KR20230047951A - 전극 조립체, 그 제조 방법과 설비, 배터리 및 전기 장치 - Google Patents
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Abstract
본 출원의 실시예에서, 전극 조립체， 그 제조 방법과 설비, 배터리 및 전기 장치를 제공하며, 전극 조립체는 배터리 셀(100)에 사용되기 위한 것으로서, 전극 조립체(10)는 극성이 반대인 제1 극판(1) 및 제2 극판(2)을 포함하며, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 모두 본체부(11) 및 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 포함하고, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 권취 축선(K)을 따라 권취되어 각자의 본체부(11)로 권취 본체(S)를 형성하며; 권취 본체(S)의 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하고, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 전기적으로 연결되기 위한 것이고, 액체 유도 영역(111)은 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 상기 전기전도 영역(121)과 이웃하게 배치되어, 전해액이 상기 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
Description
본 출원은 배터리 분야에 관한 것으로서, 특히 전극 조립체, 그 제조 방법과 설비, 배터리 및 전기 장치에 관한 것이다.
리튬이온 등의 배터리는 에너지 밀도가 높고, 전력 밀도가 높으며, 재사용 횟수가 많고, 저장 시간이 긴 등의 장점으로 인해, 전기자동차에 이미 보편적으로 응용되고 있다.
그러나, 전기자동차의 배터리의 작동 성능을 높이는 것은 줄곧 업계의 난제 중 하나이다.
본 출원의 목적은 배터리의 성능을 높이고자 하는데 있다.
본 출원은 첫 번째 측면으로, 배터리 셀에 사용되는 전극 조립체를 제공하며, 전극 조립체는 극성이 반대인 제1 극판과 제2 극판을 포함하고, 제1 극판과 제2 극판은 모두 본체부 및 본체부에 돌출되는 전극탭을 포함하며, 제1 극판과 제2 극판은 권취 축선을 따라 권취되어 각자의 본체부로 권취 본체를 형성하며;
권취 본체의 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역과 적어도 하나의 액체 유도 영역을 포함하고, 전극탭은 전기전도 영역에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀의 단자와 전기적으로 연결하기 위한 것이고, 액체 유도 영역은 권취 본체의 반경방향을 따라 전기전도 영역과 서로 이웃하게 배치되며, 전해액이 권취 본체 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체의 단부에 동시에 전기전도 영역과 액체 유도 영역을 구비하며, 액체 유도 영역에 전극탭이 설치되지 않으므로, 전기전도 영역의 전극탭을 평탄화한 후, 배터리 셀 내의 전해액이 제1 극판과 제2 극판의 액체 유도 영역의 간극을 통해서도 권취 본체의 내부로 쉽게 유입될 수 있어 전극 조립체의 침윤 성능을 보장하며, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액이 제1 극판 및 제2 극판 상의 활물질과 충분히 반응하여, 배터리 셀의 성능이 최적화된다.
또한, 전극탭이 전기전도 영역에서 연속으로 연장되어 적어도 한 바퀴 권취되므로, 둘레 방향에서 본체부와 양호한 연결 강도를 구비하여, 전극탭의 근부가 양호한 자기 지지작용을 지니며, 전극탭에 둘레 방향의 작용력을 인가하여 평탄화하는 과정에서, 전극탭에 주름이 발생하는 것을 방지함으로써, 평탄 영역의 형상이 안정화되어, 전극탭과 단자의 용접 효과가 최적화되며, 전극 조립체가 안정적으로 전기에너지를 외부로 전송하도록 보장할 수 있어, 전류 통과 능력(discharge capacity)이 향상된다. 또한, 전극탭을 용접 시 발생하는 입자가 둘레 방향을 따라 액체 유도 영역의 제1 극판과 제2 극판 사이로 낙하하기에도 쉽지 않아, 전극 조립체의 작동의 신뢰성이 향상될 수 있고, 단락 또는 극판의 스크래치 손상 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본체부의 일부 권취 길이에 연속되는 전극탭을 설치함으로써, 전극탭의 전류 통과 능력을 만족시킬 수 있고, 본체부의 전체 권취 길이에 이산 전극탭을 설치할 필요가 없어, 극판의 다이 커팅 공정을 간소화할 수 있는 동시에, 제1 극판과 제2 극판을 권취하여 권취 본체를 형성 시에도 전극탭의 위치 정렬 문제를 수행할 필요가 없어 공정이 간소화되며, 전극 조립체의 생산 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 전극탭은 전기전도 영역에서 여러 바퀴 권취된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전극탭을 전기전도 영역에서 여러 바퀴 권취하여, 평탄화한 후 이웃한 전극탭의 벤딩부가 서로 맞결합되므로, 전극탭이 받는 지지 작용을 추가적으로 강화시킬 수 있어 전극탭의 주름을 방지할 수 있고, 벤딩부 형상이 안정화되어 전극탭과 단자를 용접하는 효과를 최적화할 수 있다. 또한, 전극탭이 평탄화된 후 단자와의 용접 면적이 증가할 수 있어, 전극탭과 단자의 용접이 더욱 견고해지며, 전극 조립체가 안정적으로 전기에너지를 외부로 전송하도록 보장하여 전류 통과 능력이 향상된다.
일부 실시예에서, 전기전도 영역과 액체 유도 영역의 수량의 합은 세 개 이상이며, 권취 본체의 반경방향을 따라 교대로 설치된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 적어도 세 개의 전기전도 영역과 액체 유도 영역을 권취 본체의 반경방향을 따라 교대로 설치함으로써, 액체 유도 영역으로부터 권취 본체 내부로 진입하는 전해액이 더욱 용이하게 전기전도 영역에 도달할 수 있어, 전해액의 신속한 침윤에 유리하며; 또한, 이러한 구조는 단자가 액체 유도 영역으로부터 전기전도 영역에 도달하는 전송 거리를 단축시킬 수 있어, 전자를 적시에 효과적으로 전송할 수 있도록 보장하여 전류 분포의 균일성이 향상되며, 전극 조립체에 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 전기전도 영역은 권취 본체 단부의 반경방향에서의 중간 영역에 위치하고, 전기전도 영역은 반경방향에서의 양측에 각각 하나의 액체 유도 영역이 설치된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전기전도 영역의 반경방향에서의 양측에 각각 하나의 액체 유도 영역을 설치함으로써, 전해액이 동시에 이 두 액체 유도 영역을 통해 권취 본체 내부로 진입하여, 제1 극판과 제2 극판의 전기전도 영역에 위치한 부분으로 침투될 수 있어, 전극 조립체의 전해액 침윤 성능이 추가적으로 향상될 수 있다. 또한, 전자가 내층의 액체 유도 영역과 외층의 액체 유도 영역으로부터 전기전도 영역에 도달하는 전송 거리가 단축되어 전류 분포의 균일성이 향상될 수 있으며, 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 전기전도 영역을 하나로 설치하여도 전극탭과 단자의 전기적인 연결이 용이하다. 상기 장점은 모두 배터리의 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 극판과 제2 극판 중의 적어도 하나에 권취 방향을 따라 복수의 전극탭이 간격을 두고 설치됨으로써, 권취 본체의 단부에 반경방향을 따라 간격을 두고 설치되는 복수의 전기전도 영역이 형성된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 액체 유도 영역을 통해 권취 본체 내부로 진입한 전해액이 동시에 양측의 전기전도 영역으로 침투됨으로써, 전해액이 제1 극판과 제2 극판의 전기전도 영역에 위치한 부분에 순조롭게 도달할 수 있어, 전극 조립체의 전해액 침투 성능이 향상된다. 또한, 전자가 액체 유도 영역으로부터 반경방향 내측과 반경방향 외측을 따라 전기전도 영역에 동시에 도달할 수 있어, 전자 전송 거리가 대폭 단축되며 전류 분포의 균일성이 향상되고, 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 제1 극판과 제2 극판이 전개된 후 비교적 긴 경우, 분단형 전극탭의 설계를 통해, 국부적인 전자 전송 거리가 길어 수반되는 분극 문제를 비교적 양호하게 방지할 수 있다. 또한, 복수의 전기전도 영역을 설치하면 반경방향에 설치되는 전극탭의 전체 길이를 연장시킬 수 있어, 전극탭과 어댑터 부재를 용접하고, 어댑터 부재를 통해 단자와 전기적으로 연결하기에 용이하다. 상기 장점은 모두 배터리 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 전기전도 영역은 두 개가 설치되고, 각각 권취 본체의 단부의 반경방향에서의 내측과 외측에 위치하며, 액체 유도 영역은 두 개의 전기전도 영역 사이에 위치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 두 개의 전기전도 영역을 비침윤 병목 영역, 예를 들어 전극 조립체의 내부 원과 외부 원에 설치하여 침윤 효과를 최적화할 수 있는 동시에, 분극이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 전기전도 영역과 액체 유도 영역은 각각 하나씩 설치되며, 또한 전기전도 영역은 액체 유도 영역의 반경방향 내측에 위치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전기전도 영역을 액체 유도 영역 내측에 설치하여, 액체 유도 영역을 통해 전극 조립체의 침윤 특성을 보장하는 기초 상에, 전극탭을 평탄화하여 벤딩부를 형성한 후 하우징 몸체의 내벽과 접촉되는 것을 방지하거나, 또는 전극탭과 단자 용접 시 입자가 하우징 몸체의 내측벽으로 낙하하는 것을 방지할 수 있어, 단락의 발생을 피할 수 있으며, 배터리 셀의 작동 안정성이 향상된다.
일부 실시예에서, 권취 본체 양단의 액체 유도 영역은 동일한 반경방향 치수를 가지고, 권취 본체 양단의 전기전도 영역은 동일한 반경방향 치수를 갖는다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체 양단의 구조는 대칭되어, 제1 극판과 제2 극판을 동일한 구조로 가공할 수 있어, 전극 조립체의 가공 난이도를 낮출 수 있으며, 전극 조립체의 생산 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 권취 본체 일단의 액체 유도 영역은 타단의 전기전도 영역과 동일한 반경방향 치수를 갖는다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체 양단의 전기전도 영역과 액체 유도 영역은 반경방향을 따라 어긋나게 설치되며, 즉 권취 본체 일단의 전기전도 영역은 타단의 액체 유도 영역에 대응된다. 이와 같이 하면 권취 본체가 반경방향의 임의의 위치를 따라 모두 액체 유도 영역을 가지게 되어, 전해액이 더욱 신속하고 충분하게 권취 본체 내부로 진입할 수 있으며, 전극 조립체 내부의 전해액 분포가 더욱 균일해짐으로써, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액이 제1 전극 및 제2 전극 상의 활물질과 균일하게 반응을 발생시킬 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀의 성능이 최적화된다.
일부 실시예에서, 전극 조립체는 분리막을 더 포함하며, 분리막은 제1 극판과 제2 극판을 격리시키기 위한 것으로서, 분리막, 제1 극판의 본체부와 제2 극판의 본체부는 권취 후 권취 본체를 형성하며;
권취 축선의 연장 방향에서, 분리막의 액체 유도 영역에 위치한 부분이 제1 극판의 본체부의 측변 및 제2 극판의 본체부의 측변보다 돌출된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막을 액체 유도 영역에서 확장되도록 계단형으로 설계함으로써, 분리막의 측변이 액체 유도 영역의 제1 극판과 제2 극판 사이에서 바깥으로 돌출되어 전해액에 침지될 수 있으며, 이에 따라 분리막이 모세관 작용 하에 전해액을 흡취하기에 더욱 용이하여, 전극 조립체의 침윤 성능이 향상되고, 나아가 배터리 셀의 성능이 향상된다.
일부 실시예에서, 전극 조립체는 분리막을 더 포함하며, 분리막은 제1 극판과 제2 극판을 격리시키기 위한 것이고, 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 본체부는 권취 축선의 연장 방향을 따라 병렬로 설치되는 활물질 영역과 흐름 유도 영역을 포함하고, 흐름 유도 영역은 활물질 영역의 외측에 위치하며, 본체부의 흐름 유도 영역에 위치하는 표면과 분리막 사이의 간극은 본체부의 활물질 영역에 위치하는 표면과 분리막 사이의 간극보다 크다.
본 출원의 상기 실시예에서, 본체부의 흐름 유도 영역에 위치하는 표면과 분리막 사이의 간극이 본체부의 활물질 영역에 위치하는 표면과 분리막 사이의 간극보다 크도록 함으로써, 흐름 유도 영역과 분리막 사이에 비교적 큰 모세관 간극을 형성할 수 있으며, 분리막의 단부가 전해액을 흡입한 후, 전해액이 신속하게 권취 본체의 단부로 진입한 다음, 활물질 영역으로 더 진입하여 활물질과 반응이 발생하기에 용이하다. 이러한 구조는 본체부와 분리막 사이의 간극이 바깥에서 안으로 점차 축소되므로, 전해액이 신속하게 진입하기에 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역은 활물질 영역과 인접한 침윤 영역을 포함하며, 본체부의 침윤 영역에 위치하는 표면과 분리막 사이의 간극은 권취 축선의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 점차 증대된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막 단부가 전해액을 흡입한 후, 침윤 영역을 통해 전해액을 활물질 영역으로 유입시킴으로써, 전해액이 신속하게 권취 본체부 내부로 진입하여 반응을 발생시키기에 용이하다.
일부 실시예에서, 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역은 활물질 영역과 인접한 침윤 영역을 포함하고, 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 본체부는 집전체, 활물질층 및 침윤층을 포함하며, 활물질층은 집전체의 표면에 설치되어 활물질 영역에 위치하고, 침윤층은 집전체의 표면에 설치되어 침윤 영역에 위치하며, 침윤층의 흡액 능력은 활물질층의 흡액 능력보다 높다.
본 출원의 상기 실시예에서, 본체부의 외측에 인접한 영역에 흡액 능력이 활물질층보다 높은 침윤층을 코팅함으로써, 침윤층의 재료 특성을 통해 권취 본체 단부의 전해액 흡취 능력을 향상시켜, 신속하게 전해액을 권취 본체 내부로 흡입할 수 있다.
일부 실시예에서, 침윤층은 무기 세라믹 코팅층, 고분자 중합체와 바인더를 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역은 유도 영역을 더 포함하며, 집전체는 권취 축선의 연장 방향을 따라 침윤층보다 돌출된 영역에 유도 영역이 형성된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 유도 영역에 코팅층이 설치되지 않아, 집전체의 유도 영역과 분리막 사이에서의 간극이 침윤층 표면과 분리막 사이의 간극보다 큼으로써, 권취 본체의 액체 유도 영역에 위치한 단부에 다단계 전해액 흡입 통로를 형성할 수 있으며, 또한 제1 극판 또는 제2 극판과 분리막 사이의 거리가 유도 영역, 침윤 영역으로부터 활물질 영역으로 점차 감소되어, 흡액 효율이 현저히 향상될 수 있으며, 전극 조립체의 침윤 특성이 향상되어 배터리 셀의 성능이 향상된다.
일부 실시예에서, 제1 극판은 양극 극판이고 또한 권취 축선의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 활물질 영역, 침윤 영역과 유도 영역이 설치되며, 제2 극판은 음극 극판이고 또한 권취 축선의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 활물질 영역과 유도 영역이 설치된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 양극 극판의 압축밀도가 비교적 커서, 전해액이 양극 극판에 진입하는 속도가 비교적 느리다는 점을 고려하여, 양극 극판에 침윤 영역을 추가함으로써, 전해액이 양극 활물질에 침투되는 속도를 가속화시킬 수 있고; 전해액이 음극 극판으로 진입하는 속도가 양극 극판에 비해 빠르므로, 유도 영역만으로 전해액의 진입을 유도함으로써 음극 극판의 제조 공정을 간소화하였다. 상기 실시예에서, 전해액이 양극 극판과 음극 극판으로 진입하는 속도를 접근시킬 수 있어, 전극 조립체의 생산 난이도 또한 낮출 수 있다.
일부 실시예에서, 분리막의 제1 극판과 제2 극판 중 적어도 하나의 액체 유도 영역에 위치하는 측변은 흐름 유도 영역의 외측변과 전극탭의 외측변 사이에 위치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막의 측변이 흐름 유도 영역의 외측변에 돌출되어, 분리막의 돌출부분이 전해액에 침지됨으로써, 모세관 작용을 이용하여 전해액을 흡입할 수 있고; 또한 분리막의 측변은 전극탭의 외측변을 초과하지 않음으로써, 분리막이 전기전도 영역에서 너무 길게 돌출되어 전극탭의 평탄화에 영향을 미치는 것을 방지하고 전극탭의 전기 전도 효과를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 흐름 유도 영역은 권취 본체의 둘레방향을 따르는 연장 길이가 활물질 영역과 일치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 흐름 유도 영역을 설치하는 극판의 제조 난이도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 흐름 유도 영역의 연장 길이가 활물질 영역과 일치하여, 활물질 영역의 전체적인 코팅 길이에 걸쳐 전해액이 활물질 영역으로 양호하게 유도될 수 있어, 전해액이 극판의 전체 권취 길이에 걸쳐 고르게 분포될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀의 성능이 향상된다.
본 출원의 두 번째 측면에 따르면, 개구를 구비한 하우징 몸체; 개구를 밀봉하기 위한 것으로서, 엔드캡 본체 및 엔드캡 본체에 설치되는 단자를 포함하는 엔드캡 조립체; 및 하우징 몸체 내에 설치되며, 제1 극판의 전극탭 또는 제2 극판의 전극탭이 단자와 전기적으로 연결되는 상술한 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 배터리 셀을 제공한다.
본 출원의 상기 실시예의 베터리 셀에서, 전극 조립체가 비교적 우수한 침윤 특성을 구비하고, 전극탭과 단자가 비교적 높은 전기 연결의 신뢰성을 지니므로, 배터리 셀의 성능이 향상될 수 있다.
본 출원의 세 번째 측면에 따르면, 상술한 실시예에 따른 배터리 셀; 및 배터리 셀을 수납하기 위한 케이스를 포함하는 배터리를 제공한다.
본 출원의 네 번째 측면에 따르면, 전기에너지를 제공하기 위한 상술한 실시예에 따른 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공한다.
본 출원의 다섯 번째 측면에 따르면, 전극 조립체의 제조 방법을 제공하며,
극성이 반대이며, 모두 본체부 및 본체부에 돌출되는 전극탭을 구비하는 제1 극판과 제2 극판을 제공하는 단계;
제1 극판과 제2 극판을 권취 축선을 따라 권취하여 각자의 본체부로 단부에 적어도 하나의 전기전도 영역과 적어도 하나의 액체 유도 영역을 포함하는 권취 본체를 형성하는 단계를 포함하며;
여기서, 전극탭은 전기전도 영역에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀의 단자와의 전기적인 연결을 위한 것이고, 액체 유도 영역은 권취 본체의 반경방향을 따라 전기전도 영역과 서로 이웃하게 배치되어, 전해액이 권취 본체의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
본 출원의 여섯 번째 측면에 따르면, 전극 조립체의 제조 설비를 제공하며,
극성이 반대이며, 모두 본체부 및 본체부에 돌출되는 전극탭을 구비하는 제1 극판과 제2 극판을 제공하도록 구성되는 극판 제공 장치; 및
제1 극판과 제2 극판을 권취 축선을 따라 권취하여 각자의 본체부로 단부에 적어도 하나의 전기전도 영역과 적어도 하나의 액체 유도 영역을 포함하는 권취 본체를 형성하도록 구성되는 극판 권취 장치를 포함하며;
여기서, 전극탭은 전기전도 영역에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀의 단자와의 전기적인 연결을 위한 것이고, 액체 유도 영역은 권취 본체의 반경방향을 따라 전기전도 영역과 서로 이웃하게 배치되어, 전해액이 권취 본체의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
본 출원의 실시예의 기술방안을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하 실시예에 대한 설명에 사용할 필요가 있는 도면에 대해 간단히 소개한다. 아래에 기술되는 도면은 본 출원의 일부 실시예로서, 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서, 창조적인 노동을 기울이지 않는다는 전제하에, 이러한 도면에 따라 다른 도면을 획득할 수도 있음은 자명하다.
도 1은 본 출원 중 배터리를 차량에 장착한 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 배터리의 일부 실시예의 분해도이다.
도 3은 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 제1 분해도이다.
도 5는 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 제2 분해도이다.
도 6은 본 출원의 배터리의 제1 실시예의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 8은 본 출원의 배터리의 제2 실시예의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 10은 본 출원의 배터리의 제3 실시예의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 12a, 도 12b와 도 12c는 각각 전극 조립체의 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 13a, 도 13b와 도 13c는 각각 전극 조립체의 다른 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 14a, 도 14b와 도 14c는 각각 전극 조립체의 또 다른 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 15는 도 6에 도시된 제1 실시예의 배터리 중 제1 극판의 구조 개략도이다.
도 16은 도 8에 도시된 제2 실시예의 배터리 중 제1 극판의 구조 개략도이다.
도 17은 제1 극판의 일부 실시예의 측면 구조 개략도이다.
도 18은 제1 극판의 다른 일부 실시예의 측면 구조 개략도이다.
도 19는 제1 극판, 제2 극판과 분리막의 권취 전 적층 설치한 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 20은 본 출원의 전극 조립체의 제조 방법의 일부 실시예의 흐름 개략도이다.
도 21은 본 출원의 전극 조립체 제조장치의 일부 실시예의 모듈 구성 개략도이다.
첨부 도면에서, 도면은 실제 비율대로 제작되지 않았다.
도 1은 본 출원 중 배터리를 차량에 장착한 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 배터리의 일부 실시예의 분해도이다.
도 3은 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 제1 분해도이다.
도 5는 본 출원의 배터리 중 배터리 셀의 일부 실시예의 제2 분해도이다.
도 6은 본 출원의 배터리의 제1 실시예의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 8은 본 출원의 배터리의 제2 실시예의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 10은 본 출원의 배터리의 제3 실시예의 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 배터리 중 전극 조립체의 끝단면 개략도이다.
도 12a, 도 12b와 도 12c는 각각 전극 조립체의 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 13a, 도 13b와 도 13c는 각각 전극 조립체의 다른 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 14a, 도 14b와 도 14c는 각각 전극 조립체의 또 다른 일부 실시예 중의 제1 극판, 제2 극판 및 분리막의 구조 개략도이다.
도 15는 도 6에 도시된 제1 실시예의 배터리 중 제1 극판의 구조 개략도이다.
도 16은 도 8에 도시된 제2 실시예의 배터리 중 제1 극판의 구조 개략도이다.
도 17은 제1 극판의 일부 실시예의 측면 구조 개략도이다.
도 18은 제1 극판의 다른 일부 실시예의 측면 구조 개략도이다.
도 19는 제1 극판, 제2 극판과 분리막의 권취 전 적층 설치한 일부 실시예의 구조 개략도이다.
도 20은 본 출원의 전극 조립체의 제조 방법의 일부 실시예의 흐름 개략도이다.
도 21은 본 출원의 전극 조립체 제조장치의 일부 실시예의 모듈 구성 개략도이다.
첨부 도면에서, 도면은 실제 비율대로 제작되지 않았다.
이하 첨부도면과 실시예를 결합하여 본 출원의 실시 형태에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 아래의 실시예의 상세한 기술 및 첨부도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것이나, 단 본 출원의 범위를 제한하기 위해 사용될 수 없으며, 즉 본 출원은 기술되는 실시예로 한정되지 않는다.
본 출원의 기술 과정에서, 별도의 설명이 없는 한, "복수”의 의미는 두 개 이상이며; "상”, "하”, "좌”, "우”, "내”, "외” 등의 용어가 지시하는 방위 또는 위치 관계는 단지 본 출원의 설명의 편의와 간소화를 위한 것이지 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정한 방위를 구비하고, 특정한 방위 구조와 조작이 필요함을 지시하거나 암시하는 것이 아니며, 따라서 본 출원을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.
또한, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 설명의 목적을 위한 것일 뿐, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것으로 이해해서는 안 된다. "수직”은 엄격한 의미의 수직이 아니고 오차 허용 범위 내에 있다. "평행”은 엄격한 의미의 평행이 아니라 오차 허용 범위 내에 있다. 하기의 설명에 출현하는 방위사는 모두 도면에 표시되는 방향이며, 본 출원의 구체적인 구조를 한정하는 것이 아니다.
본 출원 실시예의 설명에서, 달리 명확히 규정 및 한정되지 않는 한, 용어 "장착”, "상호 연결”, "연결” 등 용어는 광의적으로 이해되어야 하며, 예컨대, 고정 연결일 수 있고, 착탈 가능한 연결, 또는 일체적 연결일 수도 있으며; 직접 연결일 수도 있고, 중간 매체를 통한 간접적인 상호 연결일 수도 있다. 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서, 본 출원 실시예에서 상기 용어들의 구체적 함의는 구체적인 상황에 따라 이해될 수 있다.
본문에서 언급한 "실시예”는 실시예와 결합하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성은 본 출원의 적어도 일 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 상기 문구가 등장한 것은 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니며, 기타 실시예와 상호 배타적이고 독립적인 또는 대안적인 실시예인 것도 아니다. 본문에 설명된 실시예에서, 기타 실시예와 서로 결합될 수 있는 것으로 통상의 기술자에 의해 명시적 및 묵시적으로 이해된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어“복수”가 의미하는 것은 두 개 이상(두 개 포함)이며, 같은 이치로, "복수 그룹”은 두 그룹 이상(두 그룹 포함)이고, "복수 장”은 2장 이상(2장 포함)이다.
본 출원은 "상’, "하”, "상단”, "하단”, "전”, "후”, "내”와 "외” 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계의 설명을 채택하였으며, 이는 단지 본 출원의 설명의 편의를 위한 것이지 지시하는 장치가 반드시 특정한 방위를 구비하고, 특정한 방위 구조와 조작이 필요함을 지시하거나 암시하는 것이 아니며, 따라서 본 출원을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.
배터리 셀은 리튬이온 2차전지, 리튬이온 1차전지, 리튬황 배터리, 나트륨리튬이온 배터리, 나트륨이온 배터리 또는 마그네슘이온 배터리 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예에서, 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직사각형체 또는 기타 형상 등일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서, 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀의 일반적인 장착 방식은 기둥형 배터리 셀, 사각형 배터리셀 및 소프트팩 배터리 셀의 세가지로 나뉘며, 본 출원의 실시예에서, 이에 대해 한정하지 않는다.
현재의 배터리 셀은 통상적으로 하우징 몸체 및 하우징 몸체 내에 수잡되는 전극 조립체를 포함하며, 하우징 몸체 내에 전해질이 충전된다. 전극 조립체는 주로 극성이 반대인 제1 극판 및 제2 극판을 적층하거나 권취하여 형성되며, 또한 통상적으로 제1 극판과 제2 극판 사이에 분리막이 설치된다. 제1 극판과 제2 극판 중 활물질이 코팅된 부분은 전극 조립체의 본체부를 구성하며, 제1 극판과 제2 극판 중 활물질이 코팅되지 않은 부분은 각각 제1 전극탭과 제2 전극탭을 구성한다. 리튬이온 배터리에서, 제1 극판은 양극 극판일 수 있으며, 양극 집전체 및 양극 집전체 양측에 설치되는 양극 활물질층을 포함한다. 양극 집전체의 재료는 예를 들어 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질층은 예를 들어 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼원리튬 또는 망간산리튬 등일 수 있다. 제2 극판은 음극 극판일 수 있으며, 음극 집전체 및 음극 집전체 양측에 설치되는 음극 활물질층을 포함한다. 음극 집전체의 재료는 예를 들어 구리일 수 있고, 음극 활물질은 예를 들어 흑연 또는 실리콘 등일 수 있다. 제1 전극탭과 제2 전극탭은 본체부의 일단에 함께 위치하거나 본체부의 양단에 각각 위치할 수 있다. 배터리 셀의 충방전 과정에서, 양극 활물질과 음극 활물질은 전해액과 반응이 발생하며, 전극탭이 단자에 연결되어 전류 루프를 형성한다.
전극 조립체의 가공과 조립 과정에서, 극판의 권취가 완료된 후 용접하면, 이웃한 전극탭 사이의 간극이 커서 전체적으로 비교적 느슨하며, 레이저 용접 시 냉납 현상이 발생하여 폭점 현상이 발생할 수 있으며, 따라서 전극탭을 단자와 연결하기 용이하고, 배터리 셀의 조립이 용이하도록, 종종 전극탭에 대해 평탄화 처리를 함으로써, 전극탭에 굴곡 변형을 발생시켜 이웃한 전극탭과 더욱 밀착시킨다. 전극 조립체의 둘레 방향을 따라 전극탭에 외력을 인가하여 평탄화하기 편리하도록 하기 위하여, 일반적으로, 전극탭은 극판의 전체적인 권취 방향을 따라 연속적으로 연장되도록 설계된다.
본 출원의 발명자는 실행 과정에서, 전극탭에 대한 평탄화 처리가 적층 구조 중 이웃한 두 개의 전극탭층의 단부를 함께 밀착시킴으로써 밀폐 구조의 형성을 초래할 수 있으며, 이러한 밀폐 구조가 전해액이 전극탭 외부 공간으로부터 본체부로 진입하는 통로를 어느 정도 저해하고, 전극 조립체 중 전해액의 활물질에 대한 침윤 효과에 불리한 영향을 초래하여, 양극 또는 음극 활물질이 반응에 충분히 참여할 수 없게 됨으로써 전극 조립체의 효율에 영향을 미칠 가능성이 있으며, 이에 따라 배터리 성능에 영향을 미친다는 것을 발견하였다.
따라서, 전극 조립체 중 전해액의 활물질에 대한 침윤 효과는 배터리의 고성능을 보장하는 중요한 요소이다. 발명자는 분리막의 재료 또는 분리막의 층간 구조의 변경을 통해 침윤 효과를 높이고자 하였으나, 단 이는 전극 조립체의 비용 상승을 초래하고, 제조 공정이 더 복잡해질 수 있다.
다른 아이디어로는 연속되는 전극탭을 다이 커팅하여, 복수의 이산 전극탭을 형성하고, 권취 후 한 겹의 전극탭을 형성하며, 전극탭을 평탄화한 후 전극 조립체의 둘레 방향에서 전극탭 영역과 비전극탭 영역을 구비하도록 하는 것으로서, 비전극탭 영역은 전해액을 침윤하기에 용이하고, 전극탭 영역은 단자를 연결하기 위한 것이다. 그러나, 전극탭을 다이 커팅한 다음 평탄화할 경우 주름이 발생할 뿐만 아니라, 전극탭의 재질이 비교적 유연하므로, 전극탭을 평탄화하기 위해 둘레 방향에 작용력 인가 시 전극탭 근부에 자기 지지작용을 형성할 수 없어, 평탄화 영역이 부실해지고, 후속되는 용접 효과에 영향을 미칠 수 있으며; 또한 전극탭 용접으로 발생되는 입자가 비전극탭 영역의 극판 사이로 낙하하기가 쉽다.
상기 문제에 기반하여, 본 출원의 발명자는 전극 조립체 중 전해액의 활물질에 대한 침윤 효과를 높여 배터리의 성능을 향상시키기 위해, 전극 조립체의 구조 설계를 개선하였다. 이하 첨부 도면을 결합하여 본 출원의 각 실시예에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
전기 장치는 장치에 전기에너지를 제공하기 위한 배터리를 포함하며, 장치는 핸드폰, 휴대용 설비, 노트북 컴퓨터, 배터리카트, 전기차, 선박, 우주장비, 전동완구 및 전동공구 등등일 수 있으며, 예를 들어, 우주장비는 비행기, 로켓, 우주왕복선 및 우주선 등등을 포함하고, 전동완구는 고정식 또는 이동식 전동완구, 예를 들어 게임기, 전기자동차 완구, 전기선박 완구 및 전기비행기 완구 등등을 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동공구, 연마 전동공구, 조립 전동공구 및 철도용 전동공구, 예를 들어 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전동 해머, 충격 전기드릴, 콘크리트 진동기와 전동대패를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기 장치는 차량(300), 예컨대 신재생에너지 자동차일 수 있으며, 신재생에너지 자동차는 순수 전기차, 하이브리드차 또는 주행거리 연장형 전기차 등일 수 있고; 또는 전기 장치는 드론 또는 배 등일 수도 있다. 구체적으로, 차량(300)은 차축(301), 차축(301)에 연결되는 차륜(302), 모터(303), 컨트롤러(304)와 배터리(200)를 포함할 수 있으며, 모터(303)는 차축(301)이 회전하도록 구동시키기 위한 것이고, 컨트롤러(304)는 모터(303)의 작동을 제어하기 위한 것이며, 배터리(200)는 차량(300)의 바닥부, 헤드부 또는 후미부에 설치되어, 모터(303) 및 차량 중 기타 부품의 작동에 전기에너지를 제공하기 위한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(200)는 케이스 몸체(201)와 배터리 셀(100)을 포함한다. 배터리(200)에서, 배터리 셀(100)은 하나일 수도 있고, 복수일 수도 있다. 배터리 셀(100)이 복수인 경우, 복수의 배터리 셀(100) 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결이란 복수의 배터리 셀(100)에 직렬도 있고 병렬도 있음을 의미하고, 복수의 배터리 셀(100)이 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 배터리 모듈을 구성한 다음, 복수의 배터리 모듈이 다시 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 하나의 완전체를 형성하고 케이스 몸체(201) 내에 수납되는 것일 수 있다. 모든 배터리 셀(100)의 사이가 직접 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결된 다음, 모든 배터리 셀(100)로 구성된 완전체가 케이스 몸체(201) 내에 수납될 수도 있다.
케이스 몸체(201) 내부는 중공이며, 하나 또는 복수의 배터리 셀(100)을 수납하기 위한 것으로서, 수납되는 배터리 셀(100)의 형상, 수량, 조합 방식 및 기타 요구에 따라, 케이스 몸체(201)는 상이한 형상의 치수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 케이스 몸체(201)는 수납부(201A), 제1 덮개(201B)와 제2 덮개(201C)를 포함하며, 수납부(201A)의 마주보는 양단에 모두 개구가 구비되고, 제1 덮개(201B)와 제2 덮개(201C)는 각각 수납부(201A) 양단의 개구를 밀봉하기 위한 것이다. 도 2에서 복수의 배터리 셀(100)의 배열 방식에 따라, 수납부(201A)는 직사각형 원통형상의 구조를 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(100)은 하우징 몸체(101), 엔드캡 조립체(102)와 전극 조립체(10)를 포함한다. 배터리 셀(100)은 예컨대 리튬이온 2차전지, 리튬이온 1차전지, 리튬황 배터리, 나트륨리튬이온 배터리 또는 마그네슘이온 배터리 등일 수 있다.
여기서, 하우징 몸체(101)는 중공 구조로서, 전극 조립체(10)를 수납하기 위한 것이며, 또한 하우징 몸체(101)는 개구(1011)를 구비한다. 엔드캡 조립체(102)는 개구(1011)를 밀봉하기 위한 것이고, 엔드캡 조립체(102)는 엔드캡 본체(1021) 및 엔드캡 본체(1021)에 설치되는 단자(1022)를 포함하며, 엔드캡 본체(1021)에 배터리 셀(100) 내부의 압력이 사전 설정 압력 초과 시 압력을 방출하기 위한 감압부재(1023)가 더 설치된다.
도 3은 하나의 전극 조립체(10)를 설치한 실시예를 도시하였으며, 본 분야의 기술자라면, 기타 실시예에서, 배터리 셀(100)이 복수의 전극 조립체(10)를 포함할 수 있고, 또한 단자(1022)도 전극 조립체(10)의 수량과 배치 방식에 따라 설계될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 전극 조립체(10)의 형상과 배치 방식, 및 복수의 전극 조립체(10)의 조합 방식에 따라, 하우징 몸체(101)는 원기둥체, 편평체, 직사각형체 또는 기타 형상일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 하우징 몸체(101) 내에 설치되고, 극성이 반대인 제1 극판과 제2 극판은 모두 전극탭(12)을 구비하며, 제1 극판의 전극탭(12) 또는 제2 극판의 전극탭(12)은 단자(1022)와 전기적으로 연결된다. 엔드캡 조립체(102)는 어댑터 부재(1025)를 더 포함할 수 있으며, 어댑터 부재(1025)는 엔드캡 본체(1021)와 전극 조립체(10) 사이에 설치되어, 전극탭(12)과 단자(1022)의 전기적인 연결을 구현하기 위한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 엔드캡 본체(1021)와 어댑터 부재(1025) 사이의 절연을 구현하기 위하여, 엔드캡 조립체(102)는 엔드캡 본체(1021)와 어댑터 부재(1025) 사이에 설치되는 절연 부재(1024)를 더 포함할 수 있다.
도 4와 도 5에 도시된 실시예에서, 배터리 셀(100)의 하우징 몸체(101)는 중공의 원기둥체이고, 양단에 모두 개구(1011)가 구비되며, 두 개의 개구(1011)는 모두 엔드캡 조립체(102)를 통해 밀봉된다. 전극 조립체(10)는 개구(1011)로부터 하우징 몸체(101) 내부에 삽입될 수 있으며, 제1 극판과 제2 극판이 권취되어 원기둥형의 전극 조립체(10)를 형성하고, 제1 극판과 제2 극판 각자의 전극탭(12)은 각각 전극 조립체(10)의 축방향에서의 양단으로부터 인출되어, 모두 어댑터 부재(1025)를 통해 상응하는 단부의 단자(1022)와 전기적으로 연결된다.
기타 선택적인 실시예에서, 배터리 셀(100)의 하우징 몸체(101)는 중공의 원기둥체이며, 일단이 밀폐되고, 타단에 개구(1011)를 구비하되 엔드캡 조립체(102)를 통해 밀봉되며, 제1 극판과 제2 극판이 권취되어 원기둥형 전극 조립체(10)를 형성하고, 제1 극판과 제2 극판 각자의 전극탭(12)은 각각 전극 조립체(10)의 축방향에서의 양단으로부터 인출되며, 제1 극판, 예컨대 음극 극판의 전극탭(12)은 어댑터 부재(1025)를 통해 단자(1022)와 전기적으로 연결되고, 제2 극판, 예컨대 양극 극판의 전극탭(12)은 직접 하우징 몸체(101)의 단부 벽과 전기적으로 연결된다.
이하 전극 조립체(10)의 구조에 대해 상세히 기술하고자 한다.
일부 실시예에서, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 배터리 셀(100)에 사용되고, 전극 조립체(10)는 극성이 반대인 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 포함하며, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 모두 본체부(11) 및 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 포함하고, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 권취 축선(K)을 따라 권취되어 각자의 본체부(11)로 권취 본체(S)를 형성한다.
권취 본체(S)의 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하고, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 전기적으로 연결되기 위한 것이고, 액체 유도 영역(111)은 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 전기전도 영역(121)과 인접하게 배치되며, 전해액이 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
여기서, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)의 형상은 대체로 동일하고, 일자형 스트립 형상의 구조일 수 있으며, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 권취 축선(K)에 수직인 방향을 따라 적층 설치되고, 형성되는 권취 본체(S)는 원기둥체, 편평체, 직사각형체 또는 기타 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 극판(1)은 양극판이고, 제2 극판(2)은 음극판이며; 또는 제1 극판(1)은 음극판이고, 제2 극판(2)은 양극판이다. 전극 조립체(10)는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 분리막(3)을 더 포함하며, 분리막(3), 제1 극판(1)의 본체부(11)와 제2 극판(2)의 본체부는 권취 후 권취 본체(S)를 형성한다.
선택적으로, 권취 본체(S)의 일 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하며, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취됨으로써 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)이 모두 고리형 구조를 형성하고, 전극탭(12)은 평탄화된 후 벤딩부를 형성하며, 벤딩부를 통해 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 예컨대 용접 방식을 통해 전기적으로 연결된다. 제1 극판(1) 또는 제2 극판(2)이 전개된 상태에서, 전극탭(12)은 극판의 중간 영역, 단부 영역 또는 기타 영역에 설치될 수 있다.
액체 유도 영역(111)에 전극탭(12)이 설치되지 않고, 제1 극판(1) 또는 제2 극판(2)과 분리막(3) 사이의 간극이 전극 조립체(10)의 외부와 연통되므로, 전해액이 제1 극판(1) 또는 제2 극판(2)과 분리막(3) 사이의 간극으로 진입하여 권취 본체(S) 내부로 유입되기에 더욱 용이하며, 분리막(3)도 흡액 작용을 충분히 발휘할 수 있어, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액과 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 상의 활물질이 충분히 반응할 수 있다.
선택적으로 권취 본체(S)의 두 단부는 모두 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하며, 전해액이 권취 본체(S) 양단의 액체 유도 영역(111)으로부터 내부로 침윤될 수 있어, 전해액의 침윤 경로를 단축시킬 수 있으며, 흡액 효과가 향상된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체(S)의 단부에 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)이 동시에 구비되며, 액체 유도 영역(111)에 전극탭(12)이 설치되지 않으므로, 전기전도 영역(121)의 전극탭(12)이 평탄화된 후, 배터리 셀(100) 내의 전해액도 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 통해 액체 유도 영역(111)의 간극에서 권취 본체(S)의 내부로 유입되기에 용이하여, 전극 조립체(10)의 침윤 성능이 보장되여, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액과 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 상의 활물질이 충분히 반응할 수 있어, 배터리 셀(100)의 성능이 최적화된다.
또한, 전극탭(12)이 연속으로 전기전도 영역(121)에 연장되어 적어도 한 바퀴 권취되므로, 둘레 방향에서 본체부(11)와 양호한 연결 강도를 구비하여, 전극탭(12)의 근부가 양호한 자기 지지작용을 지니며, 전극탭(12)에 둘레 방향의 작용력을 인가하여 평탄화하는 과정에서, 전극탭(12)에 주름이 발생하는 것을 방지함으로써, 평탄 영역의 형상이 안정화되어, 전극탭(12)과 단자(1022)의 용접 효과가 최적화되고, 전극 조립체(10)가 안정적으로 전기에너지를 외부로 전송하도록 보장할 수 있어, 전류 통과 능력이 향상된다. 또한, 전극탭(12)을 용접 시 발생하는 입자가 둘레 방향을 따라 액체 유도 영역(111)의 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 사이로 낙하하기에도 쉽지 않아, 전극 조립체(10)의 작동의 신뢰성이 향상될 수 있으며, 단락 또는 극판의 스크래치 손상 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본체부(11)의 일부 권취 길이 상에 연속되는 전극탭(12)을 설치함으로써, 전극탭(12)의 전류 통과 능력을 만족시킬 수 있으며, 본체부(11)의 전체 권취 길이에 걸쳐 이산 전극탭(12)을 설치할 필요가 없어 극판의 다이 커팅 공정을 간소화할 수 있는 동시에, 제1 극판(1)과 제2 극판을 권취하여 권취 본체(S) 형성 시에도 전극탭(12)의 정렬 문제를 수행할 필요가 없어, 공정을 간소화할 수 있고, 전극 조립체(10)의 생산 효율이 향상된다.
일부 실시예에서, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 여러 바퀴 권취된다. 전극탭(12)은 적어도 두 바퀴 권취될 수 있으며, 예를 들어 전극탭(12)이 우수한 자기 지지 효과를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 권취 권수는 적어도 5 바퀴이며, 권취 권수는 전극 조립체(10)의 전류 통과 능력과 분극에 따라 설계될 수 있다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전극탭(12)을 전기전도 영역(121)에서 여러 바퀴 권취하고, 평탄화한 후 이웃한 전극탭(12)의 벤딩부를 서로 맞결합하여 전극탭(12)이 받는 지지 작용을 추가적으로 강화시킴으로써, 전극탭(12)의 주름을 방지할 수 있으며, 벤딩부 형상이 안정적이고, 전극(12)과 단자(1022)의 용접 효과를 최적화할 수 있다. 또한, 전극탭(12)을 평탄화한 후 단자(1022)와의 용접 면적을 더 증가시킬 수 있어, 전극탭(12)과 단자(1022)의 용접이 더욱 견고해지며, 전극 조립체(10)가 안정적으로 전기에너지를 외부로 전송하도록 보장할 수 있고, 전류 통과 능력이 향상된다.
일부 실시예에서, 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)의 수량의 합은 세 개 이상이며, 또한 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 교대로 설치된다. 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 하나의 전기전도 영역(121)이 설치되어 있고, 두 개의 액체 유도 영역(111)이 설치되어 있으며; 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 두 개의 전기전도 영역(121)이 설치되어 있고, 하나의 액체 유도 영역(111)이 설치되어 있다.
본 출원의 상기 실시예에서, 적어도 세 개의 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)을 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 교대로 설치함으로써, 액체 유도 영역(111)으로부터 권취 본체(S) 내부로 진입되는 전해액이 전기전도 영역(121)에 도달하기에 더욱 용이하며, 전해액의 신속한 침윤에 유리하다. 또한, 이러한 구조는 전자가 액체 유도 영역(111)으로부터 전기전도 영역(121)에 도달하는 전송 거리를 단축시킬 수 있어, 전자가 적시에 효과적으로 전송될 수 있도록 보장하여 전류 분포의 균일성이 향상되고, 전극 조립체(10)에 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 전기전도 영역(121)은 권취 본체(S) 단부의 반경방향에서의 중간 영역에 위치하고, 전기전도 영역(121)은 반경방향에서의 양측에 각각 하나의 액체 유도 영역(111)이 설치된다.
여기서, 이 부분에서 언급하는 "중간 영역”은 반경방향을 따라 중간 위치를 정확하게 표시하는 것은 아니며, 전기전도 영역(121)의 위치는 반경방향을 따라 안으로 치우치거나 바깥으로 치우쳐도 모두 본 출원의 보호범위 내에 포함된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전기전도 영역(121)에서 반경방향에서의 양측에 각각 하나의 액체 유도 영역(111)이 설치되어, 전해액이 동시에 이 두 액체 유도 영역(111)을 통해 권취 본체(S) 내부로 진입하여, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)의 전기전도 영역(121)에 위치한 부분으로 침투될 수 있어, 전극 조립체(10)의 전해액 침윤 성능이 추가적으로 향상될 수 있다. 또한, 전자가 내층의 액체 유도 영역(111)과 외층의 액체 유도 영역(111)으로부터 전기전도 영역(121)에 도달하는 전송 거리가 단축되어 전류 분포의 균일성이 향상될 수 있으며, 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 하나의 전기전도 영역(121)을 설치하여도 전극탭(12)과 단자(1022)의 전기적인 연결에 용이하다. 상기 장점은 모두 배터리의 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 8 및 도 9와 같이, 제1 극판과 제2 극판(2) 중의 적어도 하나는 권취 방향을 따라 복수의 전극탭(12)이 간격을 두고 설치되어, 권취 본체(S)의 단부에서 반경방향을 따라 간격을 두고 설치되는 복수의 전기전도 영역(121)을 형성한다.
여기서, 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 본체부(11)의 일측에 두 개 또는 두 개 이상의 전극탭(12)이 간격을 두고 설치되며, 각각의 전극탭(12)은 권취 본체(S)의 단부에 하나의 전기전도 영역(121)을 형성하고, 전기전도 영역(121)은 액체 유도 영역(111)과 반경방향을 따라 교대로 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 전극탭(12)의 단수는 10 단을 초과하지 않을 수 있으며, 극판의 길이에 의해 결정된다. 본 출원의 상기 실시예에서, 액체 유도 영역(111)을 통해 권취 본체(S) 내부로 진입한 전해액이 동시에 양측의 전기전도 영역(121)으로 침투되도록 할 수 있으며, 이에 따라 전해액이 제1 극판(1)과 제2 극판(2)의 전기전도 영역(121)에 위치한 부분에 순조롭게 도달할 수 있어, 전극 조립체(10)의 전해액 침투 성능이 향상된다. 또한, 전자가 액체 유도 영역(111)으로부터 반경방향 내측과 반경방향 외측을 따라 동시에 전기전도 영역(121)에 도달할 수 있어, 전자 전송 거리가 대폭 단축되어 전류 분포의 균일성이 향상되며, 분극이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 제1 극판(1)과 제2 극판(2)이 전개된 후 비교적 긴 경우, 분단형 전극탭(12)의 설계를 통해, 국부적인 전자 전송 거리가 길어 수반되는 분극 문제를 비교적 양호하게 방지할 수 있다. 또한, 복수의 전기전도 영역(121)을 설치하면 전극탭(12)이 반경방향에 설치되는 전체 길이를 연장시킬 수 있어, 전극탭(12)과 어댑터 부재(1025)를 용접하여, 어댑터 부재(1025)를 통해 단자(1022)와 전기적으로 연결하기에 용이하다. 상기 장점은 모두 배터리 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 8 및 도 9와 같이, 두 개의 전기전도 영역(121)이 설치되되 각각 권취 본체(S)의 단부의 반경방향에서의 내측과 외측에 위치하며, 액체 유도 영역(111)은 두 개의 전기전도 영역(121) 사이에 위치한다.
전극 조립체(10)의 서로 다른 위치의 침윤 속도가 다르기 때문에, 예를 들어, 전극 조립체(10)의 내측 원에 가장 인접하거나 외측 원에 인접한 부분은 전해액의 침윤이 상대적으로 용이하고, 내측 원에는 중심튜브의 전해액이 흐르며, 외측 원에는 하우징 몸체(101)와 전극 조립체(10) 사이의 간극 내의 전해액이 접촉되기 때문에, 전극 조립체(10)의 내외측 원은 중간 영역에 비해 전해액이 침투되기에 더욱 용이하다.
본 출원의 상기 실시예에서, 두 개의 전기전도 영역(121)을 비침윤 병목 영역, 예를 들어 전극 조립체(10)의 내측 원과 외측 원에 설치하여 침윤 효과를 최적화할 수 있는 동시에, 분극이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 10 및 도 11과 같이, 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)은 각각 하나씩 설치되되 전기전도 영역(121)은 액체 유도 영역(111)의 반경방향 내측에 위치한다. 예를 들어, 전극 조립체(10)의 전류 통과 능력을 높이기 위해, 전기전도 영역(121)의 반경방향 폭은 액체 유도 영역(111)보다 클 수 있다.
본 출원의 상기 실시예에서, 전기전도 영역(121)을 액체 유도 영역(111) 내측에 설치하여, 액체 유도 영역(111)을 통해 전극 조립체(10)의 침윤 특성을 보장하는 기초 상에, 전극탭(12)을 평탄화하여 벤딩부를 형성한 후 하우징 몸체(101)의 내벽과 접촉되는 것도 방지하거나, 또는 전극탭(12)과 단자(1022) 용접 시 입자가 하우징 몸체(101)의 내측벽으로 낙하하는 것을 방지할 수 있어, 단락의 발생을 피할 수 있으며, 배터리 셀(100)의 작동 안정성이 향상된다.
일부 실시예에서, 권취 본체(S) 양단의 액체 유도 영역(111)은 동일한 반경방향 치수를 가지고, 권취 본체(S) 양단의 전기전도 영역(121)은 동일한 반경방향 치수를 가진다. 여기서, 제1 전극(1)과 제2 전극(2) 각자의 전극탭(12)은 권취 본체(S)의 양단으로부터 인출되고, 권취 본체(S)의 양단은 모두 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)이 설치되며, "반경방향 치수”는 반경방향 위치와 반경방향 치수를 포함한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체(S) 양단의 구조는 대칭되며, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 동일한 구조로 가공할 수 있어, 전극 조립체(10)의 가공 난이도를 낮추고, 전극 조립체(10)의 생산 효율을 높일 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 권취 본체(S) 일단의 액체 유도 영역(111)은 타단의 전기전도 영역(121)과 동일한 반경방향 치수를 갖는다. 여기서, 제1 전극(1)과 제2 전극(2) 각자의 전극탭(12)은 권취 본체(S)의 양단으로부터 인출되고, 권취 본체(S)의 양단은 모두 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)이 설치되며, "반경방향 치수”는 반경방향 위치와 반경방향 치수를 포함한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체(S) 양단의 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)은 반경방향을 따라 어긋나게 설치되며, 즉 권취 본체(S) 일단의 전기전도 영역(121)은 타단의 액체 유도 영역(111)에 대응된다. 이와 같이 하면 권취 본체(S)가 반경방향의 임의의 위치를 따라 모두 액체 유도 영역(111)을 가지게 되며, 전해액이 더욱 신속하고 충분하게 권취 본체(S) 내부로 진입할 수 있어, 전극 조립체(10) 내부의 전해액 분포가 더욱 균일해짐으로써, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액이 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 상의 활물질과 균일하게 반응할 수 있으며, 따라서 배터리 셀(100)의 성능이 최적화된다.
일부 실시예에서, 도 6, 도 8 및 도 10과 같이, 전극 조립체(10)는 분리막(3)을 더 포함하며, 분리막(3)은 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 것으로서, 분리막(3), 제1 극판(1)의 본체부(11)와 제2 극판(2)의 본체부는 권취 후 권취 본체(S)를 형성하며; 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 분리막(3)의 적어도 일측이 액체 유도 영역(111)에 위치한 부분이 제1 극판(1)의 본체부(11)에 돌출된 측변 및 제2 극판(2)의 본체부(11)의 측변에 돌출된다.
여기서, 분리막(3)은 전개된 상태에서 일자형 스트립 형상의 구조일 수 있으며, 분리막(3)은 PP(폴리프로필렌) 재료 또는 PE(폴리에틸렌) 재료로 제작될 수 있고, 그 내부는 배터리의 충방전 과정에서 금속 이온을 통과시키기 위한 마이크로나노급 또는 나노급 미세공을 구비한다.
선택적으로, 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 분리막(3)의 일측의 액체 유도 영역(111)에 위치한 부분이 제1 극판(1)의 본체부(11)의 측변 및 제2 극판(2)의 본체부(11)의 측변보다 돌출되거나; 또는 도 13a에 도시된 바와 같이, 분리막(3)의 양측의 액체 유도 영역(111)에 위치한 부분이 모두 제1 극판(1)의 본체부(11)의 측변 및 제2 극판(2)의 본체부(11)의 측변보다 돌출된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막(3)을 액체 유도 영역(111)에서 확장되는 계단형으로 설계함으로써, 분리막(3)의 측변이 액체 유도 영역(111)의 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 사이에서 바깥으로 돌출되어 전해액에 침지될 수 있으며, 이에 따라 분리막(3)이 모세관 작용 하에 전해액을 흡취하기에 더욱 용이하여, 전극 조립체(10)의 침윤 성능이 향상되고, 나아가 배터리 셀(100)의 성능이 향상된다. 선택적으로, 도 12a에 도시된 바와 같이, 분리막(3)은 등폭의 스트립 형상의 구조로 설계될 수도 있다.
일부 실시예에서, 도 13a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 분리막(3)을 더 포함하며, 분리막(3)은 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 것이고, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 본체부(11)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬로 설치되는 활물질 영역(A)과 흐름 유도 영역(B)을 포함하고, 흐름 유도 영역(B)은 활물질 영역(A)의 외측에 위치하며, 전해액이 상기 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이고, 도 17과 도 18에 도시된 바와 같이, 본체부(11)의 흐름 유도 영역(B)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극은 본체부(11)의 활물질 영역(A)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극보다 크다.
예를 들어, 제1 극판(1)은 양극 극판이고, 활물질 영역(A)에 양극 활물질이 코팅되며, 예를 들어 양극 활물질은 삼원 재료, 망간산리튬 또는 인산철리튬이고; 제2 극판(2)은 음극 활물질이며, 음극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다.
본 출원의 상기 실시예에서, 본체부(11)의 흐름 유도 영역(B)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극이 본체부(11)의 활물질 영역(A)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극보다 크도록 함으로써, 흐름 유도 영역(B)과 분리막(3) 사이에 비교적 큰 모세관 간극을 형성할 수 있으며, 분리막(3)의 단부가 전해액을 흡입한 후, 전해액이 신속하게 권취 본체(S)의 단부로 진입한 다음, 더 나아가 활물질 영역(A)으로 진입하여 활물질과 반응이 발생하기에 용이하다. 이러한 구조는 본체부(11)와 분리막(3) 사이의 간극이 바깥에서 안으로 점차 축소되므로, 전해액이 신속하게 진입하기에 유리하다.
일부 실시예에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역(B)은 활물질 영역(A)과 인접한 침윤 영역(B1)을 포함하며, 본체부(11)의 침윤 영역(B1)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극은 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 점차 증대된다.
여기서, 침윤 영역(B1)은 본체부(11)의 전체적인 권취 방향을 따라 연장되는 스트립 형상의 구조일 수 있고, 전해액을 인입하기 위한 것으로서, 침윤 영역(B1)의 권취 축선(K)에서의 연장 방향의 폭은 활물질 영역(A)의 폭보다 작다. 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 침윤 영역(B1)의 표면은 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 경사면일 수 있고, 또는 호형, 계단형 등으로 설계될 수도 있으며, 침윤 영역(B1)의 표면과 분리막(3) 사이의 간극이 안에서 바깥으로 점차 증대되기만 하면 모두 본 출원의 보호범위 내에 포함된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막(3) 단부가 전해액을 흡입한 후, 침윤 영역(B1)을 통해 전해액을 활물질 영역(A)으로 유입시킴으로써, 전해액이 신속하게 권취 본체(S) 내부로 진입하여 반응하기에 용이하다.
일부 실시예에서, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역(B)은 활물질 영역(A)과 인접한 침윤 영역(B1)을 포함하고, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 본체부(11)는 집전체(114), 활물질층(112) 및 침윤층(113)을 포함하며, 활물질층(112)은 집전체(114)의 표면에 설치되어 활물질 영역(A)에 위치하고, 침윤층(113)은 집전체(114)의 표면에 설치되어 침윤 영역(B1)에 위치하며, 침윤층(113)의 흡액 능력은 활물질층(112)의 흡액 능력보다 높다.
여기서, "흡액 능력”이란 단위면적의 코팅층이 단위 시간 내에 전해액을 흡수하는 능력을 말한다. 예를 들어, 제1 극판(1)은 양극 극판이며, 알루미늄박을 집전체(114)로 사용할 수 있고, 제2 극판은 음극 극판이며, 동박을 집전체(114)로 사용할 수 있다. 예를 들어, 침윤층(113)은 무기 세라믹 코팅층, 고분자 중합체와 바인더를 포함한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 침윤층(113)의 측변은 집전체(114)의 측변과 가지런하며, 제1 극판(1)과 이웃한 분리막(3)의 측변은 침윤층(113)과 집전체(114)의 측변보다 돌출된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 본체부(11)의 외측에 인접한 영역에 흡액 능력이 활물질층(112)보다 높은 침윤층(113)을 코팅함으로써, 침윤층(113)의 재료 특성을 통해 권취 본체(S) 단부의 전해액 흡취 능력을 향상시켜, 전해액을 신속하게 권취 본체(S) 내부로 흡입할 수 있다.
또한, 본체부(11)의 침윤 영역(B1)에 위치하는 표면과 분리막(3) 사이의 간극은 안에서 바깥으로 점차 증대되며, 즉 침윤층(113)의 두께는 활물질층(112)의 두께보다 작아, 침윤층(113)과 분리막(3) 사이에 안에서 밖으로 점차 확대되는 간극이 형성되어 전해액을 흡입하기에도 용이하다. 구조 설계 및 재료 특성의 이중 개선을 통해, 전극 조립체(10)의 침윤 특성이 더욱 확실하게 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 13a, 14A, 14B 및 도 18과 같이, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 흐름 유도 영역(B)은 유도 영역(B2)을 더 포함하며, 집전체(114)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 침윤층(113)보다 돌출된 영역에 유도 영역(B2)이 형성된다.
여기서, 유도 영역(B2)은 집전체(114)가 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 침윤층(113)보다 돌출된 영역이며, 상기 영역에는 코팅층이 설치되지 않고, 또한 집전체(114)의 유도 영역(B2)에 위치한 부분이 전극탭(12)과 일체로 연결된다. 제1 극판(1)과 이웃한 분리막(3)의 측변이 집전체(114) 측의 측변보다 돌출되어, 먼저 분리막(3)을 통해 전해액을 흡취한 다음, 전해액을 순차적으로 유도 영역(B2)과 침윤 영역(B1)을 거쳐 활물질 영역(A)으로 진입시키기에 용이하다.
본 출원의 상기 실시예에서, 유도 영역(B2)에 코팅층이 설치되지 않아, 집전체(114)의 유도 영역(B2)과 분리막(3) 사이의 간극이 침윤층(113) 표면과 분리막(3) 사이의 간극보다 큼으로써, 권취 본체(S)의 액체 유도 영역(111)에 위치한 단부에 다단계 전해액 흡입 통로를 형성할 수 있으며, 또한 제1 극판(1) 또는 제2 극판(2)과 분리막(3) 사이의 거리가 유도 영역(B2), 침윤 영역(B1)으로부터 활물질 영역(A)으로 점차 감소되어, 흡액 효율이 현저히 향상될 수 있고, 전극 조립체(10)의 침윤 특성이 향상될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(100)의 성능이 향상된다.
일부 실시예에서, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판이고 또한 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 활물질 영역(A), 침윤 영역(B1)과 유도 영역(B2)이 설치되며, 도 13b에 도시된 바와 같이, 제2 극판(2)은 음극 극판이고 또한 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 활물질 영역(A)과 유도 영역(B2)이 설치된다.
본 출원의 상기 실시예에서, 양극 극판의 압축밀도가 비교적 커서, 전해액이 양극 극판에 진입하는 속도가 비교적 느리다는 점을 고려하여, 양극 극판에 침윤 영역(B1)을 추가함으로써, 전해액이 양극 활물질에 침투되는 속도를 가속화시킬 수 있고; 전해액이 음극 극판으로 진입하는 속도가 양극 극판에 비해 빠르므로, 유도 영역(B2)만으로 전해액의 진입을 유도함으로써 음극 극판의 제조 공정을 간소화하였다. 상기 실시예에서, 전해액이 양극 극판과 음극 극판으로 진입하는 속도를 접근시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전극 조립체(10)의 생산 난이도도 낮출 수 있다. 선택적으로, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 동일한 구조로 설치될 수도 있으며, 예를 들어 모두 침윤 영역(B1)을 설치하거나 또는 모두 침윤 영역(B1)을 설치하지 않는다.
일부 실시예에서, 분리막(3)의 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)에 위치하는 측변은 흐름 유도 영역(B)의 외측변과 전극탭(12)의 외측변 사이에 위치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 분리막(3)의 측변이 흐름 유도 영역(B)의 외측변보다 돌출되어, 분리막(3)의 돌출 부분이 전해액에 침지됨으로써, 모세관 작용을 이용하여 전해액을 흡입할 수 있고; 또한 분리막(3)의 측변은 전극탭(12)의 외측변보다 돌출되지 않아, 분리막(3)이 전기전도 영역(121)에 너무 길게 돌출되는 경우 전극탭(12)의 평탄화에 영향을 미치는 것을 방지하고 전극탭(12)의 전기 전도 효과를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 12a 내지 도 16과 같이, 흐름 유도 영역(B)은 권취 본체(S)의 둘레방향을 따르는 연장 길이가 활물질 영역(A)과 일치한다.
본 출원의 상기 실시예에서, 흐름 유도 영역(B)을 설치하는 극판의 제조 난이도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 흐름 유도 영역의 연장 길이가 활물질 영역(A)과 일치하여, 활물질 영역(A)의 전체적인 코팅 길이에 걸쳐 전해액이 활물질 영역(A)으로 양호하게 유도될 수 있어, 전해액이 극판의 전체 권취 길이에 걸쳐 고르게 분포될 수 있으며, 이에 따라 배터리 셀(100)의 성능이 향상될 수 있다.
상기 일부 실시예에서 제1 극판(1)을 예로 들어 극판의 구체적인 구조를 소개하였으며, 제2 극판(2)도 동일하거나 유사한 구조를 채택할 수 있다.
이하 일부 구체적인 실시예를 제공하여 전극 조립체(10)의 구조에 대해 설명한다.
제1 실시예에서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6은 배터리 셀(100)의 일단의 구조만 제시하였으며, 타단의 구조는 도면에 구현된 일단과 대칭일 수 있다. 하우징 몸체(101) 내부에 전극 조립체(10)가 설치되며, 하우징 몸체(101)의 단부에 개구(1011)가 설치되되 엔드캡 조립체(102)를 통해 밀봉되고, 엔드캡 조립체(102)는 엔드캡 본체(1021), 단자(1022), 절연 부재(1024) 및 어댑터 부재(1025)를 포함한다. 절연 부재(1024)는 엔드캡 본체(1021)의 전극 조립체(10)에 인접한 측에 설치되고, 어댑터 부재(1025)는 절연 부재(1024)의 전극 조립체(10)에 인접한 측에 설치된다.
전극 조립체(10)는 제1 극판(1), 제2 극판(2) 및 분리막(3)을 포함하고, 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 적층 설치되며, 분리막(3)은 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 것이고, 제1 극판(1), 제2 극판(2) 및 분리막(3)은 함께 권취되어, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 각자의 본체부(11)로 권취 본체(S)를 형성하며, 권취 본체(S)의 단부에 하나의 전기전도 영역(121)과 두 개의 액체 유도 영역(111)이 동심으로 설치되고, 전기전도 영역(121)은 두 개의 액체 유도 영역(111) 사이에 위치한다. 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 여러 바퀴, 예를 들어 6 바퀴 권취되며, 전극탭(12)은 평탄화된 후 벤딩부를 형성하고, 어댑터 부재(1025)를 통해 동일 단부의 단자(1022)와 전기적으로 연결된다. 전극탭(12)은 반경방향을 따라 안으로 굴곡될 수 있어, 벤딩부가 하우징 몸체(101) 내벽에 접촉되는 것을 방지하고, 어댑터 부재(1025)의 반경방향 치수를 감소시키기에 유리하다.
전기전도 영역(121)에서, 연장 길이가 가장 긴 것은 제1 전극(1)이고, 그 다음은 분리막(3)이며, 제2 극판(2)은 수평 점선 부위까지 연장된다. 액체 유도 영역(111)에서, 연장 길이가 가장 긴 것은 분리막(3)이고, 수평 점선 부위까지 연장되는 것은 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 포함하며, 또한 제1 극판(1)과 제2 극판(2)은 교대로 설치된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 절연 부재(1024)의 외부 링에 전극탭(12)과 하우징 몸체(101)를 이격시켜 절연 성능을 높이기 위한 돌출부(1024')가 설치된다. 예를 들어, 어댑터 부재(1025)는 상호 연결되는 제1 연결편(1025A)과 제2 연결편(1025B)을 포함할 수 있으며, 제1 연결편(1025A)은 전극탭(12)과 용접되고, 제2 연결편(1025B)은 단자(1022)와 연결된다.
제2 실시예에서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 실시예와 다른 점은, 권취 본체(S)의 단부에 두 개의 전기전도 영역(121)과 하나의 액체 유도 영역(111)이 동심으로 설치되고, 액체 유도 영역(111)이 두 개의 전기전도 영역(121) 사이에 위치한다는데 있다. 각각의 전기전도 영역(121)의 전극탭(12)은 여러 바퀴, 예를 들어 5 바퀴 연속으로 권취된다.
제3 실시예에서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 실시예와의 다른 점은, 권취 본체(S)의 단부에 하나의 전기전도 영역(121)과 하나의 액체 유도 영역(111)이 동심으로 설치되고, 액체 유도 영역(111)이 전기전도 영역(121)의 반경방향 외측에 위치한다는데 있다. 예를 들어, 전기전도 영역(121)의 반경방향 폭은 액체 유도 영역(111)의 반경방향 폭보다 크다.
이하 일부 구체적인 실시예를 제공하여 전개 후의 제1 극판(1), 제2 극판(2)과 분리막(3)의 구조에 대해 설명한다.
제1 실시예에서, 도 12a에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판이고, 제1 극판(1)의 본체부(11)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬로 설치되는 활물질 영역(A)과 침윤 영역(B1)을 포함하며, 침윤 영역(B1)은 활물질 영역(A)의 외측에 위치한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 집전체(14)는 활물질 영역(A)에 활물질층(112)이 코팅될 수 있고, 침윤 영역(B1)에 침윤층(113)이 코팅될 수 있으며, 침윤층(113)의 흡액 성능은 활물질층(112)보다 높을 수 있으며, 또한 침윤층(113) 표면과 분리막(3)의 간극은 바깥에서 안으로 점차 감소되되 활물질층(112)과 분리막(3) 사이의 간극보다 크다. 제1 극판(1) 측변에 돌출될 수 있는 분리막(3)의 측변의 폭은 W9이다.
전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 축선(K)의 연장 방향에서의 측부로부터 돌출되고, 전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 길이를 따라 일단에 인접한 위치에 설치될 수 있으며, 권취 후, 전기전도 영역(121)은 내부 링 또는 외부 링에 위치할 수 있다. 침윤층(113)은 제1 극판(1)의 전체적인 권취 길이를 따라 연장되고, 침윤층(113)은 전기전도 영역(121)에 위치한 외측변의 일부 폭이 전극탭(12)에 설치될 수 있다. 전극탭(12)을 평탄화 시 근부가 받는 응력을 감소시켜, 전극탭(12)이 균열되거나 또는 당겨지는 것을 방지하도록, 본체부(11)와 연결되는 전극탭(12)의 근부 위치에 이행부(122), 예를 들어 라운드 코너 또는 챔퍼가 설치된다. 선택적으로, 전극탭(12) 외측변의 모서리부 위치에도 이행부(122)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 전극탭(12) 외측변의 모서리부 위치의 라운드 코너 값 범위는 R3 - R12이며, 바람직하게는 R8이다. 본체부(11)와의 연결 부위의 라운드 코너 값 범위는 R1 - R8 사이이며, 바람직하게는 R5이다.
도 12b에 도시된 바와 같이, 제2 극판(2)은 음극 극판이며, 제2 극판(2)의 본체부(11)는 활물질 영역(A)만 포함하고, 전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 길이를 따라 일단에 인접한 위치에 설치될 수 있다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 분리막(3)은 직사각형 스트립 형상이며, 등폭의 구조를 채택한다.
권취 시, 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 각자의 전극탭(12)은 상이한 측에 위치한다.
제2 실시예에서, 도 13a에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판이고, 제1 극판(1)의 본체부(11)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬로 설치되는 활물질 영역(A), 침윤 영역(B1)과 유도 영역(B2)을 포함하고, 침윤 영역(B1)은 활물질 영역(A)과 유도 영역(B2) 사이에 위치한다. 침윤 영역(B1)과 유도 영역(B2)은 제1 극판(1)의 전체적인 권취 길이를 따라 연장된다.
도 18에 도시된 바와 같이, 집전체(114)의 활물질 영역(A)에 활물질층(112)이 코팅될 수 있고, 침윤 영역(B1)은 침윤층(113)이 코팅될 수 있으며, 침윤층(113)의 흡액 성능은 활물질층(112)보다 높고, 또한 침윤층(113) 표면과 분리막(3)의 간극은 바깥에서 안으로 점차 감소하며, 활물질층(112)과 분리막(3) 사이의 간극보다 크다. 유도 영역(B2)의 측변보다 돌출될 수 있는 분리막(3)의 측변의 폭은 W9'이다.
전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 축선(K)의 연장 방향에서의 측부로부터 돌출되고, 전극탭(12)은 본체부(11)의 일단에 설치될 수 있으며, 권취 후, 전기전도 영역(121)은 내부 링 또는 외부 링에 위치할 수 있다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 제2 극판(2)은 음극 극판이며, 제2 극판(2)의 본체부(11)는 활물질 영역(A)과 유도 영역(B2)을 포함하고, 전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 길이를 따라 일단에 인접한 위치에 설치될 수 있다. 집전체(114)의 활물질 영역(A)에 활물질층(112)이 코팅될 수 있고, 집전체(114)의 활물질 영역(A)의 측변보다 돌출되는 부분에 유도 영역(B2)이 형성된다.
도 13c에 도시된 바와 같이, 분리막(3)의 전기전도 영역(121)에서의 폭은 W0이고, 분리막(3)의 양측변은 액체 유도 영역(111)에서 모두 W1만큼 넓어, 분리막(3)의 측변이 액체 유도 영역(111)에서 본체부(11)의 측변보다 돌출됨으로써, 흡액이 용이해진다.
권취 시, 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 각자의 전극탭(12)은 상이한 측에 위치한다.
제3 실시예에서, 도 14a에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판이고, 구조는 도 13a와 동일하다. 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 활물질 영역(A)의 폭은 W4이고, 침윤 영역(B1)의 폭은 W3이며, 유도 영역(B2)의 폭은 W2이고, 전극탭(12)의 폭은 W5이다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 제2 극판(2)은 음극 극판이고, 구조는 도 14a와 동일하다. 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 활물질 영역(A)의 폭은 W8이고, 침윤 영역(B1)의 폭은 W7이며, 유도 영역(B2)의 폭은 W6이고, 전극탭(12)의 폭은 W9이다.
도 14c에 도시된 바와 같이, 분리막(3)의 전기전도 영역(121)에서의 폭은 W0이고, 분리막(3)의 양측변은 액체 유도 영역(111)에서 모두 W1만큼 넓어, 분리막(3)의 측변이 액체 유도 영역(111)에서 본체부(11)의 측변보다 돌출됨으로써, 흡액이 용이해진다. 선택적으로, 분리막(3)은 도 12c의 등폭 구조를 채택할 수도 있다.
다른 일부 실시예에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판 또는 음극 극판일 수 있고, 제1 극판(1)의 본체부(11)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬 설치되는 활물질 영역(A)과 침윤 영역(B1)을 포함하며, 침윤 영역(B1)은 활물질 영역(A)의 외측에 위치한다. 전극탭(12)은 본체부(11)의 권취 길이에서의 중간 영역에 위치할 수 있으며, 권취 후, 전기전도 영역(121)은 권취 본체(S)의 반경방향에서의 중간 영역에 위치한다.
다른 일부 실시예에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 제1 극판(1)은 양극 극판 또는 음극 극판일 수 있고, 도 15와 다른 점은, 본체부(11)의 권취 축선(K)의 연장 방향에서의 측부에 두 개의 전극탭(12)이 설치되고, 두 개의 전극탭(12)이 각각 본체부(11)의 권취 길이를 따라 양단에 인접한 위치에 간격을 두고 설치된다는데 있다. 권취 후, 권취 본체(S)의 단부에 두 개의 전기전도 영역(121)과 1개의 액체 유도 영역(111)이 설치되고, 액체 유도 영역(111)은 두 개의 전기전도 영역(121) 사이에 위치한다.
도 19는 제1 전극(1), 제2 전극(2)과 분리막(3)의 권취 전 적층 설치한 일부 실시예의 구조 개략도이다. 예를 들어, 제1 극판은 음극 극판일 수 있고, 상응하게 제2 극판(2)은 양극 극판이며, 제1 극판(1)은 제2 극판(2)보다 길고, 분리막(3)은 제1 극판(1)보다 길다. 제1 극판(1)과 제2 극판(2)의 전극탭(12)은 권취 축선(K)의 인출 방향을 따라 서로 반대이며, 또한 모두 본체부(11)의 권취 방향을 따라 제1단에 인접한 위치에 위치한다. 제1단은 모두 좌측단이고, 전극탭(12)은 본체부(11)의 일부 권취 길이방향에서 연속으로 연장된다.
제1 극판(1)의 본체부(11)는 활물질 코팅 영역(A)만 포함하고, 제2 극판(2)의 본체부(11)는 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬 설치되는 활물질 영역(A)과 침윤 영역(B1)을 포함하며, 침윤 영역(B1)은 활물질 영역(A)의 외측에 위치한다. 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 제1 극판(1)의 활물질 코팅 영역(A) 양측의 폭 가장자리는 모두 제2 극판(2)의 활물질 코팅 영역(A)의 상응하는 측의 폭 가장자리보다 돌출된다. 분리막(3)은 등폭 구조를 채택하며, 분리막(3)의 두 측변은 모두 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 본체부(11)의 동측에 위치한 측변보다 돌출되고, 전극탭(12)의 외측변보다는 돌출되지 않는다.
상기 각 구체적인 실시예에서, 제1 극판(1), 제2 극판(2)과 분리막(3)의 구조 형식 및 조합 방식을 단지 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 설치 시에는 필요에 따라 각기 다른 제1 극판(1), 제2 극판(2)과 분리막(3)을 조합할 수 있다.
그 다음, 본 출원은 전극 조립체(10)의 제조 방법을 제공하며, 도 20에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 상기 제조 방법은
S110: 극성이 반대이며, 모두 본체부(11) 및 상기 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 포함하는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 제공하는 단계;
S120: 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 권취 축선(K)을 따라 권취하여 각자의 본체부(11)로 단부에 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하는 권취 본체(S)를 형성하는 단계를 포함하며;
여기서, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 전기적으로 연결되기 위한 것이고, 액체 유도 영역(111)은 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 전기전도 영역(121)과 인접하게 배치되며, 전해액이 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
S120을 통해 권취 후, 다시 권취 본체(S) 단부의 전극탭(12)을 평탄화하여, 전극탭(12)으로 벤딩부를 형성하면 단자(1022)와 전기적으로 연결하기에 용이하다.
본 출원의 상기 실시예에서, 권취 본체(S)의 단부가 전기전도 영역(121)과 액체 유도 영역(111)을 동시에 구비하며, 액체 유도 영역(111)에 전극탭(12)이 설치되지 않으므로, 전기전도 영역(121)의 전극탭(12)이 평탄화된 후, 배터리 셀(100) 내의 전해액이 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 통해 액체 유도 영역(111)의 간극에서 권취 본체(S)의 내부로 유입되기에 용이하여, 전극 조립체(10)의 침윤 성능이 보장되며, 배터리를 충방전하는 과정에서, 전해액과 제1 전극(1) 및 제2 전극(2) 상의 활물질이 충분히 반응할 수 있어, 배터리 셀(100)의 성능이 최적화된다.
또한, 전극탭(12)이 연속적으로 전기전도 영역(121)에 연장되어 적어도 한 바퀴 권취되므로, 둘레 방향에서 본체부(11)와 양호한 연결 강도를 구비하여, 전극탭(12)의 근부가 양호한 자기 지지작용을 지니며, 전극탭(12)에 둘레 방향의 작용력을 인가하여 평탄화하는 과정에서, 전극탭(12)에 주름이 발생하는 것을 방지함으로써, 평탄 영역의 형상이 안정화되어, 전극탭(12)과 단자(1022)의 용접 효과가 최적화되며, 전극 조립체(10)가 안정적으로 전기에너지를 외부로 전송하도록 보장할 수 있어, 전류 통과 능력이 향상된다. 또한, 전극탭(12) 용접 시 발생하는 입자도 둘레 방향을 따라 액체 유도 영역(111)의 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 사이로 낙하하기가 쉽지 않아, 전극 조립체(10)의 작동의 신뢰성이 향상될 수 있다.
마지막으로, 본 출원은 전극 조립체(10)의 제조 설비(400)를 제공한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제조 설비(400)는 극판 제공 장치(410)와 극판 권취 장치(420)를 포함한다. 극판 제공 장치(410)는 극성이 반대이면서 모두 본체부(11) 및 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 포함하는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 제공하도록 구성되고; 극판 권취 장치(420)는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 권취 축선(K)을 따라 권취하여 각자의 본체부(11)로 권취 본체(S)를 형성하도록 구성되며, 권취 본체(S)의 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함한다. 여기서, 전극탭(12)은 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 전기적으로 연결되기 위한 것이고, 액체 유도 영역(111)은 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 전기전도 영역(121)과 서로 이웃하게 배치되고, 전해액이 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것이다.
본 출원의 상기 실시예의 제조 설비(400)는 제조 방법과 동일한 기술 효과를 갖는다.
비록 바람직한 실시예를 참고하여 본 출원에 대해 설명하였으나, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 경우, 이에 대해 각종 개선을 실시할 수 있고 또한 그 중의 부품을 등가물로 교체할 수 있다. 특히 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각종 기술 특징은 모두 임의의 방식으로 조합할 수 있다. 본 출원은 본문에 공개된 특정 실시예에 국한되지 않고, 청구항의 범위 내에 속하는 모든 기술방안을 포함한다.
10: 전극 조립체
1: 제1 극판
11: 본체부 111: 액체 유도 영역
112: 활물질층 113: 침윤층
114: 집전체 12: 전극탭
121: 전기전도 영역 122: 이행부
2: 제2 극판 3: 분리막
100: 배터리 셀 101: 하우징 몸체
1011: 개구 102: 엔드캡 조립체
1021: 엔드캡 본체 1022: 단자
1023: 감압부재 1024: 절연 부재
1024': 돌출부 1025: 어댑터 부재
1025A: 제1 연결편 1025B: 제2 연결편
200: 배터리 201: 케이스 몸체
201A: 수납부 201B: 제1 덮개
201C: 제2 덮개 300: 차량
301: 차축 302: 차륜
303: 모터 304: 컨트롤러
400: 제조 설비 410: 극판 제공 장치
420: 극판 권취 장치 S: 권취 본체
K: 권취 축선 A: 활물질 영역
B: 흐름 유도 영역 B1: 침윤 영역
B2: 유도 영역
11: 본체부 111: 액체 유도 영역
112: 활물질층 113: 침윤층
114: 집전체 12: 전극탭
121: 전기전도 영역 122: 이행부
2: 제2 극판 3: 분리막
100: 배터리 셀 101: 하우징 몸체
1011: 개구 102: 엔드캡 조립체
1021: 엔드캡 본체 1022: 단자
1023: 감압부재 1024: 절연 부재
1024': 돌출부 1025: 어댑터 부재
1025A: 제1 연결편 1025B: 제2 연결편
200: 배터리 201: 케이스 몸체
201A: 수납부 201B: 제1 덮개
201C: 제2 덮개 300: 차량
301: 차축 302: 차륜
303: 모터 304: 컨트롤러
400: 제조 설비 410: 극판 제공 장치
420: 극판 권취 장치 S: 권취 본체
K: 권취 축선 A: 활물질 영역
B: 흐름 유도 영역 B1: 침윤 영역
B2: 유도 영역
Claims (22)
- 배터리 셀(100)에 사용되는 전극 조립체(10)에 있어서,
상기 전극 조립체(10)는 극성이 반대인 제1 극판(1) 및 제2 극판(2)을 포함하며, 상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)은 모두 본체부(11) 및 상기 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 포함하고, 상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)은 권취 축선(K)을 따라 권취되어 각자의 상기 본체부(11)로 권취 본체(S)를 형성하며;
상기 권취 본체(S)의 단부는 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하고, 상기 전극탭(12)은 상기 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되어, 상기 배터리 셀(100)의 단자(1022)와 전기적으로 연결되기 위한 것이며, 상기 액체 유도 영역(111)은 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 상기 전기전도 영역(121)과 이웃하게 배치되어, 전해액이 상기 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것인, 전극 조립체(10). - 제1항에 있어서,
상기 전극탭(12)은 상기 전기전도 영역(121)에서 여러 바퀴 권취되는, 전극 조립체(10). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기전도 영역(121)과 상기 액체 유도 영역(111)의 수량의 합은 세 개 이상이며, 상기 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 교대로 설치되는, 전극 조립체(10). - 제3항에 있어서,
상기 전기전도 영역(121)은 상기 권취 본체(S) 단부의 반경방향에서의 중간 영역에 위치하고, 상기 전기전도 영역(121)은 반경방향에서의 양측에 각각 하나의 상기 액체 유도 영역(111)이 설치되는, 전극 조립체(10). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 제2 극판(2) 중의 적어도 하나에 권취 방향을 따라 복수의 상기 전극탭(12)이 간격을 두고 설치됨으로써, 상기 권취 본체(S)의 단부에 반경방향을 따라 간격을 두고 설치되는 복수의 상기 전기전도 영역(121)이 형성되는, 전극 조립체(10). - 제5항에 있어서,
상기 전기전도 영역(121)은 두 개가 설치되고, 각각 상기 권취 본체(S)의 단부의 반경방향에서의 내측과 외측에 위치하며, 상기 액체 유도 영역(111)은 두 개의 상기 전기전도 영역(121) 사이에 위치하는, 전극 조립체(10). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기전도 영역(121)과 상기 액체 유도 영역(111)은 각각 하나씩 설치되며, 또한 상기 전기전도 영역(121)은 상기 액체 유도 영역(111)의 반경방향 내측에 위치하는, 전극 조립체(10). - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권취 본체(S) 양단의 상기 액체 유도 영역(111)은 동일한 반경방향 치수를 가지고, 상기 권취 본체(S) 양단의 상기 전기전도 영역(121)은 동일한 반경방향 치수를 가지거나; 또는
상기 권취 본체(S) 일단의 상기 액체 유도 영역(111)은 타단의 상기 전기전도 영역(121)과 동일한 반경방향 치수를 갖는, 전극 조립체(10). - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 분리막(3)을 더 포함하며, 상기 분리막(3), 상기 제1 극판(1)의 본체부(11)와 상기 제2 극판(2)의 본체부는 권취 후 상기 권취 본체(S)를 형성하며;
상기 권취 축선(K)의 연장 방향에서, 상기 분리막(3)의 상기 액체 유도 영역(111)에 위치한 부분이 상기 제1 극판(1)의 본체부(11)의 측변 및 상기 제2 극판(2)의 본체부(11)의 측변보다 돌출되는, 전극 조립체(10). - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)을 격리시키기 위한 분리막(3)을 더 포함하며, 상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 본체부(11)는 상기 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 병렬로 설치되는 활물질 영역(A)과 흐름 유도 영역(B)을 포함하고, 상기 흐름 유도 영역(B)은 상기 활물질 영역(A)의 외측에 위치하며, 상기 본체부(11)의 상기 흐름 유도 영역(B)에 위치하는 표면과 상기 분리막(3) 사이의 간극은 상기 본체부(11)의 상기 활물질 영역(A)에 위치하는 표면과 상기 분리막(3) 사이의 간극보다 큰, 전극 조립체(10). - 제10항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 상기 흐름 유도 영역(B)은 상기 활물질 영역(A)과 인접한 침윤 영역(B1)을 포함하며, 상기 본체부(11)의 상기 침윤 영역(B1)에 위치하는 표면과 상기 분리막(3) 사이의 간극은 상기 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 점차 증대되는, 전극 조립체(10). - 제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 상기 흐름 유도 영역(B)은 상기 활물질 영역(A)과 인접한 침윤 영역(B1)을 포함하고, 상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 상기 본체부(11)는 집전체(114), 활물질층(112) 및 침윤층(113)을 포함하며, 상기 활물질층(112)은 상기 집전체(114)의 표면에 설치되되 상기 활물질 영역(A)에 위치하고, 상기 침윤층(113)은 상기 집전체(114)의 표면에 설치되되 상기 침윤 영역(B1)에 위치하며, 상기 침윤층(113)의 흡액 능력은 상기 활물질층(112)의 흡액 능력보다 높은, 전극 조립체(10). - 제12항에 있어서,
상기 침윤층(113)은 무기 세라믹 코팅층, 고분자 중합체와 바인더를 포함하는, 전극 조립체(10). - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 상기 흐름 유도 영역(B)은 유도 영역(B2)을 더 포함하며, 상기 집전체(114)는 상기 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 상기 침윤층(113)보다 돌출된 영역에 상기 유도 영역(B2)이 형성되는, 전극 조립체(10). - 제14항에 있어서,
상기 제1 극판(1)은 양극 극판이고 또한 상기 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 상기 활물질 영역(A), 상기 침윤 영역(B1)과 상기 유도 영역(B2)이 설치되며, 상기 제2 극판(2)은 음극 극판이고 또한 상기 권취 축선(K)의 연장 방향을 따라 안에서 바깥으로 순차적으로 상기 활물질 영역(A)과 상기 유도 영역(B2)이 설치되는, 전극 조립체(10). - 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분리막(3)의 상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2) 중 적어도 하나의 상기 액체 유도 영역(111)에 위치하는 측변은 상기 흐름 유도 영역(B)의 외측변과 상기 전극탭(12)의 외측변 사이에 위치하는, 전극 조립체(10). - 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흐름 유도 영역(B)은 상기 권취 본체(S)의 둘레방향을 따르는 연장 길이가 상기 활물질 영역(A)과 일치하는, 전극 조립체(10). - 개구(1011)를 구비한 하우징 몸체(101);
상기 개구(1011)를 밀봉하기 위한 것으로서, 엔드캡 본체(1021) 및 상기 엔드캡 본체(1021)에 설치되는 단자(1022)를 포함하는 엔드캡 조립체(102); 및
상기 하우징 몸체(101) 내에 설치되는 , 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 따른 전극 조립체(10)를 포함하고,
상기 제1 극판(1)의 전극탭(12) 또는 상기 제2 극판(2)의 전극탭(12)이 상기 단자(1022)와 전기적으로 연결되는 배터리 셀(100). - 제18항에 따른 배터리 셀(100); 및
상기 배터리 셀(100)을 수납하기 위한 케이스(201)를 포함하는, 배터리(200). - 전기 장치에 있어서,
상기 전기 장치에 전기에너지를 제공하기 위한 제19항에 따른 배터리를 포함하는, 전기 장치. - 극성이 반대이며, 모두 본체부(11) 및 상기 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 구비하는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 제공하는 단계;
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)을 권취 축선(K)을 따라 권취하여 각자의 상기 본체부(11)로 단부에 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하는 권취 본체(S)를 형성하는 단계를 포함하며;
상기 전극탭(12)은 상기 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀(100)의 단자(1022)와의 전기적인 연결을 위한 것이고, 상기 액체 유도 영역(111)은 상기 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 상기 전기전도 영역(121)과 서로 이웃하게 배치되어, 전해액이 상기 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것인, 전극 조립체(10)의 제조 방법. - 극성이 반대이며, 모두 본체부(11) 및 상기 본체부(11)에 돌출되는 전극탭(12)을 구비하는 제1 극판(1)과 제2 극판(2)을 제공하도록 구성되는 극판 제공 장치(410);
상기 제1 극판(1)과 상기 제2 극판(2)을 권취 축선(K)을 따라 권취하여 각자의 본체부(11)로 단부에 적어도 하나의 전기전도 영역(121)과 적어도 하나의 액체 유도 영역(111)을 포함하는 권취 본체(S)를 형성하도록 구성되는 극판 권취 장치(420)를 포함하며;
상기 전극탭(12)은 상기 전기전도 영역(121)에서 인출되어 적어도 한 바퀴 권취되며, 또한 배터리 셀(100)의 단자(1022)와의 전기적인 연결을 위한 것이고, 상기 액체 유도 영역(111)은 상기 권취 본체(S)의 반경방향을 따라 상기 전기전도 영역(121)과 서로 이웃하게 배치되어, 전해액이 상기 권취 본체(S)의 내부로 유입되도록 안내하기 위한 것인, 전극 조립체(10)의 제조 설비(400).
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