WO2023014018A1 - 전극 조립체, 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (45)
- 양극 및 음극과 이들 사이에 개재된 분리막이 권취축을 중심으로 권취됨으로써 코어와 외주면을 정의한 전극 조립체로서,상기 양극 또는 음극인 전극은, 장변과 단변을 가진 쉬트 형상의 집전체로서 장변 단부에 무지부를 포함하는 집전체를 포함하고,상기 무지부는 그 자체로서 전극탭으로 사용되는 전극탭 정의 구간과 전극탭으로 사용되지 않는 적어도 하나 이상의 전극탭 미정의 구간을 포함하고,상기 적어도 하나 이상의 전극탭 미정의 구간에 대한 최대 전류 경로는 상기 집전체의 단변을 따르는 폭 방향 전류 경로와 상기 집전체의 장변을 따르는 길이 방향 전류 경로를 포함하고, 상기 폭 방향 전류 경로의 길이와 상기 길이 방향 전류 경로의 길이를 각각 L1 및 L2라고 할 때, 전류 경로 비율(L2/L1)은 11 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전류 경로 비율(L2/L1)이 10.15 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제2항에 있어서, 상기 전류 경로 비율(L2/L1)이 8.5 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제3항에 있어서, 상기 전류 경로 비율(L2/L1)이 2 내지 5인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전극탭 미정의 구간은 상기 전극탭 정의 구간에 비해 무지부의 높이가 작은 것임을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전극탭 미정의 구간의 길이의 최대값은 상기 양극 및 음극의 길이의 4% 내지 23%임을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 전극탭 미정의 구간의 길이의 최대값은 상기 양극 및 음극의 폭의 2.5배 내지 11배임을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 무지부는 상기 코어에 인접한 제1 부분, 상기 외주면에 인접한 제2 부분, 및 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 제3 부분을 포함하고,상기 권취축 방향으로 상기 제1 부분이 상기 제3 부분보다 작은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제3 부분이 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡된 상태로 전극탭으로서 정의되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 권취축 방향으로 상기 제2 부분은 상기 제3 부분과 같거나 작은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제10항에 있어서, 상기 제2 부분 및 상기 제3 부분이 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡된 상태로 전극탭으로서 정의되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 집전체의 단변 길이는 60mm-85mm이고 상기 집전체의 장변 길이는 3m-5m인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 부분에서 상기 집전체의 장변을 따르는 길이의 최대값은 상기 집전체의 장변 길이의 4% 내지 23%임을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제12항에 있어서, 상기 제1 부분에서 상기 집전체의 장변을 따르는 길이는 660mm 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 부분이 상기 전극탭 미정의 구간에 대응되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제2 부분은 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 전극 조립체의 권취 방향으로, 상기 제3 부분의 길이가 상기 제1 부분의 길이 및 상기 제2 부분의 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 집전체의 코어측 단변으로부터 시작되고, 상기 제1 부분의 높이는 상기 권취 방향을 따라 일정하며, 상기 제1 부분은 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡되지 않는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제3 부분의 적어도 일부 영역은 독립적으로 절곡 가능한 복수의 분절편으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제20항에 있어서, 상기 분절편은 절곡되어 상기 권취축 방향으로 겹쳐진 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제20항에 있어서, 상기 집전체의 단변 길이는 60mm-85mm이고 상기 집전체의 장변 길이는 3m-5m이며, 상기 집전체의 두께는 5㎛ 내지 25㎛이고, 상기 분절편의 폭은 10mm 이하이며, 상기 분절편의 높이는 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제22항에 있어서, 상기 제1 부분에서 상기 집전체의 장변을 따르는 길이는 660mm 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제20항에 있어서, 상기 전극 조립체는, 상기 권취축 방향에 따른 단면을 기준으로, 반경 방향을 따라 순차적으로, 분절편이 존재하지 않는 분절편 생략 구간, 분절편의 높이가 균일한 높이 균일 구간을 포함하고, 상기 복수의 분절편은 상기 높이 균일 구간에 배치되고 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡되면서 절곡 표면영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제24항에 있어서, 상기 전극 조립체는, 상기 분절편 생략 구간과 상기 높이 균일 구간 사이에 분절편의 높이가 가변되는 높이 가변 구간을 더 포함하고, 상기 복수의 분절편은 상기 높이 가변 구간 및 상기 높이 균일 구간에 배치되며, 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡되면서 절곡 표면영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제24항에 있어서, 상기 분절편 생략 구간이 상기 전극탭 미정의 구간에 대응되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제24항에 있어서, 상기 제2 부분은 분절편들로 분할되어 있지 않고, 상기 제1 부분과 제2 부분의 높이는 동일한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제20항에 있어서, 상기 제3 부분은 상기 전극 조립체의 권취 방향을 따라 분절편이 없는 분절편 생략 구간을 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 분절편 생략 구간에서의 무지부 높이는 상기 제1 부분의 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 분절편은 상기 코어를 기준으로 원주 방향으로 배치되어 있는 2개 이상의 부채꼴 영역 또는 다각형 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제28항에 있어서, 상기 분절편 생략 구간이 상기 전극탭 미정의 구간에 대응되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 코어에 공동이 구비되어 있으며, 상기 제3 부분이 상기 전극 조립체의 반경 방향을 따라 절곡된 상태로 전극탭으로서 정의되고, 상기 제3 부분은 독립적으로 절곡 가능한 복수의 분절편으로 분할되어 있으며, 절곡된 상기 분절편은 상기 공동을 가리지 않는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제32항에 있어서, 상기 제1 부분에서 상기 집전체의 장변을 따르는 길이의 최대값은 상기 집전체의 장변 길이의 4% 내지 23%임을 특징으로 하는 전극 조립체.
- 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항의 기재에 따른 전극 조립체;일측에 형성된 개방부를 통해 상기 전극 조립체를 수용하며, 음극의 무지부와 연결된 원통형 전지 하우징;상기 전지 하우징으로부터 절연 가능하도록 상기 전지 하우징의 개방부를 밀봉하는 밀봉체; 및상기 전지 하우징의 상기 개방부의 반대편에 위치하는 상기 전지 하우징의 바닥에 형성된 관통 홀을 통해 리벳팅되며, 양극의 무지부와 연결된 양극 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 양극의 무지부는 분리막의 외부로 노출되고, 상기 음극의 무지부는 상기 양극의 무지부와 반대 방향으로 상기 분리막의 외부로 노출되며,상기 양극의 무지부와 전기적으로 연결된 양극 집전판 및 상기 음극의 무지부와 전기적으로 연결된 음극 집전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 이차전지의 DC 저항이 4mΩ 이하이고 AC 저항이 3mΩ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 이차전지의 AC 저항이 2mΩ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 이차전지는 높이 대비 직경의 비율이 0.4보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 밀봉체는, 극성이 없는 캡 플레이트 및 상기 캡 플레이트의 가장자리와 상기 전지 하우징의 개방부 사이에 개재된 밀봉 가스켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 있어서, 상기 양극 단자는,상기 관통 홀에 삽입된 몸체부;상기 전지 하우징의 바닥의 외부면을 통해 노출된 상기 몸체부의 일측 둘레로부터 상기 외부면을 따라 연장된 외부 플랜지부;상기 전지 하우징의 바닥의 내부면을 통해 노출된 상기 몸체부의 타측 둘레로부터 상기 내부면을 향해 연장된 내부 플랜지부; 및상기 내부 플랜지부의 내측에 구비된 평탄부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제40항에 있어서, 상기 이차전지는 상기 양극의 무지부와 전기적으로 연결된 양극 집전판 및 상기 음극의 무지부와 전기적으로 연결된 음극 집전판을 더 포함하고,상기 평탄부에서 상기 양극 단자는 상기 양극 집전판과 레이저 용접으로 결합되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제35항에 있어서, 전극탭 미정의 구간은 상기 음극 집전판 및 양극 집전판과 연결되지 않아 전류 경로를 형성하는 부위가 되지 못하는 부분인 것을 특징으로 하는 이차전지.
- 제34항에 기재된 복수의 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제43항에 있어서, 복수의 이차전지는 소정 수의 열로 배열되고, 각 이차전지의 양극 단자와 전지 하우징 바닥의 외부면은 상부를 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
- 제43항에 기재된 배터리 팩을 적어도 하나 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
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