KR20220162780A - 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치 - Google Patents

전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치 Download PDF

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KR20220162780A
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Abstract

본 발명에서는 일종의 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치를 제공한다. 본 발명 실시예의 전극 어셈블리에는 하기 구조가 포함된다. 최소 하나의 제1 전극편에는 제1 본체부와 제1 러그를 포함하고 제1 본체부는 제1 방향에 제1 단부를 구비하며 제1 러그가 제1 단부에 연결된다. 최소 하나의 제2 전극편은 제1 전극편과 극성이 상반되고 또한 제2 전극편에는 제2 본체부와 제2 본체부에 연결되는 제2 절연부를 포함한다. 제1 본체부와 제2 본체부는 적층 설치되고 제1 본체부와 제2 본체부의 적층 방향은 제1 방향에 수직되며 제2 본체부에는 제1 방향에서 제1 러그에 가까운 곳에 제2 단부를 구비한다. 제2 절연부가 적어도 제2 단부의 일부를 커버하여 제1 러그가 구브러질때에 제1 러그와 제2 단부를 차단한다. 제2 절연부가 제1 러그의가 구브러질때에 제2 단부와 접촉하는 리스크를 낮출 수 있어 전극 어셈블리의 안전 성능을 향상시킨다.

Description

전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치
본 청구는 2020년 12월 31일 중국에서 제출한 "전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치"의 특허 번호 CN202023344172.0의 우선권을 주장하는바, 그 전부의 내용은 인용을 통해 본 청구에 포함되었다.
본 발명은 배터리에 관한 것으로 구체적으로 일종의 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치에 관한 것이다
에너지 절감과 배출은 자동차 산업의 지속적인 발전의 핵심 사항이다. 이러한 상황에서 전기차가 에너지 절감과 친환경 우세에 힘입어 자동차 산업 지속적 발전의 중요한 구성 부분으로 부상하였다. 또한 배터리 기술이 전기차 발전에서의 중요한 요소이다.
배터리 기술의 발전에서 배터리 성능을 향상하는 외에 안전 문제도 무시할 수 없는 문제이다. 배터리 안전 문제를 보증하지 못한다면 그 배터리를 사용할 수 없다. 하기에 어떻게 배터리 안전성을 향상시키느냐가 배터리 기술에서 시급히 해결하여야 할 기술 문제이다.
본 발명에서는 일종의 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 사용 장치를 제공하여 단락 리스크를 줄임으로써 안전 성능을 향상시켰다.
첫째로, 본 발명에서는 일종의 전극 어셈블리를 제공하며 하기 구조를 포함한다. 최소 하나의 제1 전극편에는 제1 본체부와 제1 러그를 포함하고 제1 본체부는 제1 방향에 제1 단부를 구비하며 제1 러그가 제1 단부에 연결된다. 최소 하나의 제2 전극편은 제1 전극편과 극성이 상반되고 또한 제2 전극편에는 제2 본체부와 제2 본체부에 연결되는 제2 절연부를 포함한다. 제1 본체부와 제2 본체부는 적층 설치되고 제1 본체부와 제2 본체부의 적층 방향은 제1 방향에 수직되며 제2 본체부에는 제1 방향에서 제1 러그에 가까운 곳에 제2 단부를 구비한다. 제2 절연부가 적어도 제2 단부의 일부를 커버하여 제1 러그가 구브러질때에 제1 러그와 제2 단부를 차단한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 제2 절연부의 설치를 통하여 제1 러그의가 구브러질때에 제2 단부와 접촉하는 리스크를 낮출 수 있어 전극 어셈블리의 안전 성능을 향상시킨다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부에는 제2 커버부와 제2 커버부에 연결하는 제2 연결부를 포함한다. 제2 커버부는 제2 본체부의 제1 방향을 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제2 단부의 일부를 커버한다. 제2 연결부는 제2 본체부에 연결되고 적어도 제2 연결부의 일부가 제1 본체부와 제2 본체부 사이에 위치함으로써 제1 러그를 제1 본체부와 제2 본체부 사이에 삽입할 때에 제2 본체부와 제1 러그를 차단한다. 제2 연결부는 제1 러그를 제1 본체부와 제2 본체부 사이에 차단할 때에 제1 러그와 제2 본체부의 접촉 위험성을 감소시킴으로써 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 연결부를 2 개 설치하고 또한 각각 제2 본체부의 적층 방향에 따라 양측에 설치한다. 2개의 제2 연결부는 제2 절연부와 제2 본체부 사이의 연결 면적을 증가시켜 제2 절연부와 제2 본체부 간의 연결 강도를 증가하기에 제2 절연부의 탈락 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 연결부의 제1 방향에서의 사이즈와 제2 본체부의 제1 방향에서의 사이즈의 비교값은 0.5%-6%이다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편에는 또한 제1 절연부를 포함한다. 제1 절연부에는 제1 커버부와 제1 커버부에 연결하는 제1 연결부를 포함한다. 제1 커버부는 제1 본체부의 제1 방향을 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제1 단부의 일부를 커버한다. 적어도 제1 연결부의 일부가 제1 본체부와 제2 본체부 사이에 위치하고 또한 제1 본체부에 연결된다. 제1 절연부는 적어도 제1 단부의 일부를 커버하여 제1 단부의 버가 격리막을 찔러서 파손시키는 위험성을 감소시킴으로써 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편은 양극 전극편이고 제2 전극편은 음극 전극편이다. 제1 러그를 등지고 또한 제1 방향에 평행되는 방향에서 제2 연결부의 제2 커버부를 등진 가장자리는 제1 연결부의 제1 커버부를 등진 가장자리를 초과하지 아니한다. 이렇게 제2 활성물질층의 제2 연결부에 의하여 커버되지 않은 부위가 제1 활성물질층의 제1 연결부에 의하여 커버되지 않은 부위를 커버하여 금속 이온에 더 많은 삽입 공간을 제공함으로써 리튬 석출의 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 러그를 등지고 또한 제1 방향에 평행되는 방향에서 제2 연결부의 제2 커버부를 등진 가장자리와 제1 연결부의 제1 커버부를 등진 가장자리의 간격은 0.05mm이상이다. 이로써 제2 활성물질층의 제2 연결부에 의하여 커버되지 않은 부위 면적이 더욱 커져서 더 많은 금속 이온을 접수함으로써 리튬 석출 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 본체부에는 제1 집전부, 제1 활성물질층과 제1 보호층을 구비하고 제1 활성물질층이 제1 집전부 표면에 도포되고 제1 보호층이 제1 집전부 표면에 도포되며 또한 제1 활성물질층에 연결된다. 제1 보호층은 제1 활성물질층의 제1 방향을 따라 제1 러그에 가까운 한쪽에 위치한다. 제1 연결부는 제1 보호층에 고정되고 또한 제1 러그를 등지고 또한 제1 방향에 평행되는 방향에서 제1 연결부의 제1 커버부를 등진 가장자리가 제1 보호층을 초과하지 아니한다. 제1 연결부가 제1 활성물질층을 커버하지 않아 제1 연결부가 제1 활성물질층에서 외부로 금속 이온을 탈삽입하는 것을 막지 않았기에 전극 어셈블리의 순환 성능을 개선하였다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 본체부는 제1 방향에서 제1 단부를 등진 제3 단부를 구비한다. 제2 본체부는 제1 방향에서 제2 단부를 등진 제4 단부를 구비한다. 제2 전극편에는 또한 제2 러그를 포함하고 제2 러그는 제2 단부나 제4 단부에 연결된다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편에는 또한 제3 절연부를 포함하고 제3 절연부는 제1 본체부에 연결되며 또한 적어도 제3 단부의 일부를 커버한다. 제3 절연부가 제3 단부에 있는 버가 격리막을 찔러서 파손시킬 수 있는 위험성을 감소시킬 수 있기에 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 전극편에는 또한 제4 절연부를 포함하고 제4 절연부는 제2 본체부에 연결되며 또한 적어도 제4 단부의 일부를 커버한다. 제4 절연부가 제4 단부에 있는 버가 격리막을 찔러서 파손시킬 수 있는 위험성을 감소시킬 수 있기에 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부에는 금속 이온이 통과할 수 있는 공극 구조를 구비한다. 금속 이온이 제2 절연부를 통과할 수 있기에 제2 절연부가 금속 이온 전송을 막는 것을 감소시켜 금속 이온의 탈삽입과 삽입에 도움이 된다.
바람직한 일 실시예에서, 전극 어셈블리에 격리막을 더 포함하여 제1 전극편과 제2 전극편을 차단하는데 사용한다. 제2 절연부의 두께는 격리막 두께보다 크다. 격리막 대비 제2 절연부가 비교적 큰 두께와 강도를 구비하여 제2 단부에 있는 버에 의하여 쉽게 찔려서 파손되는 것 방지함으로써 단락 위험성을 감소시켰다.
둘째로，본 발명에서는 또한 일종의 배터리 셀을 제공하고 이에는 수납칸과 개구를 구비하는 케이스, 적어도 하나의 첫째로에서의 임의 실시예의 수납칸에 수납하는 전극 어셈블리 및 케이스의 개구를 밀봉하는데 사용하는 덮개판을 포함한다.
세째로，본 발명에서는 또한 일종의 배터리를 제공하고 이에는 박스, 적어도 하나의 둘째로의 배터리 셀을 포함하고 배터리 셀은 박스 안에 수납한다.
넷째로，본 발명에서는 또한 일종의 전기 사용 장치를 제공한다. 전기 사용 장치는 세째로의 배터리에서 제공하는 전기를 접수하도록 구성하였다.
이하, 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 바람직하한 실시예의 특징, 장점과 기술 효과를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 차량 구조 안내도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 배터리 구조 안내도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 배터리 모듈 안내도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 배터리 셀 구조 안내도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 전극 어셈블리 단면 안내도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 또 하나의 전극 어셈블리 단면 안내도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예의 또 하나의 전극 어셈블리 단면 안내도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 전극 어셈블리 정면 안내도이다.
도 9는 도 8에서 도시하는 전극 어셈블리의 라인 A-A를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 10은 도 9에서 도시하는 전극 어셈블리의 네모칸 B부위 확대 안내도이다.
도 11은 도 9에서 도시하는 전극 어셈블리의 네모칸 C부위 확대 안내도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예의 제1 전극편을 펼친 상태에서의 구조 안내도이다.
도 13은 도 12에서 도시하는 제1 전극편의 라인 D-D를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 14는 본 발명 일 실시예에서의 일종의 제2 전극편을 펼친 상태에서의 구조 안내도이다.
도 15는 도 14에서 도시하는 제2 전극편의 라인 E-E를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에서의 다른 일종의 전극 어셈블리 정면 안내도이다.
도 17는 도 16에서 도시하는 전극 어셈블리의 라인 F-F를 따라 그린 단면 안내도이다.
첨부 도면에서, 도면을 반드시 실제 비례에 따라 그린 것은 아니다.
이하, 본 발명의 실시예의 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 실시예의 목적, 기술적 방안과 장점에 대해 명확하게 설명한다. 물론 설명하는 실시예는 본 발명의 일부 실시예로서 모든 실시예가 아니다. 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실시예를 기반으로 창의적인 노동을 거치지 않고 취득하는 다른 모든 실시예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속해야 할 것이다.
별도 정의한 경우를 제외하고, 본 발명에서 사용하는 모든 기술과 과학 용어는 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 같다. 본 발명의 출원 명세서에서 사용하는 용어들은 실시예를 구체적으로 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하지 아니한다. 본 발명의 명세서와 특허 청구 범위 및 첨부 도면의 간단한 설명 중의 용어 "포함"과 "구비" 및 그 임의 변형은 불배타적인 것을 포함하는 것을 의도한다. 본 발명의 명세서와 특허 청구 범위 및 첨부 도면 중의 용어 "제1", "제2" 등은 상이한 대상을 구분하기 위해 사용한 것으로 특정 순서나 메인 서브 관계를 설명하려는 것이 아니다.
본 발명의 설명에서 "실시예"라고 함은 실시예에 의거하여 설명하는 특정 특징, 구조나 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 말한다. 명세서의 각 위치에서 사용하는 해당 문구가 모두 동일한 실시예를 말하는 것은 아니고 또한 기타 실시예와 배타적인 독립적이나 대안적 실시예가 아니다. 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에서 설명하는 실시예가 기타 실시예와 서로 결부할 수 있음을 명시적 혹은 암시적으로 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 서술에서 설명하여야 할 것은 별도 명확한 규정과 한정이 있는 경우를 제외하고 용어 “설치”, “이어지다”, “연결”을 광의적으로 이해하여야 한다. 예를 들어 고정 연결일 수도 있고 분해 가능하거나 일체식 연결일 수 있다. 직접 서로 이어질 수도 있고 또한 중간 매체를 통해 간접적으로 이어질 수도 있으며 2개의 부품 내부의 연결 관통일 수도 있다. 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 발명 중에서의 구체적인 의미를 구체적으로 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서 용어 "과/혹은"나 "고/거나"는 다만 관련 대상의 관련 관계를 설명하는 것으로 세가지 관계가 존재할 수 있음을 표시한다. 예를 들어 A와/혹은 B(A이고/B이거나)는 A의 단독 존재, A와 B의 동시 존재, B의 단독 존재 등 세 상황일 수 있다. 이외, 본 발명에서의 부호 "/"는 일반적으로 전후 관련 대상이 일종은 "혹은"의 관계임을 표시한다.
본 발명의 설명에서의 용어 “여러”는 2개 이상(2개 포함)을 말한다. 같은 도리로 “여러 그룹”은 2개 그룹 이상(2개 그룹 포함)을 말하고 “여러 박편”은 2개 이상의 박편(2개 포함)을 말한다.
본 발명의 설명에서의 용어 “평행”은 절대적으로 평행되는 상황을 포함하면서 또한 공법에서 일반적으로 인지되는 대체로 평행되는 상황을 말한다. 동시에 "수직"도 절대적으로 수직되는 상황을 포함하면서 또한 공법에서 일반적으로 인지되는 대체로 수직되는 상황을 말한다.
본 발명에서의 배터리 셀은 리튬 이온 2차 전지 셀, 리튬 이온 1차 전지 셀, 리튬 황 배터리 셀, 나트륨 리튬 이온 배터리 셀, 나트륨 이온 배터리 셀이나 마크네슘이온배터리 셀 등을 포함할 수 있고 본 발명의 바람직한 실시예에서 이를 한정하지 아니한다. 배터리 셀은 원주형, 플랫형, 장방형이나 기타 모양 등일 수 있고 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이를 한정하지 아니한다. 배터리 셀은 일반적으로 밀봉 포장 방식으로 원주형 배터리 셀, 장방형 배터리 셀과 소프트 포장 배터리 셀로 분류되며 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이를 한정하지 아니한다.
본 발명 실시예의 설명에서 말하는 배터리라 함은 하나 혹은 여러 개의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압과 용량을 제공하는 단일체 물리적 모듈을 말한다. 예를 들어 본 발명의 설명에서 말하는 배터리에는 배터리 모듈 혹은 배터리팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 혹은 여러 개의 배터리 셀을 밀봉 포장하는 박스를 포함한다. 박스는 액체나 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 혹은 방전에 영향을 주는 것을 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 설명하는 배터리 셀과 배터리는 모두 전기 사용 장치에 적용하고 배터리 셀과 배터리로 전기 사용 장치에 전기 에너지를 제공한다. 예를 들어 전기 사용 장치는 핸드폰, 휴대식 설비, 노트북, 배터리 차량, 전기차, 선박, 항공기, 전동 완구와 전동 공구 등일 수 있다. 예를 들어 항공기에는 비행기, 로켓, 우주항공기와 우주선 등을 포함할 수 있다. 전동 완구에는 고정식 혹은 이동식 전동 완구, 예를 들어 게임기, 전기차 완구, 전기 선박 완구와 전기 비행기 완구 등을 포함할 수 있다. 전동 공구에는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구와 철도용 전동 공구, 예를 들어 전기 드릴, 전기 그라인더, 전동 스패너, 전동 드라이버, 전기 해머, 임팩 드릴, 콘크리트 바이브레이터와 전동 대패 등을 포함할 수 있다.
이해하여야 할 것은 본 발명의 바람직한 실시예에서 설명하는 기술 방안은 상기 설비에만 적용되는 것이 아니고 또한 모든 배터리 사용 설비에 적용할 수 있다. 다만 심플하게 설명하고저 하기 실시예에서는 모두 차량을 예시로 하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 차량(1) 구조 안내도이다. 도 1의 도시와 같이 차량(1)은 연료 자동차, 천연가스 자동차 혹은 신에너지차일 수 있다. 신에너지차는 전기차, 하이브리드차 혹은 연장형 전기차(Extended-Range Electric Vehicle) 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에 배터리(2), 컨트롤러(3) 및 모터(4)를 설치할 수 있다. 컨트롤러(3)는 배터리(2)를 컨트롤하여 모터(4)에 전기를 공급한다. 예를 들어 차량(1)의 섀시 혹은 헤드 혹은 후미에 배터리(2)를 설치할 수 있다. 배터리(2)는 차량(1)에 전기를 공급하는데 사용한다. 예를 들어 배터리(2)를 차량(1)의 동작 전원으로 할 수 있고 차량(1)의 전기 회로 시스템에 사용할 수 있다. 예를 들어 차량(1)의 시동, 네비게시션과 주행시 전기 사용 수요 등에 사용할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에서 배터리(2)는 차량(1)의 동작 전원으로 사용할 수 있는 외에 차량(1)의 구동 전원으로도 사용할 수 있고 연료나 천연가스를 대체 혹은 부분 대체하여 차량(1)에 구동 파워를 제공한다.
다양한 전기 사용 수요를 충족시키고저 배터리(2)는 여러 개의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 그 중，여러 개의 배터리 셀 간에 직렬 연결 혹은 병렬 연결 혹은 혼합 연결을 할수 있다. 혼합 연결이라 함은 직렬 연결과 병렬 연결 방식을 혼합하는 것이다. 배터리(2)에서 여러 개의 배터리 셀을 서로 직접 직렬 연결 혹은 병렬 연결 혹은 혼합 연결하여 일체화할 수 있다. 물론 여러 개의 배터리 셀을 먼저 직렬 연결 혹은 병렬 연결 혹은 혼합 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 여러 개의 배터리 모듈을 다시 직렬 연결 혹은 병렬 연결 혹은 혼합 연결하여 배터리(2)를 구성할 수 있다. 다시 말하면 여러 개의 배터리 셀을 직접 배터리(2)를 구성할 수 있고 또한 먼저 배터리 모듈을 구성한 후 배터리 모듈로 다시 배터리(2)를 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 배터리(2) 구조 안내도이다. 도 2에서 보다시피 배터리(2)에는 여러 개의 배터리 셀(5)를 포함할 수 있다. 배터리(2)는 또한 박스(혹은 커버라 할 수 있음)를 포함할 수 있다. 박스 내부는 중공 구조이고 여러 개의 배터리 셀(5)을 박스 내부에 수납할 수 있다. 도 2에서 보다시피 박스는 두 부분을 포함할 수 있고 여기에서는 각각 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)라 하며 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)가 하나로 물림 연결된다. 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)의 모양은 여러 개의 배터리 셀(5) 그룹의 모양에 의하여 확정할 수 있다. 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)는 모두 하나의 개구를 구비할 수 있다. 예를 들어 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)는 모두 중공 구조의 직육면체일 수 있고 또한 각자 하나의 개구면을 구비한다. 제1 박스부(61) 개구와 제2 박스부(62) 개구를 마주하여 설치하고 또한 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)를 서로 물려서 밀봉실을 구비한 박스를 형성한다. 여러 개의 배터리 셀(5)을 서로 병렬 연결 혹은 직렬 연결 혹은 혼합 연결하여 그룹핑한 후 제1 박스부(61)와 제2 박스부(62)를 물려서 형성하는 박스 내부에 설치할 수 있다.
바람직하게는 배터리(2)에 또 기타 구조를 포함할 수 있으며 구체적인 설명을 생략한다. 예를 들어 해당 배터리(2)에 또 버스 부품(도면에 도시하지 않았음)을 포함할 수 있다. 버스 부품은 여러 개의 배터리 셀(5) 간 전기 연결에 사용한다. 예를 들어 병렬 연결 혹은 직렬 연결 혹은 혼합 연결한다. 구체적으로，버스 부품은 배터리 셀(5)의 전극 단자를 연결하여 배터리 셀(5) 간의 전기 연결을 실현한다. 더욱이는 버스 부품을 배터리 셀(5)의 전극 단자에 용접 고정할 수 있다. 여러 개의 배터리 셀(5)의 전기 에너지를 전기 전도 기구를 통하여 박스를 관통하여 인출할 수 있다. 바람직하게는 전기 전도 기구는 버스 부품에 포함될 수 있다.
다양한 전기 사용 수요에 따라 배터리 셀(5)의 수량을 임의로 설치할 수 있다. 여러 개의 배터리 셀(5)을 직렬 연결, 병렬 연결 혹은 혼합 연결 방식으로 연결하여 비교적 큰 용량 혹은 파워를 구성할 수 있다. 매 배터리(2)에 포함하는 배터리 셀(5) 수량이 비교적 많을 수 있기에 편리한 설치를 위하여 배터리 셀(5)을 그룹핑 설치하여 매 그룹의 배터리 셀(5)로 배터리 모듈을 구성할 수 있다. 배터리 모듈에 포함되는 배터리 셀(5)의 수량은 제한이 없고 수요에 따라 설치할 수 있다. 예를 들어 도 3은 배터리 모듈의 일종의 예시이다. 배터리(2)에는 여러 개의 배터리 모듈을 포함할 수 있다. 이러한 배터리 모듈을 직렬 연결, 병렬 연결 혹은 혼합 연결 방식으로 연결할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 배터리 셀(5)의 구조 안내도이다. 도 4에서 보다시피 본 발명 실시예의 배터리 셀(5)에는 전극 어셈블리(10), 케이스(20)와 엔드캡 어셈블리(30)를 포함한다. 케이스(20)는 수납칸과 개구를 구비하고 전극 어셈블리(10)를 수납칸에 수납한다. 케이스(20)는 하나 혹은 여러 개의 전극 어셈블리(10)를 그룹핑 한 후의 모양에 따라 확정한다. 예를 들어 케이스(20)는 중공 타입의 직육면체 혹은 입방체 혹은 원주체일 수 있다. 또한 케이스(20)의 그 중 한 면에 개구를 구비하여 하나 혹은 여러 개의 전극 어셈블리(10)를 케이스(20) 내부에 넣을 수 있도록 한다. 예를 들어 케이스(20)가 중공 타입의 직육면체 혹은 입방체인 경우, 케이스(20)의 그 중 하나의 평면을 개구면으로 한다. 즉 해당 평면에는 벽체를 구비하지 않아 케이스(20) 내외로 서로 통하게 한다. 엔드캡 어셈블리(30)에는 엔드캡(31), 엔드캡(31) 커버 개구를 포함하고 또한 케이스(20)에 연결되며 케이스(20) 개구를 밀봉하여 전극 어셈블리(10)를 밀봉실 내에 넣을 수 있게 한다. 케이스(20) 내부에는 전해질 예를 들어 전해액을 충전할 수 있다.
해당 엔드캡 어셈블리(30)에는 또 2개의 전극 단자(32)를 포함하고 2개의 전극 단자(32)는 엔드캡(31)에 설치할 수 있다. 엔드캡(31)은 일반적으로 플랫 모양이고 2개의 전극 단자(32)를 엔드캡(31)에 고정하며 2개의 전극 단자(32)는 각각 양극 단자와 음극 단자이다. 매 전극 단자(32)에는 각각 하나의 연결 구성품(33)을 대응 설치하여야 한다. 이를 집전 구성품이라고도 할 수 있으며 전극 어셈블리(10)와 전극 단자(32)를 전기적 연결하는데 사용한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 전극 어셈블리(10)의 단면 안내도이다. 도 5에서 보다시피 전극 어셈블리(10)에는 최소 하나의 제1 전극편(11)과 최소 하나의 제2 전극편(12)을 포함하고 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)의 극성이 상반된다. 제1 전극편(11)이 음극 전극편이면 제2 전극편(12)은 양극 전극편이고 제1 전극편(11)이 양극 전극편이면 제2 전극편(12)은 음극 전극편이다.
바람직한 일 실시예에서, 전극 어셈블리(10)에는 여러 개의 제1 전극편(11)과 여러 개의 제2 전극편(12)을 포함하고 여러 개의 제1 전극편(11)과 여러 개의 제2 전극편(12)을 교체 적층한다. 각 제1 전극편(11)에는 제1 본체부(111)와 제1 본체부(111)에 연결하는 제1 러그(도면에 도시하지 않았음)를 포함한다. 각 제2 전극편(12)에는 제2 본체부(121)와 제2 본체부(121)에 연결하는 제2 러그(도면에 도시하지 않았음)를 포함한다. 여러 제1 전극편(11)의 제1 본체부(111)와 여러 제2 전극편(12)의 제2 본체부(121)를 교체 적층 설치하고 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)의 적층 방향은 제1 본체부(111)의 두께 방향과 제2 본체부(121)의 두께 방향에 평행된다. 제1 러그가 제1 본체부(111)로부터 돌출되고 제2 러그가 제2 본체부(121)로부터 돌출된다. 제1 러그는 하나의 연결 구성품을 하나의 전극 단자에 전기적 연결하는데 사용하고 제2 러그는 다른 하나의 연결 구성품을 다른 하나의 전극 단자에 전기적 연결하는데 사용한다.
제1 본체부(111)는 대체로 플랫 모양이고 또한 적층 방향에 수직된다. 제2 본체부(121)는 대체로 플랫 모양이고 또한 적층 방향에 수직된다. 즉 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)를 대체로 평행 설치한다.
전극 어셈블리(10)에는 또한 격리막(13)을 포함하여 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)을 차단하는데 사용한다. 일 실시예에서 격리막(13)이 2개이고 각 격리막(13)을 Z형으로 왕복 절곡하여 다층을 형성한다. 격리막(13)은 전자 절연성을 구비하여 인접한 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)을 차단하는데 사용하며 인접한 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)의 단락을 방지한다. 격리막(13)은 대량의 미세 관통 구멍을 구비하여 전해질 이온이 자유자재로 통과할 수 있도록 하여 리튬 이온에 대해 우수한 투과성을 구비하도록 한다. 때문에 격리막(13)은 리튬 이온의 통과를 거의 막지 아니한다. 예를 들어 격리막(13)에는 격리막 베이스층과 격리막 베이스층 표면에 위치하는 기능층을 구비할 수 있다. 격리막 베이스층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 코폴리머, PBT(polybutylene terephthalate) 등의 최소 일종일 수 있고 기능층은 세라믹 산화물과 접착제의 혼합물층일 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서의 다른 일종의 전극 어셈블리(10)의 단면 안내도이다. 도 6에서 보다시피 본 발명 실시예의 전극 어셈블리(10)에는 여러 개의 제1 전극편(11)과 하나의 제2 전극편(12)을 포함한다. 구체적으로 제2 전극편(12)의 제2 본체부(121)에는 여러 개의 제2 플랫부와 여러 개의 제2 절곡부를 포함한다. 여러 개의 제2 플랫부을 적층 설치하고 매 제2 절곡부를 인접한 2개의 제2 플랫부에 연결한다. 적어도 제2 절곡부의 일부를 아크형으로 절곡한다. 제2 본체부(121)는 연속 구조이고 또한 왕복 절곡 방식으로 여러 개의 제2 플랫부와 여러 개의 제2 절곡부를 형성한다. 매 제1 본체부(111)는 인접한 2개의 제2 플랫부 사이에 설치된다. 이때에 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)의 적층 방향은 여러 개의 제2 플랫부 적층 방향에 평행된다.
제2 러그(도면에 도시하지 않았음)를 제2 플랫부에 연결한다. 제2 전극편(12)에는 하나 혹은 여러 제2 러그를 포함한다. 바람직한 일 실시예에서, 제2 러그와 제2 플랫부의 수량이 동등하고 또한 하나하나씩 대응되게 설치한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서의 또 다른 일종의 전극 어셈블리(10)의 단면 안내도이다. 도 7에서 보다시피 본 발명 실시예의 전극 어셈블리(10)는 롤링 타입 구조를 가지고 또한 제1 전극편(11), 제2 전극편(12)과 격리막(13)을 포함한다.
바람직한 일 실시예에서, 전극 어셈블리(10)에는 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)을 모두 하나씩 포함하고 또한 연속되는 띠 모양 구조를 가진다. 격리막(13)은 2개이고 각각 제1 격리막과 제2 격리막이라 한다. 제1 전극편(11), 제1 격리막, 제2 전극편(12) 및 제2 격리막을 순서대로 적층한 후, 축선을 에돌아서 2겹 이상 롤링하여 전극 어셈블리(10)을 형성한다. 또한 전극 어셈블리(10)는 플랫 모양을 가진다. 롤링 성형 후 제1 전극편(11)의 제1 본체부(111)와 제2 전극편(12)의 제2 본체부(121)를 하나로 적층한다. 또한 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)의 적층 방향이 롤링 축선에 수직된다.
제1 본체부(111)에는 여러 개의 제1 플랫부와 여러 개의 제1 절곡부를 포함한다. 여러 개의 제1 플랫부를 적층 설치하고 적어도 제1 절곡부의 일부를 아크형으로 절곡하고 또한 제1 플랫부에 연결한다. 바람직하게는매 제1 절곡부에 2개의 제1 플랫부를 연결한다. 제2 본체부(121)에는 여러 개의 제2 플랫부와 여러 개의 제2 절곡부를 포함한다. 여러 개의 제2 플랫부를 적층 방향에 따라 적층하고 적어도 제2 절곡부의 일부를 아크형으로 절곡하고 또한 제2 플랫부에 연결한다. 바람직하게는 매 제2 절곡부에 2개의 제2 플랫부를 연결한다. 제1 플랫부와 제2 플랫부를 적층 설치하고 제1 절곡부와 제2 절곡부를 적층 설치한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 전극 어셈블리(10)의 정면 안내도이다. 도 9는 도 8에서 도시하는 전극 어셈블리(10)의 라인 A-A을 따라 그린 단면 안내도이다. 도 10은 도 9에서 도시하는 전극 어셈블리(10)의 네모칸 B 부위의 확대 안내도이다. 도 11은 도 9에서 도시하는 전극 어셈블리(10)의 네모칸 C부위의 확대 안내도이다.
도 8 ~ 도 11에서 보다시피 바람직한 일 실시예에서, 전극 어셈블리(10)에는 적어도 하나의 제1 전극편(11)과 적어도 하나의 제2 전극편(12)을 포함한다. 예를 들어 도시한 전극 어셈블리(10)는 롤링 타입 구조이고 제1 전극편(11)과 제2 전극편(12) 모두 하나 설치하였다.
제1 전극편(11)에는 제1 본체부(111)와 제1 본체부(111)로부터 연장되여 나오는 제1 러그(112)를 포함한다. 제2 전극편(12)에는 제2 본체부(121)와 제2 본체부(121)로부터 연장되여 나오는 제2 러그(122)를 포함한다. 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)를 적층 설치한다. 제1 본체부(111)는 제1 방향 X를 따라 상대적으로 설치한 2개의 단부를 구비하고 제2 본체부(121)는 제1 방향 X를 따라 상대적으로 설치한 2개의 단부를 구비한다. 구별의 편의를 위하여 제1 본체부(111)의 2개의 단부를 각각 제1 단부(111a)와 제3 단부(111b)라 하고 제2 본체부(121)의 2개의 단부를 제2 단부(121a)와 제4 단부(121b)라 한다. 그 중 ，제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)의 적층 방향 Y는 제1 방향 X에 수직된다. 제2 단부(121a)는 제2 본체부(121)의 제1 단부(111a)에 가까운 한끝이고 제4 단부(121b)는 제2 본체부(121)의 제3 단부(111b)에 가까운 한끝을 말한다.
제1 러그(112)는 제1 단부(111a)에 연결된다. 제4 단부(121b) 대비 제2 단부(121a)가 제1 방향 X에서 제1 러그(112)에 더욱 가깝다. 바람직한 일 실시예의 첨부 도면에서 보다시피 제2 러그(122)는 제2 단부(121a)에 연결될 수 있다. 이때에 제1 러그(112)와 제2 러그(122)는 전극 어셈블리(10)의 제1 방향 X를 따라 같은 한끝에 위치한다. 다른 일 실시예에서 제2 러그(122)는 제4 단부(121b)에 연결될 수도 있다. 이때에 제1 러그(112)와 제2 러그(122)는 각각 전극 어셈블리(10)의 제1 방향 X를 따라 양단에 위치한다.
제1 본체부(111)에는 제1 집전부(1111)와 제1 활성물질층(1112)을 포함하고 제1 활성물질층(1112)을 제1 집전부(1111)의 표면에 도포한다. 제1 활성물질층(1112)에는 제1 도전제, 제1 접착제와 제1 활성 자재를 포함하고 제1 활성 자재는 금속 이온을 삽입하고 탈삽입하는데 사용한다. 제1 본체부(111) 각 부위의 재질은 제1 전극편(11)의 극성에 따라 확정한다. 리튬 이온 배터리 셀을 사례로 한다면, 제1 전극편(11)이 양극 전극편이면 제1 집전부(1111)의 자재는 알루미늄일 수 있고 제1 활성 자재는 리튬 코발테이트, 리튬인산철, 삼원계 리튬이나 리튬 망간산염 등일 수 있다. 제1 전극편(11)이 음극 전극편이면 제1 집전부(1111) 자재는 구리일 수 있고 제1 활성 자재는 카본이나 실리콘 등일 수 있다.
제2 본체부(121)에는 제2 집전부(1211)와 제2 활성물질층(1212)을 포함하고 제2 활성물질층(1212)을 제2 집전부(1211) 표면에 도포한다. 제2 활성물질층(1212)은 제2 도전제, 제2 접착제와 제2 활성 자재를 포함하고 제2 활성 자재는 금속 이온을 삽입하거나 탈삽입하는데 사용한다. 제2 본체부(121)의 각 부위 재질은 제2 전극편(12)의 극성에 따라 확정된다. 리튬 이온 배터리 셀를 사례로 한다면, 제2 전극편(12)이 양극 전극편이면 제2 집전부(1211) 자재가 알루미늄일 수 있고 제2 활성 자재는 리튬 코발테이트, 리튬인산철, 삼원계 리튬이나 리튬 망간산염 등일 수 있다. 제2 전극편(12)이 음극 전극편이면 제2 집전부(1211)의 자재는 구리일 수 있고 제2 활성 자재는 카본이나 실리콘 등일 수 있다.
제1 러그(112)를 제1 집전부(1111)에 연결한다. 제1 러그(112)는 제1 집전부(1111)와 일체화 성형할 수 있고 또한 제1 집전부(1111)와 분리 성형할 수도 있다. 예를 들어 제1 러그(112)를 용접 등 방식으로 제1 집전부(1111)에 연결한다. 제2 러그(122)를 제2 집전부(1211)에 연결한다. 제2 러그(122)는 제2 집전부(1211)와 일체화 성형할 수 있고 또한 제2 집전부(1211)와 분리 성형할 수도 있다. 예를 들어 제2 러그(122)를 용접 등 방식으로 제2 집전부(1211)에 연결한다.
대전류가 흘러 녹아서 끊어 지는 것을 방지하고저 제1 러그(112)의 수량을 여러 개로 할 수 있고 또한 함께 적층할 수 있다. 제2 러그(122)의 수량을 여러 개로 할 수 있고 또한 함께 적층할 수 있다.
제1 단부(111a)에는 제1 집전부(1111)의 제1 방향 X에서의 하나의 단부를 포함한다. 제3 단부(111b)는 제1 집전부(1111)의 제1 방향 X에서의 다른 하나의 단부를 포함한다. 제2 단부(121a)는 제2 집전부(1211)의 제1 방향 X에서의 하나의 단부를 포함한다. 제4 단부(121b)는 제2 집전부(1211)의 제1 방향 X에서의 다른 하나의 단부를 포함한다.
발명자는 배터리 셀(5)의 조립 혹은 사용 과정에서 제1 러그(112)가 비교적 엷어서 제1 러그(112)가 가능하게 구브러지면서 제1 러그(112)가 가능하게 제2 단부(121a)를 접촉할 수 있는 문제점을 발견하였다. 이러한 상황 발생시 제1 러그(112)가 제2 본체부(121)와 접촉하여 브레이크 오버를 발생시켜 단락 위험성을 유발한다.
이를 감안하여 발명자는 전극 어셈블리(10) 구조를 개선하여 단락 위험성을 감소시켰다.
도 10과 도 11에서 보다시피 본 발명 실시예의 전극 어셈블리(10)에서，제2 전극편(12)은 또한 제2 본체부(121)에 연결되는 제2 절연부(123)를 포함하고 제2 절연부(123)는 적어도 제2 단부(121a)의 일부를 커버함으로써 제1 러그(112)가 구브러질때 제1 러그(112)와 제2 단부(121a)를 차단한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 제2 절연부(123)를 설치하여 제1 러그(112)가 구브러질때에 제2 단부(121a)와의 접촉 위험성을 줄일 수 있기에 전극 어셈블리(10)의 안전 성능을 향상시켰다.
제1 전극편(11)과 제2 전극편(12)은 성형 과정에서 일반적으로 절단을 하여야 한다. 절단 성형 후에 제1 집전부(1111)의 단부와 제2 집전부(1211)의 단부에 버가 발생하기에(즉 제1 단부(111a), 제2 단부(121a), 제3 단부(111b)와 제4 단부(121b)에 버가 발생) 버가 격리막(13)을 찔러서 파손하게 되고 또한 단락 위험성을 유발한다. 그러나 본 발명에서는 제2 절연부(123)가 적어도 제2 단부(121a)의 일부를 커버하기에 격리막(13)이 버에 찔려서 파손될 위험성을 줄여 안전 성능을 향상시켰다.
발명자는 또한 하기 문제점을 발견하였다. 제1 러그(112)가 구브러질때에 제1 러그(112)의 제1 본체부(111)에 가까운 뿌리 부위가 가능하게 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 삽입될 수 있다. 이러한 상황에서 제1 러그(112)가 제2 본체부(121)에 연결되여 브레이크 오버로 하여 단락 위험성을 유발한다. 이를 감안하여 발명자는 제2 전극편(12)의 구조를 개선하여 단락 위험성을 감소시켰다. 구체적으로 바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부(123)는 제2 커버부(1231)와 제2 커버부(1231)에 연결되는 제2 연결부(1232)를 포함한다. 제2 커버부(1231)가 제2 본체부(121)의 제1 방향 X를 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제2 단부(121a)의 일부를 커버한다. 제2 연결부(1232)는 제2 본체부(121)에 연결된다. 적어도 제2 연결부(1232)의 일부가 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 위치하여 제1 러그(112)를 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 삽입할 때에 제2 본체부(121)와 제1 러그(112)를 차단한다. 제2 연결부(1232)가 제1 러그(112)를 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 삽입할 때에 제1 러그(112)와 제2 본체부(121)의 접촉 위험성을 감소시키기에 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 연결부(1232)를 2개 설치하고 또한 각각 제2 본체부(121)의 적층 방향 Y를 따라 양측에 설치한다. 제2 커버부(1231)는 2개의 제2 연결부(1232)는 U형 구조를 형성하고 또한 제2 본체부(121)의 제1 러그(112)와 가까운 일부를 피복한다. 2개의 제2 연결부(1232)가 제2 절연부(123)와 제2 본체부(121) 간의 연결 면적을 증가시켜 제2 절연부(123)와 제2 본체부(121) 간의 연결 강도를 높혀 줌으로써 제2 절연부(123)의 탈락 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부(123)가 제2 본체부(121)에 접착 연결된다. 일 실시예에서 제2 본체부(121)에 절연 접착체를 도포할 수 있다. 절연 접착체가 고체화된 후에 제2 절연부(123)를 형성한다. 다른 일 실시예에서 제2 절연부(123)는 절연 테이프일 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부(123)의 두께가 격리막(13) 두께보다 크다. 격리막(13) 대비 제2 절연부(123)가 비교적 큰 두께와 강도를 구비하여 쉽게 제2 단부(121a)의 버에 찔려서 파손되지 않으며 이로써 단락 위험성을 감소시켰다.
제2 연결부(1232)의 제1 방향 X에서의 사이즈는 L1이다. L1이 작을수록 제2 절연부(123)와 제2 본체부(121) 간의 연결 강도가 더 낮아지고 제2 절연부(123) 탈락 위험성이 더 높아진다. 제2 절연부(123)가 너무 작으면 제2 절연부(123) 피복 공법 요구가 비교적 높아진다. L1가 클수록 제2 절연부(123)가 차지하는 공간도 더 커지고 배터리 셀(5)의 에너지 밀도가 더 낮아진다. 발명자는 연결 강도와 에너지 밀도를 종합적으로 고려하여 L1의 값을 0.3mm-6mm로 설정하였고 바람직하게는 L1의 값이 1mm-3mm이다.
제2 절연부(123)의 두께가 작을수록 그 강도 더 낮아져서 제2 단부(121a)에 있는 버가 더 쉽게 제2 절연부(123)를 찔러서 파손시키게 된다. 제2 절연부(123)의 두께가 너무 작으면 버가 매우 쉽게 제2 절연부(123)를 찔러서 파손시키기에 양호한 절연 효과를 보장할 수 없다. 제2 절연부(123)의 두께가 클수록 차지하는 공간이 더 커지고 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 간의 간격도 더 커진다. 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 간의 간격이 너무 크면 쉽게 리튬 석출을 초래한다. 배터리 셀(5)의 순환 과정에서 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)가 제2 연결부(1232)를 누르게 된다. 제2 연결부(1232)의 두께가 너무 크면 제2 연결부(1232)가 과도하게 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)를 눌러셔 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121)가 눌려서 파열될 위험성을 발생시킨다. 발명자는 종합적으로 고려하여 바람직한 일 실시예에서 제2 절연부(123)의 두께를 0.005mm-0.2mm로 설정하였다. 바람직하게는 제2 절연부(123)의 두께는 0.02mm-0.1mm이다.
제2 본체부(121)의 제1 방향 X에서의 사이즈는 L2이다. L2의 값이 클수록 제2 본체부(121)가 배터리 셀(5)의 순환 과정 중에서의 팽창이 더 커지고 제2 본체부(121)가 팽창 변형시에 제2 절연부(123)에 인가하는 힘이 더 커지기에 제2 본체부(121)와 제2 절연부(123)가 분리될 위험성이 더욱 높아진다. L2의 값이 작을수록 L1과 L2의 비교값이 더 커지고 제2 절연부(123)가 초래하는 에너지 손실 비중이 더 커진다. 발명자는 종합적으로 고려하여 바람직한 일 실시예에서 L1과 L2의 비교값을 0.5%-6%로 설정하였다. 즉 제2 연결부(1232)의 제1 방향 X에서의 사이즈와 제2 본체부(121)의 제1 방향 X에서의 사이즈의 비교값은 0.5%-6%이다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 절연부(123)는 금속 이온이 통과할 수 있는 공극 구조를 구비한다. 금속 이온이 제2 절연부(123)를 관통할 수 있기에 제2 절연부(123)가 금속 이온의 전송을 막는 것을 감소시켜 금속 이온의 탈삽입과 삽입에 도움이 된다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편(11)은 또한 제1 절연부(113)를 포함한다. 제1 절연부(113)은 제1 커버부(1131)과 제1 커버부(1131)에 연결되는 제1 연결부(1132)를 포함한다. 제1 커버부(1131)는 제1 본체부(111)의 제1 방향 X를 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제1 단부(111a)의 일부를 커버한다. 적어도 제1 연결부(1132)의 일부가 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 위치하고 또한 제1 본체부(111)에 연결된다. 제1 절연부(113)가 적어도 제1 단부(111a)의 일부를 커버하기에 격리막(13)이 버에 찔려서 파손될 위험성을 줄여 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 연결부(1132)가 2개이고 제1 커버부(1131)와 2개의 제1 연결부(1132)가 U형 구조를 형성한다. 바람직한 일 실시예에서, 제1 절연부(113)와 제2 절연부(123)의 재질과 구조가 동등하다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 러그(122)는 제2 단부(121a)에 연결된다. 제1 커버부(1131)가 제2 러그(122)가 구브러질때에 제2 러그(122)와 제1 단부(111a)를 차단할 수 있기에 제2 러그(122)와 제1 본체부(111)의 접촉 위험성을 감소시킴으로써 전극 어셈블리(10)의 안전 성능을 향상시켰다. 제1 연결부(1132)는 제2 러그(122)를 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 삽입할 때에 제2 러그(122)와 제1 본체부(111) 접촉 위험성 감소시킬 수 있기에 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편(11)은 또한 제3 절연부(114)를 포함하고 제3 절연부(114)는 제1 본체부(111)에 연결되며 또한 적어도 제3 단부(111b)의 일부를 커버한다. 제3 절연부(114)가 적어도 제3 단부(111b)의 일부를 커버할 수 있기에 격리막(13)이 버에 찔려서 파손될 위험성을 줄여 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제3 절연부(114)는 제3 커버부(1141)와 제3 커버부(1141)에 연결되는 제3 연결부(1142)를 포함한다. 제3 커버부(1141)는 제1 본체부(111)의 제1 방향 X를 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제3 단부(111b)의 일부를 커버한다. 적어도 제3 연결부(1142)의 일부가 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 위치하고 또한 제1 본체부(111)에 연결된다. 바람직한 일 실시예에서, 제3 절연부(114)는 U형 구조이고 또한 2개의 제3 연결부(1142)를 포함한다. 2개의 제3 연결부(1142)는 각각 제1 본체부(111)의 양측에 위치한다.
바람직한 일 실시예에서, 제2 전극편(12)에는 또한 제4 절연부(124)를 포함한다. 제4 절연부(124)는 제2 본체부(121)에 연결되고 또한 적어도 제4 단부(121b)의 일부를 커버한다. 제4 절연부(124)가 적어도 제4 단부(121b)의 일부를 커버할 수 있기에 격리막(13)이 버에 찔려서 파손될 위험성을 줄여 안전 성능을 향상시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제4 절연부(124)는 제4 커버부(1241)와 제4 커버부(1241)에 연결되는 제4 연결부(1242)를 포함한다. 제4 커버부(1241)는 제2 본체부(121)의 제1 방향 X를 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 제4 단부(121b)의 일부를 커버한다. 적어도 제4 연결부(1242)의 일부가 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 위치하고 또한 제2 본체부(121)에 연결된다. 바람직한 일 실시예에서, 제4 절연부(124)는 U형 구조이고 또한 2개의 제4 연결부(1242)를 포함한다. 2개의 제4 연결부(1242)는 각각 제2 본체부(121)의 양측에 위치한다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 절연부(113), 제3 절연부(114) 및 제4 절연부(124)는 모두 금속 이온이 통과할 수 있는 공극 구조를 구비한다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 전극편(11)은 양극 전극편이고 제2 전극편(12)은 음극 전극편이다. 충전 과정에서 제1 활성물질층(1112)에서 탈삽입된 금속 이온이 제2 활성물질층(1212)에 삽입되여야 한다. 만약 제2 활성물질층(1212)에서 제공하는 리튬 삽입 공간이 부족하다면 쉽게 리튬 석출 위험성을 유발한다. 제1 연결부(1132)와 제2 연결부(1232)가 일정한 수준에서 금속 이온의 전송을 막아 준다. 때문에 금속 이온은 주로 제1 활성물질층(1112)의 제1 연결부(1132)에 의하여 커버되지 않은 부위에서 탈삽입되고 또한 제2 활성물질층(1212)의 제2 연결부(1232)에 의하여 커버되지 않은 부위에 삽입된다. 바람직한 일 실시예에서, 제1 러그(112)를 등지고 또한 제1 방향 X에 평행되는 방향에서 제2 연결부(1232)의 제2 커버부(1231)를 등진 가장자리가 제1 연결부(1132)의 제1 커버부(1131)를 등진 가장자리를 초과하지 아니한다. 이렇게 제2 활성물질층(1212)의 제2 연결부(1232)에 의하여 커버되지 않은 부위가 제1 활성물질층(1112)의 제1 연결부(1132)에 의하여 커버되지 않은 부위를 커버할 수 있기에 금속 이온에 더 많은 삽입 공간을 제공함으로써 리튬 석출 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 러그(112)를 등지고 또한 제1 방향 X에 평행되는 방향에서 제2 연결부(1232)의 제2 커버부(1231)를 등진 가장자리와 제1 연결부(1132)의 제1 커버부(1131)를 등진 가장자리의 간격이 0.05mm 이상이다. 이로써 제2 활성물질층(1212)의 제2 연결부(1232)에 의하여 커버되지 않은 부위 면적이 더욱 커져서 더 많은 금속 이온을 접수함으로써 리튬 석출 위험성을 감소시켰다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 본체부(111)에는 또한 제1 보호층(1113)을 포함하고 제1 보호층(1113)이 제1 집전부(1111)의 표면에 도포되며 또한 제1 활성물질층(1112)에 연결된다. 제1 보호층(1113)은 제1 활성물질층(1112)의 제1 방향 X를 따라 제1 러그(112)와 가까운 한쪽에 위치하고 제1 보호층(1113)은 절연층이다. 일 실시예에서 제1 보호층(1113)에는 접착제와 절연재를 포함하고 절연재는 알루미나와 알루미나수화물 중의 적어도 하나를 포함한다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 러그(112)의 제1 본체부(111)와 가까운 뿌리 부위에 제2 보호층(도면에 도시하지 않았음)이 설치되여 있고 제2 보호층이 제1 러그(112)의 제1 본체부(111)에 가까운 뿌리 부위의 절연성을 향상시킬 수 있다. 제1 보호층(1113)과 제2 보호층은 일체화 형성된다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 러그(112)는 절단 공법으로 제조한다. 제1 보호층(1113)과 제2 보호층이 제1 러그(112)의 절단 공법 과정에서 절단 부위의 버를 감소시킨다.
바람직한 일 실시예에서, 제1 연결부(1132)가 제1 보호층(1113)에 고정되고 또한 제1 러그(112)를 등지며 제1 방향 X에 평행되는 방향에서 제1 연결부(1132)의 제1 커버부(1131)를 등진 가장자리가 제1 보호층(1113)을 초과하지 아니한다. 다시 말하면 제1 연결부(1132)가 제1 활성물질층(1112)을 커버하지 않아 제1 연결부(1132)가 제1 활성물질층(1112)이 외부로 금속 이온을 탈삽입하는 것을 막지 않았기에 전극 어셈블리(10)의 순환 성능을 개선하였다.
바람직한 일 실시예에서 제1 러그(112)에 가깝고 또한 제1 방향 X와 평행되는 방향에서 제4 연결부(1242)의 제4 커버부(1241)를 등진 가장자리는 제3 연결부(1142)의 제3 커버부(1141)를 등진 가장자리를 초과하지 않는다. 바람직한 일 실시예에서 제1 러그(112)에 가깝고 또한 제1 방향 X와 평행되는 방향에서 제4 연결부(1242)의 제4 커버부(1241)를 등진 가장자리와 제3 연결부(1142)의 제3 커버부(1141)를 등진 가장자리의 간격은 0.05mm 이상이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 제1 전극편(11)을 펼친 상태의 구조 안내도이다. 도 13은 도 12에서 도시하는 제1 전극편(11)의 라인 D-D를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 12과 도 13에서 보다시피 펼친 상태에서 제1 전극편(11)은 자체 길이 방향에 따라 연장된다. 바람직한 일 실시예에서 제1 절연부(113)가 여러 개일 수 있고 여러 개의 제1 절연부(113)과 여러 개의 제1 러그(112)가 제1 전극편(11)의 길이 방향을 따라 교체 설치된다. 각 제1 절연부(113)는 제1 단부(111a)의 일부를 피복한다.
바람직한 일 실시예에서, 제3 절연부(114)는 1개이고 제3 절연부(114)가 제3 단부(111b)를 완전히 피복한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에서의 일종의 제2 전극편(12)을 펼친 상태의 구조 안내도이다. 도 15는 도 14에서 도시하는 제2 전극편(12)의 라인 E-E를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 14와 도 15에서 보다시피, 펼친 상태에서 제2 전극편(12)자체 길이 방향에 따라 연장된다. 바람직한 일 실시예에서 제2 절연부(123)가 여러 개일 수 있고 여러 개의 제2 절연부(123)와 여러 개의 제2 러그(122)가 제2 전극편(12)의 길이 방향을 따라 교체 설치된다. 각 제2 절연부(123)는 제2 단부(121a)의 일부를 피복한다.
바람직한 일 실시예에서, 제4 절연부(124)는 1개이고 제4 절연부(124)는 제4 단부(121b)를 완전히 피복한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에서의 다른 일종 전극 어셈블리(10)의 정면 안내도이다. 도 17은 도 16에서 도시하는 전극 어셈블리(10)의 라인 F-F를 따라 그린 단면 안내도이다.
도 16과 도 17에서 보다시피 바람직한 일 실시예에서 제2 러그(122)가 제4 단부(121b)에 연결된다. 제3 절연부(114)는 제2 러그(122)가 구브러질때에 제2 러그(122)와 제3 단부(111b)를 차단하여 제2 러그(122)와 제1 본체부(111) 접촉 위험성을 감소시킴으로써 전극 어셈블리(10)의 안전 성능을 향상시켰다. 제2 러그(122)를 제1 본체부(111)와 제2 본체부(121) 사이에 삽입할 때에 제3 절연부(114)는 또한 제2 러그(122)와 제1 본체부(111)의 접촉 위험성을 감소시켜 안전 성능을 향상시켰다.
상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 발명에 기반하여 다양한 개선을 할 수 있고 또한 같은 효과의 물품으로 그 중의 부품을 대체할 수 있다. 특히는 구조의 상충이 없는 한, 본 발명의 실시예들에서 제기한 각종 기술 특징을 모두 임의 방식으로 조합할 수 있다. 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 않고 청구항 범위에 속하는 모든 기술 방안은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 최소 하나의 제1 전극편에는 제1 본체부와 제1 러그를 포함하고
    상기 제1 본체부는 제1 방향에 제1 단부를 구비하며 상기 제1 러그가 상기 제1 단부에 연결되고
    최소 하나의 제2 전극편과 상기 제1 전극편의 극성이 상반되며 또한
    상기 제2 전극편에는 제2 본체부와 상기 제2 본체부에 연결되는 제2 절연부를 포함하고
    상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 적층 설치하며
    상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부의 적층 방향이 상기 제1 방향에 수직되고
    상기 제2 본체부는 상기 제1 방향에서 상기 제1 러그에 가깝게 설치하는 제2 단부를 구비하며
    상기 제2 절연부는 적어도 상기 제2 단부의 일부을 커버하여 상기 제1 러그가 구브러질때에 상기 제1 러그와 상기 제2 단부를 차단하는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  2. 청구항 1에서
    상기 의 전극 어셈블리，그 중 ，
    상기 제2 절연부는 제2 커버부와 상기 제2 커버부에 연결되는 제2 연결부를 포함하고
    상기 제2 커버부가 상기 제2 본체부의 상기 제1 방향을 따라 한쪽에 설치되며 또한 적어도 상기 제2 단부의 일부를 커버하고 상기 제2 연결부가 제2 본체부에 연결되며
    적어도 상기 제2 연결부의 일부가 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부 사이에 위치하여 상기 제1 러그를 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부 사이에 삽입할 때에 상기 제2 본체부와 상기 제1 러그를 차단하도록 하는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  3. 청구항 2에서
    상기 제2 연결부를 2개 설치하고 또한
    각각 상기 제2 본체부의 상기 적층 방향을 따라 양측에 설치하는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  4. 청구항 2 혹은 3에서
    상기 의 전극 어셈블리，그 중 ，
    상기 제2 연결부의 상기 제1 방향에서의 사이즈와 상기 제2 본체부의 상기 제1 방향에서의 사이즈의 비교값이 0.5%-6%인것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  5. 청구항 2-4의 임의 항에서
    상기 제1 전극편에는 또한 제1 절연부를 포함하고
    상기 제1 절연부에는 제1 커버부와 상기 제1 커버부에 연결된 제1 연결부를 포함하며
    상기 제1 커버부가 상기 제1 본체부의 상기 제1 방향을 따라 한쪽에 설치되고 또한 적어도 상기 제1 단부의 일부를 커버하며
    적어도 상기 제1 연결부의 일부가 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부 사이에 위치하고 또한 상기 제1 본체부에 연결되는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  6. 청구항 5에서
    상기 제1 전극편은 양극 전극편이고 상기 제2 전극편은 음극 전극편이며
    상기 제1 러그를 등지고 또한 상기 제1 방향과 평행되는 방향에서
    상기 제2 연결부의 상기 제2 커버부를 등진 가장자리가 상기 제1 연결부의 상기 제1 커버부를 등진 가장자리를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  7. 청구항 6에서
    상기 제1 러그를 등지고 또한 상기 제1 방향과 평행되는 방향에서
    상기 제2 연결부의 상기 제2 커버부를 등진 가장자리와 상기 제1 연결부의 상기 제1 커버부를 등진 가장자리의 간격 0.05mm 이상인 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  8. 청구항 6 혹은 7에서
    상기 제1 본체부는 제1 집전부, 제1 활성물질층과 제1 보호층을 포함하고
    상기 제1 활성물질층을 상기 제1 집전부 표면에 도포하며
    상기 제1 보호층을 상기 제1 집전부 표면에 도포하고 또한 상기 제1 활성물질층에 연결하며
    상기 제1 보호층이 상기 제1 활성물질층의 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 러그에 가까운 한쪽에 위치하고
    상기 제1 연결부가 상기 제1 보호층에 고정되고 또한
    상기 제1 러그를 등지고 또한 상기 제1 방향과 평행되는 방향에서
    상기 제1 연결부의 상기 제1 커버부를 등진 가장자리가 상기 제1 보호층을 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  9. 청구항 5-8의 임의 항에서
    상기 제1 본체부는 상기 제1 방향에서 상기 제1 단부에 등지는 제3 단부를 구비하고
    상기 제2 본체부는 상기 제1 방향에서 상기 제2 단부를 등지는 제4 단부를 구비하며
    상기 제2 전극편에 또한 제2 러그를 포함하고
    상기 제2 러그가 상기 제2 단부나 상기 제4 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  10. 청구항 9에서
    상기 제1 전극편은 또한 제3 절연부를 포함하고
    상기 제3 절연부는 상기 제1 본체부에 연결되고 또한 적어도 상기 제3 단부의 일부를 커버하고/거나
    상기 제2 전극편에는 또한 제4 절연부를 포함하고
    상기 제4 절연부가 상기 제2 본체부에 연결되고 또한 적어도 상기 제4 단부의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  11. 청구항 1-10의 임의 항에서
    상기 제2 절연부에 금속 이온이 통과할 수 있는 공극 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  12. 청구항 1-11의 임의 항에서
    상기 전극 어셈블리에 격리막을 더 포함하여 상기 제1 전극편과 상기 제2 전극편을 차단하는데 사용하며
    상기 제2 절연부의 두께가 상기 격리막 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 일종의 전극 어셈블리.
  13. 케이스를 포함하고
    수납칸과 개구를 구비하며
    적어도 하나의 청구항 1-12중의 임의 항에서 서술하는 전극 어셈블리가 상기 수납칸에 수납되며 또한
    덮개판을 구비하여
    상기 케이스의 개구를 밀봉하는데 사용하는 것을 특징으로 하는 일종의 배터리 셀.
  14. 박스와 최소 하나의 청구항 13에서 서술하는 배터리 셀을 포함하고
    상기 박스 안에 상기 배터리 셀을 수납하는 것을 특징으로 하는 일종의 배터리.
  15. 청구항 14의 배터리의 전기를 공급 받게 구성하는 것을 특징으로 하는 일종의 전기 사용 장치.
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