KR20210114255A - 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 개시에 따른 일 실시 예는 파우치, 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않는 배터리가 개시된다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.
Description
본 개시에 따른 다양한 실시 예들은 전자 장치의 배터리에 관한 것으로, 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
2차 배터리 시장의 대부분을 차지하고 있는 리튬 이온 배터리는 다른 배터리에 비해 무게가 가볍고 에너지 밀도가 높기 때문에, 스마트폰, PDA, 노트북, 태블릿 PC 등과 같은 IT 디바이스 및 소형 가전부터 EV(electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle)와 같은 전기 자동차 및 ESS(energy storage system)까지 다양하게 적용되고 있다.
리튬 이온 배터리의 제조 공정은 극판 공정, 조립 공정 및 화성 공정의 3단계의 공정으로 구분될 수 있다. 첫번째 단계인 극판 공정은 양극 또는 음극 활물질, 도전제 및 바인더를 섞어 슬러리(slurry)를 생성하는 믹싱(mixing) 단계, 슬러리를 기재위에 도포하는 코팅(coating) 단계, 압축 단계, 슬러리가 코팅된 양극판에 대하여 절연 테이프를 부착하는 라미네이팅(laminating) 단계 및 배터리의 크기에 맞게 자르는 슬리팅(slitting) 단계를 포함한다.
두번째 단계인 조립 공정은 극판 공정을 통해 생성한 양극판 및 음극판을 분리막과 함께 권취하는 와인딩(winding) 단계 및 전해액 주입 단계를 포함한다. 마지막 단계인 화성 공정은 특정 온도 및 습도에서 일정 시간동안 보관하여 배터리를 활성화시키는 에이징(aging) 단계를 포함한다.
한편 최근에는 동일한 크기의 전자 장치에 대하여 개선된 배터리 용량을 제공하기 위하여, 배터리의 고효율화에 대한 연구가 계속되고 있다.
리튬 이온 배터리의 제조 공정 중 코팅 단계를 포함하는 극판 공정은 배터리의 용량에 큰 영향을 미치는 공정일 수 있다. 배터리의 용량은 음극 또는 양극 활물질이 포함된 슬러리의 로딩 레벨(loading level)에 따라 결정되고, 로딩 레벨은 단위 면적당 슬러리의 코팅 량을 의미할 수 있다.
코팅 단계는 슬러리를 기재위에 일정한 두께로 도포하는 단계에 해당한다. 코팅 단계가 진행됨에 따라 코팅층의 가장자리에는 균일하지 않은 마감이 형성될 수 있다. 코팅이 시작되는 선단은 슬러리의 솟아오름이 발생할 수 있고, 코팅이 끝나는 종단은 슬러리의 끌림이 발생할 수 있다.
양극판의 경우에 균일하지 않은 코팅층의 마감으로 인해 음극판과 접하면 단락(short)이 발생할 수 있다. 단락의 방지를 위해 양극판의 코팅층의 선단 및 종단에는 절연 테이프를 부착할 수 있다. 그러나 슬러리의 로딩 레벨을 결정함에 있어서 양극판에 부착되는 절연 테이프의 두께를 반영하여 결정하므로, 절연 테이프의 두께에 대응하여 배터리 용량은 감소할 수 있다.
따라서, 본 개시에 따른 다양한 실시 예에서는 양극판에 절연 테이프를 부착하지 않음으로써 배터리 용량이 증가한 배터리를 제공하고자 한다.
일 실시 예에서의 배터리는, 파우치, 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시 예에서의 배터리 모듈은, 적어도 하나의 배터리를 포함하고 상기 적어도 하나의 배터리는 파우치, 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층의 양단은 매끄러운 측면을 갖도록 형성될 수 있다..
일 실시 예에서의 전자 장치는, 상기 전자 장치의 전면을 형성하는 전면 플레이트, 상기 전자 장치의 후면을 형성하는 후면 플레이트, 상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트를 둘러싸고, 상기 전자 장치의 측면을 형성하는 브라켓, 및 상기 브라켓의 적어도 일면에 배치되는 배터리를 포함하고, 상기 배터리는 파우치, 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않을 수 있다.
본 개시의 다양한 실시 예에 따르면 절연 테이프가 부착되지 않은 배터리를 통해, 절연 테이프의 두께만큼 양극 활물질을 포함하는 슬러리의 로딩 레벨을 보상하여 배터리 용량을 증가시킬 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리를 포함하는 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4a는 도 3의 전자 장치에 포함된 배터리에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 복수 개의 배터리를 포함하는 배터리 모듈에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 배터리의 전극 조립체에 포함되는 양극판의 구조를 도시한다.
도 5b는 도 4의 배터리를 A-A' 방향으로 절단한 단면도의 일부 영역을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배터리의 양극판의 제조 공정을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 7은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 상태를 도시한다.
도 8은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 측면도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리를 포함하는 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 4a는 도 3의 전자 장치에 포함된 배터리에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 복수 개의 배터리를 포함하는 배터리 모듈에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 배터리의 전극 조립체에 포함되는 양극판의 구조를 도시한다.
도 5b는 도 4의 배터리를 A-A' 방향으로 절단한 단면도의 일부 영역을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배터리의 양극판의 제조 공정을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 7은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 상태를 도시한다.
도 8은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 측면도를 도시한다.
도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150) 를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 전력 관리 모듈 및 배터리에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전력 관리 모듈(188)은 충전 회로(210), 전력 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 포함할 수 있다. 충전 회로(210)는 전자 장치(101)에 대한 외부 전원으로부터 공급되는 전력을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 충전 회로(210)는 외부 전원의 종류(예: 전원 어댑터, USB 또는 무선충전), 상기 외부 전원으로부터 공급 가능한 전력의 크기(예: 약 20와트 이상), 또는 배터리(189)의 속성 중 적어도 일부에 기반하여 충전 방식(예: 일반 충전 또는 급속 충전)을 선택하고, 상기 선택된 충전 방식을 이용하여 배터리(189)를 충전할 수 있다. 외부 전원은 전자 장치(101)와, 예를 들면, 연결 단자(178)을 통해 유선 연결되거나, 또는 안테나 모듈(197)를 통해 무선으로 연결될 수 있다.
전력 조정기(220)는, 예를 들면, 외부 전원 또는 배터리(189)로부터 공급되는 전력의 전압 레벨 또는 전류 레벨을 조정함으로써 다른 전압 또는 다른 전류 레벨을 갖는 복수의 전력들을 생성할 수 있다. 전력 조정기(220)는 상기 외부 전원 또는 배터리(189)의 전력을 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소들 중 일부 구성 요소들 각각의 구성 요소에게 적합한 전압 또는 전류 레벨로 조정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 조정기(220)는 LDO(low drop out) regulator 또는 switching regulator의 형태로 구현될 수 있다. 전력 게이지(230)는 배터리(189)에 대한 사용 상태 정보(예: 배터리(189)의 용량, 충방전 횟수, 전압, 또는 온도)를 측정할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, 충전 회로(210), 전압 조정기(220), 또는 전력 게이지(230)를 이용하여, 상기 측정된 사용 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 충전과 관련된 충전 상태 정보(예: 수명, 과전압, 저전압, 과전류, 과충전, 과방전(over discharge), 과열, 단락, 또는 팽창(swelling))를 결정할 수 있다. 전력 관리 모듈(188)은 상기 결정된 충전 상태 정보에 적어도 일부 기반하여 배터리(189)의 정상 또는 이상 여부를 판단할 수 있다. 배터리(189)의 상태가 이상으로 판단되는 경우, 전력 관리 모듈(188)은 배터리(189)에 대한 충전을 조정(예: 충전 전류 또는 전압 감소, 또는 충전 중지)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)의 기능들 중 적어도 일부 기능은 외부 제어 장치(예: 프로세서(120))에 의해서 수행될 수 있다.
배터리(189)는, 일 실시 예에 따르면, 배터리 보호 회로(protection circuit module(PCM))(240)를 포함할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)는 배터리(189)의 성능 저하 또는 소손을 방지하기 위한 다양한 기능(예: 사전 차단 기능)들 중 하나 이상을 수행할 수 있다. 배터리 보호 회로(240)은, 추가적으로 또는 대체적으로, 셀 밸런싱, 배터리의 용량 측정, 충방전 횟수 측정, 온도 측정, 또는 전압 측정을 포함하는 다양한 기능들을 수행할 수 있는 배터리 관리 시스템(battery management system(BMS))의 적어도 일부로서 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 배터리(189)의 상기 사용 상태 정보 또는 상기 충전 상태 정보의 적어도 일부는 센서 모듈(276) 중 해당하는 센서(예: 온도 센서), 전원 게이지(230), 또는 전력 관리 모듈(188)을 이용하여 측정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 모듈(176) 중 상기 해당하는 센서(예: 온도 센서)는 배터리 보호 회로(140)의 일부로 포함되거나, 또는 이와는 별도의 장치로서 배터리(189)의 인근에 배치될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“A 또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어™)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 배터리를 포함하는 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 3을 참조하면, 전자 장치(300)는, 측면 베젤 구조(310), 제 1 지지부재(311)(예: 브라켓), 전면 플레이트(320), 디스플레이(330), 인쇄 회로 기판(340), 배터리(350), 제 2 지지부재(360)(예: 리어 케이스), 안테나(370), 및 후면 플레이트(380)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(300)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지부재(311), 또는 제 2 지지부재(360))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
제 1 지지부재(311)는, 전자 장치(300) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(310)와 연결될 수 있거나, 측면 베젤 구조(310)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(311)는, 일면에 디스플레이(330)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(340)이 결합될 수 있다. 인쇄 회로 기판(340)에는, 프로세서, 메모리, 및/또는 인터페이스가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
인터페이스는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(300)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(350)는 전자 장치(300)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(350)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(340)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(350)는 전자 장치(300) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(300)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다. 일 실시 예에서, 배터리(350)는 절연성 접착 부재를 포함하지 않는 양극판, 음극판 및 적어도 하나의 분리막을 포함하는 전극 조립체 및 파우치를 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
안테나(370)는, 후면 플레이트(380)와 배터리(350) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(370)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있다. 다른 실시 예에서는, 측면 베젤 구조(310) 및/또는 제 1 지지부재(311)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
도 4a는 도 3의 전자 장치에 포함된 배터리에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4a를 참조하면, 배터리(350)는 파우치(410), 전극 조립체(420), 양극 탭(451) 및 음극 탭(452)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 파우치(410)는 전극 조립체(420)가 수용되는 내부 공간(413)을 마련하는 구조물로서, '캔(can)', '케이스(case)', '하우징' 또는 '외장재' 등과 같은 다양한 다른 용어로 대체될 수 있다. 일 실시 예에서, 파우치(410)는 내부 공간(413)을 사이에 두고 서로 이격되게 배치된 제1 플레이트(411) 및 제2 플레이트(412)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 파우치(410)는 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 금속 또는 폴리머와 같은 비금속으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 파우치(410)는 가요성(flexibility)을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 전극 조립체(420)는 양극판(421), 음극판(422) 및 분리막(423)을 겹쳐서 함께 말아주는 와인딩(winding)을 하여 마련된 구조로서, 젤리 롤(jelly roll) 형태를 가질 수 있다. 일 실시 예에서, 파우치(410)의 내부 공간(413)에 전극 조립체(420)를 배치한 후 전해질(electrolyte)을 주입하고 밀봉하는 일련의 공정에 의해, 전극 조립체(420)는 파우치(410)의 내부 공간(413)에서 전해질과 함께 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 전해질은 양극판(421) 또는 음극판(422) 사이에서 리튬 이온이 이동할 수 있도록 하는 매개체로서, 액체, 고체 또는 젤(gel)과 같은 상태의 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 양극판(421)은 양극 기재 및 양극 기재에 코팅된 양극 합제를 포함할 수 있다. 배터리 용량 및 전압은 양극판(421)에서 양극 합제의 로딩 레벨(loading level)에 따라 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 기재는 알루미늄과 같은 금속을 포함하는 플레이트 또는 레이어(예: 알루미늄(Al) 포일(foil))에 해당할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 합제는 양극 활물질, 도전제 및 바인더를 혼합하는 공정을 통해 생성될 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 활물질은 전극 반응에 관여하는 물질로서, 리튬계 산화물을 주성분으로 포함할 수 있다. 도전제는 전도도를 높이기 위한 물질이고, 바인더는 양극 활물질 및 도전제 간의 결합력을 높일 수 있다.
일 실시 예에서, 음극판(422)은 음극 기재 및 음극 기재에 코팅된 음극 합제를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 음극 기재는 구리와 같은 금속을 포함하는 플레이트 또는 레이어(예: 구리(Cu) 포일)에 해당할 수 있다. 일 실시 예에서, 음극 합제는 음극 활물질, 도전제 및 바인더를 혼합하는 공정을 통해 생성될 수 있다. 일 실시 예에서, 음극 활물질은 흑연(graphite)을 주성분으로 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 분리막(423)은 양극판(421) 및 음극판(422) 사이에 배치되어, 양극판(421) 및 음극판(422) 간의 물리적 접촉을 방지할 수 있다. 일 실시 예에서, 젤리 롤 형태의 배터리는 적어도 두 개의 분리막(423)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 분리막(423)을 포함하는 전극 조립체(420)가 제조되는 경우에, 분리막(423), 음극판(422), 분리막(423), 양극판(421) 순으로 겹쳐져 권취될 수 있다. 양극판(421)의 일면 및 타면, 음극판(422)의 일면 및 타면에 분리막(423)이 배치됨으로써, 전극 조립체(420)가 권취되는 과정에서 발생할 수 있는 양극판(421)과 음극판(422) 간의 접촉을 방지할 수 있다. 일 실시 예에서, 분리막(423)은 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분리막(423)은 폴리에틸렌(PE)을 포함하는 단층 또는 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 단층으로 형성될 수 있다. 다른 예를 들어, 분리막(423)은 폴리에틸렌(PE)의 층 및 폴리프로필렌(PP)의 층을 접합한 2층으로 형성될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 분리막(423)은 폴리프로필렌(PP)의 층, 폴리에틸렌(PE)의 층 및 폴리프로필렌(PP)의 층을 교번적으로 접합한 3층 또는 그 이상의 층으로 형성될 수도 있다.
일 실시 예에서, 배터리(350)는 도 4a에 도시된 형태에 국한되지 않고 다양한 다른 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 원통형 파우치와 상기 파우치 내에 원형으로 말린 형태의 전극 조립체를 포함할 수 있다. 배터리는 이 밖의 다양한 다른 형태로 형성될 수 있다.
도 4b는 복수 개의 배터리를 포함하는 배터리 모듈에 관한 구조를 개략적으로 도시한다.
도 4b를 참조하면, 배터리 모듈(450)은 복수 개의 배터리(350a, 350b, 350c, 350d, 350e, 350f) 및 복수 개의 배터리를 감싸는 하우징(430)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 복수 개의 배터리(350a~350f)는 나란하게 적층 배열될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수 개의 배터리(350a~350f)는 용도에 따라 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있으나, 도 4b는 직렬로 연결되는 상황을 도시한다. 일 실시 예에서, 복수 개의 배터리(350a~350f)의 양극 탭(451a~451f) 및 음극 탭(452a~452f)은 엇갈리게 배치될 수 있다. 예를 들어, 양극 탭(451a) 및 음극 탭(452a)를 포함하는 배터리(350a)는 양극 탭(451b) 및 음극 탭(452b)를 포함하는 배터리(350b)와 엇갈리게 배치되어 직렬로 연결될 수 있다. 배터리(350a)의 양극 탭(451a)은 배터리(350b)의 음극 탭(452b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 배터리(350b)의 양극 탭(451b)은 배터리(350c)의 음극 탭(452c)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4b는 6개의 배터리(350a~350f)를 포함하는 배터리 모듈(450)만을 도시하고 있으나, 배터리 모듈이 포함하는 배터리의 개수는 이에 국한되지 않고 용도에 따라 변경될 수 있다.
도 5a는 일 실시 예에 따른 배터리의 전극 조립체에 포함되는 양극판의 구조를 도시한다.
도 5a를 참조하면, 양극판(421)은 양극 기재(512), 양극 기재(512)의 표면에 양극 합제가 코팅된 양극 코팅층(513) 및 양극 탭(511)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극판(421)은 제1 면 및 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극판(421)의 제1 면 및 제2 면은 양극 코팅층(513)이 코팅된 영역과 양극 코팅층(513)이 코팅되지 않은 비코팅 영역을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극판(421)의 제1 면에 양극 코팅층(513)이 코팅된 제1 영역과 양극판(421)의 제2 면에 양극 코팅층(513)이 코팅된 제3 영역은 상이하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 양극 코팅층(513)의 영역은 양극판(421)의 제1 면 및 제2 면을 모두 코팅하는 영역 및 양극판(421)의 제1 면만 코팅하는 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 양극판(421)은 절연성 접착 부재를 포함하지 않을 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 코팅층(513)의 양단에 절연성 접착 부재를 부착하지 않음으로써, 배터리(예: 도 3의 배터리(350))의 용량이 증가할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 코팅층(513)의 양단에 절연성 접착 부재를 생략함에 따라 전극 조립체(예: 도 4a의 전극 조립체(420))의 두께가 감소하게 되고, 절연성 접착 부재의 두께만큼 양극 합제의 로딩 레벨을 보상할 수 있다. 예를 들어, 비교 실시예에 따른 배터리 제조 공정에서는 코팅 층의 양단에 소정 두께, 예를 들어 약 12㎛의 두께를 가지는 절연성 접착 부재가 배치되지만, 본 개시의 다양한 실시 예에 따르면, 제1 면의 양극 코팅층(513)의 양단(예: 제1 영역의 선단(520) 및 종단(522)) 및 제2 면의 양극 코팅층(513)의 양단(예: 제3 영역의 선단(524)) 및 종단(526))에서 절연성 접착 부재를 생략할 수 있다. 양극판(421)의 제1 면 및 제2 면에 절연성 접착 부재가 생략됨에 따라 양극판(421)의 전체 두께는 예를 들어 비교 실시예 대비 약 24㎛ 감소할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 전극 조립체(예: 도 4a의 전극 조립체(420))를 생성하기 위하여 양극판(421), 음극판(422) 및 분리막(423)을 겹쳐서 함께 권취하는 와인딩 공정을 수행할 수 있고, 하나의 양극판(421)은 적어도 두 겹 이상으로 배치될 수 있다. 양극판(421)이 권취됨에 따라, 양극판(421)의 제1 면의 일부는 파우치(예: 도 4a의 파우치(410))의 제1 플레이트(예: 도 4a의 제1 플레이트(411))에 근접하게 배치되고, 제1 면의 또 다른 일부는 파우치(410)의 제2 플레이트(예: 도 4a의 제2 플레이트(412))에 근접하게 배치될 수 있다. 양극판(421)이 두 겹으로 배치되는 경우에, 양극판(421)의 제1 면에서 제1 영역의 선단(520) 및 종단(522), 양극판(421)의 제2 면에서 제3 영역의 선단(524) 및 종단(526)에 절연성 접착 부재가 생략됨에 따라 전극 조립체(420)의 전체 두께는 약 50㎛ 감소할 수 있다. 일 실시 예에서, 절연성 접착 부재의 길이 방향의 길이, 폭 방향의 길이 및 두께 등을 고려하여 양극 합제의 양을 보상하는 방식으로 코팅 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 생략된 절연성 접착 부재의 길이 방향의 길이가 약 10cm, 폭 방향의 길이가 약 1cm에 해당하고, 절연성 접착 부재의 전체 두께가 약 50㎛인 경우에, 절연성 접착 부재를 생략함에 따라 약 0.05㎤에 해당하는 양극 합제를 추가적으로 코팅할 수 있다.
도 5b는 도 4a의 배터리를 A-A' 방향으로 절단한 단면도의 일부 영역을 도시한다. 도 5b는 도 4a의 배터리를 A-A' 방향으로 절단하여 +z 방향으로 바라본 단면도의 일부 영역에 해당할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 전극 조립체(420)는 양극판(421), 음극판(422), 제1 분리막(423a) 및 제2 분리막(423b)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 전극 조립체(420)는 양극판(421)과 음극판(422) 사이에 배치되는 제1 분리막(423a)을 포함할 수 있고, 음극판(422)의 제1 분리막(423a)이 배치되는 면의 대향하는 면에 배치되는 제2 분리막(423b)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 제2 분리막(423b)은 양극판(421)의 제1 분리막(423a)이 배치되는 면의 대향하는 면에 배치될 수도 있다.
일 실시 예에서, 양극판(421)은 양극 기재(512) 및 양극 기재(512)의 적어도 일부에 대하여 양극 합제가 코팅된 양극 코팅층(513)을 포함할 수 있다. 도 5b에서는, 전극 조립체(420)의 구조의 이해를 위하여 양극판(421)의 양극 코팅층(513) 및 이와 대면하는 분리막(423a)이 서로 분리되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 실질적으로 양극 코팅층(513) 및 이와 대면하는 분리막(423a)의 적어도 일부는 분리막(423a)의 바인더 성분으로 인해 서로 접착될 수 있다. 일 실시 예에서, 음극판(422)의 음극 코팅층 및 이와 대면하는 분리막(423b)의 적어도 일부는 분리막(423b)의 바인더 성분으로 인해 서로 접착될 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(예: 도 3의 배터리(350))는 파우치(예: 도 4a의 파우치(410)), 및 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판(예: 도 4a의 음극판(422)), 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판(예: 도 4a의 양극판(421)) 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막(예: 도 4a의 분리막(423))이 권취되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체(예: 도 4a의 전극 조립체(420))를 포함하고, 상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면을 포함하고, 상기 제1 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층(예: 도 5a의 양극 코팅층(513))을 포함하는 제1 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층(예: 도 5a의 양극 코팅층(513))을 포함하는 제3 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제4 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판은 상기 제1 영역의 코팅층 및 상기 제3 영역의 코팅층의 두께가 실질적으로 균일하게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판은 상기 제1 영역의 코팅층의 길이와 상기 제3 영역의 코팅층의 길이가 서로 상이하게 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판의 상기 제1 면의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 외면에 배치되어 상기 파우치의 내면에 접하고, 상기 양극판의 상기 제2 면은 상기 적어도 하나의 분리막에 접하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 양극판의 상기 제1 영역의 코팅층의 양단 및 상기 제3 영역의 코팅층의 양단은 매끄러운 측면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 배터리의 양극판의 제조 공정을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 7은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 상태를 도시한다.
도 6의 양극판의 제조 공정을 설명함에 있어서, 도 7의 구성을 참고하여 설명할 것이다.
도 6을 참조하면, 양극판(예: 도 4a의 양극판(421))의 제조 공정은 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 양극 기재(예: 도 5의 양극 기재(512)) 위에 열수축 테이프(700, 702)가 부착되는 601 공정을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 열수축 테이프(700, 702)는 서로 이격되어 부착되고, 열수축 테이프(700, 702) 간의 간격은 사전에 적절하게 설정될 수 있다. 일 실시 예에서, 열수축 테이프(700, 702)의 이격 간격은 배터리의 사이즈를 반영하여 결정될 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 열수축 테이프(700, 702)는 복수 개의 양극판으로 재단(slit)하기 위한 사이즈를 반영하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 공정의 진행 방향에 따라 제1 열수축 테이프(700) 및 제2 열수축 테이프(702)는 순차적으로 부착될 수 있고, 동시에 부착될 수도 있다.
일 실시 예에서, 601 공정에서 부착되는 열수축 테이프(700, 702)는 온도가 증가함에 따라 테이프의 접착력(또는, 점착력)이 일정 수준 이하로 약화되거나 접착력이 소멸되는 테이프를 의미할 수 있다. 예를 들어, 열수축 테이프(700,702)는 상온에서 1000gf/25mm 이상의 접착력을 가지나, 고온(예: 80℃ 이상)에서 20gf/25mm 이하의 접착력을 가지는 테이프를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 603 공정에서 양극 기재(512)는 슬러리(예: 양극 합제)를 도포하는 방식으로 코팅될 수 있다. 일 실시 예에서, 슬러리를 도포하는 노즐(nozzle)은 제1 열수축 테이프(700)가 부착된 지점에서 슬러리 도포를 개시할 수 있고, 제2 열수축 테이프(702)가 부착된 지점에서 슬러리 도포를 중단할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극 기재(512) 위에 도포된 슬러리는 코팅 롤(coating roll)(미도시)을 통해 균일한 두께로 코팅된 코팅층(513)을 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 양극판(예: 도 4a의 양극판(421))의 제1 면 및 제2 면에 대하여 동일한 코팅층(513)을 형성하기 위하여 코팅 롤의 회전 속도는 동일하게 설정될 수 있고, 제1 면 및 제2 면의 코팅 길이를 상이하게 하기 위하여 타이머를 통해 코팅 시간이 제어될 수 있다. 일 실시 예에서, 603 공정이 진행됨에 따라 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 양극 기재(512) 위에 슬러리가 도포되어 양극 코팅층(513)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 605공정에서 슬러리가 도포된 양극 기재(512)가 건조로(704)를 통과하며, 열수축 테이프의 접착력이 소멸될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 607공정에서 통해 양극 기재(512)로부터 열수축 테이프가 제거될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 열수축 테이프(700)가 부착된 지점이 건조로(704)를 먼저 통과하고, 이후에 제2 열수축 테이프(702)가 부착된 지점이 건조로(704)를 통과할 수 있다. 일 실시 예에서, 건조로(704)는 양극 기재(512) 위에 도포된 슬러리 내의 용매 및 수분을 제거하기 위하여 고온을 유지할 수 있다. 예를 들어, 양극 기재(512)에 부착된 열수축 테이프(700)가 80℃도에서 접착력이 소멸되는 경우에 건조로(704)는 80℃ 이상의 온도로 설정되어 유지될 수 있다. 일 실시 예에서, 건조로(704)를 통과함에 따라 접착력이 소멸된 열수축 테이프(700, 702)는 건조로(704)의 배출구 근처에서 석션(suction)(미도시)을 통해 제거될 수 있다. 일 실시 예에서, 건조로(704)에 먼저 유입된 제1 열수축 테이프(700)는 건조로(704)를 통과함에 따라 접착력이 소멸되고, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 제1 열수축 테이프(700)는 제2 열수축 테이프(702)보다 먼저 양극 기재(512)로부터 제거될 수 있다. 일 실시 예에서, 건조로(704)를 통과하고 있는 제2 열수축 테이프(702)는 고온에 반응하여 접착력이 점차 소멸될 수 있다. 일 실시 예에서, 제2 열수축 테이프(702)가 양극 기재(512)로부터 제거됨에 따라, 양극 기재(512)는 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 열수축 테이프(700, 702)가 제거된 양극 코팅층(513)을 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7은 열수축 테이프(700, 702)를 통해 양극 코팅층(513)의 균일하지 않은 양단을 제거하는 방식만을 도시하고 있으나, 또 다른 실시 예에서 양극 코팅층(513)의 양단(예: 도 5a의 제1 영역의 선단(520) 및 종단(522), 제3 영역의 선단(524) 및 종단(526))은 레이저를 통해 식각될 수도 있다. 일 실시 예에서, 레이저의 세기를 조절하여 양극 코팅층(513)이 식각됨으로써 양극 코팅층(513)의 균일하지 않은 부분만을 제거할 수 있다.
도 8은 도 6의 제조 공정에 따른 양극판의 측면도를 도시한다. 도 8은 도 7의 (b)를 ① 방향으로 바라본 측면도 및 도 7의 (d)를 ① 방향으로 바라본 측면도에 해당할 수 있다.
도 8의 양극판은 도 7의 (b) 및 (d)에 도시된 양극판(예: 양극 기재(512) 및 양극 코팅층(513))에 해당할 수 있다. 따라서 도 7에서 설명한 것과 동일, 대응되거나 유사한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 양극 기재(512) 위에 슬러리를 도포함에 따라 양극 코팅층(513)의 양단은 두께가 균일하지 않게 형성될 수 있다. 예를 들어, 슬러리의 코팅이 시작되는 지점(예: 제1 열수축 테이프(700)가 부착된 지점)에서는 슬러리가 솟아오를 수 있고, 슬러리의 코팅이 끝나는 지점(예: 제2 열수축 테이프(702)가 부착된 지점)에서는 슬러리가 끌릴 수 있다. 일 실시 예에서, 건조로(예: 도 7의 건조로(704))를 통과함에 따라 제1 열수축 테이프(700) 및 제2 열수축 테이프(702)의 접착력이 소멸되어 제거될 수 있다. 일 실시 예에서, 제1 열수축 테이프(700) 및 제2 열수축 테이프(702)가 제거된 양극 코팅층(513)의 양단(예: 제1 영역의 선단(520) 및 종단(522))은 매끄러운 측면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 열수축 테이프(700) 및 제2 열수축 테이프(702)가 제거됨에 따라 상기 제1 열수축 테이프(700) 및 상기 제2 열수축 테이프(702) 위에 도포된 양극 코팅층(513)이 함께 제거될 수 있도록 건조로(704)의 조건이 제어될 수 있다. 건조로(704)에 유입된 양극 코팅층(513)이 열수축 테이프(700, 702)와 함께 제거되기에 적합한 건조 정도를 갖도록 건조로(704)의 온도가 제어될 수 있다. 특정 온도(예: 80℃)로 제어된 건조로(704)를 통과함에 따라 양극 코팅층(513)은 특정 건조 정도(예: 수분 함량 10%)를 가질 수 있고, 열수축 테이프(700, 702) 위에 도포된 양극 코팅층(513)이 열수축 테이프(700, 702)와 함께 제거됨에 따라 양극 코팅층(513)은 매끄러운 측면을 형성할 수 있다.
Claims (20)
- 배터리에 있어서,
파우치; 및
음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 적어도 일부에 코팅되는 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취(winding)되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고,
상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않는 배터리. - 청구항 1에 있어서,
상기 양극판은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제1 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제3 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제4 영역을 포함하는 배터리. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층 및 상기 제3 영역의 코팅층의 두께가 실질적으로 균일하게 형성되는, 배터리. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층의 길이와 상기 제3 영역의 코팅층의 길이가 서로 상이하게 형성되는, 배터리. - 청구항 2에 있어서,
상기 양극판의 상기 제1 면의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 외면에 배치되어 상기 파우치의 내면에 접하고,
상기 양극판의 상기 제2 면은 상기 적어도 하나의 분리막에 접하도록 형성되는, 배터리. - 청구항 2에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층의 양단 및 상기 제3 영역의 코팅층의 양단은 매끄러운 측면을 갖도록 형성되는, 배터리. - 청구항 1에 있어서,
상기 전극 조립체의 접히는 외면은 곡면으로 형성되고, 상기 파우치는 상기 전극 조립체의 형상에 대응되도록 형성되는, 배터리. - 적어도 하나의 배터리를 포함하고,
상기 적어도 하나의 배터리는,
파우치; 및
음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 코팅된 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 코팅된 양극판 및 상기 음극판 및 상극 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취(winding)되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고,
상기 양극 합제가 코팅된 코팅층의 양단은 매끄러운 측면을 갖도록 형성되는, 배터리 모듈. - 청구항 8에 있어서,
상기 양극판은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제1 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제3 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제4 영역을 포함하는 배터리 모듈. - 청구항 9에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층 및 상기 제3 영역의 코팅층의 두께가 실질적으로 균일하게 형성되는, 배터리 모듈 - 청구항 9에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층의 길이와 상기 제3 영역의 코팅층의 길이가 서로 상이하게 형성되는, 배터리 모듈. - 청구항 9에 있어서,
상기 양극판의 상기 제1 면의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 외면에 배치되어 상기 파우치의 내면에 접하고,
상기 양극판의 상기 제2 면은 상기 적어도 하나의 분리막에 접하도록 형성되는, 배터리 모듈. - 청구항 8에 있어서,
상기 코팅층의 양단은 레이저 식각 또는 열 수축 접착 부재의 제거 중 적어도 하나를 통해 매끄러운 측면을 갖도록 형성되는, 배터리 모듈. - 청구항 8에 있어서,
상기 전극 조립체의 접히는 외면은 곡면으로 형성되고, 상기 파우치는 상기 전극 조립체의 형상에 대응되도록 형성되는, 배터리 모듈. - 전자 장치에 있어서,
상기 전자 장치의 전면을 형성하는 전면 플레이트;
상기 전자 장치의 후면을 형성하는 후면 플레이트;
상기 전면 플레이트와 상기 후면 플레이트를 둘러싸고, 상기 전자 장치의 측면을 형성하는 브라켓; 및
상기 브라켓의 적어도 일면에 배치되는 배터리를 포함하고,
상기 배터리는,
파우치; 및
음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 코팅된 음극판, 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 코팅된 양극판 및 상기 음극판 및 상기 양극판 사이에 배치된 적어도 하나의 분리막이 권취(winding)되어 상기 파우치에 수용된 전극 조립체를 포함하고,
상기 양극판은 절연성 접착 부재를 포함하지 않는 전자 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 양극판은 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 방향을 향하는 제2 면을 포함하고,
상기 제1 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제1 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 면은 상기 양극 합제가 코팅된 코팅층을 포함하는 제3 영역 및 상기 양극 합제가 코팅되지 않은 제4 영역을 포함하는 전자 장치. - 청구항 16에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층 및 상기 제3 영역의 코팅층의 두께가 실질적으로 균일하게 형성되는, 전자 장치. - 청구항 16에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층의 길이와 상기 제3 영역의 코팅층의 길이가 서로 상이하게 형성되는, 전자 장치. - 청구항 16에 있어서,
상기 양극판의 상기 제1 면의 적어도 일부는 상기 전극 조립체의 외면에 배치되어 상기 파우치의 내면에 접하고,
상기 양극판의 상기 제2 면은 상기 적어도 하나의 분리막에 접하도록 형성되는, 전자 장치. - 청구항 16에 있어서,
상기 제1 영역의 코팅층의 양단 및 상기 제3 영역의 코팅층의 양단은 매끄러운 측면을 갖도록 형성되는, 전자 장치.
Priority Applications (2)
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| KR1020200029732A KR20210114255A (ko) | 2020-03-10 | 2020-03-10 | 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200029732A KR20210114255A (ko) | 2020-03-10 | 2020-03-10 | 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치 |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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2021
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Also Published As
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