KR20230124670A - 전극 어셈블리 및 그 제조 방법, 배터리 셀, 배터리및 전기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 분야에 관한 것으로, 구체적으로 전극 어셈블리 및 그 제조 방법, 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치에 관한 것이다. 여기서, 전극 어셈블리는, 제1 극판; 제1 분리막; 제2 분리막을 포함하고, 제2 분리막 및 제1 분리막은 두께 방향을 따라 제1 극판의 대향되는 양측에 위치하며, 제1 분리막 및 제2 분리막은 모두 접힘되어 탭이 설치되지 않은 제1 극판의 에지를 피복한다. 이에 기반하여, 배터리의 안전 성능을 효과적으로 향상시킬수 있다.

Description

전극 어셈블리 및 그 제조 방법, 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치

본 발명은 배터리 분야에 관한 것으로, 구체적으로 전극 어셈블리 및 그 제조 방법, 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치에 관한 것이다.

현재 배터리가 점점 더 광범위하게 적용되고, 수력, 화력, 풍력 및 태양광 발전소 등 에너지 저장 전원 시스템에 적용될 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등 전기 교통 수단, 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에서 널리 적용된다.

배터리 기술의 발전에서, 어떻게 배터리의 단락 위험을 줄이고 배터리의 안전성을 향상시키겠는가 하는 것은 중요한 문제이다.

본 출원은 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 전극 어셈블리의 제조 방법을 제공하여, 배터리의 안전성을 향상시킨다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원에서 제공되는 전극 어셈블리는,

제1 극판;

제1 분리막; 및

제2 분리막을 포함하고, 제2 분리막 및 제1 분리막은 두께 방향을 따라 제1 극판의 대향되는 양측에 위치하며, 제1 분리막 및 제2 분리막은 모두 접힘되어 탭이 설치되지 않은 제1 극판의 에지를 피복한다.

탭이 설치되지 않은 제1 극판의 에지가 2층의 분리막에 의해 랩핑되기 때문에, 이물질에 의해 쉽게 뚫리지 않고 단락 위험이 낮으며 안전 성능이 향상된다.

일부 실시예에서, 제1 분리막 및 제2 분리막은 제1 극판에 복합된다. 따라서, 랩핑 견고성을 향상시키는 데 유리하다.

일부 실시예에서, 제1 분리막 및 제2 분리막은 제1 극판에 열압착되거나, 또는, 제1 분리막 및 제2 분리막은 제1 극판에 접착된다. 열압착 또는 접착 방식을 사용하여 제1 분리막 및 제2 분리막을 제1 극판에 복합시킴으로써, 랩핑 견고성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 극판은 양극 극판이다. 제1 극판이 양극 극판일 경우, 랩핑이 더 편리하고 안전 성능이 더 우수하다.

일부 실시예에서, 제1 극판은 폴딩되지 않거나; 또는, 제1 극판은 제1 방향을 따라 1회 폴딩되어 제1 극판이 서로 연결된 2장의 제1 적층편을 포함하도록 한다. 제1 극판이 폴딩되지 않을 경우, 권취 성형 방식 또는 낱장 적층 방식을 구현하기에 더 편리하다. 제1 극판이 1회 폴딩될 경우, 제1 극판은 U자형 구조로 폴딩되어, 제1 극판이 폴딩된 후 다른 전극 극판과 조립되기 편리할 수 있고, 이는 적층형 배터리의 생산 효율을 향상시키는 데 유리하다.

일부 실시예에서, 제1 극판의 2장의 제1 적층편 중 적어도 하나에 탭이 구비된다. 제1 극판의 2장의 제1 적층편 중 하나에만 탭이 구비될 경우, 구조가 비교적 간단하다. 제1 극판의 2장의 제1 적층편에 탭이 모두 구비될 경우, 전기 에너지 전달 효율이 더 높고 작업 신뢰성이 더 높다.

일부 실시예에서, 제1 극판은 불활성 영역이 구비되고, 불활성 영역은 제1 극판의 절곡부를 포함하며, 불활성 영역에는 활물질이 코팅되지 않는다. 이에 따라, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 제어하는데 편리하다.

일부 실시예에서, 제2 극판을 향한 제1 극판의 불활성 영역의 표면에는 절연 물질이 마련된다. 따라서, 제2 극판과 제1 극판 사이의 절연성을 개선하는데 유리하여 안전 성능이 향상된다.

일부 실시예에서, 전극 어셈블리는 제2 극판을 더 포함하고, 제2 극판은 제1 극판과 극성이 반대되며 제1 극판과 함께 적층 또는 권취되고, 제1 분리막 및 제2 분리막은 제2 극판 및 제1 극판을 분리시킨다. 이때, 전극 어셈블리는 권취형 셀 또는 적층형 셀이다.

일부 실시예에서, 제2 극판은 폴딩되지 않거나, 또는, 제2 극판은 제2 방향을 따라 왕복 폴딩되어 제2 극판이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편을 포함하도록 한다. 제2 극판이 폴딩되지 않을 때, 권취 성형 방식 또는 낱장 적층 방식을 구현하기에 편리하다. 제2 극판이 왕복 폴딩될 경우, 제2 극판은 연속적인 Z자형 구조를 형성하여, 제2 극판이 폴딩된 후 다른 전극 극판과 조립되기 편리할 수 있고, 이는 적층형 배터리의 생산 효율을 향상시키는 데 유리하다.

일부 실시예에서, 제2 극판은 제2 방향을 따라 왕복 폴딩되어 제2 극판이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편을 포함하도록 하고, 제1 극판은 제1 방향을 따라 1회 폴딩되어 제1 극판이 서로 연결된 2장의 제1 적층편을 포함하도록 하며, 제1 방향은 제2 방향에 수직되거나 평행되고, 제1 적층편과 제2 적층편은 순차적으로 교대로 적층된다. 이에 기반하여, 절단 과정의 시간을 단축하고 적층 효율을 향상시킬 수 있어, 적층형 배터리의 생산 효율을 효과적으로 향상시킨다.

일부 실시예에서, 제2 극판의 탭은 절곡부를 제외한 제2 극판의 에지에 위치하고; 및/또는, 제1 극판의 탭은 절곡부를 제외한 제1 극판의 에지에 위치한다. 제2 극판 및/또는 제1 극판의 탭이 절곡부를 제외한 에지에 위치할 경우, 탭은 폴딩 과정에서 쉽게 손상되지 않고 구조 신뢰성이 높다.

일부 실시예에서, 제1 방향은 제2 방향에 수직되고, 제2 극판의 탭은 절곡부에 인접된 제2 극판의 에지에 위치하며, 제1 극판의 탭은 절곡부에서 이격하는 제1 극판의 단부에 위치한다. 이에 기반하여, 제2 극판 및 제1 극판에 사용된 것은 직교 “”자형 적층 방식 하의 제1 극판의 폴딩 방향을 따른 탭 인출 방식으로, 제2 극판 및 제1 극판이 제1 방향으로 동일측 또는 상이측에서 탭을 인출하기 편리하며, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측 또는 상이측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시킨다.

일부 실시예에서, 제1 방향은 제2 방향에 수직되고, 임의의 서로 인접하는 2장의 제2 적층편에서, 1장의 제2 적층편에만 탭이 구비되며, 제1 극판의 절곡부는 탭이 설치되지 않은 제2 적층편을 감싼다. 따라서, 양극 탭 및 음극 탭을 물리적으로 분리시켜 양극 탭과 음극 탭 간의 단락을 방지하는 데 편리하다.

일부 실시예에서, 제1 방향은 제2 방향에 평행되고, 제2 극판의 탭은 절곡부에 인접된 제2 극판의 에지에 위치하며, 제1 극판의 탭은 절곡부에 인접된 제1 극판의 에지에 위치한다. 이에 기반하여, 제2 극판 및 제1 극판에 사용된 것은 직교 “”자형 적층 방식 하의 제1 극판의 폴딩 방향에 수직되는 탭 인출 방식으로, 제2 극판 및 제1 극판이 제2 극판의 종방향으로 동일측 또는 상이측에서 탭을 인출하기 편리하며, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측 또는 상이측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시킨다.

일부 실시예에서, 제2 극판의 탭 및 제1 극판의 탭은 동일측 또는 대향되는 양측에 위치한다. 제2 극판의 탭 및 제1 극판의 탭이 동일측에 위치할 경우, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시킨다. 제2 극판의 탭 및 제1 극판의 탭이 대향되는 양측에 위치할 경우, 양극 단자 및 음극 단자가 대향되는 양측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시킨다.

일부 실시예에 있어서, 제1 극판 및/또는 제2 극판에 폴딩 안내부가 마련되어, 제1 극판 및/또는 제2 극판의 폴딩을 안내한다. 폴딩 안내부의 안내 작용 하에, 제1 극판 및/또는 제2 극판은 더욱 편리하게 폴딩될 수 있고, 이는 적층 배터리의 생산 효율을 더욱 향상시키기에 유리하다.

일부 실시예에 있어서, 폴딩 안내부는 인덴테이션 또는 폴딩 자국을 포함한다. 마련된 인덴테이션 또는 폴딩 자국은 모두 효과적으로 폴딩 안내 작용을 할 수 있어, 폴딩이 편리하다.

일부 실시예에 있어서, 폴딩 안내부는 제1 극판 및/또는 제2 극판의 폭방향에 평행되거나, 폴딩 안내부는 제1 극판 및/또는 제2 극판의 폭방향에 대해 경사진다. 여기서, 폴딩 안내부가 제1 극판 및/또는 제2 극판의 폭방향에 평행되는 경우, 폴딩 안내부의 가공이 비교적 편리하다. 폴딩 안내부가 제1 극판 및/또는 제2 극판의 폭방향에 대해 경사진 경우, 리튬 석출 위험을 줄이고, 안전 성능을 향상시키기에 유리하다.

본 출원에서 제공되는 배터리 셀은 하우징을 포함하고, 본 출원의 실시예의 전극 어셈블리를 더 포함하며, 전극 어셈블리는 하우징 내에 설치된다. 전극 어셈블리의 생산 효율이 향상되므로, 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀의 생산 효율이 향상된다.

일부 실시예에서, 제1 극판의 탭은 절곡부에서 이격하는 제1 극판의 단부에 위치하고, 제1 극판의 절곡부는 하우징의 내벽에 접촉된다. 따라서, 전극 어셈블리는 하우징에 접촉되어 열을 전도할 수 있어, 배터리 셀의 방열 성능이 개선된다.

일부 실시예에서, 제2 극판에서 이격하는 제1 극판의 절곡부의 표면은 중력 방향을 향한다. 따라서, 제1 극판은 중력 작용 하에 하우징 내벽에 편리하게 충분히 접촉될 수 있어, 더욱 우수한 방열 효과를 달성한다.

본 출원에서 제공하는 배터리는 포장 박스를 포함하고, 본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀을 더 포함하며, 배터리 셀은 포장 박스에 설치된다. 배터리 셀의 생산 효율이 향상되므로, 배터리 셀을 포함하는 배터리의 생산 효율이 향상된다.

본 출원에서 제공하는 전기 장치는 본체를 포함하고, 본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀 또는 배터리를 더 포함하며, 배터리 셀은 본체에 전기 에너지를 공급한다. 이에 기반하여, 전기 장치의 생산 효율은 효과적으로 향상될 수 있다.

본 출원에서 제공되는 전극 어셈블리의 제조 방법은,

제1 극판을 제공하는 단계; 및

두께 방향을 따라 제1 극판의 대향되는 양측에 제1 분리막 및 제2 분리막을 설치하여, 제1 분리막 및 제2 분리막이 모두 접힘되어 탭이 설치되지 않은 제1 극판의 에지를 피복하도록 하는 단계를 포함한다.

상기 방법으로 제조된 전극 어셈블리는 단락 위험이 줄어들고 안전 성능이 향상된다.

일부 실시예에서, 제조 방법은,

제1 분리막 및 제2 분리막 접힘에 의해 피복된 제1 극판을 제1 방향을 따라 1회 폴딩하여, 제1 극판이 서로 연결된 2장의 제1 적층편을 포함하도록 하는 단계;

제2 극판을 제공하되, 제2 극판을 제2 방향을 따라 왕복 폴딩하여 제2 극판이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편을 포함하도록 하고, 제2 방향은 제1 방향에 수직되거나 평행되는 단계; 및

제1 극판을 제2 극판에 삽입하여 제1 적층편과 제2 적층편이 순차적으로 교대로 적층되도록 하는 단계를 더 포함한다.

상기 방법으로 전극 어셈블리를 제조하면 효율이 높고 적층형 배터리의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

동일한 제1 극판의 두께 방향의 양측에 위치하는 제1 분리막 및 제2 분리막을 모두 접어 탭이 설치되지 않은 제1 극판의 에지를 피복하도록 함으로써, 에지 이물질로 인해 발생되는 단락 사고를 신뢰성 있게 방지할 수 있으므로, 안전 성능이 효과적으로 향상된다.

상술한 설명은 본 출원의 기술적 해결수단에 대한 개요에 불과하고, 본 명세서의 내용을 참조하면 본 출원의 기술적 해결수단을 명확히 이해할 수 있을 것이다. 본 출원의 다른 목적, 특징 및 장점을 더 명확하게 설명하기 위해, 이하 본 출원의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

본 명세서에 설명되는 도면은 본 출원의 추가적인 이해를 제공하는 데 사용되며, 본 출원의 일부를 구성한다. 본 출원의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 출원을 설명하기 위해 사용되며, 본 출원에 대한 어떠한 부적절한 제한을 구성하려는 것은 아니다. 도면에서,
도 1은 본 출원의 실시예의 전기 장치의 간단한 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시예의 배터리의 간단한 개략도이다.
도 3은 본 출원의 제1 실시예의 배터리 셀의 사시 개략도이다.
도 4는 본 출원의 제1 실시예의 배터리 셀의 분해 개략도이다.
도 5는 본 출원의 제1 실시예의 배터리 셀의 정면도이다.
도 6은 도 5의 C-C 단면도이다.
도 7은 도 6의 P부분의 확대 개략도이다.
도 8은 본 출원의 제1 실시예의 전극 어셈블리의 분해 개략도이다.
도 9는 본 출원의 제2 실시예의 배터리 셀의 사시 개략도이다.
도 10은 본 출원의 제2 실시예의 배터리 셀의 정면도이다.
도 11은 도 10의 A-A 단면도이다.
도 12는 도 11의 I 부분의 확대 개략도이다.
도 13은 도 11의 II 부분의 확대 개략도이다.
도 14는 도 10의 B-B 단면도이다.
도 15는 도 14의 III부분의 확대 개략도이다.
도 16은 제2 실시예의 제1 극판 및 제2 극판의 적층 과정 개략도이다.
도 17은 도 16의 측면도이다.
도 18은 도 17의 IV부분의 확대 개략도이다.
도 19는 도 17의 V부분의 확대 개략도이다.
도 20은 본 출원의 제3실시예의 배터리 셀의 사시 개략도이다.
도 21은 본 출원의 제3 실시예의 배터리 셀의 종방향 단면 개략도이다.
도 22는 본 출원의 제3 실시예의 전극 어셈블리의 정면도이다.
도 23은 본 출원의 제3 실시예의 제2 극판 및 제1 극판의 적층 과정 개략도이다.
도 24는 도 23의 측면도이다.
도 25는 본 출원의 제3 실시예의 전극 어셈블리의 측면도이다.
도 26은 도 25의 VI부분의 확대 개략도이다.
도 27은 도 25의 VII부분의 확대 개략도이다.
도 28은 본 출원의 제3 실시예의 전극 어셈블리와 하우징 바디의 접촉 부위의 부분 확대 개략도이다.
도 29는 본 출원의 제4 실시예의 전극 어셈블리의 사시 개략도이다.
도 30은 본 출원의 제4 실시예의 제2 극판 및 제1 극판의 적층 과정 개략도이다.
도 31은 본 출원의 폴딩 안내부가 마련된 제1 극판이 전개 상태일 때 사시 개략도이다.
도 32는 도 31에 도시된 제1 극판의 변형예이다.
도 33은 도 32에 도시된 제1 극판의 인덴테이션 부위의 부분 확대 개략도이다.
도 34는 도 31에 도시된 제1 극판의 변형예이다.
도 35는 도 34에 도시된 M부분의 확대 개략도이다.
도 36은 도 31에 도시된 제1 극판의 변형예이다.
도 37은 도 36에 도시된 N부분의 확대 개략도이다.
도 38은 도 31에 도시된 제1 극판의 변형예이다.
도 39는 본 출원의 실시예의 전극 어셈블리의 제조 방법이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 기술적 해결수단의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 이하 실시예는 본 출원의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐, 이들로써 본 출원의 보호 범위를 제한할 수 없다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 명세서에 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 목적일 뿐, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며; 본 출원의 명세서 및 청구범위 및 상술한 첨부 도면의 설명의 용어 “포함” 및 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다.

본 출원의 실시예의 설명에서, 기술 용어 “제1”“제2”등은 상이한 대상을 구별하기 위한 것일 뿐, 상대적 중요성을 지시 또는 암시하거나 지시된 기술 특징의 수량, 특정 순서 또는 1차-2차 관계를 은연히 나타내는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명시적으로 그리고 구체적으로 한정되지 않는 한, “복수”의 의미는 두 개 이상이다.

본 명세서에 언급된 “실시예”는, 실시예에 결부하여 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 상기 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 가리키는 것도 아니다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 설명된 실시예는 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것을 명시적으로 그리고 은연히 이해한다.

본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 “및/또는”은 단지 관련된 객체의 관련 관계를 설명하기 위한 것이고, 3가지 관계가 존재할 수 있음을 나타내는 바, 예를 들어 A 및/또는 B는, A가 단독으로 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것, 및 A와 B가 공존하는 3가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 문자 “”는, 일반적으로 전후 관련된 대상이 “또는”의 관계임을 나타낸다.

본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 “복수”는 두 개 이상(두 개 포함)을 지칭하고, 마찬가지로, “다중 그룹”은 두 개의 그룹 이상(두 개의 그룹 포함)을 지칭하며, “다수”는 두 장 이상(두 장을 포함)을 의미한다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 기술 용어 “중심”, “종방향”, “횡방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “상단”, “바닥”, “내”, “외”, “시계 방향”, “반시계 방향”, “축방향”, “종방향”, “원주 방향” 등이 가리키는 방위 또는 위치관계는 첨부 도면에서 도시하는 방위 또는 위치관계에 기초하는 것으로, 이는 단지 본 출원의 실시예를 설명 및 간단하게 설명하기 위해 편의를 제공한 것일 뿐, 가리키는 장치 또는 소자가 반드시 특정의 방위를 갖고, 특정한 방위로 구조 및 동작되는 것을 가리키거나 또는 암시하는 것은 아니므로, 이를 본 출원의 실시예에 대한 한정이라고 이해해서는 아니된다.

본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명시적으로 규정 및 한정되지 않는 한, 기술 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “고정” 등은 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수도 있거나, 일체로 연결되며; 기계적 연결일 수 있고, 전기적 연결일 수도 있으며; 직접적으로 연결될 수 있고, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 개의 소자 내부의 연통이거나 두 개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 근거하여 본 출원의 실시예에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

전자 제품 및 전기 차량 등 전기 장치의 쾌속 발전에 따라, 배터리는 점점 더 광범위하게 적용되고, 수력, 화력, 풍력 및 태양광 발전소 등 에너지 저장 전원 시스템에 적용될 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등 전기 교통 수단, 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에서 광범위하게 적용된다. 동력 배터리 응용 분야가 지속적으로 확장됨에 따라, 배터리 성능에 대한 요구도 지속적으로 증가되고 있다.

여기서, 안전성은 배터리의 중요한 성능 지표이다. 배터리의 사용 과정 및 일상 유지 보수 과정에서는 단락과 같은 안전 사고의 발생을 방지해야 한다. 그러나 사용 과정에서 배터리의 전극 극판의 이물질은 양극 극판과 음극 극판을 쉽게 도통시키고, 이로 인해 단락이 발생되므로 안전 사고를 유발한다.

전술한 상황에 대해, 배터리의 안전성을 향상시키기 위해, 본 출원은 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 전극 어셈블리의 제조 방법을 제공한다.

도 1 ~ 도 39는 본 출원의 일부 실시예의 전기 장치, 배터리, 배터리 셀과 전극 어셈블리 및 그 제조 방법을 도시한다.

이어서, 도 1 ~ 도 39를 결부하여 본 출원을 설명하기로 한다.

도 1은 전기 장치(100)의 구조를 예시적으로 도시한다.

도 1을 참조하면, 전기 장치(100)는 배터리 셀(20)을 전원으로 사용하는 장치이고, 배터리 셀(20) 및 본체(105)를 포함하며, 배터리(10)를 본체(105)에 설치하여, 본체(105)에 전기 에너지를 공급하거나; 전기 장치(100)는 본체(105) 및 배터리 셀(20)을 포함하는 배터리(10)를 포함하고, 배터리(10)가 본체(105)에 설치되며, 배터리(10)의 배터리 셀(20)이 본체(105)에 전기 에너지를 공급한다.

여기서, 전기 장치(100)는 휴대폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터, 전기 장난감, 전동 공구, 배터리 자동차, 전기 자동차, 선박, 항공기 등 다양한 전기 설비일 수 있다. 여기서, 전기 장난감은 고정식 또는 이동식 전기 장난감, 예를 들어 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등을 포함할 수 있다. 항공기는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함할 수 있다.

전기 장치(100)는 전원을 포함하고, 전원은 배터리(10)를 포함하며, 배터리(10)는 전기 장치(100)에 구동력을 제공한다. 일부 실시예에서, 전기 장치(100)의 구동력은 모두 전기 에너지이고, 이때 전원은 배터리(10)만 포함한다. 다른 일부 실시예에서, 전기 장치(100)의 구동력은 전기 에너지 및 다른 에너지(예를 들어, 기계적 에너지)를 포함하고, 이때 전원은 배터리(10) 및 엔진과 같은 다른 설비를 포함한다.

전기 장치(100)가 차량(101)인 경우를 예로 든다. 도 1을 참조하면, 일부 실시예에서, 전기 장치(100)는 순수 전기 차량, 하이브리드 전기 자동차 또는 주행거리 연장 전기 자동차 등 신에너지 자동차이고, 배터리(10), 컨트롤러(102) 및 모터(104) 등 동력 설비(103)를 포함하며, 배터리(10)는 컨트롤러(102)를 통해 모터(104)와 같은 동력 설비(103)에 전기적으로 연결되어, 배터리(10)가 컨트롤러(102)의 제어 하에, 모터(104) 등 동력 설비(103)에 전력을 공급하도록 한다.

배터리(10) 및 배터리 셀(20)은 전기 장치(100)의 중요한 구성 부분인 것을 알 수 있다.

도 2는 배터리(10)의 구조를 예시적으로 도시한다.

도 2를 참조하면, 배터리(10)는 포장 박스(30) 및 포장 박스(30) 내에 설치되는 배터리 셀(20)을 포함한다. 포장 박스(30)는 박스 바디(301) 및 박스 커버(302)를 포함한다. 박스 바디(301) 및 박스 커버(302)는 서로 스냅 결합되어, 배터리 셀(20)이 수용되도록, 포장 박스(30) 내부에 밀폐된 수용 공간을 형성한다. 더욱 많은 전기 에너지를 공급하여, 더욱 높은 전기 사용 수요를 충족시키기 위해, 포장 박스(30) 중 배터리 셀(20)의 수량은 적어도 두 개일 수 있다. 배터리(10) 중의 각 배터리 셀(20)은 병렬 연결, 직렬 연결 또는 직병렬 연결의 방식으로 전기적으로 연결되어, 비교적 큰 용량 또는 출력을 구현한다. 설명해야 할 것은, 도 2에서 배터리 셀(20)에 대해 간소화 화법을 이용하였다.

이로부터 알 수 있다시피, 배터리 셀(20)은 전기 에너지를 공급하기 위한 최소 배터리 유닛이고, 배터리(10) 및 전기 장치(100)의 핵심 구성 부분이며, 그 성능은 배터리(10) 및 전기 장치(100)의 성능에 직접적으로 영향을 미치고, 동시에 그 생산 효율도 전기 장치(100) 및 배터리(10)의 생산 효율에 직접적으로 영향을 미친다. 배터리 셀(20)의 생산 효율 및 성능의 향상은 전기 장치(100) 및 배터리(10)의 생산 효율 및 성능의 향상에 유리하다.

배터리 셀(20)은 리튬이온 배터리 등 각종 배터리 셀일 수 있고, 형상도 사각형 또는 원통형과 같은 다양한 형상일 수 있다.

도 3 ~ 도 38은 배터리 셀의 구조를 예시적으로 도시한다.

도 3 ~ 도 38을 참조하면, 배터리 셀(20)은 하우징(202), 셀(20c), 어탭터(205) 및 전극 단자(206)를 포함한다.

여기서, 하우징(202)은 하우징(202) 내부에 위치하는 부재(예컨대, 셀(20c) 및 어탭터(205))를 수용하여, 하우징(202) 내부에 위치하는 부재를 보호한다. 하우징(202)은 하우징 바디(203) 및 엔드 커버(204)를 포함한다. 엔드 커버(204)는 하우징 바디(203)의 단부 개구를 덮어 하우징(202) 내부에 셀(20c) 등을 수용하기 위한 밀폐 공간을 형성한다.

셀(20c)은 전기 에너지를 생성하기 위한 것으로, 하우징(202) 내부에 설치되고, 하우징(202)에 주입되는 전해액과 전기 화학적 반응을 일으켜 전기 에너지를 제공한다. 셀(20c)은 함께 조합되는 제1 극판(2), 제2 극판(1) 및 분리막(3)을 포함한다. 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 극성이 반대되는 전극 극판으로서, 그 중 하나가 음극 극판(14)(애노드 극판이라고도 함)일 때, 다른 하나는 양극 극판(24)(캐소드 극판이라고도 함)이다. 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)의 두께는 0.05 ~ 0.2 mm이다. 제1 극판(2)과 제2 극판(1)은 조합된 후 적층 구조를 형성하고, 분리막(3)에 의해 분리되어 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 간의 단락을 방지한다. 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측에 모두 분리막(3)이 마련된다. 구분의 편의를 위해, 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측에 위치하는 2장의 분리막(3)을 각각 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이라고 한다.

제2 극판(1) 및 제1 극판(2)에 모두 탭(15)이 구비되고, 셀(20c)에서 생성된 전기 에너지는 탭(15)을 통해 외부로 전달된다. 구분의 편의를 위해, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)을 각각 제2 탭(12) 및 제1 탭(22)이라고 한다.

탭(15)은 활물질(29)이 코팅되지 않은 셀(20c)의 양극 극판 및 음극 극판의 부분으로서, 활물질(29)이 코팅된 양극 극판 및 음극 극판의 부분이 외측으로 연장되고, 어탭터(205) 및 전극 단자(206)를 통해 외부 회로에 전기적으로 연결되어 전기 에너지가 외부로 전달된다. 여기서, 음극 극판(14)의 탭(15)을 음극 탭(13)이라고 하고, 양극 극판(24)의 탭(15)을 양극 탭(23)이라고 한다.

어탭터(205)는 하우징(202)에 설치되고, 셀(20c)의 탭(15)과 전극 단자(206) 사이에 위치하여, 셀(20c)과 전극 단자(206) 사이의 전기적 연결을 구현하여 셀(20c)에서 생성된 전기 에너지를 전극 단자(206)로 전달한다. 여기서, 양극 탭에 상응한 어탭터(205)를 양극 어탭터라고 하고, 음극 탭에 상응한 어탭터(205)를 음극 어탭터라고 한다.

전극 단자(206)는 어탭터(205)를 통해 셀(20c)에 전기적으로 연결되고, 외부 회로에 연결되어 셀(20c)에서 생성된 전기 에너지를 배터리 셀(20)의 외부로 전달한다. 여기서, 음극 탭(13)에 상응한 전극 단자(206)를 음극 단자(20a)라고 하고, 양극 탭(23)에 상응한 전극 단자(206)를 양극 단자(20b)라고 한다.

보다시피, 셀(20c)은 배터리 셀(20)의 중요한 구성 부분으로서, 배터리 셀(20)이 전기 에너지를 제공할 수 있는 핵심이다.

셀(20c)에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 조합 방식은 주로 2가지가 있는데, 각각 권취 방식과 적층 방식이다. 여기서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)이 권취 방식으로 함께 조합될 경우, 대응되는 배터리 셀(20)을 권취형 배터리라 하고; 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)이 적층 방식으로 함께 조합될 경우, 대응되는 배터리 셀(20)을 적층형 배터리라 한다.

권취형 배터리 또는 적층형 배터리를 막론하고, 모두 전극 극판의 이물질로 인한 단락 위험이 있다. 구체적으로, 전극 극판에는 이물질이 존재할 수 있는데, 예를 들어, 전극 극판은 절단 과정에서 에지 버(Edge Burr) 또는 떨어지는 에지 드레싱(Edge Dressing)이 생성될 수 있고, 또 예를 들어, 전극 극판은 충방전 과정에서 덴드라이트(Dendrite)가 생성될 수 있으며, 이러한 이물질은 양극 극판과 음극 극판 사이의 분리막(3)을 뚫어 단락을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 충전 과정에서, 리튬이온이 양극 극판(24)에서 탈리되어 음극 극판(14)에 진입하고, 음극 극판(14)은 리튬이온 흡수한 후 팽창된며, 동시에, 양극 극판(24) 또한 리튬이온 탈리 후, 팽창할 수 있어, 충전 과정에서, 양극 극판 및 음극 극판의 팽창으로 인해 양극 극판 및 음극 극판 사이의 분리막(3)이 압박되며, 이러한 경우, 양극 극판 및 음극 극판에 위치한 이물질이 분리막을 뚫어, 단락을 초래하여, 안전 사고를 일으킬 수 있다.

따라서 전극 극판의 이물질로 인한 단락 위험을 줄이는 것은 배터리의 안전 성능을 향상시키는데 있어서 매우 중요한 의미를 갖는다.

전술한 상황에 대해, 배터리의 안전성을 향상시키기 위해, 도 3 ~ 도 8을 참조하면, 본 출원은 전극 어셈블리(201)를 제공하고, 상기 전극 어셈블리(201)는 제1 극판(2), 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)을 포함하며, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)은 제1 극판(2)의 두께 방향의 대향되는 양측에 위치하고, 또한, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)은 모두 접힘되어 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 피복한다.

관련 기술에서, 분리막(3)은 인접한 2장의 전극 극판의 두께 방향에 수직되는 표면 사이에만 위치하고, 전극 극판의 에지에 대해 피복하지 않으며, 이러한 경우, 전극 극판의 에지 위치의 이물질로 인해 단락 문제를 초래하기 쉽다. 본 출원의 실시예는 분리막(3)이 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하도록 함으로써, 분리막(3)을 이용하여 에지의 이물질에 의한 양극과 음극의 전기 도통을 차단할 수 있으므로, 에지 이물질로 인한 단락 사고가 유발되는 위험을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예에서, 1장의 분리막(3)만이 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하는 아니라, 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측의 2장의 분리막(3), 즉 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 모두 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하므로, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 에지의 이물질이 에지에 랩핑되는 한 층의 분리막(3)을 뚫어도 에지에 랩핑되는 다른 층의 분리막(3)에 의해 차단되므로, 단락을 보다 신뢰성 있게 방지하고 안전 성능을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

아울러, 분리막(3)으로 전극 극판의 에지를 랩핑하고, 분리막(3)은 배터리 셀(20)의 원래 구조이기에, 전극 극판의 에지를 랩핑하기 위해 별도로 다른 구조 부재를 더 증가할 필요가 없기에, 구조가 비교적 간단하다. 더욱 중요한 것은, 다른 구조 부재로 전극 극판의 에지를 랩핑한다면, 다른 구조 부재로 인해 리튬이온의 정상적인 수송에 영향을 미쳐, 랩핑 영역의 리튬이온의 수송이 저지되어, 전극 어셈블리(201) 및 배터리 셀(20) 전체 용량의 손실을 초래하고, 또한, 다른 구조 부재로 양극 극판의 에지를 랩핑하는 경우, 랩핑 영역의 에지의 리튬은 여전히 정상적으로 탈리될 수 있고, 대응되는 음극 극판 영역에 리듐이 축적되는 위험이 존재하기에, 또한 안전 위험을 일으키기 쉽다. 본 출원에서, 분리막(3)을 이용하여 전극 극판의 에지를 랩핑하면, 상응한 문제를 효과적으로 해결할 수 있고, 이는 분리막(3)이 리튬이온 수송을 저지하지 않기 때문이며, 따라서, 전극 어셈블리(201) 및 배터리 셀(20)의 전체 용량의 손실을 초래하지 않고, 리튬 축적 위험도 증가하지 않는 반면, 분리막(3)으로 양극 극판(24)의 에지를 랩핑한 후, 양극 극판(24) 에지의 랩핑 영역의 리튬이온 수송 속도를 늦추고, 에지 영역의 리튬이온 저장량을 줄일 수 있음으로써, 오히려 에지 리튬 석출 위험을 줄이기에 유리하다.

또한, 2장의 분리막(3)에 의해 랩핑된 제1 극판(2)의 에지는 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지이므로, 제1 극판(2)의 정상적인 탭 인출에 영향을 미치지 않는다.

보다시피, 동일한 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측에 위치하는 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 모두 접힘되어 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 피복하도록 함으로써, 비교적 간단 구조를 기반으로, 전체 용량에 영향주지 않고 리튬 석출 위험도 증가시키지 않으면서 에지 이물질로 인한 단락 사고의 발생을 신뢰성 있게 방지할 수 있어, 안전 성능이 효과적으로 향상된다.

여기서, 2장의 분리막(3)으로 제1 극판(2)의 에지를 랩핑할 경우, 탭(15)이 위치한 에지를 제외한 제1 극판(2)의 다른 에지가 모두 2층의 분리막(3)의 플랜지(31)로 랩핑되도록, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 모든 에지를 랩핑할 수 있으므로, 각 제1 극판(2)의 모든 자유 에지의 완전 밀폐 랩핑이 구현되어 안전 성능이 더욱 향상된다.

제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)과 제1 극판(2)을 조합할 경우, 열압착 또는 접착 등 방식으로 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)을 제1 극판(2)에 복합시켜 랩핑 견고성을 강화할 수 있다. 또한, 열압착 또는 접착 공정 조절을 통해, 전극 극판 에지의 리튬이온의 삽입, 탈리 과정을 조절, 제어할 수 있다. 특히, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 제1 극판(2)의 에지에 대한 랩핑이 보다 견고해지도록, 제1 극판(2)의 에지를 랩핑한 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)의 부분을 열압착 또는 접착 등 방식으로 제1 극판(2)에 복합시킬 수 있다.

여기서, 에지가 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)에 의해 랩핑된 제1 극판(2)은 양극 극판(24)일 수 있고 음극 극판(14)일 수도 있으며, 또한, 제1 극판(2)은 권취형 배터리의 전극 극판일 수 있고, 적층형 배터리의 전극 극판일 수도 있다.

제1 극판(2)이 권취형 배터리의 전극 극판일 경우, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 제1 극판(2)에 대한 랩핑은 권취 과정에 수행될 수 있고, 즉 권취 과정에서, 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측의 2장의 분리막(3)을 접고, 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하거나, 또는, 분리막의 에지 래핑 효율을 향상시키도록, 제1 극판(2)이 다이 커팅되기 전에 수행될 수도 있다.

제1 극판(2)이 적층형 배터리의 전극 극판일 경우, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 제1 극판(2)에 대한 랩핑은 적층 과정에 수행될 수 있거나, 또는, 적층 단계 전에 수행될 수도 있다.

이어서, 주로 적층형 배터리의 경우를 예로 들면서 본 출원을 설명하기로 한다.

적층형 배터리는 중요한 배터리 유형으로서, 양극 극판, 음극 극판 및 분리막(3)은 적층 방식으로 함께 조합된다. 적층형 배터리는 권취형 배터리의 모서리가 없기 때문에 구조가 더 자유롭고 개방적이며, 내부 공간 이용도가 더 높고 에너지 밀도가 더 높으므로, 응용 전망이 좋고 보급할 가치가 있는 구조 형태이다.

일반적으로, 적층형 배터리의 양극 극판 및 음극 극판의 적층 과정은 낱장 적층 방식을 사용하며, 즉 적층 과정에서, 절단된 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)을 한장씩 적층하여 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)이 순차적으로 교대로 적층되도록 하고 분리막(3)에 의해 분리되며, 이때, 도 3 ~ 도 8을 참조하면, 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)은 모두 폴딩되지 않는다. 낱장 적층 방식을 사용한 이러한 적층형 배터리의 경우, 도 7 ~ 도 8을 참조하면, 적층 과정에서, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)의 에지를 접고, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 랩핑한다.

상기 낱장 적층 방식은 현재 널리 사용되고 있는 적층형 배터리의 적층 방식이지만, 이러한 낱장 적층 방식은 절단된 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)을 한장씩 적층해야만 하므로, 상기 과정에서 각각의 독립적인 전극 극판이 모두 절단되어야 하고, 절단된 금속 에지는 필연적으로 금속 버 및 금속 파편이 생성되며, 이러한 금속 버 또는 파편은 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)의 적층된 내부에 진입할 경우, 극판이 뚫려 단락될 위험이 있다. 또한, 적층을 수행할 경우, 한장씩 적층해야 하므로 생산 효율이 낮은 문제점이 있고, 이는 이미 적층형 배터리의 발전을 제약하는 중요한 문제 중 하나가 되었다.

전술한 상황에 대해, 본 출원은 또한 적층형 배터리의 구조 및 적층 방식을 개선하여, 적층형 배터리의 전극 극판이 적층되기 전에 먼저 폴딩되도록 하여, 적층형 배터리의 안전 성능을 더 향상시키고 적층형 배터리의 생산 효율을 향상시킨다.

도 9 ~ 도 38은 전극 극판을 먼저 폴딩한 후 적층하는 방식을 사용한 적층형 배터리 및 그 전극 어셈블리의 구조를 예시적으로 도시한다. 도 9 ~ 도 38에서, 제1 극판(2)과 제2 극판(1) 사이의 관계를 명확하게 나타내기 위해, 분리막(3)을 도시하지 않았으나, 제1 극판(2)과 제2 극판(1) 사이에 분리막(3)이 마련되고, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지가 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)에 의해 랩핑되는 것을 이해해야 한다.

도 9 ~ 도 38을 참조하면, 일부 실시예에서, 전극 어셈블리(201)는 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)을 포함한다. 제1 극판(2)은 제2 극판(1)과 극성이 반대되고, 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩되어 제1 극판(2)이 서로 연결된 2장의 제1 적층편(21)을 포함하도록 한다. 제2 극판(1)은 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩되어 제2 극판(1)이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편(11)을 포함하도록 한다. 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 수직되거나 평행된다. 제1 적층편(21)과 제2 적층편(11)은 순차적으로 교대로 적층된다.

제2 극판(1)이 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩되는 것은 Z자형(또는 S자형 또는 W자형이라고 함) 폴딩 방식이고, 제1 극판(2)이 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩되는 것은 U자형(또는 V자형) 반접힘 폴딩 방식이므로, 상기 설치 방식에서 전극 어셈블리(201)에 사용된 것은 “”자형의 적층 방식이다.

“Z+U”자형의 적층 방식은 전극 극판을 한 장씩 적층할 필요 없이, 제2 극판(1)을 Z자형으로 폴딩하고 다수의 제1 극판(2)을 각각 U자형으로 반접힘 폴딩한 후, 직접 반접힘 폴딩한 다수의 제1 극판(2)을 제2 극판(1)에 동시에 삽입하여 제1 적층편(21)과 제2 적층편(11)이 순차적으로 교대로 적층되도록 할 수 있으므로, 낱장 적층 방식에 비해 전극 어셈블리(201), 배터리 셀(20), 배터리(10) 및 전기 장치(100)의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

여기서, 제2 극판(1)은 Z자형 폴딩 방식을 사용하므로, 각 제2 적층편(11)이 연결되어, 제2 극판(1)을 한 장의 제2 적층편(11)으로 미리 절단할 필요가 없고, 또한, 제1 극판(2)은 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용하므로, 2장의 제1 적층편(21)이 연결되어, 제1 극판(2)을 2장의 제1 적층편(21)으로 미리 절단할 필요가 없기 때문에, 상응한 절단 단계를 생략하고 절단 과정에 필요한 시간을 단축할 수 있으므로 생산 효율을 향상시킨다.

또한, 제1 극판(2)이 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용하면, 또한 적층 과정에서 수십장의 제1 극판(2)을 제2 극판(1)에 동시에 삽입하여 제2 극판(1)의 조립을 완료하기 편리하고, 한 장씩 제1 적층편(21)을 제2 적층편(11)에 쌓아 놓을 필요가 없으므로, 이런 면에서는 또한 생산 효율을 향상시키는 데 유리하다.

보다시피, 본 출원에 사용된 “”자형의 적층 방식은 절단 과정의 시간을 효과적으로 단축시키고 적층 효율을 향상시킬 수 있어, 적층형 배터리의 생산 효율을 효과적으로 향상시킨다.

또한, “”자형의 적층 방식에서, 제2 극판(1)의 각 제2 적층편(11) 사이, 및 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21) 사이가 모두 절단될 필요가 없으므로, 낱장 적층 방식에서 각 적층 사이가 모두 서로 분리되어 절단구가 존재하는 경우에 비해, 절단구의 수량을 효과적으로 줄일 수 있고, 절단구의 수량의 감소는 버의 발생 확률을 낮추고 단락 위험을 줄이며 작업 안전성을 향상시키는 데 유리하다. 절단구가 많을수록 버 발생 확률이 더 높고, 나아가 버는 분리막(3)을 쉽게 뚫으며, 이로 인해 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이에 단락이 발생되므로, 단락 위험이 높을수록 작업 안전성이 더 낮다. 본 출원에서, 제2 적층편(11) 및 제1 적층편(21)은 모두 3개의 에지만 절단하면 되고 4개의 에지를 절단할 필요가 없으며, 제2 적층편(11) 및 제1 적층편(21)의 절단구가 모두 감소되므로, 단락 위험이 줄어들고 작업 안전성이 향상된다.

이로부터 알 수 있다시피, 본 출원은 “”형 적층 방식으로 성형된 전극 어셈블리(201)를 제공하는 것을 통해 적층 배터리의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 적층 배터리의 작업 안전성도 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 출원에서 이용하는 “”형 적층 방식은 배터리 셀(20)의 방열 성능을 개선에도 편리하다. 예를 들어, 도 28을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부에 위치하고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 하우징(202)의 내벽에 접촉된다.

절곡부(25)가 전극 극판이 폴딩되는 부위인 것은 이해하기 쉽다. 구체적으로, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 제1 극판(2)에 폴딩이 발생되는 부분이거나, 또는, 제1 극판(2)이 폴딩된 후, 2장의 제1 적층편(21)이 서로 연결되는 부분이다. 제2 극판(1)의 절곡부(25)는 제2 극판(1)에 폴딩이 발생되는 부분이거나, 또는, 제2 극판(1)이 폴딩된 후, 서로 인접하는 2장의 제2 적층편(11)이 서로 연결되는 부분이다. 도 12를 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 제1 극판(2)이 전체적으로 대략 U자형으로 이루어지도록 호형상을 이룬다. 도 15를 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1)의 절곡부(25)는 호형상으로 이루어져 제2 극판(1)이 전체적으로 대략 S자형으로 이루어지도록 한다.

관련 기술에서, 전극 극판과 전극 어셈블리(201)를 수용하기 위한 하우징(202) 사이에 일반적으로 절연 지지판이 마련되고, 양자는 절연 지지판에 의해 이격되어 직접적으로 접촉되지 않으며, 여기서, 절연 지지판은 전극 어셈블리(201)를 지지하고 일반적으로 고분자 재료 등 절연 재료로 제조되는데, 이 경우, 전극 어셈블리(201)에서 생성된 열량은 빠르게 발산되기 어렵고 하우징(202) 내에 열량이 축적되어 과열 폭발 등 안전 사고를 일으키기 쉽다.

관련 기술과 달리, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)와 하우징(202) 사이에 더 이상 절연 지지판을 설치하지 않고, 전극 어셈블리(201)의 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용한 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉되도록 하며, 이로써, 제1 극판(2)은 일반적으로 금속 재료와 같은 열전도 성능이 우수한 재료로 제조되고, 아울러, 전극 어셈블리(201)를 수용하기 위한 하우징(202)도 일반적으로 금속 재료(예컨대, 알루미늄)와 같은 열전도 성능이 우수한 재료로 제조되며, 또한 제1 극판(2)의 수량이 많고, 모든 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉되며 총 접촉 면적이 크기 때문에, 제1 극판(2)의 절곡부(25)를 하우징(202)의 내벽에 접촉시키면, 전극 어셈블리(201)와 하우징(202) 사이의 높은 열전도율과 대면적의 직접 접촉 방열 과정을 구현하여, 전극 어셈블리(201)에서 생성된 열량을 하우징(202)의 외부로 빠르게 발산시킬 수 있으므로, 배터리 셀(20)의 방열 성능을 효과적으로 개선하고 열축적에 의한 안전 사고의 위험을 감소시키며 작업 안전성을 향상시킬 수 있다.

아울러, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉될 경우, 제1 극판(2)의 탭(15)을 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부에 설치하여, 하우징(202)에 접촉되는 제1 극판(2)의 절곡부(25)에 탭(15)이 구비되지 않도록 하며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)의 대향측에 위치하는데, 이렇게 하는 장점은 한편으로는 탭(15)이 설치되지 않은 절곡부(25)가 하우징(202)에 더 편리하게 접촉되고, 다른 한편으로는 절곡부(25)와 하우징(202)의 접촉이 탭(15)과 어탭터(205) 및 전극 단자(206)의 전기적 연결에 영향을 미치지 않는다는 것이다.

보다시피, 제1 극판(2)의 탭(15)이 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부에 위치하도록 하고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉되도록 함으로써, 제1 극판(2)의 전기 에너지 전송 기능 구현에 영향주지 않는 전제 하에, 전극 어셈블리(201)와 하우징(202) 사이의 효율적인 방열을 구현하고, 배터리 셀(20)의 방열 성능을 효과적으로 개선한다.

여기서, 도 28을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1)에서 이격하는 제1 극판(2)의 절곡부(25)의 표면은 중력 방향을 향한다. 이에 기반하여, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 중력의 작용 하에 하우징(202)의 내벽에 충분히 접촉되어 보다 효율적으로 열을 전도할 수 있으므로, 배터리 셀(20)의 방열 성능을 더욱 개선하는 데 유리하다.

전술한 바와 같이, 본 출원에서, 제2 극판(1)과 제1 극판(2)은 극성이 반대되는 전극 극판이다. 일부 실시예에서, 제2 극판(1)은 양극 극판(24)이고, 제1 극판(2)은 음극 극판(14)이다. 다른 일부 실시예에서, 제2 극판(1)은 음극 극판(14)이고, 제1 극판(2)은 양극 극판(24)이다. 제2 극판(1)과 제1 극판(2)이 각각 음극 극판(14)과 양극 극판(24)일 경우, 제2 극판(1)은 Z자형 폴딩 방식을 사용하고, 제1 극판(2)은 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용하며, 제2 극판(1)의 면적은 보다 편리하게 제1 극판(2)의 면적보다 크게 설계될 수 있으므로, 음극 극판(14)의 면적이 양극 극판(24)의 면적보다 크게 하기 용이하고, 이와 같이, 음극 극판(14)은 리튬 이온을 접수하는 충분한 위치를 가질 수 있기 때문에, 리튬 석출 현상의 발생을 방지하는 데 유리하다.

여기서, 리튬 석출 현상은 음극 극판에 리튬이온을 접수하는 위치가 없어, 리튬이온이 음극 극판 표면에서 석출되는 현상을 의미한다.

리튬이온 배터리의 충방전 과정이 바로 리튬이온이 양극 극판, 음극 극판에서 삽입 및 탈리되면서 에너지의 흡수 및 방출이 수반되는 과정이다. 리튬이온 배터리에 대해 충전 시, 리튬 배터리의 양극 극판에서 리튬이온 생성되고, 생성된 리튬이온은 전해액을 거쳐 음극 극판으로 이동되며, 전자와 결합하여 음극 극판의 활물질 내에 삽입되고, 삽입된 리튬이온이 많을 수록, 충전 용량이 더욱 높다. 리튬이온 배터리에 대해 방전 시, 음극 극판에 삽입된 리튬이온이 탈리되어, 다시 양극 극판으로 되돌아간다. 양극으로 되돌아온 리튬이온이 많을 수록, 방전 용량이 더욱 높다. 그러나, 음극 극판에 리튬이온을 접수하는 위치가 없으면, 리튬 이온은 음극 극판 표면에서 석출될 수 있고(즉 리튬 석출), 리튬 덴드라이트 결정을 형성하며, 일단 리튬 덴드라이트 결정이 분리막을 뚫고 양극 극판에 접촉되면, 배터리 단락을 초래할 수 있고, 발화되거나 심지어 폭발 사고가 발생될 수 있다. 보다시피, 리튬 석출 현상의 발생은, 리튬이온 배터리의 안전 성능에 영향을 미친다.

음극 극판(14)은 Z자형 폴딩 방식을 이용하고, 양극 극판(24)은 U형 반접힘 폴딩 방식을 이용하는 경우, 음극 극판(14)의 면적을 양극 극판(24)의 면적보다 크게 하기 편리하여, 리튬 석출 현상의 발생을 방지하고, 따라서, 적층 배터리의 작업 안전성을 더욱 개선하는데 유리하다.

또한, 적층을 수행할 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 폴딩 방향은 수직되거나 평행될 수 있고, 다시 말해서, 제2 방향(X)과 제1 방향(Y)은 수직되거나 평행될 수 있다.

여기서, 제2 방향(X)과 제1 방향(Y)이 수직될 경우, 제2 극판(1)과 제1 극판(2)의 폴딩 방향은 수직되고, 이때의 적층 방식을 직교 “”자형 적층 방식이라고 할 수 있다. 이러한 직교 “”자형 적층 방식에서, 제1 극판(2)이 반접힘 폴딩되어 폴딩을 거친 제2 극판(1)에 삽입된 후, 한편으로는, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 하나의 에지를 걸쳐 감싸고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 제1 극판(2)의 폴딩 방향(즉 제1 방향(Y))으로 제2 극판(1)에 대해 일정한 위치 제한 역할을 할 수 있으며, 다른 한편으로는, 제2 극판(1)의 절곡부(25)는 제1 극판(2)의 자체 절곡부(25)에 인접된 에지를 감쌀 수 있고, 제2 극판(1)의 폴딩 방향(즉 제2 방향(X))으로 제1 극판(2)에 대해 일정한 위치 제한 역할을 할 수 있으며, 아울러, 제2 극판(1)의 2개의 서로 인접하는 제2 적층편(11)은 제1 극판(2)의 하나의 제1 적층편(21)을 중간에 끼울 수 있고, 제2 방향(X) 및 제1 방향(Y)에 모두 수직되는 제3 방향(Z)(각 제2 적층편(11)의 적층 방향임)으로 제1 극판(2)에 대해 일정한 위치 제한 역할을 할 수도 있다. 보다시피, 직교 “”자형 적층 방식을 사용할 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 서로 위치를 제한할 수 있고, 또한, 양자 사이에는 많은 방향으로 위치 제한을 구현할 수 있으므로, 위치 제한 신뢰성이 강하다.

제2 방향(X)이 제1 방향(Y)에 평행될 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 폴딩 방향은 평행되고, 이때의 적층 방식을 평행되는 “”자형 적층 방식이라고 할 수 있다. 이러한 평행되는 “”자형 적층 방식에서, 제1 극판(2)이 반접힘 폴딩되어 폴딩을 거친 제2 극판(1)에 삽입된 후, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 제2 극판(1)의 절곡부(25)를 걸쳐 감싸고, 제1 극판(2)의 폴딩 방향(즉 제1 방향(Y))으로 제2 극판(1)에 대해 일정한 위치 제한 역할을 할 수 있으며, 또한, 제2 극판(1)의 2개의 서로 인접하는 제2 적층편(11)은 제1 극판(2)의 하나의 제1 적층편(21)을 중간에 끼우고, 각 제2 적층편(11)의 적층 방향(즉 제3 방향(Z))으로 제1 극판(2)에 대해 일정한 위치 제한 역할을 할 수 있다. 보다시피, 평행되는 “”자형 적층 방식을 사용할 경우에도, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 서로 위치를 제한할 수 있다. 아울러, 이러한 평행되는 “”형 적층 방식은 조립에도 비교적 편리하다.

보다시피, “”자형 적층 방식을 사용할 경우, 제2 방향(X)이 제1 방향(Y)에 수직될 때 직교 적층 방식 또는 제2 방향(X)이 제1 방향(Y)에 평행될 때 평행 적층 방식을 막론하고, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 모두 서로 위치를 제한할 수 있으며, 이러한 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이의 상호 위치 제한 작용은 전극 어셈블리(201)의 구조적 신뢰성을 향상시키는 데 유리하고, 또한 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기에 대한 제어를 구현하기 편리하여, 적층형 배터리의 안전 성능을 개선하는 데 유리하다.

음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분을 또 Overhang이라고도도 하고, 이는 주로 리튬이온 배터리의 안전 성능을 향상시키기 위해 제기된 하나의 개념이다.

전술한 바와 같이, 리튬 이온 배터리의 충방전 과정에서, 음극 극판이 리튬 이온을 접수하는 면적이 부족하면 리튬이 석출되고, 리튬 석출에 의해 생성된 덴드라이트가 분리막을 뚫으면 배터리 셀의 단락이 발생하여 폭발 또는 화재로 이어지므로, 음극 극판이 리튬 이온을 접수하기에 충분한 면적을 갖도록 하여 리튬 이온 배터리의 안전성을 향상시키기 위해, 일반적으로 음극 극판은 과도하게 설계되며, 즉 음극 극판의 면적은 양극 극판의 면적보다 크므로, 음극 극판의 에지는 일반적으로 양극 극판의 에지를 초과하여 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분을 형성한다.

보다시피, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분은 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 사이즈 차이 설계이고, 이러한 사이즈 차이 설계는 음극 극판과 양극 극판 사이의 물리적 분리를 형성할 수 있어, 리튬이온이 음극 극판 표면에서 석출되어, 덴드라이트 결정을 형성하는 것을 피하여, 양극과 음극 사이의 단락 위험을 줄이고, 따라서, 리튬이온 배터리의 안전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

그러나, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 설계 과정에서, 줄곧 하나의 난제가 존재하는데, 바로 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 영역 면적 크기를 제어하기 어려운 것이다. 극판의 수량이 많으면 상이한 층의 양극 극판끼리 및 상이한 층의 음극 극판끼리 정렬되기 어렵고, 심지어 양극 극판 및 음극 극판 사이의 상대적인 위치가 접착의 느슨함 등 원인으로 인해 변하기 쉬우므로, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적의 제어 난이도가 높다. 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 효과적으로 제어할 수 없으면, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적이 너무 작거나 너무 커서, 배터리 성능에 불리한 영향을 미친다. 예를 들어, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적이 너무 작으면, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분이 양극 극판 및 음극 극판이 엇갈릴 때 쉽게 사라져 단락 방지 효과가 무효화된다. 또 예를 들어, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적이 너무 크면, 음극 극판이 과도하게 리튬 배터리 내부 공간을 차지하여, 공간 낭비를 초래하기 쉬워, 공간 이용율이 비교적 낮아, 에너지 밀도의 향상에 영향을 미친다.

보다시피, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 효과적으로 제어하는 것은 하나의 비교적 중요한 문제이나, 동시에 비교적 어려운 문제이기도 하다.

본 출원의 “”자형 적층 방식에서 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 제2 극판(1)에 대한 위치 제한 역할에 기반하면, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 보다 편리하게 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 12 및 도 18을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 각각 음극 극판(14) 및 양극 극판(24)으로 구성되고, 또한, 제1 극판(2)은 불활성 영역(26)이 구비되도록 구성되며, 불활성 영역(26)은 제1 극판(2)의 절곡부(25)를 포함하고, 불활성 영역(26)에는 활물질(29)이 코팅되지 않는다. 여기서, 예시적으로, 제1 방향(Y)에서 불활성 영역(26)의 크기(불활성 영역(26)이 전개 상태일 때 폭의 절반임)는 1 ~ 18 mm이고, 예를 들어, 상기 실시예에서, 제1 방향(Y)에서 불활성 영역(26)의 크기는 3 ~ 4 mm이다.

제1 극판(2)의 불활성 영역(26)에 활물질(29)이 코팅되지 않기 때문에, 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)은 비활성 영역을 형성하여 충방전 과정 중의 전기 화학적 반응에 참여하지 않으며, 이 경우, 상응한 불활성 영역(26) 내로 연장된 제2 극판(1)의 부분이 바로 제1 극판(2)을 초과하는 부분이고, 또한, 이때 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 각각 음극 극판(14) 및 양극 극판(24)이므로, 상응한 불활성 영역(26) 내로 연장된 제2 극판(1)의 부분은 음극 극판(14)이 양극 극판(24)을 초과하는 부분이며, 리튬 석출이 발생되지 않고, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분을 구성할 수 있으며, 이때, 상응한 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기는 불활성 영역(26)의 면적 크기에 의해 결정되므로, 제1 극판(2)의 절곡부(25)의 일단의 활물질(29)이 코팅되지 않은 영역 크기만 제어하면, 즉 불활성 영역(26)의 면적 크기만 제어하면, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기에 대한 효과적인 제어를 구현할 수 있어, 간단하고 편리할 뿐만 아니라 제어 정확도가 높다. 구체적인 조립 시, 불활성 영역(26)이 가공 완료된 제1 극판(2)을 제2 극판(1)에 정확하게 삽입하기만 하면, 음극 극판(14)이 양극 극판(24)을 초과하는 부분의 크기를 제어할 수 있고, 나아가 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기에 대한 보다 정확한 제어를 편리하게 구현한다.

설명해야 할 것은, 도 12에서 제1 극판(2)의 절곡부(25)와 제2 적층편(11)의 단부 사이의 빈 영역은 분리막(3)에 의해 충진되지만, 도면에서는 상응한 분리막 부분을 도시하지 않았으며, 다시 말해서, 제1 극판(2)이 제2 극판(1)에 삽입되는 과정에서, 제1 극판(2)은 바닥까지 직접 삽입되고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 위치한 에지와, 제1 극판(2)의 절곡부(25)에 의해 감싸진 제2 극판(1)의 에지 사이의 거리는 대략 분리막(3)의 두께 또는 분리막(3)의 두께의 배수일 뿐이다.

또한, 상기 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)은 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 제어하는데 편리할 뿐만 아니라, 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이의 절연 신뢰성을 개선하는데도 편리하다. 예를 들어, 도 18을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)의 제2 극판(1)을 향하는 표면(즉 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)의 내표면)에는 절연 물질(27)이 마련된다. 예시로서, 절연 물질(27)은 세라믹 코팅 또는 절연 접착제(예를 들어 절연성 코팅 또는 절연성 접착제)이다.

제1 극판(2)이 양극 극판(24)이거나 음극 극판(14)임을 막론하고, 제2 극판(1)을 향하는 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)의 표면에 절연 물질(27)이 마련될 경우, 불활성 영역(26)과 제2 극판(1) 사이는 분리막(3)에 의해 절연될 수 있을 뿐만 아니라, 절연 물질(27)에 의해 절연될 수도 있으므로, 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이의 절연성이 더 우수하고, 단락 사고의 발생을 신뢰성 있게 방지할 수 있으므로, 작업 안전성을 더욱 향상시키는 데 유리하다. 불활성 영역(26)에 활물질(29)이 마련되지 않기에, 불활성 영역(26)에 절연 물질(27)을 마련하되, 절연 물질(27)은 정상적인 전기 화학적 반응에 영향을 미치지 않는다. 보다시피, 제2 극판(1)을 향하는 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)의 표면에 절연 물질(27)을 마련하면, 정상적인 전기 화학적 반응에 영향주지 않으면서 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이의 절연성을 더 개선하고, 작업 안전성을 더욱 효과적으로 향상시킬 수 있다.

본 출원에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭 인출 방식은 다양할 수 있다.

예를 들어, 도 9 ~ 도 30을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)를 제외한 제2 극판(1)의 에지에 위치한다. 이때, 제2 극판(1)의 탭(15)은 제2 극판(1)의 절곡부(25)에 위치하지 않고, 폴딩으로 인해 쉽게 손상되지 않으므로, 제2 극판(1)의 탭(15)이 제2 극판(1)의 절곡부(25)에 위치하는 경우에 비해 신뢰성이 더 높다.

또 예를 들어, 도 9 ~ 도 30을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)를 제외한 제1 극판(2)의 에지에 위치한다. 이때, 제1 극판(2)의 탭(15)은 제1 극판(2)의 절곡부(25)에 위치하지 않고, 폴딩으로 인해 쉽게 손상되지 않으므로, 제1 극판(2)의 탭(15)이 제1 극판(2)의 절곡부(25)에 위치하는 경우에 비해 신뢰성이 더 높다. 또한, 제1 극판(2)의 탭(15)이 절곡부(25)를 제외한 에지에 위치하고 절곡부(25)에 위치하지 않을 경우, 또한 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉되어 열을 전도하는데 편리하다. 아울러, 제1 극판(2)의 탭(15)이 제1 극판(2)의 절곡부(25)에 위치하지 않으면, 또한 제1 극판(2)의 절곡부(25)를 이용하여 제2 극판(1)의 위치를 제한하는 데 편리하다. 탭(15)은 일반적으로 인출 길이가 길고 경도가 상대적으로 부드러우므로, 제1 극판(2)의 탭(15)이 절곡부(25)에 위치하면, 절곡부(25)가 길게 인출되고 길이가 부드러워야 함을 의미하므로, 이 경우, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 더 이상 제2 극판(1)에 대해 효과적인 위치 제한 역할을 하기 어렵다.

또 예를 들어, 도 9 ~ 도 30을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 모두 절곡부(25)를 제외한 에지에 위치한다. 이 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭이 모두 폴딩으로 인해 쉽게 손상되지 않으므로, 신뢰성이 더 높다.

제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)이 모두 절곡부(25)를 제외한 에지에 위치하는 하나의 예시로서, 도 9 ~ 도 26을 참조하면, 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 수직되고, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부에 위치한다.

상기 예시에서, 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 수직되므로, 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이에 사용된 것은 직교 “”자형 적층 방식이다. 아울러, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부에 위치하므로, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)의 인출 방향(탭 인출 방향이라고 함)은 모두 제1 극판(2)의 폴딩 방향(즉 제1 방향(Y))을 따른다. 보다시피, 상기 예시의 전극 어셈블리(201)의 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)에 사용된 것은 직교 “”자형 적층 방식 하의 제1 극판(2)의 폴딩 방향을 따른 탭 인출 방식이며, 이 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 제1 방향(Y)으로 동일측 또는 상이측에서 탭을 인출할 수 있어, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측 또는 상이측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시키기 편리하다.

상기 예시의 일 구체적인 실시형태로서, 도 9 ~ 도 19를 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 수직되고, 임의의 서로 인접하는 2장의 제2 적층편(11)에서, 1장의 제2 적층편(11)에만 탭(15)이 구비되며, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 탭(15)이 설치되지 않은 제2 적층편(11)을 감싼다. 상기 설치에 기반하여, 제2 극판(1)은 간격을 두고 탭이 인출되는 방식, 즉 2장의 제2 적층편(11)의 사이마다 1개의 탭(15)이 인출되는 방식을 사용하고, 이 경우, 탭(15)이 인출되지 않은 제2 적층편(11)은 제1 극판(2)의 탭(15)을 위해 공간을 확보할 수 있으며, 탭이 인출된 제2 적층편(11)의 탭 인출 방향을 제1 극판(2)의 탭 인출 방향과 반대로 하면 되고, 즉, 제1 방향(Y)으로 대향되는 양측에서 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)이 탭을 인출하도록 하면, 양극 탭 및 음극 탭을 물리적으로 분리시킬 수 있어, 양극 탭 및 음극 탭의 단락을 방지하며 간단하고 편리하다.

제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)이 모두 절곡부(25)를 제외한 에지에 위치하는 다른 예시로서, 도 29 ~ 도 30을 참조하면, 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 평행되고, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제1 극판(2)의 에지에 위치한다.

상기 예시에서, 제1 방향(Y)은 제2 방향(X)에 평행되므로, 제2 극판(1)과 제1 극판(2) 사이에 사용된 것은 평행되는 “”자형 적층 방식이다. 아울러, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제1 극판(2)의 에지에 위치하므로, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭 인출 방향은 모두 제1 극판(2)의 폴딩 방향(즉 제1 방향(Y), 상기 예시에서는 제2 방향(X)이기도 함)에 수직된다. 보다시피, 상기 예시의 전극 어셈블리(201)의 경우, 제2 극판(1)및 제1 극판(2)에 사용된 것은 직교 “”자형 적층 방식 하의 제1 극판(2)의 폴딩 방향에 수직되는 탭 인출 방식이며, 이 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 제1 방향(Y)(상기 예시에서 제1 방향(Y)과 제2 방향(X)은 일치함) 및 제3 방향(Z)에 수직되는 방향으로 동일측 또는 상이측에서 탭을 인출할 수 있으며, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측 또는 상이측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시키기 편리하다.

보다시피, 직교 “”자형 적층 방식 또는 평행되는 “”자형 적층 방식을 막론하고, 제2 극판(1)의 탭(15) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 모두 동일측 또는 대향되는 양측에 위치할 수 있고, 즉, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 모두 동일측 또는 상이측에서 탭을 인출할 수 있어, 양극 단자 및 음극 단자가 동일측 또는 상이측에 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시키기 편리하다.

여기서, 제2 극판(1)의 탭(15) 및 제1 극판(2)의 탭(15)이 동일측에 위치할 경우, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 내벽에 접촉되어 열을 전도하기 더 편리하고, 이때, 제2 극판(1)의 탭(15) 및 제1 극판(2)의 탭(15)을 제2 방향(X)으로 엇갈리게 배치하여 양극 탭과 음극 탭의 상호 간섭을 방지할 수 있다.

도 12 ~ 도 38을 참조하면, 본 출원에서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21) 중 적어도 하나에 탭(15)이 구비되고, 다시 말해서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21) 중 하나의 제1 적층편(21)에만 탭(15)이 구비되거나, 또는, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 구비된다. 여기서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21) 중 하나의 제1 적층편(21)에만 탭(15)이 구비될 경우, 2장의 제1 적층편(21) 사이는 절곡부(25)에 의해 연결되므로, 2장의 제1 적층편(21)은 하나의 탭(15)을 공유하여 외부로 전기 에너지를 전달할 수 있고, 탭(15)이 설치되지 않은 1장의 제1 적층편(21)은 절곡부(25)를 통해 전기 에너지를 탭(15)이 설치된 제1 적층편(21)으로 전달하여, 탭(15)이 설치된 제1 적층편(21)의 탭(15)에 의해 외부로 전달할 수 있다. 이 경우, 제1 극판(2)은 하나의 탭(15)만 있으면 외부로 전기 에너지를 전달할 수 있으므로, 구조가 비교적 간단하다. 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 구비될 경우, 제1 극판(2)은 2개의 탭(15)을 통해 외부로 전기 에너지를 전달할 수 있으므로 전기 에너지 전달 효율이 더 높고, 아울러, 2장의 제1 적층편(21)의 탭(15)은 서로에게 백업 역할을 하여, 1장의 제1 적층편(21)의 탭(15)이 고장 났을 경우, 제1 극판(2)이 여전히 다른 1장의 제1 적층편(21)의 탭(15)을 통해 정상적으로 전기 에너지를 전달할 수 있으므로, 제1 극판(2), 전극 어셈블리(201), 배터리 셀(20), 배터리(10) 및 전기 장치(100)의 작업 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수도 있다.

도 9 ~ 도 30에 도시된 각 실시예에서 제1 극판(2)은 먼저 폴딩된 후 다른 전극 극판과 함께 조립된다. 폴딩이 필요한 이러한 제1 극판(2)의 경우, 분리막(3)을 이용하여 제1 극판(2)에 대해 에지 커버링을 수행할 경우, 분리막(3)은 제1 극판(2)이 폴딩되기 전에 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하여 제1 극판(2)의 폴딩을 용이하게 할 수 있다.

도 9 ~ 도 30에 도시된 각 실시예에서, 제2 극판(1)은 Z자형 폴딩 방식을 사용하고, 제1 극판(2)은 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용하므로, 분리막(3)이 제2 극판(1)의 에지를 랩핑하는 경우에 비해, 분리막(3)을 이용하여 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하므로 더욱 간단하고 편리하다.

또한, 도 9 ~ 도 30에 도시된 각 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 모두 먼저 폴딩되어야만 함께 조립될 수 있으므로, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 폴딩을 편리하게 하기 위해, 도 31 ~ 도 38을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)에 폴딩 안내부(28)가 마련되어 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 폴딩을 안내한다.

폴딩 안내부(28)의 안내 작용 하에, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)은 보다 편리하게 폴딩될 수 있으므로, 적층형 배터리의 생산 효율을 더 향상시키는 데 유리하다.

여기서, 폴딩 안내부(28)의 구조 종류는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 31 ~ 도 38을 참조하면, 일부 실시예에서, 폴딩 안내부(28)는 인덴테이션(281) 또는 폴딩 자국(282)을 포함한다. 설치된 인덴테이션(281) 또는 폴딩 자국(282)은 모두 효과적으로 폴딩 안내 역할을 할 수 있으며, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)이 상응한 인덴테이션(281) 또는 폴딩 자국(282)을 따라 폴딩될 수 있도록 하여 빠르게 폴딩을 완료하고 폴딩 위치에 편차가 쉽게 발생하지 않는다. 인덴테이션(281)은 새겨진 흔적이고, 새겨진 표면에서 아래로 함몰되어, 일정한 깊이를 갖는 취약부를 이루는 것을 이해할 수 있다. 폴딩 자국(282)은 폴딩 흔적이고, 폴딩된 표면에서 아래로 함몰되지 않고 깊이를 갖지 않는다.

또한, 폴딩 안내부(28)의 형상은 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 31 ~ 도 38을 참조하면, 일부 실시예에서, 폴딩 안내부(28)는 연속선형 또는 파단선형이다.

여기서, 폴딩 안내부(28)가 연속선형인 경우, 폴딩 안내부(28)의 구조가 비교적 간단하고, 가공이 비교적 편리하다. 예시적으로, 연속선형인 폴딩 안내부(28)는 연속 직선 또는 연속 곡선이다.

폴딩 안내부(28)가 파단선형인 경우, 폴딩 안내부(28)가 차지하는 면적이 상대적으로 작아, 전극 극판을 폴딩하기에 편리한 동시에 전극 극판의 구조 강도를 될수록 향상시키기에 유리하다. 예시적으로, 파단선형인 폴딩 안내부(28)는 점선형이고, 예를 들어, 도 34 ~ 도 37을 참조하면, 일부 실시예에서, 폴딩 안내부(28)는 점형상 점선형 또는 선형상 점선형이다. 다른 유형의 파단선형에 비해, 점선은 가공이 더욱 용이하고, 특히, 점형상 점선 및 점형상 점선의 가공이 비교적 편리하다.

상기 각 실시예에서 설치된 폴딩 안내부(28)는 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 폭 방향에 평행되거나, 또는, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 폭 방향에 대해 경사질 수 있다. 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 폭 방향은, 두께 방향에 수직되는 제2 적층편(11) 및/또는 제1 적층편(21) 표면의 짧은 변의 연장 방향을 의마하고, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 횡방향이라고도 하며, 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 종방향에 수직됨을 이해할 수 있다. 제2 극판(1) 및/또는 제1 극판(2)의 종방향은 두께 방향에 수직되는 제2 적층편(11) 및/또는 제1 적층편(21)의 표면의 긴 변의 연장 방향이다. 제2 극판(1)의 폭 방향은 절곡부(25)에 인접된 제2 적층편(11)의 2개의 에지의 연장 방향이기도 하다. 제1 극판(2)의 폭 방향은 절곡부(25)에 인접된 제1 적층편(21)의 2개의 에지의 대향 배치 방향이기도 하다.

여기서, 도 31 ~ 도 37을 참조하면, 폴딩 안내부(28)가 이가 위치한 전극 극판의 폭 방향에 평행될 경우, 폴딩 안내부(28)의 가공이 보다 편리하다.

도 38을 참조하면, 폴딩 안내부(28)가 이가 위치한 전극 극판의 폭 방향에 대해 경사질 때, 폴딩 안내부(28)는 편향각을 가지므로, 전극 극판이 편향되어 반으로 접히도록 안내하여 폴딩된 후 얻은 서로 인접하는 2개의 적층이 폭 방향으로 엇갈리도록 할 수 있다. 이렇게 편향된 폴딩 안내부(28)가 양극 극판(24)인 제1 극판(2)에 설치될 경우, 양극 극판(24)의 2장의 제1 적층편(21)이 폭 방향으로 엇갈리도록 할 수 있고, 이로써, 한편으로는, 2장의 제1 적층편(21)이 완전히 정렬 합지되지 않기 때문에, 제1 극판(2)을 제2 극판(1)에 보다 편리하게 삽입하고, 다른 한편으로는, 제1 극판(2)이 제2 극판(1)에 삽입된 후 제2 극판(1)과의 상대적 위치 관계를 제어하여, 양극 극판(24)의 2장의 제1 적층편(21)이 음극 극판(14)의 비연속단에서 가능한 멀리 떨어지고 음극 극판(14)의 연속단에 가능한 가깝도록 하는 것도 편리하며, 즉 양극 극판(24)의 2장의 제1 적층편(21)이 음극 극판(14)의 절곡부(25)에 가능한 가깝고 음극 극판(14)의 개방단에서 가능한 멀리 떨어지도록 하므로, 양극 극판(24)이 폭 방향으로 음극 극판(14)을 초과하는 것이 용이하지 않아 양극 극판(24)이 폭 방향으로 음극 극판(14)을 초과함으로 인한 리튬 석출 문제를 방지하는데 유리하여, 작업 안전성을 더욱 향상시키는 데 유리하다.

이어서, 도 3 ~ 도 38에 도시된 각 예시를 더 소개한다.

설명을 단순화하고 이해를 용이하게 하기 위해, 아래의 설명에서는 도 11의 상, 하, 좌, 우에 기반하여 상, 하, 좌, 우를 정의하며, 여기서, 도 11의 상, 하, 좌, 우는 도 3 및 도 20의 상, 하, 좌, 우와 일치하고, 배터리 셀(20) 및 배터리(10)가 차량에 정상적으로 설치될 때의 방향 및 위치 관계에 부합되며, 여기서, “상”은 중력 방향과 반대되는 방향이고, “하”는 중력 방향과 동일한 방향이다.

우선, 도 3 ~ 도 8에 도시된 제1 실시예를 소개한다.

도 3 ~ 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 실시예에서, 배터리 셀(20)은 사각형 적층형 배터리이고, 낱장 적층 방식을 사용하며, 대향되는 양측으로부터 외부로 전기 에너지를 전송한다.

여기서, 도 3 ~ 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실시예에서, 배터리 셀(20)의 하우징(202)은 사각형이고, 하우징 바디(203)의 좌우 양단에는 하나의 엔드 커버(204)가 각각 마련되며, 이 2개의 엔드 커버(204)는 하우징 바디(203)의 좌우 양단에 착탈 가능하게 연결되어 전극 어셈블리(201) 및 전해액 등을 수용하기 위한 밀폐 공간이 하우징(202)의 내부에 형성되도록 한다.

2개의 엔드 커버(204)에는 모두 전극 단자(206)가 마련되어 배터리 셀(20)의 2개의 전극 단자(206)가 하우징(202)의 좌우 양측에 위치하도록 한다. 2개의 전극 단자(206)는 각각 2개의 엔드 커버(204)를 통과하여 외부 회로에 연결된다. 구체적으로, 도 4 ~ 도 5에 도시된 바와 같이, 음극 단자(20a)는 좌측의 엔드 커버(204)에 설치되고, 양극 단자(20b)는 우측의 엔드 커버(204)에 설치된다. 음극 단자(20a) 및 양극 단자(20b)는 각각 상응한 엔드 커버(204)를 통과하여 외부로 나가고 엔드 커버(204)를 통과하는 과정에서 순차적으로 시스(sheath)(207), 엔드 커버(204), 절연 부재(208) 및 압판(209)을 통과한다.

좌우 양측의 2개의 전극 단자(206)와의 전기적 연결을 구현하기 위해, 도 4 ~ 도 5를 결합하여 참조하면, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)의 탭(15)이 전극 어셈블리(201)의 좌우 양측에 설치됨을 알 수 있다. 여기서, 음극 탭(13)은 전극 어셈블리(201)의 좌측에 설치되고, 좌측에 위치하는 어탭터(205)를 통해 좌측에 위치하는 음극 단자(20a)에 전기적으로 연결되며; 양극 탭(23)은 전극 어셈블리(201)의 우측에 설치되고, 우측에 위치하는 어탭터(205)를 통해 우측에 위치하는 양극 단자(20b)에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 전극 어셈블리(201)에서 생성된 전기 에너지는 좌우 방향의 대향되는 양측으로부터 외부로 전달될 수 있다.

도 6 ~ 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)는 제2 극판(1), 제1 극판(2) 및 분리막(3)을 포함한다. 제2 극판(1), 제1 극판(2) 및 분리막(3)은 적층 방식으로 교대로 적층되어 전극 어셈블리(201)를 형성하고, 이때의 전극 어셈블리(201)는 일반적으로 셀(30c)이라고도 한다.

도 7 ~ 도 8로부터 알 수 있다시피, 상기 실시예에서, 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)은 낱장 적층 방식으로 적층되고, 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)은 적층되기 전에 폴딩되지 않고, 절단 후 직접 폴딩된다. 각각의 제1 극판(2)의 두께 방향의 양측에는 모두 1장의 분리막(3)이 마련되고, 각각 제1 분리막(31) 및 제2 분리막(32)이며, 제1 분리막(31) 및 제2 분리막(32)은 모두 접힘되어 플랜지(31)를 형성하고 제1 분리막(31) 및 제2 분리막(32)의 플랜지(31)는 모두 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 랩핑하여, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지가 2층의 분리막(3)의 플랜지(31)에 의해 랩핑되도록 한다. 플랜지(31)는 제1 극판(2)의 에지 근처의 1 ~ 20 mm 영역을 감싼다. 제1 극판(2)의 두께 방향은 제1 극판(2)과 제2 극판(1)의 적층 방향이기도 하고, 도 3 및 도 8에서는 제3 방향(Z)으로 표시되며, 다시 말해서, 제3 방향(Z)은 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)의 두께 방향인 동시에, 제1 극판(2)과 제2 극판(1)의 적층 방향이기도 함을 이해할 수 있다.

피복 과정에서, 먼저 제1 극판(2)의 제1 측에 위치하는 제1 분리막(32)을 접고, 접어 형성된 플랜지(31)가 상응한 에지에 대응되는 제1 극판(2)의 표면을 우회하여 제1 극판(2)의 제2 측에 도달하도록 하고, 제2 측 표면의 상응한 에지 근처의 1 ~ 20 mm 영역을 피복하여 내층 에지 커버링을 형성하며; 다음, 제1 극판(2)의 제2 측에 위치하는 제2 분리막(33)을 접고, 접어 형성된 플랜지(31)가 상응한 에지에 대응되는 제1 극판(2)의 표면을 우회하여 제1 극판(2)의 제1 측에 도달하도록 하고, 제1 측 표면의 상응한 에지 근처의 1 ~ 20 mm 영역을 피복하여 내층 에지 커버링 밖에 랩핑되는 외층 에지 커버링을 형성하며, 이와 같이, 분리막의 이중 에지 커버링을 얻는다. 여기서 각층의 분리막 바인딩 완료 후, 모두 열압착 또는 접착제 접착 등 방식으로 분리막 에지 커버링 영역을 고정시킨다. 또한, 상응한 에지 커버링 과정은 제1 극판(2)의 적층 과정 중 또는 절단 전에 완료될 수 있다.

마련된 분리막의 이중 에지 커버링은 전체 용량에 영향을 미치지 않고, 리튬 석출 위험을 증가시키지 않는 기초 상에, 에지 이물질로 인한 단락 사고의 발생을 더욱 신뢰적으로 저지할 수 있다. 따라서, 분리막(3)이 제1 극판(2)에 대해 에지 커버링을 수행하지 않는 경우에 비해 안전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)은 모두 단일측에서 탭이 인출되고, 양자의 탭 인출 방향은 반대되며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 우측에 위치하고, 제2 극판(1)의 탭(15)은 좌측에 위치하며, 이때, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2) 및 제2 극판(1)의 에지의 수량은 모두 3개씩이고, 여기서, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 3개의 에지는 탭(15)이 마련된 제1 극판(2)의 에지에 인접된 2개의 에지, 및 탭(15)이 마련된 제1 극판(2)의 에지에 대향되는 1개의 에지를 포함한다. 도 8에서, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)은 탭(15)이 마련된 제1 극판(2)의 에지에 인접된 2개의 에지에만 이중 에지 커버링을 수행하지만, 이해해야 할 것은, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)은 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 3개의 에지에 대해 이중 에지 커버링을 수행하여 단락을 보다 신뢰성 있게 방지하고 안전 성능을 보다 효과적으로 향상시킬 수도 있다.

이어서, 도 9 ~ 도 19에 도시된 제2 실시예를 소개한다.

도 9 ~ 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실시예에서, 배터리 셀(20)은 사각형 적층형 배터리이고, 대향되는 양측으로부터 외부로 전기 에너지를 전송한다.

여기서, 도 9 ~ 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실시예에서, 배터리 셀(20)의 하우징(202)은 사각형이고, 하우징 바디(203)의 좌우 양단에는 하나의 엔드 커버(204)가 각각 마련되며, 이 2개의 엔드 커버(204)는 하우징 바디(203)의 좌우 양단에 착탈 가능하게 연결되어 전극 어셈블리(201) 및 전해액 등을 수용하기 위한 밀폐 공간이 하우징(202)의 내부에 형성되도록 한다.

2개의 엔드 커버(204)에는 모두 전극 단자(206)가 마련되어 배터리 셀(20)의 2개의 전극 단자(206)가 하우징(202)의 좌우 양측에 위치하도록 한다. 구체적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 음극 단자(20a)는 좌측의 엔드 커버(204)에 설치되고, 양극 단자(20b)는 우측의 엔드 커버(204)에 설치된다.

좌우 양측의 2개의 전극 단자(206)와의 전기적 연결을 구현하기 위해, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)의 탭(15)은 전극 어셈블리(201)의 좌우 양측에 설치된다. 구체적으로, 도 11 ~ 도 12로부터 알 수 있다시피, 음극 탭(13)은 전극 어셈블리(201)의 좌측에 설치되고, 좌측에 위치하는 어탭터(205)를 통해 좌측에 위치하는 음극 단자(20a)에 전기적으로 연결되며; 또한, 도 11 및 도 13으로부터 알 수 있다시피, 양극 탭(23)은 전극 어셈블리(201)의 우측에 설치되고, 우측에 위치하는 어탭터(205)를 통해 우측에 위치하는 양극 단자(20b)에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 전극 어셈블리(201)에서 생성된 전기 에너지는 좌우 방향의 대향되는 양측으로부터 외부로 전달될 수 있다.

도 11 ~ 도 19는 상기 실시예의 전극 어셈블리(201)의 구조 및 적층 과정을 도시한다.

도 11 ~ 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)는 제2 극판(1), 제1 극판(2) 및 분리막(3)을 포함한다. 제2 극판(1), 제1 극판(2) 및 분리막(3)은 적층 방식으로 교대로 적층되어 전극 어셈블리(201)를 형성하고, 이때의 전극 어셈블리(201)는 일반적으로 셀(30c)이라고도 한다.

도 11 ~ 도 19로부터 알 수 있다시피, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)과 제1 극판(2)은 각각 음극 극판(14)과 양극 극판(24)이다. 이 경우, 제2 극판(1)의 표면에 코팅된 활물질(29)은 양극 활물질이고, 예컨대 코발트산리튬(LiCoO2), 망간산리튬, 리튬인산철, 니켈-코발트-망간 금속 산화물(NCM) 중 하나 이상이며, 활물질(29)을 베어링하기 위한 제2 극판(1)의 집전체는 알루미늄 호일과 같은 양극 집전체이고, 제2 극판(1)의 탭(15)은 음극 탭(13)이며; 아울러, 제1 극판(2)의 표면에 코팅된 활물질(29)은 흑연과 같은 음극 활물질이고, 활물질(29)을 베어링하기 위한 제1 극판(2)의 집전체는 구리 호일과 같은 음극 집전체이며, 제1 극판(2)의 탭(15)은 양극 탭(23)이다.

또한, 도 11 ~ 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)은 Z자형 폴딩 방식을 사용하고, 제1 극판(2)은 U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용하며, 제2 극판(1)의 폴딩 방향(즉 제2 방향(X))은 상하 방향을 따르며, 제1 극판(2)의 반접힘 방향(즉 제1 방향(Y))은 좌우 방향을 따르므로, 제2 방향(X)과 제1 방향(Y)은 직교하고, 직교 “”자형 적층 방식을 형성한다. 제2 극판(1)이 Z자형 폴딩을 수행한 후, 절곡부(25)를 통해 연결되는 다수의 제2 적층편(11)이 형성된다. 제1 극판(2)이 U자형 반접힙 폴딩을 수행한 후, 절곡부(25)를 통해 연결되는 2장의 제1 적층편(21)이 형성된다. 폴딩된 다수의 제1 극판(2)은 제2 극판(1)에 삽입되어 각 제2 적층편(11)과 각 제1 적층편(21)이 제3 방향(Z)을 따라 순차적으로 교대로 적층되도록 한다. 제3 방향(Z)은 각 적층의 두께 방향을 따르고, 구체적으로, 상기 실시예에서, 제3 방향(Z)은 제2 방향(X) 및 제1 방향(Y)에 수직된다.

도11 ~ 도 19로부터 알 수 있다시피, 상기 실시예에서, 음극 극판(14)으로 구성된 제2 극판(1)은 간격을 두고 탭이 인출되는 방식을 사용하고, 즉, 제2 극판(1)의 각 제2 적층편(11)에서, 1장의 제2 적층편(11)을 사이에 두고 하나의 탭(15)이 인출되며, 인접된 2장의 제2 적층편(11) 중 1장의 제2 적층편(11)에만 탭(15)이 구비된다. 또한, 도 11 ~ 도 12 및 도 16 ~ 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 탭(15)이 마련된 제2 적층편(11)은 제1 방향(Y)의 일측에서만 탭이 인출되어 제2 극판(1)이 제1 방향(Y)의 일측에서만 탭이 인출되도록 하고, 이때, 제2 극판(1)의 탭 인출 방식은 단일측 탭 인출이다. 구체적으로, 도 11 ~ 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 극판(1)의 탭(15)은 모두 제2 극판(1)의 좌측에 위치하고, 정확하게는 제2 극판(1)의 각 탭(15)은 각 제2 적층편(11)의 좌측 에지에 위치한다. 도 12 및 도 16을 결합하면, 상기 실시예에서, 제2 적층편(11)의 좌측 에지가 제2 극판(1)의 절곡부(25)에 인접된 제2 적층편(11)의 에지임을 알 수 있고, 보다시피, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치한다. 상기 실시예의 제2 극판(1)은 음극 극판(14)이므로, 제2 극판(1)의 탭(15)은 음극 탭(13)이고, 제2 극판(1)의 탭(15)을 좌측에 설치하면, 음극 탭(13)이 배터리 셀(20)의 좌측에 위치하는 음극 단자(20a)에 전기적으로 연결되기에 용이하다.

계속하여 도 11 ~ 도 19를 참조하면, 상기 실시예에서, 양극 극판(24)으로 구성된 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21) 중 1장에만 탭(15)이 구비되고, 탭(15)은 제1 극판(2)의 절곡부(25)에서 이격하는 제1 적층편(21)의 단부에 위치하며, 이 경우, 2장의 제1 적층편(21)은 절곡부(25)를 통해 연결되기 때문에, 제1 극판(2)에 모두 1개의 탭(15)이 마련되어도 외부로 원활하게 전기 에너지를 전달할 수 있다. 또한, 도 11 ~ 도 13을 결합하면, 상기 실시예에서, 모든 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 모두 좌측을 향하고 제2 극판(1)의 탭(15)이 설치되지 않은 제2 적층편(11)의 좌측 에지를 감싸며, 아울러, 모든 제1 극판(2)의 탭(15)은 제1 극판(2)의 우측에 위치하며, 다시 말해서, 각각의 제1 적층편(21)의 탭(15)은 모두 상응한 제1 적층편(21)의 우측 에지에 위치함을 알 수 있다. 상기 실시예의 제1 극판(2)은 양극 극판(24)이므로, 제1 극판(2)의 탭(15)은 양극 탭(23)이고, 제1 극판(2)의 탭(15)을 우측에 설치하면, 양극 탭(23)이 우측에 위치하는 음극 단자(20b)에 전기적으로 연결되기에 용이하다.

상기 실시예에서, 제2 극판(1)은 간격을 두고 탭이 인출되는 방식을 사용하고, 제1 극판(2)은 단일측에서 탭이 낱장으로 인출되는 방식을 사용하며, 또한, 제2 극판(1)과 제1 극판(2)은 탭 인출 방향은 반대되며, 제1 방향(Y)의 대향되는 양측에 위치하고, 각각 좌측 및 우측을 향해 연장되므로, 양극 탭과 음극 탭은 상호 간섭하지 않고 각각 좌우 양측의 양극 단자 및 음극 단자에 편리하게 전기적으로 연결될 수 있어 좌우 양측에 전극 단자가 설치되는 배터리 셀의 설계 요구를 만족시킨다. 물론, 도 7을 참조하면, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 마련될 수도 있는데, 상기 실시예에서 탭이 인출되는 제1 극판(2)이 일측에서 제2 극판(1)은 탭이 인출되지 않으므로, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에서 모두 탭이 인출되더라도 제2 극판(1)의 탭을 간섭하지 않는다. 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 마련될 경우, 도전 효율이 더 높고 도전 신뢰성이 더 강하다.

또한, 도 12 및 도 17 ~ 도 18을 결합하면, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 절곡부(25) 및 절곡부(25)의 양단 근처에 위치하는 일부 직선 구간은 불활성 영역(26)으로 구성되고, 제2 극판(1)을 향하는 불활성 영역(26)의 표면에는 활물질(29)이 코팅되지 않으며, 세라믹 코팅층, 접착제 또는 페이스트 등 절연 물질(27)을 사용하여 절연 처리된다.

상기 실시예에서, 제1 극판(2)은 양극 극판(24)이므로, 제2 극판(1)을 랩핑하는 제1 극판(2)의 절곡부(25) 및 그 근처 영역을 불활성 영역(26)으로 구성하면, 상응한 불활성 영역(26)에서 리튬 이온이 생성되지 않도록 함으로써, 상응한 불활성 영역(26)으로 연장된 제2 적층편(11)의 일부분이 음극 극판(14)이 양극 극판(24)을 초과하는 부분이 될 수 있도록 하고, 즉 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분이 되면, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 제2 극판(1)을 초과하여 발생되는 리튬 석출 문제를 근본적으로 해결하고 작업 안전성을 효과적을 향상시킬 수 있다. 또한, 불활성 영역(26)의 면적 크기를 제어하기만 하면, 상응 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 효과적으로 제어할 수 있어, 간단하고 편리하며, 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 제어하기 어려운 문제를 교묘하게 해결할 수 있다.

불활성 영역(26)에 추가로 절연 물질(27)을 마련하면, 양극 극판, 음극 극판 사이의 절연성을 강화할 수 있고, 양극 극판 및 음극 극판 사이 단락을 더욱 확실하게 방지할 수 있어, 안전 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 16 ~ 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201) 조립 시, 제2 방향(X)을 따라 제2 극판(1)을 왕복 폴딩하고 다수의 제1 극판(2)을 반접힘 폴딩한 다음, 반접힘 폴딩된 다수의 제1 극판(2)을 절곡부(25)에 인접되고 탭(15)이 설치되지 않은 제2 극판(1)의 일측으로부터 탭(15)이 인출되지 않은 제2 극판(1)의 각 제2 적층편(11)의 위치로 삽입하기만 하면, 제2 극판(1)과 제1 극판(2)의 직교 적층 과정을 완료할 수 있다. 상기 적층 과정은 간단하고 편리하며, 사전 절단 과정도 비교적 간단하기에, 전극 어셈블리(201), 배터리 셀(20), 배터리(10) 및 전기 장치(100)의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 이는 적층 배터리의 보급 응용에 중요한 의미를 갖는다.

여기서, 제1 극판(2)이 제2 극판(1)에 삽입되기에 용이하도록, 각 제1 극판(2)이 반접힘 폴딩된 후, 2장의 제1 적층편(21)은 완전히 합지되지 않고 일정한 각도로 벌어진다.

안전 성능을 향상시키기 위해, 상기 실시예에 도시되지 않았지만, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 적층편(21)의 전체 에지는 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)에 의해 이중 에지 커버링이 수행된다. 구체적으로 제1 실시예에 따른 관련 설명을 참조하여 이해할 수 있고, 여기서 중복된 서술을 생략된다.

이어서, 도 20 ~ 도 28에 도시된 제3 실시예를 소개한다. 설명을 단순화하기 위해, 아래에서는 주로 상기 제3 실시예와 제2 실시예의 상이한 부분을 소개하고, 소개되지 않은 다른 부분은 제2 실시예를 참조하여 이해할 수 있다.

도 20 ~ 도 28에 도시된 바와 같이, 상기 제3 실시예에서, 배터리 셀(20)은 여전히 사각형 적층형 배터리이고, 전극 어셈블리(201)는 여전히 직교 “”자형 적층 방식을 사용하지만, 좌우 양측 탭 및 전극 단자 인출 방식을 더 이상 사용하지 않고, 최상부의 탭 및 전극 단자 인출 방식을 사용한다.

구체적으로, 도 20 ~ 도 21로부터 알 수 있다시피, 상기 실시예에서, 하우징(202)에는 탈착 가능하게 연결된 엔드 커버(204)가 1개만 구비되고, 또한, 상기 엔드 커버(204)는 하우징 바디(203)의 최상단에 착탈 가능하게 연결된다. 두 개의 전극 단자(206), 즉 음극 단자(20a) 및 양극 단자(20b)는 모두 상기 탑부의 엔드 커버(204)에 마련되고, 상기 탑부의 엔드 커버(204)로부터 위로 하우징(202)의 외부까지 인출된다. 구체적으로, 음극 단자(20a)는 탑부 엔드 커버(204)의 좌측 부분에 위치하고, 양극 단자(20b)는 탑부 엔드 커버(204)의 우측 부분에 위치한다.

또한, 도 22 ~ 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, Z자형 폴딩 방식을 사용한 제2 극판(1)의 폴딩 방향(즉 제2 방향(X))은 좌우 방향을 따르고, 아울러, U자형 반접힘 폴딩 방식을 사용한 제1 극판(2)의 폴딩 방향(즉 제1 방향(Y))은 위를 향하며, 이와 같이, 제2 방향(X)과 제1 방향(Y)은 직교하여 직교 “”자형 적층 방식을 형성한다. 제2 극판(1)이 폴딩되어 형성된 다수의 제2 적층편(11)과, 모든 제1 극판(2)이 반접힘 폴딩되어 형성된 다수의 제1 적층편(21)은 제3 방향(Z)을 따라 순차적으로 교대로 적층된다. 제3 방향(Z)은 각 적층의 두께 방향을 따르고, 상기 실시예에서, 제2 방향(X) 및 제1 방향(Y)에 수직된다.

도 22 ~ 도 26으로부터 알 수 있다시피, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)은 음극 극판(14)으로 구성되고, 더 이상 단일측에서 간격을 두고 탭이 인출되는 방식을 사용하지 않고 단일측에서 연속적으로 탭이 인출되는 방식을 사용하며, 구체적으로, 제2 극판(1)의 각 제2 적층편(11)에서, 각각의 제2 적층편(11)에 모두 1개의 탭(15)이 마련되며, 또한, 제2 극판(1)의 모든 탭(15)은 모두 각각이 위치한 제2 적층편(11)의 최상부 에지에 위치한다. 상기 실시예의 제2 극판(1)은 음극 극판(14)이므로, 제2 극판(1)의 탭(15)은 음극 탭(13)이고, 제2 극판(1)의 탭(15)을 제2 극판(1)의 최상부 에지에 설치하면, 음극 탭(13)이 배터리 셀(20)의 최상부에 위치하는 음극 단자(20a)에 전기적으로 연결되기에 용이하다. 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 적층편(11)의 최상부 에지는 제2 극판(1)의 절곡부(25)에 인접된 제2 적층편(11)의 에지이고, 보다시피, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 제2 극판(1)의 에지에 위치한다.

계속하여 도 22 ~ 도 26을 참조하면, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)은 양극 극판(24)으로 구성되고, 더 이상 단일측에서 탭이 낱장으로 인출되는 방식을 사용하지 않고 단일층에서 탭이 2장으로 인출되는 방식을 사용하며, 다시 말해서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 마련되며, 탭(15)은 모두 제1 극판(2)의 절곡부(25)에서 이격하는 제1 적층편(21)의 단부에 위치한다. 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 폴딩 방향은 위로 향하므로, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 아래로 향하고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)에서 이격하는 제1 극판(2)의 단부가 제1 적층편(21)의 최상부 에지이므로, 상기 실시예의 제1 극판(2)의 모든 탭(15)은 모두 제1 극판(2)의 최상부 에지에 위치한다. 상기 실시예의 제1 극판(2)은 양극 극판(24)이므로, 제1 극판(2)의 탭(15)은 양극 탭(23)이고, 제1 극판(2)의 탭(15)을 제1 극판(2)의 최상부 에지에 설치하면, 양극 탭(23)이 배터리 셀(20)의 최상부에 위치하는 음극 단자(20b)에 전기적으로 연결되기에 용이하다.

상기 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 모두 최상부에 위치하므로, 제2 극판(1)의 탭(15) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 제1 방향(Y)의 동일측에 위치한다. 이 경우, 양극 탭 및 음극 탭이 상호 간섭하지 않도록 하기 위해, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)의 탭(15)과 제1 극판(2)의 탭(15)은 제2 극판(1)의 폴딩 방향(즉 제2 방향(X))으로 엇갈리게 배치된다. 구체적으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 극판(1)의 임의의 서로 인접하는 2개의 절곡부(25)에서 1개의 절곡부(25) 근처의 에지에만 탭(15)이 마련되고, 다른 절곡부(25) 근처의 에지에는 탭(15)이 설치되지 않는다. 제2 극판(1)의 모든 탭(15)은 모두 제2 극판(1)의 절곡부(25)에 가깝게 배치되고, 제1 극판(2)의 모든 탭(15)은 모두 제2 극판(1)의 절곡부(25)에서 멀리 떨어지게 배치된다. 이와 같이, 제2 극판(1)의 탭(15) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 제2 방향(X)으로 완전히 엇갈리고 상호 중첩되지 않으므로, 양극 탭 및 음극 탭이 동일측에 배치되는 경우에 양극 탭과 음극 탭의 상호 간섭을 효과적으로 방지할 수 있다.

양극 탭 및 음극 탭은 제2 방향(X)으로 엇갈리게 배치되고, 제2 방향(X)은 좌우 방향을 따르기 때문에, 도 21 ~ 도 22에 도시된 바와 같이, 양극 탭 및 음극 탭이 좌우 방향으로 엇길릴 수 있도록 하고, 모든 음극 탭(13)은 모두 최상부의 좌측에 위치하며 모든 양극 탭(23)은 모두 최상부의 우측에 위치하여, 양극 탭 및 음극 탭이 각각 최상부의 좌측의 음극 단자(20a) 및 최상부의 우측의 양극 단자(20b)에 전기적으로 연결되기 용이하게 하여, 최상부에서 탭이 인출된는 배터리 셀의 설계 수요를 만족시킨다.

전술한 바와 같이, 상기 실시예에서, 모든 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 모두 아래로 향하고, 이 경우, 전극 어셈블리(201) 및 배터리 셀(20)의 방열 성능을 개선시키기 위해, 도 28을 참조하면, 상기 실시예에서, 모든 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 모두 하우징(202)의 바닥벽의 내표면에 접촉된다. 상기 실시예의 제1 극판(2)은 수직으로 배치되기 때문에, 제1 극판(2)의 절곡부(25)의 방향은 중력 방향과 동일하며, 정확하게는, 제2 극판(1)에서 이격하는 제1 극판(2)의 절곡부(25)의 표면은 중력 방향을 향하므로, 전극 어셈블리(201)를 하우징(202)에 패키징한 후, 제1 극판(2)은 중력 작용 하에 자연적으로 가라앉을 수 있어, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 바닥벽 내표면에 자연스럽게 접촉된다. 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 바닥벽에 접촉된 후 압력을 받아 변형될 수 있으며, 이는 제2 극판(1)을 등지는 절곡부(25)의 표면이 호형상으로부터 대략 직사각형으로 변형되도록 하므로, 제1 극판(2)의 절곡부(25)가 하우징(202)의 바닥벽에 더 충분하게 접촉되기 편리하다.

제1 극판(2)의 절곡부(25)와 하우징(202)은 모두 금속 재료로 제조되어 열전도성이 양호하며, 전극 어셈블리(201)의 전체 제1 극판(2)의 절곡부(25)와 하우징(202)의 바닥벽의 접촉 면적은 크며, 대략 하우징(202)의 바닥벽의 내표면 면적의 절반을 차지할 수 있으므로, 상기 실시예에서, 전극 어셈블리(201)는 하우징(202)에 효율적이고 충분하게 접촉되어 열을 전도하고, 전극 어셈블리(201)에서 생성된 열량이 하우징(202)의 외부로 빠르게 발산될 수 있도록 하므로, 작업 안전성이 향상된다.

상기 제3 실시예에서, 제1 극판(2)에도 절곡부(25)를 포함하는 불활성 영역(26)이 마련되며, 불활성 영역(26)에도 절연 물질(27)이 마련되어, 추가적으로 절연하여 리튬 석출을 방지하고 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 효과적으로 제어함으로써 안전성을 향상시킨다. 구체적으로, 제2 실시예의 관련 설명을 참조하여 이해하기 바라며, 여기서 반복 설명하지 않는다.

또한, 상기 제3 실시예에서, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 모든 에지는 모두 분리막(3)에 의해 이중 에지 커버링되어, 이물질로 인해 발생되는 단락 사고를 방지하고 안전 성능을 향상시킨다. 구체적으로 제1 실시예에 따른 관련 설명을 참조하여 이해할 수 있고, 여기서 중복된 서술을 생략된다.

이어서, 도 29 ~ 도 30에 도시된 제4 실시예를 소개한다.

도 29 ~ 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 제4 실시예에서, 전극 어셈블리(201)는 더 이상 직교 “”자형 적층 방식을 사용하지 않고 평행되는 “”자형 적층 방식을 사용하며, 즉, Z자형 폴딩이 수행되는 제2 극판(1)의 폴딩 방향(제2 방향(X))은 U자형 반접힘이 수행되는 제1 극판(2)의 폴딩 방향(제1 방향(Y))에 평행된다. 적층 완료 후, 각 적층의 적층 방향(즉 제3 방향(Z))은 제2 방향(X), 제1 방향(Y) 및 제2 극판(1)의 종방향에 수직된다. 이때, 제2 극판(1)의 종방향은 제1 방향(Y)(제2 방향(X)) 및 제3 방향(Z)에 수직된다.

또한, 도 29 ~ 도 30에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)은 각각 음극 극판(14) 및 양극 극판(24)이고, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 제2 극판(1)의 절곡부(25)를 감싸며, 아울러, 임의의 2개의 서로 인접하는 제1 극판(2)은 제2 방향(X)을 따라 제2 극판(1)의 대향되는 양측에 위치하고, 제2 극판(1)의 상이한 절곡부(25)를 랩핑한다. 여기서, 2장의 제1 극판(2)은 1쌍을 이루고, 제2 극판(1)의 2개의 연속되는 절곡부(25)를 랩핑하며, 서로 인접하는 2쌍의 제1 극판(2)의 사이마다 1개의 제2 극판(1)의 절곡부(25)가 있고, 다시 말해서, 제2 극판(1)의 2개의 연속되는 절곡부(25)가 감싸진 후, 1개의 절곡부(25)가 감싸지지 않으며, 다음, 2개의 연속되는 절곡부(25)가 감싸지고, 다음, 또 다른 절곡부(25)가 감싸지지 않으며, 이와 같이 반복된다. 도 24에서는 1쌍의 제1 극판(2)만 분해 처리하였고, 다른 몇 쌍의 제1 극판(2)이 도시한 것은 제2 극판(1)에 피복된 상태임을 이해할 수 있다.

아울러, 도 29 ~ 도 20에 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭(15)은 모두 절곡부(25)에 인접된 에지에 위치하고 탭 인출 방향이 동일하며 모두 제2 극판(1)의 종방향(또는 길이 방향)의 동일측에 위치하여, 배터리 셀의 동일측에서 탭 및 전극 단자가 인출되는 설계 요구를 만족시킨다. 여기서, 제1 극판(2)의2장의 제1 적층편(21)에 모두 1개의 탭(15)이 마련되고; 제2 극판(1)의 각 제2 적층편(11)에도 모두 1개의 탭(15)이 마련된다. 제2 극판(1)의 모든 탭(15) 및 제1 극판(2)의 모든 탭(15)은 제2 방향(X)으로 엇갈리게 배치되어, 양극 탭과 음극 탭의 상호 간섭을 방지한다. 구체적으로, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 탭(15)은 모두 절곡부(25)에서 이격하는, 절곡부(25)에 인접된 에지의 일단에 위치하고, 제2 극판(1)의 모든 탭(15)은 모두 절곡부(25)에 가까운, 절곡부(25)에 연결된 에지의 일단에 위치하며, 상기 실시예에서, 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 제2 극판(1)의 절곡부를 감싸므로, 이와 같이 설치하면, 제2 극판(1)의 모든 탭(15) 및 제1 극판(2)의 모든 탭(15)이 제2 방향(X)으로 엇갈리게 배치될 수 있다.

보다시피, 상기 도 29 ~ 도 30은 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)이 동일측에서 탭이 인출되는 경우를 예로 들어 평행되는 “”자형 적층 방식을 도시하였다. 그러나, 평행되는 “”자형 적층 방식을 사용할 경우, 제2 극판(1) 및 제1 극판(2)의 탭 인출 방향이 반대되고, 제2 극판(1)의 종방향의 대향되는 양측에 위치할 수도 있음을 이해해야 한다.

상기 제4 실시예에서, 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 모든 에지는 모두 분리막(3)에 의해 이중 에지 커버링되어, 이물질로 인해 발생되는 단락 사고를 방지하고 안전 성능을 향상시킨다. 구체적으로 제1 실시예에 따른 관련 설명을 참조하여 이해할 수 있고, 여기서 중복된 서술을 생략된다.

도 31 ~ 도 38은 전술한 제2 실시예 내지 제4 실시예의 폴딩 가능한 제1 극판(2)의 구조를 예시적으로 도시한다.

폴딩 가능한 제1 극판(2)의 폴딩 전후 상태를 각각 전개 상태 및 폴딩 상태라고 한다. 배터리 셀(20)의 완성품에서, 제1 극판(2)은 폴딩 상태이고, 상응한 폴딩 상태는 도 12 ~ 도 30에 모두 나타내었다. 도 31 ~ 도 38에 도시된 것은 전개 상태인 제1 극판(2)의 구조이고, 즉 폴딩되지 않은 제1 극판(2)의 구조이다.

여기서, 도 31은 제1 극판(2)의 제1 예시를 도시한다. 도 31에 도시된 바와 같이, 상기 예시에서, 제1 극판(2)에 불활성 영역(26)이 마련되고, 상기 불활성 영역(26)의 표면에는 활물질(29)이 마련되지 않으므로, 상기 불활성 영역(26)은 실제로 활물질(29)에 의해 피복되지 않은 집전체 부분이다. 불활성 영역(26)의 표면에 절연 물질(27)이 마련되어, 양극 극판 및 음극 극판 사이의 절연성을 개선할 수 있다.

또한, 도 31에 도시된 바와 같이, 상기 예시에서, 제1 극판(2)에 폴딩 안내부(28)가 마련되고, 상기 폴딩 안내부(28)는 제1 극판(2)의 불활성 영역(26) 내에 설치되며, 구체적으로 폴딩 자국(282)이다. 여기서, 폴딩 자국(282)은 직선 폴딩 자국이고, 제1 극판(2)의 폭 방향의 하나의 에지로부터 제1 극판(2)의 폭 방향의 다른 에지로 연장되며, 연장 방향은 제1 극판(2)의 폭 방향에 평행된다. 이에 기반하여, 필요 시, 폴딩 자국(282)을 따라 제1 극판(2)을 반접힘 폴딩하기만 하면 제1 극판(2)의 U자형 반접힘을 완료할 수 있고, 제1 극판(2)에 폴딩 안내부(28)가 설치되지 않은 경우에 비해, 폴딩 과정이 보다 간단하고 편리하다. 폴딩 이후, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)은 폭 방향으로 에지가 정렬되고 편향되지 않는다. 아울러, 폴딩 자국(282)이 불활성 영역(26) 내에 마련되므로, 폴딩 이후, 불활성 영역(26)은 연속되는 2장의 제1 적층편(21)의 절곡부(25)를 포함하여, 불활성 영역(26)을 이용하여 음극 극판이 양극 극판을 초과하는 부분의 면적 크기를 제어하기 편리하고 안전성이 향상된다.

도 32 ~ 도 33은 제1 극판의 제2 예시를 도시한다. 도 32에 도시된 바와 같이, 상기 예시에서, 제1 극판(2)의 불활성 영역(26) 내에 여전히 폴딩 안내부(28)가 마련되지만, 도 31에 도시된 제1 예시와 상이한 점은, 폴딩 안내부(28)가 더 이상 폴딩 자국(282)이 아니라 인덴테이션(281)인 것이며, 또한, 상기 예시에서, 인덴테이션(281)은 연속되는 직선 인덴테이션이고, 제1 극판(2)의 폭 방향의 하나의 에지로부터 제1 극판(2)의 폭 방향의 다른 에지로 연장되며, 연장 방향은 제1 극판(2)의 폭 방향에 평행된다. 이와 같이, 인덴테이션(281)을 따라 제1 극판(2)을 마주 접기만 하면 제1 극판(2)의 U자형 반접힘을 완료할 수 있어 간단하고 편리하다. 폴딩 자국(282)과 비교하여, 인덴테이션(281)은 제1 극판(2)의 두께 방향으로 일정한 깊이를 가지기 때문에, 폴딩을 더 쉽게 안내하고, 인덴테이션(281)을 따른 제1 극판(2)의 반접힘 폴딩을 보다 정확하게 안내할 수 있어 편차가 쉽게 발생하지 않으며, 아울러, 인덴테이션(281)은 제1 극판(2)이 가공된 후 사전 폴딩을 수행하여 획득할 필요없이 제1 극판(2)의 생산 과정에서 직접 가공하여 얻을 수 있으므로, 인덴테이션(281)의 가공 과정도 편리하다.

도 34 ~ 도 35는 제1 극판의 제3 예시를 도시한다. 도 34 ~ 도 35에 도시된 바와 같이, 상기 예시에서, 제1 극판(2)의 불활성 영역(26) 내의 폴딩 안내부(28)는 여전히 인덴테이션(281)이고, 인덴테이션(281)은 여전히 제1 극판(2)의 폭 방향을 따라 연장되지만, 상기 예시에서, 인덴테이션(281)은 더 이상 연속되는 직선 인덴테이션이 아니고, 제1 극판(2)의 폭 방향을 따라 간격을 두고 병렬되는 다수의 작은 구멍으로 이루어진 점형상 점선형 인덴테이션으로 바뀐다. 이러한 오리피스는 관통홀 또는 블자국드홀 모두가 가능하다. 이에 기반하여, 제1 극판(2)의 반접힘 폴딩도 편리하게 완료될 수 있다.

도 36 ~ 도 37은 제1 극판의 제4 예시를 도시한다. 도 36 ~ 도 37에 도시된 바와 같이, 상기 예시에서, 제1 극판(2)의 불활성 영역(26) 내에 설치된 것은 여전히 제1 극판(2)의 폭 방향에 평행되는 점선형 인덴테이션이지만, 도 34 ~ 도 35에 도시된 제3 실시예와 상이한 점은, 상기 예시에서, 점선형 인덴테이션(281)은 더 이상 점형상 점선형 인덴테이션이 아니라 선형상 점선형 인덴테이션으로 변한 것이다. 이에 기반하여, 제1 극판(2)의 반접힘 폴딩도 편리하게 완료될 수 있다.

도 38은 제1 극판의 제5 예시를 도시한다. 도 38에 도시된 바와 같이, 상기 예시와 전술한 도 31 ~ 도 37에 도시된 각 예시의 상이한 점은, 폴딩 안내부(28)가 더 이상 제1 극판(2)의 폭 방향에 평행되는 것이 아니라 제1 극판(2)의 폭 방향과 협각을 이룬다는 것이고, 다시 말해서, 상기 예시에서, 폴딩 안내부(28)는 제1 극판(2)의 폭 방향에 대해 편향되었다. 이렇게, 폴딩 이후, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)은 더 이상 폭 방향으로 정렬되지 않고 편향되어, 제1 극판(2)이 폴딩된 후 일정한 각도로 펼쳐지는 것이 편리할 뿐만 아니라, 제2 극판(1)에 편리하게 삽입되고, 제1 극판(2)이 제2 극판(1)에 조립된 후, 각 제1 적층편(21)이 제2 적층편(11)을 초과하지 않아 리튬 석출 위험을 줄인다.

설명해야 할 것은, 도 38에 도시된 폴딩 안내부(28)는 연속 직선형이지만, 대안으로 상기 편향된 폴딩 안내부(28)는 점형상 또는 선형상 점선형과 같은 다른 구조 형태도 사용할 수 있으며, 또한, 상기 편향된 폴딩 안내부(28)는 폴딩 자국(282)일 수 있고, 인덴테이션(281)일 수도 있다.

도 31 ~ 도 38을 종합하면 알 수 있다시피, 전술한 예시에서, 제1 극판(2)의 양단에 모두 탭(15)이 마련되고, 다시 말해서, 제1 극판(2)의 2장의 제1 적층편(21)에 모두 탭(15)이 구비되며, 제1 극판(2)에 사용된 것은 단일측 이중편 탭 인출 방식이나, 본 발명은 이에 한정되지 않음을 이해해야 하고, 제1 극판(2)의 일단에만 탭(15)이 마련되고, 2장의 제1 적층편(21) 중 1장에만 탭(15)이 마련될 경우, 제1 극판(2)에도 전술한 다양한 폴딩 안내부(28)가 설치될 수 있다.

도 39를 참조하면, 전술한 각 실시예에 기반하여, 본 출원은 전극 어셈블리의 제조 방법을 더 제공하고, 상기 방법은,

제1 극판(2)을 제공하는 단계 S100; 및

두께 방향을 따라 제1 극판(2)의 대향되는 양측에 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)을 설치하여, 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)이 모두 접힘되어 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지를 피복하도록 하는 단계 S200를 포함한다.

상기 방법으로 제조된 전극 어셈블리는 단락 위험이 줄어들고 안전 성능이 향상된다.

일부 실시예에서, 제조 방법은,

제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)에 의해 접힘되어 피복된 제1 극판(2)을 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩하여, 제1 극판(2)이 서로 연결된 2장의 제2 적층편(11) 및 제1 적층편(21)을 포함하도록 하는 단계 S300;

제2 극판(1)을 제공하되, 제2 극판(1)을 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩하여 제2 극판(1)이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편(11)을 포함하도록 하고, 제2 방향(X)은 제1 방향(Y)에 수직되거나 평행되는 단계 S400; 및

제1 극판(2)을 제2 극판(1)에 삽입하여 제1 적층편(21)과 제2 적층편(11)이 순차적으로 교대로 적층되도록 하는 단계 S500를 더 포함한다.

여기서, 단계 S400과 단계 S300의 선후 순서는 제한되지 않고, 단계 S300이 전에 수행되고 단계 S400이 후에 수행될 수 있으며, 단계 S400이 전에 수행되고 단계 S300이 후에 수행될 수도 있거나, 또는, 단계 S300과 단계 S400이 동시에 수행될 수도 있다.

상술한 방법으로 전극 어셈블리를 제조하면, 효율이 비교적 높고, 전극 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치의 생산 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 극판(2)이 폴딩되기 전에, 2장의 분리막(3)을 이용하여 탭(15)이 설치되지 않은 제1 극판(2)의 에지에 대해 이중 에지 커버링을 수행하여, 제1 극판(2)의 폴딩이 용이한 전제 하에 전극 어셈블리의 안전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

본 출원의 상기 각 보호 주제 및 각 실시예의 특징은 서로 참조될 수 있고, 구조적으로 허용하는 한, 당업자는 서로 다른 실시예의 기술 특징을 유연하게 조합하여 더 많은 실시예를 형성할 수 있다.

본 출원의 원리 및 실시형태는 구체적인 실시예를 참조하여 본 명세서에 기재되어 있으며, 전술한 실시예의 설명은 본 출원의 방법 및 그의 핵심 사상에 대한 이해를 돕기 위한 것에 불과한다. 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 출원의 원리로부터 벗어나지 않고 본 출원에 대한 여러 개선 및 수정을 수행할 수도 있으며, 이러한 개선과 수정도 본 출원의 특허청구범위의 보호 범위 내에 속해야 한다.

100: 전기 장치; 101: 차량; 102: 컨트롤러; 103: 동력 설비; 104: 모터; 105: 본체;
10: 배터리;
20: 배터리 셀; 201: 전극 어셈블리; 202: 하우징; 203: 하우징 바디; 204: 엔드 커버; 205: 어탭터; 206: 전극 단자; 207: 시스; 208: 절연 부재; 209: 압판; 20a: 음극 단자; 20b: 양극 단자; 20c: 셀;
30: 포장 박스; 301: 박스 바디; 302: 박스 커버;
2: 제1 극판; 21: 제1 적층편; 22: 제1 탭; 23: 양극 탭; 24: 양극 극판; 25: 절곡부; 26: 불활성 영역; 27: 절연 물질; 28: 폴딩 안내부; 281: 인덴테이션; 282: 폴딩 자국; 29: 활물질;
1: 제2 극판; 11: 제2 적층편; 12: 제2 탭; 13: 음극 탭; 14: 음극 극판; 15: 탭;
3: 분리막; 31: 플랜지; 32: 제1 분리막; 33: 제2 분리막;
Y: 제1 방향; X: 제2 방향; Z: 제3 방향.

Claims (25)

1. 전극 어셈블리(201)로서,
   제1 극판(2);
   제1 분리막(32); 및
   제2 분리막(33)을 포함하고, 상기 제2 분리막(33) 및 상기 제1 분리막(32)은 두께 방향을 따라 상기 제1 극판(2)의 대향되는 양측에 위치하며, 상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)은 모두 접힘되어 탭(15)이 설치되지 않은 상기 제1 극판(2)의 에지를 피복하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)은 상기 제1 극판(2)에 복합되는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)은 상기 제1 극판(2)에 열압착되거나, 또는, 상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)은 상기 제1 극판(2)에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 극판(2)은 양극 극판(24)인 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 극판(2)은 폴딩되지 않거나; 또는, 상기 제1 극판(2)은 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩되어 상기 제1 극판(2)이 서로 연결된 2장의 제1 적층편(21)을 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 극판(2)의 2장의 상기 제1 적층편(21) 중 적어도 하나에 탭(15)이 구비되는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 제1 극판(2)은 불활성 영역(26)이 구비되고, 상기 불활성 영역(26)은 상기 제1 극판(2)의 폴딩 부위를 포함하며, 상기 불활성 영역(26)에는 활물질이 코팅되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 극판(2)의 불활성 영역(26)의 내표면에는 절연 물질(27)이 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전극 어셈블리(201)는 제2 극판(1)을 더 포함하고, 상기 제2 극판(1)은 상기 제1 극판(2)과 극성이 반대되며 상기 제1 극판(2)과 함께 적층 또는 권취되고, 상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)은 상기 제2 극판(1) 및 상기 제1 극판(2)을 분리시키는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 극판(1)은 폴딩되지 않거나, 또는, 상기 제2 극판(1)은 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩되어 상기 제2 극판(1)이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편(11)을 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 극판(1)은 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩되어 상기 제2 극판(1)이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편(11)을 포함하도록 하고, 상기 제1 극판(2)은 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩되어 상기 제1 극판(2)이 서로 연결된 2장의 제1 적층편(21)을 포함하도록 하며, 상기 제1 방향(Y)은 상기 제2 방향(X)에 수직되거나 평행되고, 상기 제1 적층편(21)과 상기 제2 적층편(11)은 순차적으로 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)를 제외한 상기 제1 극판(2)의 에지에 위치하고; 및/또는, 상기 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)를 제외한 상기 제2 극판(1)의 에지에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 방향(Y)은 상기 제2 방향(X)에 수직되고, 상기 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 상기 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 상기 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에서 이격하는 상기 제1 극판(2)의 단부에 위치하거나; 또는, 상기 제1 방향(Y)은 상기 제2 방향(X)에 평행되고, 상기 제2 극판(1)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 상기 제2 극판(1)의 에지에 위치하며, 상기 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에 인접된 상기 제1 극판(2)의 에지에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 방향(Y)은 상기 제2 방향(X)에 수직되고, 임의의 서로 인접하는 2장의 상기 제2 적층편(11)에서, 1장의 상기 제2 적층편(11)에만 탭(15)이 구비되며, 상기 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 탭(15)이 설치되지 않은 상기 제2 적층편(11)을 감싸는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 극판(1)의 탭(15) 및 상기 제1 극판(2)의 탭(15)은 동일측 또는 대향되는 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 극판(2) 및/또는 상기 제2 극판(1)에 폴딩 안내부(28)가 마련되어 상기 제1 극판(2)의 폴딩을 안내하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
17. 제16항에 있어서,
    상기 폴딩 안내부(28)는 폴딩 자국(282) 또는 인덴테이션(281)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 폴딩 안내부(28)는 상기 제1 극판(2) 및/또는 상기 제2 극판(1)의 폭 방향에 평행되거나, 또는, 상기 폴딩 안내부(28)는 상기 제1 극판(2) 및/또는 상기 제2 극판(1)의 폭 방향에 대해 경사진 것을 특징으로 하는 전극 어셈블리(201).
19. 하우징(202)을 포함하는 배터리 셀(20)에 있어서,
    제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 전극 어셈블리(201)를 더 포함하고, 상기 전극 어셈블리(201)는 상기 하우징(202) 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀(20).
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 극판(2)의 탭(15)은 절곡부(25)에서 이격하는 상기 제1 극판(2)의 단부에 위치하고, 상기 제1 극판(2)의 절곡부(25)는 상기 하우징(202)의 내벽에 접촉되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀(20).
21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 극판(1)에서 이격하는 상기 제1 극판(2)의 절곡부(25)의 표면은 중력 방향을 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀(20).
22. 포장 박스(30)를 포함하는 배터리(10)에 있어서,
    제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀(20)을 더 포함하고, 상기 배터리 셀(20)은 상기 포장 박스(30) 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리(10).
23. 본체(105)를 포함하는 전기 장치(100)에 있어서,
    제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀(20) 또는 제22항에 따른 배터리(10)를 더 포함하고, 상기 배터리 셀(20)은 상기 본체(105)에 전기 에너지를 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 장치(100).
24. 전극 어셈블리(201)의 제조 방법으로서,
    제1 극판(2)을 제공하는 단계; 및
    두께 방향을 따라 상기 제1 극판(2)의 대향되는 양측에 제1 분리막(32) 및 제2 분리막(33)을 설치하여, 상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)이 모두 접힘되어 탭(15)이 설치되지 않은 상기 제1 극판(2)의 에지를 피복하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 분리막(32) 및 상기 제2 분리막(33)에 의해 접힘되어 피복된 상기 제1 극판(2)을 제1 방향(Y)을 따라 1회 폴딩하여, 상기 제1 극판(2)이 서로 연결된 2장의 제1 적층편(21)을 포함하도록 하는 단계;
    제2 극판(1)을 제공하되, 상기 제2 극판(1)을 제2 방향(X)을 따라 왕복 폴딩하여 상기 제2 극판(1)이 순차적으로 연결되고 적층된 다수의 제2 적층편(11)을 포함하도록 하고, 상기 제2 방향(X)은 상기 제1 방향(Y)에 수직되거나 평행되는 단계; 및
    상기 제1 극판(2)을 상기 제2 극판(1)에 삽입하여 상기 제1 적층편(21)과 상기 제2 적층편(11)이 순차적으로 교대로 적층되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.