KR20190029461A - Method for producing an electrode unit for a battery cell and battery cell - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법으로서, 제 1 이온 투과성 커버 층, 제 2 이온 투과성 커버 층, 및 도전성 및 이온 투과성 코어 층을 포함하는 분리막이 제공되고, 상기 분리막은 애노드와 캐소드 사이에 배치되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 따라 제조되는 적어도 하나의 전극 유닛을 포함하는 배터리 셀에 관한 것이다.The present invention provides a method of manufacturing an electrode unit for a battery cell, comprising the steps of: providing a separating membrane including a first ion-permeable cover layer, a second ion-permeable cover layer, and a conductive and ion-permeable core layer, the separator being disposed between the anode and the cathode To an electrode unit for a battery cell. The invention also relates to a battery cell comprising at least one electrode unit manufactured according to the method according to the invention.
전기 에너지는 배터리에 의해 저장 가능하다. 배터리들은 화학적 반응 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이 경우, 1차 배터리와 2차 배터리가 구분된다. 1차 배터리는 한 번만 작동 가능한 한편, 어큐뮬레이터라고도 하는 2차 배터리는 재충전 가능하다. 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함한다.Electric energy can be stored by the battery. Batteries convert chemical reaction energy into electrical energy. In this case, the primary battery and the secondary battery are distinguished. A primary battery can only be operated once, while a secondary battery, also called an accumulator, is rechargeable. The battery includes one or a plurality of battery cells.
어큐뮬레이터 내에 특히 소위 리튬 이온 배터리 셀들이 사용된다. 이들은 특히 높은 에너지 밀도, 열에 대한 안정성 및 매우 낮은 자기 방전을 특징으로 한다. 리튬 이온 배터리 셀은 특히 자동차에, 특히 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 자동차(Hybride Electric Vehicle, HEV) 및 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybride Electric Vehicle, PHEV)에 사용된다.Especially so-called lithium ion battery cells are used in the accumulator. They are characterized by a particularly high energy density, thermal stability and very low self-discharge. Lithium-ion battery cells are used in particular for automobiles, particularly electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HEVs) and plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs).
리튬 이온 배터리 셀들은 캐소드라고도 하는 포지티브 전극, 및 애노드라고도 하는 네거티브 전극을 포함한다. 캐소드 및 애노드는 각각 하나의 전류 도체를 포함하고, 상기 전류 도체 상에 활성 물질이 제공된다. 배터리 셀의 전극들은 포일 형상으로 설계되고, 애노드를 캐소드로부터 분리하는 분리막의 개재 하에 감겨서 하나의 전극 와인딩을 형성하거나 또는 쌓여서 다수의 전극 층을 가진 하나의 전극 스택을 형성한다.Lithium ion battery cells include a positive electrode, also referred to as a cathode, and a negative electrode, also referred to as an anode. The cathode and the anode each include one current conductor, and the active material is provided on the current conductor. The electrodes of the battery cell are designed in a foil shape and are rolled under the separator separating the anode from the cathode to form one electrode winding or stacked to form one electrode stack having a plurality of electrode layers.
공지된 리튬 이온 배터리 셀에서 그리고 다른 배터리 셀에서, 애노드 상의 나무가지형 성장(dendritic growth)이 문제이다. 배터리 셀의 반복되는 충전 과정과 방전 과정 동안, 리튬 또는 오염에 의해 배터리 셀 내로 도입되었던 다른 금속, 예컨대 구리가 나무가지형으로 애노드 상에 침적될 수 있고 거기서부터 캐소드로 성장할 수 있다. 성장하는 덴드라이트는 분리막을 천공하고 캐소드에 도달시 배터리 셀 내부에서 국부적 단락을 야기할 수 있다. 따라서, 성장하는 덴드라이트는 열 폭주라고도 하는 배터리 셀의 열 파괴를 야기할 수 있다.In known lithium ion battery cells and in other battery cells, there is a problem with the tree dendritic growth on the anode. During the repeated charging and discharging processes of the battery cell, other metals, such as copper, which have been introduced into the battery cell by lithium or fouling, can be deposited on the anode as the tree topographically and then grow to the cathode. Growing dendrites may puncture the separator and cause a local short within the battery cell upon reaching the cathode. Thus, growing dendrites can cause thermal destruction of the battery cell, also referred to as thermal runaway.
JP 5452202 B2에는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 분리막을 포함하는 리튬 이온 배터리가 공지되어 있다. 분리막 내에 금속 층이 배치된다. 상기 금속 층은 성장하는 덴드라이트를 검출하는 역할을 한다.JP 5452202 B2 discloses a lithium ion battery including an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode. A metal layer is disposed in the separator. The metal layer serves to detect the growing dendrites.
WO 2014/179725 A1에는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 분리막을 포함하는 배터리가 공지되어 있고, 상기 분리막은 도전층을 포함한다. 상기 도전층은 센서에 연결된다.WO 2014/179725 A1 discloses a battery including an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode, the separator including a conductive layer. The conductive layer is connected to the sensor.
US 2015/214582 A1 및 DE 10 2014 001 260 A1에는 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 배치된 분리막을 포함하는 배터리가 공지되어 있다. 분리막은 임피던스를 측정하는 장치가 할당된 기준 전극을 포함한다.US 2015/214582 Al and DE 10 2014 001 260 A1 disclose batteries comprising an anode, a cathode, and a separator disposed between the anode and the cathode. The separator includes a reference electrode to which an impedance measuring device is assigned.
US 2015/056506 A1은 전극들을 구비한 배터리를 개시하고, 접촉 플래그들이 상기 전극들로부터 돌출한다. 전극들의 접촉 플래그들에, 접속 요소들이 특히 초음파 용접에 의해 고정된다.US 2015/056506 A1 discloses a battery with electrodes, wherein contact flags project from the electrodes. To the contact flags of the electrodes, the connection elements are fixed, in particular by ultrasonic welding.
본 발명의 과제는 높은 기계적 안정성이 달성되며 영구적으로 안정한 전기적 접촉이 보장되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법 및 배터리 셀을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electrode unit for a battery cell and a battery cell in which a high mechanical stability is achieved and a permanently stable electrical contact is ensured.
배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법이 제안된다. 전극 유닛은 적어도 2개의 전극, 즉 애노드라고 하는 적어도 하나의 네거티브 전극과 캐소드라고 하는 적어도 하나의 포지티브 전극, 및 상기 적어도 하나의 애노드를 상기 적어도 하나의 캐소드로부터 분리하는 적어도 하나의 분리막을 포함한다.A method of manufacturing an electrode unit for a battery cell is proposed. The electrode unit comprises at least two electrodes, at least one negative electrode, called an anode, and at least one positive electrode, called a cathode, and at least one separator separating the at least one anode from the at least one cathode.
먼저, 제 1 이온 투과성 커버 층, 제 2 이온 투과성 커버 층 및 도전성 및 이온 투과성 코어 층을 포함하는 분리막이 제공된다. 상기 코어 층은 특히 금속으로 제조된다. 커버 층들은 특히 전기 절연성으로 설계된다.First, a separation membrane comprising a first ion-permeable cover layer, a second ion-permeable cover layer and a conductive and ion-permeable core layer is provided. The core layer is especially made of metal. The cover layers are particularly designed to be electrically insulating.
적어도 하나의 홀이 분리막 내에, 바람직하게는 분리막의 가장자리 영역 내에 형성된다. 상기 적어도 하나의 홀은 관통 홀로서 설계되며 분리막을 완전히 관통한다. 상기 적어도 하나의 홀은 바람직하게는 원형으로 형성되지만, 다른 형상을 가질 수도 있다.At least one hole is formed in the separation membrane, preferably in the edge region of the separation membrane. The at least one hole is designed as a through hole and completely penetrates the separation membrane. The at least one hole is preferably formed in a circular shape, but may have another shape.
그리고 나서, 제 1 연결 요소는 분리막의 제 1 표면 상에, 분리막 내의 적어도 하나의 홀이 제 1 연결 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮이도록 제공된다. 제 1 연결 요소는 바람직하게는 도전성으로 설계되며 금속으로 제조된다The first connecting element is then provided on the first surface of the separator such that at least one hole in the separator is at least partially, preferably completely, covered by the first connecting element. The first connecting element is preferably designed to be conductive and made of metal
또한, 접촉 요소가 분리막의 상기 제 1 표면에 마주 놓인 제 2 표면에 제공된다. 접촉 요소는 도전성으로 설계되고 바람직하게는 금속으로 제조된다.A contact element is also provided on the second surface facing the first surface of the membrane. The contact element is designed to be conductive and is preferably made of metal.
그리고 나서, 적어도 제 1 연결 요소, 접촉 요소 및 분리막의 코어 층은 제 1 연결 요소, 접촉 요소 및 분리막의 코어 층 사이의 전기 접속이 생기도록 서로 결합된다.Then, at least the first connecting element, the contact element and the core layer of the separator are joined together to provide electrical connection between the first connecting element, the contact element and the core layer of the separator.
분리막의 코어 층, 제 1 연결 요소 및 접촉 요소 사이의 전기 접속은 특히 용접에 의해 생긴다. 상기 용접은 바람직하게는 초음파 용접이다. 그러나 다른 용접 방법, 예컨대 레이저 용접도 가능하다.The electrical connection between the core layer of the separator, the first connecting element and the contact element is particularly caused by welding. The welding is preferably ultrasonic welding. However, other welding methods, such as laser welding, are also possible.
분리막이 애노드와 캐소드 사이에 배치되므로, 전극 유닛이 형성된다. 특히, 다수의 플레이트형 애노드 및 다수의 플레이트형 캐소드가 각각 하나의 접촉 요소에 전기 접속된 코어 층을 가진 다수의 플레이트형 분리막의 개재 하에 서로 층층이 쌓여 하나의 전극 스택을 형성한다.Since the separator is disposed between the anode and the cathode, an electrode unit is formed. In particular, a plurality of plate-shaped anodes and a plurality of plate-shaped cathodes are stacked on each other under the presence of a plurality of plate-shaped separators each having a core layer electrically connected to one contact element to form one electrode stack.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 접촉 요소는 분리막 내의 적어도 하나의 홀이 접촉 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮이도록 분리막의 제 2 표면에 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the contact element is provided on the second surface of the separator such that at least one hole in the separator is at least partially, preferably completely, covered by the contact element.
예컨대, 제 1 연결 요소, 접촉 요소 및 분리막의 코어 층은 적어도 하나의 홀 내부에서 접촉 요소와 코어 층 사이의 용접 결합이 생기도록 용접된다. 따라서, 접촉 요소는 분리막의 코어 층에 직접 용접된다.For example, the first connecting element, the contact element and the core layer of the separator are welded to create a weld bond between the contact element and the core layer within at least one of the holes. Thus, the contact element is directly welded to the core layer of the separator.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따라, 제 2 연결 요소는 분리막 내의 적어도 하나의 홀이 제 2 연결 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮이도록 그리고 접촉 요소가 제 2 연결 요소에 의해 부분적으로 덮이도록 분리막의 제 2 표면에 제공된다. 이 경우, 제 1 연결 요소, 제 2 연결 요소, 접촉 요소 및 분리막의 코어 층은 제 1 연결 요소, 코어 층, 제 2 연결 요소 및 접촉 요소 사이의 전기 접속이 생기도록 서로 결합된다.According to another preferred embodiment of the invention, the second connecting element is arranged so that at least one hole in the separator is at least partly, preferably completely covered, by the second connecting element, and that the contacting element is partly Is provided on the second surface of the separator. In this case, the core layers of the first connection element, the second connection element, the contact element and the separator are joined together to provide electrical connection between the first connection element, the core layer, the second connection element and the contact element.
접촉 요소는 예컨대 제 2 연결 요소를 통해 분리막의 코어 층에 용접된다. 개별 용접 결합은 별도로 형성될 수 있거나 서로 합쳐질 수 있다.The contact element is welded to the core layer of the separator, for example through a second connection element. The individual weld joints may be formed separately or may be joined together.
본 발명의 바람직한 개선 예에 따라, 제 1 홀 및 제 2 홀이 분리막 내에, 바람직하게는 서로 짧은 간격을 두고 분리막의 가장자리 영역 내에 형성된다. 제 1 연결 요소는 분리막의 제 1 표면에, 제 1 홀 및 제 2 홀이 제 1 연결 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮이도록 제공된다. 또한, 제 2 연결 요소는 분리막의 제 2 표면에, 제 1 홀 및 제 2 홀이 제 2 연결 요소에 의해 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 덮이도록 그리고 접촉 요소가 제 2 연결 요소에 의해 부분적으로 덮이도록 제공된다.According to a preferred refinement of the present invention, the first hole and the second hole are formed in the separator, preferably in the edge region of the separator, with a short interval therebetween. The first connecting element is provided on the first surface of the separator such that the first hole and the second hole are at least partially, preferably completely covered by the first connecting element. The second connecting element may also be arranged on the second surface of the separator such that the first hole and the second hole are at least partly, preferably completely covered, by the second connecting element and that the contacting element is partly Respectively.
바람직하게는 접촉 요소가 제 1 홀과 제 2 홀 사이에 배치되므로, 두 홀 사이의 영역 내에서 연장된다.Preferably the contact element is disposed between the first and second holes, so that it extends in the region between the two holes.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라, 접촉 요소는 분리막의 제 2 커버 층에 직접 제공된다. 분리막의 제 2 표면은 제 2 커버 층 상에, 코어 층으로부터 떨어져, 형성된다.According to a preferred embodiment of the present invention, the contact element is provided directly to the second cover layer of the separator. A second surface of the separator is formed on the second cover layer, away from the core layer.
바람직하게는 접촉 요소가 예컨대 바늘꽂이 형상의 볼록한 돌출부를 포함한다. 접촉 요소는 돌출부가 제 2 커버 층을 관통하여 코어 층과 접촉하도록 분리막의 제 2 커버 층에 제공된다. 따라서, 접촉 요소와 분리막의 코어 층의 추가의 전기 접촉이 형성된다.Preferably the contact element comprises a convex protrusion, for example in the form of a needle holder. The contact element is provided in the second cover layer of the separator such that the protrusion contacts the core layer through the second cover layer. Thus, additional electrical contact of the contact element and the core layer of the separator is formed.
본 발명의 다른 바람직한 실시 예에 따라, 제 2 커버 층은, 적어도 하나의 홀이 분리막 내에 형성되는 분리막의 영역에서, 부분적으로 제거된다. 접촉 요소는 코어 층에 직접 제공된다. 이 경우, 분리막의 제 2 표면은 코어 층에, 제 1 커버 층으로부터 떨어져, 형성된다.According to another preferred embodiment of the present invention, the second cover layer is partially removed, in the region of the separation membrane, in which at least one hole is formed in the separation membrane. The contact element is provided directly to the core layer. In this case, the second surface of the separator is formed on the core layer, away from the first cover layer.
본 발명의 바람직한 개선 예에 따라, 전기 절연성 재료로 이루어진 코팅 형태의 밀봉 요소가 접촉 요소에서 분리막 내의 적어도 하나의 홀로부터 떨어진 영역에 제공된다. 코팅은 바람직하게는 폴리머, 특히 폴리프로필렌이다.According to a preferred refinement of the invention, a sealing element in the form of a coating of electrically insulating material is provided in the contact element at a region remote from at least one hole in the separator. The coating is preferably a polymer, especially polypropylene.
또한, 본 발명에 따른 방법에 따라 제조된 적어도 하나의 전극 유닛을 포함하는 배터리 셀이 제안된다.Further, a battery cell including at least one electrode unit manufactured according to the method according to the present invention is proposed.
본 발명에 의해, 10 nm 내지 1000 nm 두께를 가진 비교적 얇은 도전성 코어 층이 분리막 내에서 영구적으로 전기 접촉하고 상기 분리막을 전기적으로 셀 하우징으로부터 외부로 안내하는 것이 가능하다. 따라서, 셀 하우징 외부에서 예컨대 분리막의 코어 층의 전위가 측정될 수 있다. 분리막의 코어 층의 전위로부터 전극 유닛 내부의 에러, 특히 성장하는 덴드라이트가 검출될 수 있다. 이 경우, 셀 화학이 영향을 받지 않으며 접촉이 기계적으로 안정하다. 용접 방법의 사용에 의해, 셀 화학을 오염시킬 수 있는 도전성 접착제의 사용이 방지된다. 현재 셀 화학에서 영구적으로 안정한, 도전성 접착제는 공지되어 있지 않다. 분리막 내에 홀의 형성에 의해, 천공이 생기고 그 안에서 용접에 의해 높은 기계적 안정성 및 그에 따라 영구적으로 안정한 전기 접촉이 보장될 수 있다. 특히, 폴리프로필렌으로 이루어진 부분 코팅을 가진 시판 금속 포일이 존재한다. 상기 코팅은 셀 하우징으로부터 외부로 콘택의 전해질 밀봉 방식 안내부로서 사용될 수 있다.According to the present invention, it is possible for a relatively thin conductive core layer having a thickness of 10 nm to 1000 nm to make permanent electrical contact in the membrane and to guide the membrane electrically from the cell housing to the outside. Thus, for example, the potential of the core layer of the separator, outside the cell housing, can be measured. Errors, particularly growing dendrites, inside the electrode unit can be detected from the potential of the core layer of the separator. In this case, the cell chemistry is not affected and the contact is mechanically stable. The use of a welding method prevents the use of a conductive adhesive that can contaminate the cell chemistry. Conductive adhesives that are permanently stable in current cell chemistry are not known. By the formation of holes in the separator, perforations can be created in which welds can ensure high mechanical stability and hence permanently stable electrical contact. In particular, there is a commercial metal foil with a partial coating of polypropylene. The coating can be used as an electrolyte-encapsulated guide of the contact from the cell housing to the exterior.
이하, 본 발명의 실시 예들이 도면을 참고로 상세히 설명된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 배터리 셀의 개략도.
도 2는 전극 유닛의 개략도.
도 3은 제 1 실시 예에 따른 분리막의 제조를 나타낸 개략도.
도 4는 제 2 실시 예에 따른 분리막의 제조를 나타낸 개략도.
도 5는 제 3 실시 예에 따른 분리막의 제조를 나타낸 개략도.
도 6은 제 1, 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 분리막의 부분 투명한 평면도.
도 7은 제 4 실시 예에 따른 분리막의 제조를 나타낸 개략도.
도 8은 제 4 실시 예에 따른 분리막의 부분 투명한 평면도.1 is a schematic view of a battery cell;
2 is a schematic view of an electrode unit;
3 is a schematic diagram illustrating the fabrication of a separation membrane according to the first embodiment;
4 is a schematic diagram illustrating the fabrication of a separation membrane according to a second embodiment;
5 is a schematic diagram illustrating the fabrication of a separation membrane according to a third embodiment;
6 is a partially transparent plan view of a separation membrane according to the first, second and third embodiments;
7 is a schematic view showing the manufacture of a separation membrane according to the fourth embodiment;
8 is a partially transparent plan view of a separation membrane according to the fourth embodiment;
본 발명의 실시 예의 하기 설명에서, 동일한 또는 유사한 요소는 동일한 도면 부호로 표시되며, 개별적인 경우 상기 요소에 대한 반복 설명은 생략된다. 도면들은 본 발명의 대상을 개략적으로만 도시한다.In the following description of the embodiments of the present invention, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, and repetitive descriptions of the elements are omitted individually. The drawings show only the subject matter of the present invention schematically.
배터리 셀(2)이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 배터리 셀(2)은 예컨대 파우치 셀 형태로 설계되고, 포일(foil)로 이루어진 주머니 형태로 형성된 셀 하우징(3)을 포함한다. 배터리 셀(2)은 네거티브 단자(11) 및 포지티브 단자(12)를 포함한다. 2개의 단자(11, 12)를 통해, 배터리 셀(2)에 의해 제공되는 전압이 탭될 수 있다. 또한, 배터리 셀(2)은 상기 2개의 단자(11, 12)를 통해 충전될 수 있다.The battery cell 2 is schematically shown in Fig. The battery cell 2 is designed, for example, in the form of a pouch cell, and includes a
배터리 셀(2)의 셀 하우징(3) 내에 전극 유닛(10)이 배치되고, 상기 전극 유닛(10)은 2개의 전극, 즉 애노드(21) 및 캐소드(22)를 포함한다. 애노드(21) 및 캐소드(22)는 각각 포일 형상으로 구현된다. 전극 유닛(10)은 또한 마찬가지로 포일 형상으로 형성된 분리막(50)을 포함한다.An
애노드(21)는 서로 면 접촉되어 서로 결합된 애노드 활성 물질(41) 및 전류 도체(31)를 포함한다. 애노드(21)의 전류 도체(31)는 도전성이며, 금속, 예컨대 구리로 제조된다. 애노드(21)의 전류 도체(31)로부터 접촉 플래그(35)가 돌출하고, 상기 접촉 플래그(35)는 배터리 셀(2)의 네거티브 단자(11)에 전기 접속된다.The
캐소드(22)는 서로 면 접촉되어 서로 결합된 캐소드 활성 물질(42) 및 전류 도체(32)를 포함한다. 캐소드(22)의 전류 도체(32)는 도전성으로 설계되고, 금속, 예컨대 알루미늄으로 제조된다. 캐소드(22)의 전류 도체(32)로부터 접촉 플래그(36)가 돌출하고, 상기 접촉 플래그(36)는 배터리 셀(2)의 포지티브 단자(12)에 전기 접속된다.The
애노드(21) 및 캐소드(22)는 분리막(50)에 의해 서로 분리되고, 상기 분리막(50)은 다층으로 구성된다. 분리막(50)은 애노드 활성 물질(41)과 캐소드 활성 물질(42) 사이에 배치된다. 분리막(50)은 이온 전도성으로, 즉 리튬 이온에 대해 투과성으로 설계된다.The
분리막(50)은 도전성 및 이온 투과성 코어 층(53)을 포함한다. 코어 층(53)은 제 1 이온 투과성 커버 층(51) 및 제 2 이온 투과성 커버 층(52) 사이에 배치된다. 제 1 커버 층(51) 및 제 2 커버 층(52)은 전기 절연성이며 리튬 이온에 대해 투과성으로 설계된다.The
또한, 배터리 셀(2)은 셀 하우징(3) 내부에 배치된 전해질을 포함한다. 전해질은 예컨대 액상으로 존재하고, 셀 하우징(3)은 액밀하게 설계되므로, 전해질이 빠져나올 수 없다.Further, the battery cell 2 includes an electrolyte disposed inside the
분리막(50)의 코어 층(53)에 도전성 접촉 요소(60)가 연결된다. 접촉 요소(60)는 분리막(50)으로부터 셀 하우징(3)을 통해 외부로 안내되고, 예컨대 분리막(50)의 코어 층(53)의 전위를 측정하는 역할을 한다. 접촉 요소(60)와 셀 하우징(3) 사이에는 밀봉 요소(80)가 제공되고, 상기 밀봉 요소(80)는 한편으로는 셀 하우징(3)을 밀봉하므로 전해질이 빠져나올 수 없고, 다른 한편으로는 셀 하우징(3)이 도전성으로 설계되면, 접촉 요소(60)를 셀 하우징(3)으로부터 전기 절연시킨다.The
도 2는 도 1에 도시된 배터리 셀(2)의 전극 유닛(10)의 개략도를 도시한다. 분리막(50)의 코어 층(53)은 예컨대 다공성 금속으로 제조되어 도전성이며 이온 투과성이다. 분리막(50)의 제 1 커버 층(51) 및 제 2 커버 층(52)은 예컨대 각각 폴리머로 제조된다. 제 1 커버 층(51) 및 제 2 커버 층(52)은 여기서 적어도 대략 동일한 형상으로 설계된다. 애노드(21)로부터 애노드(21)의 접촉 플래그(35)가 돌출한다. 캐소드(22)로부터 캐소드(22)의 접촉 플래그(36)가 돌출한다. 분리막(50)의 코어 층(53)으로부터 도전성 접촉 요소(60)가 돌출한다.Fig. 2 shows a schematic view of the
도 3은 제 1 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조를 개략적으로 도시한다. 제 1 이온 투과성 커버 층(51), 제 2 이온 투과성 커버 층(52) 및 그 사이에 놓인 도전성 및 이온 투과성 코어 층(53)을 포함하는 분리막(50) 내에, 제 1 홀(71) 및 제 2 홀(72)이 형성된다.Fig. 3 schematically shows the production of the
제 1 연결 요소(61)는 분리막(50)의 제 1 표면(55) 상에, 제 1 홀(71) 및 제 2 홀(72)이 제 1 연결 요소(61)에 의해 덮이도록 제공된다. 분리막(50)의 제 1 표면(55)은 제 1 커버 층(51)에, 코어 층(53)으로부터 떨어져, 형성된다.The first connecting
접촉 요소(60)는 분리막(50)의 제 1 표면(55)에 마주 놓인 제 2 표면(56) 상에 제공된다. 분리막(50)의 제 2 표면(56)은 제 2 커버 층(52)에, 코어 층(53)으로부터 떨어져, 형성된다. 접촉 요소(60)는 분리막(50)의 제 2 커버 층(52) 상에 직접 제공된다. 접촉 요소(60)는 여기서 제 1 홀(71)과 제 2 홀(72) 사이에 배치된다.The
제 2 연결 요소(62)는 분리막(50)의 제 2 표면(56) 상에, 제 1 홀(71) 및 제 2 홀(72)이 제 2 연결 요소(62)에 의해 덮이도록 그리고 접촉 요소(60)가 제 2 연결 요소(62)에 의해 부분적으로 덮이도록 제공된다.The second connecting
이렇게 형성된 스택은 여기서는 초음파 용접 헤드로서 설계된 용접 헤드(90)에 의해 베이스(92) 상으로 가압된다. 용접 헤드(90)와 베이스(92)는 여기서 각각 거친 표면 구조를 갖는다.The stack thus formed is pressed onto the base 92 by a
그리고 나서, 제 1 연결 요소(61), 제 2 연결 요소(62), 접촉 요소(60) 및 분리막(50)의 코어 층(53)이 용접 헤드(90)에 의해 용접된다. 이 경우, 홀들(71, 72) 내부에서 제 1 연결 요소(61)와 코어 층(53) 사이에 용접 결합이 생긴다. 또한, 홀들(71, 72) 내부에서 제 2 연결 요소(62)와 코어 층(53) 사이에 용접 결합이 생긴다. 제 2 연결 요소(62)와 접촉 요소(60) 사이에 추가의 용접 결합도 생긴다. 접촉 요소(60)는 제 2 연결 요소(62)를 통해 분리막(50)의 코어 층(53)에 용접된다. The first connecting
도 4는 제 1 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조에 광범위하게 상응하는 제 2 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조를 개략적으로 도시한다. 제 1 실시 예와는 달리, 접촉 요소(60)는 분리막(50)의 제 2 커버 층(52)을 향하는, 예컨대 바늘꽂이 형상의 볼록한 돌출부(82)를 포함한다. 돌출부(82)는 제 2 커버 층(52)을 관통하여 코어 층(53)과 접촉한다. 즉, 접촉 요소(60)와 분리막(50)의 코어 층(53)과의 추가의 전기 접촉이 생긴다.Fig. 4 schematically shows the manufacture of the
도 5는 제 1 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조에 광범위하게 상응하는 제 3 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조를 개략적으로 도시한다. 제 1 실시 예와는 달리, 제 2 커버 층(52)은 홀들(71, 72)이 분리막(50) 내에 형성된 상기 분리막(50)의 영역에서 부분적으로 제거된다. 따라서, 접촉 요소(60)는 코어 층(53) 상에 직접 제공된다. 이 경우, 분리막(50)의 제 2 표면(56)은 코어 층(53) 상에, 제 1 커버 층(51)으로부터 떨어져, 형성된다.Fig. 5 schematically shows the production of the
도 6은 제 1, 제 2 및 제 3 실시 예에 따른 분리막(50)의 부분 투명한 평면도를 도시한다. 이 경우, 분리막(50)의 제 2 표면(56)의 평면도가 도시되어 있다. 전기 절연 물질로 이루어진 코팅 형태의 밀봉 요소(80)가 접촉 요소(60)에서, 분리막(50) 내의 홀들(71, 72)로부터 떨어진 영역에, 제공된다. 밀봉 요소(80)는 나중에 접촉 요소(60)가 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)을 통해 안내될 때 상기 접촉 요소(60)를 밀봉 및 절연하는 역할을 한다.Figure 6 shows a partially transparent plan view of a
도 7은 제 1 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조에 광범위하게 상응하는 제 4 실시 예에 따른 분리막(50)의 제조를 개략적으로 도시한다. 제 1 실시 예와는 달리, 분리막(50) 내에 단 하나의 제 1 홀(71)이 형성된다.FIG. 7 schematically shows the manufacture of the
제 1 연결 요소(61)는 분리막(50)의 제 1 표면(55) 상에, 제 1 홀(71)이 제 1 연결 요소(61)에 의해 덮이도록 제공된다. 접촉 요소(60)는 분리막(50)의 제 2 표면(56) 상에, 분리막(50) 내의 제 1 홀(71)이 접촉 요소(60)에 의해 덮이도록 제공된다. 제 2 연결 요소(62)는 필요 없다.The first connecting
또한, 제 2 커버 층(52)은 홀(71)이 분리막(50) 내에 형성된 분리막(50)의 영역에서 부분적으로 제거된다. 따라서, 접촉 요소(60)는 코어 층(53) 상에 직접 제공된다. 이 경우, 분리막(50)의 제 2 표면(56)은 코어 층(53) 상에, 제 1 커버 층(51)으로부터 떨어져, 형성된다.In addition, the
대안으로서, 제 2 커버 층(52)이 코어 층(53) 상에 완전히 남아있어서, 분리막(50)의 제 2 표면(56)이 제 2 커버 층(52) 상에, 코어 층(53)으로부터 떨어져, 형성될 수 있다. 마찬가지로, 접촉 요소(60)는 분리막(50)의 제 2 커버 층(52)을 향한, 예컨대 바늘꽂이 형상의 볼록한 돌출부들(82)을 포함할 수 있다. 이 경우, 돌출부들(82)은 제 2 커버 층(52)을 관통하여 코어 층(53)과 접촉한다.The
그리고 나서, 제 1 연결 요소(61), 접촉 요소(60), 및 분리막(50)의 코어 층(53)이 용접 헤드(90)에 의해 용접된다. 이 경우, 홀(71) 내부에서 코어 층(53)과 제 1 연결 요소(61) 사이의 용접 결합이 생긴다. 또한, 홀(71) 내부에서 코어 층(53)과 접촉 요소(60) 사이의 용접 결합이 생긴다. 따라서, 접촉 요소(60)는 분리막(50)의 코어 층(53)과 직접 용접된다.The first connecting
도 8은 제 4 실시 예에 따른 분리막(50)의 부분 투명한 평면도를 도시한다. 이 경우, 분리막(50)의 제 2 표면(56)의 평면도가 도시되어 있다. 전기 절연성 재료로 이루어진 코팅 형태의 밀봉 요소(80)가 접촉 요소(60)에서, 분리막(50) 내의 홀(71)로부터 떨어진 영역에, 제공된다. 밀봉 요소(80)는 나중에 접촉 요소(60)가 배터리 셀(2)의 셀 하우징(3)을 통해 안내될 때 상기 접촉 요소(60)를 밀봉 및 절연하는 역할을 한다.FIG. 8 shows a partially transparent plan view of the
본 발명은 여기에 설명된 실시 예 및 그 안에 나타난 양상으로 제한되지 않는다. 오히려, 청구범위에 의해 제시된 범위 내에서, 당업자의 행위의 범위 내에 놓인 다수의 변형이 가능하다.The invention is not limited to the embodiments described herein and to the aspects shown therein. Rather, many variations that are within the purview of those skilled in the art are possible without departing from the scope of the claims.
2: 배터리 셀
10: 전극 유닛
21: 애노드
22: 캐소드
50: 분리막
51, 52: 커버 층
53: 코어 층
60: 접촉 요소
61, 62: 연결 요소
71, 72: 홀
80: 밀봉 요소
82: 돌출부2: battery cell 10: electrode unit
21: anode 22: cathode
50:
53: core layer 60: contact element
61, 62: connecting
80: sealing element 82: protrusion
Claims (10)
제 1 이온 투과성 커버 층(51), 제 2 이온 투과성 커버 층(52) 및 도전성 및 이온 투과성 코어 층(53)을 포함하는 분리막(50)이 제공되고;
상기 분리막(50) 내에 적어도 하나의 홀(71, 72)이 형성되며;
제 1 연결 요소(61)는 상기 분리막(50)의 제 1 표면(55)에, 상기 적어도 하나의 홀(71, 72)이 상기 제 1 연결 요소(61)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 제공되고;
접촉 요소(60)는 상기 분리막(50)의 상기 제 1 표면(55)에 마주 놓인 제 2 표면(56)에 제공되며;
적어도 상기 제 1 연결 요소(61), 상기 접촉 요소(60) 및 상기 코어 층(53)은 상기 제 1 연결 요소(61), 상기 접촉 요소(60) 및 상기 코어 층(53) 사이의 전기 접속이 생기도록 서로 접속되고;
상기 분리막(50)은 애노드(21)와 캐소드(22) 사이에 배치되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.A method of manufacturing an electrode unit (10) for a battery cell (2)
There is provided a separation membrane (50) comprising a first ion permeable cover layer (51), a second ion permeable cover layer (52) and a conductive and ion permeable core layer (53);
At least one hole (71, 72) is formed in the separation membrane (50);
The first connecting element 61 is provided on the first surface 55 of the separating membrane 50 such that the at least one hole 71,72 is at least partly covered by the first connecting element 61 ;
A contact element 60 is provided on a second surface 56 opposite the first surface 55 of the separator 50;
At least the first connecting element (61), the contact element (60) and the core layer (53) are electrically connected between the first connecting element (61), the contact element (60) Are connected to each other;
Wherein the separator (50) is disposed between the anode (21) and the cathode (22).
상기 접촉 요소(60)는 상기 적어도 하나의 홀(71, 72)이 상기 접촉 요소(60)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 상기 제 2 표면(56)에 제공되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the contact element is provided on the second surface such that the at least one hole is at least partially covered by the contact element.
제 2 연결 요소(62)는 상기 적어도 하나의 홀(71, 72)이 상기 제 2 연결 요소(62)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 그리고 상기 접촉 요소(60)가 상기 제 2 연결 요소(62)에 의해 부분적으로 덮이도록 상기 제 2 표면(56)에 제공되고;
상기 제 1 연결 요소(61), 상기 제 2 연결 요소(62), 상기 접촉 요소(60) 및 상기 코어 층(53)은 상기 제 1 연결 요소(61), 상기 코어 층(53), 상기 제 2 연결 요소(62) 및 상기 접촉 요소(60) 사이의 전기 접속이 생기도록 서로 접속되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.The method according to claim 1,
The second connecting element 62 is configured such that the at least one hole 71, 72 is at least partly covered by the second connecting element 62 and the contacting element 60 is connected to the second connecting element 62, Is provided on the second surface (56) to be partially covered by the second surface (56);
Wherein the first connecting element (61), the second connecting element (62), the contact element (60) and the core layer (53) 2 connection element (62) and the contact element (60).
제 1 홀(71) 및 제 2 홀(72)이 상기 분리막(50) 내에 형성되고;
상기 제 1 연결 요소(61)는 상기 제 1 홀(71) 및 상기 제 2 홀(72)이 상기 제 1 연결 요소(61)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 상기 분리막(50)의 상기 제 1 표면(55)에 제공되며;
상기 제 2 연결 요소(62)는 상기 제 1 홀(71) 및 상기 제 2 홀(72)이 상기 제 2 연결 요소(62)에 의해 적어도 부분적으로 덮이도록 그리고 상기 접촉 요소(60)가 상기 제 2 연결 요소(62)에 의해 부분적으로 덮이도록 상기 분리막(50)의 상기 제 2 표면(56)에 제공되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.The method of claim 3,
A first hole (71) and a second hole (72) are formed in the separation membrane (50);
The first connecting element 61 is configured to allow the first hole 71 and the second hole 72 to be at least partly covered by the first connecting element 61. [ (55);
The second connecting element 62 is positioned such that the first hole 71 and the second hole 72 are at least partially covered by the second connecting element 62 and the contacting element 60 Is provided on the second surface (56) of the separator (50) so as to be partially covered by the second connection element (62).
상기 접촉 요소(60)는 상기 제 1 홀(71)과 상기 제 2 홀(72) 사이에 배치되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.5. The method of claim 4,
Wherein the contact element (60) is disposed between the first hole (71) and the second hole (72).
상기 접촉 요소(60)는 상기 제 2 커버 층(52)에 직접 제공되고, 상기 제 2 커버 층(52)에 상기 분리막(50)의 상기 제 2 표면(56)이 형성되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the contact element 60 is provided directly to the second cover layer 52 and the second surface 56 of the separator 50 is formed in the second cover layer 52, ≪ / RTI >
상기 접촉 요소(60)는 볼록한 돌출부(82)를 포함하고, 상기 접촉 요소(60)는 상기 돌출부(82)가 상기 제 2 커버 층(52)을 관통하여 상기 코어 층(53)과 접촉하도록 상기 제 2 커버 층(52)에 제공되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.The method according to claim 6,
The contact element 60 includes a convex protrusion 82 that is configured to contact the core layer 53 through the second cover layer 52 Is provided on the second cover layer (52).
상기 제 2 커버 층(52)은 상기 적어도 하나의 홀(71, 72)이 상기 분리막(50) 내에 형성되는 상기 분리막(50)의 영역에서 부분적으로 제거되고;
상기 접촉 요소(60)는 상기 코어 층(53)에 직접 제공되며, 상기 코어 층(53)에 상기 분리막(50)의 상기 제 2 표면(56)이 형성되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The second cover layer 52 is partially removed in the region of the separator 50 where the at least one hole 71, 72 is formed in the separator 50;
Wherein the contact element 60 is provided directly to the core layer 53 and the second surface 56 of the separator 50 is formed in the core layer 53.
전기 절연성 재료로 이루어진 코팅 형태의 밀봉 요소(80)가 상기 접촉 요소(60)에서, 상기 적어도 하나의 홀(71, 72)로부터 떨어진 영역에 제공되는, 배터리 셀용 전극 유닛의 제조 방법.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
A method of manufacturing an electrode unit for a battery cell, wherein a coating-type sealing element (80) of an electrically insulating material is provided in the contact element (60) in a region remote from the at least one hole (71, 72).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |