KR20200053463A - Stacked prismatic architecture for electrochemical cells - Google Patents
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Abstract
배터리 셀 시스템 및 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 배터리 셀 시스템은 제1 애노드 탭을 갖는 제1 애노드, 제1 애노드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 애노드 탭을 갖는 제2 애노드, 제1 캐소드 탭을 갖는 제1 캐소드, 및 제1 캐소드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 캐소드 탭을 갖는 제2 캐소드를 포함하는 전극 스택을 포함한다.A battery cell system and method for manufacturing a battery cell system are provided. The battery cell system includes a first anode having a first anode tab, a second anode having a second anode tab transversely offset from the first anode tab, a first cathode having a first cathode tab, and a first cathode tab. And an electrode stack comprising a second cathode having a second cathode tab transversely offset.
Description
관련 출원에 대한 상호-참조Cross-reference to related applications
본 출원은 "STACKED PRISMATIC ARCHITECTURE FOR ELECTROCHEMICAL CELL"의 명칭으로 2017년 6월 15일자로 출원된 미국 가출원 제62/520,478호에 대한 우선권을 주장한다. 위에서 열거된 출원의 전체 내용들은 이로써, 모든 목적들을 위하여 참조로 편입된다.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62 / 520,478 filed June 15, 2017 in the name of "STACKED PRISMATIC ARCHITECTURE FOR ELECTROCHEMICAL CELL". The entire contents of the applications listed above are hereby incorporated by reference for all purposes.
본 출원은 배터리 셀 시스템 및 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.The present application relates to a battery cell system and a method for manufacturing the battery cell system.
배터리 용량을 증가시키기 위한 비용-효과적인 해결책들에 대한 검색은 중요한 도전이다. kWh-당-가격(price-per-kWh)이 배터리 전기화학적 저장을 위하여 계속 하락함에 따라, 고-전력 애플리케이션(high-power application)들을 위하여 또한 이용될 수 있는 더욱 대형의 더욱 고-용량 배터리들을 구축하기 위한 필요성이 존재한다. 많은 유형들의 전기화학적 셀들은 '시트(sheet)' 형태인 전극들을 가지고, 여기서, 포지티브(positive) 및 네거티브(negative) 전극 재료의 시트들은 함께 적층되고, 전기적 절연 다공성 분리기 시트(electrically insulating porous separator sheet)들에 의해 분리된다. 셀의 전체적인 용량(예컨대, 총 이용가능한 에너지)을 증가시키기 위하여, 시트들 또는 전극들 사이의 근접한 접촉이 요구될 수 있다.Searching for cost-effective solutions to increase battery capacity is an important challenge. As kWh-per-kWh continues to decline for battery electrochemical storage, larger and higher capacity batteries that can also be used for high-power applications There is a need to build. Many types of electrochemical cells have electrodes in the form of a 'sheet', where sheets of positive and negative electrode materials are stacked together, and electrically insulating porous separator sheet ). In order to increase the overall capacity of the cell (eg, total available energy), close contact between sheets or electrodes may be required.
큰 기하학적 표면적은 적층된 각기둥형 셀 아키텍처(stacked prismatic cell architecture)를 가지는 고-전력, 저-임피던스(low-impedance) 전기화학적 셀을 위하여 요구될 수 있다. 적층된 각기둥형 셀을 포함하는 전형적인 배터리를 제조할 시에, 스택(stack)은 2차 배터리들 또는 2차 셀들을 위하여 유용한 리튬-이온 또는 다른 전기화학적 재료들을 함유할 수 있는 전극 셀들의 층들에 의해 형성된다. 전극 스택의 전극들이 셀의 수명 전반에 걸쳐 서로 매우 근접하게 접촉하여 유지될 때, 배터리는 원하는 용량을 달성할 수 있다. 그러나, 전극 스택이 시트들 사이의 요구된 것 미만의 접촉을 달성할 경우에, 시트들 사이 또는 시트들과 배터리 하우징 사이의 장력(tension)은 배터리의 사이클링(cycling) 동안에 배터리 내에서 생성된 가스에 기인하여 발생할 수 있다. 배터리 용량을 증가시키고 원하는 전극 적층을 제공하기 위하여, 많은 해결책들이 제안되었다.A large geometric surface area may be required for high-power, low-impedance electrochemical cells with stacked prismatic cell architecture. In manufacturing a typical battery comprising a stacked prismatic cell, a stack is placed on layers of electrode cells that may contain lithium-ion or other electrochemical materials useful for secondary batteries or secondary cells. Is formed by. When the electrodes in the electrode stack are kept in close contact with each other throughout the life of the cell, the battery can achieve the desired capacity. However, when the electrode stack achieves less than required contact between the sheets, the tension between the sheets or between the seats and the battery housing is the gas generated in the battery during cycling of the battery. Can be caused by In order to increase the battery capacity and provide the desired electrode stack, many solutions have been proposed.
하나의 제안된 예는 US 8,133,609에서 도시된다. 여기에서, 복수의 셀들 또는 판들을 포함하는 배터리는 선두 부분(lead portion)에 용접된 각각의 셀로부터의 탭(tab)들을 가지고, 선두 부분은 밀폐부(enclosure)에 의해 보호된다. 또 다른 예는 US 6,159,631에서 도시된다. 여기에서, 셀 캔(cell can) 또는 하우징 상에서 위치된 다양한 새김 형성된(scored) 영역들은 큰 배터리 팽창의 경우에 폭발을 회피하기 위하여, 좁고 제어가능한 범위를 넘어서는 과잉 압력을 배출하기 위해 제공된다.One proposed example is shown in US 8,133,609. Here, a battery comprising a plurality of cells or plates has tabs from each cell welded to a lead portion, the leading portion being protected by an enclosure. Another example is shown in US 6,159,631. Here, various scored areas located on a cell can or housing are provided to discharge excess pressure beyond a narrow and controllable range, in order to avoid explosion in the event of large battery expansion.
그러나, 본원에서의 발명자들은 배터리 셀들의 층상화(layering), 배터리 셀들의 용접, 하우징 제조 및 조립, 배출 또는 안전 배기의 설계 및 제조에 관련된 이러한 시스템들에서의 잠재적인 쟁점들을 식별하였다. 예를 들어, 고-전력 적층된 각기둥형 셀을 가지는 정상적인 배터리는 셀들 또는 전극 셀들의 복수의 층들을 가진다. 층들의 수는 각각의 층의 탭들 또는 전극들을 함께 용접하기 위하여 이용된 용접 기법에 의해 제한된다. 특히, 셀 내에 포함된 전극들의 수는 용접의 에너지에 노출될 때의 전극 탭들의 내구성에 의해 제한된다. 이에 따라, 전극들의 수가 증가하고, 그러므로, 전극들의 전부를 용접하기 위하여 필요한 용접 세기(weld intensity)가 증가함에 따라, 전극들은 열화(예컨대, 용융(melting), 변형(deformation) 등)되기 더 쉬울 수 있다. 예를 들어, 현재의 제조 기법들은 큰 전극 치수와, 종종 60 미만의 층들, 및 전형적으로 20 내지 30 층들의 범위인 층 총수(layer count)를 사용한다. 추가적으로, 셀의 두께는 하우징의 제조 제한들로 인해 15 mm로 제한될 수 있다.However, the inventors herein have identified potential issues in these systems related to the layering of battery cells, welding of battery cells, manufacturing and assembly of housings, and design and manufacture of exhaust or safe exhaust. For example, a normal battery with a high-power stacked prismatic cell has multiple layers of cells or electrode cells. The number of layers is limited by the welding technique used to weld the tabs or electrodes of each layer together. In particular, the number of electrodes included in the cell is limited by the durability of the electrode tabs when exposed to the energy of the welding. Accordingly, as the number of electrodes increases, and therefore, the weld intensity required to weld all of the electrodes increases, the electrodes are more likely to deteriorate (eg, melting, deformation, etc.). Can be. For example, current fabrication techniques use large electrode dimensions and layer counts, often in the range of less than 60 layers, and typically 20 to 30 layers. Additionally, the thickness of the cell can be limited to 15 mm due to the manufacturing limitations of the housing.
또한, 하우징은 하우징 재료가 형성될 수 있는 깊이를 제약하는 추가적인 제한을 부과한다. 종종, 하우징은 알루미늄으로부터 형성되고, 하우징의 형상은 시트 금속(sheet metal)이 스탬핑되는 방법과 유사한 방식으로 알루미늄 시트 금속으로부터 형성된다. 그러나, 기존의 하우징 형성 프로세스들 동안에, 알루미늄 또는 다른 하우징 재료는 연신(stretch)되고 그 두께는 감소됨으로써, 재료의 강도(strength)를 감소시킨다. 추가적으로, 이전의 2차 또는 재충전가능한 배터리들은 하나 이상의 배터리 셀들의 파멸적인 실패를 처리하기 위한 안전 밸브들 또는 가스-배출 장치를 포함하지 않는다.In addition, the housing imposes additional restrictions that limit the depth at which the housing material can be formed. Often, the housing is formed from aluminum, and the shape of the housing is formed from aluminum sheet metal in a manner similar to the way sheet metal is stamped. However, during existing housing forming processes, aluminum or other housing material is stretched and its thickness is reduced, thereby reducing the strength of the material. Additionally, previous secondary or rechargeable batteries do not include safety valves or gas-discharge devices for handling catastrophic failure of one or more battery cells.
하나의 실시예에서, 위의 쟁점들 중의 일부는 제1 애노드 탭을 갖는 제1 애노드(anode), 제1 애노드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 애노드 탭을 갖는 제2 애노드, 제1 캐소드 탭을 갖는 제1 캐소드(cathode), 및 제1 캐소드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 캐소드 탭을 갖는 제2 캐소드를 포함하는 전극 스택을 포함하는 배터리 셀 시스템에 의해 적어도 부분적으로 해결될 수 있다. 유사한 극성의 전극들의 탭들을 오프셋함으로써, 용접된 그룹에서의 전극 탭들의 수는 요구될 경우에 감소될 수 있다. 이와 같이, 전극 탭들의 그룹들의 두께를 과도하게 증가시키지 않으면서, 셀 내에 포함된 전극들의 수가 증가될 수 있다. 결과적으로, 증가된 세기의 용접에 의해 야기된 전극 탭 열화(예컨대, 변형, 용융 등)의 위험이 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 증가된 내구성을 갖는 더 높은 전력 셀이 요구될 경우에 달성될 수 있다.In one embodiment, some of the above issues include a first anode having a first anode tab, a second anode having a second anode tab transversely offset from the first anode tab, a first cathode tab It can be solved at least in part by a battery cell system comprising an electrode stack comprising a first cathode having a second cathode and a second cathode having a second cathode tab transversely offset from the first cathode tab. By offsetting the tabs of electrodes of similar polarity, the number of electrode tabs in the welded group can be reduced if desired. As such, the number of electrodes included in the cell can be increased without excessively increasing the thickness of the groups of electrode tabs. As a result, the risk of electrode tab deterioration (eg, deformation, melting, etc.) caused by increased intensity welding can be reduced. In this way, higher power cells with increased durability can be achieved if desired.
도 1은 종래 기술의 전기화학적 셀의 예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 배터리 셀 시스템에서의 캐소드들 및 애노드들을 각각 도시한다.
도 3은 배터리 셀 시스템에서의 애노드의 코팅된 시트 재료를 도시한다.
도 4는 배터리 셀 시스템에서의 캐소드의 코팅된 시트 재료를 도시한다.
도 5는 배터리 셀 시스템에서의 인터리빙된 탭들을 갖는 전극 스택을 도시한다.
도 6은 배터리 셀 시스템에서의 용접을 위한 트리밍된 탭들을 갖는 전극 스택을 도시한다.
도 7은 배터리 셀 시스템에서의 용접된 연장 탭들을 갖는 전극 스택을 도시한다.
도 8은 배터리 셀 시스템에서의 상단 프레임을 갖는 전극 스택을 도시한다.
도 9는 배터리 셀 시스템에서의 스택 어셈블리(stack assembly)를 갖는 구조적 프레임을 도시한다.
도 10은 배터리 셀 시스템에서의 구조적 프레임을 갖는 전극 스택을 도시한다.
도 11은 배터리 셀 시스템에서의 스트레인 경감(strain relief)을 위하여 설계된 구조적 프레임 측벽을 도시한다.
도 12는 배터리 셀 시스템에서의 전극 스택을 포위하는 보호 하우징을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 배터리 셀 시스템에서의 보호 하우징의 상이한 도면들을 도시한다.
도 14는 배터리 셀 시스템에서의 보호 하우징의 또 다른 도면을 도시한다.
도 15는 배터리 셀 시스템에서의 용접된 전극 스택을 도시한다.
도 16은 배터리 셀 시스템에서의 충전 또는 배기 포트를 갖는 파우치 상단을 도시한다.
도 17은 배터리 셀 시스템에서의 충전 또는 배기 포트에서 설치된 파열 디스크 배기구(rupture disc vent)를 도시한다.
도 18은 배터리 셀 시스템에서의 전극 스택 패턴의 예를 도시한다.
도 19는 배터리 셀 시스템에서의 라미네이트 파우치(laminate pouch)의 층들을 도시한다.
도 20은 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법을 도시한다.
요구될 경우에, 다른 상대적인 치수들이 이용될 수 있지만, 도 2a 내지 도 17은 축척에 맞게 그려진다.1 shows an example of a prior art electrochemical cell.
2A and 2B show cathodes and anodes, respectively, in a battery cell system.
3 shows the coated sheet material of the anode in a battery cell system.
4 shows the coated sheet material of the cathode in a battery cell system.
5 shows an electrode stack with interleaved tabs in a battery cell system.
6 shows an electrode stack with trimmed tabs for welding in a battery cell system.
7 shows an electrode stack with welded extension tabs in a battery cell system.
8 shows an electrode stack with a top frame in a battery cell system.
9 shows a structural frame with a stack assembly in a battery cell system.
10 shows an electrode stack with a structural frame in a battery cell system.
11 shows a structural frame sidewall designed for strain relief in a battery cell system.
12 shows a protective housing surrounding an electrode stack in a battery cell system.
13A and 13B show different views of the protective housing in the battery cell system.
14 shows another view of a protective housing in a battery cell system.
15 shows a welded electrode stack in a battery cell system.
16 shows the top of the pouch with a charge or exhaust port in a battery cell system.
17 shows a rupture disc vent installed at a charge or exhaust port in a battery cell system.
18 shows an example of an electrode stack pattern in a battery cell system.
19 shows layers of a laminate pouch in a battery cell system.
20 shows a method for manufacturing a battery cell system.
If desired, other relative dimensions can be used, but FIGS. 2A-17 are drawn to scale.
다음의 설명은 적층된 전기화학적 셀 배터리(예컨대, 적층된 각기둥형 전기화학적 셀 배터리)를 갖는 배터리 셀 시스템, 및 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 도 2a 내지 도 20은 집합적으로 논의될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 도 2a 내지 도 15는 배터리 셀 시스템(550)의 조립의 상이한 국면들을 도시한다. 도 16 내지 도 17은 배터리 셀 시스템에서의 보호 하우징의 일 예의 구성들을 도시한다. 도 18은 배터리 셀 시스템 내에 포함될 수 있는 전극 스택에서의 층들의 예를 도시한다. 도 19는 배터리 셀 시스템에서의 보호 하우징에서의 층들의 예를 도시한다. 도 20은 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법을 도시한다. 또한, 축들 X, Y, 및 Z은 도 2a 내지 도 17에서 참조를 의해 제공된다. 하나의 예에서, Z-축은 중력 축에 대하여 평행할 수 있고, 그러므로, 수직 축으로서 지칭될 수 있다. 추가적으로, Y-축은 횡방향 축일 수 있고 X-축은 종방향 축일 수 있다. 그러나, 축들은 다른 예들에서, 대안적인 방위들을 가질 수 있다.The following description relates to a battery cell system having a stacked electrochemical cell battery (eg, a stacked prismatic electrochemical cell battery), and a method for manufacturing the battery cell system. It will be appreciated that FIGS. 2A-20 can be discussed collectively. 2A-15 show different aspects of the assembly of the
본원에서 설명된 적층된 셀 배터리는 도 1(종래 기술)에 대한 개선이다. 종래 기술의 도 1은 복수의 애노드 포일 탭(foil tab)들(102) 및 캐소드 포일 탭들(104)을 가지는 전극 스택(100)의 예를 도시한다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 애노드 포일 탭들(102)은 서로 횡방향으로 정렬된다. 캐소드 포일 탭들은 마찬가지로, 서로 횡방향으로 정렬된다.The stacked cell battery described herein is an improvement over FIG. 1 (prior art). 1 of the prior art shows an example of an
본원에서의 설명에서, 애노드는 포지티브 전극이고 캐소드는 네거티브 전극이다. 네거티브 전극은 기존의 전류가 이를 통해 디바이스를 떠나는 전극이고, 포지티브 전극은 기존의 전류가 이를 통해 디바이스에 진입하는 전극임을 인식할 것이다. 이와 같이, 애노드들 및 캐소드들은 일부 예들에서, 전극들로서 일반적으로 지칭될 수 있다.In the description herein, the anode is a positive electrode and the cathode is a negative electrode. The negative electrode will recognize that the existing current leaves the device through it, and the positive electrode will recognize that the existing current is the electrode entering the device through it. As such, anodes and cathodes may be generally referred to as electrodes, in some examples.
도 3은 도 5에서 도시된 전극 스택(500)과 같은 전극 스택 내에 포함될 수 있는 일 예의 애노드(300)를 도시한다. 애노드(300)는 전류를 수집하도록 설계된 애노드 전극 시트(306)의 양 면들 상으로 코팅된 애노드 코팅(302)을 포함할 수 있다. 애노드 전극 시트(306)는 금속성 포일 기판을 포함할 수 있고, 코팅(302)은 천연 및 인공 흑연(graphite) 또는 리튬-티타네이트(Lithium-titanate)의 혼합물, 또는 금속성 리튬과 같은 전기적 활성 애노드 재료(예컨대, 전기-활성 리튬 인터칼레이션(electro-active Lithium intercalation) 재료)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 애노드(300)는 코팅(302)으로 부분적으로 또는 전체적으로 커버되는 금속성 포일 기판(예컨대, 애노드 전극 시트(306))을 포함할 수 있다. 코팅(302)은 애노드 전극 시트(306)의 전부가 아닌, 애노드 전극 시트(306)의 특정 폭 상에서와 같은, 애노드 전극 시트(306)의 특정 부분 상에서 도포될 수 있어서, 애노드 전극 시트(306)의 적어도 부분은 비코팅된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 애노드(300)는 코팅(302)을 포함하는 코팅된 섹션(304), 및 애노드 전극 시트(306)를 포함하고 코팅된 섹션(304)으로부터 돌출되는 비코팅된 섹션(308)을 포함할 수 있다. 코팅된 시트 재료는 그 다음으로, 코팅된 섹션들의 교대하는 에지(edge)들을 따라 슬릿화(slit)될 수 있어서, 전극의 에지 상의 코팅된 에어리어(area)로부터 특정 폭만큼 연장된 노출된 비코팅된 포일을 갖는 연속적인 전극 재료로 귀착될 수 있다.FIG. 3 shows an
도 4는 도 5에서 도시된 전극 스택(500) 내에 포함될 수 있는 일 예의 캐소드(400)를 도시한다. 캐소드(400)는 일부 예들에서, 포지티브 전극(400)으로서 또한 지칭될 수 있다. 하나의 예에서, 캐소드(400)는 크기 및 구성에 있어서 애노드(300)와 유사할 수 있다(그것은 유사한 치수들을 포함할 수 있고, 코팅으로 부분적으로 커버될 수 있음). 그러나, 다른 예들에서, 캐소드(400)는 애노드와는 상이한 크기, 형상 등을 가질 수 있다. 또한, 캐소드(400)는 애노드(300)와는 상이한 재료들로 이루어진다. 특히, 캐소드(400)는 특수하게 준비된 리튬화된 철-포스페이트 분말(Lithiated Iron-Phosphate powder) 또는 리튬화된 금속-옥사이드 분말(Lithiated Metal-oxide powder)의 혼합물, 전도성 탄소(conductive carbon), 및 폴리머 바인더(polymeric binder)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 캐소드(400)는 캐소드 코팅(402)에서 코팅된 캐소드 전극 시트(406)를 포함할 수 있다. 캐소드 전극 시트(406)는 애노드(300)의 애노드 전극 시트(306)와 유사한 금속성 포일 전류 수집기 기판을 또한 포함할 수 있지만, 코팅(402)은 특수하게 준비된 분말의 상이한 혼합물을 포함할 수 있다. 특히, 캐소드 코팅(402)은 위에서 참조된 특수하게 준비된 리튬화된 철-포스페이트 분말 또는 리튬화된 금속-옥사이드 분말의 혼합물, 전도성 탄소, 및 폴리머 바인더와 같은 전기화학적 활성 캐소드 재료를 포함할 수 있다. 이에 따라, 애노드 및 캐소드의 코팅들이 상이한 것을 제외하고는, 캐소드(400)는 애노드(300)와 유사한 방식으로 준비될 수 있다. 애노드(300) 상의 코팅과 유사하게, 코팅(402)은 시트(406)의 전부가 아닌, 전극 시트(406)의 특정 폭 상에서와 같은, 전극 시트(406)의 특정 부분 상에서 도포될 수 있어서, 시트(406)의 적어도 부분은 비코팅된 상태로 유지될 수 있다. 이에 따라, 캐소드(400)는 코팅(402)을 포함하는 코팅된 섹션(404), 및 전극 시트(406)를 포함하는 비코팅된 섹션(408)을 포함할 수 있다. 코팅된 시트 재료는 그 다음으로, 코팅된 섹션들의 교대하는 에지들을 따라 슬릿화될 수 있어서, 전극의 에지 상의 코팅된 에어리어로부터 특정 폭만큼 연장된 노출된 비코팅된 포일을 갖는 연속적인 전극 재료로 귀착될 수 있다.FIG. 4 shows an
이에 따라, 전극 시트들(306 및 406)의 비코팅된 부분은 코팅들(302 및 402)을 넘어서 연장될 수 있고 코팅들(302 및 402)로부터 돌출된다. 본원에서 더 상세하게 논의된 바와 같이, 전극 시트들(306 및 406)의 돌출 부분들은 더 좁은 탭들 아래로 트리밍(trim)될 수 있다. 트리밍 후에, 이 좁혀진, 절단된 비코팅된 전극 에어리어들은 (이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이) 전극 탭들로서 지칭될 수 있다. 이에 따라, 트리밍된 전극 시트들(306 및 406)은 전극 탭들(212, 216, 220, 및 224)로서 지칭될 수 있다.Accordingly, the uncoated portions of the
이에 따라, 코팅되고, 캘린더링되고(calendered), 슬릿화된 전극들(300 및 400)의 연속적인 롤(roll)들은 철자형 다이(steel ruled die) 또는 근접한 간극-스탬핑 다이(close clearance-stamping die)와 같은 정상적인 스탬핑 프로세스를 이용하여 원하는 치수들로 스탬핑될 수 있다. 스탬핑된 전극 형상은 레이저 절단에 의해 또한 생성될 수 있다. 종래 기술의 각기둥형 셀들에서, 제1 및 제2 전극들의 각각은 스탬핑 후에 남는 동일한 포일 탭들을 가질 것이어서(도 1 참조), 셀 전극 스택으로 적층될 때, 제1 전극의 개별적인 포일 탭들(102)은 전극 스택의 하나의 코너에 대한 단일 포지션(position)에서 모두 정렬할 것이다. 제2 전극의 모든 스탬핑된 포일 탭들(104)은 마찬가지로, 전극 스택 코너에 대한 상이한 단일 포지션에서 함께 모두 정렬할 것이다.Accordingly, successive rolls of coated, calendered, and
도 2a 및 도 2b를 지금부터 참조하면, 위에서 언급된 종래 기술에 대한 개선으로서, 배터리 셀 시스템이 현재 개시된다. 코팅되고, 캘린더링되고, 슬릿화된 전극 재료들의 연속적인 롤들은 스탬핑 기법들을 이용하여 원하는 치수로 스탬핑되지만, 캐소드들 및 애노드들(300 및 400)의 각각은 나머지 포일 탭의 포지션에 있어서 상이한 2개의 상이한 전극 치수들로 각각 스탬핑되어, 2개의 상이한 스탬핑된 캐소드들(202 및 204) 및 2개의 상이한 스탬핑된 애노드들(206 및 208)로 귀착된다. 스탬핑된 캐소드들(202 및 204)은 전극 탭들(212 및 216)을 각각 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 캐소드(202)는 제1 캐소드 탭(212)을 포함할 수 있고, 제2 캐소드(204)는 제2 캐소드 탭(216)을 포함할 수 있다. 유사하게, 제1 애노드(206)는 제1 애노드 탭(220)을 포함할 수 있고, 제2 애노드(208)는 제2 애노드 탭(224)을 포함할 수 있다. 본원에서 더 상세하게 설명된 바와 같이, 캐소드들(202 및 204) 및 애노드들(206 및 208)은 전극 스택(예컨대, 도 5에서 도시된 전극 스택(500))을 형성하기 위하여 적층될 수 있다. 특히, 150 개에 이르는 전극들(예컨대, 캐소드들(202 및 204) 및/또는 애노드들(206 및 208))은 전극 스택을 형성하기 위하여 함께 적층될 수 있다. 적층될 때, 전극들은 전극들의 단부들이 정렬되도록 서로 정렬될 수 있다. 이에 따라, 전극들(202, 204, 206, 및 208)의 제1 단부들(201, 205, 211, 및 215)이 정렬될 수 있고, 제2 단부들(204, 207, 213, 및 217)이 정렬될 수 있다. 그러나, 탭들(212, 216, 220, 및 224)은 전극들이 적층될 때에 서로로부터 횡방향으로 오프셋될 수 있고, 이에 따라, 탭들(212, 216, 220, 및 224)은 서로 중첩하지 않을 수 있다.Referring now to Figures 2A and 2B, as an improvement to the prior art mentioned above, a battery cell system is now disclosed. Successive rolls of coated, calendered, and slitted electrode materials are stamped to the desired dimensions using stamping techniques, but each of the cathodes and
위에서 설명된 바와 같이, 캐소드 탭들(212 및 216)은 도 2a에서 도시된 일 예의 치수들로 절단되었던 캐소드 전극 시트(406)로부터 연장될 수 있다. 이에 따라, 캐소드 탭들(212 및 216)은, 이들이 캐소드들(202 및 204)이 서로 정렬될 때에 서로로부터 횡방향으로 오프셋된다는 것을 제외하고, 유사한(예컨대, 동등한) 조성물을 가질 수 있고, 유사한(예컨대, 동등한) 크기, 형상, 및/또는 기하구조를 가질 수 있다. 달리 말하면, 캐소드들(202 및 204)의 돌출하는 전극 시트(306)는 상이하게 절단될 수 있어서, 그 결과적인 캐소드 탭들(212 및 216)은 서로로부터 각각 오프셋되고, 도 5에서 도시된 바와 같이 적층될 때에 중첩하지 않게 된다. 캐소드들(202 및 204)은 캐소드들(202 및 204)의 제1 단부들(201 및 205)을 각각 정렬함으로써, 전극 스택(예컨대, 도 5에서 도시된 전극 스택(500))에서 적층될 때에 서로 정렬될 수 있다. 도 2a의 예에서 도시된 바와 같이, 탭들(212 및 216)은 제2 단부들(203 및 207)보다, 각각 캐소드들(202 및 204)의 제1 단부들(201 및 205)에 더 근접하게 위치결정될 수 있다. 애노드 탭들 뿐만 아니라 캐소드 탭들의 그룹들을 오프셋하는 것은 유사한 전하의 전극 탭들이 정렬되는 이전의 셀 스택들과 비교할 때, 탭 스택들의 두께가 감소되는 것을 허용한다. 탭 스택의 두께를 감소시키는 것은 탭 스택들을 용접하기 위하여 이용된 에너지가 궁극적으로 감소되는 것을 허용한다. 그 결과, 증가된 용접 세기에 의해 야기된 셀 스택 열화(예컨대, 원하지 않는 변형, 용융 등)의 가능성은 요구될 경우에 감소될 수 있다. 그 결과, 탭 스택들의 두께를 바람직하지 않은 값을 초과하여 과도하게 증가시키지 않으면서, 배터리 시스템의 크기가 증가될 수 있다.As described above, the
이에 따라, 캐소드 탭(212)은 제1 탭 오프셋(210)에 의해 정의된 거리만큼 캐소드(202)의 제1 단부(201)로부터 떨어져 이격될 수 있다. 유사하게, 캐소드 탭(216)은 제2 탭 오프셋(214)에 의해 정의된 거리만큼 캐소드(204)의 제1 단부(205)로부터 떨어져 이격될 수 있다. 그러나, 제2 탭 오프셋(214)은 제1 탭 오프셋(210)보다 더 클 수 있다(예컨대, 더 큰 거리). 이러한 방식으로, 캐소드(204)의 탭(216)은 캐소드(202)의 제1 단부(201)로부터 이격되는 캐소드(202)의 캐소드 탭(212)보다, 캐소드(204)의 제1 단부(205)로부터 더 큰 거리만큼 떨어져서 이격될 수 있다. 특히, 제2 탭 오프셋은 그 제1 단부들(201 및 205) 및 제2 단부들(203 및 207)을 서로 정렬함으로써, 캐소드들(202 및 204)이 서로 정렬될 때에 탭(216)이 캐소드 탭(212)의 임의의 것과 중첩하지 않도록 크기가 정해질 수 있다.Accordingly, the
도 2b가 애노드들(206 및 208)을 위한 전극 탭 이격을 도시하는 것을 제외하고, 도 2b는 도 2a에서 도시된 캐소드 탭 이격과 유사한 전극 탭 이격을 도시한다. 이에 따라, 캐소드들(202 및 204)의 탭들(212 및 216)과 달리, 애노드들(206 및 208)의 애노드 탭들(220 및 224)은 제1 단부들(211 및 215)보다 애노드들(206 및 208)의 제2 단부들(213 및 217)에 더 근접하게 이격될 수 있다는 것을 제외하고, 애노드들(206 및 208)의 애노드 탭들(220 및 224)은 캐소드 탭들(212 및 216)과 유사한(예컨대, 동등한) 크기, 형상, 및/또는 기하구조를 각각 가질 수 있다.2B shows the electrode tap spacing similar to the cathode tap spacing shown in FIG. 2A, except that FIG. 2B shows the electrode tap spacing for the
이에 따라, 전극 탭(220)은 제1 탭 오프셋(218)에 의해 정의된 거리만큼 애노드(206)의 제2 단부(213)로부터 떨어져 이격될 수 있다. 유사하게, 애노드 탭(224)은 제2 탭 오프셋(222)에 의해 정의된 거리만큼 애노드(208)의 제2 단부(217)로부터 떨어져 이격될 수 있다. 그러나, 제2 탭 오프셋(222)은 제1 탭 오프셋(218)보다 더 클 수 있다. 이러한 방식으로, 애노드(208)의 탭(224)은 애노드(206)의 제2 단부(213)로부터 이격되는 애노드(206)의 탭(220)보다, 애노드(208)의 제2 단부(217)로부터 더 큰 거리만큼 떨어져서 이격될 수 있다. 특히, 제2 탭 오프셋(222)은 그 제1 단부들(211 및 215) 및 제2 단부들(213 및 217)을 서로 정렬함으로써, 애노드들(206 및 208)이 서로 정렬될 때에 탭(224)이 탭(220)의 임의의 것과 중첩하지 않도록 크기가 정해질 수 있다.Accordingly, the
탭들이 오프셋될 때, 오프셋 탭들의 횡방향 면들(250)은 그것들이 횡방향으로 분리되도록 서로로부터 떨어져서 이격된다. 또한, 도 2a 및 도 2b에서 도시된 탭들의 상단 면들(252)은 유사한 높이를 가진다. 그러나, 다른 예들에서, 탭들의 상단 면들(252)은 비-동등한 높이들을 가질 수 있다. 또한, 다른 예들에서, 애노드 탭들의 제1 그룹은 캐소드 탭들의 그룹들 사이의 오프셋과는 상이한 양만큼 애노드 탭들의 제2 그룹으로부터 오프셋될 수 있다.When the tabs are offset, the lateral faces 250 of the offset tabs are spaced apart from each other such that they are transversely separated. Also, the top faces 252 of the tabs shown in FIGS. 2A and 2B have a similar height. However, in other examples, the top faces 252 of the tabs can have non-equal heights. Further, in other examples, the first group of anode taps may be offset from the second group of anode taps by an amount different from the offset between the groups of cathode taps.
전극 적층 프로세스 동안에, 2개의 상이한 캐소드들(202 및 204) 및 2개의 상이한 애노드들(206 및 208)은 교대로 적층될 수 있고, 절연 다공성 분리기 재료에 의해 분리될 수 있다. 동일한 극성의 전극들의 스탬핑된 탭들 사이의 횡방향 오프셋은 스탬핑 폭 및 포지션을 위한 공차(tolerance)들 및 각각의 전극의 적층 포지션 공차의 합으로부터 결정되어, 작은 갭(gap)이 각각의 유형의 전극 탭들 사이에서 유지될 수 있다.During the electrode stacking process, two
도 5를 지금부터 참조하면, 도 5는 전극 스택(500) 및 구조적 프레임(501)을 포함하는 배터리 셀 시스템(550)을 도시한다. 배터리 셀 시스템(550)은, 도 12에서 도시되고 본원에서 더 상세하게 논의된 라미네이트 파우치(1200)와 같은 보호 하우징을 또한 포함할 수 있다. 도 5는 전극 스택(500)을 형성하는 캐소드들(202 및 204) 및 애노드들(206 및 208)을 또한 도시한다. 하지만, 전극 스택(500)은 하나의 예에서, 각각 제1 및 제2 캐소드들(202 및 204) 및/또는 각각 제1 및 제2 애노드들(206 및 208)을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 전극 스택(500)은 2개 초과의 애노드들 및/또는 캐소드들을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다.Referring now to FIG. 5, FIG. 5 shows a
전극들은 구조적 프레임(501)에 의해 정위치에(in place) 유지될 수 있다. 이에 따라, 적층될 때, 전극들(202, 204, 206, 및 208)의 탭들(212, 216, 220, 및 224)은 탭들의 4개의 별개의 그룹들을 형성할 수 있고, 그룹들의 각각은 동일한 유형의 전극을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 예들에서, 포일 탭들은 임의의 바람직한 순서로 재배열될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극 탭 그룹(502)은 제1 캐소드(202)의 탭(212)을 포함할 수 있고, 제2 전극 탭 그룹(504)은 제2 캐소드(204)의 탭(216)을 포함할 수 있고, 제3 전극 탭 그룹(506)은 제1 애노드(206)의 탭(220)을 포함할 수 있고, 제4 전극 탭 그룹(508)은 제2 애노드(208)의 탭(224)을 포함할 수 있다. 그룹들(502, 504, 506, 및 508)의 각각은 일부 예들에서, 복수의 개개의 유형의 전극 탭을 포함할 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 그룹들의 각각은 동일한 수의 전극 탭들을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 그룹들은 상이한 수들의 전극 탭들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 150 개에 이르는 전극들이 전극 스택(500)에서 적층될 수 있다. 그러나, 스택은 서로로부터 오프셋된 2개의 상이한 캐소드 탭 그룹들 및 서로로부터 오프셋된 2개의 상이한 애노드 탭 그룹들을 포함하므로, 그룹들의 각각에서의 탭들의 수는 캐소드 탭들의 전부가 서로 정렬되고 애노드 탭들의 전부가 서로 정렬되는 접근법들과 비교할 때에 감소될 수 있다.The electrodes can be held in place by the
추가의 예들에서, 2개 초과의 오프셋 애노드 및/또는 캐소드 탭들이 전극 스택에서 이용될 수 있다. 이에 따라, 포지티브의 2개 초과의 오프셋 그룹들 및 네거티브 전극들의 2개 초과의 오프셋 그룹들이 전극 스택에서 이용될 수 있다. 전극 스택에서 사용되는 오프셋 탭들의 수를 증가시킴으로써, 스택 내에 포함될 수 있는 전극들의 수가 증가될 수 있다.In further examples, more than two offset anode and / or cathode tabs can be used in the electrode stack. Accordingly, more than two offset groups of positive and more than two offset groups of negative electrodes can be used in the electrode stack. By increasing the number of offset taps used in the electrode stack, the number of electrodes that can be included in the stack can be increased.
전극 스택(500)을 조립하는 것은 하나의 예에서, 특화된 적층 머신을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 특화된 적층 머신은 교대하는 적층된 전극들(예컨대, 캐소드들 및 애노드들) 주위에서 'Z' 접히는 다공성 분리기 재료의 연속적인 시트를 포함하여, 스택의 단일 에지 상의 분리기의 에지들을 넘어서, 또는 전극 스택의 대향하는 면들로부터 연장되는 포일 탭들의 4개의 별개의 그룹들을 갖는 교대하는 캐소드들 및 애노드들의 직사각형 또는 각기둥형 형상 전극 스택(500)으로 귀착된다. 예로서, 전극 스택(500)은 교대하는 전극들을 Z-래핑(Z-wrapping)한 후에 다공성 분리기 재료로 래핑될 수 있다. 다공성 분리기 재료는 이온 전하 캐리어(ionic charge carrier)들의 수송을 허용하면서 애노드들과 캐소드들 사이의 원하지 않는 상호작용(예컨대, 단락 회로)의 가능성을 감소시키기 위하여, 애노드들 및 캐소드들이 분리되는 것을 허용한다. 전극 스택(500)을 위한 다른 제조 기법들이 고려될 수 있다는 것이 인식될 것이다.Assembling
적층한 후에, 도 5에서 도시된 바와 같이, 탭 그룹들(502, 504, 506, 및 508)의 탭들은 원하는 형상(예컨대, 최종적인 형상)으로 트리밍될 수 있고, 성형(shape)될 수 있고, 절곡될(bend) 수 있고, 접힐(fold) 수 있고, 기타 등등이며, 그 예는 도 6에서 도시된다. 도 6은 적층 머신으로부터의 제거 후의 전극 스택(500)을 도시하고, 여기서, 전극 스택(500)은 구조적 프레임(501)(예컨대, 유지 고착부)에 배치되고, 연장되는 탭 그룹들(502, 504, 506, 및 508)은 이들이 셀 연장 탭의 용접 후에 가질 수 있는 원하는 형상(예컨대, 최종적인 형상) 및 치수로 성형되고 트리밍된다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 트리밍되고 성형된 탭 그룹들은 성형된 탭 그룹들(602, 604, 606, 및 608)로서 본원에서 지칭될 수 있다. 이에 따라, 탭 그룹들(602, 604, 606, 및 608)은 종래 기술의 용접에 의해 원하는 형상으로 트리밍되고 성형되었던 탭 그룹들(502, 504, 506, 508)이다. 네거티브 전극 탭들을 포함하는 네거티브 전극 그룹들(602 및 604)은 캐소드 탭들(612)로서 집합적으로 지칭될 수 있고, 포지티브 전극 그룹들(606 및 608)은 애노드 탭들(614)로서 집합적으로 지칭될 수 있다. 일부 경우들에는, 소형 초음파 사전-용접부(small ultrasonic pre-weld)가 통합 및 연장 탭 용접을 위한 원하는 형상으로 탭들을 유지하기 위하여 채용될 수 있다.After lamination, as shown in FIG. 5, the tabs of the
도 6에서 도시된 바와 같이, 탭 그룹들(502, 504, 506, 및 508)은 결과적인 탭들(612 및 614)이 도 7을 참조하여 본원에서 더 상세하게 도시되고 설명된 바와 같이 연장 탭들에 직접적으로 용접될 수 있는 수직 용접 표면들(603 및 605)을 각각 포함할 수 있도록 트리밍될 수 있다.As shown in FIG. 6, the
도 6은 배터리 셀 시스템(550)의 전방 면(650), 후면(652), 상단 면(654), 하단 면(656), 제1 횡방향 면(658), 및 제2 횡방향 면(660)을 또한 도시한다. 구조적 프레임(501)은 전극 스택(500)을 부분적으로 밀폐시킬 수 있다. 구체적으로, 구조적 프레임(501)은 시스템의 전방 면(650), 후면(652), 제1 횡방향 면(658), 및 제2 횡방향 면(660) 아래로 연장된다. 이러한 방식으로, 구조적 프레임(501)은 배터리 셀 시스템(550)에 대한 구조적 보강을 제공할 수 있다.6 shows the
도 18로 돌아가면, 배터리 셀 시스템(1850)에서의 전극 스택(1800)을 형성하기 위한 일반적인 적층 시퀀스가 예시된다. 배터리 셀 시스템(1850)은 도 2a 내지 도 17에서 도시된 배터리 셀 시스템(550)의 예일 수 있다. 전극 스택(1800)은 다음의 패턴: 분리기 재료(1802)/제1 전극(1804)/분리기 재료(1802)/제2 전극(1806)/분리기 재료(1802)/제3 전극(1808)/분리기 재료(1802)/제4 전극(1810) 등에 따라 배열될 수 있다. 이 비-제한적인 예에서, 엘리먼트들(1804, 1806, 1808, 및 1810)은 도 2a 및 도 2b에서 도시된 제1 및 제2 포지티브 및 네거티브 전극들 중의 임의의 것에 대응할 수 있다. 그러나, 다른 적층 시퀀스들이 고려되었다. 또한, 도 18에서 도시된 셀 적층 패턴은 원하는 대로 많은 횟수만큼 반복될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 일부 예들에서, 패턴은 20 내지 60 회 사이에서 반복될 수 있다. 최하단 분리기 재료(1802)(전극 스택에 인접한 화살표에 의해 구별된 하단 및 상단)에 의해 표시된 예로서, 스택은 분리기 재료의 층을 갖는 상단에서 시작될 수 있고 분리기 재료의 하부(예컨대, 최종적인) 층을 갖는 하단에서 종료될 수 있다.18, a typical stacking sequence for forming
예로서, 도 18을 참조하면, 반복적으로 채용될 수 있는 적층 시퀀스는 분리기/제1 애노드/분리기/제1 캐소드/분리기/제2 애노드/분리기/제2 캐소드이다. 그러나, 위에서 언급된 바와 같이, 다른 적층 시퀀스가 채용될 수 있다. 추가적으로, 예로서, 하나 이상의 적층 시퀀스들이 스택 전반에 걸쳐 이용될 수 있다. 추가의 예로서, 적층 시퀀스 또는 시퀀스들을 다수의 횟수만큼 적층하고 반복한 후에, 분리기 재료의 층은 스택이 분리기 재료의 층들과 함께 시작되고 종료되도록 이용될 수 있다. 추가의 예로서, 적층한 후에, 분리기의 후미 에지(trailing edge)는 후속 셀 제조 단계들 동안에 그 포지션을 유지하기 위하여 정위치에서 테이핑(tape)될 수 있다.As an example, referring to FIG. 18, a stacking sequence that may be employed repeatedly is a separator / first anode / separator / first cathode / separator / second anode / separator / second cathode. However, as mentioned above, other stacking sequences can be employed. Additionally, as an example, one or more stacking sequences may be used throughout the stack. As a further example, after stacking or repeating a stacking sequence or sequences a number of times, a layer of separator material can be used such that the stack starts and ends with the layers of separator material. As a further example, after lamination, the trailing edge of the separator can be taped in place to maintain its position during subsequent cell manufacturing steps.
도 7을 지금부터 참조하면, 탭 성형 및 트리밍 후에, 적어도 2개의 탭 그룹들(예를 들어, 도 6의 612 및 614)의 각각의 쌍은 제1 연장 탭(702) 및 제2 연장 탭(704)에 용접될 수 있고, 제1 및 제2 연장 탭들의 폭은 하나의 예에서, 전극 탭 폭과, 2개의 탭 그룹들(612 및 614) 사이의 갭을 합한 것의 2 배와 적어도 동일할 수 있다. 2개의 별도의 초음파 용접부들은 2개의 전극 탭 그룹들을 단일 연장 탭으로 통합하기 위하여 채용된다. 2개의 용접부들은 하나의 사례에서, 단일 용접 혼(welding horn)과 동시에 달성될 수 있다. 이 용접은 애노드 탭들의 2개의 그룹들 상에서와, 애노드 연장 탭 상에서의 양자 모두에서, 그리고 또한, 캐소드 탭들의 2개의 그룹들 상에서와, 캐소드 연장 탭 상에서 별도로 수행될 수 있다. 예로서, 애노드 탭들(614)의 2개의 그룹들은 애노드 연장 탭(704)에 용접될 수 있고, 캐소드 탭들(612)의 2개의 그룹들은 캐소드 연장 탭(702)에 용접될 수 있다. 연장 탭들(702 및 704)은 오프셋 탭들의 상이한 그룹들이 전자적으로 결합되는 것을 허용한다.Referring now to FIG. 7, after tab forming and trimming, each pair of at least two tab groups (eg, 612 and 614 in FIG. 6) includes a
일부 예들에서, 탭들(612 및 614)은 연장 탭들(702 및 704)과 전극 탭 지지체들(706 및 708) 사이에서 각각 끼워질 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 탭들은 전극 탭 지지체들 없이 연장 탭들에 직접적으로 용접될 수 있다. 다른 예들에서, 도 6에서 도시된 개개의 탭 그룹들(602 및 604), 및 그 다음으로, 도 6에서 도시된 탭 그룹들(606 및 608)은 도 7에서 도시된 연장 탭들(702 및 704)에 용접될 수 있다. 이러한 프로세스는 탭 지지체들(706 및 708)을 추가하기 전에 탭 그룹들을 통합하기 위하여 이용될 수 있고, 더 견고한 전극 어셈블리를 제공할 수 있다.In some examples,
전극 탭 지지체들(706 및 708)은 탭 어셈블리의 구조적 무결성을 증가시킴으로써, 배터리 이용 및/또는 제조 동안에 발생하는 탭 손상의 가능성을 감소시킨다. 그 결과, 배터리 셀 시스템의 내구성이 증가된다. 전극 탭 지지체들(706 및 708)은 각각 슬릿(710 및 712)을 각각 포함하고, 예시된 예에서, 슬릿(710 및 712)을 통해, 연장 탭들(702 및 704)은 연장될 수 있다. 그러나, 다른 전극 탭 지지체 프로파일들이 고려되었다. 추가적으로, 하나의 예에서, 전극 탭 지지체들(706 및/또는 708)은 전기적 절연 폴리머 재료(714)를 포함할 수 있다. 전기적 절연 폴리머 재료(714)는 연장 탭들(702 및 704)과, 본원에서 더 상세하게 설명된 보호 하우징과 같은 컴포넌트들 사이에 전기적 격리를 제공하도록 설계될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 전극 탭 지지체들(706 및 708)은 보호 하우징과 일체적으로 형성될 수 있거나, 보호 하우징에 직접적으로 물리적으로 결합된다.The electrode tab supports 706 and 708 increase the structural integrity of the tab assembly, thereby reducing the possibility of tap damage occurring during battery use and / or manufacturing. As a result, the durability of the battery cell system is increased. The electrode tab supports 706 and 708 include
추가적으로, 하나의 예에서, 캐소드 탭들(612)은 니켈 도금된 구리 재료(nickel plated copper material)를 포함할 수 있고, 애노드 탭들(614)은 알루미늄 재료를 포함할 수 있다. 그러나, 추가적인 또는 대안적인 재료는 다른 예들에서, 애노드 및/또는 캐소드 탭들 내에 포함될 수 있다.Additionally, in one example, the
도 8을 지금부터 참조하면, 연장 탭들의 용접 후에, 전극 스택을 포함하는 구조적 프레임(501)이 조립된다. 하나의 예에서, 단일 셀 면 상에서 양자의 포지티브 및 네거티브 탭들을 가지는 셀 구성에서는, 그 면 상에서 단일 몰딩된 프레임 어셈블리(molded frame assembly)가 오직 있을 수 있다. 또 다른 예에서, 탭들이 전극 스택의 대향하는 면들로부터 연장될 경우에, 2개의 몰딩된 프레임 어셈블리들이 이용될 수 있다. 구조적 프레임(501)은 적어도 하나의 지지체(804)(예컨대, 폴리머 지지체)를 포함할 수 있다. 예시된 예에서, 지지체(804)는 라미네이트 파우치 패키징의 결과적인 형상을 일치시키기 위하여, 모따기된(chamfered) 에지들을 갖는 실질적으로 삼각형 단면을 가진다. 그러나, 지지체(804)의 다른 프로파일들이 고려되었다. 추가적으로, 지지체(804)는 연장 탭들(702 및 704)이 지지체의 중심 영역을 통과하는 것을 허용하도록 크기가 정해진 2개의 슬롯들(805 및 807)을 포함한다. 구조적 프레임(501)은 하나의 예에서, 2개의 몰딩된 프레임 절반들을 함께 스냅 끼움(snap fit)하거나 압입(press fit)함으로써 셀의 태빙된(tabbed) 면 상으로 그 후에 조립되는 2개의 일치하는 절반들로 제작될 수 있다. 또한, 지지체(804)는 하나의 예에서, 인젝션 몰딩(injection mold)될 수 있다. 추가적으로, 지지체(804)는 예시된 예에서, Z-Y 평면에서 삼각형 단면을 가진다. 이에 따라, 지지체(804)는 수직 방향으로 테이퍼링(taper)될 수 있다. 그러나, 지지체(804)의 다른 형상들이 고려되었고 다른 예들에서, 이용될 수 있다. 예를 들어, 지지체(804)는 직사각형 단면을 가질 수 있거나, 지지체는 만곡된(예컨대, 볼록한 또는 오목한) 섹션들을 포함할 수 있다. 또한, 지지체(804)는 구조적 프레임(501)의 기저부(806)에 부착(예컨대, 용접, 접착적으로 본딩, 기계적으로 결합, 그 조합들 등)될 수 있다.Referring now to FIG. 8, after welding of the extension tabs, a
도 9를 다음으로 참조하면, 도 9는 라미네이트 파우치 패키징 재료의 내부 표면들로부터의 탭들 및 전극 스택의 기계적 분리를 제공함으로써, 배터리 애플리케이션 환경에서의 취급 또는 후속 환경적 노출 동안의 영향, 진동, 또는 충격으로 인한 기계적 손상 및 전기적 격리의 손실로부터 파우치를 보호하는 조립된 구조적 프레임(501)(예컨대, 내부 박스)을 도시한다. 구조적 프레임은 인젝션 몰딩에 의해 2개의 별도의 절반들(904 및 906)로 제작될 수 있고, 압입 또는 스냅 끼움에 의해 용접된 전극 스택 상으로 조립될 수 있다. 추가적으로, 구조적 프레임의 추가의 개량은 구조적 프레임(501)의 하나의 면(909) 상에서의 감소된 두께 에어리어(908)를 포함할 수 있음으로써, 다음 조립 단계에서 적용될 수 있는 라미네이트 파우치의 열 밀봉된 심(heat sealed seam)에 대한 기계적 경감을 제공하기 위한 리세스된 홈(recessed groove)을 생성할 수 있다. 하나의 예에서, 구조적 프레임(501)은 인젝션 몰딩될 수 있다. 그러나, 다른 프레임 제조 기법들이 고려되었다.Referring next to FIG. 9, FIG. 9 provides mechanical separation of the electrode stack and tabs from the inner surfaces of the laminate pouch packaging material, thereby effecting, vibration, or during handling in a battery application environment or subsequent environmental exposure. Shown is an assembled structural frame 501 (e.g., inner box) that protects the pouch from mechanical damage and electrical isolation from impact. The structural frame can be fabricated into two
구조적 프레임(501)은 그 다음으로, 보호 하우징 내에서 패키징 및/또는 진공 밀봉될 수 있다. 하나의 예에서, 보호 하우징은 위에서 설명된 바와 같은 리세스된 심 경감 홈을 갖는 내부 보호 구조체를 갖는, 도 12에서 도시된 라미네이트 파우치(1200)와 같은 라미네이트 파우치일 수 있다. 그러나, 더 큰 강성(rigidity)을 가지는 하우징과 같은 다른 유형들의 보호 하우징이 고려되었다.The
라미네이트 파우치(1900)의 예는 도 19에서 도시된다. 라미네이트 파우치(1900)는 셀 배터리 시스템(550) 내에 포함된 이전에 설명된 라미네이트 파우치(1200)의 예인 것이 인식될 것이다. 도 19에서 도시된 라미네이트 파우치(1900)는 비-수성 전해질(non-aqueous electrolyte)을 가지는, 완성된 전기화학적 셀 내로의 습기 유입을 감소(예컨대, 방지)시키는 적어도 하나의 금속성 층을 갖는 열 밀봉가능한 라미네이트를 생성하기 위하여 적어도 2개의 층들, 및 일부 예들에서, 4개의 기능적 층들을 포함할 수 있다. 가장 내부 층(1902)은 외부 층(1908)(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET) 층)에 궁극적으로 본딩될 수 있는 또 다른 폴리머 층(1906)(예컨대, 나일론(nylon) 층)에 본딩될 수 있는 알루미늄 층(1904)에 본딩된, 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 열 밀봉가능한 폴리올레핀(polyolefin)일 수 있다. 예로서, 층들(1902, 1904, 1906, 및 1908)은 최종-용도 설계 목표들에 기초하여 원하는 대로 재배열될 수 있다. 라미네이트 파우치(1900)는 배터리 셀 시스템(1950) 내에 포함될 수 있다. 배터리 셀 시스템(1950)은 도 2a 내지 도 18에서 도시된 배터리 셀 시스템(550)의 예일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 라미네이트 파우치(1900)는 하나의 예에서, 전해질 활성화 동안의 확대를 수용하는 하나 이상의 벽들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 예에서, 라미네이트 파우치의 벽들은 전해질 활성화 후에 실질적으로 평탄할 수 있고, 전해질 활성화 이전에 내향하여(inward) 절곡될 수 있다. 이러한 방법으로, 파우치는 파우치 및/또는 셀 손상의 가능성을 감소시키기 위하여 확대를 수용할 수 있다.An example of a
도 10으로 지금부터 돌아가면, 추가의 예로서, 배터리 셀 시스템(550)을 조립하는 것은 조립 및 이용 동안에 기계적 손상으로부터 전극 스택 에지들을 보호할 뿐만 아니라, 셀 어셈블리가 진공 밀봉될 때에 생성된 외부 압력(예컨대, 적어도 14.6 제곱 인치 당 파운드(pounds per square inch)(psi)의 압력)으로부터 전극 스택 에지들을 보호하기 위하여, 용접된 전극 스택 어셈블리의 외부 주위에서 구조적 프레임(501)을 먼저 조립하는 것을 임의적으로 포함할 수 있다. 내부 프레임은 전극 스택의 용접된 탭 에어리어 주위에 배치된 적어도 보호 프레임을 포함할 수 있다. 구조적 프레임의 상단 면은 접혀진 파우치 라미네이트 패키징의 형상과 일치시키기 위하여, 실질적으로 삼각형 단면 형상 및 단부들에서 테이퍼링된 에지들(1002, 1004)을 가질 수 있다. 임의적으로, 구조적 프레임(501)은 전극 스택의 에지들 및 코너들이 파우치 라미네이트 재료의 내부 표면과 직접적으로 접촉하게 하는 것을 방지하도록 연장될 수 있음으로써, 내부 열 밀봉가능한 폴리머 층에 대한 기계적 손상에 의한 내부 전기적 격리의 손실을 방지할 수 있고, 전기화학적으로 활성인 전극들과의 전기적 접촉에 알루미늄 층을 노출시킬 수 있다.Turning now to FIG. 10, as a further example, assembling the
하나의 예에서, 내부 구조적 프레임은 도 9 및 도 10에서 도시된 각각의 프레임 절반 사이의 신축가능한 갭을 갖는 2개의 일치하는 절반들로 제작될 수 있다. 구조적 프레임(501)의 감소된 두께 에어리어(908)는 완성된 셀 및 전극 스택이 셀의 전기화학적 활성화, 형성, 및 가스제거(degassing) 프로세스들 동안에 정상적인 두께 방향으로 압축되는 것을 허용한다. 이 압축은 애노드 SEI 형성, 셀에서의 잔류 습기와의 반응, 및/또는 가스성 부산물들을 생성하는 다른 기생 화학적 반응들과 같은 셀의 전기화학적 형성 프로세스들의 부산물로서 형성되는, 전극과 분리기 표면들 사이의 가스 버블(gas bubble)들을 제거하기 위한 수단으로서 적용된다. 신축가능한 갭은 셀 두께가 전하의 변경 상태에 의해 야기된 전극 팽창으로 인한 셀 충전 및 방전 동안에 증가/감소하는 것을 추가로 허용한다. 구조적 프레임(예컨대, 내부 제작된 지지체 프레임)은 예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)(PBT), 및/또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 화학적으로 양립가능한 폴리머를 인젝션 몰딩함으로써 제작될 수 있다.In one example, the internal structural frame can be made of two matching halves with a stretchable gap between each half of the frame shown in FIGS. 9 and 10. The reduced
도 11로 지금부터 돌아가면, 예로서, 셀 전해질 활성화, 형성, 및 이용 동안에 전극 스택 팽창을 수용하기 위하여, 본원에서 더 상세하게 논의된 구조적 프레임(501) 및/또는 보호 하우징의 수직 측벽들(1104)은 셀의 중심-라인(1110)을 향해 내향하여 테이퍼링될 수 있어서, 여분의 재료가 셀 확대 및 수축을 수용하는 것을 허용할 수 있다. 여분의 재료는 배터리 셀 시스템에서의 주름(wrinkling) 및 균열(cracking)의 가능성을 감소시킨다. 배터리의 정상적인 사이클링 동안에, 1106으로 표시된 셀 팽창으로서, 여분의 재료는 중심 심을 손상시키지 않기 위하여 스트레인 경감을 제공할 수 있다. 전극 스택 및 프레임 어셈블리는 그 다음으로 라미네이트 파우치 내에서 패키징될 수 있다. 추가의 예로서, 구조적 프레임(501)의 내향-테이퍼링된(tapered-inward) 면들의 위에서 언급된 특징은 배터리의 다른 에지들 또는 면들 상에서 압력을 경감시키기 위하여 이용될 수 있다. 이에 따라, 배터리의 다른 에지들 또는 면들이 내향-테이퍼링된 면들을 가질 수 있다.Turning now to FIG. 11, for example, to accommodate electrode stack expansion during cell electrolyte activation, formation, and use, the
도 12로 돌아가면, 배터리 셀 시스템은 예시된 예에서, 라미네이트 파우치(1200)의 형태인 보호 하우징을 포함한다. 그러나, 이전에 논의된 바와 같이, 다른 적당한 유형들의 보호 하우징들이 고려되었다.12, the battery cell system includes, in the illustrated example, a protective housing in the form of a
도 12에서 도시된 바와 같이, 라미네이트 파우치(1200)는 직사각형 단면 형상으로 형성될 수 있고, 하나의 섹션(예컨대, 단부)은 접혀질 수 있고 열 밀봉될 수 있다. 이와 같이, 열 심(heat seam)(1202)은 예시된 예에서, 라미네이트 파우치 아래로 연장된다(예컨대, 수직으로 연장됨). 이러한 방식으로, 라미네이트 파우치의 폐쇄 단부(closed end)가 형성될 수 있다. 또한, 열 심(1202)은 도 10에서 도시된 구조적 프레임(501)에서의 감소된 두께 에어리어(908)와 정렬될 수 있다. 이러한 방식으로, 열 심(1202)은 하나의 예에서, 감소된 두께 에어리어(908)와 짝을 이룰 수 있다. 그러나, 열 심(1202)은 다른 예들에서, 다른 위치들에서 위치결정될 수 있다는 것이 인식될 것이다.12, the
추가적으로, 일부 예들에서, 전극 스택과 동일한 치수들을 가지는 고체 직사각형 크기결정 고착부(solid rectangular sizing fixture)(1206)는 원하는 직사각형 형상을 유지하기 위하여 라미네이트 파우치 내부에 배치될 수 있는 반면, 하나의 단부는 접혀질 수 있고 열 밀봉될 수 있다.Additionally, in some examples, a solid
라미네이트 파우치를 위한 조립 시퀀스의 하나의 예는 다음과 같을 수 있고: 라미네이트 파우치 재료는 연속적인 롤로부터 취해질 수 있고, 2 내지 20 mm 폭의 중첩하는 섹션을 갖는 튜브 형태로 먼저 롤링될 수 있다. 예로서, 중첩하는 섹션은 10 mm 폭일 수 있다. 중첩하는 섹션은 평탄한 가열 바(heating bar)들을 이용하여 열 밀봉될 수 있고, 비밀봉된 표면에 대하여 평탄하게 접혀질 수 있다.One example of an assembly sequence for a laminate pouch can be as follows: The laminate pouch material can be taken from a continuous roll and first rolled in the form of a tube with overlapping sections 2 to 20 mm wide. As an example, overlapping sections may be 10 mm wide. The overlapping section can be heat sealed using flat heating bars and can be folded flat against the unsealed surface.
파우치 접기는 하나의 예에서, 파우치의 좁은 측벽들에 대하여 수직인 방향으로 파우치의 긴 면들을 압축하면서, 파우치의 2개의 좁은 면들의 각각 상에서 삼각형 형상의 에어리어를 변위시키는 것을 포함할 수 있다. 추가적으로, 파우치(1200)는 파우치 패키지의 측벽 에지들에 인접한 좁은 폭을 따라 선택적으로 열 밀봉될 수 있다. 중심 에어리어는 일부 예들에서, 미래의 조립 단계들 동안에 전해질 충전(electrolyte filling)을 허용하기 위하여 이 단계에서는 비밀봉된 상태로 남겨질 수 있다.Pouch folding may include, in one example, displacing a triangular shaped area on each of the two narrow sides of the pouch, compressing the long sides of the pouch in a direction perpendicular to the narrow sidewalls of the pouch. Additionally, the
도 13a 및 도 13b로 지금부터 돌아가면, 라미네이트 파우치(1200)의 하단 폐쇄 단부를 접고 열 밀봉한 후에, 직사각형 크기결정 고착부(1206)는 제거될 수 있고, 전극 스택 및 몰딩된 플라스틱 프레임 어셈블리는 탭들이 파우치 패키지의 폐쇄 단부로부터 멀어지도록 대향하면서 삽입될 수 있다. 코너 삼각형 접힘부들은 하단 폐쇄 단부 삼각형 접힘부들이 달성되었던 것과 유사한 방식으로 달성될 수 있다. 상단 개방 단부는 압축될 수 있고, 파우치는 전극 탭 지지체들(706 및 708) 및 파우치의 대향하는 면의 양쪽 모두에 열 밀봉될 수 있어서, 셀의 상단 탭 단부에서 밀봉부(seal)를 생성할 수 있다. 충전 포트는 또한, 이 개념 내로 편입될 수 있다. 이 특징은 인젝션 몰딩된 보호 프레임과, 또는 파우치 재료 또는 프레임에 융합된 별도의 파트로서 일체화될 수 있다. 구조적 프레임의 포위하는 에어리어는 파우치의 내부 폴리머 층에 열 밀봉될 수 있어서, 누설 기밀성 밀봉부(leak tight seal)를 생성할 수 있다. 추가적으로, 라미네이트 파우치(1200)의 비트리밍된 단부(1306)는 셀 충전 및 가스 형성 수집을 위하여 채용될 수 있다.Turning now to FIGS. 13A and 13B, after folding and heat sealing the bottom closed end of the
도 14는 라미네이트 파우치의 추가적인 비트리밍된 단부(1306)를 갖는 라미네이트 파우치(1200)의 추가적인 도면을 도시한다.FIG. 14 shows an additional view of a
도 15는 구조적 프레임 또는 크기결정 고착부가 추가되기 전에, 구조적 프레임의 추가 또는 보호 하우징(예컨대, 라미네이트 파우치)의 추가 전의 전극 용접된 스택의 대안적인 도면을 도시한다.15 shows an alternative view of an electrode welded stack before adding a structural frame or adding a protective housing (eg, a laminate pouch), before adding a structural frame or sizing fixture.
도 16으로 지금부터 돌아가면, 라미네이트 파우치(1200)에서의 포트(1602)(예컨대, 충전 포트)는 내부 또는 외부 스레드(thread)들로 몰딩될 수 있고, 형성 프로세스 동안에 셀의 전해질 충전 및/또는 가스제거를 위하여 이용될 수 있음으로써, 현재의 형성 프로세스와 비교하여, 제조 시에 이용된 파우치 재료의 수량을 감소시킬 수 있다. 일부 사례들에서, 충전/가스제거 포트의 편입은 배터리 셀의 형성을 위하여 이용된 파우치 재료의 양을 (충전/가스제거 포트 없이 배터리 셀을 형성하는 것과 비교하여) 40 %만큼 감소시킬 수 있다. 현재의 형성 프로세스는 파우치 재료의 여분의 길이로 형성된 일체적인 가스 체적(integral gas volume)을 이용하여, 초기 셀 형성 프로세스 동안에 생성된 가스들을 수용하기 위하여 여분의 내부 공극 체적(extra internal void volume)을 생성한다.Turning now to FIG. 16, the port 1602 (eg, charging port) in the
도 17로 돌아가면, 위에서 언급된 충전 포트는 압력 경감을 관리하는 것을 도울 수 있는 라미네이트 파우치(1200)에서의 배기구/파열 디스크(1702)를 편입시킬 수 있음으로써, 동작 조건들, 또는 셀이 정상적인 동작 조건들(예컨대, 배터리에 대한 물리적 손상, 극단적인 열에 대한 노출 등) 외부에서 작동되거나 취급되었던 극단적인 조건들 하에서, 제어된 배기를 제공할 수 있다.Returning to FIG. 17, the charging port mentioned above can incorporate the vent /
도 17을 참조하면, 형성 후에, 셀은 진공 가스제거될 수 있고 밀봉될 수 있다. 현재의 프로세스에서, 여분의 파우치 재료는 진공 밀봉 단계 동안에 트리밍 제거되어 폐기될 수 있다. 셀은 이 가스제거 단계 동안에 일체화된 충전 포트를 통해 진공 가스제거될 수 있다. 가스제거 후에, 충전 포트는 열 밀봉된 플러그(heat sealed plug) 또는 스레딩된 플러그(threaded plug)와 같은 몇몇 방법들에 의해 밀봉될 수 있다. 예로서, 남용 조건(abusive condition)들 하에서의 셀 안전성에 대한 추가의 개량이 행해질 수 있고, 압력 경감 배기구는 충전 포트 밀봉 플러그에서 설치된다. 충전 포트는 셀로부터의 가스 토출(gas ejection)의 레이트를 제어하기 위하여 특정된 압력에서 파열되거나 개방될 배기구 캡 플러그(vent cap plug)를 가질 수 있어서, 남용 조건들에 대한 노출 동안의 폭발 또는 화재의 확률을 감소시킬 것이다. 플러그 또는 디스크를 추가하는 것은 일부 사례들에서, 열 밀봉 또는 스레딩으로 제한되지는 않는, 위에서 언급된 밀봉 방법들을 편입시킬 수 있다. 예로서, 제어된 배기는 열 밀봉 실패 전에 파열하기 위하여 파우치 상에 새김 형성된 또는 압인된(coined) 슬릿을 또한 편입시킬 수 있다. 예로서, 파우치를 새김 형성하거나 슬릿화하는 것은 파우치 상의 임의의 바람직한 위치에 추가될 수 있다.Referring to Figure 17, after formation, the cell can be vacuum degassed and sealed. In the current process, excess pouch material can be trimmed off and discarded during the vacuum sealing step. The cell can be evacuated through an integrated charging port during this degassing step. After degassing, the filling port can be sealed by several methods, such as a heat sealed plug or threaded plug. As an example, further improvements to cell safety under abuse conditions can be made, and a pressure relief vent is installed in the filling port sealing plug. The charging port can have a vent cap plug that will burst or open at a specified pressure to control the rate of gas ejection from the cell, such that an explosion or fire during exposure to abuse conditions Will reduce the probability of. Adding a plug or disk can incorporate the above mentioned sealing methods, in some cases, but not limited to heat sealing or threading. By way of example, the controlled exhaust can also incorporate indented or coined slits on the pouch to rupture before the heat seal fails. By way of example, carving or slitting a pouch can be added to any desired location on the pouch.
도면들은 다양한 컴포넌트들의 상대적인 위치결정을 갖는 일 예의 구성들을 도시한다는 것이 이해되어야 한다. 서로 직접적으로 접촉하거나 직접적으로 결합된 것으로 도시될 경우에, 이러한 엘리먼트들은 적어도 하나의 예에서, 직접적으로 접촉하거나 직접적으로 결합된 것으로서 지칭될 수 있다. 유사하게, 서로 이웃하거나 인접한 것으로 도시된 엘리먼트들은 적어도 하나의 예에서, 서로 각각 이웃하거나 인접할 수 있다. 예로서, 서로 면-공유 접촉하도록 놓여지는 컴포넌트들은 면-공유 접촉하는 것으로서 지칭될 수 있다. 또 다른 예로서, 그 사이에 오직 공간을 가지고 다른 컴포넌트들을 갖지 않도록 서로로부터 떨어져서 위치결정된 엘리먼트들은 적어도 하나의 예에서, 이러한 것으로 지칭될 수 있다. 또 다른 예로서, 서로의 위/아래에서, 서로의 반대 면들에서, 또는 서로의 좌측/우측에 도시된 엘리먼트들은 서로에게 이와 같이 상대적인 것으로서 지칭될 수 있다. 또한, 도면들에서 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 예에서, 최상단의 엘리먼트 또는 엘리먼트의 포인트는 컴포넌트의 "상단"으로서 지칭될 수 있고, 최하단의 엘리먼트 또는 엘리먼트의 포인트는 컴포넌트의 "하단"으로서 지칭될 수 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, 상단/하단, 상부/하부, 위/아래는 도면들의 수직 축에 대한 것일 수 있고, 서로에게 상대적인 도면들의 엘리먼트들의 위치결정을 설명하기 위하여 이용될 수 있다. 이와 같이, 다른 엘리먼트들의 위에 도시된 엘리먼트들은 하나의 예에서, 다른 엘리먼트들 위에 수직으로 위치결정된다. 또 다른 예로서, 도면들 내에서 도시된 엘리먼트들의 형상들은 (예컨대, 원형, 직선형, 평면형, 만곡형, 반구형, 모따기형, 각도형 등과 같은) 그 형상들을 가지는 것으로서 지칭될 수 있다. 또한, 서로 교차하게 도시된 엘리먼트들은 적어도 하나의 예에서, 교차하는 엘리먼트들 또는 서로 교차하는 것으로서 지칭될 수 있다. 또한, 또 다른 엘리먼트 내에서 도시되거나 또 다른 엘리먼트의 외부에서 도시된 엘리먼트는 하나의 예에서, 이러한 것으로서 지칭될 수 있다.It should be understood that the drawings show an example configuration with relative positioning of various components. When depicted as being in direct contact with each other or directly coupled, such elements may be referred to as, in at least one example, direct contact or directly coupled. Similarly, elements depicted as neighboring or adjacent to each other may, in at least one example, be neighboring or adjacent to each other. By way of example, components placed to face-to-face contact with each other may be referred to as face-to-face contact. As another example, elements positioned apart from each other so that there is only space in between and no other components can be referred to as such in at least one example. As another example, elements shown above / below each other, on opposite sides of each other, or on the left / right side of each other may be referred to as relative to each other. Also, as shown in the figures, in at least one example, the top element or point of an element can be referred to as the “top” of the component, and the bottom element or point of the element is referred to as the “bottom” of the component. Can be. As used herein, the top / bottom, top / bottom, top / bottom may be for the vertical axes of the drawings, and may be used to describe the positioning of elements in the drawings relative to each other. As such, elements shown above other elements are, in one example, positioned vertically over other elements. As another example, the shapes of elements shown in the figures may be referred to as having those shapes (eg, circular, straight, planar, curved, hemispherical, chamfered, angular, etc.). In addition, elements shown crossing each other may be referred to as intersecting elements or crossing each other, in at least one example. Also, elements depicted within another element or depicted outside of another element may be referred to as such in one example.
도 20은 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법(2000)을 도시한다. 방법(2000)은 도 2a 내지 도 19에 관하여 위에서 설명된 배터리 셀 시스템들을 제조하기 위하여 이용될 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 방법은 다른 적당한 배터리 셀 시스템들을 제조하기 위하여 이용될 수 있다. 또한, 방법(2000)은 프로세서에 의해 실행가능한 메모리(예컨대, 비-일시적 메모리)에서의 명령들로서 저장될 수 있다.20 shows a
2001에서, 방법은 오프셋 애노드 탭들 및 오프셋 캐소드 탭들을 갖는 전극 스택을 형성하는 것을 포함한다. 전극 스택은 일부 예들에서, 그 사이에 위치결정된 분리기 시트들을 갖는 교대하는 캐소드들 및 애노드들을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 구체적으로, 애노드들 및 캐소드들은 다음의 적층 시퀀스로 전극 스택에서 형성될 수 있다; 제1 애노드, 다공성 분리기 재료의 제1 층, 제1 캐소드, 다공성 분리기 재료의 제2 층 등. 전극 스택을 형성하는 것은 단계들(2002 내지 2004)을 포함할 수 있다.In 2001, the method includes forming an electrode stack with offset anode tabs and offset cathode tabs. It will be appreciated that the electrode stack may, in some examples, include alternating cathodes and anodes with separator sheets positioned therebetween. Specifically, anodes and cathodes can be formed in the electrode stack in the following stacking sequence; A first anode, a first layer of porous separator material, a first cathode, a second layer of porous separator material, and the like. Forming the electrode stack can include steps 2002-2004.
2002에서, 방법은 복수의 애노드 탭들을 갖는 복수의 애노드들을 형성하는 것을 포함하고, 여기서, 복수의 애노드 탭들은 애노드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 애노드 탭들의 제1 그룹을 포함한다.In 2002, the method includes forming a plurality of anodes having a plurality of anode tabs, where the plurality of anode tabs includes a first group of anode tabs transversely offset from a second group of anode tabs.
다음으로, 2004에서, 방법은 복수의 캐소드 탭들을 갖는 복수의 캐소드들을 형성하는 것을 포함하고, 여기서, 복수의 캐소드 탭들은 캐소드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 캐소드 탭들의 제1 그룹을 포함한다. 캐소드 탭들의 그룹들 뿐만 아니라 애노드 탭들의 그룹들을 횡방향으로 오프셋하는 것은 정렬된 탭들을 갖는 셀 스택과 비교할 때, 탭들의 두께가 감소되는 것을 허용한다. 그러므로, 탭들의 그룹들을 용접하기 위하여 필요한 용접 에너지가 감소될 수 있다. 결과적으로, 용접 동안의 전극 탭들(예컨대, 애노드 및 캐소드 탭들)의 열화(예컨대, 용융, 변형 등)의 가능성이 감소된다.Next, in 2004, the method includes forming a plurality of cathodes having a plurality of cathode tabs, wherein the plurality of cathode tabs comprises a first group of cathode tabs transversely offset from a second group of cathode tabs. Includes. Laterally offsetting the groups of cathode tabs as well as the groups of anode tabs allows the thickness of the tabs to be reduced when compared to a cell stack with aligned tabs. Therefore, the welding energy required to weld the groups of tabs can be reduced. As a result, the possibility of deterioration (eg, melting, deformation, etc.) of electrode tabs (eg, anode and cathode tabs) during welding is reduced.
2006에서, 방법은 제1 연장 탭을 애노드 탭들의 제1 그룹 및 애노드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 것을 포함한다. 다음으로, 2008에서, 방법은 제2 연장 탭을 캐소드 탭들의 제1 그룹 및 캐소드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 것을 포함한다.In 2006, the method includes welding a first extension tab to a first group of anode tabs and a second group of anode tabs. Next, in 2008, the method includes welding the second extension tab to the first group of cathode tabs and the second group of cathode tabs.
추가적으로, 일부 예들에서, 방법은 단계들(2010, 2012, 2014, 및/또는 2016)을 포함할 수 있다. 2010에서, 방법은 제1 전극 탭 지지체를 애노드 탭들의 제1 그룹 및 애노드 탭들의 제2 그룹에 부착하는 것을 포함하고, 2012에서, 방법은 제2 전극 탭 지지체를 캐소드 탭들의 제1 그룹 및 캐소드 탭들의 제2 그룹에 부착하는 것을 포함한다.Additionally, in some examples, the method can include steps (2010, 2012, 2014, and / or 2016). In 2010, the method includes attaching a first electrode tab support to a first group of anode tabs and a second group of anode tabs, and in 2012, the method includes attaching a second electrode tab support to a first group of cathode tabs and a cathode And attaching to a second group of tabs.
2014에서, 방법은 구조적 프레임에 전극 스택을 배치하는 것을 포함한다. 구조적 프레임은 전극 스택을 적어도 부분적으로 포위할 수 있다. 또한, 하나의 예에서, 구조적 프레임은 제1 및 제2 지지체 탭들이 그것을 통해 연장하는 것을 허용하는 개구부들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 구조적 프레임은 하나의 예에서, 폴리머 재료로부터 몰딩될 수 있다.In 2014, the method includes placing the electrode stack in a structural frame. The structural frame may at least partially surround the electrode stack. In addition, in one example, the structural frame can include openings that allow the first and second support tabs to extend through it. Additionally, the structural frame can be molded from a polymer material, in one example.
2016에서, 방법은 보호 하우징 내에 구조적 프레임 및 전극 스택을 배치하는 것을 포함한다. 하나의 예에서, 보호 하우징은 라미네이트 파우치일 수 있고, 그러므로, 방법은 이러한 예에서, 전극 스택 및 지지체 프레임 주위에서 라미네이트 파우치를 접고 라미네이트 파우치를 열 밀봉하는 것을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 라미네이트 파우치를 접고 열 밀봉하는 것에 후속하여, 파우치는 가스제거 포트를 통해 가스제거될 수 있다. 가스제거 후에, 가스제거 포트는 밀봉될 수 있다. 이러한 방식으로, 원하지 않는 가스는 시스템으로부터 제거될 수 있음으로써, 보호 하우징의 크기를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 배터리 셀 시스템의 간결성이 증가될 수 있다.In 2016, the method includes placing a structural frame and electrode stack within the protective housing. In one example, the protective housing can be a laminate pouch, and therefore, the method can include, in this example, folding the laminate pouch around the electrode stack and the support frame and heat sealing the laminate pouch. In one example, following folding and heat sealing the laminate pouch, the pouch can be degassed through the degassing port. After degassing, the degassing port can be sealed. In this way, unwanted gas can be removed from the system, thereby reducing the size of the protective housing. As a result, the simplicity of the battery cell system can be increased.
발명은 다음의 단락들에서 추가로 설명될 것이다. 하나의 양태에서는, 제1 애노드 탭을 갖는 제1 애노드, 제1 애노드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 애노드 탭을 갖는 제2 애노드, 제1 캐소드 탭을 갖는 제1 캐소드, 및 제1 캐소드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 캐소드 탭을 갖는 제2 캐소드를 포함하는 전극 스택을 포함하는 배터리 셀 시스템이 제공된다.The invention will be further described in the following paragraphs. In one aspect, a first anode having a first anode tab, a second anode having a second anode tab transversely offset from the first anode tab, a first cathode having a first cathode tab, and a first cathode tab A battery cell system is provided that includes an electrode stack comprising a second cathode having a second cathode tab transversely offset therefrom.
또 다른 양태에서는, 배터리 셀 시스템을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 복수의 애노드 탭들을 갖는 복수의 애노드들을 형성하는 단계 - 복수의 애노드 탭들은 애노드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 애노드 탭들의 제1 그룹을 포함함 -, 복수의 캐소드 탭들을 갖는 복수의 캐소드들을 형성하는 단계 - 복수의 캐소드 탭들은 캐소드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 캐소드 탭들의 제1 그룹을 포함함 -, 제1 연장 탭을 애노드 탭들의 제1 그룹 및 애노드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 단계, 및 제2 연장 탭을 캐소드 탭들의 제1 그룹 및 캐소드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 단계를 포함한다. 하나의 예에서, 방법은 제1 전극 탭 지지체를 애노드 탭들의 제1 그룹 및 애노드 탭들의 제2 그룹에 부착하는 단계, 및 제2 전극 탭 지지체를 캐소드 탭들의 제1 그룹 및 캐소드 탭들의 제2 그룹에 부착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 방법은 복수의 캐소드들 및 애노드들을 적어도 부분적으로 포위하는 구조적 프레임 및 보호 하우징 중의 적어도 하나에 복수의 캐소드들 및 애노드들을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.In another aspect, a method for manufacturing a battery cell system is provided. The method includes forming a plurality of anodes having a plurality of anode tabs, wherein the plurality of anode tabs includes a first group of anode tabs transversely offset from a second group of anode tabs, and having a plurality of cathode tabs Forming a plurality of cathodes, wherein the plurality of cathode tabs includes a first group of cathode tabs transversely offset from a second group of cathode tabs, the first extension tab comprising a first group of anode tabs and an anode tab Welding to a second group of cathodes, and welding a second extension tab to the first group of cathode tabs and the second group of cathode tabs. In one example, a method includes attaching a first electrode tab support to a first group of anode tabs and a second group of anode tabs, and a second electrode tab support to a first group of cathode tabs and a second group of cathode tabs The method may further include attaching to the group. In another example, the method can further include placing the plurality of cathodes and anodes in at least one of the structural frame and the protective housing that at least partially surrounds the plurality of cathodes and anodes.
또 다른 양태에서는, 제1 네거티브 전극 탭들을 포함하는 복수의 제1 네거티브 전극들, 제2 네거티브 전극 탭들을 포함하는 복수의 제2 네거티브 전극 - 제2 네거티브 전극 탭들은 제1 네거티브 전극 탭들로부터 오프셋됨 -, 제1 포지티브 전극 탭들을 포함하는 복수의 제1 포지티브 전극들, 및 제2 포지티브 전극 탭들을 포함하는 복수의 제2 포지티브 전극들을 포함하는 전기화학적 셀이 제공된다.In another aspect, a plurality of first negative electrodes comprising first negative electrode tabs, a plurality of second negative electrodes including second negative electrode tabs-second negative electrode tabs are offset from the first negative electrode tabs An electrochemical cell is provided that includes a plurality of first positive electrodes comprising first positive electrode tabs and a plurality of second positive electrodes including second positive electrode tabs.
또 다른 양태에서는, 포지티브 전극 그룹을 형성하는 제1 포지티브 전극 및 제2 포지티브 전극, 및 네거티브 전극 그룹을 형성하는 제1 네거티브 전극 및 제2 네거티브 전극을 포함하는 전기화학적 셀이 제공되고, 각각의 전극은 다공성 분리기 재료의 층에 의해 분리되고, 각각의 전극은 상이한 전극들의 탭들이 중첩하지 않도록 탭 폭 및 오프셋을 가지고, 포지티브 전극 그룹의 적어도 2개의 전극들은 함께 용접되고, 네거티브 전극 그룹의 적어도 2개의 전극들은 함께 용접된다.In another aspect, there is provided an electrochemical cell comprising a first positive electrode and a second positive electrode forming a positive electrode group, and a first negative electrode and a second negative electrode forming a negative electrode group, each electrode Is separated by a layer of silver porous separator material, each electrode has a tab width and offset so that the tabs of different electrodes do not overlap, at least two electrodes of the positive electrode group are welded together, and at least two of the negative electrode group The electrodes are welded together.
또 다른 양태에서는, 전극 탭 지지체를 포함하는 전기화학적 셀을 위한 내부 프레임이 제공되고, 전극 탭 지지체는 전기화학적 셀의 애노드 및 캐소드를 수용하기 위한 2개의 슬롯들을 포함하고, 여기서, 전극 탭 지지체는 애노드 및 캐소드의 횡방향 이동을 방지한다.In another aspect, an inner frame is provided for an electrochemical cell comprising an electrode tab support, the electrode tab support comprising two slots for receiving the anode and cathode of the electrochemical cell, wherein the electrode tab support Prevents lateral movement of the anode and cathode.
또 다른 양태에서는, 정렬된 전극들의 스택을 포함하는 전기화학적 셀이 제공되고, 스택은 서로로부터 오프셋된 전극 탭들의 적어도 4개의 그룹들을 포함한다.In another aspect, an electrochemical cell is provided that includes a stack of aligned electrodes, the stack comprising at least four groups of electrode tabs offset from each other.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 스택은 제1 및 제2 애노드와 제1 및 제2 캐소드의 각각 사이에 위치결정된 다공성 분리기를 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrode stack can further include a porous separator positioned between each of the first and second anodes and the first and second cathodes.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 배터리 셀 시스템은 제1 및 제2 애노드 탭들에 용접되고 제1 및 제2 애노드 탭들 사이에서 횡방향으로 연장되는 제1 연장 탭을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the battery cell system can further include a first extension tab welded to the first and second anode tabs and extending transversely between the first and second anode tabs. have.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 배터리 셀 시스템은 제1 및 제2 캐소드 탭들에 용접되고 제1 및 제2 애노드 탭들 사이에서 횡방향으로 연장되는 제2 연장 탭을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the battery cell system can further include a second extension tab welded to the first and second cathode tabs and extending transversely between the first and second anode tabs. have.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 배터리 셀 시스템은 전극 탭 지지체를 더 포함할 수 있고, 여기서, 전극 탭 지지체는 제1 및 제2 애노드들 및/또는 캐소드들 중의 하나 이상과 제1 및 제2 연장 탭들 위에 끼워지고, 제1 및 제2 연장 탭들을 위한 기계적 지지체를 제공한다.In any of the aspects or combinations of aspects, the battery cell system can further include an electrode tab support, wherein the electrode tab support is provided with one or more of the first and second anodes and / or cathodes. It fits over the first and second extension tabs and provides a mechanical support for the first and second extension tabs.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭 지지체는 전기적 절연 폴리머 재료를 포함할 수 있고, 제1 및/또는 연장 탭들과 보호 하우징 사이에 전기적 격리를 제공한다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrode tab support can include an electrically insulating polymer material, providing electrical isolation between the first and / or extension tabs and the protective housing.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭 지지체는 제1 및 제2 연장 탭들을 수용하기 위한 제1 슬릿 및 제2 슬릿을 포함할 수 있고, 여기서, 제1 및 제2 연장 탭들은 전극 탭 지지체에서의 제1 슬릿 및 제2 슬릿을 통해 연장된다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrode tab support can include a first slit and a second slit for receiving the first and second extension tabs, wherein the first and second extension tabs These extend through the first and second slits in the electrode tab support.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 배터리 셀 시스템은 제1 및 제2 애노드들과 제1 및 제2 캐소드들을 적어도 부분적으로 포위하는 구조적 프레임을 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the battery cell system can include a structural frame that at least partially surrounds the first and second anodes and the first and second cathodes.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭 지지체는 보호 하우징 내에서 일체적으로 형성될 수 있거나, 보호 하우징에 직접적으로 물리적으로 결합된다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrode tab support can be integrally formed within the protective housing, or is physically coupled directly to the protective housing.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 구조적 프레임은 신축가능하고 전극 스택을 향해 내향하여 절곡되는 하나 이상의 벽들을 포함할 수 있어서, 하나 이상의 벽들은 전해질 활성화 동안에 확대를 수용한다.In any of the aspects or combinations of aspects, the structural frame can be stretchable and include one or more walls bent inward toward the electrode stack, such that the one or more walls accommodate magnification during electrolyte activation.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 구조적 프레임은 보호 하우징의 열 심과 짝을 이룬 감소된 두께의 리세스된 에어리어를 갖는 하나 이상의 면들을 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the structural frame can include one or more faces having a reduced thickness recessed area paired with a thermal shim of the protective housing.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 배터리 셀 시스템은 전해질 및/또는 배기 가스들을 수용하는 포트를 포함하는 보호 하우징을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the battery cell system can further include a protective housing that includes a port that receives electrolyte and / or exhaust gases.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 네거티브 전극들 및 포지티브 전극 탭들은 서로로부터 오프셋될 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the negative electrodes and positive electrode tabs can be offset from each other.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극들은 동일한 크기일 수 있어서, 적층될 때, 탭들을 제외하고, 전극들의 에지들은 서로 정렬된다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrodes can be the same size, so that when stacked, the edges of the electrodes are aligned with each other, except for the tabs.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 탭들은 전극들이 어레이를 형성하기 위하여 적층될 때에 오프셋될 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the tabs can be offset when the electrodes are stacked to form an array.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전기화학적 셀은 전극 탭들이 이를 통해 연장되는 구조적 프레임을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrochemical cell can further include a structural frame through which electrode tabs extend.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 구조적 프레임은 전극 탭들의 횡방향 이동을 제한한다.In any of the aspects or combinations of aspects, the structural frame limits the lateral movement of the electrode tabs.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전기화학적 셀들은 전극 탭들로부터 연장되고 전극 탭들에 용접된 전극 연장 탭들을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrochemical cells can further include electrode extension tabs extending from the electrode tabs and welded to the electrode tabs.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭들의 적어도 4개의 그룹들은 2개의 전극 연장 탭들에 용접될 수 있고, 여기서, 전극 탭들의 적어도 4개의 그룹들의 각각은 2개의 전극 연장 탭들 중의 하나에 오직 용접될 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, at least four groups of electrode tabs can be welded to two electrode extension tabs, where each of the at least four groups of electrode tabs is one of the two electrode extension tabs Only one can be welded.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭들의 적어도 4개의 그룹들은 네거티브 전극 탭들의 적어도 2개의 그룹들 및 포지티브 전극 탭들의 적어도 2개의 그룹들을 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, at least four groups of electrode tabs can include at least two groups of negative electrode tabs and at least two groups of positive electrode tabs.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭들의 적어도 4개의 그룹들은 연장 탭에 용접되는 수직으로 접혀진 부분을 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, at least four groups of electrode tabs can include a vertically folded portion welded to the extension tab.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전기화학적 셀은 인젝션 몰딩된 프레임을 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrochemical cell can further include an injection molded frame.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전기화학적 셀은 다층화된(multi-layered) 라미네이트 파우치를 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrochemical cell can further include a multi-layered laminate pouch.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전기화학적 셀은 전해질로 전기화학적 셀을 충전하고 및/또는 전기화학적 셀을 가스제거하기 위한 멀티-이용 포트를 더 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrochemical cell may further include a multi-use port for charging the electrochemical cell with electrolyte and / or degassing the electrochemical cell.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 일치하는 극성의 오프셋 탭들은 전극 그룹 탭에 용접될 수 있고, 그 다음으로, 연장 탭에 용접될 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, offset tabs of matching polarity can be welded to the electrode group tab, and then to the extension tab.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 애노드 탭은 니켈 도금된 구리를 포함할 수 있고, 캐소드 탭은 알루미늄을 포함할 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the anode tab can include nickel plated copper and the cathode tab can include aluminum.
양태들 중의 임의의 것 또는 양태들의 조합들에서, 전극 탭 지지체는 삼각형 단면을 가질 수 있다.In any of the aspects or combinations of aspects, the electrode tab support can have a triangular cross section.
본 개시내용의 발명 요지는 본원에서 개시된 다양한 시스템들 및 구성들, 및 다른 특징들, 기능들, 및/또는 성질들의 모든 신규하고 비자명한 조합들 및 하위조합들을 포함한다.The inventive subject matter of the present disclosure includes all novel and non-obvious combinations and subcombinations of the various systems and configurations disclosed herein and other features, functions, and / or properties.
다음의 청구항들은 신규하고 비자명한 것으로서 간주된 어떤 조합들 및 하위조합들을 특히 지적한다. 이 청구항들은 "an" 엘리먼트 또는 "제1" 엘리먼트 또는 그 등가물을 지칭할 수 있다. 이러한 청구항들은 2개 이상의 이러한 엘리먼트들을 요구하지도 않고 제외하지도 않으면서, 하나 이상의 이러한 엘리먼트들의 편입을 포함하도록 이해되어야 한다. 개시된 특징들, 기능들, 엘리먼트들, 및/또는 성질들의 다른 조합들 및 하위조합들은 본 청구항들의 보정을 통해, 또는 이러한 또는 관련된 출원에서의 새로운 청구항들의 제시를 통해 청구될 수 있다. 이러한 청구항들은 또한, 원래의 청구항들에 대하여 범위에 있어서 더 넓거나, 더 좁거나, 동일하거나, 상이하든지 간에, 본 개시내용의 발명 요지 내에 포함된 것으로 간주된다.The following claims particularly point out certain combinations and subcombinations considered novel and non-obvious. These claims may refer to the "an" element or the "first" element or its equivalent. These claims should be understood to include incorporation of one or more of these elements, without requiring or excluding two or more of these elements. Other combinations and subcombinations of the disclosed features, functions, elements, and / or properties may be claimed through amendments to the claims, or through the presentation of new claims in this or related applications. These claims are also considered to be included within the scope of the invention of the present disclosure, whether broader, narrower, identical, or different in scope to the original claims.
Claims (15)
전극 스택(electrode stack)
을 포함하고, 상기 전극 스택은,
제1 애노드 탭(anode tab)을 갖는 제1 애노드;
상기 제1 애노드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 애노드 탭을 갖는 제2 애노드;
제1 캐소드 탭(cathode tab)을 갖는 제1 캐소드; 및
상기 제1 캐소드 탭으로부터 횡방향으로 오프셋된 제2 캐소드 탭을 갖는 제2 캐소드
를 포함하는 배터리 셀 시스템.As a battery cell system,
Electrode stack
Including, The electrode stack,
A first anode having a first anode tab;
A second anode having a second anode tab transversely offset from the first anode tab;
A first cathode having a first cathode tab; And
A second cathode having a second cathode tab transversely offset from the first cathode tab
Battery cell system comprising a.
복수의 애노드 탭들을 갖는 복수의 애노드들을 형성하는 단계 - 상기 복수의 애노드 탭들은 애노드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 애노드 탭들의 제1 그룹을 포함함 -;
복수의 캐소드 탭들을 갖는 복수의 캐소드들을 형성하는 단계 - 상기 복수의 캐소드 탭들은 캐소드 탭들의 제2 그룹으로부터 횡방향으로 오프셋된 캐소드 탭들의 제1 그룹을 포함함 -;
제1 연장 탭을 상기 애노드 탭들의 제1 그룹 및 상기 애노드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 단계; 및
제2 연장 탭을 상기 캐소드 탭들의 제1 그룹 및 상기 캐소드 탭들의 제2 그룹에 용접하는 단계
를 포함하는 방법.A method for manufacturing a battery cell system,
Forming a plurality of anodes having a plurality of anode tabs, the plurality of anode tabs comprising a first group of anode tabs transversely offset from a second group of anode tabs;
Forming a plurality of cathodes having a plurality of cathode tabs, the plurality of cathode tabs comprising a first group of cathode tabs transversely offset from a second group of cathode tabs;
Welding a first extension tab to a first group of anode tabs and a second group of anode tabs; And
Welding a second extension tab to the first group of cathode tabs and the second group of cathode tabs;
How to include.
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