KR20230008141A - 배터리 및 전자기기 - Google Patents

Abstract

본 출원의 실시형태는 배터리 및 전자기기를 제공하며, 배터리 기술분야에 관한 것이다. 상기 배터리는 제1 전극 시트, 제2 전극 시트, 및 절연 분리막을 포함하고, 절연 분리막은 제1 전극 시트와 제2 전극 시트 사이에 위치하고; 제1 전극 시트는 제1 집전체와 제1 탭을 포함하고, 제1 집전체는 제1 표면과 제2 표면을 포함하고, 제1 표면과 제2 표면은 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고; 제1 활물질층 상에 제1 홈과 제2 홈이 형성되어 있고, 제1 홈과 제2 홈은 각각 제1 표면과 제2 표면 상에 위치하며, 위치가 마주하고; 제1 탭은 제1 홈 내에 용접되고; 제1 홈 지점에 적어도 한 층의 절연층이 피복되고, 제2 홈 지점에 적어도 한 층의 절연층이 피복된다. 이에 따라 제1 홈과 제2 홈 영역에 단락이 발생하는 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 홈과 제2 홈 내에 리튬 석출 문제점이 발생하는 것을 방지하여, 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 및 전자기기

본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로서, 특히 배터리 및 전자기기에 관한 것이다.

본 출원은 2020년 05월 11일 중국 특허국에 출원한 출원번호가 202010393415.5이고, 출원의 명칭이 "권취 코어 및 그 제조 방법, 배터리 및 전자제품"인 중국 특허 출원; 2020년 05월 29일 중국 특허국에 출원한 출원번호가 202020953044.7이고, 출원의 명칭이 "배터리 구조 및 전자기기"인 중국 특허 출원; 2020년 06월 19일 중국 특허국에 출원한 출원번호가 202021145599.5이고, 출원의 명칭이 "배터리 전극 시트 및 배터리"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 인용을 통해 본 출원에 결합된다.

배터리 전극 시트는 집전체, 활물질층, 및 탭을 포함하고, 활물질층은 집전체의 표면에 피복되고, 탭은 집전체 상에 용접된다. 탭의 용접 편의성을 위하여, 배터리 전극 시트의 정면과 배면에 대해 부분적으로 활물질층을 제거해 홈을 형성하여, 집전체를 홈 내에 노출시키고, 탭을 홈 내의 집전체 상에 용접하여야 한다.

하지만, 배터리 전극 시트 상의 홈 영역은 단락 및 리튬 석출 문제가 쉽게 발생하여, 배터리의 안전 성능에 영향을 미친다.

상술한 기술 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 배터리 및 전자기기를 제공하여, 배터리 전극 시트의 홈 영역에 단락 및 리튬 석출 문제가 발생하는 것을 방지하고, 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 출원의 실시형태는 아래와 같은 기술방안을 제공한다.

제1 측면에 따르면, 본 출원의 실시형태는 제1 전극 시트, 제2 전극 시트, 및 절연 분리막을 포함하고, 상기 제1 전극 시트, 상기 절연 분리막, 및 상기 제2 전극 시트는 순차적으로 적층되고 권취되어 설치되며; 상기 제1 전극 시트는 제1 집전체와 제1 탭을 포함하고, 상기 제1 집전체는 제1 표면과 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면에는 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고; 상기 제1 활물질층 상에 제1 홈과 제2 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈은 각각 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 상에 위치하며, 위치가 서로 마주하고; 상기 제1 탭은 상기 제1 홈 내에 용접되고; 상기 제1 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제2 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복되는 배터리를 제공한다.

본 출원의 실시형태에 따른 배터리는 제1 홈 지점에 적어도 한 층의 절연층을 피복하고, 동시에 제2 홈 지점에 적어도 한 층의 절연층을 피복하며, 이에 따라 제1 홈과 제2 홈 영역에 단락이 발생하는 문제점을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 홈과 제2 홈 내에 리튬 석출 문제점이 발생하는 것을 방지하여, 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

선택적으로, 상기 제1 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복된다.

선택적으로, 상기 제2 홈 지점에는 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제2 전극 시트 중 상기 제2 홈과 마주하는 영역에 적어도 한 층의 절연층이 설치된다.

선택적으로, 상기 제2 전극 시트 중 상기 제2 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제2 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않다.

선택적으로, 상기 제2 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복된다.

선택적으로, 상기 제1 홈 지점의 적어도 두 층의 절연층 중, 부분 또는 전부의 절연층은 모두 상기 제1 홈을 피복한다.

선택적으로, 상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 탭을 포함하고, 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면에는 모두 제2 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제2 활물질층 상에 각각 제3 홈과 제4 홈이 형성되어 있고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈은 각각 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면에 위치하며, 위치가 마주하고; 상기 제2 탭은 상기 제3 홈 내에 용접되고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈 지점에는 모두 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제3 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되고, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제4 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치된다.

선택적으로, 상기 제1 홈, 상기 제2 홈, 상기 제3 홈, 상기 제4 홈, 및 상기 절연층은 모두 직사각형이고, 상기 절연층은 접착지이다.

선택적으로, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제3 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제3 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않고; 상기 제1 전극 시트 중 상기 제4 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제4 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않다.

선택적으로, 상기 제1 전극 시트는 음극 시트이고, 상기 제2 전극 시트는 양극 시트이고; 상기 제1 홈을 피복하는 절연층이 상기 제1 홈과 상기 제2 전극 시트 사이의 절연 분리막에 설치되고, 상기 절연층은 리튬 이온이 통과하는 것을 막는다.

선택적으로, 상기 절연층은 상기 절연 분리막의 상기 제1 전극 시트를 향하는 일면에 위치하고; 및/또는, 상기 절연층은 상기 절연 분리막의 상기 제2 전극 시트를 향하는 일면에 위치한다.

선택적으로, 상기 절연층은 제1 접착제층을 통해 상기 절연 분리막과 접착되고, 상기 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층이다.

선택적으로, 상기 절연층은 상기 절연 분리막과 배면하는 일면에 제2 접착제층이 설치되어 있고, 상기 제2 접착제층은 전해질 팽윤성 감압 접착제층이다.

선택적으로, 상기 절연층은 스프레이 방식을 통해 상기 절연 분리막의 표면에 부착된다.

선택적으로, 상기 절연층은 폴리에스터 수지를 포함하고; 및/또는, 상기 절연층의 두께는 10μm ~ 20μm이다.

선택적으로, 상기 절연 분리막은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계로부터 선택되고, 상기 절연 분리막은 상기 제1 홈의 일부분에 피복되어 가열 처리된 후 상기 절연층을 형성하고; 및/또는, 상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 활물질층을 포함하고, 상기 제2 활물질층은 상기 제2 집전체의 표면에 피복되며, 상기 제2 집전체 상에는 활물질층이 없는 영역이 형성되고, 상기 활물질층이 없는 영역은 상기 제1 홈과 마주한다.

선택적으로, 상기 제1 홈의 면적은 상기 제2 홈의 면적보다 크다.

선택적으로, 제1 표면과 제2 표면의 연결선의 방향상에서, 상기 제1 홈의 투영은 상기 제2 홈의 투영을 완전히 커버한다.

선택적으로, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 횡단면은 모두 직사각형 또는 원형을 이루고, 상기 횡단면은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 연결선에 수직인 평면이다.

선택적으로, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 횡단면이 모두 직사각형을 이룰 때, 상기 제1 홈의 변의 길이가 상기 제2 홈의 변의 길이보다 크고, 상기 제1 홈의 폭이 상기 제2 홈의 폭보다 크다.

선택적으로, 상기 제2 홈의 면적은 상기 제1 홈의 면적의 60 ~ 90%이다.

선택적으로, 상기 제1 홈의 중심 축선과 상기 제2 홈의 중심 축선이 이루는 평면은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 연결선과 겹치거나 평행하다.

선택적으로, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 인접한 변의 최소 거리는 n이고, 여기서, 0.5mm≤n≤3.5mm이다.

선택적으로, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 인접한 변의 최대 거리가 x이고, 여기서, 0.5mm≤x≤3.5mm이다.

선택적으로, 상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 탭을 포함하고, 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면은 모두 제2 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제2 활물질층 상에 각각 제3 홈과 제4 홈이 형성되어 있고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈은 각각 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면에 위치하며, 위치가 마주하고, 상기 제2 탭은 상기 제3 홈 내에 용접되고; 상기 제3 홈의 면적이 상기 제4 홈의 면적보다 크다.

제2 측면에 따르면, 본 출원의 실시형태는 상술한 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하는 전자기기를 제공한다.

본 출원의 실시형태에 따른 전자기기는 배터리를 포함하고, 배터리의 안전 성능이 향상되면, 상기 배터리를 포함하는 전자기기의 안전 성능도 또한 향상된다.

제3 측면에 따르면, 본 출원의 실시형태는 양극 시트, 절연층, 음극 시트, 및 절연 분리막을 제공하며, 상기 음극 시트는 제1 집전체와 제1 탭을 포함하고, 상기 제1 집전체의 마주하는 두 면은 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제1 활물질층 상에 제1 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 탭은 상기 제1 홈 내에 용접되는 단계; 상기 절연층의 일면에 제1 접착제층을 설치하고, 상기 절연층의 타면에 제2 접착제층을 설치하며, 상기 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층인 단계; 상기 절연층의 제2 접착제층이 설치된 일면을 상기 양극 시트의 기설정 위치에 접착시키는 단계; 상기 양극 시트의 상기 절연층이 접착된 일면 상에 상기 절연 분리막과 상기 음극 시트를 순차적으로 적층 설치하고, 상기 제1 홈은 상기 절연 분리막을 향하는 단계; 상기 적층 구조를 권취하여 권취 코어를 형성하여, 상기 절연층이 상기 제1 홈을 피복하도록 하되, 상기 절연층은 리튬 이온이 통과하는 것을 막기 위한 것인 단계; 상기 권취 코어에 대해 핫프레스 처리하여, 상기 절연층의 제1 접착제층이 설치된 일면과 상기 절연 분리막을 접착하는 단계를 포함하는 배터리의 권취 코어 제조 방법을 제공한다.

본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 권취 코어 제조 방법은 절연층이 제1 홈을 더욱 우수하게 피복하도록 하여, 제1 홈 영역에 단락 및 리튬 석출 문제가 발생하는 것을 방지하고, 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.

본 출원의 실시형태의 기술방안을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 아래에서는 실시형태에서 사용이 필요한 첨부 도면에 대해 간략하게 소개한다. 아래의 첨부 도면은 본 출원의 일부 실시형태일 뿐, 범위에 대한 한정으로 이해하여서는 안되며, 통상의 기술자가 창조적 노력을 거치지 않고 이러한 첨부 도면으로부터 다른 관련 첨부 도면을 얻어낼 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 본 출원의 실시형태에 따른 제1 전극 시트의 상표면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 출원의 실시형태에 따른 제1 전극 시트의 단면도이다.
도 3은 본 출원의 실시형태에 따른 권취 코어를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 출원의 실시형태에 따른 제2 전극 시트의 상표면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 출원의 실시형태에 따른 다른 제1 전극 시트를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 1이다.
도 7은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 2이다.
도 8은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 3이다.
도 9는 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 4이다.
도 10은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 구조도이다.
도 11은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 측면도이다.
도 12는 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 제1 측면의 구조도이다.
도 13은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 제2 측면의 구조도이다.

본 출원의 실시형태의 목적, 기술방안, 및 이점이 더욱 명확하도록, 아래에서는 본 출원의 실시형태에 따른 첨부 도면을 결합하여, 본 출원의 실시형태에 따른 기술방안을 명확하고 충분하게 기재한다. 물론, 기재되는 실시형태는 단지 본 출원의 일부 실시형태일 뿐, 전부의 실시형태가 아니다. 일반적으로 여기의 첨부 도면에서 기재 및 도시되는 본 출원의 실시형태의 모듈은 다양한 상이한 레이아웃으로 배치 및 설계될 수 있다.

따라서, 이하 첨부 도면에서 제공되는 본 출원의 실시형태에 대한 상세한 설명은 보호받으려는 본 출원의 범위를 한정하려는 의도가 아니라, 본 출원의 선택적 실시형태를 나타낼 뿐이다. 본 출원에 따른 실시형태의 기초 상에서, 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창조적인 노력을 들이지 않고도 얻어낸 모든 기타 실시형태는 전부 본 출원의 보호범위에 속한다.

실시형태 1

도 1은 본 출원의 실시형태에 따른 제1 전극 시트의 상표면을 나타내는 도면이고; 도 2는 본 출원의 실시형태에 따른 제1 전극 시트의 단면도이고; 도 3은 본 출원의 실시형태에 따른 권취 코어를 나타내는 도면이고; 도 4는 본 출원의 실시형태에 따른 제2 전극 시트의 상표면을 나타내는 도면이고; 도 5는 본 출원의 실시형태에 따른 다른 제1 전극 시트를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시형태는 배터리를 제공하며, 제1 전극 시트(11), 제2 전극 시트(12), 제1 탭(111), 및 절연 분리막을 포함하고; 제1 전극 시트(11), 절연 분리막, 및 제2 전극 시트(12)는 순차적으로 적층되고 권취되어 설치되며; 제1 전극 시트(11)는 제1 집전체를 포함하고, 제1 집전체의 상표면과 하표면에는 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고, 제1 활물질층 상에 제1 홈(112)과 제2 홈이 형성되어 있고, 제1 홈(112)과 제2 홈은 마주하여 형성되며, 각각 제1 집전체의 상표면과 하표면에 위치하고; 제1 탭(111)은 제1 홈(112) 지점에 용접되고, 제1 홈(112) 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되고, 탭이 용접되지 않은 제2 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복된다.

본 실시형태에서, 제1 홈(112)은 제1 집전체의 상표면에 위치하고, 제1 홈의 영역은 활물질이 제거되며, 제1 홈의 바닥은 제1 집전체이다. 제2 홈은 제1 집전체의 하표면에 위치하고, 제2 홈의 영역은 활물질이 제거되며, 제2 홈의 바닥은 제1 집전체이다. 제1 홈(112)은 제2 전극 시트(12)와 마주하고, 제2 홈은 제2 전극 시트와 마주한다. 제1 전극 시트(11)는 일반적으로 배터리 구조 중의 양극 시트를 가리키고, 제2 전극 시트(12)는 일반적으로 배터리 구조 중의 음극 시트를 가리킨다.

제1 홈(112) 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되고, 상기 적어도 두 층의 절연층은 풀프루프 공정을 위한 것이다. 그 중 한 층의 절연층이 설정된 표준에 따라 잘 접착되어 있지 않을 때, 절연층 접착 기기는 제2 층의 절연층을 접착할 때 제1 층의 절연층이 표준에 따라 접착되지 않음을 검출하고, 바로 보정할 수 있다. 그 중 한 층의 절연층이 접착되지 않았거나 탈락되었을 때, 상기 제1 홈(112)은 다른 적어도 한 층의 절연층으로 피복된다. 이렇게 배터리 구조의 안전성과 신뢰성을 향상시키고, 제1 홈(112)이 더욱 엄밀하고 더욱 견고하게 피복된다. 절연층 접착 기기가 더욱 간단해지고, 기기의 보수가 더욱 간편해진다.

제1 홈(112) 지점에 두 층의 절연층이 피복된 예를 들어 설명하면, 상기 두 층의 절연층은 제1 절연체층과 제2 절연체층이고, 제1 절연체층의 사이즈는 제2 절연체층의 사이즈보다 크거나 작을 수 있고, 제1 절연체층의 사이즈는 제2 절연체층의 사이즈와 동일할 수도 있으며, 본 실시형태는 이에 대해 한정하지 않으며, 제1 절연체층 또는 제2 절연체층이 상기 제1 홈(112)을 완전히 피복할 수만 있으면 된다. 이렇게, 절연층 간의 사이즈 및 위치 관계에 대한 설정이 보다 여유롭고, 보다 엄격한 위치 정렬 및 사이즈 관계에 따른 누적 오차를 방지하고, 배터리 내부 단락 리스크를 낮추고, 배터리 구조의 안전성이 보다 높으며, 코어의 일치성과 안정성이 보다 높으며; 절연층의 사이즈가 더욱 작게 설치될 수 있고, 코어 에너지 밀도를 향상시킨다.

일 선택적인 실시형태로서, 제2 홈 지점에는 한 층의 절연층이 피복되고, 제2 전극 시트(12) 중 제2 홈과 마주하는 영역에 적어도 한 층의 절연층이 설치된다.

제2 홈과 제2 전극 시트(12)가 마주하고, 제2 홈을 피복하는 그 중 한 층의 절연층은 제1 전극 시트(11) 상에 위치하고, 제2 홈을 피복하는 다른 절연층은 제2 전극 시트(12) 상에 위치한다.

일 선택적인 실시형태로서, 제2 전극 시트(12) 중 제2 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 제2 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않다. 상기 실시형태는 배터리 중 리튬 석출 발생 가능성을 낮추고, 배터리 구조의 안전성을 향상시킨다.

일 선택적인 실시형태로서, 제2 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복된다.

상기 실시형태에서, 제1 홈(112) 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되고, 탭이 용접되지 않은 제2 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되며, 제1 홈(112)과 제2 홈 지점을 피복하는 절연층은 도 3에 표기된 113이고, 모두 제1 전극 시트(11) 상에 위치한다. 마찬가지로, 제2 홈 지점의 절연층 사이의 사이즈와 위치 관계의 설정은 보다 여유로워, 보다 엄격한 위치 정렬과 사이즈 관계에 따른 누적 오차를 방지하고, 배터리 내부 단락 리스크를 줄이며, 코어의 일치성이 보다 높다. 상기 실시형태는 탭이 절연층을 찔러 배터리 내부가 단락되는 리스크를 방지한다.

일 선택적인 실시형태로서, 제1 홈(112) 지점의 적어도 두 층의 절연층 중 부분 또는 전부의 절연층은 모두 상기 제1 홈(112)을 피복한다.

상기 실시형태에서, 제1 홈(112) 지점의 적어도 두 층의 절연층 중 일부의 절연층은 제1 홈(112)을 피복하고, 배터리 구조의 에너지 밀도가 보다 높다. 또는, 제1 홈(112) 지점의 적어도 두 층의 절연층 중 모든 절연층은 모두 상기 제1 홈을 피복하고(112), 제1 홈(112)은 더욱 엄밀하고 더욱 견고하게 피복된다.

일 선택적인 실시형태로서, 제2 전극 시트(12)는 제2 집전체를 포함하고, 제2 집전체의 상표면과 하표면에 모두 제2 활물질층이 설치되어 있으며, 제2 활물질층 상에 제3 홈(121)과 제4 홈이 형성되어 있고, 제3 홈(121)과 제4 홈은 마주하여 형성되며, 각각 제2 집전체의 상표면과 하표면에 형성되고; 제3 홈(121) 지점에 제2 탭(122)이 용접되어 있고, 제3 홈(121)과 제4 홈 지점에는 모두 한 층의 절연층이 피복되고, 제1 전극 시트(11) 중 제3 홈(121)과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되고, 제1 전극 시트(11) 중 제4 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치된다.

제1 집전체와 제2 집전체의 조성 성분은 동일할 수 있고, 제1 활물질층과 제2 활물질층의 조성 성분은 동일할 수 있다. 제3 홈(121)은 제2 집전체의 상표면에 위치하고, 제3 홈(121)의 영역은 활물질이 제거되었으며, 제3 홈(121)의 바닥은 제2 집전체이다. 제4 홈은 제2 집전체의 하표면에 위치하고, 제4 홈의 영역은 활물질이 제거되었으며, 제4 홈의 바닥은 제2 집전체이다. 제3 홈(112)은 제1 전극 시트(11)와 마주하고, 제4 홈은 제1 전극 시트(11)와 마주한다.

제3 홈(121)과 제4 홈 지점에는 모두 한 층의 절연층이 피복되고, 도 3에 표기된 123과 같다. 제1 전극 시트(11) 중 제3 홈(121)과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되고, 제1 전극 시트(11) 중 제4 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되며, 도 3에 표기된 114와 같다. 제3 홈(121)을 피복하는 그 중 한 층의 절연층은 제2 전극 시트(12) 상에 위치하고, 제3 홈(121)을 피복하는 다른 한 층의 절연층은 제1 전극 시트(11) 상에 위치한다. 제4 홈을 피복하는 그 중 한 층의 절연층은 제2 전극 시트(12) 상에 위치하고, 제4 홈을 피복하는 다른 한 층의 절연층은 제1 전극 시트(11) 상에 위치한다.

일 선택적인 실시형태로서, 제1 홈(112), 제2 홈, 제3 홈(121), 제4 홈, 및 절연층은 모두 직사각형이고, 절연층은 접착지이다.

상기 실시형태에서, 제1 홈(112), 제2 홈, 제3 홈(121), 제4 홈, 및 절연층이 모두 직사각형이므로, 홈의 피복이 용이하고, 접착지의 접착 난이도를 낮추며, 홈 피복 정확성을 향상시키고, 배터리의 안전성을 향상시킨다.

일 선택적인 실시형태로서, 제1 전극 시트(11) 중 제3 홈(121)과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 제3 홈(121) 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않고, 제1 전극 시트(11) 중 제4 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 제4 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않다.

상기 실시형태는 배터리 중 리튬 석출 발생 가능성을 낮추고, 배터리 구조의 안전성을 향상시킨다. 홈 지점의 절연층이 모두 자체의 전극 시트에 위치할 때, 절연층 간의 사이즈와 위치 관계에 대한 설정이 보다 여유롭다. 홈 지점의 절연층이 각각 다른 전극 시트에 위치할 때, 절연층 간의 사이즈와 위치 관계에 대한 설정이 보다 엄격하다.

도 1에 표기된 115, 도 2에 표기된 116, 도 3에 표기된 113, 114, 및 123, 도 4에 표기된 124, 도 5에 표기된 116은 모두 절연층이다.

본 실시형태에서, 배터리는 제1 전극 시트(11), 제2 전극 시트(12), 제1 탭(111), 및 절연 분리막을 포함하고; 제1 전극 시트(11), 절연 분리막, 및 제2 전극 시트(12)는 순차적으로 적층되고 권취되어 설치되며; 제1 전극 시트(11)는 제1 집전체를 포함하고, 제1 집전체의 상표면과 하표면에는 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고, 제1 활물질층 상에 제1 홈(112)과 제2 홈이 형성되어 있고, 제1 홈(112)과 제2 홈은 마주하여 형성되며, 각각 제1 집전체의 상표면과 하표면에 위치하고; 제1 탭(111)은 제1 홈(112) 지점에 용접되고, 제1 홈(112) 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되고, 탭이 용접되지 않은 제2 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복된다. 이에 따라 종래기술 중 제1 용접 자국을 피복하는 제3 절연층과 제4 절연층이 제2 전극 시트 상에 피복되는 것과 비교하여, 절연층 사이즈와 위치의 누적 오차에 따른 배터리 내부 단락 리스크를 줄이며, 본 실시형태는 배터리 구조의 안전성을 향상시킬 수 있다.

실시형태 2

권취 코어를 구비하는 배터리는 일반적으로 탭 중치 기술을 이용한다. 즉, 특정 공정을 사용하여 전극 시트 표면 부분 영역의 활물질층을 제거하고, 전극 시트 중 활물질층을 제거한 후 노출된 집전체 상에 탭을 용접한다. 하지만, 탭이 전극 시트의 집전체 상에 용접된 후 노출된 집전체를 완전히 피복하지 않으며, 다시 말하면, 탭의 주위에 여전히 노출된 집전체가 존재한다. 리튬 이온 배터리는 충전하는 과정에서 리튬 석출 현상이 발생하게 되며, 음극 시트 상의 노출된 집전체와 맞은 편의 양극 시트 상에 활성 활물질층이 존재할 때, 활성 활물질층으로부터의 리튬 이온이 양극 시트와 음극 시트 사이의 분리막을 통과하여 음극 시트의 노출된 집전체 표면으로부터 금속 리튬이 석출되므로, 리튬 이온 배터리의 열폭주를 초래하여 안전 사고를 유발할 수 있다.

도 6은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 1이고; 도 7은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 2이고; 도 8은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 3이고; 도 9는 본 출원의 실시형태에 따른 배터리의 부분 구조도 4이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 상술한 기술 문제를 해결하기 위하여, 본 실시형태는 배터리를 제공하며, 양극 시트(10), 음극 시트(20), 및 양극 시트(10)와 음극 시트(20) 사이에 위치하는 절연 분리막(30)을 포함하고, 여기서, 절연 분리막(30)은 권취 코어의 양극 시트(10)와 음극 시트(20) 사이를 서로 절연시킬 수 있으며, 절연 분리막(30) 상에 리튬 이온이 통과하기 위한 공극이 구비되어, 권취 코어를 구비하는 리튬 이온 배터리가 정상적으로 동작할 수 있도록 확보한다.

구체적으로, 리튬 이온 배터리 충전시, 리튬 이온이 양극 재료의 결정 격자로부터 탈리되고, 전해질을 따라 절연 분리막을 통과한 후 음극 재료의 결정 격자로 삽입되어, 음극은 리튬이 풍부하고, 양극은 리튬이 결핍되게 되고; 리튬 이온 배터리 방전시, 리튬 이온이 음극 재료의 결정 격자로부터 탈리되고, 전해질을 따라 절연 분리막을 통과한 후 양극 재료의 결정 격자로 삽입되어, 양극은 리튬이 풍부하고, 음극은 리튬이 결핍되게 된다.

본 실시형태의 음극 시트(20)는 음극 집전체(21), 음극 활물질층(22), 및 음극 집전체(21) 표면에 설치된 네거티브 탭(23)을 포합하고, 네거티브 탭(23)은 용접 방식으로 음극 집전체(21)의 표면에 설치될 수 있고, 다른 방식을 통해 음극 집전체(21)의 표면에 설치될 수도 있다. 구체적으로, 음극 활물질층(22)은 음극 집전체(21)의 표면에 피복되며, 음극 활물질층(22)은 네거티브 탭(23)을 회피하는 제1 홈(24)을 구비하고, 즉, 제1 홈(24)에 위치하는 음극 집전체(21)의 표면은 음극 활물질층(22)이 피복되지 않고, 네거티브 탭(23)은 제1 홈(24)에 위치한다.

일반적인 경우, 네거티브 탭(23)을 음극 집전체 표면의 제1 홈(24)에 용이하게 설치하기 위하여, 제1 홈(24)의 면적을 제1 홈(24)에 위치하는 네거티브 탭(23)의 면적보다 크게 설치하며, 다시 말하면, 제1 홈(24)에 설치되는 네거티브 탭(23)은 제1 홈(24)에 노출된 음극 집전체(21)를 완전히 피복하지 않으므로, 네거티브 탭(23)의 주위에 여전히 노출된 음극 집전체(21)가 존재하게 된다. 리튬 이온 배터리의 순환 과정에서 특히 리튬 이온 배터리의 충전 과정에서, 전해질 중의 리튬 이온은 네거티브 탭(23) 주위의 노출된 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출될 수 있으므로, 리튬 이온 배터리의 열폭주를 초래하여 안전 사고를 유발할 수 있다.

본 실시형태의 제1 홈(24)과 양극 시트(10) 사이의 절연 분리막은 제1 홈(24)을 피복하는 절연층(31)이 설치되어 있고, 상기 절연층(31)은 제1 홈(24) 맞은 편에 위치하는 양극 시트(10) 상의 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지할 수 있으므로, 리튬 이온이 제1 홈(24)에서 금속 리튬으로 석출되어 네거티브 탭(23) 주위의 노출된 음극 집전체(21)의 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생되는 것을 방지한다

이해할 수 있는 바와 같이, 절연층(31)이 제1 홈(24)을 피복하도록 설치하여, 즉 절연층(31)의 사이즈를 제1 홈(24)의 사이즈보다 크게 설치하여야 하며, 이에 따라 코어 권취 완료 후 절연층(31)이 제1 홈(24)을 완전히 피복하도록 하여, 리튬 이온이 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로 구현할 때, 리튬 이온 배터리의 권취 코어가 양극 시트(10), 음극 시트(20), 및 양극 시트(10)와 음극 시트(20) 사이에 위치하는 절연 분리막(30)을 포함하고, 음극 시트(20)는 음극 집전체(21) 및 음극 집전체 표면에 피복되는 음극 활물질층(22)을 포함하고, 음극 집전체(21)의 표면에는 음극 활물질층(22)이 피복되지 않은 제1 홈(24)이 구비되고, 네거티브 탭(23)은 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에 설치되도록 구성하여, 권취 코어가 리튬 이온 배터리에서 정상적으로 기능하도록 확보한다. 리튬 이온 배터리의 충전 과정에서, 제1 홈(24) 맞은 편에 위치하는 양극 시트(10)로부터 탈리된 리튬 이온이 제1 홈(24)으로 진입하고 음극 집전체(21) 표면에 금속 리튬이 석출되는 것을 방지하기 위하여, 제1 홈(24)과 양극 시트(10) 사이에 위치하는 절연 분리막에 제1 홈(24)을 피복하는 절연층(31)이 설치되고, 절연층(31)은 양극 시트(10)로부터 탈리된 리튬 이온이 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지하여, 리튬 이온이 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출되는 것을 방지할 수 있으므로, 리튬 이온 배터리 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 리튬 이온 배터리가 고속으로 충전하는 과정에서 금속 리튬이 석출되어 발생되는 안전 리스크를 낮출 수 있다.

본 실시형태의 권취 코어는 양극 시트(10), 음극 시트(20), 및 양극 시트(10)와 음극 시트(20) 사이에 위치하는 절연 분리막(30)을 포함하고, 절연 분리막(30)은 양극 시트(10)와 음극 시트(20) 사이의 상호 절연을 확보하고; 음극 시트(20)는 음극 집전체(21), 음극 활물질층(22), 및 음극 집전체(21) 표면에 설치된 네거티브 탭(23)을 포함하고, 음극 활물질층(22)은 음극 집전체(21)의 표면에 피복되며, 음극 활물질층(22)은 네거티브 탭(23)을 회피하는 제1 홈(24)을 구비하고, 음극 집전체(21) 표면에 설치된 네거티브 탭(23)은 제1 홈(24)에 위치하고; 제1 홈(24)과 양극 시트(10) 사이의 절연 분리막(30)에 리튬 이온이 통과하는 것을 차단하는 절연층(31)이 설치되고, 절연층(31)은 제1 홈(24)을 피복하도록 하고, 즉, 절연층(31)의 사이즈는 제1 홈(24)의 사이즈보다 크게 형성되어, 제1 홈(24)을 완전히 피복하므로, 양극 시트(10)의 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지하고, 리튬 이온이 제1 홈(24)에서 금속 리튬으로 석출되어 음극 집전체(21) 상에 부착되는 것을 방지할 수 있으며, 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지하고, 이에 따라 리튬 이온 배터리가 고속 충전하는 과정에서 금속 리튬이 석출됨에 따른 안전 리스크를 낮출 수 있다.

제1 홈(24)과 양극 시트(10) 사이에 제1 홈(24)을 피복하는 절연층(31)을 설치하는 구현 형태는 아래와 같은 세 가지 가능한 구현 형태를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

제1 가능한 구현 형태는 도 6에 도시된 바와 같이, 절연층(31)을 절연 분리막(30)의 양극 시트(10)를 향하는 일면에 설치하고, 구체적으로 구현할 때, 양극 시트(10)로부터 탈리된 리튬 이온이 절연 분리막(30)을 통과하기 전에 절연층(31)에 의해 차단되므로, 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입할 수 없으며, 이에 따라 리튬 이온이 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출되는 것을 방지하여, 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의한 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제2 가능한 구현 형태는 도 7에 도시된 바와 같이, 절연층(31)을 절연 분리막(30)의 음극 시트(20)를 향하는 일면 상에 설치하며, 구체적으로 구현할 때, 양극 시트(10)로부터 탈리된 리튬 이온이 절연 분리막(30)을 통과한 후 절연층(31)에 의해 차단되므로, 이에 따라 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입할 수 없고, 이에 따라 리튬 이온이 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출되어, 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

제3 가능한 구현 형태는 도 8에 도시된 바와 같이, 절연 분리막(30)의 양극 시트(10)를 향하는 일면 및 절연 분리막(30)의 음극 시트(20)를 향하는 일면 모두에 절연층(31)이 설치되며, 구체적으로 구현할 때, 양극 시트(10)로부터 탈리된 리튬 이온이 절연 분리막(30)을 통과하기 전에 절연층(31)에 의해 차단되며, 이에 따라 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입할 수 없고, 양극 시트(10)와 절연 분리막(30) 사이 및 음극 시트(20)와 절연 분리막(30) 사이에 모두 절연층(31)이 설치되므로, 더욱 효과적으로 리튬 이온이 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 리튬 이온이 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출되어, 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로, 제1 홈(24)과 양극 시트(10) 사이의 절연 분리막(30)에 절연층(31)이 설치되는 구현 형태는 아래와 같은 세가지 가능한 구현 형태를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.

제1 구현 형태: 절연층(31)을 절연 분리막(30)의 표면에 접착하고, 예를 들어, 절연층(31)의 절연 분리막(30)을 향하는 일면에 제1 접착제층을 설치하여, 절연층(31)을 제1 접착제층을 통해 절연 분리막(30)과 일체로 접착할 수 있다. 절연층(31)은 절연 분리막(30)의 양극 시트(10)를 향하는 일면에 접착될 수 있고, 절연 분리막(30)의 음극 시트(20)를 향하는 일면에 접착될 수도 있고, 절연 분리막(30)의 양면 모두에 절연층(31)을 접착할 수도 있다. 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층일 수 있으며, 여기서, 상온은 정상적 환경에 있는 실온을 의미하고, 다시 말하면, 실온 환경에서 핫멜트 접착제층은 점착성을 가지지 않으며; 제1 접착제층은 절연층(31)을 절연 분리막(30) 상에 접착시킬 수 있는 다른 접착제층일 수도 있으며, 여기서는 반복되는 설명을 생략한다.

구체적으로 구현할 때, 코어를 권취하는 과정에서, 절연층(31)을 절연 분리막(30)의 제1 홈(24)과 대응되는 위치에 접착하며, 절연 분리막(30)의 양극 시트(10)를 향하는 일면에 접착하든, 또는 절연 분리막(30)의 음극 시트(20)를 향하는 일면에 접착하든, 또는 절연 분리막(30)의 양면 모두에 절연층(31)을 접착하든, 절연층(31)이 권취 코어의 권취 완료 후 제1 홈(24)을 피복할 수만 있으면 되므로, 리튬 이온이 절연층(31)을 통과하여 제1 홈(24)으로 진입하는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 리튬 이온이 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬으로 석출되어, 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 절연층(31)의 절연 분리막(30)과 배면하는 일면에 제2 접착제층을 설치하되, 제2 접착제층은 전해질 팽윤성 감압 접착제층으로 설치할 수도 있으며, 전해질 팽윤성 감압 접착제층은 전해질을 만나면 팽윤되며 접착물과의 접합이 분리된다. 여기서, 전해질 팽윤성 감압 접착제층은 에폭시계, 폴리우레탄계, 아크릴계, 또는 고무계를 점착제로서 사용하여, 상기 전해질 팽윤성 감압 접착제층이 전해질에 침지된 후, 접착력이 초기 상태의 5% 이내로 감소되도록 할 수 있으며, 즉, 초기 접착력은 0.1 ~ 0.3 N/mm이고, 전해질에 침지된 후의 접착력은 0.015 N/mm보다 작으며, 바람직하게는 0.010 N/mm 이하이다.

구체적으로 구현할 때, 절연층(31)이 양극 시트(10)와 절연 분리막(30) 사이에 위치하는 예를 들면, 코어를 권취하는 과정에서, 절연층(31)의 제2 접착제층 즉 전해질 팽윤성 감압 접착제층이 설치된 일면을 양극 시트(10)의 기설정 위치에 접착하고 권취하며, 여기서, 기설정 위치는 코어 권취 완료 후 양극 시트 상의 제1 홈(24)과 마주하는 위치이며, 즉, 기설정 위치에 접착된 절연층(31)은 코어 권취 완료 후 제1 홈(24)을 피복하며, 절연층(31)의 제1 접착제층 즉 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층이 설치된 일면은 절연 분리막(30)과 접촉하고; 권취 완료 후, 권취 완료된 코어에 대해 핫프레스하며, 핫프레스 온도는 30℃ ~ 90℃일 수 있고, 핫프레스에 의해 절연 분리막(30)과 접촉되는 제1 접착제층 즉 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층의 점착성이 증가되며, 이에 따라 절연 분리막(30)과 일체로 접착되고; 권취 코어를 외장재에 패키징하고 전해질을 주입한 후, 전해질에 의해 제2 접착제층 즉 전해질 팽윤성 감압 접착제층이 팽윤되며 양극 시트(10)와의 접합이 분리되어, 절연층(31)이 최종적으로 절연 분리막(30) 상에 접합되도록 하며, 이에 따라 양극 시트(10)의 성능을 방해하지 않는다. 여기서, 절연층(31)을 양극 시트(10) 상에 접착함으로써 절연층(31)을 보다 우수하게 포지셔닝하여, 권취 완료 후 절연층(31)이 보다 정확하게 제1 홈(24)을 피복할 수 있도록 하고; 제1 접착제층을 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층으로 설치하여, 권취하는 과정에서 절연층(31)이 기기의 수송 롤러에 접착되어 접착제층이 탈락되거나 전극 시트가 찢어지는 것을 방지하며, 동시에 절연층(31)의 표면에 과량의 먼지가 흡착되어, 배터리의 안전 성능에 불리한 것을 방지할 수 있다.

제2 구현 형태: 절연층(31)이 스프레이 방식을 통해 절연 분리막(30)의 표면에 부착될 수 있으며, 구체적으로, 절연층(31)은 절연 분리막(30)의 양극 시트(10)를 향하는 일면에 부착될 수 있고, 절연 분리막(30)의 음극 시트(20)를 향하는 일면에 부착될 수도 있고, 절연 분리막(30)의 양면 모두에 절연층(31)이 도포될 수도 있다. 스프레이 방식을 통해 형성된 절연층은 폴리프로필렌층, 폴리에틸렌층, 또는 다른 중합체층일 수 있고, 금속층 또는 다른 무기물층 등일 수도 있다.

또한, 절연층(31)은 다른 방식을 통해 절연 분리막(30)의 표면에 설치될 수도 있다. 또는, 절연층(31)은 실제 수요에 따라 절연 분리막(30)과 양극 시트(10) 사이에 설치되거나, 또는 절연 분리막(30)과 음극 시트(20) 사이에 설치될 수도 있다.

선택적으로, 절연층(31)을 가공 형성하는 재질은 폴리에스터 수지를 포함할 수 있고, 본 실시형태의 절연층(31)에 대한 요구를 만족할 수 있는 다른 재료를 포함할 수도 있으며, 여기서는 반복되는 설명을 생략한다.

본 실시형태의 절연층(31)의 두께는 10μm 내지 20μm로 설정되어, 절연층(31)의 두께가 권취 코어의 성능에 불리한 영향을 미치지 않도록 확보할 수 있다.

제3 구현 형태: 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)에 피복된 부분에 대해 가열 처리하여 절연층(31)을 형성할 수 있다. 여기서, 절연 분리막(30)은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계로부터 선택될 수 있고, 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계의 절연 분리막(30)은 가열 처리된 후 절연 분리막(30) 상의 리튬 이온이 통과하는 공극을 폐쇄하여, 리튬 이온이 통과하는 것을 막는 절연층(31)으로 형성될 수 있다.

여기서, 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)에 피복된 부분에 대해 가열 처리하는 방식은 접촉식 가열일 수 있고, 예를 들어, 가열판을 통해 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)에 피복된 부분과 직접 접촉시켜 가열하여, 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)의 부분 클로즈 포어에 피복되도록 할 수 있고; 비접촉식 가열일 수도 있으며, 예를 들어, 적외선 램프로 절연 분리막(30)의 제1 홈(24)에 피복된 부분에 대해 가열하여, 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)의 부분 클로즈 포어에 피복되도록 할 수도 있으며; 절연 분리막(30)이 제1 홈(24)에 피복된 부분에 대해 가열 처리하는 온도는 120℃ ~ 250℃일 수 있고, 가열 처리의 시간은 1s ~ 5s일 수 있다.

나아가, 양극 시트(10)는 양극 집전체(110)와 양극 활물질층(120)을 포함하고, 양극 활물질층(120)은 양극 집전체(110)의 표면에 피복되며, 양극 집전체(110) 상에 활물질층이 없는 영역(13)이 형성되어 있고, 활물질층이 없는 영역(13)이 제1 홈(24)과 마주하므로, 제1 홈(24) 맞은 편의 양극 시트(10) 상에 리튬 이온이 생성되는 활물질이 존재하지 않고, 이에 따라 제1 홈(24) 맞은 편의 양극 시트(10) 상으로부터 리튬 이온이 탈리되어 제1 홈(24)으로 진입하고, 제1 홈(24)의 음극 집전체(21) 표면에서 금속 리튬이 석출되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 리튬 이온 배터리의 열폭주에 의해 안전 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 동시에 리튬 이온 배터리가 고속 충전하는 과정에서 금속 리튬이 석출됨에 의한 안전 리스크를 낮출 수 있다.

본 실시형태는 배터리의 권취 코어 제조 방법을 더 제공하며, 아래의 단계들을 포함할 수 있다.

양극 시트, 절연층, 음극 시트, 및 절연 분리막을 제공하며, 음극 시트는 음극 집전체, 음극 활물질층, 및 음극 집전체 표면에 설치된 네거티브 탭을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 피복되며, 음극 활물질층은 네거티브 탭을 회피하는 제1 홈을 구비하고, 네거티브 탭은 제1 홈에 위치하며, 예를 들어 네거티브 탭은 제1 홈에 용접될 수 있다.

절연층의 일면에 제1 접착제층을 설치하고, 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층일 수 있고, 구체적으로, 제1 접착제층은 절연층의 표면에 도포될 수 있고, 절연층의 표면에 접착될 수도 있으며, 다른 방식을 통해 절연층의 표면에 설치될 수도 있다. 절연층의 타면에 제2 접착제층을 설치하며, 제2 접착제층은 전해질 팽윤성 감압 접착제층일 수 있고, 절연층과 양극 시트를 일체로 접합할 수 있는 다른 접착제층일 수도 있다. 구체적으로, 제2 접착제층은 절연층의 표면에 도포될 수 있고, 절연층의 표면에 접착될 수도 있으며, 다른 방식을 통해 절연층의 표면에 설치될 수도 있다.

절연층의 제2 접착제층이 설치된 일면을 양극 시트의 기설정 위치에 접착하고, 여기서, 기설정 위치는 코어 권취 완료 후 제1 홈과 마주하는 양극 시트 상의 위치를 가리키며, 즉, 기설정 위치에 접착된 절연층은 코어 권취 완료 후 제1 홈을 피복하게 된다.

양극 시트의 절연층이 접착된 일면에 순차적으로 절연 분리막과 음극 시트를 적층 설치하고, 음극 시트 상의 제1 홈이 절연 분리막을 향하도록 하며, 이때, 제1 접착제층, 즉 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층이 설치된 절연층의 일면은 절연 분리막과 접촉하고, 핫멜트 접착제층은 상온에서 점착성이 없으므로, 절연층은 절연 분리막과 일체로 접착되지 않고, 이에 따라 추후의 권취 과정에 불리한 영향을 미치는 것을 방지한다.

양극 시트, 절연 분리막, 및 음극 시트로 형성된 적층 구조에 대해 권취하여 권취 코어를 형성하며, 이때, 양극 시트 상에 접착된 절연층은 제1 홈을 피복하여, 리튬 이온이 절연층을 통과하여 제1 홈으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.

권취 코어를 핫프레스 처리하고, 핫프레스 처리는 절연 분리막과 접촉하는 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층의 점착성을 크게 하므로, 핫멜트 접착제층이 설치된 절연층의 일면이 절연 분리막과 일체로 접착되도록 하여, 절연층이 보다 신뢰적으로 제1 홈을 피복할 수 있도록 할 수 있다.

구체적으로 구현할 때, 우선 절연층을 양극 시트 상에 접착해 절연층을 보다 우수하게 포지셔닝하여, 코어 권취 완료 후 절연층이 보다 정확하게 제1 홈을 피복할 수 있도록 할 수 있고; 절연층의 절연 분리막과 접촉되는 일면을 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층으로 설치하여, 권취 및 재료를 제공하는 과정에서 양극 시트 상에 접합된 절연층이 기기의 수송 롤러 상에 접착되어 접착제층이 탈락되거나 양극 시트가 찢어지는 것을 방지할 수 있으며, 동시에 절연층의 표면에 과량의 먼지가 흡착되어 배터리의 안전 성능에 불리한 것을 방지할 수 있다.

나아가, 제2 접착제층은 전해질 팽윤성 감압 접착제층으로 설치할 수 있으며, 즉, 권취 코어가 외장재에 패키징되고 전해질을 주입한 후, 전해질에 의해 절연층 상에 설치된 전해질 팽윤성 감압 접착제층이 팽윤되며 양극 시트와의 접합이 분리되어, 절연층이 최종적으로 절연 분리막 상에 접합되도록 하며, 이에 따라 양극 시트의 성능에 영향을 미치지 않게 된다.

실시형태 3

도 10은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 구조도이고; 도 11은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 측면도이고; 도 12는 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 제1 측면의 구조도이고; 도 13은 본 출원의 실시형태에 따른 배터리 전극 시트의 제2 측면의 구조도이다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 본 실시형태는 배터리를 제공하며, 전극 시트(1) 및 탭(2)을 포함하고, 전극 시트(1)는 집전체를 포함하고, 집전체는 제1 표면(3)과 제2 표면(4)을 포함하고, 제1 표면(3)과 제2 표면(4)에는 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고, 제1 활물질층 상에 제1 홈(5)과 제2 홈(6)이 형성되어 있고, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)은 마주하여 제1 표면(3)과 제2 표면(4)에 형성되고, 탭(2)은 제1 홈(5)에 전기적으로 연결되고, 제1 홈(5)의 면적은 제2 홈(6)의 면적보다 크다.

상기 배터리 전극 시트는, 제1 홈(5)의 면적을 제2 홈(6)의 면적보다 크게 설정하여, 제1 표면(3)을 제거할 때, 제1 활물질층과 홈에 단차가 존재하여 깨끗이 제거되지 않거나 전극 시트가 파손되는 현상을 방지하고, 제거 작업이 단순해지도록 한다.

구체적으로, 상기 실시형태에서, 제1 표면(3)과 제2 표면(4)의 연결선 방향 상에서, 제1 홈(5)의 투영은 제2 홈(6)의 투영을 완전히 커버하고, 바람직하게는 제2 홈(6)의 면적은 제1 홈(5)의 면적의 60 ~ 90%이다. 예를 들어, 제1 홈(5)과 상기 제2 홈(6)의 인접한 변의 최소 거리를 n으로 설정하면, 0.5mm≤n≤3.5mm을 만족하여야 한다. 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 인접한 변의 최대 거리를 x로 설정하면, 0.5mm≤x≤3.5mm를 만족하여야 한다. 특별히 설명하면, 여기에서는 예시적으로 설명할 뿐, 이에 대해 한정되지 않으며, 변환 가능하게는, 다른 가능한 실시형태에서, 상술한 면적 비율을 어느 정도 조정할 수도 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 집전체는 전류를 집전하는 구조 또는 부재로서, 리튬 이온 배터리 상에서는 주로, 구리 호일, 알루미늄 호일과 같은 금속 호일을 가리킨다. 제1 활물질층은 제1 활물질을 포함하는 코팅층으로서, 변환 가능하게는, 제1 활물질층은 복수의 코팅층이 조합되어 이루어진 다층 구조로서, 그 중 적어도 한 층의 코팅층에는 제1 활물질이 포함되어 있다.

실제 작업시, 스크레이퍼를 이용하여 전극 시트 본체(1) 상의 제1 활물질층에 대해 물리적 방법으로 제거하여 표면 상태가 양호한 집전체가 노출되도록 하고, 홈과 집전체의 베이스가 연결되도록 한다. 본 실시형태에서 가리키는 제1 활물질층은 페이스트이다.

선택적으로, 전극 시트(1)는 양극 시트 및/또는 음극 시트를 포함한다. 상기 실시형태에서, 양극 시트를 예로 들어 설명한다. 하지만 본 실시형태는 이에 대해 한정되지 않으며, 변환 가능한 실시형태로서, 다른 가능한 실시형태에서, 상기 제1 홈(5)과 제2 홈(6)을 음극 시트 상에 형성할 수도 있다. 또 다른 가능한 실시형태에서, 상기 제1 홈(5)과 제2 홈(6)을 동시에 양극 시트과 음극 시트 상에 형성할 수도 있다.

한편, 특별히 설명하면, 상기 실시형태에서, 양극 시트 상에 상기 제1 홈(5)과 제2 홈(6)이 형성되어 있지만, 본 실시형태는 형성되는 홈의 수량에 대해 구체적으로 한정되지 않으며, 여기서는 예시적으로 설명할 뿐이다. 변환 가능한 실시형태로서 다른 가능한 실시형태에서, 동일 양극 시트 상에 둘 또는 다른 수량의 홈을 형성할 수도 있다. 그 구체적인 수량은 구체적인 사용 경우에 따라 결정할 수 있다.

설치시, 제1 표면(3)과 제2 표면(4) 연결선의 방향상에서, 제1 홈(5)의 투영이 제2 홈(6)의 투영을 완전히 커버하도록 하여야 한다.

선택적으로, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면은 직사각형을 이룬다. 본 실시형태에 따른 횡단면은 제1 표면(3)과 제2 표면(4)의 연결선에 수직인 평면이다.

구체적으로, 상기 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면이 직사각형인 예를 들어 설명하겠다. 여기서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면이 직사각형일 때, 제1 홈(5)을 직사각형의 제1 면으로 간주하고, 제2 홈(6)을 직사각형의 제2 면으로 간주하며, 이때, 상기 직사각형의 제1 면의 길이는 제2 면의 길이보다 크고, 상기 직사각형의 제1 면의 폭은 제2 면의 폭보다 크다. 변환 가능하게, 홈의 횡단면은 마름모꼴 또는 정사각형 등의 다른 규칙적 다각형 형상일 수도 있다. 하지만 어떠한 다각형 형상인지를 불문하고 모두 탭(2)이 인서트될 수 있어야 한다.

변환 가능한 실시형태로서 다른 가능한 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면은 비규칙적 다각형 형상일 수도 있으며, 여기서, 횡단면은 제1 표면(3)과 제2 표면(4)의 연결선에 수직인 평면이다.

구체적으로, 상기 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면을 제1 표면(3)이 사다리꼴 형상이고, 제2 표면(4)이 직사각형 형상이도록 형성하는 예를 들어 설명한다. 여기서, 상기 사다리꼴의 면적은 직사각형의 면적보다 커야 한다. 변환 가능하게, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면은 다른 비규칙적 다각형 형상일 수도 있지만, 어떠한 비규칙적 다각형 형상이든지를 불문하고, 상기 사다리꼴 형상과 직사각형의 인접한 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 변의 최소 차이는 0mm보다 커야 하며, 탭(2)이 인서트될 수 있어야 한다.

변환 가능한 실시형태로서 다른 가능한 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면은 원형을 이루며, 횡단면은 제1 표면(3)과 제2 표면(4)의 연결선에 수직인 평면이다.

구체적으로, 상기 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면이 원형을 이루는 예를 들어 설명한다. 여기서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 횡단면이 원형을 이룰 때, 제1 홈(5)을 원형의 제1 면으로 간주하고, 제2 홈(6)을 원형의 제2 면으로 간주하며, 이때, 상기 원형의 제1 면의 반경은 제2 면의 반경보다 크다.

선택적으로, 상기 실시형태에서, 제1 홈(5)의 중심 축선과 제2 홈(6)의 중심 축선이 이루는 평면은 제1 표면(3)과 상기 제2 표면(4)의 연결선과 겹치거나 평행하다. 탭(2)이 제1 홈(5)에 더욱 잘 인서트되도록 할 수 있다. 본 실시형태는 이에 대해 한정되지 않으며, 변환 가능하게, 다른 가능한 실시형태에서, 제1 홈(5)과 제2 홈(6)의 중심 축선이 제1 표면(3)과 제2 표면(4)의 연결선과 평행하도록 할 수도 있다.

실시형태 4

실시형태 1 내지 실시형태 3의 기초 상에서, 본 실시형태는 전자기기를 제공하며, 상기 전자기기는 배터리를 포함한다.

본 실시형태에 따른 배터리는 실시형태 1 내지 실시형태 3에 따른 배터리의 구조와 동일하며, 동일하거나 유사한 기술 효과를 얻을 수 있으며, 여기서는 반복되는 설명을 생략하는 바, 구체적으로 상술한 실시형태의 기재를 참조할 수 있다.

본 출원의 기재에서, 특별히 설명하면, 별도의 명확한 규정 및 한정이 존재하지 않는 한, "설치", "장착", "서로 연결", "연결" 등은 넓은 범위로 이해하여야 하며, 예를 들어 고정적 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있으며, 또는 일체적 연결일 수도 있고; 기계적 연결일 수 있고, 전기적 연결일 수도 있고, 직접적 연결일 수 있고, 중간 매체를 통한 간접적 연결일 수도 있고, 두 소자 내부의 연통일 수 있다. 통상의 기술자는 구체적인 경우에 따라 본 출원에서의 상술한 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

특별히 설명하면, 본문에서, 제1 및 제2 등의 관계적 용어는 하나의 엔티티 또는 조작을 다른 하나의 엔티티 또는 조작과 구분하기 위한 것일 뿐, 반드시 이러한 엔티티 또는 조작 사이에 그 어떤 이러한 실제적 관계 또는 순서가 존재할 것을 요구하거나 암시하는 것은 아니다.

상술한 내용은 본 출원의 구체적인 실시형태일 뿐, 본 출원의 보호 범위는 이에 한정되지 않는다. 본 분야의 통상의 기술자는 본 출원에 개시된 기술 범위 내에서, 변화 또는 대체를 쉽게 예견할 수 있으며, 모두 본 출원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 첨부된 청구범위의 보호 범위에 준한다.

Claims (27)

1. 제1 전극 시트, 제2 전극 시트, 및 절연 분리막을 포함하고, 상기 제1 전극 시트, 상기 절연 분리막, 및 상기 제2 전극 시트는 순차적으로 적층되고 권취되어 설치되며;
   상기 제1 전극 시트는 제1 집전체와 제1 탭을 포함하고, 상기 제1 집전체는 제1 표면과 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면에는 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고; 상기 제1 활물질층 상에 제1 홈과 제2 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈은 각각 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 상에 위치하며, 위치가 서로 마주하고; 상기 제1 탭은 상기 제1 홈 내에 용접되고; 상기 제1 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제2 홈 지점에는 적어도 한 층의 절연층이 피복되는 것을 특징으로 하는 배터리.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되는 것을 특징으로 하는 배터리.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 홈 지점에는 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제2 전극 시트 중 상기 제2 홈과 마주하는 영역에 적어도 한 층의 절연층이 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 전극 시트 중 상기 제2 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제2 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 배터리.
5. 제2항에 있어서, 상기 제2 홈 지점에는 적어도 두 층의 절연층이 피복되는 것을 특징으로 하는 배터리.
6. 제2항에 있어서, 상기 제1 홈 지점의 적어도 두 층의 절연층 중, 부분 또는 전부의 절연층은 모두 상기 제1 홈을 피복하는 것을 특징으로 하는 배터리.
7. 제2항에 있어서, 상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 탭을 포함하고, 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면은 모두 제2 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제2 활물질층 상에 각각 제3 홈과 제4 홈이 형성되어 있고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈은 각각 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면에 위치하며, 위치가 마주하고;
   상기 제2 탭은 상기 제3 홈 내에 용접되고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈 지점에는 모두 한 층의 절연층이 피복되고, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제3 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되고, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제4 홈과 마주하는 영역에 한 층의 절연층이 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 홈, 상기 제2 홈, 상기 제3 홈, 상기 제4 홈, 및 상기 절연층은 모두 직사각형이고, 상기 절연층은 접착지인 것을 특징으로 하는 배터리.
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 전극 시트 중 상기 제3 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제3 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않고; 상기 제1 전극 시트 중 상기 제4 홈과 마주하는 영역의 절연층의 길이 및/또는 폭은 상기 제4 홈 지점의 절연층의 상응한 길이 및/또는 폭보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 배터리.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 시트는 음극 시트이고, 상기 제2 전극 시트는 양극 시트이고; 상기 제1 홈과 상기 제2 전극 시트 사이의 상기 절연 분리막에는 상기 제1 홈을 피복하는 절연층이 설치되어 있고, 상기 절연층은 리튬 이온이 통과하는 것을 막는 것을 특징으로 하는 배터리.
11. 제10항에 있어서, 상기 절연층은 상기 절연 분리막의 상기 제1 전극 시트를 향하는 일면에 위치하고; 및/또는,
    상기 절연층은 상기 절연 분리막의 상기 제2 전극 시트를 향하는 일면에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리.
12. 제11항에 있어서, 상기 절연층은 제1 접착제층을 통해 상기 절연 분리막과 접착되고, 상기 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층인 것을 특징으로 하는 배터리.
13. 제12항에 있어서, 상기 절연층의 상기 절연 분리막과 배면하는 일면에 제2 접착제층이 설치되어 있고, 상기 제2 접착제층은 전해질 팽윤성 감압 접착제층인 것을 특징으로 하는 배터리.
14. 제11항에 있어서, 상기 절연층은 스프레이 방식을 통해 상기 절연 분리막의 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 배터리.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연층은 폴리에스터 수지를 포함하고; 및/또는,
    상기 절연층의 두께는 10μm ~ 20μm인 것을 특징으로 하는 배터리.
16. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 분리막은 폴리에틸렌계 또는 폴리프로필렌계로부터 선택되고, 상기 절연 분리막의 일부는 상기 제1 홈에 피복되어 가열 처리된 후 상기 절연층을 형성하고; 및/또는,
    상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 활물질층을 포함하고, 상기 제2 활물질층은 상기 제2 집전체의 표면에 피복되며, 상기 제2 집전체 상에는 활물질층이 없는 영역이 형성되고, 상기 활물질층이 없는 영역은 상기 제1 홈과 마주하는 것을 특징으로 하는 배터리.
17. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈의 면적은 상기 제2 홈의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리.
18. 제17항에 있어서, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 연결선의 방향상에서, 상기 제1 홈의 투영은 상기 제2 홈의 투영을 완전히 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리.
19. 제17항에 있어서, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 횡단면은 모두 직사각형 또는 원형을 이루고, 상기 횡단면은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 연결선에 수직인 평면인 것을 특징으로 하는 배터리.
20. 제17항에 있어서, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 횡단면이 모두 직사각형을 이룰 때, 상기 제1 홈의 변의 길이가 상기 제2 홈의 변의 길이보다 크고, 상기 제1 홈의 폭이 상기 제2 홈의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리.
21. 제17항에 있어서, 상기 제2 홈의 면적은 상기 제1 홈의 면적의 60 ~ 90%인 것을 특징으로 하는 배터리.
22. 제17항에 있어서, 상기 제1 홈의 중심 축선과 상기 제2 홈의 중심 축선이 이루는 평면은 상기 제1 표면과 상기 제2 표면의 연결선과 겹치거나 평행한 것을 특징으로 하는 배터리.
23. 제17항에 있어서, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 인접한 변의 최소 거리는 n이고, 여기서, 0.5mm≤n≤3.5mm인 것을 특징으로 하는 배터리.
24. 제17항에 있어서, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈의 인접한 변의 최대 거리가 x이고, 여기서, 0.5mm≤x≤3.5mm인 것을 특징으로 하는 배터리.
25. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 시트는 제2 집전체와 제2 탭을 포함하고, 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면은 모두 제2 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제2 활물질층 상에 각각 제3 홈과 제4 홈이 형성되어 있고, 상기 제3 홈과 상기 제4 홈은 각각 상기 제2 집전체의 마주하는 두 면에 위치하며, 위치가 마주하고, 상기 제2 탭은 상기 제3 홈 내에 용접되고; 상기 제3 홈의 면적이 상기 제4 홈의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
27. 양극 시트, 절연층, 음극 시트, 및 절연 분리막을 제공하며, 상기 음극 시트는 제1 집전체와 제1 탭을 포함하고, 상기 제1 집전체의 마주하는 두 면은 모두 제1 활물질층이 설치되어 있고, 상기 제1 활물질층 상에 제1 홈이 형성되어 있고, 상기 제1 탭은 상기 제1 홈 내에 용접되는 단계;
    상기 절연층의 일면에 제1 접착제층을 설치하고, 상기 절연층의 타면에 제2 접착제층을 설치하며, 상기 제1 접착제층은 상온에서 점착성이 없는 핫멜트 접착제층인 단계;
    상기 절연층의 제2 접착제층이 설치된 일면을 상기 양극 시트의 기설정 위치에 접착시키는 단계;
    상기 양극 시트의 상기 절연층이 접착된 일면 상에 상기 절연 분리막과 상기 음극 시트를 순차적으로 적층 설치하고, 상기 제1 홈은 상기 절연 분리막을 향하는 단계;
    상기 적층 구조를 권취해 권취 코어를 형성하여, 상기 절연층이 상기 제1 홈을 피복하도록 하되, 상기 절연층은 리튬 이온이 통과하는 것을 막기 위한 것인 단계;
    상기 권취 코어에 대해 핫프레스 처리하여, 상기 절연층의 제1 접착제층이 설치된 일면과 상기 절연 분리막을 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 권취 코어 제조 방법.

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