KR20190041423A - 전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀, 및 전기 에너지 저장 장치 - Google Patents

전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀, 및 전기 에너지 저장 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 중간에 세퍼레이터(4)가 개재된 애노드(3)와 캐소드, 그리고 전해질이 배치되어 있는 하우징을 갖춘, 전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀(1)에 관한 것으로, 상기 애노드(3)는 캐소드(2)보다 넓게 형성되고, 캐소드(2)에 대향하는 중첩 영역(7) 및 측면으로 캐소드(2)를 넘어 돌출하는 하나 이상의 측방 에지(8)를 갖도록, 캐소드(2)에 대해 평행하게 배치된다. 애노드(3)는 측방 에지(8) 내에 중첩 영역(7)의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 수단을 갖는다.

Description

전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀, 및 전기 에너지 저장 장치{LITHIUM ION CELL FOR AN ELECTRICAL ENERGY STORAGE, AND ELECTRICAL ENERGY STORAGE}
본 발명은, 중간에 세퍼레이터가 개재된 애노드와 캐소드, 그리고 전해질, 특히 전해질 용액이 배치되어 있는 하우징을 갖춘, 전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀에 관한 것이며, 상기 애노드는 캐소드보다 넓게 형성되고, 캐소드에 대향하는 중첩 영역 및 측면에서 캐소드를 넘어 돌출하는 하나 이상의 측방 에지를 구비하도록, 캐소드에 대해 평행하게 배치된다.
더 나아가, 본 발명은, 이와 같은 하나 이상의 리튬 이온 셀을 갖는 전기 에너지 저장 장치와도 관련이 있다.
또한, 본 발명은, 전술된 리튬 이온 셀 또는 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 충전 시스템과도 관련이 있다.
그 밖에, 본 발명은, 이와 같은 리튬 이온 셀 또는 에너지 저장 장치를 작동시키기 위한 방법과도 관련이 있다.
도입부에 언급한 유형의 리튬 이온 셀 및 에너지 저장 장치는 종래 기술에 공지되어 있다. 자동차의 전기화가 점차 증대됨에 따라, 고성능 에너지 저장 장치에 대한 관심도 증가하고 있다. 이 경우, 리튬 이온 셀을 구비한 에너지 저장 장치가 높은 용량 및 높은 전력 밀도를 보장한다는 이유에서 바람직한 것으로 입증되었다. 리튬 이온 셀의 노후화를 늦추기 위하여, 애노드 또는 애노드의 활성 물질을 캐소드에 비해 과도한 치수로 형성하는 것도 공지되어있다. 이로 인해, 애노드가 캐소드보다 넓게 형성된다. 애노드와 캐소드가 세퍼레이터와 전해질의 중간 개재 하에 서로 대향하도록 배치되어 있기 때문에, 애노드가 측면에서 하나 이상의 측방 에지를 갖는 캐소드를 넘어 돌출하고, 그 외에는 수직 돌출부 내에서 캐소드와 중첩함으로써, 결과적으로 애노드 상에 캐소드와의 중첩 영역이 형성된다. 그로 인해, 작동 중에 또는 충전 과정에서도 캐소드의 에지에 덴드라이트(dendrite)가 발생할 수 있으며, 더 상세하게는, 애노드와 캐소드의 간격을 감소시키는 캐소드 상의 침전물에 의해 캐소드의 변형이 발생할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그 결과, 셀의 성능이 지속적으로 악화된다.
US 6,596,432 B2호에는, 이와 같은 리튬 이온 셀이 공지되어 있다. 이 문헌에서는, 덴드라이트를 피하기 위해 애노드와 캐소드가 특히 애노드의 측방 에지에서 서로에 대해 예정된 간격을 가지며, 이 예정된 간격이 덴드라이트의 생성 또는 성장을 방지하는 구성이 제안된다. 또한, 공개 공보 US 2010/0156357 A1호로부터, 외부 진동 전기장의 인가에 의해서 리튬 이온 셀의 충전 과정을 개선하는 점도 이미 공지되어 있으며, 이 경우 특히 충전 기간이 단축된다.
본 발명의 과제는, 긴 수명뿐만 아니라, 수명이 끝날 때까지 리튬 이온 셀에 의해 고성능을 달성할 수 있는 점이 보장된, 개선된 리튬 이온 셀을 제공하는 것이다. 특히, 오랜 사용 기간 후에도 계속해서 높은 전하 용량을 보장해주는 리튬 이온 셀이 제조되어야 한다.
본 발명의 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 리튬 이온 셀에 의해서 해결된다. 본 발명에 따른 리튬 이온 셀은, 애노드가 측방 에지 내에 중첩 영역의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 수단을 구비함으로써 전술된 장점들을 달성한다. 중첩 영역의 방향으로 작용하는 전기장에 의해, 시간이 경과함에 따라 측방 에지 내에 축적되었던 리튬이 역으로 능동 구역 내로 또는 애노드의 중첩 영역 내로 밀려 들어가게 된다. 노후화 테스트는, 애노드의 높은 충전 단계에서는 축적된 리튬이 상기 수동 영역 내로, 다시 말해 돌출하는 측방 에지 내로 횡방향으로 확산할 수 있음을 보여주었다. 이제 후속하는 셀 충전 과정에서는, 상기 횡방향으로 확산된 리튬이 더 이상 가용하지 않음으로써, 리튬 이온 셀의 충전 용량이 감소한다. 중첩 영역의 방향으로, 즉, 능동 구역의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 바람직한 수단에 의해, 리튬의 탈리가 이루어지지 않게 되고, 이로써 리튬 이온 셀의 충전 용량이 재차 증가하거나 최초의 충전 용량이 계속 유지된다.
바람직하게는, 애노드가 측방 에지 내에, 이 측방 에지를 따라 연장되는 공간 전하를 전기장 발생 수단으로서 구비하는 것이 제안되었다. 이로써, 전술된 수단은, 공간 전하에 의해 애노드의 측방 에지에서 간단한 유형 및 방식으로 구현된다. 공간 전하를 도입함으로써, 원하는 효과, 즉 특히 리튬 이온 셀의 충전 과정 중에 리튬이 능동 구역 내로 역확산되는 효과의 달성이, 제조 기술적으로 간단하면서도 비용 효율적으로 보장된다.
또한, 바람직하게는, 공간 전하가 측방 에지 내에 입자 영역으로서 또는 전하 입자로서 형성되어 있는 것도 소개되었다. 공간 전하를 입자 영역으로서 측방 에지 내에 도입함으로써, 중첩 영역의 방향으로 작용하는 전기장의 제공이 매우 간단하고도 비용 효율적으로 실현된다. 특히, 입자 영역은, 리튬 이온 셀의 특성을 달리 변화시키지 않고도 리튬 이온 셀 내에 공간 절약 방식으로 통합될 수 있다.
대안적으로, 공간 전하는 바람직하게 일체형 전하 요소로서 형성된다. 이 일체형 전하 요소는 특히 막대 형상으로 형성되며, 본 발명에 따라 측방 에지를 따라 연장된다. 이 경우, 제조 복잡성은 입자 영역에 비해 경우에 따라 더 크지만, 공간 전하의 재료 밀도가 더 높음으로 인해 전기장 효과가 강화된다. 따라서, 본 실시예에 의해서는, 횡방향으로 확산 된 리튬을 능동 구역 또는 중첩 영역 내로 역으로 밀어내기 위한 매우 효율적인 수단이 도출된다.
특히, 전하 요소는 와이어 요소로서 형성된다. 이 와이어 요소는 매우 간단하고도 비용 효율적으로 제공될 수 있고, 측방 에지 내에 통합될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 전하 요소가 애노드의 중첩 영역의 방향으로 높은 전계 강도를 발생시키도록 형성된 횡단면을 갖는다. 다시 말해, 전하 요소는, 특히 전하 구역의 방향으로 전기장의 배향을 야기하는 바람직한 횡단면을 갖는다. 이로써, 바람직한 횡단면에 의해, 충전 구역의 방향으로 공간 전하 또는 전기장의 출력이 개선되고, 그럼으로써 리튬 이온 셀의 성능이 향상되거나 영구적으로 보장된다.
바람직하게, 전하 요소는 횡단면 상으로 볼 때 중첩 영역을 향하는 측면에서 오목하게 형성된다. 이로 인해, 전기장은 바람직하게 중첩 영역의 방향으로 지향된다.
또한, 바람직하게는, 전하 요소가 횡단면 상으로 볼 때 중첩 영역으로부터 먼 쪽의 측면에서 볼록하게 형성된다. 이로 인해서도, 전기장의 배향 및 전계 강도가 개선된다. 특히, 전하 요소가 낫 형상으로 헝성됨에 따라, 전하 요소는 중첩 영역을 향하는 측면에서는 오목하게 그리고 중첩 영역으로부터 먼 쪽의 측면에서는 볼록하게 형성된다. 이로써, 전하 요소의 최적의 사용이 도출된다.
본 발명의 바람직한 일 개선예에 따라, 전하 요소에 공간 전하를 작동시키기 위한 제어 가능한 전압원이 할당된다. 이로써, 제어 가능한 전압원에 의해, 작동 중에, 특히 충전 과정 동안에 공간 전하의 출력이 변할 수 있다. 이로 인해, 측방 에지 내로 확산된 리튬 성분이 중첩 영역 내로 또는 능동 구역 내로 최적으로 되밀리는 점이 보장된다. 특히, 전압원 또는 이 전압원에 할당된 제어 장치는, 최적의 충전 효과를 달성하기 위해, 현재 충전 상태(SOC-State of Charge) 및/또는 애노드 전압 상태에 따라 공간 전하를 작동시키거나 변시키도록 형성된다. 예를 들어, 제어 장치 또는 전압원은, 측방 에지에서 리튬 성분의 삽입(intercalation)을 지양하거나 이와 같은 효과를 반전시키기고, 에지 영역에서 리튬 성분의 추가 축적을 방지하기 위해, 리튬 전위가 초과되도록 공간 전하를 조정한다. 전압원 및/또는 제어 장치는 리튬 이온 셀 내에 통합될 수 있거나, 후술되는 바와 같이 리튬 이온 셀을 구비한 에너지 저장 장치 내에 통합될 수 있거나, 리튬 이온 셀 또는 에너지 저장 장치를 충전하기 위한, 특히 외부의, 충전 시스템 내에 통합될 수 있다.
청구항 10의 특징들을 갖는 전기 에너지 저장 장치는, 본 발명에 따른 리튬 이온 셀을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 이미 언급한 장점들이 획득된다.
바람직하게, 에너지 저장 장치는, 공간 전하를 작동시키기 위해 하나 이상의 전하 요소와 연결된 하나 이상의 제어 가능한 전압원을 구비한다. 이로써, 전압원에 의해 공간 전하가 변할 수 있고, 바람직하게는 앞에서 이미 기술한 바와 같이 에너지 저장 장치의 충전 상태 또는 에너지 저장 장치의 개별 리튬 이온 셀의 충전 상태에 따라 제어된다. 특히, 전압원은 에너지 저장 장치의 각각의 전하 요소와 연결되어 있다. 선택적으로, 각각의 전하 요소 또는 일 그룹의 전하 요소 각각에 제어 가능한 고유한 전압원이 할당되며, 이 경우 전압원이라는 개념은 특히 전압원 및 이 전압원으로부터 송출되는 전기 전압을 개회로/폐회로 제어하기 위한 수단으로 구성된 시스템으로도 이해되며, 상기 수단은 전압원의 제어 가능성에 기반한다. 이 경우, 각각의 전하 요소에 상기 수단들 중 하나가 할당됨으로써, 전하 요소들의 공간 전하는 상호 독립적으로 작동되거나, 조정되거나, 변동할 수 있다. 추가의 장점들 및 바람직한 특징들 그리고 특징 조합들은, 특히 전술한 내용 및 청구항들을 참조한다.
청구항 12의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 충전 시스템은, 공간 전하를 작동시키기 위해 하나 이상의 전하 요소와 연결된, 제어 가능한 제2 전압원을 구비한 것을 특징으로 한다. 따라서, 전압원은 특히 외부 충전 시스템에 할당되고, 에너지 저장 장치에 의해서 그리고/또는 리튬 이온 셀과 함께 운반될 필요가 없다. 에너지 저장 장치가 충전되면, 제1 전압원이 애노드 및 캐소드와 연결될 경우, 제2 전압원은 충전 과정 동안 최적의 공간 전하를 발생시키기 위하여 하나 이상의 전하 요소, 특히 모든 전하 요소와 연결된다.
청구항 13의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 방법은, 적어도 리튬 이온 셀의 충전 과정 동안, 측방 에지로부터 중첩 영역의 방향으로 작용하는 전기장이 발생하는 것을 특징으로 한다. 이로부터, 앞에서 이미 언급된 장점들이 도출된다.
특히, 전기장이 측방 에지 내에 통합된 공간 전하에 의해 발생하는 구성이 제안된다. 이렇게 함으로써도, 앞에서 이미 언급된 장점들이 도출된다.
매우 바람직하게는, 앞에서 이미 설명된 바와 같이, 공간 전하가 제어 가능한 전압원에 의해서 리튬 이온 셀의 충전 상태에 따라, 특히 애노드의 전압 상태에 따라 변한다. 이로 인해, 충전 모드가 더욱 최적화되고, 리튬 이온 셀의 내구성 및 성능이 개선된다. 특히, 에너지 저장 장치가 복수의 리튬 이온 셀을 구비하거나, 하나의 리튬 이온 셀이 복수의 전하 요소를 구비하는 경우에는, 최적의 결과에 도달하기 위하여, 전하 요소들이 제어 가능한 전압원 또는 복수의 제어 가능한 전압원에 의해, 특히 개별 리튬 이온 셀 및/또는 에너지 저장 장치의 현재 충전 상태에 따라, 상호 독립적으로 작동된다. 또 다른 장점들 및 바람직한 특징들 그리고 특징 조합들은 특히 이전에 기술된 내용 및 청구항들을 참조한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 리튬 이온 셀을 상이한 관점에서 도시한 도면들이다.
도 2는 바람직한 제1 실시예에 따른 리튬 이온 셀의 도면이다.
도 3은 바람직한 제2 실시예에 따른 리튬 이온 셀의 도면이다.
도 4는 바람직한 제3 실시예에 따른 리튬 이온 셀의 도면이다.
도 5는 리튬 이온 셀을 충전하기 위한 방법의 단계들을 나타낸 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 방법을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 1a 및 도 1b는, 이들 도면에 상세하게 도시되지 않은 자동차의 전기 에너지 저장 장치용의 바람직한 리튬 이온 셀을 개략적인 단면도(도 1a) 및 개략적인 사시도(도 1B)로 도시한다.
리튬 이온 셀(1)은, 세퍼레이터(4)에 의해서 상호 분리된 캐소드(2)와 애노드(3)를 구비하며, 상기 캐소드(2) 및 애노드(3)는 도면에 도시되지 않은 전해질에 의해서 서로 세퍼레이터(4)를 통하여 연결되어 있다. 캐소드(2)는 또한 애노드(3)로부터 멀리 떨어진 측에 알루미늄으로 제조된 피뢰기(arrester, 5)를 구비하고, 애노드는 캐소드(2)로부터 멀리 떨어진 측에 구리로 제조된 피뢰기(6)를 구비한다.
리튬 이온 셀(1)의 노후화 효과를 피하기 위해 애노드(3)가 캐소드보다 넓게 형성됨으로써, 캐소드가 애노드(3)에 대향하는 중첩 영역에는 능동(active) 구역이 형성되고, 측면에서 캐소드로부터 돌출하는 애노드(3)의 측방 에지(8)에서는 수동(passive) 영역이 형성된다.
리튬 이온 셀(1)의 충전 과정 동안에는, 애노드(3) 내에 축적된 리튬이 수동 구역 내로 또는 측방 에지(8) 내로 횡방향으로 확산될 수 있다. 리튬이 후속 충전 과정 중에 더 이상 가용하지 않음으로써, 리튬 이온 셀의 용량이 감소하는 상황을 피하기 위하여, 천이 영역(7)의 방향으로 또는 능동 구역의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 수단(9)이 개별 측방 에지(8) 내에 존재한다.
도 2는, 상기 수단(9)의 바람직한 제1 실시예에 따른 리튬 이온 셀(1)의 개략적 단면도를 보여준다. 제1 실시예에 따르면, 수단(9)은 개별 측방 에지(8)에서 공간 전하(10)에 의해 발생한다. 본 경우에, 공간 전하(10)는 입자 영역(11)으로서 개별 측방 에지(8) 내에 통합되어 있다. 이로 인해, 수단(9)은 리튬 이온 셀(1)의 애노드(3) 내에서 매우 간단하고 비용 효율적으로 실현된다. 공간 전하(10)에 의해서, 천이 영역(7)의 방향으로 작용하는 전기장이 발생하고, 이 전기장이 측방 에지(8) 내로 확산된 리튬을 중첩 영역(7) 또는 능동 구역의 방향으로 내몰고, 그에 따라 충전 과정에서 리튬이 역으로 능동 구역 내에 도달하거나, 수동 구역 내에 전혀 도달할 수 없게 되며, 그 결과 리튬 이온 셀(1)의 충전 용량은 사용 기간이 오래된 경우에도 바람직하게 유지된다. 입자 영역(11)이 바람직하게 애노드(3)의 세로 연장 방향으로 측방 에지(8)를 따라 연장됨으로써, 리튬 이온 셀의 전체 길이에 걸쳐 수단(9)의 바람직한 작용이 효과를 발휘하게 되고, 이로 인해 최적의 에너지 수율을 보장한다.
도 3은, 수단(9) 또는 공간 전하(10)가, 개별 측방 에지(8)를 따라 막대 형상으로 애노드(3)를 통과해서 연장되는 전하 요소(12)에 의해 형성되어 있는, 제2 실시예에 따른 리튬 이온 셀(1)을 보여준다.
이 경우, 개별 막대 요소(12)는 바람직하게, 특히 비용 효율적으로 리튬 이온 셀 내에 통합될 수 있는 와이어 요소(13)로서 형성된다.
도 4는, 공간 전하(10)가 마찬가지로 막대 요소(12)에 의해서 형성되어 있는, 공간 전하(10)의 제3 실시예를 보여준다. 선행하는 실시예와 달리, 이 경우에는 전하 요소(12)가 중첩 영역을 향하는 측면에서는 오목하게 형성되고, 중첩 영역(7)으로부터 멀리 떨어진 측면에서는 볼록하게 형성된다. 이로 인해, 중첩 영역(7) 또는 능동 구역의 방향으로 전기장의 바람직한 배향 및 목표 방향이 유도된다. 본 경우에서와 같은 낫 형상의 구조는, 예를 들어 압출 성형 프로파일에 의해 실현될 수 있거나, 오목한 형상을 만들기 위해 일 측면이 상응하게 기계 가공된 와이어 요소에 의해 실현될 수 있다.
개별 공간 전하(10)는, 이 공간 전하에 의해 발생한 전기장이 리튬의 정상 전위와 관련하여, 축적된 리튬 이온을 능동 구역의 방향으로 가속시키거나 몰아가는 효과적인 쿨롱 힘을 발생시키기에 충분히 큰 상응하는 음의 전하를 갖도록 선택된다.
리튬 이온 셀(1)은 특히 전극 코일이므로, 복수의 애노드 및 캐소드가 서로의 둘레에 감겨 있다. 따라서, 공간 전하는 와이어 요소 또는 입자 영역으로서의 바람직한 형성에 의해, 권축 과정 동안 전극 권선 또는 리튬 이온 셀과 함께 변형될 수 있다.
리튬 이온 셀(1), 또는 복수의 리튬 이온 셀(1)을 구비한 에너지 저장 장치를 충전하기 위해, 충전 시스템(14)이 제공된다. 도 3은, 이러한 구성을 파선을 이용하여 옵션으로서 보여준다. 충전 시스템(14)은, 애노드(3) 및 캐소드(2)에 사전 설정 가능한 전기 전압을 공급함으로써 충전 과정을 수행하기 위하여, 피뢰기(5, 6)와 연결된 제1 전압원(15)을 구비한다. 또한, 충전 시스템 (14)은, 전하 요소(12)와 전기적으로 연결되어 있거나 연결 가능한 제2 전압원 (16)을 구비한다. 또한, 전압원(16)은, 전하 요소(12)에 공급되는 전기 전압을 필요 시 변동시키기 위해 제어될 수 있다. 따라서, 막대 요소(12)에 의해 제공되는 공간 전하(10)는 가변적이고, 이로써 측방 에지(8)에 존재하는 리튬 성분을 중첩 영역(7)으로 밀어내기 위하여 선택적으로 조정 가능하다.
상기와 같은 내용은 도 5 및 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도 5는, 전술된 리튬 이온 셀(1) 또는 에너지 저장 장치를 작동시키기 위한, 특히 충전하기 위한 바람직한 방법을 간단한 흐름도로 보여준다. 제1 단계(S1)에서는, 사전 테스트에서 애노드 전압, 즉, 작동 중 애노드(3)의 전기 전압 레벨이 결정된다. 이를 위해, 특히 개별 리튬 이온 셀(1)의 여러 번의 충전 과정 및 방전 과정이 수행되고, 이때 애노드 전압이 측정된다. 이 경우, 소위 전압 안정 상태(voltage plateau), 다시 말하자면 도 6a의 제1 그래프에 도시된 바와 같은 전기 애노드 전압의 정체 단계가 나타난다. 본 실시예에 따라, 5개의 전압 안정 상태(P1 내지 P5)가 검출되었다. 특히, 이 경우에는 전압 안정 상태(P1 내지 P5)의 구체적인 레벨이 측정되고 저장된다.
작동 중에, 리튬 이온 셀(1)의 총 전압(GV)이 단계 S2에서 측정되고, 단계 S3에서는 도 6b에 도시된 바와 같은 차동 전압 분석(DVA-Differential Voltage Analysis)이 수행된다. 이렇게 함으로써, 특히 작동 중에 연속으로 함께 기록되는 리튬 이온 셀(1)의 총 전압 거동으로부터, 미분 계산을 통해 애노드(3)의 개별 전압 안정 상태(P1 내지 P5)가 도 6c에 도시된 바와 같이 위치 결정된다. 제어 변수가 어느 정도의 크기로 조정되는지는, 공간 전하(10) 및 개별 애노드 전압의 구조에 따라 크게 좌우된다. 구조적 편차를 맞추기 위하여, 전달 계수(γ)가 선택적으로 단계 S4에서 개별 리튬 이온 셀(1)에 부가된다.
이제 전압 값 및 전압 안정 상태(P1 내지 P5)의 발생이 개별 리튬 이온 셀(1)의 충전 상태에 따라 검출될 수 있기 때문에, 작동 중에 이들 전압 값 및 전압 안정 상태를 단계 S5에서 애노드(3)의 개별 측방 에지(8) 내의 전하 영역 또는 공간 전하(10)의 순시 폐회로/개회로 제어에 이용할 수 있다. 특히, 리튬 이온 셀(1)의 충전 상태에 따라 최적의 공간 전하(10)를 발생시키기 위하여, 안정 상태(P1 내지 P5)의 시점 및 레벨에 따라 제2 전압원(16)이 작동된다.
1: 리튬 이온 셀
2: 캐소드
3: 애노드
4: 세퍼레이터
5: 피뢰기
6: 피뢰기
7: 중첩 영역
8: 측방 에지
9: 수단
10: 공간 전하
11: 입자 영역
12: 전하 요소 / 막대 요소
13: 와이어 요소
14: 충전 시스템
15: 전압원
16: 전압원

Claims (15)

  1. 중간에 세퍼레이터(4)가 개재된 애노드(3)와 캐소드(2), 그리고 전해질이 배치된 하우징을 갖춘 전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀로서, 상기 애노드(3)는 캐소드(2)보다 넓게 형성되고, 캐소드(2)에 대향하는 중첩 영역(7) 및 측면으로 상기 캐소드(2)를 넘어 돌출하는 하나 이상의 측방 에지(8)를 갖도록, 상기 캐소드(2)에 대해 평행하게 배치되는, 전기 에너지 저장 장치용 리튬 이온 셀(1)에 있어서,
    상기 애노드(3)가 측방 에지(8) 내에 중첩 영역(7)의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  2. 제1항에 있어서, 애노드(3)가 측방 에지(8) 내에, 상기 측방 에지(8)를 따라 연장되고 중첩 영역(7)의 방향으로 작용하는 전기장을 발생시키기 위한 공간 전하(10)를 갖는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  3. 제2항에 있어서, 공간 전하(10)가 측방 에지(8) 내에 입자 영역(11)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  4. 제2항에 있어서, 공간 전하(10)가 일체형의 전하 요소(12)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  5. 제4항에 있어서, 전하 요소(12)가 와이어 요소(13)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 전하 요소(12)가 애노드(3)의 중첩 영역(7)의 방향으로 높은 전계 강도를 발생시키도록 형성된 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전하 요소(12)가 횡단면 상으로 볼 때, 중첩 영역(7)을 향하는 측면에서 오목하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전하 요소(12)가 횡단면 상으로 볼 때, 중첩 영역(7)으로부터 먼 쪽의 측면에서 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  9. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 전하 요소(12)에 공간 전하(10)를 작동시키기 위한 제어 가능한 전압원(16)이 할당되는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 리튬 이온 셀(1)을 구비한, 특히 자동차용 전기 에너지 저장 장치.
  11. 제10항에 있어서, 공간 전하(10)를 작동시키기 위해 하나 이상의 전하 요소(12)와 연결된 하나 이상의 제어 가능한 전압원(16)을 구비한 것을 특징으로 하는, 전기 에너지 저장 장치.
  12. 애노드(3) 및 캐소드(2)와 연결된/연결될 수 있는 제어 가능한 제1 전압원(15)을 포함하며, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 리튬 이온 셀(1) 또는 제10항에 따른 에너지 저장 장치를 충전하기 위한 충전 시스템(14)에 있어서,
    공간 전하(10)를 작동시키기 위해 하나 이상의 전하 요소(12)와 연결된/연결될 수 있는 제2 전압원(16)을 구비한 것을 특징으로 하는, 충전 시스템(14).
  13. 중간에 세퍼레이터(4)가 개재된 애노드(3)와 캐소드(2), 그리고 전해질이 배치되어 있는 하우징을 갖춘 리튬 이온 셀로서, 상기 애노드(3)는 캐소드(2)보다 넓게 형성되고, 캐소드(2)에 대향하는 중첩 영역(7) 및 측면으로 상기 캐소드(2)를 넘어 돌출하는 하나 이상의 측방 에지(8)를 갖도록, 상기 캐소드(2)에 대해 평행하게 배치된 리튬 이온 셀(1)을 작동시키기 위한 방법에 있어서,
    적어도 리튬 이온 셀(1)의 충전 과정 동안, 측방 에지(8)로부터 중첩 영역(7)의 방향으로 작용하는 전기장이 발생하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀의 작동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 전기장이 측방 에지(8) 내에 통합된 공간 전하(10)에 의해 발생하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀의 작동 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 공간 전하(10)가, 제어 가능한 전압원(16)에 의해서 리튬 이온 셀(1)의 충전 상태 및/또는 리튬 이온 셀(1)의 애노드 전압에 따라 변하는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 셀의 작동 방법.
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