배터리 셀은 분리막을 더 포함하고, 상기 분리막은 상기 제1 극편과 상기 제2 극편 사이에 배치되고, 상기 분리막의 일단으로부터 상기 제1 단면까지의 거리는 상기 제2 단부로부터 상기 제1 단면까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 극편은 제3 단부를 더 포함하고, 상기 제2 극편은 제4 단부를 더 포함하며, 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부는 모두 권취 시작단이고, 상기 배터리 셀은 탭을 더 포함하며, 상기 탭은 상기 제3 단부 및 상기 제4 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3 단부의 상기 제1 집전체 표면에는 상기 제1 활성층이 배치되지 않고, 상기 제4 단부에 위치한 표면에는 상기 제2 활성층이 배치되지 않으며, 상기 절연 접착제는 제3부 절연 접착제 및 제4부 절연 접착제를 더 포함하고, 상기 제3 단부에 위치한 상기 제1 집전체의 표면에는 제3부 절연 접착제가 배치되고, 상기 제3부 절연 접착제에는 연결 영역이 제공되며, 적어도 일부의 탭은 상기 연결 영역에 배치되고, 상기 제4부 절연 접착제는 상기 연결 영역의 양쪽에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제3항에 있어서, 상기 배터리 셀은 탭을 더 포함하고, 상기 제1 극편은 제1 빈 포일 영역을 포함하고, 상기 제2 극편은 제2 빈 포일 영역을 포함하며, 상기 제1 빈 포일 영역에 위치한 제1 집전체는 상기 제1 활성층으로 덮이지 않고, 상기 제2 빈 포일 영역에 위치한 제2 접전체는 상기 제2 활성층으로 덮이지 않으며, 상기 탭은 상기 제1 빈 포일 영역 및 상기 제2 빈 포일 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제9항에 따른 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장비.
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