DE202022002995U1

DE202022002995U1 - Jelly-Roll-Elektrodenanordnung und zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit derselben

Info

Publication number: DE202022002995U1
Application number: DE202022002995.0U
Authority: DE
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2022-12-07
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2032-12-08
Also published as: CN118020193A; CA3240335A1; WO2023106835A1; KR20230086616A

Abstract

Jelly-Roll-Elektrodenanordnung aufweisend:
einen ersten Separator;
eine positive Elektrode, die auf einer Oberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist;
einen zweiten Separator, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche der positiven Elektrode gegenüberliegt, die an dem ersten Separator anliegt; und
eine negative Elektrode, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche des zweiten Separators gegenüberliegt, die an der positiven Elektrode anliegt,
wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweist, die um die negative Elektrode gewickelt ist, während sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt in einem Kernteil definiert,
wobei der negative Elektrodenstromabnehmer aufweist:
einen mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und
nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitte, auf die das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist,
wobei die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte an zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet sind,
wobei mindestens einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte eine negative Elektrodenlasche aufweist,
wobei ein Schutzband auf mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist, und
wobei das Schutzband den nachstehenden Ausdruck 1 erfüllt:

50 % \leq a \leq 100 %,

wobei a in Ausdruck 1 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %.

Description

[Technisches Gebiet]
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2021-0174846 , die am 8. Dezember 2021 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung und eine zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit derselben.
[Stand der Technik]
Eine schnelle Zunahme der Verwendung fossiler Brennstoffe hat die Notwendigkeit der Verwendung von alternativer Energie oder sauberer Energie erhöht. Leistungserzeugung und Leistungsakkumulation unter Verwendung einer elektrochemischen Reaktion wurden auf dem Gebiet der alternativen Energie oder sauberen Energie am aktivsten untersucht.
Gegenwärtig ist ein repräsentatives Beispiel eines elektrochemischen Elements, das elektrochemische Energie verwendet, eine Sekundärbatterie. Ein Bereich, in dem die Sekundärbatterie verwendet wird, neigt dazu, allmählich erweitert zu werden.
Da die Entwicklung von Technologien und Anforderungen an mobile Vorrichtungen zunimmt, besteht ein schnell zunehmender Bedarf an wiederaufladbaren Batterien als Energiequellen. Unter den Sekundärbatterien ist eine Lithium-Sekundärbatterie kommerziell erhältlich und weit verbreitet. Die Lithium-Sekundärbatterie weist eine hohe Energiedichte, eine hohe Spannung, eine verlängerte Zykluslebensdauer und eine niedrige Selbstentladungsrate auf. Darüber hinaus werden Studien an einem Verfahren zum Herstellen einer hochdichten Elektrode mit einer höheren Energiedichte pro Volumeneinheit als eine Elektrode für die Hochkapazitäts-Lithium-Sekundärbatterie durchgeführt.
Im Allgemeinen weist die Sekundärbatterie eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Elektrolyten und einen Separator auf. Die negative Elektrode weist ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf, das Lithiumionen, die von der positiven Elektrode freigesetzt werden, interkaliert und deinterkaliert. Ein siliziumbasiertes Teilchen mit einer hohen Entladungskapazität kann als das negative Elektrodenaktivmaterial verwendet werden.
Die positive Elektrode der Lithium-Sekundärbatterie wird typischerweise unter Verwendung einer Verbindung hergestellt, in die Lithium interkaliert ist, wie etwa LiCoO₂ oder LiMn₂O₄. Die negative Elektrode wird unter Verwendung eines kohlenstoffbasierten oder Sibasierten Materials hergestellt, in das Lithium nicht interkaliert ist. Die Lithiumionen, die in die positive Elektrode interkaliert sind, bewegen sich während eines Ladeprozesses durch den Elektrolyten zu der negativen Elektrode. Die Lithiumionen bewegen sich während eines Entladeprozesses von der negativen Elektrode zurück zu der positiven Elektrode.
Die Lithium-Sekundärbatterien werden mit verschiedenen Formen, wie etwa einer zylindrischen Form, einem Pouchtyp und einer Winkelform, abhängig von der beabsichtigten Anwendung verwendet. Eine zylindrische Zelle in dem einschlägigen Stand der Technik ist so eingerichtet, dass ein Separator nach einem Wickelprozess an einer äußersten Seite der zylindrischen Zelle angeordnet ist. In einer Struktur, in der der Separator an einem Außenumfang angeordnet ist, umgibt der Separator die gesamte Zelle, und die zylindrische Zelle ist durch eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche elektrisch mit einer externen Batteriedose verbunden.
Die zylindrische Zelle gemäß dem Stand der Technik weist eine Struktur auf, in der die positive Elektrode, der Separator, die negative Elektrode und der Separator in dieser Reihenfolge gewickelt sind, und der Separator ist hin zu einem äußersten Umfang freigelegt. Im Gegensatz dazu weist eine Cu-Folie eine äußerste Umfangsstruktur auf, in der die negative Elektrode, der Separator, die positive Elektrode und der Separator gewickelt sind, und die Cu-Folie ist hin zu einem äußersten Umfang freigelegt. Die Cu-Folie kann in direktem Kontakt mit einer Innenwand der externen Batteriedose der zylindrischen Zelle stehen und elektrisch mit der externen Batteriedose verbunden sein, so dass die Cu-Folie vorteilhafterweise die äußere negative Elektrodenlasche ersetzen kann.
Falls jedoch die Cu-Folie nicht in geeignetem Kontakt mit der externen Batteriedose steht, tritt ein Problem auf, dass der Widerstand zunimmt und der Widerstand abhängig von einem Außendurchmesser einer Jellyrolle variiert. Im Gegensatz zu einer Struktur in dem einschlägigen Stand der Technik, in der ein Separator an einem Außenumfang angeordnet ist, ist die Cu-Folie an dem äußersten Umfang angeordnet, so dass die zwei Separatoren in der Cu-Folie vorhanden sind, wobei sie die positive Elektrode umgeben.
Eine Dicke der Cu-Folie, die ein Stromabnehmer der negativen Elektrode ist, neigt dazu, allmählich abzunehmen. Insbesondere wird eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung hergestellt, indem die Lasche an einen nicht beschichteten Abschnitt eines Kernteils des negativen Elektrodenstromabnehmers angebracht wird und der Wickelprozess um den Kernteil gestartet wird. In diesem Fall wird der nicht beschichtete Abschnitt des Kernteils des negativen Elektrodenstromabnehmers gleichzeitig mit dem Wickelprozess gefaltet. Die Falte erstreckt sich als eine Falte der negativen Elektrode, was ein Problem herbeiführt, dass die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung in einem gefalteten Zustand gewickelt wird.
Daher wurden Studien durchgeführt, um Falten in der Elektrode des Kernteils in der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung zu verhindern, in der die Cu-Folie, die den negativen Elektrodenstromabnehmer darstellt, den äußersten Umfang definiert.
< Dokument des Stands der Technik>
(Patentdokument 1) Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-080971
[Ausführliche Beschreibung der Erfindung]
[Technische Aufgabe]
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung und eine zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit derselben.
[Technische Lösung]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, die aufweist: einen ersten Separator; eine positive Elektrode, die auf einer Oberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist; einen zweiten Separator, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche der positiven Elektrode gegenüberliegt, die an dem ersten Separator anliegt; und eine negative Elektrode, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, welcher auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, die einer Oberfläche des zweiten Separators gegenüberliegt, welche an der positiven Elektrode anliegt, wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweist, die um die negative Elektrode gewickelt ist, wobei sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt in einem Kernteil definiert, wobei der negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist: einen mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitte, auf die das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte an zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet sind, wobei mindestens einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte eine negative Elektrodenlasche aufweist, wobei ein Schutzband auf mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist, und wobei das Schutzband den nachstehenden Ausdruck 1 erfüllt. $50 % \leq a \leq 100 %,$
wobei a in Ausdruck 1 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %.
Eine weitere Ausführungsform stellt eine zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit einem Batterieaußenmaterial bereit; die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung, die in dem Batterieaußenmaterial bereitgestellt ist; und eine Außenkappe mit einer Elektrode, die in einem Öffnungsabschnitt des Batterieaußenmaterials bereitgestellt ist.
[Vorteilhafte Effekte]
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung mit der Struktur, die um die negative Elektrode gewickelt ist, während sie den Jelly-Roll-Hohlabschnitt in dem Kernteil definiert, um die Struktur zu implementieren, in der der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang angeordnet ist. Der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers umfasst das Schutzband, das den Ausdruck 1 erfüllt und auf mindestens einer Oberfläche davon bereitgestellt ist. Daher stellt das Schutzband, obwohl der Wickelprozess um den zentralen Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers mit einer geringen Dicke durchgeführt wird, dem negativen Elektrodenstromabnehmer Steifigkeit bereit, was es ermöglicht, das Auftreten einer Falte während des Wickelprozesses zu verhindern und somit eine Elektrodenfalte in der gesamten Elektrode zu verhindern. Daher ist es möglich, die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ohne Falten bereitzustellen.
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist so eingerichtet, dass das Schutzband so gebildet ist, dass es 50 % oder mehr von mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bedeckt und auf einer Oberfläche oder zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts gebildet ist. Auf diese Weise können Elektrodenfalte vermieden werden und die Lebensdauer und Effizienz der zylindrischen Lithium-Sekundärbatterie mit der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung kann verbessert werden.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]

1 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Wickeln einer Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung darstellt.
2 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Herstellen der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung mit einer Struktur darstellt, in der ein Separator an einem äußersten Umfang angeordnet ist.
3 ist eine Seitenansicht, die die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung in einem Zustand vor einem Wickelprozess darstellt.
4 ist eine Ansicht, die einen Kernteil einer negativen Elektrode gemäß der vorliegenden Anmeldung darstellt.
5 ist eine Ansicht, die eine negative Elektrode gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung darstellt.
6 ist eine Ansicht, die eine negative Elektrode gemäß Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Anmeldung darstellt.
7 ist eine Ansicht, die erkennen lässt, ob die negative Elektrode gemäß Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Anmeldung eine Falte aufweist.

[Erläuterung der Bezugszeichen und Symbole]

1: negative Elektrode
2: zweiter Separator
3: positive Elektrode
4: erster Separator
10: negative Elektrodenlasche
11: Schutzband, das auf der Oberfläche eines ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts bereitgestellt ist
12: Schutzband, das auf der Oberfläche eines zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts bereitgestellt ist
13: positive Elektrodenlasche
14: nicht mit einer positiven Elektrode beschichteter Abschnitt
15: nicht mit einer negativen Elektrode beschichteter Abschnitt
16: negative Elektrodenaktivmaterialschicht
17: positive Elektrodenaktivmaterialschicht
21: Gesamtlänge eines ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts
22: Gesamtlänge eines zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts
23: Länge eines Schutzbands, das auf einer Oberfläche eines ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts bereitgestellt ist
24: Länge eines Schutzbands, das auf einer Oberfläche eines zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts bereitgestellt ist
100: Jelly-Roll-Hohlabschnitt

[Bester Modus]
Bevor die vorliegende Offenbarung beschrieben wird, werden einige Begriffe im Voraus definiert.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung implizieren, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, Ausdrücke wie „aufweisen“, „umfassen“ und „enthalten“ etc. und deren Konjugationen wie „aufweist“, „umfasst“, „enthält“ oder „aufweisend“, „umfassend, „enthaltend“ etc., dass damit die angegebenen Elemente inbegriffen sind, ohne jedoch andere, nicht genannte Elemente auszuschließen.
In der vorliegenden Beschreibung zeigt der Ausdruck „p bis q“ einen Bereich von „p oder mehr und q oder weniger“ an.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck „spezifische Oberfläche“ durch ein BET-Verfahren gemessen und wird insbesondere aus der Adsorptionsmenge von Stickstoffgas unter einer Flüssigstickstofftemperatur (77 K) unter Verwendung von Belsorpmino II von BEL Japan Co. berechnet. Das heißt, in der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „spezifische BET-Oberfläche“ eine spezifische Oberfläche bedeuten, die durch das oben genannte Messverfahren gemessen wird.
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „durchschnittlicher Teilchendurchmesser Dn“ auf einen Teilchendurchmesser an einem n%-Punkt in der kumulativen Verteilung der Anzahl von Teilchen gemäß einem Teilchendurchmesser. Das heißt, D50 ist die Teilchengröße an einem 50%-Punkt in der kumulativen Verteilung der Anzahl von Teilchen gemäß dem Teilchendurchmesser, und D90 ist die Teilchengröße an einem 90%-Punkt in der kumulativen Verteilung der Anzahl von Teilchen gemäß dem Teilchendurchmesser, und D10 ist die Teilchengröße an einem 10%-Punkt in der kumulativen Verteilung der Anzahl von Teilchen gemäß dem Teilchendurchmesser. Unterdessen kann der durchschnittliche Teilchendurchmesser durch ein Laserbeugungsverfahren gemessen werden. Insbesondere wird zu messendes Pulver in einem Dispersionsmedium dispergiert und dann in eine kommerziell erhältliche Laserbeugungs-Teilchengrößenmessvorrichtung (zum Beispiel Microtrac S3500) eingeführt, um die Teilchengrößenverteilung durch Messen der Beugungsmusterdifferenz gemäß der Teilchengröße zu berechnen, wenn Teilchen durch einen Laserstrahl geleitet werden.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet eine Konfiguration, in der ein Polymer ein beliebiges Monomer als eine Monomereinheit enthält, dass das Monomer an einer Polymerisationsreaktion beteiligt ist und als eine Wiederholungseinheit in dem Polymer enthalten ist. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Konfiguration, in der ein Polymer ein Monomer enthält, auf die gleiche Weise interpretiert wie eine Konfiguration, in der ein Polymer ein Monomer als eine Monomereinheit enthält.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck „Polymer“ in übertragenem Sinne auch einschließlich eines Copolymers verwendet, sofern mit dem „Polymer“ nicht explizit ein „Homopolymer“ bezeichnet wird.
In der vorliegenden Beschreibung beziehen sich der Ausdruck „Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw)“ und der Ausdruck „Zahlenmittel des Molekulargewichts (Mn)“ auf Polystyrolumwandlungsmolekulargewichte, die durch Gelpermeationschromatographie (GPC) unter Verwendung von monodispersem Polystyrolpolymer (Standardprobe) mit verschiedenen Polymerisationsgraden, das als Polymer zum Messen des Molekulargewichts kommerziell erhältlich ist, als Standardmaterial gemessen werden. In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich das Molekulargewicht, sofern nicht anders angegeben, auf das Gewichtsmittel des Molekulargewichts.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben, so dass der Durchschnittsfachmann, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, die vorliegende Erfindung leicht ausführen kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen umgesetzt werden und ist nicht auf die folgende Beschreibung beschränkt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Beschreibung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, die Folgendes umfasst: einen ersten Separator; eine positive Elektrode, die auf einer Seitenfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist; einen zweiten Separator, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche der positiven Elektrode gegenüberliegt, die an dem ersten Separator anliegt; und eine negative Elektrode, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche des zweiten Separators gegenüberliegt, die an der positiven Elektrode anliegt, wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweist, die um die negative Elektrode gewickelt ist, während sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt in einem Kernteil definiert, wobei der negative Elektrodenstromabnehmer Folgendes aufweist: einen mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitte, auf die das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte an zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode gebildet sind, wobei mindestens einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden angeordnet sind, eine negative Elektrodenlasche aufweist, wobei ein Schutzband auf mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist und wobei das Schutzband den nachstehenden Ausdruck 1 erfüllt. $50 % \leq a \leq 100 %,$
wobei a in Ausdruck 1 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %.
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung weist eine Struktur auf, die um die negative Elektrode gewickelt ist, wobei sie den Jelly-Roll-Hohlabschnitt an dem zentralen Abschnitt definiert, um eine Struktur zu implementieren, in der der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang angeordnet ist. Der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers umfasst das Schutzband, das den Ausdruck 1 erfüllt und auf mindestens einer Oberfläche davon bereitgestellt ist. Somit verleiht das Schutzband dem negativen Elektrodenstromabnehmer Steifigkeit, obwohl der Wickelprozess um den zentralen Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers mit einer geringen Dicke durchgeführt wird, was es ermöglicht, das Auftreten einer Falte während des Wickelprozesses zu verhindern und somit eine Elektrodenfalte in der gesamten Elektrode zu verhindern. Daher ist es möglich, eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ohne Falten bereitzustellen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann ein Elektrodenblatt bereitstellen, das einen ersten Separator, eine positive Elektrode, die auf einer Seitenoberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist, einen zweiten Separator, der auf einer Seitenoberfläche der positiven Elektrode gestapelt ist, und eine negative Elektrode aufweist, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf dem zweiten Separator angeordnet ist.
Das heißt, die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung kann aufweisen: einen ersten Separator; eine positive Elektrode, die auf einer Seitenoberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist; einen zweiten Separator, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche der positiven Elektrode gegenüberliegt, die an dem ersten Separator anliegt; und eine negative Elektrode, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche des zweiten Separators gegenüberliegt, die an der positiven Elektrode anliegt, wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweist, die um die negative Elektrode gewickelt ist, wobei sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt in einem Kernteil definiert. Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung kann durch eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wiedergegeben sein, die eine Struktur aufweist, welche durch Wickeln des Elektrodenblatts hergestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung umfasst ein Verfahren zum Herstellen der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung einen Schritt des Vorbereitens und Stapelns der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, des ersten Separators und des zweiten Separators.
In dem Verfahresschritt werden der erste Separator, die positive Elektrode, der zweite Separator und die negative Elektrode in der Reihenfolge aufeinander gestapelt und um die negative Elektrode gewickelt, wobei sie den Jelly-Roll-Hohlabschnitt in dem Kernteil definiert. Das oben erwähnte Stapel- und Wickelverfahren kann eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ausbilden, die eine Struktur aufweist, in welcher der negative Elektrodenstromabnehmer an einem äußersten Umfang angeordnet ist.
1 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Wickeln eines Elektrodenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung in der Form einer Jelly-Roll-Elektrodenanordnung darstellt. Insbesondere kann festgestellt werden, dass eine Struktur durch Stapeln eines ersten Separators 4, einer positiven Elektrode 3, die auf einer Seitenoberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist, eines zweiten Separators 2, der auf einer Seitenoberfläche der positiven Elektrode 3 gestapelt ist, und einer negativen Elektrode 1 hergestellt wird, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf dem zweiten Separator 2 angeordnet ist. Ferner kann sichergestellt werden, dass die Struktur um die negative Elektrode 1 gewickelt ist, wobei sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt 100 an einem zentralen Abschnitt davon definiert. Zusätzlich kann, wie in 1 gezeigt, festgestellt werden, dass nur die negative Elektrode 1, die den negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, erneut gewickelt wird, so dass eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ausgebildet wird, in der ein negativer Elektrodenstromabnehmer an einem äußersten Umfang angeordnet ist.
2 stellt eine Struktur gemäß dem Stand der Technik dar, in der ein Separator an einem äußersten Umfang angeordnet ist. Die Struktur weist die positive Elektrode 3, den zweiten Separator 2, die negative Elektrode 1 und den ersten Separator 4 auf und ist um die positive Elektrode 3 gewickelt, wobei sie den Jelly-Roll-Hohlabschnitt 100 an dem zentralen Abschnitt davon definiert. Folglich kann die aus der oben erwähnten Konfiguration hergestellte Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweisen, in der der erste Separator 4 an dem äußersten Umfang angeordnet ist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann die positive Elektrode aufweisen: einen positiven Elektrodenstromabnehmer; und eine positive Elektrodenaktivmaterialschicht, die auf einer Oberfläche oder zwei gegenüberliegenden Oberflächen des positiven Elektrodenstromabnehmers ausgebildet ist und ein positives Elektrodenaktivmaterial aufweist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung weist der positive Elektrodenstromabnehmer auf: einen mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das positive Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und einen nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das positive Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist. Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung weist eine positive Elektrodenlasche auf, die an dem nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt angeordnet ist.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann die positive Elektrodenaktivmaterialschicht auf dem beschichteten Abschnitt des positiven Elektrodenstromabnehmers ausgebildet sein. Eine Oberfläche, auf der die positive Elektrodenaktivmaterialschicht nicht bereitgestellt ist, kann durch den nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt wiedergegeben sein.
Insbesondere kann, wie in 3 zu sehen ist, festgestellt werden, dass die positive Elektrode 3 zwischen dem ersten Separator 4 und dem zweiten Separator 2 bereitgestellt ist, und die positive Elektrode 3 weist einen nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt 14 auf, auf den eine positive Elektrodenaktivmaterialschicht 17 nicht aufgebracht ist. Ferner kann festgestellt werden, dass eine positive Elektrodenlasche 13 auf dem nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt bereitgestellt ist.
In der positiven Elektrode ist der positive Elektrodenstromabnehmer nicht besonders beschränkt, solange der positive Elektrodenstromabnehmer Leitfähigkeit aufweist, ohne eine chemische Änderung in der Batterie zu verursachen. Beispielsweise kann der positive Elektrodenstromabnehmer aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gebranntem Kohlenstoff oder Aluminium oder aus rostfreiem Stahl mit einer Oberfläche, die mit Kohlenstoff, Nickel, Titan, Silber oder dergleichen behandelt ist, hergestellt sein. Darüber hinaus kann der positive Elektrodenstromabnehmer typischerweise eine Dicke von 3 bis 500 µm aufweisen. Die Haftung des positiven Elektrodenaktivmaterials kann durch Ausbilden feiner konkav-konvexer Abschnitte auf der Oberfläche des Stromabnehmers erhöht werden. Beispielsweise kann der positive Elektrodenstromabnehmer aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Blättern, Platten, Folien, Netzen, porösen Elementen, Schaumelementen und Vliesstoffen, hergestellt sein.
Das positive Elektrodenaktivmaterial kann ein üblicherweise verwendetes positives Elektrodenaktivmaterial sein. Insbesondere können Beispiele für das positive Elektrodenaktivmaterial aufweisen: eine geschichtete Verbindung, wie etwa Lithiumcobaltoxid (LiCoO₂) oder Lithiumnickeloxid (LiNiO₂) oder eine Verbindung, die mit einem oder mehreren Übergangsmetallen substituiert ist; Lithiumeisenoxid, wie etwa LiFe₃O₄; Lithiummanganoxid, wie etwa ein Material, das durch eine chemische Formel Li_1+c1Mn_2-c1O₄ (o ≤ c1 ≤ 0,33), LiMnO₃, LiMn₂O₃ oder LiMnO₂ dargestellt ist; Lithiumkupferoxid (Li₂CuO₂); Vanadiumoxid, wie etwa LiV₃O₈, V₂O₅ oder Cu₂V₂O₇; Lithiumnickeloxid vom Ni-Stellentyp, das durch eine chemische Formel LiNi_1-c2M_c2O₂ dargestellt ist (wobei M hier mindestens eines ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B und Ga, und 0,01 ≤ c₂ ≤ 0,3 erfüllt ist); Lithiummangankompositoxid, das durch eine chemische Formel LiMn_2-c3M_c3O₂ dargestellt ist (wobei M hier mindestens eines ausgewählt aus der folgenden Gruppe is Co, Ni, Fe, Cr, Zn und Ta, und 0,01 ≤ c3 ≤ 0,4 erfüllt ist); und Ionen, die in der chemischen Formel LiMn₂-c3Mc3O₄ substituiert sind, wobei M hier mindestens eines ausgewählt aus der folgenden Gruppe ist: Co, Mn, Fe, Cu, Fe, Mg, B und Ga, und LiMnO₈; oder dergleichen. Die positive Elektrode kann aus Li-Metall hergestellt sein.
Die positive Elektrodenaktivmaterialschicht kann zusätzlich zu dem oben erwähnten positiven Elektrodenaktivmaterial ein positives Elektrodenleitermaterial und ein positives Elektrodenbindemittel aufweisen.
In diesem Fall wird das positive Elektrodenleitermaterial verwendet, um der Elektrode Leitfähigkeit zu verleihen, und jedes Leitermaterial, das Elektronenleitfähigkeit aufweist, ohne eine chemische Änderung in der Batterie zu verursachen, kann ohne besondere Beschränkung verwendet werden. Spezifische Beispiele für das positive Elektrodenleitermaterial können umfassen: Graphit, wie etwa natürlicher Graphit oder künstlicher Graphit; ein kohlenstoffbasiertes Material, wie etwa Ruß, Acetylenschwarz, Ketjen-Schwarz, Kanalschwarz, Ofenschwarz, Lampenschwarz, thermischer Schwarz oder Kohlenstofffaser; Metallpulver oder Metallfaser, die Kupfer, Nickel, Aluminium oder Silber enthalten; einen leitfähigen Whisker, wie etwa Zinkoxid oder Kaliumtitanat; leitfähiges Metalloxid, wie etwa Titanoxid; und ein leitfähiges Polymer, wie etwa ein Polyphenylenderivat, das allein oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden kann.
Darüber hinaus dient das positive Elektrodenbindemittel dazu, die Kohäsion zwischen positiven Elektrodenaktivmaterialteilchen und die Haftung zwischen dem positiven Elektrodenaktivmaterial und dem positiven Elektrodenstromabnehmer zu verbessern. Spezifische Beispiele für das positive Elektrodenbindemittel können Polyvinylidenfluorid (PVDF), ein Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF-co-HFP), Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Carboxymethylcellulose (CMC), Stärke, Hydroxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Tetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, ein Ethylen-Propylen-Dien-Polymer (EPDM), ein sulfoniertes EPDM, Styrolbutadienkautschuk (SBR), Fluorkautschuk und verschiedene Copolymere davon umfassen, die allein oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden können.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann der positive Elektrodenstromabnehmer einen nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt und eine positive Elektrodenlasche aufweisen, die auf dem nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt ausgebildet ist. Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung kann eine positive Elektrodenlasche aufweisen.
In diesem Fall kann der nicht mit einer positiven Elektrode beschichtete Abschnitt an dem zentralen Abschnitt der positiven Elektrode ausgebildet sein.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann die negative Elektrode einen negativen Elektrodenstromabnehmer und eine negative Elektrodenaktivmaterialschicht aufweisen. Der negative Elektrodenstromabnehmer kann einen mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist, und einen nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt aufweisen, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist.
Insbesondere kann, wie in 3 zu sehen ist, festgestellt werden, dass die negative Elektrode 1 auf dem zweiten Separator 2 bereitgestellt ist, und die negative Elektrode 1 weist nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitte 15 auf, die an zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode bereitgestellt sind, auf die eine negative Elektrodenaktivmaterialschicht 16 nicht aufgebracht ist. Ferner kann festgestellt werden, dass zumindest einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode angeordnet sind, eine negative Elektrodenlasche 10 aufweist.
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung weist die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte auf, die an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode bereitgestellt sind, und zumindest einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden bereitgestellt sind, weist die negative Elektrodenlasche auf. Insbesondere kann derjenige der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, der benachbart zu einem Wickelkernteil angeordnet ist, die negative Elektrodenlasche aufweisen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann die negative Elektrodenaktivmaterialschicht ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufweisen, das ein oder mehrere Materialien aufweist, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: siliziumbasierte Materialien und kohlenstoffbasierte Materialien.
Darüber hinaus kann in der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung die negative Elektrodenaktivmaterialschicht ein negatives Elektrodenleitermaterial und ein negatives Elektrodenbindemittel aufweisen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung können in der Technik verwendete Materialien für das negative Elektrodenaktivmaterial, das negative Elektrodenleitermaterial und das negative Elektrodenbindemittel ohne Beschränkung verwendet werden.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist der negative Elektrodenstromabnehmer nicht besonders eingeschränkt, solange der negative Elektrodenstromabnehmer Leitfähigkeit aufweist, ohne eine chemische Änderung in der Batterie zu verursachen. Beispielsweise kann der Stromabnehmer aus Kupfer, rostfreiem Stahl, Aluminium, Nickel, Titan, gebranntem Kohlenstoff oder Aluminium oder aus rostfreiem Stahl mit einer Oberfläche, die mit Kohlenstoff, Nickel, Titan, Silber oder dergleichen behandelt ist, hergestellt sein. Insbesondere kann der Stromabnehmer aus Übergangsmetall, wie etwa Kupfer oder Nickel, hergestellt sein, das geeignet Kohlenstoff absorbiert. Eine Dicke des Stromabnehmers kann 6 µm bis 20 µm betragen, aber die Dicke des Stromabnehmers ist nicht darauf eingeschränkt.
Das negative Elektrodenbindemittel kann mindestens eines aufweisen, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyvinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF-co-HFP), Polyvinylidenfluorid, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose (CMC), Stärke, Hydroxypropylcellulose, regenerierte Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Tetrafluorethylen, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylsäure, ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), ein sulfoniertes EPDM, Styrolbutadienkautschuk (SBR), Fluorkautschuk, Polyacrylsäure und Materialien, in denen Wasserstoffe davon mit Li, Na, Ca oder dergleichen substituiert sind, und kann auch verschiedene Copolymere davon aufweisen.
Das negative Elektrodenleitermaterial ist nicht besonders beschränkt, solange das negative Elektrodenleitermaterial Leitfähigkeit aufweist, ohne eine chemische Änderung in der Batterie zu verursachen. Als leitfähiges Material kann beispielsweise verwendet werden: Graphit, wie etwa natürlicher Graphit oder künstlicher Graphit; Ruß, wie etwa Acetylenschwarz, Ketjen-Schwarz, Kanalschwarz, Ofenschwarz, Lampenschwarz oder thermischer Schwarz; eine leitfähige Faser, wie etwa Kohlenstofffaser oder Metallfaser; ein leitfähiges Rohr, wie etwa eine Kohlenstoffnanoröhre; Metallpulver, wie etwa Fluorkohlenstoffpulver, Aluminiumpulver oder Nickelpulver; ein leitfähiger Whisker, wie etwa Zinkoxid oder Kaliumtitanat; leitfähiges Metalloxid, wie etwa Titanoxid; oder ein leitfähiges Material, wie etwa ein Polyphenylenderivat.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung können der erste und der zweite Separator ohne besondere Beschränkung verwendet werden, solange der erste und der zweite Separator die negative Elektrode und die positive Elektrode voneinander trennen, Bewegungskanäle für Lithiumionen bereitstellen und typischerweise als Separatoren in der Sekundärbatterie verwendet werden. Insbesondere kann ein Separator verwendet werden, der eine geringe Beständigkeit gegenüber der Migration von Elektrolytionen aufweist und eine ausgezeichnete Fähigkeit zur Elektrolytimprägnierung aufweist. Insbesondere kann ein poröser Polymerfilm verwendet werden, beispielsweise ein poröser Polymerfilm, der aus einem Polymer auf Polyolefinbasis hergestellt ist, wie etwa einem Ethylenhomopolymer, einem Propylenhomopolymer, einem Ethylen/Buten-Copolymer, einem Ethylen/Hexen-Copolymer oder einem Ethylen/Methacrylat-Copolymer oder einer gestapelten Struktur mit zwei oder mehr Schichten davon. Darüber hinaus kann ein typischer poröser Vliesstoff verwendet werden, beispielsweise ein Vliesstoff, der aus Glasfaser mit hohem Schmelzpunkt, Polyethylenterephthalatfaser oder dergleichen hergestellt ist. Darüber hinaus kann ein beschichteter Separator verwendet werden, der eine Keramikkomponente oder ein Polymermaterial aufweist, um eine Wärmebeständigkeit oder mechanische Festigkeit sicherzustellen. Optional kann der Separator eine einschichtige oder mehrschichtige Struktur aufweisen.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der negative Elektrodenstromabnehmer den mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist, und den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt aufweist, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet ist, einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden bereitgestellt sind, die negative Elektrodenlasche aufweist, mindestens eine Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers ein Schutzband aufweist und das Schutzband den nachstehenden Ausdruck 1 erfüllt. $50 % \leq a \leq 100 %,$
wobei a in Ausdruck 1 darstellt: Länge des Schutzbands, das an den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / Gesamtlänge des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts × 100 %.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung können die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet sein und einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte kann in einem Jelly-Roll-Hohlabschnitt ausgebildet sein. Insbesondere entspricht der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt einer Position 100 in 1. Wie in 3 zu sehen ist, kann der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt einen Abschnitt eines Endes der negativen Elektrode bedeuten, an dem das Wickeln gestartet wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der negative Elektrodenstromabnehmer den mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist, und den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt aufweist, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet ist, einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden bereitgestellt sind, die negative Elektrodenlasche aufweist, mindestens eine Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers das Schutzband aufweist und das Schutzband den vorstehenden Ausdruck 1 erfüllt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der negative Elektrodenstromabnehmer den mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist, und den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt aufweist, auf den das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt an den zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet ist, einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte, die an den zwei gegenüberliegenden Enden bereitgestellt sind, die negative Elektrodenlasche aufweist, die negative Elektrodenlasche an einem Ende der zwei gegenüberliegenden Enden des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts positioniert ist, der im Jelly-Roll-Hohlabschnitt der negativen Elektrode positioniert ist, mindestens eine Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers das Schutzband aufweist und das Schutzband den vorstehenden Ausdruck 1 erfüllt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der mindestens eine Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers das Schutzband aufweist und das Schutzband den vorstehenden Ausdruck 1 erfüllt.
Eine weitere Ausführungsform stellt die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers das Schutzband aufweist, das auf einer Oberfläche davon bereitgestellt ist, und das Schutzband den vorstehenden Ausdruck 1 erfüllt.
Noch eine weitere Ausführungsform stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers Schutzbänder aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen davon bereitgestellt sind, und das Schutzband den vorstehenden Ausdruck 1 erfüllt.
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung weist ein Schutzband auf, das auf mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist, und das Schutzband erfüllt den vorstehenden Ausdruck 1. Somit kann das Schutzband dem negativen Elektrodenstromabnehmer Steifigkeit verleihen, obwohl ein Prozess des Wickelns des negativen Elektrodenstromabnehmers mit einer geringen Dicke um den zentralen Abschnitt durchgeführt wird, wodurch das Auftreten einer Falte während des Wickelprozesses verhindert wird. Daher ist es möglich, die Elektrodenfalte von der gesamten Elektrode zu verhindern, was es ermöglicht, die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ohne Falten bereitzustellen.
Das heißt, die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Auftreten einer Elektrodenfalte wie im Stand der Technik zu verhindern, indem das Schutzband, das die Länge erfüllt, an der Oberfläche von mindestens einem der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung angebracht wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt eine Oberfläche eines ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts mit der negativen Elektrodenlasche und eine Oberfläche eines zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts gegenüber der Oberfläche des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts aufweist, die Schutzbänder auf der Oberfläche des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts und der Oberfläche des zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts bereitgestellt sind und das Schutzband die nachstehenden Ausdrücke 2 und 3 erfüllt. $25 % \leq a 1 \leq 100 %,$
$25 % \leq b 1 \leq 100 %,$
wobei a1 in den Ausdrücken 2 und 3 darstellt: (Länge des Schutzbands, das an den ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / Gesamtlänge des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %; und b1 darstellt: (Länge des Schutzbands, das an den zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / Gesamtlänge des zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %; und mindestens eines von a1 und b1 50% oder mehr beträgt.
Insbesondere kann der oben erwähnte Inhalt in 4 beobachtet werden. 4 ist eine Ansicht, die den Kernteil der negativen Elektrode gemäß der vorliegenden Anmeldung darstellt. Insbesondere ist die negative Elektrodenlasche 10 auf dem nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt bereitgestellt, der in dem Kernteil enthalten ist, der an einem der zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode bereitgestellt ist. Eine Länge 23 des Schutzbands, das an den ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist, und eine Gesamtlänge 21 des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts können identifiziert werden. Eine Länge 24 des Schutzbands, das an den zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist, und eine Gesamtlänge 22 des zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts können identifiziert werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck 2 einen Bereich von 25 % ≤ a1 ≤ 100 %, einen Bereich von 50 % ≤ a1 ≤ 100 %, einen Bereich von 70 % ≤ a1 ≤ 100 % erfüllen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann das Schutzband, das an den ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist, so aufgebaut sein, dass es die negative Elektrodenlasche bedeckt. Das Schutzband kann die negative Elektrodenlasche fixieren und verhindern, dass der nicht beschichtete Abschnitt des negativen Elektrodenstromabnehmers während des Wickelprozesses gefaltet wird.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck 3 einen Bereich von 25 % ≤ b1 ≤ 100 %, einen Bereich von 50 % ≤ b1 ≤ 100 %, einen Bereich von 70 % ≤ b1 ≤ 100 % erfüllen.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung ist es in dem Fall, dass das Schutzband an dem ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte bereitgestellt ist, der die negative Elektrodenlasche aufweist, und das Schutzband, das den oben erwähnten Bereich erfüllt, an dem zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt gegenüber dem ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt bereitgestellt ist, möglich, eine Häufigkeit des Auftretens einer Kernfalte im Vergleich zu einem Fall, in dem das Schutzband an dem einzelnen nicht beschichteten Abschnitt bereitgestellt ist, stark zu reduzieren.
Das heißt, es ist möglich, das Auftreten einer Elektrodenfalte wie im Stand der Technik zu verhindern, indem das Schutzband, das die Länge erfüllt, an der Oberfläche von einem der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung angebracht wird. Insbesondere ist es in dem Fall, dass die Schutzbänder sowohl an dem ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt als auch an dem zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte bereitgestellt sind, möglich, den ausgezeichneten Effekt des Verhinderns einer Falte und eines Zusammenfallens des Kernteils zu erzielen, da der Kernteil vom Jelly-Roll-Typ Steifigkeit aufweist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der a1 100 % beträgt und b1 100 % beträgt.
In der vorliegenden Anmeldung kann die Konfiguration, in der a1 100 % beträgt und b1 100 % beträgt, bedeuten, dass die gesamten zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts, der die negative Elektrodenlasche aufweist, durch das Schutzband bedeckt sind.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, die eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche aufweist.
Wie in 3 zu sehen ist, kann sichergestellt werden, dass die negative Elektrodenlasche der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Ende der zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode positioniert ist, die an dem Kernteil der negativen Elektrode positioniert ist, und die positive Elektrodenlasche an dem zentralen Abschnitt der positiven Elektrode anstelle des Außenumfangs der positiven Elektrode ausgebildet ist. Ferner kann festgestellt werden, dass die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche aufweist.
Falls die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche aufweist, wie oben beschrieben, kann der Widerstand im Vergleich zu einem Fall, in dem die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung zwei oder mehr positive Elektrodenlaschen und zwei oder mehr negative Elektrodenlaschen aufweist, zunehmen. Da die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung jedoch eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche aufweist, kann ein Bereich des nicht beschichteten Abschnitts reduziert werden, und das positive Elektrodenaktivmaterial und das negative Elektrodenaktivmaterial können ferner enthalten sein, was es ermöglicht, die Kapazität stark zu erhöhen.
Das heißt, die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche auf, so dass die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung für den Hochkapazitätszweck anstelle des Hochausgabezwecks verwendet wird. Daher ist es möglich, einen Unterschied im Zweck abhängig von der Anzahl von positiven Elektrodenlaschen und der Anzahl von negativen Elektrodenlaschen zu identifizieren.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, die aufweist: positive Elektrodenaktivmaterialschichten, die auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitts des positiven Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt sind; und negative Elektrodenaktivmaterialschichten, die auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt sind.
Falls die Aktivmaterialschichten auf beiden der zwei gegenüberliegenden Oberflächen bereitgestellt sind, wie oben beschrieben, kann eine größere Menge an Aktivmaterialien enthalten sein, wodurch die Kapazität maximiert wird.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, die eine Struktur aufweist, in welcher der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang angeordnet ist.
Das Verfahren zum Herstellen der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung mit der Struktur, in der der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang angeordnet ist, kann in 1 identifiziert werden. Wie in 1 zu sehen ist, ist die Struktur um die negative Elektrode 1 gewickelt, wobei sie den Jelly-Roll-Hohlabschnitt 100 an dem zentralen Abschnitt definiert. Nur der negative Elektrodenstromabnehmer, der in der negativen Elektrode 1 enthalten ist, wird schließlich noch einmal um den äußeren Umfang der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gewickelt, was es ermöglicht, die Struktur zu definieren, in der der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang freigelegt ist.
Das heißt, die Struktur, in der der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang angeordnet ist, ist eine Struktur, die derart hergestellt ist, dass der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang durch Ändern der Reihenfolge des Wickelns der positiven Elektrode und der negativen Elektrode freigelegt ist. Die Struktur ermöglicht es, dass der negative Elektrodenstromabnehmer in direktem Kontakt mit einer Innenwand eines Batterieaußenmaterials steht, das im Folgenden beschrieben wird, so dass eine elektrische Verbindung mit der Dose ohne eine äußere negative Elektrodenlasche möglich ist. Das heißt, die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine positive Elektrodenlasche und eine negative Elektrodenlasche auf, wie oben beschrieben, so dass die Hochkapazitätsbatterie implementiert werden kann und das oben erwähnte Merkmal implementiert werden kann, da der negative Elektrodenstromabnehmer an dem äußersten Umfang bereitgestellt ist.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereit, in der das Schutzband aus einem ausgewählt aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyimid (PI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyetheretherketon (PEEK), Polyarylat (PAR), Polycycloolefin (PCO), Polynorbornen, Polyethersulfon (PES) und Cycloolefinpolymer (COP).
Das Schutzband kann die negative Elektrodenlasche fixieren. Jedes Schutzband, das in dem Ausmaß Steifigkeit aufweist, dass das Schutzband verhindern kann, dass der nicht beschichtete Abschnitt der negativen Elektrode während des Wickelprozesses gefaltet wird, kann ohne Beschränkung verwendet werden. Insbesondere kann das Schutzband aus PET hergestellt sein.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bereitstellen, in der eine Dicke des Schutzbands 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
Die Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung stellt eine zylindrische Lithium-Sekundärbatterie mit einem Batterieaußenmaterial bereit; die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Anmeldung, die in dem Batterieaußenmaterial bereitgestellt ist; und eine Außenkappe mit einer Elektrode, die in einem Öffnungsabschnitt des Batterieaußenmaterials bereitgestellt ist.
Der Inhalt, der sich auf die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung bezieht, ist identisch mit dem oben erwähnten Inhalt.
In der Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung kann das Batterieaußenmaterial den Elektrolyten darin aufweisen.
Der Elektrolyt kann, ohne darauf beschränkt zu sein, einen organischen flüssigen Elektrolyten, einen anorganischen flüssigen Elektrolyten, einen festen Polymerelektrolyten, einen gelartigen Polymerelektrolyten, einen festen anorganischen Elektrolyten und einen schmelzartigen anorganischen Elektrolyten aufweisen, die verwendet werden können, um die Lithium-Sekundärbatterie herzustellen.
Insbesondere kann der Elektrolyt ein nichtwässriges organisches Lösungsmittel und ein Metallsalz aufweisen.
Als nichtwässriges organisches Lösungsmittel kann ein aprotisches organisches Lösungsmittel verwendet werden, beispielsweise N-Methyl-2-pyrrolidinon, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, gamma-Butyrolacton, 1,2-Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran, 2-Methyltetrahydrofuran, Dimethylsulfoxid, 1,3-Dioxolan, Formamid, Dimethylformamid, Dioxolan, Acetonitril, Nitromethan, Methylformiat, Methylacetat, Phosphorsäuretriester, Trimethoxymethan, Dioxolanderivate, Sulfolan, Methylsulfolan, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Propylencarbonatderivate, Tetrahydrofuranderivate, Ether, Methylpropionat, Ethylpropionat oder dergleichen.
Insbesondere sind Ethylencarbonat und Propylencarbonat, die zyklische Carbonate unter den organischen Lösungsmitteln auf Carbonatbasis sind, organische Lösungsmittel mit hoher Viskosität und hoher Dielektrizitätskonstante und dissoziieren Lithiumsalze in einer Elektrolytwanne und können vorzugsweise verwendet werden. Falls ein solches zyklisches Carbonat und ein lineares Carbonat mit niedriger Viskosität und niedriger Dielektrizitätskonstante, wie beispielsweise Dimethylcarbonat und Diethylcarbonat, in einem geeigneten Verhältnis gemischt und verwendet werden, kann ein Elektrolyt mit hoher elektrischer Leitfähigkeit vorbereitet werden und kann bevorzugter verwendet werden.
Das Metallsalz kann ein Lithiumsalz verwenden, und das Lithiumsalz ist ein Material, das leicht in dem nichtwässrigen Elektrolyten gelöst werden kann. Beispielsweise können als Anion des Lithiumsalzes eines oder mehrere ausgewählt aus der folgenden Gruppe verwendet werden: F-, Cl-, I-, NO₃, N(CN)₂-, BF₄-, ClO₄-, PF₆-, (CF₃)₂PF₄-, (CF₃)₃PF₃-, (CF₃)₄PF₂-, (CF₃)₅PF-, (CF₃)₆P-, CF₃SO₃-, CF₃CF₂SO₃-, (CF₃SO₂)₂N-, (FSO₂)₂N-, CF₃CF₂(CF₃)₂CO-, (CF₃SO₂)₂CH-, (SF₅)₃C-, (CF₃SO₂)₃C-, CF₃(CF₂)₇SO₃-, CF₃CO₂-, CH₃CO₂-, SCN- und (CF₃CF₂SO₂)₂N-.
Im Elektrolyten können eine oder mehrere Arten von Additiven, beispielsweise ein Material auf der Basis von Halogenalkylencarbonat, wie beispielsweise Difluorethylencarbonat, Pyridin, Triethylphosphit, Triethanolamin, zyklischer Ether, Ethylendiamin, n-Glyme, Hexaphosphorsäuretriamid, Nitrobenzolderivate, Schwefel, ein Chinoniminfarbstoff, N-substituiertes Oxazolidinon, N,N-substituiertes Imidazolidin, Ethylenglycoldialkylether, ein Ammoniumsalz, Pyrrol, 2-Methoxyethanol oder Aluminiumtrichlorid, zusätzlich zu den Bestandteilen des Elektrolyten enthalten sein, um die Lebensdauereigenschaften einer Batterie zu verbessern, um die Abnahme der Batteriekapazität einzuschränken und um die Batterieentladungskapazität zu verbessern.
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer zylindrischen Batterie enthalten sein. Die zylindrische Batterie kann eine Batterie bezeichnen, die eine Anordnung mit der positiven Elektrode, der negativen Elektrode, dem Separator und dem Elektrolyten aufweist und eine zylindrische Form aufweist. Insbesondere kann die zylindrische Batterie eine zylindrische Dose, eine Batterieanordnung, die in der zylindrischen Dose bereitgestellt ist, und eine obere Kappe aufweisen.
[Modus für Erfindung]
Im Folgenden werden Beispiele bereitgestellt, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu unterstützen, aber die Beispiele werden nur bereitgestellt, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen. Es ist für den Fachmann offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen innerhalb des technischen Geists der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, und diese Modifikationen und Änderungen gehören zu den beigefügten Ansprüchen.
<Beispiel 1>
Gemäß dem in 3 dargestellten Verfahren wird eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung ausgebildet, indem ein erster Separator, eine positive Elektrode, ein zweiter Separator und eine negative Elektrode gestapelt sind, eine negative Elektrodenlasche an einem Wickelmittelabschnitt eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist, ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 100 % beträgt, insbesondere a1 100 % beträgt und b1 100 % beträgt, an zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers, der die negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist und die resultierende Struktur gewickelt wird.
<Beispiel 2>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 100 % beträgt, insbesondere a1 100 % beträgt, an einer Oberfläche eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
<Beispiel 3>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 80 % beträgt, insbesondere a1 80 % beträgt und b1 30 % beträgt, an zwei gegenüberliegenden Oberflächen eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
<Beispiel 4>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 80 % beträgt, insbesondere a1 30 % beträgt und b1 80 % beträgt, an zwei gegenüberliegenden Oberflächen eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
<Vergleichsbeispiel 1>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 40 % beträgt, insbesondere a1 40 % beträgt, an einer Oberfläche eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
<Vergleichsbeispiel 2>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 ein Schutzband, das eine Bedingung erfüllt, dass a 40 % beträgt, insbesondere a1 40 % beträgt und b1 30 % beträgt, an zwei gegenüberliegenden Oberflächen eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
<Vergleichsbeispiel 3>
Eine Jelly-Roll-Elektrodenanordnung wird durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass in Beispiel 1 kein Schutzband an den gegenüberliegenden Oberflächen eines nicht beschichteten Abschnitts eines negativen Elektrodenstromabnehmers, der eine negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist.
Die Jelly-Roll-Elektrodenanordnungen gemäß den Beispielen 1 bis 4 sind jeweils so eingerichtet, dass das Schutzband so gebildet ist, dass es 50 % oder mehr von mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bedeckt und auf einer Oberfläche oder zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts gebildet ist. Auf diese Weise kann festgestellt werden, dass Elektrodenfalten vermieden werden und die Lebensdauer und Effizienz der zylindrischen Lithium-Sekundärbatterie mit der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung verbessert werden.
Insbesondere ist Beispiel 1 ein Fall, in dem das Schutzband an 100 % der zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers, der die negative Elektrodenlasche aufweist, angebracht ist. Beispiel 2 ist ein Fall, in dem das Schutzband an 100 % der Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers, auf dem die negative Elektrodenlasche bereitgestellt ist, angebracht ist.
Gemäß dem Vergleich zwischen den Beispielen 1 und 2 hat Beispiel 1 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 den Effekt der Vermeidung der Elektrodenfalte und insbesondere im Vergleich zu Beispiel 2 (in dem das Schutzband auf der einzelnen Oberfläche gebildet ist) den ausgezeichneten Effekt der Vermeidung von Elektrodenfalten. Dies ist ein Ergebnis der Bildung des starren Schutzbands auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts.
Insbesondere ist 5 eine Ansicht, die die negative Elektrode gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung darstellt. Insbesondere kann festgestellt werden, dass das Schutzband an den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts angebracht ist (durch die gestrichelte Linie angegeben), so dass die Bedingung, dass a 100 % beträgt, erfüllt ist. In diesem Fall kann festgestellt werden, dass die negative Elektrode keine Falten aufweist und somit der Effekt der Vermeidung von Elektrodenfalten erzielt wird.
Die Beispiele 3 und 4 sind Fälle, in denen das Schutzband auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers, der die negative Elektrodenlasche aufweist, bereitgestellt ist, aber a1 und b1 nicht 100 % betragen. Es kann festgestellt werden, dass in den Beispielen 3 und 4 Elektrodenfalten relativ leicht auftreten, aber die Elektrodenfalten derart sind, dass es zu keinem Problem für Betrieb der Elektrode im Vergleich zu Beispiel 1 führt.
Vergleichsbeispiel 1 ist ein Fall, in dem das Schutzband auf 50 % oder weniger der einzelnen Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts ausgebildet ist, und Vergleichsbeispiel 2 ist ein Fall, in dem das Schutzband auf 50 % oder weniger der zwei gegenüberliegenden Oberflächen des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts ausgebildet ist. Es kann festgestellt werden, dass die Elektrodenfalten zum Zeitpunkt des Wickelns der Elektrodenanordnung noch auftreten, obwohl das Schutzband bereitgestellt ist. Daher kann ein Problem der Leistungsverschlechterung der Lithium-Sekundärbatterie und ein Problem der Sicherheit, die durch Lithiumausfällung verursacht wird, auftreten.
6 ist eine Ansicht, die die negative Elektrode gemäß Vergleichsbeispiel 1 der vorliegenden Anmeldung darstellt. Insbesondere kann festgestellt werden, dass das Schutzband an einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts angebracht ist (durch die dünne gestrichelte Linie angegeben), so dass die Bedingung, dass a 40 % beträgt, erfüllt ist, und 60 % des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts freiliegen. In diesem Fall kann, wie in 6 und 7 zu sehen ist, festgestellt werden, dass eine Länge des Schutzbands nicht erfüllt werden kann und der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt gefaltet ist (vergrößert, wie durch die dicke gestrichelte Linie angegeben). Daher kann festgestellt werden, dass die gesamte negative Elektrode gefaltet ist, was eine Leistungsverschlechterung der Lithium-Sekundärbatterie verursacht.
Vergleichsbeispiel 3 ist ein Fall, in dem das Schutzband nicht auf den zwei gegenüberliegenden Oberflächen bereitgestellt ist. In diesem Fall tritt eine große Anzahl von Falten während des Prozesses des Wickelns der Elektrodenanordnung auf, was eine frühe Leistungsverschlechterung der Lithium-Sekundärbatterie und ein Problem der Sicherheit, die durch Lithiumausfällung verursacht wird, verursachen kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020210174846 [0001]
JP 2009080971 [0013]

Claims

Jelly-Roll-Elektrodenanordnung aufweisend: einen ersten Separator; eine positive Elektrode, die auf einer Oberfläche des ersten Separators gestapelt ist und einen positiven Elektrodenstromabnehmer aufweist; einen zweiten Separator, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche der positiven Elektrode gegenüberliegt, die an dem ersten Separator anliegt; und eine negative Elektrode, die einen negativen Elektrodenstromabnehmer aufweist, der auf einer Oberfläche bereitgestellt ist, welche einer Oberfläche des zweiten Separators gegenüberliegt, die an der positiven Elektrode anliegt, wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine Struktur aufweist, die um die negative Elektrode gewickelt ist, während sie einen Jelly-Roll-Hohlabschnitt in einem Kernteil definiert, wobei der negative Elektrodenstromabnehmer aufweist: einen mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitte, auf die das negative Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, wobei die nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte an zwei gegenüberliegenden Enden der negativen Elektrode ausgebildet sind, wobei mindestens einer der nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitte eine negative Elektrodenlasche aufweist, wobei ein Schutzband auf mindestens einer Oberfläche des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des negativen Elektrodenstromabnehmers bereitgestellt ist, und wobei das Schutzband den nachstehenden Ausdruck 1 erfüllt: $50 % \leq a \leq 100 %,$
wobei a in Ausdruck 1 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei der nicht mit einer negativen Elektrode beschichtete Abschnitt aufweist: eine Oberfläche eines ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts, der die negative Elektrodenlasche aufweist; und eine Oberfläche eines zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts, die der Oberfläche des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts gegenüberliegt, wobei das Schutzband auf der Oberfläche des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts und der Oberfläche des zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts gebildet ist, und wobei das Schutzband die nachstehenden Ausdrücke 2 und 3 erfüllt: $25 % \leq a 1 \leq 100 %,$
$25 % \leq b 1 \leq 100 %,$
wobei a1 in Ausdruck 2 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des ersten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %; und b1 in Ausdruck 3 darstellt: (eine Länge des Schutzbands, das an den zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitt angebracht ist / eine Gesamtlänge des zweiten nicht mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts) × 100 %, und wobei mindestens eines von a1 und b1 50% oder mehr beträgt.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei der positive Elektrodenstromabnehmer aufweist: einen mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den ein positives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist; und einen nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt, auf den das positive Elektrodenaktivmaterial nicht aufgebracht ist, und wobei die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung eine positive Elektrodenlasche aufweist, die an dem nicht mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitt angeordnet ist.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 2, wobei a1 100% beträgt und b1 100% beträgt.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, aufweisend nur eine positive Elektrodenlasche und nur eine negative Elektrodenlasche.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 3, aufweisend: positive Elektrodenaktivmaterialschichten, die auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des mit einer positiven Elektrode beschichteten Abschnitts des Stromabnehmers der positiven Elektrode bereitgestellt sind; und negative Elektrodenaktivmaterialschichten, die auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des mit einer negativen Elektrode beschichteten Abschnitts des Stromabnehmers der negativen Elektrode bereitgestellt sind.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Schutzband aus einem ausgewählt aus der folgenden Gruppe hergestellt ist: Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyester, Polycarbonat (PC), Polyimid (PI), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyetheretherketon (PEEK), Polyarylat (PAR), Polycycloolefin (PCO), Polynorbornen, Polyethersulfon (PES) und Cycloolefinpolymer (COP).
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei eine Dicke des Schutzbands 10 µm oder mehr und 100 µm oder weniger beträgt.
Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei der negative Elektrodenstromabnehmer an einem äußersten Umfang der Jelly-Roll-Elektrodenanordnung angeordnet ist.
Zylindrische Lithium-Sekundärbatterie aufweisend: ein Batterieaußenmaterial; die Jelly-Roll-Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die in dem Batterieaußenmaterial bereitgestellt ist; und eine Außenkappe mit einer Elektrode, die in einem Öffnungsabschnitt des Batterieaußenmaterials bereitgestellt ist.