KR20130130675A - 쌍극 전극을 함유하는 장방형 전지를 포함하는 배터리 - Google Patents

쌍극 전극을 함유하는 장방형 전지를 포함하는 배터리 Download PDF

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페터 필그람
헨리크 한
에른스트 로베르트 바렌슈에
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에보닉 리타리온 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 일부 영역 음극 (-)로서 형성되고 반대쪽 측면이 적어도 일부 영역 양극 (+)로서 고안되는 실질적으로 장방형의 자급식 전지 하우징 (1)을 복수개 포함하는 배터리 (0)로서, 여기서 전지 하우징 (1)은 극 (+) 상에 극 (-)가 서로 지지하고 있고 양의 접촉부 (14)와 음의 접촉부 (13) 사이에 연장되어 있으며, 전지 하우징 (1)이 각각 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임 (2)로 둘러싸여 있는 배터리에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 내부 저항이 낮아 빠른 충전 또는 방전을 필요로 하는 용품 (고전력 용품)에 적합한 배터리를 제공하는 것이다. 상기 목적은, 구리 및 알루미늄으로 형성되고, 구리 쪽이 활성 애노드 물질 (9)로 코팅되고 알루미늄 쪽이 활성 캐소드 물질 (8)로 코팅되며, 1개의 전지 하우징 (1) 내에서 그의 극 (+), (-)에 대해 평행하게 연장되며, 이온성 밀봉부를 제공하도록 전지 하우징 (1)의 프레임 (2)에 부착되어 전지 하우징 (1)을 2개 이상의 직렬-연결된 갈바니 전지로 분할하는 1개 이상의 편평한 2원금속 부재 (7)에 의해 달성된다.

Description

쌍극 전극을 함유하는 장방형 전지를 포함하는 배터리 {BATTERY COMPRISING CUBOID CELLS WHICH CONTAIN A BIPOLAR ELECTRODE}
본 발명은, 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 부분적으로 음극으로서 구성되고 반대쪽 측면이 적어도 부분적으로 양극으로서 구성되는 본질적으로 폐쇄된 사실상 장방형의 전지 하우징(housing)을 복수개 갖는 배터리로서, 여기서 전지 하우징은 극 대 극 병치되어 있고 양(positive)의 접촉부와 음(negative)의 접촉부 사이에 연장되어 있으며, 전지 하우징이 각각의 경우 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임과 접해 있는 배터리에 관한 것이다.
상기 배터리는 WO 2009/103527 A1에 공지되어 있다.
본 발명에 있어서, 전기화학 전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 전환시키기 위한 장치이다. 이는, 이온-전도성 전해질이 충전되어 있고 애노드 및 캐소드가 배열되어 있는 공간에 의해 형성된다. 전해질은 이온이 상기 공간을 떠날 수 없도록 상기 공간에 보유된다. 애노드 및 캐소드는 복수의 부분으로 구성될 수 있다. 애노드와 캐소드간의 단락을 방지하기 위해, 전극들 사이에 이온 전도성의 절연성 세퍼레이터가 배열될 수 있다.
활성 물질은, 본원에서 사용되는 의미로, 이온을 도입 및 방출할 수 있는 물질이다. 애노드 활성 물질은 애노드를 형성하고, 캐소드 활성 물질은 캐소드를 형성한다. 애노드 활성 물질의 반대활성 물질은 캐소드 활성 물질이고, 캐소드 활성 물질의 반대활성 물질은 애노드 활성 물질이다.
서로 전기적으로 연결되어 있는 2개 이상의 전기화학 전지가 배터리를 형성한다.
본원에서 사용되는 용어 전지 하우징은 1개 이상의 전기화학 전지를 포함하는 기계적 어셈블리를 지칭한다.
WO 2009/103527 A1에는 차량에 사용하기에 적합한 고전압 이차 리튬 이온 배터리의 구조가 기재되어 있다. 여기서, 각각의 전지 하우징은 정확히 1개의 전기화학 전지를 수용하고; 단일 전지의 용량을 증가시키기 위해, 동일한 극성의 전극 포일 복수개가 그 안에서 전원 출력 탭을 통해 전기적으로 연결된다. 따라서, 전지 하우징의 극들 사이의 전압은 활성 물질의 선택에 의해 직접 결정되고; 예로서 언급된 Li 이온 실시양태의 경우, 전지 하우징 당 3.6 V의 전지 전압이 예상된다. 제시된 배터리 내에서, 배터리 전압이 약 108 V이도록 30개의 전지 하우징이 직렬로 연결된다.
이러한 배터리는 고용량이 요구되는 용도 (고에너지 용품)에 적합하다. 전원 출력 탭을 통해 전지 내에서 연결되는 것의 이론상 단점은 비교적 높은 내부 저항으로서, 이는 충전 및 방전 속도를 감소시킨다. 또한, 이는 제조 비용을 증가시킨다.
상기 종래 기술에 비추어, 본 발명의 목적은, 내부 저항이 낮아 빠른 충전 또는 방전을 필요로 하는 용품 (고전력 용품)에 적합한 서두에서 언급된 일반 유형의 배터리를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 구리 및 알루미늄으로 이루어지고, 구리 쪽이 애노드 활성 물질로 코팅되고 알루미늄 쪽이 캐소드 활성 물질로 코팅되며, 전지 하우징의 극들에 대해 평행하게 연장되는 방식으로 1개의 전지 하우징 내에 배열되고, 전지 하우징을 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징의 프레임에 접합되는 1개 이상의 편평한 2원금속(bimetal)에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명은, 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 부분적으로 음극으로서 구성되고 반대쪽 측면이 적어도 부분적으로 양극으로서 구성되는 본질적으로 폐쇄된 사실상 장방형의 전지 하우징을 복수개 갖는 배터리이며, 여기서 전지 하우징은 극 대 극 병치되어 있고 양의 접촉부와 음의 접촉부 사이에 연장되어 있으며, 전지 하우징이 각각의 경우 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임과 접해 있는 배터리로서, 구리 및 알루미늄으로 이루어지고, 구리 측이 애노드 활성 물질로 코팅되고 알루미늄 측이 캐소드 활성 물질로 코팅되며, 1개의 전지 하우징 내에서 그의 극들에 대해 평행하게 연장되며, 전지 하우징을 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징의 프레임에 접합되는 1개 이상의 편평한 2원금속을 특징으로 하는 배터리를 제공한다.
본 발명의 기본 개념은 1개의 전기화학 전지뿐만 아니라, 전지 하우징 유닛 내에서 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지를 제공하는 것이다. 본 발명에 따라, 전기적 연결은 애노드 및 캐소드를 위한 집전체로서의 역할을 동시에 하는 2원금속을 통해 시행된다. 본 발명에 따라, 2원금속은 이온성 밀봉부를 형성하도록 프레임에 접합되기 때문에, 즉, 2원금속의 두 측면 상의 전해질은 서로 접촉하지 않기 때문에, 2원금속을 통과하는 이온 교환은 일어날 수 없다. 단지 전자만이 2원금속을 통과하여 이동하고, 이러한 방식으로 직렬로 연결하는데 필요한 폐쇄된 전기 회로를 생성한다.
이러한 배열의 이점은 전류가 직렬로 연결된 전극들 사이에서 2원금속의 전체 영역 상에서 유동할 수 있고, 그 결과 내부 저항이 감소한다는 것이다. 그로 인해 충전 및 방전 속도가 증가하고, 또한, 배터리로부터 보다 적은 폐열이 제거되어야 한다. 또한, 전지 하우징 내의 전원 출력 탭도 불필요하며, 이는 전지 하우징의 제조를 단순화시키고 보다 유리하게 한다.
본 발명에 따른 개별 전지 하우징의 용량은, 소정의 부피에서, 종래 기술에 기재된 전지 하우징의 경우보다 낮지만, 고전력 용품의 경우 이는 중요하지 않다. 여기서, 대신에 단일 전지 하우징의 극들 사이의 전압이 동일한 활성 물질의 경우 종래 기술보다 2배 이상 큰 것이 유리하다.
전체적으로, 본 발명은 고전력 배터리에 공지된 고에너지 배터리의 구조적 이점을 제공한다.
유리하게는 전지 하우징의 음극은 내부가 애노드 활성 물질로 코팅된 시트-유사 구리체(copper body)에 의해 형성되고, 상응하게 전지 하우징의 양극은 내부가 캐소드 활성 물질로 코팅된 시트-유사 알루미늄체(aluminum body)에 의해 형성되어야 한다. 이러한 방식으로, 전지 하우징은 특히 컴팩트하고, 그의 내부 저항은 더욱 감소한다.
극은 그의 내부가 활성 물질로 코팅되는 경우, 2원금속에 적용된 활성 물질이 전지 하우징 내에서 극에 반대활성 물질이 적용된 전기화학 전지를 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 전지 하우징은 특히 컴팩트하다.
또한, 프레임 내에 2개 이상의 2원금속을 배치할 수 있고, 이러한 방식으로 전지 하우징을 3개 이상의 전기화학 전지로 분할할 수 있다. 본 목적을 위해서, 구리 및 알루미늄으로 이루어지고, 구리 쪽이 애노드 활성 물질로 코팅되고 알루미늄 쪽이 캐소드 활성 물질로 코팅되며, 전지 하우징 내에서 제1의 2원금속에 대해 평행하게 연장되고, 전지 하우징을 직렬로 연결된 3개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징의 프레임에 접합되는 제2의 편평한 2원금속이 제공되고, 여기서, 제1의 2원금속에 적용된 활성 물질은 제2의 2원금속에 반대활성 물질이 적용된 전기화학 전지를 형성한다.
본 발명의 특정 실시양태는 전지 하우징의 프레임 주위를 둘러싸는 1개 이상의 클램핑 수단에 의해 클램핑되어 스택을 형성하는 전지 하우징을 제공한다. 그러면 전지 하우징의 프레임과 클램핑 수단 사이에 클램핑력(clamping force)이 직접 전달된다. 이는 전지 하우징의 극들 사이에서 접촉이 우수한 기계적으로 매우 안정한 배터리를 형성한다.
바람직하게는 배터리의 전지 화학은 리튬 이온에 기초한다. 본 목적을 위해서 통상의 활성 물질을 사용할 수 있다. 이들은 애노드 활성 물질의 경우, 흑연; 비결정질 탄소; 리튬 저장 금속 및 Li 합금, 예컨대 나노결정질 또는 비결정질 규소 및 규소-탄소 복합체, 주석, 알루미늄 및 안티몬; 및 Li4Ti5O12 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태는 리튬-티타늄-함유 애노드 물질 (LTO로서 공지)을 사용하여 달성될 수 있다: Li 티타네이트 (Li4Ti5O12)가 애노드 물질로 사용되는 경우, 2원금속은 생략될 수 있고, 대신에 알루미늄으로 이루어진 "단일금속", 즉, 순수 알루미늄 포일이 사용될 수 있다. 애노드 물질로서 높은 전위로 인해 티타네이트는 알루미늄 포일에 적용될 수도 있다. 그러면, 알루미늄 단일금속은 애노드 및 캐소드 둘 모두를 위한 지지 물질로서 적합하여, 분리층으로서 사용될 수도 있다. LTO 애노드로 인해, 알루미늄 단일금속은 전지를 한층 더 단순화시키고, 물질들 간의 전이가 불필요하며, 내부 저항은 잠재적으로 더욱 감소하고, 전지는 보다 저렴해진다. 그러하지 않을 경우, 배터리는 2원금속의 경우와 정확히 동일한 구조를 갖는다.
따라서, 본 발명은 또한, 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 부분적으로 음극으로서 구성되고 반대쪽 측면이 적어도 부분적으로 양극으로서 구성되는 본질적으로 폐쇄된 사실상 장방형의 전지 하우징을 복수개 갖는 배터리이며, 여기서 전지 하우징은 극 대 극 병치되어 있고 양의 접촉부와 음의 접촉부 사이에 연장되어 있으며, 전지 하우징이 각각의 경우 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임과 접해 있는 배터리로서, 알루미늄으로 이루어지고, 한쪽 측면이 리튬 티타네이트를 함유하는 애노드 활성 물질로 코팅되고 다른쪽 측면이 캐소드 활성 물질로 코팅되며, 1개의 전지 하우징 내에서 그의 극들에 대해 평행하게 연장되고, 전지 하우징을 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징의 프레임에 접합되는 1개 이상의 편평한 단일금속을 특징으로 하는 배터리를 제공한다.
단일금속 전지 및 2원금속 전지를 위한 캐소드 물질은 자유롭게 선택될 수 있고; 단일금속 전지의 경우, 단독의 애노드 물질이 Li 티타네이트로서 고정된다. 따라서, 둘 모두의 실시양태에서, 캐소드 활성 물질로서 다음을 사용할 수 있다:
LiMxO2 유형의 리튬 금속 산화물, 예컨대 LiCoO2; LiNiO2; LiNi1 - xCoxO2; LiNi0.85Co0.1Al0.05O2; Li1 +x(NiyCo1 -2 yMny)1- xO2 (0 ≤ x ≤ 0.17, 0 ≤ y ≤ 0.5); 도핑 또는 비도핑된 LiMn2O4 스피넬; 및 도핑 또는 비도핑된 리튬 금속 인산염 LiMPO4, 예컨대 LiFePO4, LiMnPO4, LiCoPO4, LiVPO4; 및 전환 물질, 예컨대 불화철(III) (FeF3) 또는 이들의 혼합물.
상기 언급된 활성 물질은 임의의 전도성 첨가제 및 결합제와 그 자체로 공지되어 있는 방식으로 혼합되고, 극체 또는 2원금속에 적용된다.
바람직하게는 2원금속은 알루미늄 포일 및 구리 포일로부터 상기 두 포일을 저온 용접함으로써 그 자체로 공지되어 있는 방식으로 제조된다. 본 목적을 위해서, 우선 포일은 표면 상에 높은 표면 품질이 제공 (연마)되고 (이는 나중에 계면을 형성함), 이어서, 소정의 열 적용 없이 그러나 고압 하에 서로 압축된다. 포일들의 인접 및 이들의 낮은 조도는 계면에서 접착 표면력이 작용하여 포일들이 함께 고정되게 한다. Cu/Al 2원금속 포일의 제법은 그 자체로 종래 기술이다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 배터리의 전지 하우징을 제공한다.
본 발명을 하기 실시예에 의해 도면을 사용하여 예시한다. 도면은 개략적으로 다음을 나타낸다:
도 0: 설명도;
도 1: 2개의 전기화학 전지를 함유하는 전지 하우징의 단면도;
도 2: 3개의 전기화학 전지를 함유하는 전지 하우징의 단면도;
도 3: 전지 하우징의 평면도;
도 4: 배터리 측면도;
도 5: 배터리 평면도.
도 1은 가장 간단한 형태의 본 발명에 따른 배터리 (0)의 전지 하우징 (1)을 나타낸다. 전지 하우징 (1)은, 특히, 도 1의 단면도와 도 3의 평면도의 조합으로부터 알 수 있는 바와 같이, 사실상 장방형이고 편평하다. 단면도에서, 전지 하우징 (1)의 두께는 과장되어 있고, 실제로, 전지 하우징 (1)은 더 편평할 수 있다.
전지 하우징 (1)의 하중-지지 부분은 비전도성 중합체로 이루어진 프레임 (2)이다. 프레임 (2)는 한쪽 면이 구리체 (3)에 의해 폐쇄되어 있고 다른쪽 면이 알루미늄체 (4)에 의해 폐쇄되어 있다. 두 금속체 (3), (4) 모두 장방형 전지 하우징 (1)의 반대쪽 측면을 형성하는 편평한 포일이다. 구리체 (3)은 전지 하우징의 음극 (-)로서의 역할을 하고, 알루미늄체 (4)는 양극 (+)로서의 역할을 한다.
구리체 (3)은 그의 내부가 애노드 활성 물질 (5)로 코팅되는 반면에, 알루미늄체 (4)는 캐소드 활성 물질 (6)으로 코팅된다. 따라서, 금속체 (3), (4)는 두 전극을 위한 집전체로서의 역할도 한다. 금속체 (3), (4)간의 단락은 이와 관련하여 절연체로서의 역할도 하는 프레임 (1)에 의해 방지된다.
두 활성 물질 (5), (6)은 그 자체로 이차 리튬 이온 전지에 대해 공지되어 있는 다음의 혼합물이다: 즉, 애노드의 경우, 흑연; 비결정질 탄소; 리튬 저장 금속 및 합금, 예컨대 나노결정질 또는 비결정질 규소 및 규소-탄소 복합체, 주석, 알루미늄 및 안티모니; 및 Li4Ti5O12 또는 이들의 혼합물, 및 캐소드의 경우, LiMxO2 유형의 리튬 금속 산화물, 예컨대 LiCoO2; LiNiO2; LiNi1 - xCoxO2; LiNi0 .85Co0 .1Al0 .05O2; Li1+x(NiyCo1-2yMny)1-xO2 (0 ≤ x ≤ 0.17, 0 ≤ y ≤ 0.5); 도핑 또는 비도핑된 LiMn2O4 스피넬; 및 도핑 또는 비도핑된 리튬 금속 인산염 LiMPO4, 예컨대 LiFePO4, LiMnPO4, LiCoPO4, LiVPO4; 및 전환 물질, 예컨대 불화철(III) (FeF3) 또는 이들의 혼합물.
두 금속체 (3), (4) 상의 활성 물질 (5), (6)은 함께 전기화학 전지를 형성하지는 않지만, 전지 하우징 (1)의 대략 중앙에 삽입된 2원금속 (7) 상의 각각의 반대활성 물질 (6), (5)와 함께 상기 전지를 형성할 뿐이다.
2원금속 (7)은 구리 포일 (7.1) 및 알루미늄 포일 (7.2)로 이루어진다. 본 목적을 위해서, 두 포일 (7.1), (7.2)는 서로 대면하는 측면 상에 높은 표면 품질 (연마 등의 결과로서 매우 낮은 조도)이 제공되고, 고압 하에 함께 압축되어, 저온 용접이 일어나고 포일 (7.1), (7.2)는 사실상 분리불가능하게 접합되어 2원금속 (7)을 형성한다.
편평한 2원금속 (7)은 전지 하우징 (1)을 통과하여 대략 중앙으로 두 극 (+), (-)에 대해 평행하게 연장되어, 상기 전지 하우징을 2개의 전기화학 전지로 분할한다. 2원금속은 각각의 2개의 전기화학 전지를 위한 전극 (즉, 음극 (-)를 대면하는 전지를 위한 캐소드 및 양극 (+)를 대면하는 전지를 위한 애노드)로서의 기능을 한다. 본 목적을 위해서, 음극 (-)과 대면하는 2원금속 (7)의 알루미늄 포일 (7.2)는 캐소드 활성 물질 (8)로 코팅되고; 상응하게 양극 (+)과 대면하는 2원금속 (7)의 구리 포일 (7.1)은 애노드 활성 물질 (9)로 코팅된다.
전지 하우징 (1)은 2원금속 (7)의 양쪽 측면 상에 전해질 (10)으로 충전된다. 전해질로서, 그 자체로 공지되어 있는 방식으로, 예를 들면, 에틸렌 카르보네이트 (EC), 디메틸카르보네이트 (DC), 프로필렌 카르보네이트 (PC), 메틸 프로필 카르보네이트 (PMC), 부틸렌 카르보네이트 (BC), 디에틸 카르보네이트 (DEC), γ-부티로락톤 (γ-BL), SOCl2 및/또는 SO2 중의 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiClO4, 리튬 비스옥살레이토보레이트 (Libob) 및/또는 리튬 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 (BTA, LiN(SO2CF3)2)의 용액을 사용할 수 있다. 통상 전해질 용액은 0.1 내지 5 몰/ℓ, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2 몰/ℓ의 전해질 염을 함유한다.
각각의 경우 전해질 (10)은 2원금속 (7)과 금속체 (3), (4)의 사이의 공간을 채우고, 여기서 각각의 경우 금속체 또는 2원금속의 애노드 및 캐소드는 전기화학 전지가 2원금속 (7)의 각각의 측면 상에 형성되도록 배열된다. 전극들은 각각의 경우 전극들간의 단락을 방지하기 위해 철-투과성이지만 절연성의 세퍼레이터 (11)에 의해 서로 분리되어 있다. 2원금속 (7)은 프레임 (2) 상에 설치되고, 2원금속 상에 철 브릿지(bridge)가 형성되지 않도록 접촉부 영역에서 밀봉부 (12)에 의해 이온 밀봉된다. 따라서, 애노드 (5)/캐소드 (8) 및 애노드 (9) 및 캐소드 (6)을 포함하는 2개의 전기화학 전지는 서로 이온 분리되어 있지만, 2개의 전기화학 전지가 전지 하우징 (1)의 2개의 극 (+), (-) 사이에 직렬로 연결되도록 2원금속을 통하여 폐쇄된 전기 회로가 있다.
본 발명에 따라, 전지 하우징을 2개의 2원금속에 의해 3개의 전기화학 전지로 분할할 수도 있다. 제2의 2원금속 (7*)을 갖는 상응하는 층 배열을 도 2에 나타낸다. 물론, 전지 하우징 당 전지의 개수는 2개 초과의 2원금속을 사용함으로써 더 증가할 수도 있다.
도 4 및 5는 복수의 전지 하우징 (1)을 조립하여 배터리 (0)을 형성할 수 있는 방법을 나타낸다. 본 목적을 위해서, 전지 하우징 (1) (묘사된 예에서 개수 6개)은 각각의 경우 음의 접촉부 (13)과 양의 접촉부 (14) 사이에서 (+) 옆에 (-) 병치로 반대 극과 스택킹되고, 클램핑 수단 (15)에 의해 클램핑된다. 개별 전지 하우징의 직렬 연결은 이러한 방식으로 형성된다. 전지 화학이 3.6 V 리튬 이온 기술에 기초하고, 각각의 전지 하우징 (1)이 도 1에 나타낸 바와 같이 2개의 전기화학 전지를 함유하는 경우, 접촉부 (13), (14) 사이의 총 배터리 전압은 43.2 V이다. 용량을 증가시키기 위해, 동일한 전압을 갖는 2개의 배터리 (0)를 병렬로 연결할 수 있다.
배터리 (0)에 작용하는 외력 및 내력은 개별 전지 하우징 (1)의 프레임 (2) 및 클램핑 수단 (15)에 의해 쓰인다. 기계적으로 민감한 전극 및 세퍼레이터는 이러한 방식으로 파괴되는 힘의 작용이 없도록 유지된다.
배터리 및 전지 하우징을 완전히 개략적으로 묘사하였다. 이들은 WO 2009/103527 A1에 나타낸 바와 같이 적절히 구성될 수 있다. WO 2009/103527 A1은 개시 내용과 관련하여 본원에 참고로 인용된다. 아울러, 배터리는 그 자체로 공지되어 있는 기능성 유닛, 예를 들어 냉각 장치 및/또는 배터리 관리 시스템이 제공될 수 있다.
0 배터리
1 전지 하우징
2 프레임
3 구리체
4 알루미늄체
5 Cu체 상의 애노드 활성 물질
6 Al체 상의 캐소드 활성 물질
7 2원금속
71 2원금속 중의 Cu 포일
72 2원금속 중의 Al 포일
7* 제2의 2원금속
8 2원금속 상의 캐소드 활성 물질
9 2원금속 상의 애노드 활성 물질
10 전해질
11 세퍼레이터
12 밀봉부
13 음의 접촉부
14 양의 접촉부
15 클램핑 수단
(-) 음극
(+) 양극

Claims (11)

  1. 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 부분적으로 음극 (-)으로서 구성되고 반대쪽 측면이 적어도 부분적으로 양극 (+)로서 구성되는 본질적으로 폐쇄된 사실상 장방형의 전지 하우징(housing) (1)을 복수개 갖는 배터리 (0)이며, 여기서 전지 하우징 (1)은 극 (-) 대 극 (+) 병치되어 있으며 양(positive)의 접촉부 (14)와 음(negative)의 접촉부 (13) 사이에 연장되어 있고, 전지 하우징 (1)이 각각의 경우 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임 (2)와 접해 있는 배터리로서, 구리 및 알루미늄으로 이루어지고, 구리 쪽이 애노드 활성 물질 (9)로 코팅되며 알루미늄 쪽이 캐소드 활성 물질 (8)로 코팅되고, 1개의 전지 하우징 (1) 내에서 그의 극 (+), (-)에 대해 평행하게 연장되고, 전지 하우징 (1)을 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징 (1)의 프레임 (2)에 접합되는 1개 이상의 편평한 2원금속(bimetal) (7)을 특징으로 하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서, 전지 하우징 (1)의 음극 (-)가, 내부가 애노드 활성 물질 (5)로 코팅된 시트-유사 구리체(copper body) (3)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전지 하우징 (1)의 양극 (+)가, 내부가 캐소드 활성 물질 (6)으로 코팅된 시트-유사 알루미늄체(aluminum body) (4)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 2원금속 (7)에 적용된 활성 물질 (8), (9)가, 전지 하우징 (1) 내에서 극 (+), (-)에 반대활성 물질 (5), (6)이 적용된 전기화학 전지를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 구리 및 알루미늄으로 이루어지고, 구리 쪽이 애노드 활성 물질 (5)로 코팅되며 알루미늄 쪽이 캐소드 활성 물질 (6)으로 코팅되고, 전지 하우징 (1) 내에서 제1의 2원금속 (7)에 대해 평행하게 연장되고, 전지 하우징 (1)을 직렬로 연결된 3개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징 (1)의 프레임 (2)에 접합되는 1개 이상의 제2의 편평한 2원금속 (7*)을 특징으로 하고, 여기서 제1의 2원금속 (7)에 적용된 활성 물질은, 반대활성 물질이 제2의 2원금속 (7*)에 적용된 전기화학 전지를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전지 하우징 (1)이, 프레임 (2)의 주위를 둘러싸는 1개 이상의 클램핑 수단 (15)에 의해 클램핑되어 스택을 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 애노드 활성 물질 (5), (9)가 흑연; 비결정질 탄소; 리튬 저장 금속 및 합금, 예컨대 나노결정질 또는 비결정질 규소 및 규소-탄소 복합체, 주석, 알루미늄 및 안티몬; 및 Li4Ti5O12 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 활성 물질 (6), (8)이 LiMxO2 유형의 리튬 금속 산화물, 예컨대 LiCoO2; LiNiO2; LiNi1 - xCoxO2; LiNi0.85Co0.1Al0.05O2; Li1 +x(NiyCo1 -2 yMny)1- xO2 (0 ≤ x ≤ 0.17, 0 ≤ y ≤ 0.5); 도핑 또는 비도핑된 LiMn2O4 스피넬; 및 도핑 또는 비도핑된 리튬 금속 인산염 LiMPO4, 예컨대 LiFePO4, LiMnPO4, LiCoPO4, LiVPO4; 및 전환 물질, 예컨대 불화철(III) (FeF3) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 2원금속 (7)이, 알루미늄 포일 (72)에 저온-용접된 구리 포일 (71)인 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 각각의 경우 한쪽 측면이 적어도 부분적으로 음극 (-)로서 구성되고 반대쪽 측면이 적어도 부분적으로 양극 (+)로서 구성되는 본질적으로 폐쇄된 사실상 장방형의 전지 하우징 (1)을 복수개 갖는 배터리 (0)이며, 여기서 전지 하우징 (1)은 극 (-) 대 극 (+) 병치되어 있고 양의 접촉부 (14)와 음의 접촉부 (13) 사이에 연장되어 있고, 전지 하우징 (1)이 각각의 경우 전기적으로 비전도성인 기계적 지지 프레임 (2)와 접해 있는 배터리로서, 알루미늄으로 이루어지고, 한쪽 측면이 리튬 티타네이트 (Li4Ti5O12)를 함유하는 애노드 활성 물질 (9)로 코팅되고 다른쪽 측면이 캐소드 활성 물질 (8)로 코팅되며, 1개의 전지 하우징 (1) 내에서 그의 극 (+), (-)에 대해 평행하게 연장되고, 전지 하우징 (1)을 직렬로 연결된 2개 이상의 전기화학 전지로 분할하는 방식으로 이온성 밀봉부를 형성하도록 전지 하우징 (1)의 프레임 (2)에 접합되는 1개 이상의 편평한 단일금속을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 청구된 배터리 (0)의 전지 하우징 (1).
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