KR20110135925A - 전기화학적 에너지 저장 셀 - Google Patents

전기화학적 에너지 저장 셀 Download PDF

Info

Publication number
KR20110135925A
KR20110135925A KR1020117019786A KR20117019786A KR20110135925A KR 20110135925 A KR20110135925 A KR 20110135925A KR 1020117019786 A KR1020117019786 A KR 1020117019786A KR 20117019786 A KR20117019786 A KR 20117019786A KR 20110135925 A KR20110135925 A KR 20110135925A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrical energy
casing
energy storage
storage cell
current collectors
Prior art date
Application number
KR1020117019786A
Other languages
English (en)
Inventor
클라우스-루페르트 호헨탄너
팀 섀퍼
죄르그 카이저
Original Assignee
리-텍 배터리 게엠베하
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 리-텍 배터리 게엠베하 filed Critical 리-텍 배터리 게엠베하
Publication of KR20110135925A publication Critical patent/KR20110135925A/ko

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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • 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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0463—Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
    • 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
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • 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
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • 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
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • 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
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/548—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on opposite sides of the cell
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

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)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 전기 에너지 저장 셀은 외부로부터 공급되는 전기 에너지를 저장하고 저장된 전기 에너지를 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 액티브 부분; 상기 액티브 부분을 기밀 및 액밀 방식으로 둘러싸는, 막 재료로 이루어진 케이싱; 및 상기 액티브 부분과 연결되며 전류를 외부로부터 상기 액티브 부분에 공급하고 전류를 상기 액티브 부분으로부터 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 2개 이상의 집전체를 포함한다. 상기 케이싱에 의해 둘러싸인 부분은 실질적으로 장방형의 프리즘 구조를 형성하고, 상기 구조의 크기는 제 1 공간 방향에서 나머지 2개의 공간 방향에서의 크기보다 훨씬 작아서, 2개의 마주 놓인, 실질적으로 평행한 평탄면 및 이 2개의 평탄면을 연결하는 4개의 좁은 면이 규정되고, 상기 제 1 및 제 2 집전체는 2개의 평탄면의 평면에 대해 평행하게, 2개의 마주 놓인 좁은 면으로부터 반대 방향으로 상기 케이싱으로부터 돌출한다. 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면을 따른 상기 집전체들의 크기는 상기 좁은 면의 길이의 절반보다 더 크다.

Description

전기화학적 에너지 저장 셀{ELECTROCHEMICAL ENERGY STORAGE CELL}
본 발명은 청구항 제 1항의 전제부에 따른 전기화학적 에너지 저장 셀에 관한 것이다.
하나 또는 복수의 저장 셀로 구성된, 전기 에너지 저장용 배터리(1차 저장기)와 어큐뮬레이터(2차 저장기)가 공지되어 있으며, 셀 내에서 충전 전류의 인가시 전기 에너지가 전해질 내의 캐소드와 애노드 사이의 전기화학적 충전 반응 동안 화학적 에너지로 변환되어 저장되고, 전기 부하가 주어지면 화학적 에너지가 전기화학적 방전 반응 동안 전기 에너지로 변환된다. 1차 저장기는 일반적으로 단 한 번만 충전되고 방전 후 폐기되는 한편, 2차 저장기는 여러 사이클(수 100 내지 10,000 이상의 사이클)의 충전과 방전을 허용한다. 문맥에 따라 어큐뮬레이터를 종종 배터리, 예컨대 공지된 바와 같이 빈번하게 충전되는 자동차 배터리라고도 한다는 점에 주의해야 한다.
지난 수년간, 리튬 화합물에 기초한 1차 및 2차 저장기가 중요해지고 있다. 이들은 높은 에너지 밀도 및 열 안정성을 가지며, 낮은 자기 방전으로 일정한 전압을 공급하고, 소위 메모리 효과를 갖지 않는다.
에너지 저장기와 특히 리튬 배터리 및 리튬 어큐뮬레이터를 얇은 판 형태로 제조하는 것은 공지되어 있다. 2005년 2월에 TU Graz의 무기-화학 테크놀로지의 워크숍에서 K.-C. Moeller 및 M. Winter가 제출한 논문 "Primaere und wiederaufladebare Lithium-Batterien(1 차 및 재충전 가능한 리튬 배터리)"에서는, 예컨대 체크 카드 또는 스마트 카드 형태의 리튬-이온 폴리머 셀이 제시된다. 리튬-이온 셀의 동작 원리에 대해서는 예컨대, 상기 스크립트가 참고될 수 있다. 이러한 셀의 경우, 캐소드 재료, 애노드 재료, 전극 및 세퍼레이터가 박막의 형태로 적합한 방식으로 상하로 놓이고(겹쳐지고), 복합 재료로 이루어진 케이싱 막으로 싸인다. 집전체는 셀의 에지에서 측면으로 돌출한다. 특히, 먼저 익스팬디드 메탈(구리)로 이루어진 집전 막이 흑연으로 이루어진 2개의 애노드 막들 사이에 놓여 적층되고, 동일한 방식으로 익스팬디드 메탈(알루미늄)로 이루어진 2개의 집전 막이 각각 LiCoO2로 이루어진 2개의 캐소드 막들 사이에 놓여 적층된다. 캐소드 막들은 각각 애노드 막의 1/2 커패시턴스를 갖는다. 그리고 나서, 애노드의 막 트리플렛(film triplet)이 2개의 분리 막들 사이에 적층된 다음, 상기 패킷 상에 하프 캐소드(half-cathode)의 2개의 막 트리플렛이 적층된다. 그 다음에, 셀이 추출되고 건조되며, 1:1 에틸렌카보네이트: 디메틸카보네이트 중에 1 M LiClO4로 이루어진 전해질에 침지되고 알루미늄-복합 막 내에 용접되며, 특히 집전 막의 각각의 연장된 섹션이 하나의 면에서 용접 시임을 통해 접속부로서 또는 집전체로서 외부로 돌출한다.
유사한 구성이 EP 1 475 852 A1에 개시되어 있다. 여기서 2개의 막 트리플렛은 애노드 측에, 그리고 3개의 막 트리플렛은 캐소드 측에 제공되며, 각각 교대로 배치되고 분리 막에 의해 서로 분리된다. 애노드 쌍 및 캐소드 쌍의 수의 변화에 의해, 셀의 커패시턴스가 필요에 따라 조절될 수 있다. 또한, 외부로 연장되는 집전체의 구성은 상기 스크립트에 도시된 구성과 상이하다. 특히, 여기서는 집전 막의 각각의 연장부가 통합되지 않고 함께 복합 막의 시임을 통해 외부로 연장된다. 오히려, 집전 막의 단부들이 케이싱 막의 내부에서 통합되고, 케이싱 막을 통해 수직으로 연장하는, 예컨대 리벳과 같은 결합 수단에 의해, 외부에서 케이싱 막 상에 놓인 바아형 집전체와 결합된다. 카운터 베어링으로서 케이싱 막 내부에서 상기 케이싱 막과 각각의 전극의 상하로 놓인 단부들 사이에 금속부가 제공되고, 상기 금속부는 리벳으로 고정된다. 또한, 내부 및 외부에서 케이싱 막과 집전체 또는 금속부 사이에 절연재가 배치되고 리벳으로 고정된다. 외부에 놓인 집전체는 다시 평면형 셀의 에지에서 돌출한다.
EP 1 562 242 A2에서, 집전 막의 단부로부터 분리된, 바아형 집전체가 제공되고, 상기 집전체는 케이싱 막의 내부에서 이미 집전 막의 단부들과 연결되며, 다시 케이싱 막의 용접 시임을 통해 외부로 연장된다. 바아형 집전체들은 선택적으로 평면형 셀의 하나의 에지에서 또는 마주 놓인 에지들에서 돌출한다. 그러나, 이 간행물은 집전체의 디자인보다 분리 막의 접힘 형성을 피하는 것에 더 관심을 집중하고 있다.
EP 1 562 242 A2에 -명백한 기술적 근거 또는 기술적 실시 없이- 제시되는 바와 같은, 셀의 마주 놓인 에지에서 평면형 셀의 접촉은 통상적이지 않다. EDV-용례에서, 카드 형태의 소형 배터리는 통상 암형(female) 멀티포인트 커넥터 또는 수형(male) 멀티포인트 커넥터 내로 꽂히고, 상기 커넥터 내에는 접점들이 일렬로 배치된다. 이에 반해, 예컨대 자동차 배터리에서 높은 전압 및 커패시턴스의 추구로 인해 나타나는 바와 같이, 복수의 평면형 셀들이 겹쳐져서 하나의 셀 패킷을 형성하면, 예컨대 WO 2008/128764 A1, WO 2008/128769 A1, WO 2008/128770 A1, WO 2008/128771 A1 또는 JP 07-282841 A에 제시된 바와 같이 개별 셀의 접속이 통상 하나의 면 상에서 이루어진다.
마주 놓인 에지에서 평면형 셀의 접촉은 그에 따라 지지 기능이 수반되는 경우 바람직할 수 있다. 집전체가 EP 1 562 242 A2에서와 같이 바아형이면, 바아형 집전체에 의해 규정되는 축을 중심으로 하는 위치 안정성이 주어지지 않고, 집전체의 안정성, 즉 가능한 지지력이 작다. 다른 상기 간행물에 제시된 스트립형 집전체들 중 하나가 마주 놓인 에지에서 상기 집전체들로부터 돌출하더라도, 소정의 위치 안정성이 주어지지 않을 것이다.
본 발명의 과제는 집전 기능을 하면서 동시에 셀의 마주 놓인 에지에서 안정적인 위치에 지지될 수 있는 평면형 전기화학적 셀을 형성하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1항의 특징들에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항의 대상이다.
본 발명에 따른 전기 에너지 저장 셀은 외부로부터 공급되는 전기 에너지를 저장하고 저장된 전기 에너지를 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 액티브 부분; 상기 액티브 부분을 기밀(gas-tight) 및 액밀(liquid-tight) 방식으로 둘러싸는, 막 재료로 이루어진 케이싱; 및 상기 액티브 부분과 연결되며 전류를 외부로부터 상기 액티브 부분에 공급하고 전류를 상기 액티브 부분으로부터 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 2개 이상의 집전체를 포함하고, 상기 케이싱에 의해 둘러싸인 부분은 실질적으로 장방형의 프리즘 구조를 형성하고, 상기 구조의 크기는 제 1 공간 방향에서 나머지 2개의 공간 방향에서의 크기보다 훨씬 작아서, 2개의 마주 놓인, 실질적으로 평행한 평탄면 및 이 2개의 평탄면을 연결하는 4개의 좁은 면이 규정되고, 상기 제 1 및 제 2 집전체는 2개의 평탄면의 평면에 대해 평행하게, 2개의 마주 놓인 좁은 면으로부터 반대 방향으로 상기 케이싱으로부터 돌출한다. 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면을 따른 상기 집전체들의 크기는 상기 좁은 면의 길이의 절반보다 더 크다. 특히, 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면을 따른 상기 집전체들의 크기는 상기 좁은 면의 길이의 적어도 2/3, 바람직하게는 적어도 3/4 이다.
본 발명에 따라 충분한 길이를 가진, 마주 놓인 집전체에 의해, 마주 놓인 에지에서 평면형 셀의 접촉부가 또한 충분한 지지 기능을 할 수 있다. 가능한 지지력은 셀이 그 위치에 안정하게 지지되기에 그리고 적소에 유지되기에 충분하다.
각각의 좁은 면과 관련해서 제 1 및 제 2 집전체의 편심 배치는, 예컨대 셀이 수직으로 배치되는 경우에 바람직할 수 있다. 이 경우, 중력은 기본 위치를 규정하고, 집전체의 크기에 걸쳐 각도 편차가 보상될 수 있도록 보장한다. 이에 반해, 셀이 주로 수평으로 배치되는 경우에는 중심 배치가 바람직하다.
가장 안정한 지지 및 그에 따라 셀 내로 인가되는 가장 적은 힘 및 모멘트는, 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면의 전체 길이에 걸쳐 상기 집전체들이 연장되는 경우에 주어진다.
케이싱은 바람직하게는, 전극들과 분리 층들로 이루어진 적층물을 기밀 및 액밀 방식으로 둘러싸는 적층된 막으로 이루어진다. 특히, 케이싱은 제 1 절연 층, 도전 층 및 제 2 절연 층으로 이루어질 수 있고, 절연 층들은 바람직하게 플라스틱으로 이루어지며, 도전 층은 바람직하게 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 다른 금속 또는 다른 금속 합금으로 이루어진다. 이로 인해, 케이싱의 상이한 기능 및 특성, 예컨대 용접 가능성, 기계적 강도, 전기 및 자기적 차폐, 외부로부터 액체, 증기 및 가스, 특히 물, 수증기 및 공기에 대한 내밀성, 및 내부로부터 산 및 전해질에 대한 내성이 충족될 수 있다.
케이싱은 특히 하나 이상의 용접 시임, 바람직하게는 마주 놓인 좁은 면을 따라 연장되는 2개의 용접 시임, 특히 바람직하게는 2개의 평탄면들 중 하나를 지나서 또는 제 3 좁은 면을 따라 연장되는 용접 시임을 포함하거나, 또는 좁은 면을 따라 서로 용접되는 2개의 부분 막을 포함하도록 형성된다.
하나의 실시예에서, 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 케이싱의 내부에 배치된 내부 부분, 및 케이싱의 외부에 배치된 외부 부분을 포함하고, 집전체의 내부 부분은 저장 셀의 액티브 부분과 연결된다. 특히, 하나 이상의 집전체가 케이싱의 용접 시임을 통해 연장될 수 있다.
이러한 구성은 셀의 특히 매끄럽고 편평한 윤곽을 구현한다.
대안으로서, 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 케이싱의 외부면 상에 놓이고, 케이싱을 통해 액티브 부분과 접촉될 수 있다. 이러한 구성은 매우 강건하다.
셀은 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 돌출 영역에 하나 이상의 보어를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 돌출 영역에 복수의 보어를 포함할 수도 있다. 바람직하게는 보어들 중 하나 이상의 보어가 다른 보어와는 다른 직경을 갖는다. 또한, 집전체들 중 하나의 집전체는 돌출 영역에서, 다른 집전체가 돌출 영역에 보어를 갖지 않는 폭 방향의 한 지점에, 하나 이상의 보어를 포함할 수 있다. 이러한 배치에 의해, 한편으로는 센터링 및 집전체의 상부면에 대해 평행한 슬립에 대한 추가의 고정이 가능해지고, 다른 한편으로는 극 반전 조립(reverse-polarity installation)을 방지하기 위한 극성의 코딩(cording)이 가능하다.
본 발명은 전기 에너지의 저장 및 방출이 각각의 전기화학적 반응에 의해 이루어지는 모든 방식의 전기 에너지 저장 셀에 적합하다. 셀의 두께를 실질적으로 결정하는 액티브 부분의 매우 편평한 실시는, 적절하게 층상으로 배치되는 화학적 액티브 재료, 도전성 재료 및 분리 재료의 막들의 적층 구성에 의해 달성된다. 즉, 액티브 부분이 2가지 방식의 복수의 전극을 포함할 수 있고, 각각의 경우 제 1 방식의 하나의 전극이 분리 층에 의해 제 2 방식의 전극으로부터 분리된다. 제 1 방식의 전극들과 제 2 방식의 전극들은 서로 그리고 집전체들 중 하나와 연결된다.
본 발명은 갈바닉 셀, 특히 리튬-이온 베이스의 2차 셀에 적합하다.
바람직하게는 셀이 진공화(evacuation)됨으로써, 액티브 부분이 공기 및 습도 없이 유지될 수 있다.
본 발명에 의해, 집전 기능을 하면서 셀의 마주 놓인 에지에 위치 안정하게 지지될 수 있는 평면형 전기화학적 셀이 제공된다.
본 발명의 상기 특징들, 다른 특징들, 과제들 및 장점들은 첨부한 도면을 참고로 하는 하기의 실시예 설명에 더 명확히 나타난다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예의 저장 셀의 사시도.
도 2는 도 1의 평면 Ⅱ을 따라 자른, 도 1에 도시된 저장 셀의 단면도.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 저장 셀의, 도 2의 부분 Ⅲ의 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 바람직한 제 2 실시예의 저장 셀의 평면도.
도 5는 도 4의 평면을 따라 부분적으로 절단된, 도 4에 도시된 저장 셀의 측면도.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 저장 셀의 미완성 조립 상태를 나타낸 도면.
도면은 개략적으로만 도시되며, 본 발명의 이해를 위해 중요한 특징만을 나타낸다. 또한, 도면에 나타난 치수 및 크기 비율은 명확한 도시를 위한 것이며, 제한적인 것으로 또는 강제적인 것으로 이해되어서는 안 된다. 특히, 몇몇 도면에서 치수는 다른 공간 방향에 비해 과도하게 크게 도시되어 있다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 전기 에너지 저장 셀의 바람직한 제 1 실시예로서 리튬-이온-어큐뮬레이터 셀(100)이 도시된다. 도 1은 어큐뮬레이터 셀(100) 전체의 사시도를 도시한다. 도 2는 화살표 방향으로 본, 도 1의 일점쇄선에 의해 형성된 평면 Ⅱ을 따른 어큐뮬레이터 셀의 종단면도를 도시한다. 도 3은 도 2에 일점쇄선으로 표시된 부분 Ⅲ의 확대도를 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 셀(100)은 실질적으로 프리즘 베이스 바디(2) 및 2개의 플레이트형 집전체(4, 6)를 갖는다.
베이스 바디(2)는 저장 셀(100)의, 도 1에 도시되지 않은 액티브 부분을 수용하고, 길이(L), 폭(W) 및 두께(T)를 갖는다. 두께(T)는 폭(W) 및 길이(L)보다 훨씬 더 작다. 폭(W)은 도시된 구체적인 실시예에서 길이(L)보다 더 짧다. 그러나, 이는 강제적이지 않고, 오히려 길이(L) 및 폭(W)은 실질적으로 동일할 수 있거나 또는 길이(L)가 폭(W)보다 짧을 수 있다.
집전체(4)는 베이스 바디(2)의 평탄면(2') 상에 평행하게 놓이고, 가장자리 영역 내의 고정 수단들(16a, 16b)에 의해 베이스 바디(2)에 고정되므로, 길이(L)의 방향으로 돌출부(L4)(도 2 참고)만큼 베이스 바디(2)로부터 돌출한다. 집전체(4)와 베이스 바디(2) 사이에 절연판(20a)이 배치된다. 베이스 바디(2)의 폭 방향으로 집전체(4)는 폭(W4)을 가지며, 상기 폭(W4)은 폭(W)보다 작지만 폭(W)의 절반보다 크다. 또한, 집전체(4)는 베이스 바디(2)의 폭 방향으로 크기(E4)만큼 편심으로 배치된다.
집전체(6)는 집전체(4)와 동일한, 베이스 바디(2)의 평탄면 상에 놓이고, 고정 수단(16c, 16d)에 의해, 집전체(4)가 놓이는 가장자리 영역에 마주 놓인 가장자리 영역에서 베이스 바디(2)에 고정되므로, 길이 방향으로 집전체(4)와 반대로 돌출부(L6; 도 2 참고)만큼 베이스 바디(2)로부터 돌출한다. 집전체(6)와 베이스 바디(2) 사이에 절연판(20b)이 배치된다. 베이스 바디(2)의 폭 방향으로 집전체(6)가 폭(W6)을 가지며, 상기 폭(W6)은 폭(W)보다 작지만, 폭(W)의 절반보다 크다. 또한, 집전체(6)는 베이스 바디(2)의 폭 방향으로 크기(E6)만큼 편심으로 배치된다. 도시된 실시예에서, 폭(B6), 돌출부(L6) 및 집전체(6)의 편심도(E6)는 폭(B4), 돌출부(L4) 및 집전체(4)의 편심도(E4)와 동일하다. 변형예에서, 적용예 및 조립 상태에 따라 상이한 크기가 사용될 수 있다.
집전체(4)는 그 자유 돌출 부분에 관통구(30)를 갖는 한편, 집전체(6)는 그 자유 돌출 부분에 관통구(31)를 갖는다. 상기 관통구들(30, 31) 내로 대응 페그가 삽입되고, 상기 페그는 길이(L) 및 폭(B)의 방향으로 셀의 미끄러짐 및 두께(T)의 방향으로 축을 중심으로 하는 회전을 방지하고, 접촉을 개선한다. 집전체(4) 내의 관통구(30)는 집전체(6) 내의 관통구(31)와는 다른 폭 방향 위치를 갖는다. 관통구(31)는 관통구(30)와는 다른 직경을 갖는다. 관통구들(30, 31)의 비대칭 위치 및 상이한 직경으로 인해, 극성 반전을 방지하기 위한 조립 방향의 코딩이 가능하다. 변형예에서, 복수의 관통구들이 각각의 집전체 상에 제공될 수 있다. 다른 변형예에서, 조립 방향의 코딩은 보어의 상이한 직경에 의해서도 이루어질 수 있다. 다른 변형예에서, 집전체들(4, 6) 내의 홈, 노치, 챔퍼, 라운딩 또는 집전체들(4, 6)의 상이한 폭, 돌출부 또는 편심도가 사용될 수 있다.
어큐뮬레이터 셀(100)의 구성은 도 2의 종단면도에 더 명확히 나타난다. 도 2의 종단면도는 두께(T) 및 길이(L)의 방향으로 연장되며 고정 수단들(16a, 16c)을 통해 연장되는 평면을 따른 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 셀(100)의 베이스 바디(2)는 실질적으로 액티브 블록(8)으로 형성되고, 상기 액티브 블록은 다른 내장품과 함께 케이싱 막(10)에 의해 둘러싸인다.
길이 방향으로 마주 놓인 측면 상에서, 애노드 측의 도체 플래그들(12a, 12b) 및 캐소드 측의 도체 플래그들(14a, 14b, 14c)이 액티브 블록(8)으로부터 돌출한다. 애노드 측의 도체 플래그들(12a, 12b)은 하나의 면 상에서 통합되고, 액티브 블록(8)이 배치되는 절연판(22)과 내부 집전 레일(24a) 사이에 배치된다. 캐소드 측의 도체 플래그들(14a, 14b, 14c)은 다른 면 상에서 통합되고, 절연판(22)과 내부 집전 레일(24b) 사이에 배치된다. 도체 플래그(12a, 12b, 14a, 14b, 14c)를 가진 액티브 블록(8), 애노드 측의 집전 레일(24a), 캐소드 측의 집전 레일(24b), 및 절연판(22)은 함께 케이싱 막(10)에 의해 둘러싸인다. 케이싱 막은 적합한 지점에서 용접되고 진공화된다.
애노드 측의 집전 레일(24a)이 고정 수단(16a, 16b)에 의해 케이싱 막(10)을 통해 집전체(4)에 고정 연결된다. 마찬가지로, 캐소드 측의 집전 레일(24b)이 고정 수단(16c, 16d)에 의해 케이싱 막(10)을 통해 집전체(6)에 고정 연결된다. 고정 수단들(16a, 16b, 16c, 16d)은 도시된 실시예에서 리벳들이고, 상기 리벳들은 도전성 재료로 이루어지며, 손실 없는 프레싱 및 관통 접촉(through-contact)을 보장한다.
절연판들(20a, 20b) 및 경우에 따라 절연판(22)은 고정 수단들(16a, 16b, 16c, 16d)의 통과 지점을 밀봉한다. 케이싱 막(10)을 통해 애노드 측의 고정 수단들(16a, 16b)과 캐소드 측의 고정 수단들(16b, 16c) 사이의 단락을 방지하기 위해, 절연 슬리브들(26a 내지 26d)이 제공된다. 절연 슬리브들은 절연판(20a, 20b), 케이싱 막(10) 및 절연판(22)의 영역에서 고정 수단들(16a, 16b, 16c, 16d)의 샤프트 상에 배치된다. 이 실시예의 변형예에서, 고정 수단들(16a, 16b, 16c, 16d)의 샤프트들이 절연 표면 층을 가지면, 절연 슬리브들(26a 내지 26d)이 생략될 수 있다. 절연 슬리브들(26a 내지 26d)은 경우에 따라 감소된 샤프트 직경의 영역에 수축됨으로써, 상기 절연 슬리브들이 손실 없이 고정 수단들(16a, 16b, 16c, 16d)의 샤프트들과 연결될 수 있다. 다른 변형예에서, 절연판(22)은 고정 수단(16a 내지 16d)에 대한 개구 둘레에 칼라형 상승부들을 가질 수 있고, 상기 상승부들은 절연판(20a, 20b)의 면 상의 대응 리세스 내로 맞물리며 케이싱 막(10)을 고정 수단들(16a 내지 16d)의 샤프트로부터 떨어지게 밀어낸다. 상승부 및 리세스의 배치는 반대로도 가능하다.
액티브 블록(8)은 실질적으로 상이한 막들의 적층물로 이루어지고, 케이싱 막(10)은 도 3의 애노드 단부의 확대도에 더 정확히 도시된 바와 같이 복수의 층들로 이루어진다.
즉, 액티브 블록(8)이 3개의 캐소드 층들(36a, 36b, 36c) 및 2개의 애노드 층들(44a, 44b)로 형성되며, 상기 층들은 그들 사이에 각각 하나의 분리 막을 두고 교대로 상하로 배치된다. 각각의 애노드 층(44a, 44b)은 2개의 애노드 액티브 막들(40, 40) 및 그들 사이에 배치된 집전 막(42)을 포함하며, 상기 집전 막은 애노드 측의 도체 플래그들(12a, 12b) 중 하나에 이어진다. 각각의 캐소드 층(36a, 36b, 36c)은 2개의 캐소드 액티브 막(32, 32) 및 그 사이에 배치된 집전 막(34)을 포함하고, 상기 집전 막은 캐소드 측의 도체 플래그들(14a, 14b, 14c) 중 하나에 이어진다. 캐소드 액티브 막들(32)은 본 실시예에서 리튬-금속 산화물 또는 리튬-금속 화합물로 이루어지고, 애노드 액티브 막들(40)은 흑연으로 이루어지며 분리 막은 미세 다공성 전해질로 이루어진다. 캐소드 측의 집전 막들(34)은 본 실시예에서 알루미늄으로 이루어지고, 애노드 측의 집전 막들(42)은 구리로 이루어진다. 또한, 액티브 블록의 제 1 및 마지막 층은 각각 캐소드 층이고, 상기 제 1 및 마지막 층은 각각 그 사이에 놓인 애노드 층 및 캐소드 층의 1/2 커패시턴스를 갖는다. 변형예에서, 셀의 소정 커패시턴스에 따라 다른 개수의 캐소드 층 및 애노드 층이 선택될 수 있다.
케이싱 막(10)은 충분한 기계적 강도, 전해질 재료에 대한 내성 및 양호한 전기적 절연 및 열적 절연을 보장하는 3개의 층들을 포함한다. 케이싱 막은 공지된 방식으로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 열가소성 수지로 이루어진 내부 층(10'), 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 중간 층(10") 및 폴리아미드와 같은 플라스틱으로 이루어진 외부 층(10'")을 포함한다. 물론, 케이싱 막(10)의 구성은 본 발명의 구성 부분이 아니다.
액티브 블록(8)의 제조를 위한 예시적인 제조 방법에서, 먼저 동일한 길이를 가진 2개의 캐소드 액티브 막 또는 애노드 액티브 막으로 이루어진 층들이 더 긴 전극 또는 집전 막과 적층되고, 유동성 전해질 내에 침지되어 건조된다. 그리고 나서, 적층되고, 침지되며 건조된 캐소드 및 애노드 층들이 그 사이의 각각 하나의 분리 막과 교대로, 한 면 상에 캐소드 층의 집전 막들이 그리고 다른 면 상에 애노드 층의 집전 막들이 돌출하도록 배치되고, 함께 적층된다. 변형된 제조 방법에서, 먼저 중간 캐소드 층이 2개의 분리 막 내에 적층된 다음, 2개의 애노드 층들이 이 중심 적층물 양측에 적층되고 다시 2개의 분리 막 내에 적층된 다음, 외측의 2개의 캐소드 층들이 적층된다. 물론, 다른 순서도 가능하다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명에 따른 전기 에너지 저장 셀의 구체적인 제 2 실시예로서 리튬-이온-어큐뮬레이터 셀(200)이 도시된다. 도 4는 어큐뮬레이터 셀(200)의 평면도이고, 도 5는 도 4의 평면 V에서의 부분 단면도를 가진 어큐뮬레이터 셀(200)의 측면도이며, 도 6은 셀(200)의 미완성 상태의 사시도이다. 이 실시예에서, 제 1 실시예에서와 동일한 부품은 제 1 실시예에서와 동일하거나 상응하는 도면 부호를 갖는다. 또한, 달리 제시되거나 또는 명백히 기술적으로 불가능하지 않으면, 제 1 실시예와 관련한 설명은 본 실시예에도 적용된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시예의 어큐뮬레이터 셀(200)도 메인 바디(2) 및 상기 메인 바디로부터 반대 방향으로 돌출한 2개의 집전체(4, 6)를 포함한다. 메인 바디(2) 내에 포함된 액티브 블록(8)은 도면에서 파선으로 개략적으로 표시된다.
어큐뮬레이터 셀(200)의 구성은 중간 평면(V)에서 절단된 도 5의 우측 부분측면도에 더 명확히 나타난다. 바라보는 방향은 도 4의 화살표에 상응한다.
제 1 실시예의 어큐뮬레이터 셀(100)과는 달리, 이 실시예의 셀(200)의 집전체(4)는 메인 바디(2)의 케이싱을 통해 상기 케이싱 내부로 삽입된다. 이는 케이싱이 하부 케이싱 막(10a)과 상부 케이싱 막(10b)으로 이루어지며, 상기 케이싱 막들이 메인 바디의 두께(T)의 대략 절반 높이에서 연장하는 시임(46)에 용접됨으로써 가능해진다. 상기 시임(46)을 통해 집전체(4)가 메인 바디(2)의 내부로 기밀 및 액밀 방식으로 삽입된다. 액티브 블록(8)으로부터 돌출하는 애노드 측의 2개의 도체 플래그들(12a, 12b)은 집전체(4)와 연결된다. 이 실시예의 셀(200)의 액티브 블록(8)의 구성은 제 1 실시예에서의 구성에 상응한다. 그러나, 여기서 도체 플래그들(12a, 12b)은 집전체(4)의 대칭 배치에 따라 두께(T)의 방향으로 액티브 블록(8) 내의 위치에 따라 상부 및 하부로부터 집전체(4)에 고정되므로, 집전체(4)가 애노드 측의 집전 레일로서도 사용될 수 있다. 이 구체적인 실시예의 변형예에서, 도체 플래그들(12a, 12b)은 먼저 하나의 집전 레일에서 통합되고, 상기 집전 레일은 케이싱(10)의 내부에서 집전체(4)와 연결될 수 있다.
이러한 사실은 캐소드 측의 집전체(6) 및 도체 플래그들(14a, 14b, 14c)에 대해서도 유사하게 적용된다.
도 6은 예시적인 제조 방법에 따른 본 발명의 제 2 실시예의 셀(200)의 미완성 조립 상태의 사시도이다. 집전체(4)와 도전 접속된, 애노드 측의 2개의 도체 플래그들(12a, 12b)을 가진 완전히 적층된 막 스택(8), 및 집전체(6)와 도전 접속된, 캐소드 측의 3개의 도체 플래그들(14a, 14b, 14c)이 어떻게 하부 케이싱 막(10a) 상에 놓이는지가 도시된다. 후속 제조 과정에서, 상부 케이싱 막(10b)이 놓이고, 내부 공간이 진공화되며, 2개의 케이싱 막(10a, 10b)의 가장자리들이 용접되거나 또는 적합한 방식으로 집전체들(4, 6)과 기밀 및 액밀 방식으로 연결된다. 적합한 접착 및 진공화 방법은 공지되어 있으며 본 발명의 구성 부분이 아니다.
제 2 실시예에서, 내부면이 상하로 놓인 막 가장자리가 시임(46)에 용접되는 2개의 케이싱 막(10a, 10b)이 제공되지만, 이 배치가 강제적인 것은 아니다. 오히려, 액티브 부분(8)이 도체 플래그들(12a, 12b, 14a 내지 14c) 및 집전체(4, 6)의 내부 부분과 함께 단일 케이싱 막 내로 삽입되고, 상기 케이싱 막은 3 면에서만 용접될 수 있다. 본 실시예에서, 셀(200)의 길이방향 측면을 따르는 시임은 막 가장자리의 내부면이 상하로 놓이도록 형성된다. 이는 강제적인 것은 아니며, 중첩 시임 형상이 제공됨으로써, 셀(200)의 길이 방향으로 연장하는 좁은 면에서 막 가장자리가 돌출하지 않을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에서도 코딩 및 센터링 수단이 관통구(30a 내지 30d)의 형태로 집전체(4, 6)에 제공된다. 더 정확히 말하면, 집전체(4)에서 폭 방향으로 볼 때 대칭으로 배치된 관통구들(30a, 30b)이 제공되고, 집전체(6)에서 폭 방향으로 볼 때 비대칭으로 배치된 관통구들(30c, 30d)이 제공된다. 제 1 실시예에 따른 배치 및 변형도 가능하다.
전술한 구체적인 실시예에서, 집전체들(4, 6)은 셀(200)의 거의 전체 폭에 걸쳐 대칭으로 연장된다. 이와 관련해서도 제 1 실시예에 따른 배치 및 변형도 가능하다. 물론, 여기에 도시된 배치가 제 1 실시예에 적용될 수도 있다.
상기 실시예에서, 리튬-이온-2차 저장기(어큐뮬레이터) 타입의 전기 에너지 저장 장치가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 모든 타입의 전기 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다. 본 발명은 1차 저장기(배터리)에 적용될 수 있다. 또한, 전기 에너지를 저장 및 방출하기 위한 전기화학적 반응의 방식은 리튬-산화 금속 반응에 제한되지 않는다. 오히려, 개별 저장 셀들이 각각의 적합한 전기화학적 반응을 기초로 할 수 있다.
100, 200 : 어큐뮬레이터 셀
2 : 메인 바디
2' : 평탄면
4 : 집전체(애노드 측)
6 : 집전체(캐소드 측)
8 : 액티브 블록
10 : 케이싱 막
10', 10", 10'" : 10을 구성하는 층들
10a, 10b : 상부, 하부 케이싱 막
12a, 12b : 도체 플래그(애노드 측)
14a, 14b, 14c : 도체 플래그(캐소드 측)
16a 내지 16d : 리벳(고정 수단)
20a, 20b : 외부 절연판
22 : 내부 절연판
24a, 24b : 집전 레일
26a 내지 26d : 절연 슬리브
30, 30a, 30b, 30b, 30c, 30d, 31 : 4, 6에서의 관통구
32 : 캐소드 재료로 이루어진 막
34 : 도전성 재료로 이루어진 막(캐소드 측)
36a, 36b, 36c : 캐소드 층
38 : 분리 막
40 : 애노드 재료로 이루어진 막
42 : 도전성 재료로 이루어진 막(애노드 측)
44a, 44b : 애노드 층
46 : 시임
본 도면 부호 리스트는 명세서의 일부이다.

Claims (23)

  1. 전기 에너지 저장 셀로서,
    외부로부터 공급되는 전기 에너지를 저장하고 저장된 전기 에너지를 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 액티브 부분;
    상기 액티브 부분을 기밀 및 액밀 방식으로 둘러싸는, 막 재료로 이루어진 케이싱; 및
    상기 액티브 부분과 연결되며 전류를 외부로부터 상기 액티브 부분에 공급하고 전류를 상기 액티브 부분으로부터 외부로 방출하기에 적합하게 설계된 2개 이상의 집전체를 포함하고,
    상기 케이싱에 의해 둘러싸인 부분은 실질적으로 장방형의 프리즘 구조를 형성하고, 상기 구조의 크기는 제 1 공간 방향에서 나머지 2개의 공간 방향에서의 크기보다 훨씬 작아서, 2개의 마주 놓인, 실질적으로 평행한 평탄면 및 이 2개의 평탄면을 연결하는 4개의 좁은 면이 규정되고,
    상기 제 1 및 제 2 집전체는 2개의 평탄면의 평면에 대해 평행하게, 2개의 마주 놓인 좁은 면으로부터 반대 방향으로 상기 케이싱으로부터 돌출하는 것인 전기 에너지 저장 셀에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면을 따른 상기 집전체들의 크기는 상기 좁은 면의 길이의 절반보다 더 큰 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 집전체가 돌출하는 좁은 면을 따른 상기 집전체들의 크기는 상기 좁은 면의 길이의 적어도 2/3, 바람직하게는 적어도 3/4인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 각각의 좁은 면과 관련해서 편심으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 집전체들 중 하나 이상의 집전체가 각각의 좁은 면과 관련해서 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 집전체는 실질적으로 상기 집전체가 돌출하는 좁은 면의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱은 전극들 및 분리 층들로 이루어진 적층물을 기밀(gas-tight) 및 액밀(liquid-tight) 방식으로 둘러싸는 바람직하게는 적층된 막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 케이싱은 제 1 절연층, 도전층 및 제 2 절연층으로 이루어지고, 상기 절연층들은 바람직하게 플라스틱으로 이루어지며, 상기 도전층은 바람직하게 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 다른 금속 또는 다른 금속 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 케이싱은 하나 이상의 용접 시임, 바람직하게는 마주 놓인 좁은 면을 따라 연장되는 2개의 용접 시임, 특히 바람직하게는 2개의 평탄면들 중 하나의 평탄면을 지나서 또는 제 3 좁은 면을 따라 연장되는 용접 시임을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱은 좁은 면을 따라 서로 용접되는 2개의 부분 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전체들 중 하나 이상의 집전체는 상기 케이싱의 내부에 배치된 내부 부분, 및 상기 케이싱의 외부에 배치된 외부 부분을 포함하고, 상기 집전체의 내부 부분은 상기 저장 셀의 액티브 부분과 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  11. 제 10항에 있어서, 하나 이상의 집전체는 상기 케이싱의 용접 시임을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전체들 중 하나 이상의 집전체는 상기 케이싱의 외부면 상에 놓이고, 상기 케이싱을 통해 상기 액티브 부분과 접촉되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집전체들 중 하나 이상의 집전체는 돌출 영역에 하나 이상의 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 집전체들 중 하나 이상의 집전체는 돌출 영역에 복수의 보어를 포함하고, 바람직하게는 상기 보어들 중 하나 이상의 보어가 다른 보어와는 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 집전체들 중 하나의 집전체는 돌출 영역에서, 다른 집전체가 돌출 영역에 보어를 갖지 않는 폭 방향의 한 지점에, 하나 이상의 보어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 에너지의 저장 및 방출은 각각의 전기화학적 반응에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 전기 에너지 저장 셀은 갈바닉 셀, 특히 갈바닉 2차 셀인 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 액티브 부분은 2가지 방식의 복수의 전극들을 포함하고, 제 1 방식의 각각 하나의 전극은 분리 층에 의해 제 2 방식의 전극으로부터 분리되고, 상기 제 1 방식의 전극 및 제 2 방식의 전극은 각각 서로 그리고 상기 집전체들 중 하나의 집전체와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  19. 제 18항에 있어서, 각각의 전극은 화학적 액티브 재료의 2개 이상의 층 및 도전성 재료의 하나 이상의 층을 포함하는 적층물이며, 전해질 재료에 침지되고, 상기 도전성 재료의 층 또는 층들은 각각의 화학적 액티브 재료의 층들보다 큰 길이를 가지며, 상기 적층물의 한 면 상에서 돌출하고, 상기 전극과 그 사이에 놓인 분리 층의 적층물은 하나의 방식의 전극의 도전성 재료의 층들이 하나의 면 상에서 돌출하고 거기서 서로 연결되도록 배치되며 바람직하게는 적층되고, 상기 면은 다른 방식의 전극의 도전성 재료의 층들이 돌출하며 서로 연결되는 면과 폭 방향으로 마주 놓이는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 전극들 중 하나 이상의 전극의 상기 화학적 액티브 재료가 리튬 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 전극들 중 하나 이상의 전극의 상기 화학적 액티브 재료가 흑연을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  22. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분리 층이 전해질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
  23. 제 1항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액티브 부분이 진공화(evacuation)되는 것을 특징으로 하는 전기 에너지 저장 셀.
KR1020117019786A 2009-01-26 2010-01-26 전기화학적 에너지 저장 셀 KR20110135925A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009006117.7 2009-01-26
DE102009006117A DE102009006117A1 (de) 2009-01-26 2009-01-26 Elektrochemische Energiespeicherzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110135925A true KR20110135925A (ko) 2011-12-20

Family

ID=42035592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117019786A KR20110135925A (ko) 2009-01-26 2010-01-26 전기화학적 에너지 저장 셀

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120129037A1 (ko)
EP (1) EP2389697B1 (ko)
JP (1) JP2012516009A (ko)
KR (1) KR20110135925A (ko)
CN (1) CN102292846A (ko)
BR (1) BRPI1007008A2 (ko)
DE (1) DE102009006117A1 (ko)
WO (1) WO2010084026A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9099691B2 (en) * 2009-11-25 2015-08-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
US20130236768A1 (en) 2012-03-08 2013-09-12 Lg Chem, Ltd. Battery pack of stair-like structure
KR20130105271A (ko) 2012-03-16 2013-09-25 주식회사 엘지화학 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR20130113301A (ko) 2012-04-05 2013-10-15 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전지셀
KR20130133640A (ko) 2012-05-29 2013-12-09 주식회사 엘지화학 코너부 형상이 다양한 단차를 갖는 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
JP6045299B2 (ja) * 2012-10-26 2016-12-14 住友重機械工業株式会社 蓄電モジュール及び蓄電モジュールを搭載した作業機械
KR101483505B1 (ko) 2012-11-13 2015-01-21 주식회사 엘지화학 단차 구조가 형성된 전극조립체
JP6185596B2 (ja) * 2012-12-27 2017-08-23 エルジー・ケム・リミテッド 階段構造の電極組立体
US9318733B2 (en) 2012-12-27 2016-04-19 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly of stair-like structure
US9484560B2 (en) 2013-02-13 2016-11-01 Lg Chem, Ltd. Electric device having a round corner and including a secondary battery
US9954203B2 (en) 2013-03-08 2018-04-24 Lg Chem, Ltd. Stepped electrode group stack
US9786874B2 (en) 2013-03-08 2017-10-10 Lg Chem, Ltd. Electrode having round corner
DE102015008238A1 (de) 2015-06-25 2016-01-21 Daimler Ag Einzelzelle, Zellanordnung und Zellverbund
RU2608759C1 (ru) * 2015-12-18 2017-01-24 Владимир Леонидович Туманов Электрохимическое устройство
JP7246178B2 (ja) * 2018-12-14 2023-03-27 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
DE102021200367A1 (de) 2021-01-15 2022-07-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Stromableitersystem für eine Batteriezelle

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02108248U (ko) * 1989-02-16 1990-08-28
JPH07282841A (ja) 1994-04-05 1995-10-27 Mitsubishi Chem Corp リチウムイオン二次電池
JPH1126653A (ja) * 1997-07-03 1999-01-29 Asahi Chem Ind Co Ltd デバイス樹脂封止体
JP3061384U (ja) * 1999-02-10 1999-09-17 邦彦 廣田 ゴミ捨て時粉塵飛散防止シ―ル装着電気掃除機用紙パック
US6790556B1 (en) * 1999-12-06 2004-09-14 E.C.R. - Electro Chemical Research, Ltd. Electrochemical energy storage device having improved enclosure arrangement
JP4199948B2 (ja) * 2001-11-19 2008-12-24 エナックス株式会社 シート状二次電池の電極引出構造
JP3755591B2 (ja) * 2001-12-13 2006-03-15 日産自動車株式会社 電池およびそれを用いた組電池
JP3698320B2 (ja) * 2002-06-03 2005-09-21 日産自動車株式会社 組電池
EP1475852B1 (en) * 2003-05-05 2017-01-11 Enax, Inc. Lead outlet structure of secondary battery in sheet type
JP4175215B2 (ja) * 2003-08-08 2008-11-05 日産自動車株式会社 バイポーラ電池、組電池、複合組電池、および組電池または複合組電池を用いた車両
JP3894182B2 (ja) * 2003-10-10 2007-03-14 日産自動車株式会社 組電池
EP1530247A3 (en) * 2003-10-10 2005-05-18 Nissan Motor Co., Ltd. Battery comprising a stack of unit cells and method of making the same
JP4426861B2 (ja) 2004-02-04 2010-03-03 エナックス株式会社 薄型二次電池セル及びその製造方法、並びに二次電池モジュール
CN100477336C (zh) * 2004-05-31 2009-04-08 日产自动车株式会社 电池组及其制造方法
JP2006196428A (ja) * 2004-05-31 2006-07-27 Nissan Motor Co Ltd 組電池およびその製造方法
JP2006066311A (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd リチウム二次電池
JP4211769B2 (ja) * 2005-08-19 2009-01-21 日産自動車株式会社 自動車用電池
EP2143161A1 (en) 2007-04-24 2010-01-13 TEMIC Automotive Electric Motors GmbH Energy storage assembly with poka-yoke connections
EP2143159A1 (en) 2007-04-24 2010-01-13 TEMIC Automotive Electric Motors GmbH Electrochemical cell with weld points connections and energy storage assembly
CN101682018A (zh) 2007-04-24 2010-03-24 Temic汽车电机有限公司 电化学电池和储能组件
JP2010525551A (ja) 2007-04-24 2010-07-22 テミツク・オートモテイーベ・エレクトリツク・モータース・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 黒鉛化不可能な炭素電極を持つ電気化学単電池及びエネルギー貯蔵装置
JP5076639B2 (ja) * 2007-05-22 2012-11-21 日産自動車株式会社 二次電池およびこれを搭載した車両
JP5526481B2 (ja) * 2007-06-06 2014-06-18 日産自動車株式会社 二次電池およびその製造方法
EP2001073B1 (en) * 2007-06-06 2012-02-22 Nissan Motor Co., Ltd. Secondary battery and method of producing the secondary battery
US8318347B2 (en) * 2007-10-10 2012-11-27 Panasonic Corporation Lithium ion secondary battery

Also Published As

Publication number Publication date
US20120129037A1 (en) 2012-05-24
EP2389697A1 (de) 2011-11-30
WO2010084026A1 (de) 2010-07-29
DE102009006117A1 (de) 2010-07-29
BRPI1007008A2 (pt) 2016-03-22
WO2010084026A8 (de) 2011-12-08
EP2389697B1 (de) 2014-06-04
CN102292846A (zh) 2011-12-21
JP2012516009A (ja) 2012-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20110135925A (ko) 전기화학적 에너지 저장 셀
EP2750241B1 (en) Electrode assembly having stepped levels and battery cell, battery pack, and device comprising same
US8574736B2 (en) Hybrid-typed electrode assembly of capacitor-battery structure
JP6084410B2 (ja) ２次電池および２次電池を含む自動車
US11329337B2 (en) Energy storage device
US20100216001A1 (en) Rechargeable battery
KR102411957B1 (ko) 배터리 셀용 전극 스택의 제조 방법, 그리고 배터리 셀
KR20120036862A (ko) 나노다공성 세퍼레이터 상의 전극 직접 코팅을 이용한 배터리
EP2919312B1 (en) Battery cell comprising electrode assembly having alternating alignment structure
KR20130132231A (ko) 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
KR20130119457A (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차전지
JP7446444B2 (ja) 断線防止層を含む電極組立体及びその製造方法
CN107634250B (zh) 用于制造用于电池单池的电极单元的方法和电极单元
KR20080009350A (ko) 용량 및 안전성을 향상시킨 이차전지
KR20080008245A (ko) 안정적인 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체및 이를 포함하고 있는 전기화학 셀
KR20200043402A (ko) 배터리 단자 용 리드 탭
KR20130035754A (ko) 다공성 구조의 이차전지 및 이를 포함하는 전지모듈
KR101345349B1 (ko) 신규한 구조의 전극조립체
KR100323477B1 (ko) 콘덴서
KR101192092B1 (ko) 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이온 이차전지
WO2009048303A2 (en) Electrochemical cell
KR20130031076A (ko) 다공성 구조의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20170030782A (ko) 시트 구조의 전지케이스를 포함하는 파우치형 전지셀
KR102167431B1 (ko) 두께가 상이한 단일 전극리드로 결합된 전지셀 어셈블리
JP7384522B2 (ja) 二次電池用電池ケース及びパウチ型二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid