KR20170032900A - 각형 배터리 셀의 제조 방법 - Google Patents

각형 배터리 셀의 제조 방법 Download PDF

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레네 호르눙
세예드 모하마드 세예드 아바시
시한 카플란
안셀름 베르크
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 캐소드 층, 애노드 층 및 적어도 2개의 분리막 층을 포함하는 각형 배터리 셀(10)의 제조 방법에 관한 것이다. 하나 또는 2개의 와인딩 보드, 캐소드 층, 애노드 층 및 적어도 2개의 분리막 층은 서로 평행하게 그리고 초기 배치를 형성하기 위한 와인딩 축에 대해 평행하게 공간적으로 배치된다. 초기 배치는 와인딩 축을 중심으로 감겨서 배터리 와인딩(12)을 형성하고, 상기 배터리 와인딩(12)은 셀 하우징 내로 삽입되며, 캐소드 층 및 애노드 층은 집전체(42, 44)와 접촉하고, 셀 하우징은 액체 전해질로 채워지며, 셀 하우징은 폐쇄된다. 본 발명은 또한 각형 배터리 셀(10) 및 상기 각형 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리를 구비한 차량에 관한 것이다.

Description

각형 배터리 셀의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A PRISMATIC BATTERY CELL}
본 발명은 캐소드 층, 애노드 층 및 적어도 2 개의 분리막 층을 포함하는 각형 배터리 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 방법에 따라 제조된 각형 배터리 셀, 및 이러한 각형 배터리 셀이 설치된 차량에 관한 것이다.
자동차 분야에서 사용되는 리튬 이온 어큐뮬레이터는 볼륨 활용의 이유로 대개 각형이다. 셀 하우징의 내부에는, 예를 들어 캐소드, 애노드 및 분리막 층으로 압연되는 평면 압착 배터리 와인딩(jelly rolls)이 있다. 셀 하우징은 배터리 와인딩의 삽입 후 그리고 압력 밀봉 방식 폐쇄 전에 액체 전해질로 충전된다. 예를 들어, 미국 특허 제 8,641,015 B2호는 4개의 배터리 와인딩이 배치된 이러한 각형 배터리 셀을 개시한다.
본 명세서의 범위에서 캐소드 및 애노드로 지칭되는 전극들의 전기적 접촉은 예를 들어 다음과 같이 이루어진다: 2개의 전극은 정확히 서로 중첩되지 않고, 와인딩 축의 방향으로 약간 오프셋된다. 이 방법은 예를 들어 DE 10 2012 213 420 A1에 기술되어있다. 각각의 전극의 네거티브 전압은 배터리 와인딩의 개방된 좁은 측면에서 그리고 포지티브 전압은 반대편의 다른 개방된 좁은 측면에서 탭될 수 있다. 돌출한 필름 스트립은 구리 또는 알루미늄으로 이루어진 용접된, 스트립형 박판 부품(소위 집전체)과 접촉한다. 셀 하우징 내부에서 집전체들의 접촉, 및 셀 하우징을 통해 밖으로 전류 경로의 안내는 매우 까다롭다. 배터리 와인딩을 셀 하우징 내로 삽입한 후에 그리고 셀 하우징을 폐쇄한 후에, 셀 하우징의 커버에 있는 작은 구멍을 통해 전해질로 셀 하우징이 채워진다. 배터리 셀 제조의 마지막 공정 중 하나로서, 상기 개구가 폐쇄 부재로 폐쇄된다.
젤리 롤의 다른 예는 미국 특허 제 5,552,239호 및 일본 특허 제 2009-266737호에 공지되어있다.
미국 특허 제 US 2012/0189888호에는 캐소드 층, 애노드 층 및 이들 사이에 배치된 분리막이 나선형으로 리튬 이온 배터리 셀이 개시되어있다.
본 발명의 과제는 각형 배터리 셀의 제조 방법 및 각형 배터리 셀을 개선하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항들에 따른 각형 배터리 셀의 제조 방법 및 각형 배터리 셀에 의해 해결된다.
캐소드 층, 애노드 층 및 적어도 2개의 분리막 층을 포함하는 각형 배터리 셀의 본 발명에 따른 제조 방법에서, 하나 또는 2개의 와인딩 보드, 캐소드 층, 애노드 층 및 적어도 2개의 분리막 층은 서로 평행하게 그리고 초기 배치를 형성하기 위한 와인딩 축에 대해 평행하게 공간적으로 배치되며, 초기 배치는 와인딩 축을 중심으로 감겨서 배터리 와인딩을 형성하고, 배터리 와인딩은 셀 하우징 내로 삽입되며, 캐소드 층 및 애노드 층은 집전체와 접촉하고, 셀 하우징은 액체 전해질로 채워지며, 셀 하우징은 폐쇄된다.
배터리 와인딩이 셀 하우징 내로 삽입되는 단계, 캐소드 층 및 애노드 층이 집전체와 접촉하는 단계 및 셀 하우징이 액체 전해질로 채워지는 단계의 시간 순서는 임의적이다.
바람직한 실시예에 따르면, 정확히 하나의 배터리 와인딩이 셀 하우징 내로 삽입되며, 배터리 와인딩은 정확히 하나의 캐소드 층 및 정확히 하나의 애노드 층을 포함한다. 이는 용접 비용을 낮추는데, 그 이유는 단 하나의 배터리 와인딩이 전류 컨덕터에 용접되면 되기 때문이다. 특히 이것은 집전체의 재료 절감을 가져오는데, 그 이유는 이것이 더 이상 분기에 의해 다수의 배터리 와인딩으로 안내될 필요가 없기 때문이다. 부품 수가 더 적으면 추가 작업 단계가 생략되기 때문에 제조 공정에서도 장점이 있다. 전극당 하나의, 분기되지 않은(unbranched) 집전체가 사용될 수 있다. 집전체의 윤곽이 변경될 수 있으므로 집전체의 제조가 더 쉬워진다. 본 명세서의 범위에서, 캐소드 층 및 애노드 층은 캐소드 또는 애노드로서 지칭될 수 있거나 또는 공통으로 전극으로도 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 2개의 와인딩 보드 및 3개의 분리막 층이 사용된다. 이 경우, 단계 a)에서 캐소드 층, 애노드 층 및 3개의 분리막 층은 와인딩 축에 대해 수직으로 서로 중첩 배치되어 층 스택을 형성하고, 상기 층 스택의 상부 및 하부에 각각 하나의 와인딩 보드가 와인딩 축에 대해 평행하게 배치되고, 상기 층 스택은 층들을 분리막 층, 애노드 층, 분리막 층, 캐소드 층, 분리막 층의 순서로 포함한다. 단계 b)에서, 2개의 와인딩 보드 둘레에 감긴다.
대안적인 실시예에 따르면, 하나의 와인딩 보드 및 2개의 분리막 층이 사용되며, 단계 a)에서 먼저 캐소드 층, 애노드 층 및 2개의 분리막 층이 와인딩 보드에 고정되고, 단계 b)에서 와인딩 보드 둘레에 감긴다. 와인딩 공정의 시작 시, 애노드 및 캐소드는 용접 표면에서 와인딩 보드와 용접된다. 분리막도 와인딩 보드에 고정되며, 예를 들어 접착되거나, 크림핑되거나, 클램핑되거나 또는 특히 초음파 용접 또는 레이저 용접에 의해 용접된다.
이러한 대안적인 실시예의 장점은 코팅되지 않은, 긴 전극 에지가 더 이상 필요 없다는 것이다. 와인딩 보드가 전극에 용접되는 접촉 표면에만 코팅 물질이 없다. 이것은 더 큰 용량, 더 높은 에너지 밀도 및 재료비 절감으로 이어진다.
와인딩 보드는 바람직하게는 예를 들어, 제 1의 긴 변 및 제 2의 짧은 변을 갖는 직사각형 횡단면을 갖는 평판으로서 형성되는 것이 바람직하다. 와인딩 보드는 예를 들어 플라스틱, 특히 PBT, PP, PE, PET 또는 PEAK로 제조된다.
바람직한 실시예에 따르면, 캐소드 층 및/또는 애노드 층은 단계 d)에서 와인딩 보드를 통해 집전체와 접촉된다. 이를 위해, 와인딩 보드는 그 전방 면 및 후방 면에 전극들의 접촉을 위한 용접점들 및 집전체의 접촉을 위한 접속 표면들을 포함한다. 캐소드의 경우, 용접 표면은 예를 들어 알루미늄 스트립이고, 애노드의 경우에는 구리 스트립이다.
와인딩 공정의 시작 시, 애노드 및 캐소드는 용접 표면에서 와인딩 보드와 용접된다. 용접 표면은 예를 들어 와인딩 축에 대해 수직으로 또는 평행하게 또는 와인딩 축에 대해 실질적으로 수직으로 또는 실질적으로 평행하게 놓이므로, 충분한 접촉이 이루어지며 또한 와인딩 공정 중에 연결의 충분한 강도가 주어진다. 전극의 경우, 바람직하게는 용접되는 접촉 표면에만 코팅 물질이 없다. 이것은 더 많은 용량, 더 큰 에너지 밀도 및 재료 비용 절감으로 이어진다.
일 실시예에 따르면, 와인딩 축은 와인딩 보드의 긴 변에 대해 평행하며, 따라서 초기 배치는 와인딩 보드의 긴 변 둘레에 감긴다. 이 실시예에서, 캐소드 층 및 애노드 층은 와인딩 보드의 긴 변에 걸쳐 연장되는 용접 표면에 의해 와인딩 보드에 고정된다. 집전체가 접촉되는 접촉 영역은 와인딩 보드의 짧은 변에 걸쳐 연장된다.
대안적 실시예에 따르면, 와인딩 축은 와인딩 보드의 짧은 변에 대해 평행하며, 따라서 초기 배치는 와인딩 보드의 짧은 변 둘레에 감긴다. 이 경우, 캐소드 층 및 애노드 층을 와인딩 보드에 고정하는 용접 표면은 와인딩 보드의 짧은 변에 걸쳐 연장된다.
다른 실시예에 따르면, 와인딩 보드는 배터리 셀의 단자들에 대향 배치된 접속 표면들을 포함한다. 바람직하게는, 이로 인해 매우 단축된 집전체가 단자들로부터 접촉 영역으로의 경로를 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 와인딩 보드의 접속 표면들은 전극들이 고정된 용접 표면에 전기적으로 연결된다.
특히 바람직한 실시예에 따르면, 단계 c)에서 배터리 와인딩은 충전 개구 및/또는 파열 다이어프램이 와인딩 축에 대해 정렬되도록 셀 하우징 내로 삽입된다. 충전 개구가 와인딩 축에 대해 정렬되는 경우, 배터리 와인딩은 액체 전해질로 채워질 때 채우기에 더 적은 시간을 필요로 한다. 액체 전해질이 충전 개구를 통해 충전될 때 액체 전해질의 유동 방향은 이상적으로 와인딩 축에 대해 평행하다. 배터리 셀이 손상되더라도, 그에 의해 나타나는 다이내믹의 주 방향은 와인딩 축에 대해 평행하다. 이것은 압력이 과도하게 높을 때 파열 개구에서 액체 또는 가스가 쉽게 빠져나가게 한다. "와인딩 축에 대해 정렬되어" 라는 표현은 충전 개구가 와인딩 축 상에 또는 상기 와인딩 축과 작은 간격을 두고 놓이는 것을 말한다.
2개의 와인딩 보드 및 3개의 분리막 층을 갖는 실시예에서, 집전체와 전극의 용접 표면은 바람직하게는 와인딩 축에 대해 평행하게 배치되므로, 셀 하우징 내로 배터리 와인딩의 삽입시, 충전 개구 및/또는 파열 다이어프램이 와인딩 축에 대해 정렬되면, 전술한 장점이 주어진다.
다른 양태에 따르면, 전술한 방법 중 하나에 따라 제조된 각형 배터리 셀이 제공된다. 와인딩 보드는 셀 하우징, 특히 배터리 와인딩 내에 남아있다. 이 방법의 범위에서 기술된 특징들은 이들 방법에 따라 제조된 각형 배터리 셀에도 상응하게 적용된다.
본 발명에 따르면, 또한 적어도 하나의 그러한 배터리 셀을 포함하는 배터리를 구비한 자동차가 제공된다. 배터리는 바람직하게는 자동차의 구동 시스템에 연결된다. 자동차는 순수한 전기 자동차로 설계될 수 있으며 독점적으로 전기 구동 시스템을 포함할 수 있다. 대안으로서, 자동차는 전기 구동 시스템 및 내연기관을 포함하는 하이브리드 자동차로서 설계될 수 있다. 일부 변형예에서, 하이브리드 자동차의 배터리는 제너레이터를 통해 내연 기관의 초과량의 에너지로 내부적으로 충전될 수 있다. 외부 충전 가능한 하이브리드 자동차(PHEV, plug-in hybrid electric vehicle)는 또한 외부 전원 공급 장치를 통해 배터리를 충전할 수 있는 가능성을 제공한다.
본 발명의 실시예들이 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 종래 기술에 따른 각형 배터리 셀의 사시도이고,
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 초기 배치 및 배터리 와인딩을 도시하며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 와인딩의 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 그룹의 사시도이며,
도 5는 커버 그룹에 용접된 배터리 와인딩의 사시도이고,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 와인딩 보드의 사시도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초기 배치의 단면도이고,
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 와인딩의 단면도 및 평면도이며,
도 9a 및 도 9b는 종래의 및 본 발명의 전극 층을 평면도로 비교하여 도시하고,
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와인딩 보드의 전방 면 및 후방 면을 도시하며,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 와인딩을 단면도 및 측면도로 도시하며,
도 12a 및 도 12b는 종래의 및 본 발명의 커버 그룹 및 배터리 와인딩을 측 면도로 비교하여 나타낸다.
본 발명의 실시예들에 대한 하기 설명에서, 동일하거나 유사한 컴포넌트들 및 요소들은 동일하거나 유사한 도면 부호로 표시되고, 상기 컴포넌트들 또는 요소들의 반복 설명은 생략된다. 도면들은 본 발명의 대상을 개략적으로만 도시한다.
도 1은 종래 기술에 따른 각형 배터리 셀(10')을 사시도로 도시한다.
명확히 나타내기 위해, 각형 배터리 셀(10')은 셀 하우징 없이 도시되어 있고, 밀접하게 서로 나란히 배치된 4개의 배터리 와인딩(12') 및 커버 그룹(46')을 포함하며, 상기 커버 그룹(46')은 2개의 단자(14')를 포함하므로, 각형 배터리 셀(10')은 외부로부터 전기적으로 접촉된다.
커버 그룹(46)에는 또한 충전 개구(16') 및 파열 다이어프램(18')이 할당된다. 충전 개구(16') 및 파열 다이어프램(18')은 실질적으로 폐쇄 판(47')의 중앙에 놓이는 한편, 단자들(14')은 폐쇄 판(47')의 주변에 놓인다. 배터리 와인딩(12')은 셀 하우징 내로 삽입되고 액체 전해질로 채워진다. 화살표는 액체 전해질의 유입 방향(20')을 나타낸다. 액체 전해질은 도 1의 충전 개구(16')를 통해 수직으로 유입된 후, 수평으로 배터리 와인딩(12') 내로 이르고, 상기 배터리 와인딩은 액체 전해질로 완전히 채워진다. 그 다음에, 셀 하우징이 커버 그룹(46)으로 폐쇄된다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초기 배치(22)를 도시하며, 상기 초기 배치(22)는 층 스택(24), 및 상기 층 스택(24)의 상부 및 하부에 서로 대향하여 배치된 2개의 와인딩 보드들(26)을 포함한다. 와인딩 보드들(26)은 여기서는 예를 들어 와인딩 보드들(26) 사이의 중앙에 있는 와인딩 축(40)에 대해 평행하다.
층 스택(24)은 3개의 분리막 층들(28), 캐소드 층(30) 및 애노드 층(32)을 포함하고, 도시된 실시예에서, 층들의 순서는 분리막 층(28), 애노드 층(32), 분리막 층(28), 캐소드 층(30), 분리막 층(28)으로 정해진다..
도 2b는 초기 배치(22)의 대안적 실시예를 도시하며, 이 경우 와인딩 보드들(26)은 서로 오프셋되어 층 스택(24)의 상부 및 하부에 배치된다. 와인딩 축(40)은 여기서 다시 예를 들어 와인딩 보드들(26) 사이의 중앙에 있다.
분리막 층(28), 캐소드 층(30) 및 애노드 층(32)은 예를 들어, 와인딩 보드(26)를 포함하는 와인딩 장치의 무한 벨트 또는 롤러에 의해 공급될 수 있다.
도 2c는 도 2a에 도시된 초기 배치(22)로 와인딩 축(40)을 중심으로 와인딩할 때 450°회전 후에 형성되는, 본 발명에 따른 배터리 와인딩(12)을 도시한다.
애노드 층(32) 및 캐소드 층(30)은 예를 들어 무한 벨트 상의 블랭킹에 의해 오프셋(34)만큼 서로 길이 방향으로 오프셋되어 배치되므로, 배터리 와인딩(12)의 단부에, 도 2c에서 상부 및 하부 측면에, 각각 캐소드용 제 1 접속 표면(36) 및 애노드용 제 2 접속 표면(38)이 형성된다.
그리고 나서, 2개의 와인딩 보드(26)는 배터리 와인딩(12)에서 제거되거나 남아 있을 수 있다. 바람직하게는, 상기 와인딩 보드가 이 실시예에서 각형 배터리 셀(10)의 체적 중량을 감소시키기 위해 제거된다.
도 3은 도 2c에 도시된 구성으로부터 프레스 단계 후에 형성된 배터리 와인딩(12)을 도시한다. 배터리 와인딩(12)은 층들(62)을 포함하며, 분리막 층들(28) 중 하나는 일반적으로 외부 면에 배치된다. 프레스 후, 배터리 와인딩(12)은 외부 면에, 집전체(42, 44)와의 접촉을 위한 캐소드의 제 1 접속 표면(36) 및 애노드의 제 2 접속 표면(38)을 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 커버 그룹(46)을 도시하며, 상기 커버 그룹(46)은 종래 기술에 공지된 바와 같이, 충전 개구(16), 파열 다이어프램(18) 및 단자(14)를 가진 폐쇄 판(47), 캐소드의 제 1 집전체(42), 및 애노드의 제 2 집전체(44)를 포함한다.
배터리 와인딩(12)은 액체 전해질의 유입 방향(20)(도 3에 도시됨)이 충전 개구(16) 및/또는 파열 다이어프램(18)에 대해 평행하도록 셀 하우징 내로 삽입될 수 있다.
도 5에는 커버 그룹(46) 및 배터리 와인딩(12)의 조립이 도시되어 있다. 이 경우 접속 표면들(36, 38)은 상응하는 집전체(42, 44)와 용접된다. 각형 배터리 셀(10)의 하우징 내에는 바람직하게는 단 하나의 배터리 와인딩(12)이 배치되고, 이는 에너지 밀도의 증가를 의미한다.
도 6a 및 도 6b는 와인딩 보드(26)의 전방 면(도 6a)과 후방 면(도 6b)을 도시한다.
와인딩 보드(26)는 예를 들어 플라스틱 판(48)으로 형성된다. 플라스틱 판(48)은 긴 변(50)과 짧은 변(52)을 갖는 직사각형의 기본 면을 갖는다.
이 실시예에서, 와인딩 축(40)은 긴 변(50)에 대해 평행하게 배치된다. 긴 변(50)에는 캐소드 층(30)의 제 1 용접 표면(54)이 배치되고, 와인딩 보드(26)의 후방 면 상에는 애노드 층(32)의 상응하는 제 2 용접 표면(56)이 배치된다. 용접 표면(54, 56)은 와인딩 보드(26)의 짧은 변(52)에 배치된 접속 표면(36, 38)에 전기적으로 연결된다. 용접 표면(54, 56)은 절연 섹션(58)에 의해 반대 극성의 접속 표면들(36, 38)로부터 이격된다.
캐소드 층(30)의 제 1 용접 표면(54) 및 캐소드 층(30)의 제 1 접속 표면(36)은 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 한편, 애노드 층(32)의 제 2 용접 표면(56) 및 애노드 층(32)의 제 2 집전체(44)는 구리로 이루어질 수 있다.
도 7은 와인딩 보드(26), 2개의 분리막 층(28), 캐소드 층(30) 및 애노드 층(32)을 갖는 초기 배치(22)를 도시하며, 와인딩 보드(26)는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명된 바와 같이 구성된다. 도 6a의 선 A-A을 따른 단면도가 도시되어 있다. 화살표는 초기 배치(22)의 와인딩 방향(60)을 나타낸다. 캐소드 층(30)은 제 1 용접 표면(54)에 용접되고, 애노드 층(32)은 제 2 용접 표면(56)에 용접된다. 2개의 분리막 층(28)은 예를 들어 서로 대향하여 배치되고 캐소드 층(30)을 애노드 층(32)으로부터 분리한다.
도 8a는 도 7에 도시된 초기 배치(22)의 와인딩 후에 형성된 배터리 와인딩(12)을 도시한다. 배터리 와인딩(12)의 중앙에 위치하는 와인딩 보드(26)는 캐소드 층(30)과 애노드 층(32)이 집전체(42, 44)와 접촉하도록 한다. 와인딩 보드(26) 주위에 층들(62)이 있다.
도 8b는 도 7에 도시된 초기 배치(22)를 와인딩 축(40)을 중심으로 와인딩 후에 형성되는 배터리 와인딩(12)의 측면도를 도시한다. 도 8a에 도시된 구성은 90 ° 회전되어 도시된다. 접속 표면들(36, 38)은 층들로부터 측면으로 돌출하고, 따라서 커버 그룹(46)과의 접촉은 도 5에 도시된 바와 같이 이루어질 수 있다. 상기 접속 표면들(36, 38)은 상응하는 집전체(42, 44)에 용접된다.
도 9a는 전극(30', 32')의 길이 방향 측면(70') 전체에 걸쳐 연장되는 접속 표면(36', 38')을 포함하는 종래의 전극(30', 32')을 도시한다. 이 경우 상기 길이 방향 측면(70')은 횡방향 측면(72')보다 길다.
도 9b는 전술한 바와 같이 전극(30, 32)의 횡 방향 측면(72)에 걸쳐 연장되는 용접 표면(54, 56)을 포함하는 본 발명에 따른 전극(30, 32)을 도시한다. 종래의 전극(30', 32')의, 활성 물질로 코팅 가능한 표면(64')에 비해, 본 발명에 따른 전극(30, 32)의 활성 물질로 코팅 가능한 표면(64)이 확대된다.
도 10a 및 도 10b는 도 6a 및 도 6b에서와 상응하게 와인딩 보드(26)의 다른 실시예를 도시한다.
도 6a 및 도 6b에서 와인딩 축(40)은 와인딩 보드(26)의 긴 변(50)에 대해 평행하게 연장되는 반면, 이 실시예에 따르면 와인딩 축(40)이 와인딩 보드(26)의 짧은 변(52)에 대해 평행하게 배치된다. 따라서, 캐소드 층(30)의 제 1 용접 표면(54)과 애노드 층(32)의 제 2 용접 표면(56)은 와인딩 보드(26)의 짧은 변(52)에 걸쳐 연장된다. 와인딩 보드(26)는 그 긴 변들(50) 중 하나에 2개의 돌기(68)를 포함하고, 상기 돌기들은 집전체들(42, 44)과의 접촉을 가능하게 한다. 이로 인해, 도 12를 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이, 단자(14)를 향한 경로가 짧아진다. 용접 표면들(54, 56)은 와인딩 보드(26)의 돌기들(68) 상에 배치된 접속 표면(36, 38)에 전기적으로 연결된다.
와인딩 공정 이전에, 캐소드 층(30)이 제 1 용접 표면(54)에 용접되고 애노드 층(32)은 제 2 용접 표면(56)에 용접되며, 2개의 분리막 층(28)이 배치된다. 도 10a에 도시된 선 B-B을 따라 절단되면, 도 7을 참조하여 설명된 초기 배치(22)가 형성된다.
도 11a는 도 10을 참조하여 설명된 구성으로 형성되고, 와인딩 보드(26) 및 층들(62)을 포함하는 배터리 와인딩(12)을 도시한다.
도 11b는 배터리 와인딩(12)을 측면도로 도시한다. 와인딩 보드(26)의 돌기들(68)은 단자들(14)용 접속 표면들(36, 38)을 형성한다.
도 12a 및 도 12b는, 도 6a, 도 6b, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명된 실시예와 비교하여 도 10a, 도 10b, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명된 실시예(도 12a)에 의해 주어지는 커버 그룹(46)의 단자(14)와 배터리 와인딩(12)의 접촉의 경로 단축을 도시한다.
본 발명은 여기에 설명된 실시예들 및 여기에 나타나는 양태들로 제한되지 않는다. 오히려, 청구범위에 제시된 범위 내에서, 당업자의 행위 범위 내에 있는 다양한 변형들이 가능하다.
10: 배터리 셀 12: 배터리 와인딩
22: 초기 배치 24: 층 스택
26: 와인딩 보드 28: 분리막 층
30: 캐소드 층 32: 애노드 층
36, 38: 접속 표면 40: 와인딩 축
42, 44: 집전체 50: 긴 변
52: 짧은 변

Claims (10)

  1. 캐소드 층(30), 애노드 층(32) 및 적어도 2개의 분리막 층(28)을 포함하는 각형 배터리 셀(10)의 제조 방법으로서,
    a) 하나 또는 2개의 와인딩 보드(26), 상기 캐소드 층(30), 상기 애노드 층(32) 및 상기 적어도 2개의 분리막 층(28)을 서로 평행하게 그리고 초기 배치(22)를 형성하기 위한 와인딩 축(40)에 대해 평행하게 공간적으로 배치하는 단계,
    b) 상기 초기 배치(22)를 상기 와인딩 축(40)을 중심으로 감아서 배터리 와인딩(12)을 형성하는 단계,
    c) 상기 배터리 와인딩(12)을 셀 하우징 내로 삽입하는 단계,
    d) 상기 캐소드 층(30) 및 상기 애노드 층(32)을 집전체(42, 44)와 접촉하는 단계,
    e) 상기 셀 하우징을 액체 전해질로 채우는 단계,
    f) 셀 하우징을 폐쇄하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    2개의 와인딩 보드(26) 및 3개의 분리막 층(28)이 사용되고,
    단계 a)에서 상기 캐소드 층(30), 상기 애노드 층(32) 및 상기 3개의 분리막 층(28)은 상기 와인딩 축(40)에 대해 수직으로 서로 중첩 배치되어 층 스택(24)을 형성하고, 상기 층 스택(24)의 상부 및 하부에서 각각 하나의 와인딩 보드(26)가 상기 와인딩 축(40)에 대해 평행하게 배치되고,
    상기 층 스택(24)은 층들을 분리막 층(28), 애노드 층(32), 분리막 층(28), 캐소드 층(30), 분리막 층(28)의 순서로 포함하고,
    단계 b)에서, 2개의 와인딩 보드(26) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하나의 와인딩 보드(26) 및 2개의 분리막 층(28)이 사용되며,
    단계 a)에서 먼저 상기 캐소드 층(30), 상기 애노드 층(32) 및 상기 2개의 분리막 층(28)이 상기 와인딩 보드(26)에 고정되고,
    단계 b)에서 상기 와인딩 보드(26) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐소드 층(30) 및 상기 애노드 층(32)과 상기 집전체(42, 44)의 접촉이 단계 d)에서 상기 와인딩 보드(26)를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 와인딩 축(40)이 상기 와인딩 보드(26)의 긴 변(50)에 대해 평행하게 놓이므로, 상기 초기 배치(22)는 상기 와인딩 보드(26)의 긴 변(50) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 와인딩 축(40)은 상기 와인딩 보드(26)의 짧은 변(52)에 대해 평행하게 놓이므로, 상기 초기 배치(22)는 상기 와인딩 보드(26)의 짧은 변(52) 둘레에 감기는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 와인딩 보드(26)는 상기 각형 배터리 셀(10)의 단자들(14)에 대향 배치된 접속 표면들(36, 38)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 c)에서 상기 배터리 와인딩(12)은 충전 개구(16) 및/또는 파열 다이어프램(18)이 상기 와인딩 축(40)에 대해 정렬되도록 상기 셀 하우징 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는, 각형 배터리 셀의 제조 방법.
  9. 와인딩 보드(26)가 셀 하우징 내에 남아있는, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조되는 각형 배터리 셀(10).
  10. 제 9 항에 따른 적어도 하나의 각형 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리를 구비한 자동차.
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