KR20200044091A - 권취형 배터리 셀 - Google Patents

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KR20200044091A
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량쩐 쇼
커페이 왕
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닝더 엠프렉스 테크놀로지 리미티드
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Abstract

본 발명은 권취형 배터리 셀(20)을 개시한다. 상기 권취형 배터리 셀은 제1극편(22)의 양 표면을 완전히 피복하는 제1활물질 층을 포함하는 제1극편(22)을 포함하며, 권취형 배터리 셀(20)의 최외권은 격리막(24)이고, 최외권의 격리막(24)은 제1극편(22) 에 인접한다. 본 발명은 또한 상기 권취형 배터리 셀을 포함하는 배터리에 관한 것으로, 적어도 권취형 배터리 셀이 낙하 과정에서 외층 알루미늄 포일의 찢어짐 및 파손에 의해 야기되는 단락 위험을 감소시키는 것을 그 목적으로 한다.

Description

권취형 배터리 셀
본 발명은 2차 전지 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 권취형 배터리 셀에 관한 것이다.
리튬 이온 전지는 소비재 전자에 널리 사용되어 왔지만 리튬 이온 전지 특성상 안전 위험이 존재한다. 일반 권취형 배터리 셀의 구조는 양극 및 음극 일면 영역을 포함하고 외층은 알루미늄 포일로 마감되어, 낙하 과정에서 외층 알루미늄 포일이 찢어 지거나 파손 됨으로 인해 단락될 위험이 있다. 따라서, 예를 들면, 소비재 전자를 떨어 뜨리는 과정에서 외층 알루미늄 포일이 찢어지기 쉬워 소비재 전자의 배터리 내부가 단락될 수 있다. 따라서, 상기 과제를 해결할 수 있는 배터리 셀 구조를 필요로 한다.
관련 기술에 존재하는 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 적어도 권취형 배터리 셀이 낙하 과정에서 외층 알루미늄 포일의 찢어짐 및 파손에 의해 야기되는 단락 위험을 감소시키는 권취형 배터리 셀을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 기술방안은 아래와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 권취형 배터리 셀은 제1극편을 포함하며, 제1극편의 양면에는 모두 제1활물질 층이 도포되고, 제1활물질 층은 제1극편의 양 표면을 완전히 피복한다. 여기서, 권취형 배터리 셀의 최외권은 격리막으로 마감되며, 최외권의 격리막은 제1극편에 인접한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 권취형 배터리 셀은 제2극편을 더 포함하며, 제2극편은 제2활물질 층을 포함하고，제2활물질 층은 제2극편의 양 표면을 완전히 피복한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 제1 탭이 제1 극편으로부터 돌출되고, 복수개의 제2탭이 제2 극편으로부터 돌출되며; 격리막은 권취형 배터리 셀의 폭 방향으로 연장되는 시작 섹션, 시작 섹션으로부터 연장되는 권취 섹션 및 격리막을 마감하는 마감 섹션을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 격리막의 마감 섹션과 제1극편의 마감 섹션은 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서 중첩되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 제1극편의 마감 섹션과 제2극편의 마감 섹션은 시작 섹션의 동일측에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1탭과 제2탭은 모두 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하거나, 또는 제1탭과 제2탭이 모두 권취형 배터리 셀의 저부에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1탭이 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하고 제2탭이 권취형 배터리 셀의 저부에 위치하거나, 또는 제1탭이 권취형 배터리 셀의 저부에 위치하고 제2탭이 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 제1탭과 제2탭은 시작 섹션의 동일측에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 제1탭은 시작 섹션의 양측에 위치하며, 제2탭도 시작 섹션의 양측에 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 바와 같은 권취형 배터리 셀 및 권취형 배터리 셀을 둘러싸는 패키지 필름을 포함하는 배터리가 제공된다.
본 발명은 아래와 같은 유익한 효과가 있다.
본 발명의 권취형 배터리 셀 및 배터리에 따르면, 격리막으로 마감함으로써 패키지 알루미늄 포일과 비교적 큰 마찰력을 가질 수 있으며, 낙하 과정에서의 충격력을 완화시킬 수 있다. 또한, 최외권의 격리막에 인접한 제1극편의 양면에는 모두 활물질 층이 코팅되며, 그 강도는 단일층 알루미늄 포일 보다 훨씬 높으므로, 알루미늄 포일의 찢어짐 또는 파손으로 인한 단락 위험을 감소시킨다.
도1은 종래 권취형 배터리 셀의 개략적인 구조도이다.
도2는 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 일 실시예의 단면도이다.
도3a는 도2의 제1극편의 평면도이다.
도3b는 도2의 제1극편의 단면도이다.
도4a는 도2의 제2극편의 평면도이다.
도4b는 도2의 제2극편의 단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 일 실시예의 단면도이다.
도6은 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 다른 실시예의 단면도이다.
도7은 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 또 다른 실시예의 단면도이다.
도8은 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 일 실시예의 측면도이다.
도9는 본 발명에 따른 권취형 배터리 셀의 다른 실시예의 측면도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 권취형 배터리 셀에 대하여 설명한다. 이하의 설명 및 도면들에 의해 개시된 예시적인 실시예들은 상호 결합되어 아래에 설명되지 않은 다른 실시예들을 형성할 수 있으며, 구성 요소들 중 일부는 상이한 실시예에서 생략될 수 있음을 이해해야 한다. 다시 말해서, 본 발명은 이하의 설명에 국한되지 않는다.
도1에 도시 된 바와 같이, 종래의 권취형 배터리 셀(10)의 양극 및 음극은 모두 일면에 활물질 층이 도포된 일면 영역을 포함하며, 외층은 알루미늄 포일로 마감되어, 낙하 과정에서 외층 알루미늄 포일의 찢어짐 및 파손에 의해 야기되는 단락 위험을 감소시킨다.
도2에 도시 된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 권취형 배터리 셀(20)을 개시한다. 해당 권취형 배터리 셀(20)은 제1 극편(22)을 포함하며, 제1 극편 (22)은 제1활물질 층을 포함하고, 제1활물질 층은 제1 극편(22)의 양 표면을 완전히 피복하며, 여기서, 권취형 배터리 셀(20)의 최외권은 격리막(24)이고, 최외권의 격리막(24)은 제11극편(22)에 인접한다.
본 발명의 권취형 배터리 셀은 격리막(24)으로 마감함으로써 패키지 알루미늄 포일과 비교적 큰 마찰력을 가질 수 있으며, 낙하 과정에서의 충격력을 완화시킬 수 있다. 또한, 최외권의 격리막(24)에 인접한 제1극편(22)의 양면에는 모두 활물질 층이 코팅되며, 그 강도는 단일층 알루미늄 포일 보다 훨씬 높으므로, 알루미늄 포일의 찢어짐 또는 파손으로 인한 단락 위험을 감소시킨다.
도2에 도시 된 바와 같이, 권취형 배터리 셀(20)은 제2극편(26)을 더 포함할 수 있으며, 제2극편(26)은 제2활물질 층(23)을 포함하고, 제2활물질 층(23)은 제2극편(26)의 양 표면을 완전히 피복한다. 다시 말해서, 활물질 층은 제1극편(22)의 양 표면과 제2극편(26)의 양 표면을 완전히 피복한다. 따라서, 생산에서 지속적으로 연속 코팅이 달성될 수 있으며, 이는 생산 비용을 감소시키고, 일면 영역 극편을 사용함으로 인한 롤링 위험을 방지할 수 있다.
도2에는 권취형 배터리 셀이 시계 방향으로 권취되는 일 실시예가 도시되어 있지만, 권취형 배터리 셀(20)은 적층된 제1극편(22), 격리막(24), 제2극편(26)이 반시계 방향으로 권취되어 형성될 수도 있음을 이해해야 할 것이다. 또한, 제1극편(22)이 양극 극편일 때 제 2 극편은 음극 극편이며; 또는 제1극편(22)이 음극 극편일 때 제 2 극편(26)은 양극 극편이다.
도3a는 본 발명 실시예에 따른 제1극편(22)의 평면도를 나타내며, 복수개의 제1탭(25)이 제1극편(22)으로부터 돌출되어 있다. 제1탭(25)이 돌출되는 특정 위치는 특정 사용 상황에 따라 결정될 수 있으며, 도면에 도시된 실시예로 제한되지 않는다. 도3b는 본 발명 실시예의 제1극편(22)의 단면도를 나타내며, 제1극편(22)은 제1 활물질 층(21)을 포함하고, 제1 활물질 층(21)은 제1극편(22)의 양 표면을 완전히 피복한다.
도4a는 본 발명 실시예의 제2극편(26)의 평면도를 나타내며, 복수개의 제2탭(27)이 제2극편(26)으로부터 돌출되어 있다. 제2탭(27)이 돌출되는 특정 위치는 특정 사용상황에 따라 결정될 수 있으며, 도면에 도시된 실시예로 제한되지 않는다. 도4b는 본 발명 실시예의 제2극편(26)의 단면도를 나타내며, 제2극편(26)은 제2활물질 층(23)을 포함하고, 제2 활물질 층(23)은 제2극편(26)의 양 표면을 완전히 피복한다.
다시 도2를 참조하면, 격리막(24)은 권취형 배터리 셀의 폭 방향(W)을 따라 연장되는 시작 섹션(241), 시작 섹션(241)으로부터 연장되는 권취 섹션(242) 및 격리막을 마감하는 마감 섹션(243)을 포함한다. 적층된 제1극편(22), 격리막(24) 및 제2극편(26)은 격리막의 시작 섹션(241)으로부터 권취되고, 권취 섹션(242)은 권취형 배터리 셀(20)의 일단으로부터 벤딩되어 권취형 배터리 셀(20)의 타단까지 연장된 후, 다시 벤딩되어 마지막에 최외권에서 마감 섹션(243)에 의해 마감된다. 여기서, 격리막의 시작 섹션(241)은 격리막(24)의 시작단으로부터 격리막(24)의 제1차 벤딩 부분까지의 섹션을 의미하며, 격리막의 마감 섹션(243)은 격리막(24)의 말단에서 격리막(24)의 마지막 벤딩 부분까지의 섹션을 의미한다. 격리막의 권취 섹션 (242)은 시작 섹션(241)과 마감 섹션(243) 사이의 섹션을 의미한다. 폭 방향(W)은 권취형 배터리 셀(20)이 벤딩되는 양단 사이에서 연장되는 방향을 의미한다.
격리막(24)의 마감 섹션(243)과 제1극편(22)의 마감 섹션(221)은 권취형 배터리 셀(20)의 두께 방향(T)에서 중첩되지 않는다. 여기서, 두께 방향(T)은 폭 방향(W)에 수직된다. 제1극편(22)의 마감 섹션(221)은 제1극편(22)의 말단으로부터 제1극편(22)의 마지막 벤딩 부분까지의 섹션을 의미한다. 이와 동일하게, 제 2극편(26)의 마감 섹션(261)은 제 2극편(26)의 말단으로부터 제 2극편(26)의 마지막 벤딩 부분까지의 섹션을 의미한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 두께 방향(T)에서 제1극편(22)의 마감 섹션(221)과 제 2극편(26)의 마감 섹션(261)은 격리막(24)의 시작 섹션(241)의 동일측에 위치한다.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 권취형 배터리 셀(50)이 도시되어 있으며, 제1탭(55) 및 제2탭(57)은 모두 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하고; 미도시된 실시예에서, 제1탭(55) 및 제2탭(57)은 모두 권취형 배터리 셀의 저부에 위치할 수 있다. 여기서, 권취형 배터리 셀의 높이 방향(H)은 폭 방향(W) 및 두께 방향(T)이 위치하는 평면에 수직된다. 권취형 배터리 셀의 탑부와 저부는 각각 권취형 배터리 셀의 높이 방향(H)에서의 2개의 단면이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 권취형 배터리 셀(60)이 도시되어 있으며, 여기서 제1탭(25)은 권취형 배터리 셀(60)의 탑부에 위치하고, 제2 탭(67)은 권취형 배터리 셀(60)의 저부에 위치한다. 또는, 도시되지 않은 실시예에서, 제1탭(25)은 권취형 배터리 셀(60)의 저부에 위치하고, 제2탭(27)은 권취형 배터리 셀(60)의 탑부에 위치할 수 있다. 즉, 제1탭(25)과 제2탭(27)은 각각 권취형 배터리 셀(60)의 상이한 단면(탑부와 저부) 상에 위치한다.
다시 도2를 참조하면, 본 실시예에서 권취형 배터리 셀(20)의 두께 방향(T)에서제1탭(25)과 제2탭(27)은 권취형 배터리 셀(20)의 동일측에 위치하며, 즉 모두 권취형 배터리 셀(20)의 탑부 또는 저부에 위치한다. 여기서, 제1탭(25)과 제2탭(27)은 격리막(24)의 시작 섹션(241)의 동일측에 위치한다. 또한, 제1탭(25)과 제2탭(27)이 설치된 일측에서, 제1극편과 제2극편은 각각 모든 층에 탭을 구비한다. 본 실시예에서, 제1탭(25)과 제2탭(27)은 모두 격리막의 시작 섹션(241)의 일측에 위치하며, 제1극편(22)의 마감 섹션(221) 및 제 2극편(26)의 마감 섹션(261)은 격리막의 시작 섹션(241)의 타측에 위치한다.
도7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 권취형 배터리 셀(70)이 도시되며, 본 실시예에서, 제1탭(75) 및 제2탭(77)은 권취형 배터리 셀(70)의 동일한 단 면에 위치한다. 즉, 제1탭(75) 및 제2탭(77)이 모두 권취형 배터리 셀(70)의 탑부에 위치하거나, 또는 제1탭(75) 및 제2탭(77)이 모두 권취형 배터리 셀(70)의 저부에 위치한다. 도2에 도시된 실시예와 달리, 본 발명의 권취형 배터리 셀의 적용 및 탭의 과전류 상태에 따라, 권취형 배터리 셀(70)의 두께 방향(T)에서, 복수개의 제1탭(75)은 모두 격리막의 시작 섹션(741)의 양측에 설치되며, 복수개의 제2탭(77) 도 모두 격리막의 시작 섹션(741)의 양측에 설치된다. 또한, 제1극편의 각 층은 격리막의 시작 섹션(741)의 양측에 모두 제1탭(75)을 구비하며, 제2극편의 각 층은 격리막의 시작 섹션(741)의 양측에 모두 제2탭(77)을 구비한다.
도8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권취형 배터리 셀(80)이 도시되어 있으며, 제1탭(미도시) 및 제 2탭(87)은 각각 권취형 배터리 셀(80)의 탑부와 저부에 위치된다. 여기서, 권취형 배터리 셀(80)의 두께 방향(T)에서, 복수개의 제2탭(87)은 모두 격리막의 시작 섹션(841)의 동일측에 위치한다. 본 실시예에서, 복수개의 제 2 탭(87)은 모두 격리막의 시작 섹션(841)의 일측에 위치하고, 제1극편의 마감 섹션(821) 및 제2극편의 마감 섹션(861)은 격리막의 시작 섹션(841)의 타측에 위치한다.
도9 를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 권취형 배터리 셀(90)이 도시되어 있으며, 본 실시예에서, 제 1탭(95) 및 제2탭(97)은 각각 권취형 배터리 셀(90)의 탑부 및 저부에 위치한다. 본 발명의 권취형 배터리 셀의 적용 및 탭의 과전류 상태에 따라, 복수개의 제1탭(95)과 복수개의 제2탭(97)은 각각 격리막의 시작 섹션(741)의 양측에 위치한다. 즉, 복수개의 제1탭(95)은 격리막의 시작 섹션(941)의 양측에 위치하며, 복수개의 제2탭도 격리막의 시작 섹션(941)의 양측에 위치한다.
도2, 도7 내지 도9에서는 탭의 설치 방식의 일부 예시적인 실시예를 도시했지만, 권취형 전극 구조에서 탭의 위치 설정은 특정 사용 상황에 따라 결정될 수 있으며, 본 발명은 상기 설치 방식에 국한되지 않음을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 실시예에서는 배터리가 개시되며, 해당 배터리에는 상술한 권취형 배터리 셀 중 임의의 하나 및 권취형 배터리 셀을 감싸는 패키지 필름이 포함될 수 있다.
상기 내용을 종합하면, 본 발명의 권취형 배터리 셀 및 배터리는 격리막으로 마감함으로써 패키지 알루미늄 포일과 비교적 큰 마찰력을 가질 수 있으며, 낙하 과정에서의 충격력을 완화시킬 수 있다. 또한, 최외권의 격리막에 인접한 제1극편의 양면에는 모두 활물질 층이 코팅되며, 그 강도는 단일층 알루미늄 포일 보다 훨씬 높으므로, 알루미늄 포일의 찢어짐 또는 파손으로 인한 단락 위험을 감소시킨다.
상술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예일뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니며, 본 발명 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 발명의 사상 및 원칙 내에서 수행 된 모든 수정, 동등한 대체 또는 개선은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 제1극편을 포함하고, 상기 제1극편은 제1활물질 층을 포함하며, 상기 제1활물질 층은 상기 제1극편의 양 표면을 완전히 피복하는 권취형 배터리 셀에 있어서,
    상기 권취형 배터리 셀의 최외권은 격리막으로 마감되며, 상기 최외권의 격리막은 상기 제1극편에 인접하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    제2극편을 더 포함하며, 상기 제2극편은 제2활물질 층을 포함하고, 상기 제2활물질 층은 상기 제2극편의 양 표면을 완전히 피복하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  3. 제2항에 있어서,
    복수개의 제1 탭이 상기 제1 극편으로부터 돌출되고, 복수개의 제2탭이 상기 제2 극편으로부터 돌출되며，
    상기 격리막은 상기 권취형 배터리 셀의 폭 방향으로 연장되는 시작 섹션, 상기 시작 섹션으로부터 연장되는 권취 섹션 및 상기 격리막을 마감하는 마감 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 격리막의 마감 섹션과 제1극편의 마감 섹션은 상기 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 제1극편의 마감 섹션과 제2극편의 마감 섹션은 상기 시작 섹션의 동일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1탭과 상기 제2탭은 모두 상기 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하거나，
    혹은 상기 제1탭과 상기 제2탭이 모두 권취형 배터리 셀의 저부에 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1탭이 상기 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하고, 상기 제2탭이 권취형 배터리 셀의 저부에 위치하거나, 혹은
    상기 제1탭이 상기 권취형 배터리 셀의 저부에 위치하고, 상기 제2탭이 상기 권취형 배터리 셀의 탑부에 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 상기 제1탭과 상기 제2탭은 모두 상기 시작 섹션의 동일측에 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 권취형 배터리 셀의 두께 방향에서, 상기 제1탭은 상기 시작 섹션의 양측에 위치하며, 상기 제2탭도 상기 시작 섹션의 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 권취형 배터리 셀.
  10. 제1항 내지 제9항 중 임의의 한 항에 따른 권취형 배터리 셀 및 상기 권취형 배터리 셀을 둘러싸는 패키지 필름을 포함하는 배터리.
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