KR20220139383A

KR20220139383A - 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치

Info

Publication number: KR20220139383A
Application number: KR1020227031425A
Authority: KR
Inventors: 밍펑 린; 송준 쉬; 하이밍 장; 홍강 유; 유레이 라이
Original assignee: 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2021-08-05
Publication date: 2022-10-14
Also published as: WO2022088824A1; CN213692108U; JP2023517924A; CN115943513A

Abstract

본원은 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치를 개시한다. 본원의 실시예의 전극 어셈블리는 정극 시트 및 부극 시트을 포함하며, 정극 시트는 정극 집전체 및 정극 집전체의 양면에 설치된 정극 활물질층을 포함하고, 부극 시트는 부극 집전체 및 부극 집전체의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트와 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 정극 시트는 절곡 영역에 위치하는 제1 정극 절곡층을 포함하며, 부극 시트는 절곡 영역에 위치하는 제1 부극 절곡층을 포함하고, 제1 정극 절곡층은 제1 부극 절곡층의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층과 인접하게 설치된다. 제1 부극 절곡층은 부극 집전체를 관통하는 개구홀을 갖는다.

Description

전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치

본원은 2020년 10월 27일에 제출된 발명의 명칭이 “전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치”인 중국 특허 출원 202022421832.4의 우선권을 주장하는바, 해당 출원의 전부 내용은 인용을 통해 본원에 통합된다.

본원은 전지 분야에 관한 것으로, 특히 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치에 관한 것이다.

이차 전지라고 할 수 있는 재충전 가능한 전지는 전지가 방전된 후 충전 방식을 통해 활물질을 활성화시켜 계속하여 사용할 수 있는 전지를 의미한다. 재충전 가능한 전지는 휴대폰, 노트북, 전지 자동차, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 선박, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 선박, 전기 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 기기에 널리 사용된다.

재충전 가능한 전지는 카드뮴 니켈 전지, 수소 니켈 전지, 리튬 이온 전지 및 이차 알칼리 아연 망간 전지 등을 포함할 수 있다.

현재 자동차에 많이 사용되는 전지는 일반적으로 리튬 이온 전지이고, 리튬 이온 전지는 재충전 가능한 전지로서, 부피가 작고 에너지 밀도가 높으며 전력 밀도가 높고 순환 사용 횟수가 많으며 저장 시간이 긴 등 장점이 있다.

재충전 가능한 전지는 전극 어셈블리 및 전해질 용액을 포함하고, 전극 어셈블리는 정극 시트, 부극 시트 및 정극 시트과 부극 시트 사이에 위치한 분리막을 포함한다. 정극 시트는 음극 시트라고도 할 수 있고, 정극 시트의 양면에는 정극 활물질층을 가지며, 예를 들어 정극 활물질층의 정극 활물질은 망간산 리튬, 코발트산 리튬, 인산철 리튬 또는 니켈 코발트 망간산 리튬일 수 있다. 부극 시트는 양극 시트라고도 할 수 있고, 부극 시트의 양면에는 부극 활물질층을 가지며, 예를 들어 부극 활물질층의 부극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다.

리튬 석출은 리튬 이온 전지에서 흔히 발생하는 비정상 현상으로, 리튬 이온의 충전 효율과 에너지 밀도에 영향을 미칠 수 있고, 리튬 석출이 심할 경우 리튬 결정을 형성할 수도 있으며, 리튬 결정은 분리막을 관통하여 내부 단락의 열 폭주를 일으켜 전지의 안전에 심각한 위험을 줄 수 있다.

따라서, 리튬 석출을 감소시키거나 방지하고 전지 안전을 향상시키는 방법은 업계 내의 어려운 문제로 되었다.

본원은 리튬 석출 위험을 줄이고 안전 성능을 향상시키는 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치를 제공한다.

본원의 제1 양태는 전극 어셈블리를 제공하는 바, 해당 전극 어셈블리는 정극 시트 및 부극 시트을 포함하며, 정극 시트는 정극 집전체 및 정극 집전체의 양면에 설치된 정극 활물질층을 포함하고, 부극 시트는 부극 집전체 및 부극 집전체의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트와 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 정극 시트는 절곡 영역에 위치하는 제1 정극 절곡층을 포함하며, 부극 시트는 절곡 영역에 위치하는 제1 부극 절곡층을 포함하고, 제1 정극 절곡층은 제1 부극 절곡층의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층과 인접하게 설치된다. 제1 부극 절곡층은 부극 집전체를 관통하는 개구홀을 가지고, 개구홀은 제1 정극 절곡층의 정극 활물질층으로부터 탈출된 일부 이온이 개구홀을 통과하여 제1 부극 절곡층의 부극 집전체의 내측에 설치된 부극 활물질층에 삽입되도록 구성된다.

제1 부극 절곡층의 부극 집전체의 내측의 부극 활물질층은 제1 정극 절곡층의 정극 활물질층을 위해 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있어, 제1 부극 절곡층의 부극 집전체의 외측의 부극 활물질층의 리튬 석출 위험을 줄이고 전극 어셈블리의 안전 성능 및 사용 수명을 향상시킨다.

일부 실시예에서, 개구홀은 부극 집전체 및 부극 집전체 내측의 부극 활물질층을 관통한다. 다른 일부 실시예에서, 개구홀은 부극 집전체 및 부극 집전체 외측의 부극 활물질층을 관통한다. 또 다른 일부 실시예에서, 개구홀은 부극 집전체, 부극 집전체 외측의 부극 활물질층 및 부극 집전체 내측의 부극 활물질층을 관통한다.

일부 실시예에서, 제1 부극 절곡층의 부극 활물질층은 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하며, 제1 부분은 부극 집전체의 내측에 설치되고, 제2 부분은 부극 집전체의 외측에 설치되며, 제3 부분은 개구홀 내에 설치되어 제1 부분과 제2 부분을 연결한다. 개구홀 내에 설치된 제3 부분도 리튬 이온을 위해 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있어 리튬 석출 위험을 줄인다.

일부 실시예에서, 부극 시트는 절곡 영역에 위치하는 복수의 부극 절곡층을 포함하고, 절곡 영역의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층은 제1 부극 절곡층이다. 절곡 영역의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층에서 리튬 석출이 나타나는 위험이 가장 높으므로, 이러한 설치는 리튬 석출 위험을 효과적으로 줄일 수 있다.

일부 실시예에서, 절곡 영역의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층만이 제1 부극 절곡층이다. 이에 의해 개구홀의 개수를 줄이고 부극 시트의 제조 공정을 간소화할 수 있다.

일부 실시예에서, 절곡 영역의 모든 부극 절곡층은 모두 제1 부극 절곡층이다.

일부 실시예에서, 개구홀은 하나가 구비된다. 다른 일부 실시예에서, 개구홀은 비 연속적으로 복수 개 구비되고, 복수의 개구홀은 절곡 영역의 절곡 방향을 따라 이격되게 분포된다. 또 다른 일부 실시예에서, 복수의 개구홀은 절곡 방향에 수직인 방향을 따라 이격되게 분포된다. 복수의 개구홀은 이온 채널의 분포를 보다 균일하게 하여 이온이 부극 집전체를 통과하는 효율을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 절곡 방향에 수직인 방향을 따라 개구홀의 사이즈와 제1 부극 절곡층의 사이즈의 비율은 0.05~1.00이다.

일부 실시예에서, 전극 어셈블리는 평탄 영역을 가지며, 절곡 영역은 2개이고 각각 평탄 영역의 양단에 연결되며, 2개의 절곡 영역은 모두 제1 부극 절곡층을 포함한다.

본원의 제2 양태는 전지 셀을 제공하는 바, 해당 전지 셀은 하우징, 커버판 및 적어도 하나의 상기 실시예의 전극 어셈블리를 포함한다. 하우징는 수용 캐비티 및 개구를 가지고 전극 어셈블리는 수용 캐비티에 수용된다. 커버판은 하우징의 개구를 폐쇄하는데 사용된다.

본원의 제3 양태는 전지를 제공하는 바, 해당 전지는 박스 본체 및 적어도 하나의 상기 실시예의 전지 셀을 포함하며, 전지 셀은 박스 본체 내에 수용된다.

본원의 제4 양태는 전력 소비 장치를 제공하는 바, 해당 전력 소비 장치는 상기 실시예의 전지로부터 공급되는 전기 에너지를 수신하도록 구성된다.

아래에 첨부 도면을 참조하여 본원의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 효과를 설명한다.
도 1은 본원의 일 실시예의 전력 소비 장치의 구조 모식도이다.
도 2는 본원의 일 실시예의 전지의 구조 모식도이다.
도 3은 본원의 일 실시예의 전지 모듈의 모식도이다.
도 4는 본원의 일 실시예의 전지 셀의 구조 모식도이다.
도 5는 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 입체 구조 모식도이다.
도 6은 도 5의 권취 축선에 수직인 방향을 따른 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다.
도 7은 도 6의 전극 어셈블리의 절곡 영역의 구조 모식도이다.
도 8은 도 7의 원형틀 부분 A에서 절곡 영역의 확대 모식도이다.
도 9는 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다.
도 10은 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 정극 시트플 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다.
도 11은 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다.
도 12는 본원의 또 다른 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다.
도 13은 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다.
도 14는 도 13의 사각형틀 부분 B에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.
도 15는 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다.
도 16은 도 15의 사각형틀 부분 C에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.
도 17은 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다.
도 18은 도 17의 사각형틀 부분 D에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.
도 19는 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다.
도 20은 도 19의 사각형틀 부분 E에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.
첨부된 도면에서, 도면은 반드시 실제 축척으로 그려진 것은 아니다.

본원의 실시예의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 이하에서는 본원의 실시예의 도면을 참조하여 본원의 실시예의 기술적 해결책에 대해 명확하고 완전하게 설명한다. 당연히, 설명되는 실시예는 본원의 일부 실시예로서 전부의 실시예가 아니다. 본원의 실시예에 기초하여, 당업자가 창조적인 노력 없이 획득한 모든 기타 실시예는 모두 본원의 보호 범위에 속한다.

별도로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 용어와 과학 용어는 본원의 기술분야에 속하는 당업자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일하며, 본명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본원을 한정하기 위한 것이 아니다. 본원의 명세서와 청구의 범위 및 상기 도면의 설명에 사용되는 용어 "포함”, "구비” 및 그들의 모든 변형은 배타적이 아닌 포함을 포괄하기 위한 것이다.

본명세서에서 언급되는 "실시예”는 실시예에 결부하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서의 각 위치에 나타나는 해당 어구는 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니며, 다른 실시예와 서로 배타적인 별개의 또는 대안적인 실시예를 가리키는 것도 아니다. 본 기술분야의 당업자는 본명세서에서 설명된 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있음을 명시적으로 또한 암시적으로 이해할 것이다.

명세서에서 "및/또는”이라는 용어는 단지 관련 대상의 관련 관계를 설명하기 위한 것으로, 세가지의 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타내며, 예를 들어 A 및/또는 B는, A가 단독으로 존재하는 것, A와 B가 동시에 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것을 나타낼 수 있다. 또한 본원에 있어서, "/"는 일반적으로 앞뒤 관련 대상이 "또는”의 관계임을 나타낸다.

본원의 설명에서, 이해해야 할 것은, 용어“중심”, "세로”, "가로”, "길이”, "너비”, "두께”, "상”, "하”, "전”, "후”, "좌”,"우”, "수직”, "수평”, "상단”, "하단”, "내부”, "외부”, "시계 방향”, "반시계 방향”, "축 방향”, "반지름 방향” , "원주 방향” 등이 가리키는 방위 또는 위치 관계는 도면을 기반으로 한 방위 또는 위치 관계를 나타내는 것으로서, 본원의 설명을 용이하게 하고 간단화하기 위한 것일 뿐, 언급된 장치 또는 요소가 반드시 특정 방향을 가져야 하거나 특정된 방위로 구성되거나 작동되어야 함을 나타내거나 암시하지 것이 아니므로, 본 출원의 실시예를 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 또한, 본원의 명세서 및 청구 범위 또는 상기 첨부 도면에 있어서의 용어 “제1”, “제2” 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위한 것으로, 특정 순서를 설명하는 것이 아니라, 하나 이상의 상기 특징을 명시적 또는 암시적으로 포함할 수 있다. 본원의 설명에서, 달리 설명되지 않는 한, “복수”는 둘 또는 둘 이상을 의미한다.

본원의 설명에서, 설명해야 할 것은, 특별히 명확한 규정과 제한이 없는 한, "장착”, "서로 연결”, "연결”이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 고정된 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있고, 또는 일체형 연결일 수도 있으며, 기계적 연결일 수도 있고, 또는 전기적 연결일 수도 있으며, 직접적으로 서로 연결될 수도 있고, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 2개의 구성요소 내부의 연통일 수도 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 본원에서 상기 용어들의 구체적인 의미는 특정한 상황에 따라 이해될 수 있다

본원의 실시예에서 설명된 전지 셀 및 전지는 모두 전력 소비 장치에 적용되고, 전지 셀 및 전지는 전력 소비 장치에 전기 에너지를 제공한다. 예를 들어, 전력 소비 장치는 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북 컴퓨터, 전지 자동차, 전기 자동차, 선박, 우주선, 전기 장난감 및 전동 공구 등일 수 있고, 예를 들어 우주선은 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주 비행선 등을 포함하며, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함하고, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하며, 예를 들어 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 렌치, 전기 스크루 드라이버, 전기 망치, 전기 임팩트 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패이다.

본원의 실시예에서 설명된 전지 셀 및 전지는 상기 설명된 전력 소비 장치에 적용되는 것에 한정되지 않고, 전지를 사용하는 모든 장치에 적용될 수도 있지만, 간결함을 위해 아래 실시예에서는 모두 전기 자동차를 예로 설명한다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1은 본원의 일 실시예의 전력 소비 장치의 구조 모식도이고, 전력 소비 장치는 차량(1)일 수 있고, 차량(1)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 전지(2), 컨트롤러(3) 및 모터(4)가 설치될 수 있고, 컨트롤러(3)는 모터(4)에 전력을 공급하기 위해 전지(2)를 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 차량(1)의 하부 또는 차량의 앞부분 또는 뒷부분에 전지(2)가 설치될 수 있다. 전지(2)는 차량(1)에 전력을 공급하는데 사용될 수 있고, 예를 들어 전지(2)는 차량(1)의 회로 시스템에 사용되는 차량(1)의 작동 전원으로서, 예를 들어 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 주행 중 작동 전력 수요를 위해 사용될 수 있다. 본원의 다른 실시예에서, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로 사용될 수도 있으며, 연료 또는 천연 가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동력을 제공한다.

상이한 전력 사용 요구를 충족시키기 위해, 전지는 복수의 전지 셀을 포함할 수 있고, 여기서 복수의 전지 셀은 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 직렬 연결과 병렬 연결의 혼합을 의미한다. 선택적으로, 복수의 전지 셀은 먼저 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결되어 전지 모듈을 구성하고, 복수의 전지 모듈은 다시 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결되어 전지를 구성할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 전지 셀은 전지를 직접 구성할 수 있거나, 또는 먼저 전지 모듈을 구성한 다음 전지 모듈이 전지를 구성할 수도 있다.

본원의 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 본원의 일 실시예의 전지의 구조 모식도이고, 전지(2)는 하나 또는 복수의 전지 모듈(21)을 포함하며, 예를 들어 전지(2)는 복수의 전지 모듈(21)을 포함하고 복수의 전지 모듈(21)은 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 직렬 연결 및 병렬 연결의 혼합을 의미한다. 전지(2)는 박스 본체(22)(또는 커버 본체로 지칭됨)를 더 포함할 수 있고, 박스 본체(22) 내부는 중공 구조이며, 복수의 전지 모듈(21)은 박스 본체(22) 내에 수용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 박스 본체(22)는 여기서 각각 제1 부분(23) 및 제2 부분(24)으로 지칭되는 두 부분을 포함하고, 제1 부분(23)과 제2 부분(24)은 서로 맞물려 결합된다. 제1 부분(23)과 제2 부분(24)의 형상은 복수의 전지 모듈(21)의 조합 형상에 따라 결정될 수 있고, 제1 부분(23)과 제2 부분(24)은 모두 하나의 개구를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(23)과 제2 부분(24)은 모두 중공 직육면체일 수 있고 각각 하나의 면만 개구면이며, 제1 부분(23)의 개구와 제2 부분(24)의 개구는 대향되게 설치되고, 제1 부분(23)과 제2 부분(24)은 맞물려 결합되어 밀폐된 챔버를 갖는 박스 본체(22)를 형성한다. 복수의 전지 모듈(21)은 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결된 후 제1 부분(23)과 제2 부분(24)이 맞물려 결합되어 형성된 박스 본체(22) 내에 배치된다.

선택적으로, 전지(2)는 다른 구조를 더 포함할 수 있으며, 여기서 더 이상 반복 설명하지 않는다. 예를 들어, 해당 전지(2)는 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결과 같이 복수의 전지 셀 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 버스 부재를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 버스 부재는 전지 셀의 전극 단자를 연결하여 전지 셀 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 또한, 버스 부재는 용접을 통해 전지 셀의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수의 전지 셀의 전기 에너지는 전도성 메커니즘을 통해 박스 본체(22)를 통과하여 인출될 수 있다. 선택적으로, 전도성 메커니즘은 버스 부재에 속할 수도 있다.

상이한 전력 요구에 따라, 전지 모듈(21)은 하나 또는 복수의 전지 셀을 포함할 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 모듈(21)은 복수의 전지 셀(25)을 포함하고, 복수의 전지 셀(25)은 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결 방식으로 연결되어 큰 용량 또는 큰 전력을 구현할 수 있다. 선택적으로, 전지 모듈(21)은 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결과 같이 복수의 전지 셀(25) 사이의 전기적 연결을 구현하기 위한 버스 부재(26)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 전지 셀은 리튬 이온 함유 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬 유황 전지, 나트륨 리튬 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 전지 셀은 원기둥체, 편평체, 정사각형 또는 다른 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 셀은 정사각형 구조이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본원의 일 실시예의 전지 셀의 구조 모식도이다. 전지 셀은 케이스(101) 및 케이스(101) 내에 수용된 하나 또는 복수의 전극 어셈블리(100)를 포함하고, 케이스(101)는 하우징(102) 및 커버판(103)을 포함하며, 하우징(102)은 수용 캐비티를 가지고, 하우징(102)은 개구를 가지며, 즉 해당 평면은 하우징(102)의 내부와 외부가 연통되도록 하우징 벽을 갖지 않으며, 전극 어셈블리(100)가 하우징(102)의 수용 캐비티 내에 수용되도록 하고, 커버판(103)과 하우징(102)은 하우징(102)의 개구 부분에서 결합되어 중공 캐비티를 형성하며, 전극 어셈블리(100)가 케이스(101) 내에 수용된 후, 케이스(101) 내는 전해액으로 채워지고 밀봉된다.

하우징(102)은 하나 또는 복수의 전극 어셈블리(100)가 결합된 형상에 따라 결정되고, 예를 들어, 하우징(102)은 중공 직육면체 또는 중공 입방체 또는 중공 원기둥체일 수 있다. 예를 들어, 하우징(102)이 중공 직육면체 또는 입방체일 경우, 하우징(102)의 하나의 평면은 개구면이고, 즉 해당 평면은 하우징(102)의 내부와 외부가 연통되도록 하우징 벽을 갖지 않는다. 하우징(102)이 중공 원기둥체일 경우, 하우징(102)의 하나의 원형 측면은 개구면이고, 즉 해당 원형 측면은 하우징(102)의 내부와 외부가 연통되도록 하우징 벽을 갖지 않는다. 하우징(102)은 전도성 금속 재료 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으며, 선택적으로 하우징(102)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.

도 5는 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 입체 구조 모식도이다. 도 6은 도 5의 권취 축선에 수직인 방향을 따른 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본원의 실시예의 전극 어셈블리(100)는 정극 시트(110), 부극 시트(120) 및 분리막(130)을 포함하되, 여기서 정극 시트(110), 부극 시트(120) 및 분리막(130)은 적층된 후, 권취 축선(K)을 중심으로 권취되어 권취 구조를 형성하고, 분리막(130)은 절연막으로서, 부극 시트(120)와 정극 시트(110)를 분리시켜 부극 시트(120)와 정극 시트(110)의 단락을 방지한다. 해당 전극 어셈블리(100)의 권취 구조는 편평체 형상으로, 권취 축선(K)에 수직인 방향에 따른 해당 전극 어셈블리(100)의 횡단면의 구조 모식도는 도 6에 도시된 바와 같을 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 해당 전극 어셈블리(100)는 절곡 영역(140) 및 평탄 영역(150)을 포함하고, 절곡 영역(140)은 2개이며 각각 평탄 영역(150)의 양단에 연결된다. 평탄 영역(150)은 상기 권취 구조에서 평행 구조를 가진 영역을 의미하고, 즉 해당 평탄 영역(150) 내의 부극 시트(120), 정극 시트(110) 및 분리막(130)은 서로 기본적으로 평행되며, 즉 평탄 영역(150)에서 전극 어셈블리의 각 층의 부극 시트(120), 정극 시트(110) 및 분리막(130)의 표면은 모두 평면이다. 절곡 영역(140)은 상기 권취 구조에서 절곡 구조를 가진 영역을 의미하고, 즉 해당 절곡 영역(140) 내의 부극 시트(120), 정극 시트(110) 및 분리막(130)은 모두 절곡되며, 즉 절곡 영역(140)에서 전극 어셈블리의 각 층의 부극 시트(120), 정극 시트(110) 및 분리막(130)의 표면은 모두 곡면이고, 해당 절곡 영역(140)은 절곡 방향(L)을 가지며, 해당 절곡 방향(L)은 절곡 영역에 따라 전극 어셈블리의 표면이 평탄 영역을 향하는 방향으로 이해될 수 있고, 예를 들어, 해당 절곡 방향(L)은 해당 절곡 영역(140)에서 상기 권취 구조의 권취 방향을 따른다.

도 7은 도 6의 전극 어셈블리의 절곡 영역의 구조 모식도이다. 도 7을 참조하면, 일부 예에서 정극 시트(110)는 정극 집전체(111) 및 정극 집전체(111)의 양면에 설치된 정극 활물질층(112)을 포함하고, 부극 시트(120)는 부극 집전체(121) 및 부극 집전체(121)의 양면에 설치된 부극 활물질층(122)을 포함한다. 정극 활물질층(112)은 정극 활물질을 포함하고, 예를 들어, 정극 활물질은 망간산 리튬, 코발트산 리튬, 인산철 리튬 또는 니켈 코발트 망간산 리튬일 수 있다. 부극 활물질층(122)은 부극 활물질을 포함하고, 부극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다. 일부 예에서 정극 집전체(111) 및 부극 집전체(121)는 금속박이며, 예를 들어, 정극 집전체(111)는 알루미늄박이고, 부극 집전체(121)는 구리박이다.

분리막(130)은 전해질 이온 자유롭게 통과되어 리튬 이온에 대해 우수한 투과성을 갖도록 할 수 있는 대량의 관통 미세 기공을 가지므로, 분리막(130)은 리튬 이온의 통과를 거의 차단할 수 없다. 예를 들어, 분리막(130)은 다이어프램 기재층 및 다이어프램 기재층의 표면에 위치한 기능층을 포함하고, 다이어프램 기재층은 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 에틸렌-프로필렌(ethylene-propylene) 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate) 등 중 적어도 하나일 수 있으며, 기능층은 세라믹 산화물과 바인더의 혼합물층일 수 있다.

정극 시트(110)는 절곡 영역(140)에 위치한 정극 절곡층(113)을 포함하고, 부극 시트(120)는 절곡 영역(140)에 위치한 부극 절곡층(123)을 포함한다. 일부 예에서 정극 절곡층(113)은 복수 개이고, 부극 절곡층(123)은 복수 개이며, 복수의 정극 절곡층(113)과 복수의 부극 절곡층(123)은 교대로 적층된다. 분리막(130)은 인접한 정극 절곡층(113)과 부극 절곡층(123)을 분리시킨다.

리튬 이온 전지를 충전할 때 리튬 이온은 정극 시트에서 탈출하여 부극 시트에 삽입되지만, 부극 시트는 리튬 삽입 공간이 부족하거나, 리튬 이온이 부극 시트에 삽입되는 저항력이 너무 크거나 리튬 이온이 정극 시트로부터 너무 빠르게 탈출되는 것과 같은 일부 비정상 경우가 발생할 수 있어, 탈출된 리튬 이온은 부극 시트의 부극 활물질층에 같은 양으로 삽입될 수 없고, 부극 시트에 삽입될 수 없는 리튬 이온은 부극 시트 표면에서만 전자를 얻을 수 있어 금색의 금속 리튬 단체를 형성하는데 이는 리튬 석출 현상이다. 리튬 석출은 리튬 이온 전지의 성능을 저하시키고 순환 수명을 대폭 단축시킬 뿐만 아니라 리튬 이온 전지의 빠른 충전 용량을 제한한다. 이 밖에, 리튬 이온 전지에서 리튬 석출되는 경우, 석출된 리튬 금속은 매우 활성이 높아 상대적으로 낮은 온도에서 전해액과 반응할 수 있어, 전지 자체발열의 개시 온도(Tonset)를 낮추고 자체발열률을 증가시켜 전지 안전을 심각하게 위협한다. 또한, 리튬 석출이 심각할 경우, 탈출된 리튬 이온은 부극 시트 표면에서 리튬 결정을 형성할 수 있고, 리튬 결정은 분리막을 쉽게 천공하여 인접한 정극 시트과 부극 시트에 단락의 위험을 초래한다.

발명자는 연구 개발 과정에서 전극 어셈블리의 절곡 영역에서 리튬 석출 현상이 자주 발생함을 발견하였으며, 추가적인 연구 끝에, 발명자는 상기 리튬 석출 현상을 초래하는 원인을 찾아냈으며 그 원인은 다음과 같다. 절곡 영역(140)에서, 정극 절곡층(113)의 반경은 그 내측의 부극 절곡층(123)의 반경보다 크므로, 정극 절곡층(113)의 정극 집전체(111)의 내표면의 정극 활물질층(112)의 호 길이는 부극 절곡층(123)의 부극 집전체(121)의 외표면의 부극 활물질층(122)의 호 길이보다 길며, 정극 절곡층(113)의 정극 집전체(111)의 내표면의 정극 활물질층(112)에서 탈출된 리튬 이온이 그 내측의 부극 절곡층(123)의 부극 활물질층(122)에 삽입되는 경우, 부극 활물질층(122)의 리튬 삽입 공간이 부족하므로 리튬 이온 전지는 충전 시 리튬 석출 현상이 쉽게 발생한다.

이에 감안하여, 본원은 전극 어셈블리(100)를 제공하며, 해당 전극 어셈블리(100)는 정극 시트(110) 및 부극 시트(120)를 포함하고, 정극 시트(110)는 정극 집전체(111) 및 정극 집전체(111)의 양면에 설치된 정극 활물질층(112)을 포함하며, 부극 시트(120)는 부극 집전체(121) 및 부극 집전체(121)의 양면에 설치된 부극 활물질층(122)을 포함한다. 정극 시트(110)와 부극 시트(120)는 권취되어 절곡 영역(140)을 형성한다.

도 8은 도 7의 원형틀 부분 A에서 절곡 영역의 확대 모식도이다. 도 8을 참조하면, 정극 시트(110)는 절곡 영역(140)에 위치한 제1 정극 절곡층(113a)을 포함하고, 부극 시트(120)는 절곡 영역(140)에 위치한 제1 부극 절곡층(123a)을 포함하며, 제1 정극 절곡층(113a)은 제1 부극 절곡층(123a)의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층(123a)과 인접하게 설치된다. 분리막(130)은 제1 정극 절곡층(113a)과 제1 부극 절곡층(123a)을 분리시킨다.

제1 부극 절곡층(123a)은 부극 집전체(121)를 관통하는 개구홀(H1)을 가지며, 개구홀(H1)은 제1 정극 절곡층(113a)의 정극 활물질층(112)으로부터 탈출된 일부 이온이 개구홀(H1)을 통과하여 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 내측에 설치된 부극 활물질층(122)에 삽입되도록 구성된다. 개구홀(H1)은 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)에 설치된 이온 채널이다.

제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 내측의 부극 활물질층(122)은 제1 정극 절곡층(113a)의 정극 활물질층(112)에 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있어, 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 외측의 부극 활물질층(122)의 리튬 석출 위험을 줄이고 전극 어셈블리(100)의 안전 성능 및 사용 수명을 향상시킨다.

또한, 제1 부극 절곡층(123a)의 반경은 그 내측의 정극 절곡층의 반경보다 크므로, 제1 정극 절곡층(113a)의 정극 활물질층(112)으로부터 탈출된 일부 이온이 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 내측에 설치된 부극 활물질층(122)에 삽입되더라도, 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 내측의 부극 활물질층(122)은 여전히 제1 부극 절곡층(123a)의 내측의 정극 절곡층의 정극 활물질층(112)에서 탈출된 이온을 위해 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있어, 제1 부극 절곡층(123a)의 부극 집전체(121)의 내측의 부극 활물질층(122)의 리튬 석출 위험을 방지한다.

본원의 다른 일부 실시예에서, 도 8을 참조하면, 개구홀(H1)은 부극 집전체(121)와 부극 집전체(121) 외측의 부극 활물질층(122)을 관통한다. 개구홀(H1)은 개구가 제1 정극 절곡층(113a)을 향한 요홈이다.

제1 부극 절곡층(123a)의 부극 활물질층(122)은 제1 부분(1221) 및 제2 부분(1222)을 포함하고, 제1 부분(1221)은 부극 집전체(121)의 내측에 설치되며, 제2 부분(1222)은 부극 집전체(121)의 외측에 설치되고, 개구홀(H1)은 제2 부분(1222)과 부극 집전체(121)를 관통한다. 제1 부분(1221)은 내측으로부터 개구홀(H1)을 덮는다.

본원의 다른 일부 실시예에서, 절곡 영역(140)의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층(123)은 제1 부극 절곡층(123a)이다. 절곡 영역(140)의 가장 내측의 전극 시트의 절곡 정도가 가장 크고, 가장 내측의 하나의 부극 절곡층과 해당 부극 절곡층 외측에 위치한 정극 절곡층의 반경 차가 크며, 다시 말해서, 절곡 영역(140)의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층(123)에서 리튬 석출이 나타날 위험이 가장 높다. 따라서, 적어도 절곡 영역(140)의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층(123)은 개구홀(H1)을 갖는 제1 부극 절곡층(123a)이다.

본원의 다른 일부 실시예에서, 절곡 영역(140)의 가장 내측의 하나의 부극 절곡층(123)만이 제1 부극 절곡층(123a)이다. 이에 의해 개구홀(H1)의 개수를 줄이고 부극 시트(120)의 제조 공정을 간소화할 수 있다.

도 9는 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다. 도 9를 참조하면, 부극 집전체(121)는 부극 본체부(1211) 및 부극 본체부(1211)로부터 연장되는 부극 탭부(1212)를 포함하고, 부극 활물질층(122)은 부극 본체부(1211)의 표면에 적어도 부분적으로 코팅된다. 일부 예에서, 부극 탭부(1212)는 복수 개이고, 부극 시트(120)가 권취 상태에 있을 때, 복수의 부극 탭부(1212)는 함께 적층된다.

평평하게 펼친 상태에서, 부극 시트(120)는 복수의 부극 절곡층(123) 및 복수의 부극 평탄층(124)을 포함하고, 부극 시트(120)의 길이 방향(X)을 따라 복수의 부극 평탄층(124)과 복수의 부극 절곡층(123)은 교대로 배치된다. 권취 성형된 전극 어셈블리(100)에서, 복수의 부극 평탄층(124)은 전극 어셈블리(100)의 평탄 영역(150)에 위치하고, 복수의 부극 절곡층(123)은 전극 어셈블리(100)의 절곡 영역(140)에 위치한다.

일부 실시예에서, 2개의 절곡 영역(140)은 모두 제1 부극 절곡층(123a)을 포함한다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 부극 시트(120)의 2개의 인접하는 부극 절곡층(123)에는 개구홀(H1)이 형성되며, 부극 시트(120)가 권취 성형된 후, 이 2개의 인접하는 부극 절곡층(123)은 즉 2개의 제1 부극 절곡층(123a)이고 각각 2개의 절곡 영역(140)에 위치한다. 일부 예에서, 이 2개의 인접하는 부극 절곡층(123)은 각각 2개의 절곡 영역(140)의 가장 내측의 부극 절곡층(123)이다.

일부 실시예에서, 제1 부극 절곡층(123a)의 개구홀(H1)은 하나이다. 도 9를 참조하면, 개구홀(H1)은 부극 시트의 폭 방향(Y)을 따라 연장되는 띠모양 홀이다. 권취 성형된 전극 어셈블리(100)에서, 폭 방향(Y)은 권취 축선(K)에 평행되고 절곡 방향(L)에 수직된다.

절곡 방향(L)에 수직인 방향을 따라 개구홀(H1)의 사이즈(d1)와 제1 부극 절곡층(123a)의 사이즈(d2)의 비율은 0.05~1.00이다. 해당 비율이 0.05보다 작으면 개구홀(H1)의 사이즈가 너무 작아 개구홀(H1)에 의해 형성된 이온 채널이 작으므로 이온 통과 효율에 영향을 미친다.

도 10은 본원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 정극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다. 도 10을 참조하면, 정극 집전체(111)는 정극 본체부(1111) 및 정극 본체부(1111)로부터 연장되는 정극 탭부(1112)를 포함하고, 정극 활물질층(112)은 정극 본체부(1111)의 표면에 적어도 부분적으로 코팅된다. 일부 예에서, 정극 탭부(1112)는 복수 개이고, 정극 시트(110)가 권취 상태에 있을 때, 복수의 정극 탭부(1112)는 함께 적층된다.

평평하게 펼친 상태에서, 정극 시트(110)는 복수의 정극 절곡층(113) 및 복수의 정극 평탄층(114)을 포함하고, 정극 시트(110)의 길이 방향(X)을 따라 복수의 정극 평탄층(114)과 복수의 정극 절곡층(113)은 교대로 배치된다. 권취 성형된 전극 어셈블리(100)에서, 복수의 정극 평탄층(114)은 전극 어셈블리(100)의 평탄 영역(150)에 위치하고, 복수의 정극 절곡층(113)은 전극 어셈블리(100)의 절곡 영역(140)에 위치한다.

도 11은 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다. 도 11을 참조하면, 개구홀(H1)은 비 연속적으로 복수 개 구비되고, 복수의 개구홀(H1)은 절곡 영역(140)의 절곡 방향(L)을 따라 이격되게 분포된다. 복수의 개구홀(H1)은 이온 채널의 분포를 보다 균일하게 하여, 이온이 부극 집전체를 통과하는 효율을 향상시킬 수 있다. 일부 예에서, 각 개구홀(H1)는 폭 방향(Y)을 따라 연장되는 띠모양 홀이다. 절곡 방향(L)에 수직인 방향을 따라 각 개구홀(H1)의 사이즈와 제1 부극 절곡층(123a)의 사이즈의 비율은 0.05~1.00이다.

도 12는 본원의 또 다른 실시예의 전극 어셈블리의 부극 시트를 평평하게 펼친 후의 구조 모식도이다. 도 12를 참조하면, 복수의 개구홀(H1)은 절곡 방향(L)에 수직인 방향을 따라 이격되게 분포된다. 복수의 개구홀(H1)은 이온 채널의 분포를 보다 균일하게 하여, 이온이 부극 집전체(121)를 통과하는 효율을 향상시킬 수 있다. 일부 예에서, 각 개구홀(H1)은 길이 방향(X)을 따라 연장되는 띠모양 홀이다. 절곡 방향(L)에 수직인 방향을 따라 각 개구홀(H1)의 사이즈와 제1 부극 절곡층(123a)의 사이즈의 비율은 0.05~0.2이다.

도 13은 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다. 도 14는 도 13의 사각형틀 부분 B에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본원의 실시예는 전극 어셈블리(200)를 더 제공하며, 해당 전극 어셈블리(200)는 정극 시트(210) 및 부극 시트(220)을 포함하고, 정극 시트(210)는 정극 집전체(211) 및 정극 집전체(211)의 양면에 설치된 정극 활물질층(212)을 포함하며, 부극 시트(220)는 부극 집전체(221) 및 부극 집전체(221)의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트(210)와 부극 시트(220)는 권취되어 절곡 영역(240) 및 평탄 영역(250)을 형성한다.

정극 시트(210)는 절곡 영역(240)에 위치한 제1 정극 절곡층(213a)을 포함하고, 부극 시트(220)는 절곡 영역(240)에 위치한 제1 부극 절곡층(223a)을 포함하며, 제1 정극 절곡층(213a)은 제1 부극 절곡층(223a)의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층(223a)과 인접하게 설치된다. 분리막(230)은 제1 정극 절곡층(213a)과 제1 부극 절곡층(223a)을 분리시킨다.

제1 부극 절곡층(223a)은 부극 집전체(221)를 관통하는 개구홀(H2)을 가지고, 개구홀(H2)은 제1 정극 절곡층(213a)의 정극 활물질층(212)으로부터 탈출된 일부 이온이 개구홀(H2)을 통과하여 제1 부극 절곡층(223a)의 부극 집전체(221)의 내측에 설치된 부극 활물질층에 삽입되도록 구성된다. 개구홀(H2)은 제1 부극 절곡층(223a)의 부극 집전체(221)에 설치된 이온 채널이다.

개구홀(H2)은 부극 집전체(221)와 부극 집전체(221) 내측의 부극 활물질층을 관통한다. 제1 부극 절곡층(223a)의 부극 활물질층은 제1 부분(2221) 및 제2 부분(2222)을 포함하고, 제1 부분(2221)은 부극 집전체(221)의 내측에 설치되며, 제2 부분(2222)은 부극 집전체(221)의 외측에 설치되고, 개구홀(H2)은 제2 부분(2222)과 부극 집전체(221)를 관통한다. 제2 부분(2222)은 외측으로부터 개구홀(H2)을 덮는다. 여기서 보충할 것은, 이온은 부극 활물질층에서 이동할 수 있고, 제2 부분(2222)은 이온이 개구홀(H2)을 통과하는 것을 차단하지 않는다.

도 15는 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다. 도 16은 도 15의 사각형틀 부분 C에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본원의 실시예는 전극 어셈블리(300)를 더 제공하며, 해당 전극 어셈블리(300)는 정극 시트(310) 및 부극 시트(320)을 포함하고, 정극 시트(310)는 정극 집전체(311) 및 정극 집전체(311)의 양면에 설치된 정극 활물질층(312)을 포함하며, 부극 시트(320)는 부극 집전체(321) 및 부극 집전체(321)의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트(310)와 부극 시트(320)는 권취되어 절곡 영역(340) 및 평탄 영역(350)을 형성한다.

정극 시트(310)는 절곡 영역(340)에 위치한 제1 정극 절곡층(313a)을 포함하고, 부극 시트(320)는 절곡 영역(340)에 위치한 제1 부극 절곡층(323a)을 포함하며, 제1 정극 절곡층(313a)은 제1 부극 절곡층(323a)의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층(323a)과 인접하게 설치된다. 분리막(330)은 제1 정극 절곡층(313a)과 제1 부극 절곡층(323a)을 분리시킨다.

제1 부극 절곡층(323a)은 부극 집전체(321)를 관통하는 개구홀(H3)을 가지고, 개구홀(H3)은 제1 정극 절곡층(313a)의 정극 활물질층(312)으로부터 탈출된 일부 이온이 개구홀(H3)을 통과하여 제1 부극 절곡층(323a)의 부극 집전체(321)의 내측에 설치된 부극 활물질층에 삽입되도록 구성된다. 개구홀(H3)은 제1 부극 절곡층(323a)의 부극 집전체(321)에 설치된 이온 채널이다.

개구홀(H3)은 부극 집전체(321), 부극 집전체(321) 외측의 부극 활물질층 및 부극 집전체(321) 내측의 부극 활물질층을 관통한다. 제1 부극 절곡층(323a)의 부극 활물질층은 제1 부분(3221) 및 제2 부분(3222)을 포함하고, 제1 부분(3221)은 부극 집전체(321)의 내측에 설치되며, 제2 부분(3222)은 부극 집전체(321)의 외측에 설치되고, 개구홀(H3)은 제1 부분(3221), 부극 집전체(321) 및 제2 부분(3222)을 관통한다. 개구홀(H3)은 펀칭에 의해 형성될 수 있으며, 이는 부극 시트(320)의 성형 공정을 간소화한다.

도 17은 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다. 도 18은 도 17의 사각형틀 부분 D에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본원의 실시예는 전극 어셈블리(400)를 더 제공하며, 해당 전극 어셈블리(400)는 정극 시트(410) 및 부극 시트(420)을 포함하고, 정극 시트(410)는 정극 집전체(411) 및 정극 집전체(411)의 양면에 설치된 정극 활물질층(412)을 포함하며, 부극 시트(420)는 부극 집전체(421) 및 부극 집전체(421)의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트(410)와 부극 시트(420)는 권취되어 절곡 영역(440) 및 평탄 영역(450)을 형성한다.

정극 시트(410)는 절곡 영역(440)에 위치한 제1 정극 절곡층(413a)을 포함하고, 부극 시트(420)는 절곡 영역(440)에 위치한 제1 부극 절곡층(423a)을 포함하며, 제1 정극 절곡층(413a)은 제1 부극 절곡층(423a)의 외측에 위치하여 제1 부극 절곡층(423a)과 인접하게 설치된다. 분리막(430)은 제1 정극 절곡층(413a)과 제1 부극 절곡층(423a)을 분리시킨다.

제1 부극 절곡층(423a)은 부극 집전체(421)를 관통하는 개구홀(H4)을 가지고, 개구홀(H4)은 제1 정극 절곡층(413a)의 정극 활물질층(412)으로부터 탈출된 일부 이온이 개구홀(H4)을 통과하여 제1 부극 절곡층(423a)의 부극 집전체(421)의 내측에 설치된 부극 활물질층에 삽입되도록 구성된다. 개구홀(H4)은 제1 부극 절곡층(423a)의 부극 집전체(421)에 설치된 이온 채널이다.

제1 부극 절곡층(423a)의 부극 활물질층은 제1 부분(4221), 제2 부분(4222) 및 제3 부분(4223)을 포함하고, 제1 부분(4221)은 부극 집전체(421)의 내측에 설치되며, 제2 부분(4222)은 부극 집전체(421)의 외측에 설치되고, 제3 부분(4223)은 개구홀(H4) 내에 설치되어 제1 부분(4221)과 제2 부분(4222)을 연결한다. 개구홀(H4) 내에 설치된 제3 부분(4223)도 리튬 이온을 위해 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있음으로써 리튬 석출 위험을 줄인다.

도 19는 권취 축선에 수직인 방향을 따른 본원의 다른 실시예의 전극 어셈블리의 횡단면의 구조 모식도이다. 도 20은 도 19의 사각형틀 부분 E에서 전극 어셈블리의 확대 모식도이다.

도 19 및 도 20을 참조하면, 본원의 실시예는 전극 어셈블리(500)를 더 제공하며, 해당 전극 어셈블리(500)는 정극 시트(510) 및 부극 시트(520)를 포함하고, 정극 시트(510)는 정극 집전체(511) 및 정극 집전체(511)의 양면에 설치된 정극 활물질층(512)을 포함하며, 부극 시트(520)는 부극 집전체(521) 및 부극 집전체(521)의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함한다. 정극 시트(510)와 부극 시트(520)는 권취되어 절곡 영역(540) 및 평탄 영역(550)을 형성한다.

정극 시트(510)는 절곡 영역(540)에 위치한 복수의 정극 절곡층(513)을 포함하고, 부극 시트(520)는 절곡 영역(540)에 위치한 복수의 부극 절곡층을 포함한다. 복수의 정극 절곡층(513)와 복수의 부극 절곡층은 교대로 설치된다. 절곡 영역(540)의 모든 부극 절곡층은 모두 제1 부극 절곡층(523a)이고, 여기서 각 제1 부극 절곡층(523a)은 부극 집전체(521)를 관통하는 개구홀(H5)을 갖는다. 개구홀(H5)은 제1 부극 절곡층(523a)의 부극 집전체(521)에 설치된 이온 채널이다.

각 제1 부극 절곡층(523a)의 부극 활물질층은 제1 부분(5221), 제2 부분(5222) 및 제3 부분(5223)을 포함하고, 제1 부분(5221)은 부극 집전체(521)의 내측에 설치되며, 제2 부분(5222)은 부극 집전체(521)의 외측에 설치되고, 제3 부분(5223)은 개구홀(H5) 내에 설치되어 제1 부분(5221)과 제2 부분(5222)을 연결한다. 개구홀(H5) 내에 설치된 제3 부분(5223)도 리튬 이온을 위해 리튬 삽입 공간을 제공할 수 있음으로써 리튬 석출 위험을 줄인다.

다른 일부 실시예에서, 일부 부극 절곡층은 개구홀(H5)을 가지는 제1 부극 절곡층(523a)이고, 다른 일부 부극 절곡층은 개구홀(H5)이 설치되지 않은 제2 부극 절곡층이다.

바람직한 실시예를 참조하여 본원을 설명했지만, 본원의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형이 이루어질 수 있고, 균등물로 그 구성 요소를 대체할 수 있다. 특히, 각 실시예에서 언급된 기술적 특징은 구조적 충돌이 없는 한 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본원은 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결 수단을 포함한다.

Claims

전극 어셈블리로서,
정극 시트 및 부극 시트을 포함하며, 상기 정극 시트는 정극 집전체 및 상기 정극 집전체의 양면에 설치된 정극 활물질층을 포함하고, 상기 부극 시트는 부극 집전체 및 상기 부극 집전체의 양면에 설치된 부극 활물질층을 포함하며;
상기 정극 시트와 상기 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 상기 정극 시트는 상기 절곡 영역에 위치하는 제1 정극 절곡층을 포함하며, 상기 부극 시트는 상기 절곡 영역에 위치하는 제1 부극 절곡층을 포함하고, 상기 제1 정극 절곡층은 상기 제1 부극 절곡층의 외측에 위치하여 상기 제1 부극 절곡층과 인접하게 설치되며;
상기 제1 부극 절곡층은 상기 부극 집전체를 관통하는 개구홀을 가지고, 상기 개구홀은 상기 제1 정극 절곡층의 상기 정극 활물질층으로부터 탈출된 일부 이온이 상기 개구홀을 통과하여 상기 제1 부극 절곡층의 상기 부극 집전체의 내측에 설치된 상기 부극 활물질층에 삽입되도록 구성되는, 전극 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 개구홀은 상기 부극 집전체 및 상기 부극 집전체 내측의 상기 부극 활물질층을 관통하거나; 또는
상기 개구홀은 상기 부극 집전체 및 상기 부극 집전체 외측의 상기 부극 활물질층을 관통하거나; 또는
상기 개구홀은 상기 부극 집전체, 상기 부극 집전체 외측의 상기 부극 활물질층 및 상기 부극 집전체 내측의 상기 부극 활물질층을 관통하는, 전극 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 제1 부극 절곡층의 상기 부극 활물질층은 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하며, 상기 제1 부분은 상기 부극 집전체의 내측에 설치되고, 상기 제2 부분은 상기 부극 집전체의 외측에 설치되며, 상기 제3 부분은 상기 개구홀 내에 설치되어 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연결하는, 전극 어셈블리.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부극 시트는 상기 절곡 영역에 위치하는 복수의 부극 절곡층을 포함하고, 상기 절곡 영역의 가장 내측의 하나의 상기 부극 절곡층은 상기 제1 부극 절곡층인, 전극 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 절곡 영역의 가장 내측의 하나의 상기 부극 절곡층만이 상기 제1 부극 절곡층인, 전극 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 절곡 영역의 모든 상기 부극 절곡층은 모두 상기 제1 부극 절곡층인, 전극 어셈블리.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개구홀은 하나가 구비되거나; 또는
상기 개구홀은 비 연속적으로 복수 개 구비되고, 복수의 상기 개구홀은 상기 절곡 영역의 절곡 방향을 따라 이격되게 분포되거나; 또는
복수의 상기 개구홀은 상기 절곡 방향에 수직인 방향을 따라 이격되게 분포되는, 전극 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 절곡 방향에 수직인 방향을 따라 상기 개구홀의 사이즈와 상기 제1 부극 절곡층의 사이즈의 비율은 0.05~1.00인, 전극 어셈블리.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 어셈블리는 평탄 영역을 가지며, 상기 절곡 영역은 2개이고 각각 상기 평탄 영역의 양단에 연결되며, 2개의 상기 절곡 영역은 모두 상기 제1 부극 절곡층을 포함하는, 전극 어셈블리.
전지 셀로서,
하우징, 커버판 및 적어도 하나의 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 전극 어셈블리를 포함하며;
상기 하우징는 수용 캐비티 및 개구를 가지고, 상기 전극 어셈블리는 상기 수용 캐비티에 수용되며;
상기 커버판은 상기 하우징의 개구를 폐쇄하는데 사용되는, 전지 셀.
전지로서,
박스 본체 및 적어도 하나의 제10항에 따른 전지 셀을 포함하며, 상기 전지 셀은 상기 박스 본체 내에 수용되는, 전지.
전력 소비 장치로서,
제11항에 따른 전지로부터 공급되는 전기 에너지를 수신하도록 구성되는 전력 소비 장치.