KR20240000417U - 리튬 이온 배터리용 배터리 전지 - Google Patents
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Abstract
리튬 이온 배터리용 배터리 전지(100)가 제공되고, 이러한 배터리 전지는: 활성 물질로 코팅되는 애노드 단편(101); 애노드 단편(101)에 대향되게 배치되는 캐소드 단편(102)으로서, 활성 물질로 코팅되는, 캐소드 단편(102); 애노드 단편(101)과 캐소드 단편(102) 사이에 배치되는 분리막(103) 및 전해질(104); 그리고 애노드 단편(101), 캐소드 단편(102), 분리막(103) 및 전해질(104)을 캡슐화하는 케이스(105)를 포함하고, 애노드 단편(101) 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이고 캐소드 단편(102) 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이다. 이러한 개시 내용은 또한 2개 이상의 상기 배터리 전지를 포함하는 리튬 이온 배터리에 관한 것이다.
Description
본 개시 내용은 일반적으로 리튬 이온 배터리, 그리고 보다 구체적으로 리튬 이온 배터리용 배터리 전지에 관한 것이다.
재충전 가능 리튬 이온 배터리가 매우 다양한 정지적인 그리고 휴대 가능한 적용예의 전원으로서 구현되어 있다. 그 구조 및 전기화학적 반응 메커니즘은, 비교적 높은 에너지 밀도, 비교적 낮은 내부 저항, 다른 유형의 재충전 가능 배터리, 예를 들어 니켈-카드뮴 배터리와 비교할 때 어떠한 메모리 효과도 일반적으로 나타나지 않는 것, 그리고 낮은 자가-방전율을 포함하는, 몇 가지 바람직한 특성을 제공한다. 이러한 특성에 의해서, 리튬 이온 배터리는 랩탑 컴퓨터 및 셀 폰과 같은 휴대용 소비자 전자기기를 위한 바람직한 모바일 전원이 되었다.
일반적으로, 리튬 이온 배터리는 2개 이상의 배터리 전지를 포함한다. 각각의 배터리 전지는 애노드 단편(anode piece), 애노드 단편에 대향되게 배치되는 캐소드 단편, 애노드 단편과 캐소드 단편 사이에 배치된 분리막 및 전해질, 그리고 애노드 단편, 캐소드 단편, 분리막 및 전해질을 캡슐화하는(encapsulating) 케이스를 포함한다.
본 개시 내용은 리튬 이온 배터리용 배터리 전지를 제공하고, 이러한 배터리 전지는: 활성 물질로 코팅되는 애노드 단편; 애노드 단편에 대향되게 배치되고, 활성 물질로 코팅되는 캐소드 단편; 애노드 단편과 캐소드 단편 사이에 배치되는 분리막 및 전해질; 그리고 애노드 단편, 캐소드 단편, 분리막 및 전해질을 캡슐화하는 케이스를 포함하고, 애노드 단편 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이고 캐소드 단편 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이다.
실시형태에서, 애노드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도는 10 내지 30 g/m2이다.
실시형태에서, 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도는 10 내지 30 g/m2이다.
실시형태에서, 애노드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위는 ± 0.5%이다.
실시형태에서, 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위는 ± 0.5%이다.
일 실시형태에서, 애노드 단편 상의 활성 물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 니켈 코발트 망간 삼원계 재료, 니켈 코발트 알루미늄 삼원계 재료, 및 리튬 철 포스페이트 중 하나 이상을 포함한다.
실시형태에서, 캐소드 단편 상의 활성 물질은 흑연, 규소 탄화물, 경질 탄소, 및 리튬 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함한다.
본 개시 내용은 또한 2개 이상의 상기 배터리 전지를 포함하는 리튬 이온 배터리를 제공한다.
본 개시 내용에 따라, 애노드 단편 및 캐소드 단편의 코팅 두께의 감소로 인해서, 애노드 단편 및 캐소드 단편 상의 활성 물질의 흡입량이 증가되고, 리튬 이온 배터리의 고속 충전 및 방전 중에 애노드와 캐소드 사이의 리튬 이온의 전달 거리가 감소되고, 그에 의해서 충전 및 방전 프로세스에서 리튬 이온 배터리의 분극이 감소되며, 리튬 이온 배터리의 고속 충전 및 방전 능력이 향상된다.
본 개시 내용에 따라, 애노드 단편 또는 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위가 ± 0.5%이기 때문에, 충전 및 방전 프로세스 중에 리튬 이온 배터리 내의 활성 물질 계면 반응의 일관성이 높아지고, 활성 물질이 코팅된 표면에서의 전해질의 불균일한 흡착이 방지되며, 그에 의해서 리튬 이온 배터리의 사이클 수명이 증가될 수 있다.
도 1은 본 개시 내용의 실시형태에 따른 리튬 이온 배터리용 배터리 전지를 개략적으로 도시한다.
도 1은 본 개시 내용의 실시형태에 따른 리튬 이온 배터리용 배터리 전지(100)를 개략적으로 도시한다. 2개 이상의 배터리 전지(100)를 조립하여 리튬 이온 배터리를 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 전지(100)는 애노드 단편(101), 애노드 단편(101)에 대향되게 배치된 캐소드 단편(102), 애노드 단편(101)과 캐소드 단편(102) 사이에 배치된 분리막(103) 및 전해질(104)을 포함할 수 있다. 배터리 전지(100)는 애노드 단편(101), 캐소드 단편(102), 분리막(103) 및 전해질(104)을 캡슐화하는 케이스(105)를 더 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 실시형태에 따라, 애노드 단편(101)은 활성 물질로 코팅될 수 있고 캐소드 단편(102)은 활성 물질로 코팅될 수 있다.
실시형태에서, 애노드 단편(101) 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이다.
실시형태에서, 캐소드 단편(102) 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이다.
실시형태에서, 애노드 단편(101) 상의 활성 물질의 면적 밀도는 10 내지 30 g/m2이다.
실시형태에서, 캐소드 단편(102) 상의 활성 물질의 면적 밀도는 10 내지 30 g/m2이다.
실시형태에서, 애노드 단편(101) 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위는 ± 0.5%이다.
실시형태에서, 캐소드 단편(102) 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위는 ± 0.5%이다.
일 실시형태에서, 애노드 단편(101)의 활성 물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 니켈 코발트 망간 삼원계 재료, 니켈 코발트 알루미늄 삼원계 재료, 및 리튬 철 포스페이트 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시형태에서, 캐소드 단편(102) 상의 활성 물질은 흑연, 규소 탄화물, 경질 탄소, 및 리튬 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 개시 내용은 또한 2개 이상의 상기 배터리 전지(100)를 포함하는 리튬 이온 배터리를 제공한다.
본 개시 내용에 따라, 애노드 단편 및 캐소드 단편의 코팅 두께의 감소로 인해서, 애노드 단편 및 캐소드 단편 상의 활성 물질의 흡입량이 증가되고, 리튬 이온 배터리의 고속 충전 및 방전 중에 애노드와 캐소드 사이의 리튬 이온의 전달 거리가 감소되고, 그에 의해서 충전 및 방전 프로세스에서 리튬 이온 배터리의 분극이 감소되며, 리튬 이온 배터리의 고속 충전 및 방전 능력이 향상된다.
본 개시 내용에 따라, 애노드 단편 또는 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위가 ± 0.5%이기 때문에, 충전 및 방전 프로세스 중에 리튬 이온 배터리 내의 활성 물질 계면 반응의 일관성이 높아지고, 활성 물질이 코팅된 표면에서의 전해질의 불균일한 흡착이 방지되며, 그에 의해서 리튬 이온 배터리의 사이클 수명이 증가될 수 있다.
이러한 개시 내용의 많은 수의 실시형태가 설명되었지만, 당업자는 특정 수정 사항이 이러한 개시 내용의 범위에 포함된다는 것을 인식할 것이다. 이러한 이유로, 이러한 개시 내용의 진정한 범위와 내용을 결정하기 위해서는 첨부된 청구항을 검토하여야 한다.
Claims (8)
- 리튬 이온 배터리용 배터리 전지이며:
활성 물질로 코팅되는 애노드 단편;
상기 애노드 단편에 대향되게 배치되는 캐소드 단편으로서, 활성 물질로 코팅되는, 캐소드 단편;
상기 애노드 단편과 상기 캐소드 단편 사이에 배치되는 분리막 및 전해질; 그리고
상기 애노드 단편, 캐소드 단편, 분리막 및 전해질을 캡슐화하는 케이스를 포함하고,
상기 애노드 단편 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛이고 상기 캐소드 단편 상의 활성 물질의 두께가 5 내지 30 ㎛인, 배터리 전지. - 제1항에 있어서,
상기 애노드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도가 10 내지 30 g/m2인, 배터리 전지. - 제1항에 있어서,
상기 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도가 10 내지 30 g/m2인, 배터리 전지. - 제2항에 있어서,
상기 애노드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위가 ± 0.5%인, 배터리 전지. - 제3항에 있어서,
상기 캐소드 단편 상의 활성 물질의 면적 밀도의 오류 범위가 ± 0.5%인, 배터리 전지. - 제1항에 있어서,
상기 애노드 단편 상의 활성 물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 니켈 산화물, 리튬 망간 산화물, 니켈 코발트 망간 삼원계 재료, 니켈 코발트 알루미늄 삼원계 재료, 및 리튬 철 포스페이트 중 하나 이상을 포함하는, 배터리 전지. - 제1항에 있어서,
상기 캐소드 단편 상의 활성 물질이 흑연, 규소 탄화물, 경질 탄소, 및 리튬 티타늄 산화물 중 하나 이상을 포함하는, 배터리 전지. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 따른 2개 이상의 배터리 전지를 포함하는 리튬 이온 배터리.
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