KR20220075856A - Battery and electronic device including thereof - Google Patents
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Abstract
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질; 상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및,상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
이 밖에 다양한 실시예들이 적용될 수 있다.According to various embodiments disclosed herein, a cathode substrate; a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; And, It is possible to provide a battery including an oxide film layer formed through surface modification on at least one surface of the positive electrode substrate, and an electronic device including the same.
In addition, various embodiments may be applied.
Description
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은 배터리의 양극 기재(positive substrate)를 표면 개질하여 내부 단락시 안전성을 향상시킨 배터리 및 그를 포함하는 전자 장치와 이의 제조 방법에 관한 것이다.Various embodiments disclosed in this document relate to a battery having improved safety in case of an internal short circuit by surface-modifying a positive substrate of the battery, an electronic device including the same, and a manufacturing method thereof.
정보통신 기술과 반도체 기술 등의 발전으로 인하여 각종 전자 장치들의 보급과 이용이 급속도로 증가하고 있다. 특히 최근의 전자 장치들은 휴대하고 다니며 통신할 수 있도록 개발되고 있다. 이러한 전자 장치는 사용자가 편리하게 휴대할 수 있도록 소형화되고 있다. 전자 장치의 소형화 추세와 더불어, 사용자가 전자 장치를 오래 사용할 수 있도록, 배터리의 용량을 늘리거나 배터리의 수명을 증가시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 더불어 배터리의 안전성을 향상시키기 위한 연구도 함께 활발히 진행되고 있다. BACKGROUND ART With the development of information and communication technology and semiconductor technology, the dissemination and use of various electronic devices are rapidly increasing. In particular, recent electronic devices are being developed to be portable and to be able to communicate. Such electronic devices are being miniaturized so that users can conveniently carry them. With the trend of miniaturization of electronic devices, studies are being actively conducted to increase the capacity of the battery or increase the lifespan of the battery so that the user can use the electronic device for a long time. In addition, research to improve battery safety is being actively conducted.
배터리는 양극이나 음극 또는 전해질이 포함하는 물질에 따라 종류를 구분할 수 있다. 예를 들면, 배터리는 리튬 이온 배터리, 리튬 폴리머 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리를 포함할 수 잇다. Batteries can be classified according to the material contained in the positive electrode, the negative electrode, or the electrolyte. For example, the battery may include a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery.
배터리로서, 리튬 이온 배터리는 충방전 효율 및 저장 용량이 우수하고, 출력 안정성이 높으며, 사용하지 않을 때에도 방전이 일어나는 정도가 적어 휴대용 전자 장치의 핵심부품으로 적용되고 있다. As a battery, a lithium ion battery has excellent charge/discharge efficiency and storage capacity, has high output stability, and has a low degree of discharge even when not in use, so it is applied as a core component of a portable electronic device.
휴대용 전자 장치에 많이 사용되는 리튬 이온 배터리는, 못(nail)과 같은 날카로운 물체의 찍힘, 전자 장치의 낙하와 같은 물리적 충격 발생시 배터리 케이스(예: 파우치)가 파손될 수 있다. 상술한 물리적 충격 및/또는 허용 전류/전압의 초과, 고온에의 노출 등의 원인에 의해 내부 단락(short-circuit), 전극 조립체의 누액, 발열, 발화 및/또는 폭발의 안전 상의 문제가 발생할 수 있다.Lithium ion batteries widely used in portable electronic devices may damage a battery case (eg, a pouch) when a sharp object such as a nail is dented or a physical shock such as a fall of the electronic device occurs. Safety problems such as internal short-circuit, leakage of electrode assembly, heat generation, ignition and/or explosion may occur due to the above-mentioned physical shock and/or excess of allowable current/voltage, exposure to high temperature, etc. have.
이에, 리튬 이온 배터리의 안전성을 확보하는 것은 해당 기술분야의 중요한 과제에 해당한다. Accordingly, securing the safety of the lithium ion battery corresponds to an important task in the technical field.
어떤 실시예에 따른 배터리는, 배터리 온도가 일정온도(예: 섭씨 100도)까지 상승해야 배터리의 안전 기능이 작동하며, 발열 온도가 일정한 속도 이상으로 발열되는 상황에서는 안전 기능이 작동하지 않을 수 있다.In the battery according to some embodiments, the safety function of the battery operates only when the battery temperature rises to a certain temperature (eg, 100 degrees Celsius), and the safety function may not operate in a situation in which the heating temperature is heated at a certain rate or higher. .
또한, 어떤 실시예에 따른 배터리는, 충격에 의해 배터리 코팅층의 파손 발생 시, 파손된 영역에서는 안전 기능이 작동하지 않을 수 있다.In addition, in the battery according to some embodiments, when the battery coating layer is damaged by impact, the safety function may not operate in the damaged area.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 표면 개질된 양극 기재를 포함하는 배터리를 제공하여 안전성을 향상시킬 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, safety may be improved by providing a battery including a surface-modified positive electrode substrate.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치에 있어서, 전면 플레이트, 상기 전면 플레이트의 반대 방향을 향하는 후면 플레이트, 및 상기 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 베젤 구조를 포함하는 하우징; 및 상기 하우징 내 상기 공간상에 배치된 배터리;를 포함하고, 상기 배터리는, 양극 기재; 상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질; 상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및 상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층(oxide coating layer)을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다. According to various embodiments disclosed herein, in an electronic device, a housing including a front plate, a rear plate facing in a direction opposite to the front plate, and a side bezel structure surrounding a space between the front plate and the rear plate ; and a battery disposed in the space within the housing, wherein the battery includes: a positive electrode substrate; a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; and an oxide coating layer formed on at least one surface of the cathode substrate through surface modification.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질; 상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및,상기 양극 기재의 적어도 일면에 형성된 산화피막층을 포함하는 배터리를 제공할 수 있다.According to various embodiments disclosed herein, a cathode substrate; a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; and an oxide film layer formed on at least one surface of the positive electrode substrate.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 통신 모듈; 프로세서; 및 배터리를 포함하고, 상기 배터리는 양극 기재; 상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질; 상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및 상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다. According to various embodiments disclosed herein, a communication module; processor; and a battery, wherein the battery comprises: a positive electrode substrate; a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; and an oxide film layer formed on at least one surface of the cathode substrate through surface modification.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 일면에 도포된 제 1 양극 활물질; 및 상기 양극 기재의 타면에 도포된 제 2 양극 활물질;을 포함하는 양극 조립체; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 제 1 음극 활물질; 및 상기 음극 기재의 타면에 도포된 제 2 음극 활물질;을 포함하는 음극 조립체; 상기 양극 조립체와 상기 음극 조립체 사이에 위치한 분리막; 및 상기 양극 기재 및 상기 제 1 양극 활물질 사이에 형성되며, 상기 양극 기재의 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 배터리를 제공할 수 있다. According to various embodiments disclosed herein, a cathode substrate; a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate; and a second positive electrode active material applied to the other surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a first negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; and a second negative electrode active material applied to the other surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode assembly and the negative electrode assembly; and an oxide film layer formed between the positive electrode substrate and the first positive electrode active material and formed through surface modification of the positive electrode substrate.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 일면에 도포된 제 1 양극 활물질; 및 상기 양극 기재의 타면에 도포된 제 2 양극 활물질;을 포함하는 양극 조립체; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 제 1 음극 활물질; 및 상기 음극 기재의 타면에 도포된 제 2 음극 활물질;을 포함하는 음극 조립체;및 상기 양극 조립체와 상기 음극 조립체 사이에 위치한 분리막;을 포함하고, 상기 양극 기재의 표면 개질을 통해 상기 양극 기재의 표면 저항을 상승시키되, 표면 개질된 양극 기재의 저항은 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%인 배터리를 제공할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, a cathode substrate; a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate; and a second positive electrode active material applied to the other surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a first negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; and a second negative electrode active material applied to the other surface of the negative electrode substrate; a negative electrode assembly comprising a; and a separator positioned between the positive electrode assembly and the negative electrode assembly; the surface of the positive electrode substrate through surface modification of the positive electrode substrate It is possible to provide a battery in which the resistance is increased, but the resistance of the surface-modified positive electrode substrate is 1% to 15% of the total resistance of the positive electrode assembly.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 배터리는, 표면 개질(surface modification)된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성시 발열 온도가 급격히 상승하지 않을 수 있다. Since the battery according to various embodiments of the present disclosure includes a surface-modified positive electrode substrate, the heating temperature may not rapidly increase when the battery is damaged and a short-circuit is formed.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 배터리는, 표면 개질된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성되더라도 안전 기능 작동이 가능할 수 있다.Since the battery according to various embodiments of the present disclosure includes the surface-modified positive electrode substrate, a safety function operation may be possible even if the battery is damaged and a short-circuit is formed.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 배터리는, 표면 개질된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성되더라도 열폭주 또는 발화없이 안전하게 배터리의 에너지가 소진되도록 할 수 있다.Since the battery according to various embodiments of the present disclosure includes the surface-modified positive electrode substrate, even if the battery is damaged and a short-circuit is formed, energy of the battery can be safely consumed without thermal runaway or ignition.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be.
도 1은, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 전개 사시도이다.
도 2는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 배터리를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 도 2의 배터리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는, 어떤 실시예에 따른 배터리의 내부 구조를 확대한 도면이다.
도 5는, 도 4의 배터리에 못(nail)이 박혀 파손된 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 배터리의 내부 구조를 확대한 도면이다.
도 7은, 도 6의 배터리에 못(nail)이 박혀 파손된 모습을 나타내는 개념도이다.
도 8은, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락시, 단락 저항에 따른 배터리의 발열 수준을 나타내는 그래프이다.
도 9a는, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락시, 단락되는 양상별 배터리의 발열량을 나타내는 도면이다.
도 9b는, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락시, 단락되는 양상별 배터리의 온도를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 패턴층을 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재의 표면 개질 방법을 나타내는 블록도이다.
도 12는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재의 표면 처리 공정을 나타내는 개념도이다.1 is an exploded perspective view of an electronic device according to various embodiments disclosed herein.
2 is a diagram illustrating a battery according to various embodiments of the present disclosure.
3 is a diagram illustrating an internal structure of the battery of FIG. 2 according to various embodiments of the present disclosure;
4 is an enlarged view of an internal structure of a battery according to an embodiment.
5 is a conceptual diagram illustrating a state in which a nail is nailed into the battery of FIG. 4 and is damaged.
6 is an enlarged view of an internal structure of a battery according to various embodiments of the present disclosure;
7 is a conceptual diagram illustrating a state in which a nail is nailed into the battery of FIG. 6 and is damaged.
8 is a graph illustrating a heat generation level of a battery according to a short-circuit resistance when the battery is internally short-circuited, according to an embodiment.
FIG. 9A is a diagram illustrating the amount of heat generated by the battery for each short-circuited aspect when the battery is internally short-circuited, according to an exemplary embodiment.
9B is a diagram illustrating a temperature of a battery for each short-circuited aspect when the battery is internally short-circuited, according to an embodiment.
10 is a diagram illustrating a patterned layer according to various embodiments of the present disclosure.
11 is a block diagram illustrating a method for modifying the surface of a cathode substrate according to various embodiments of the present disclosure.
12 is a conceptual diagram illustrating a surface treatment process of a cathode substrate according to various embodiments of the present disclosure.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these examples are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.
이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장 또는 축소된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated or reduced for convenience and clarity of description, and the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and/or” includes any one and all combinations of one or more of those listed items.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 전자 장치의 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view of an electronic device, according to various embodiments of the present disclosure;
도 1 이하의 도면에는 서로에 대하여 직교하는 X축, Y축 및 Z축으로 정의되는 공간 좌표계가 도시된다. 여기서 X축은 전자 장치(100) 및 배터리(150)의 폭 방향, Y축은 전자 장치(100) 및 배터리(150)의 길이 방향, Z축은 전자 장치(100) 및 배터리(150)의 높이(또는 두께) 방향을 나타낼 수 있다.
1 and below, a spatial coordinate system defined by an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis orthogonal to each other is illustrated. Here, the X axis is the width direction of the
도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는, 전면 플레이트(110), 디스플레이(120), 제 1 지지 부재(130), 메인 인쇄 회로 기판(140), 배터리(150), 제 2 지지 부재(160), 안테나(170) 및 후면 플레이트(180)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 제 1 지지 부재(130), 또는 제 2 지지 부재(160))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
전자 장치(100)는, 전면, 후면, 및 전면 및 후면 사이의 공간을 둘러싸는 측면을 포함하는 하우징(101)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 전면은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(110)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 후면은 후면 플레이트(180)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 후면 플레이트(180)는, 예를 들어, 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면은, 전면 플레이트(110) 및 후면 플레이트(180)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조 (또는 "측면 부재")(131)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(180) 및 측면 베젤 구조(131)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 유리, 알루미늄과 같은 금속 물질 또는 세라믹)을 포함할 수 있다.The
디스플레이(120)는 전자 장치(100)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이(120)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이(120)는, 예를 들어, 전면 플레이트(110)의 상당 부분을 통하여 시각적으로 노출될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 디스플레이(120)의 모서리를 상기 전면 플레이트(110)의 인접한 외곽 형상과 대체로 동일하게 형성할 수 있다. 디스플레이(120)의 화면 표시 영역(예: 전면)의 일부에 리세스 또는 개구부(opening)을 형성하고, 상기 리세스 또는 상기 개구부(opening)와 정렬되는 오디오 모듈, 센서 모듈, 발광 소자, 및 카메라 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이(120)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시예(미도시)에서는, 디스플레이(120)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 자기장 방식의 스타일러스(stylus) 또는 펜을 검출하는 디지타이저(digitizer)와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다.The
일 실시예에 따르면, 제 1 지지부재(130)는, 전자 장치(100) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(131)와 연결될 수 있거나, 측면 베젤 구조(131)와 일체로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(130)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 제 1 지지부재(130)는, 일면에 디스플레이(120)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(140)이 결합될 수 있다. According to an embodiment, the
인쇄 회로 기판(140)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.The printed
일 실시예에 따르면, 메모리는, 전자 장치의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서 또는 센서 모듈에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the memory may store various data used by at least one component (eg, a processor or a sensor module) of the electronic device. The data includes, for example, software (eg, a program) and It may include input data or output data for a command related thereto.
일 실시예에 따르면, 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(100)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the interface may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, and/or an audio interface. The interface may, for example, electrically or physically connect the
일 실시예에 따르면, 배터리(150)는 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 디스플레이, 프로세서, 안테나, 오디오 모듈, 센서 모듈, 발광 소자, 및 카메라 모듈 중 적어도 하나 이상을 포함)에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(150)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(140)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(150)는 전자 장치(100) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(100)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.According to an embodiment, the
일 실시예에 따르면, 안테나(170)는, 후면 플레이트(180)와 배터리(150) 사이에 배치될 수 있다. 안테나(170)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 안테나(170)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신할 수 있다. 예를 들어, 안테나(170)는 무선 충전을 위한 코일을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 측면 베젤 구조(131) 및/또는 상기 제 1 지지부재(130)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.According to an embodiment, the
도 2는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 배터리(150)(예: 도 1의 배터리(150))를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a battery 150 (eg, the
배터리(150)는 양극 조립체(151a), 음극 조립체(151b) 및 전해액을 포함하는 배터리 셀(또는 전극 조립체)(151)이 배터리 케이스(152) 내에 수용된 형태를 가질 수 있다. 상기 배터리 셀(151)은 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극 기재(positive electrode substrate)와 상기 양극 기재의 표면에 양극 활물질을 도포한 양극 조립체(151a), 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 음극 기재(negative electrode substrate)와 상기 음극 기재의 표면에 음극 활물질을 도포한 음극 조립체(151b) 및 분리막(separator)(151c)의 적층체를 권취하거나 겹쳐서 형성할 수 있다. 여기서 분리막(151c)은 양극 조립체(151a)와 음극 조립체(151b) 사이에 위치되어 단락(short-circuit)을 방지하고 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다. The
배터리(150)의 형상은 다양할 수 있다. 예컨대, 배터리(150)의 대표적인 형상은 파우치(pouch)형, 원통형, 각형, 캔(can)형이 있을 수 있다. 한 예를 들면, 도 2에 도시된 배터리(150)의 케이스(152)는 배터리 셀(151)을 수납하여 밀봉할 수 있도록 파우치형 케이스가 해당될 수 있으며, 상기 양극 조립체(151a), 음극 조립체(151b) 및 분리막(151c)이 케이스(152) 내부에서 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 구성될 수 있다. 배터리(150)는 서로 다른 사양을 가지는 다양한 제품으로 출시될 수 있다. 따라서, 도면에 도시되진 않았으나, 배터리(150)의 일면에는 저장 용량, 취급상 주의 사항 등 제품에 관한 정보를 표시할 수 있다. The shape of the
도 3은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 도 2의 배터리(150)의 내부 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an internal structure of the
도 3을 참조하면, 배터리(예: 도 2의 배터리(150))는 양극 조립체(201)(예: 도 2의 양극 조립체(151a)), 음극 조립체(203)(예: 도 2의 음극 조립체(151b)) 및 분리막(220)(예: 도 2의 분리막(151c))을 포함하는 배터리 셀(또는 전극 조립체)(200)을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 셀(200)은 양극 조립체(201), 음극 조립체(203) 및 분리막(220)이 배터리의 중심 영역으로부터 순차적으로 감겨진 형태로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 3 , a battery (eg,
양극 조립체(201)는 양극 기재(210), 상기 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 양극 조립체(201)는 양극 기재(210), 상기 양극 기재(210)의 일면과 타면에 각각 도포된 양극 활물질(211, 212)을 포함하여 구성될 수 있다.The positive electrode assembly 201 may include a
양극 기재(210), 예를 들어, 알루미늄(Al), 스테인레스스틸(STS), 티탄(Ti), 구리(Cu), 은(Ag) 또는 이들로부터 선택된 물질의 조합으로 형성된 금속일 수 있다. The
양극 활물질(211, 212)은 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 방출할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양극 활물질은 코발트산 리튬(lithium cobalt oxide), 니켈산 리튬(lithium nickel oxide), 니켈 코발트산 리튬(lithium nickel cobalt oxide), 니켈 코발트 알루미늄산 리튬(lithium nickel cobalt aluminum oxide), 니켈 코발트 망간산 리튬(lithium nickel cobalt manganese oxide), 망간산 리튬(lithium manganese oxide) 또는 인산철 리튬(lithium iron phosphate)과 같은 리튬 전이금속 산화물(lithium transition metal oxides), 황화 니켈(nickel sulfides), 황화 구리(copper sulfides), 황(sulfur), 산화철(iron oxides) 또는산화 바나듐(vanadium oxides)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. The positive
양극 기재(210)의 표면에는 양극 활물질(211, 212) 외에 바인더(미도시) 또는 도전제(미도시)가 더 도포될 수 있다. 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 비닐리덴 플루오라이드/헥사플루오로프로필렌 코폴리머(vinylidene fluoride/hexafluoropropylene copolymer), 비닐리덴플루오라이드/테트라플루로에틸린 코폴리머(vinylidene fluoride/tetrafluoroethylene copolymer) 등의 폴리비닐리덴플루오라이드계 바인더(polyvinylidene fluoride-containing binders), 나트륨-카르복시메틸셀룰로오스(sodium-carboxymethylcellulose), 리튬-카르복시메틸셀룰로오스(lithium-carboxymethyl cellulose) 등의 카르복시메틸셀룰로오스계 바인더(carboxymethyl cellulose-containing binders), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 리튬-폴리아크릴산(lithium-polyacrylic acid), 아크릴(acrylic), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 또는 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate)) 등의 아크릴레이트계 바인더(acrylate-containing binders), 폴리아미드이미드(polyimide-imides), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리피롤(polypyrrole), 리튬-나피온(lithium-Nafion) 또는 스티렌 부타디엔 고무계 폴리머(styrene butadiene rubber-containing polymers)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 도전제는 카본 블랙(carbon black), 탄소섬유(carbon fiber) 또는 흑연(graphite)과 같은 탄소계 도전제(carboncontaining conducting agents), 금속 분말(metal powder)과 같은 도전성 섬유(conductive fiber), 불화카본 분말(carbon fluoride powder), 알루미늄 분말(Al powder) 및 니켈 분말과 같은 금속 분말(metal powder), 산화아연(zinc oxides) 또는 티탄산칼륨(potassium titanate)과 같은 도전성 휘스커(conductive whisker), 산화티탄(titanium oxides)과 같은 도전성 금속 산화물(conductive metal oxides) 또는폴리페닐렌 유도체(polyphenylene derivatives) 등의 전도성 고분자(conductive polymers)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.A binder (not shown) or a conductive agent (not shown) may be further applied to the surface of the
음극 조립체(203)는 음극 기재(230), 상기 음극 기재(230)의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질을 포함하여 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 음극 조립체(203)는 음극 기재(230), 상기 음극 기재(230)의 일면과 타면에 각각 도포된 음극 활물질(231, 232)을 포함하여 구성될 수 있다.The negative electrode assembly 203 may include a
음극 기재(230)는, 예를 들어, 구리(copper), 스테인레스스틸(STS), 니켈(nickel), 알루미늄(aluminum)또는 티탄(titanium)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.The
음극 활물질(231, 233)은 리튬과의 합금화(material capable of forming an alloy together with lithium) 또는 리튬의 가역적인 흡장 및 방출이 가능한 물질(capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium)을 포함할수 있다. 예를 들어, 음극 활물질은 금속(metals), 탄소계 재료(carbon-containing materials), 금속산화물(metal oxides) 또는 리튬금속질화물(lithium metal nitrides)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. The negative
여기서, 금속(metals)은 리튬(lithium), 규소(silicon), 마그네슘(magnesium), 칼슘(calcium), 알루미늄(aluminum), 게르마늄(germanium), 주석(tin), 납(lead), 비소(arsenic), 안티몬(antimony), 비스무트(bismuth), 은(silver), 금(gold), 아연(zinc), 카드뮴(cadmium), 수은(mercury), 구리(copper), 철(iron), 니켈(nickel), 코발트(cobalt) 또는 인듐(indium)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.Here, the metals are lithium, silicon, magnesium, calcium, aluminum, germanium, tin, lead, and arsenic. ), antimony, bismuth, silver, gold, zinc, cadmium, mercury, copper, iron, nickel ), cobalt (cobalt) or indium (indium) may include at least one material selected from the group consisting of.
탄소계 재료는 흑연(graphite), 흑연 탄소섬유(graphite carbon fiber), 코크스(coke), 메소카본 마이크로비즈(MCMBS)(mesocarbon microbeads), 폴리아센(polyacene), 피치계 탄소섬유(pitch-derived carbon fiber) 또는 난흑연화성 탄소(hard carbon)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.Carbon-based materials include graphite, graphite carbon fiber, coke, mesocarbon microbeads (MCMBS), polyacene, pitch-derived carbon fiber) or at least one material selected from the group consisting of hard carbon.
금속산화물은 리튬티탄산화물(lithium titanium oxides), 산화티탄(titanium oxides), 산화몰리브덴(molybdenum oxides), 산화니오븀(niobium oxides), 산화철(iron oxides), 산화텅스텐(tungsten oxides), 산화주석(tin oxides), 비정질 주석복합산화물(amorphous tin oxide composites), 실리콘 모노옥사이드(silicon monoxide), 산화코발트(cobalt oxides) 또는 산화니켈(nickel oxides)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.Metal oxides include lithium titanium oxides, titanium oxides, molybdenum oxides, niobium oxides, iron oxides, tungsten oxides, and tin oxides. oxides), amorphous tin oxide composites, silicon monoxide, cobalt oxides, or nickel oxides may include at least one selected from the group consisting of.
음극 기재(230)의 표면에는 음극 활물질(231, 233) 외에 바인더 및 도전제가 더 도포될 수 있다. 바인더 및 도전제는 양극 기재(210)에 도포된 바인더 및 도전제와 동일 또는 유사한 것일 수 있다.A binder and a conductive agent may be further applied to the surface of the
분리막(220)은 양극 조립체(201) 및 음극 조립체(203) 사이에 위치할 수 있다. 분리막(220)은, 예를 들어, 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene)막과 같은 다공성 고분자막으로 형성될 수 있다. 분리막(220)은 양극 조립체(201) 및 음극 조립체(203) 사이에 위치하여 양극 조립체(201) 및 음극 조립체(203)를 서로 절연시킬 수 있다.The
도 4는, 어떤 실시예에 따른 배터리의 내부 구조를 확대한 도면이다. 도 4는, 도 3에 도시된 배터리의 A 부분을 확대한 도면을 나타낼 수 있다. 4 is an enlarged view of an internal structure of a battery according to an embodiment. FIG. 4 may show an enlarged view of part A of the battery shown in FIG. 3 .
도 4를 참조하면, 어떤 실시예에 따른 배터리의 일부분을 확대하면 양극 기재(210), 상기 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 양극 활물질(211, 212)을 포함하는 양극 조립체와, 분리막(220)과, 음극 기재(230), 상기 음극 기재(230)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 음극 활물질(231, 232)을 포함하는 음극 조립체가 적층된 형태를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 일 실시예 따르면 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(200))에 포함된 양극 조립체, 분리막(220), 그리고 음극 조립체는 서로 소정 거리 이격된 것이 도시되나, 다른 실시예에 따르면, 양극 조립체, 분리막(220), 그리고 음극 조립체를 포함하는 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(200))은, 상기 양극 조립체와 음극 조립체가 분리막(220)에 의해 절연되므로 각 구성요소가 실질적으로 면대 면으로 접하여 적층된 형태도 가능하다. Referring to FIG. 4 , when a portion of a battery according to an embodiment is enlarged, the
도 3과 도 4를 함께 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 셀(200)은, 분리막(220)을 기준으로, 양극 기재(210)와 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 양극 활물질(211, 211)이 외측에 배치되고, 음극 기재(230)와 음극 기재(220)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 음극 활물질(231, 232)이 내측에 배치될 수 있다. 다른 실시예에 따른 배터리 셀(200)은, 도면에 도시되지는 않았으나, 분리막(220)을 기준으로, 양극 기재(210)와 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 양극 활물질(211, 212)이 내측에 배치되고, 음극 기재(230)와 음극 기재(220)의 적어도 일면에 도포된 제 1, 제 2 음극 활물질(231, 232)이 외측에 배치될 수도 있다. 이하에서는 도 3 및 도 4에 대한 실시예를 중심으로 설명할 수 있다. Referring to FIGS. 3 and 4 together, the
도 5는, 도 4의 배터리에 못(nail)이 박혀 파손된 모습을 나타내는 개념도이다. 도 5는, 배터리의 안전성 테스트 중 하나인 네일 공정(nail process) 진행 시, 못에 의해 배터리 셀이 파손되는 모습을 나타낼 수 있다.5 is a conceptual diagram illustrating a state in which a nail is nailed into the battery of FIG. 4 and is damaged. FIG. 5 may show a state in which a battery cell is damaged by a nail during a nail process, which is one of the safety tests of the battery.
배터리는 외부 충격을 받거나 비정상적으로 충전을 하면 적어도 일부 영역에서 단락 현상이 발생될 수 있고, 단락 발생시 의도치 않은 큰 전류가 전극층에 흐를 수 있다. When the battery receives an external shock or is charged abnormally, a short circuit may occur in at least some areas, and an unintentional large current may flow through the electrode layer when a short circuit occurs.
일 실시예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이 못(nail)(300)이 배터리 셀의 적어도 일부분에 박혀, 배터리 셀이 찢기거나 찍히는 것과 같은 변형이 발생할 수 있다. 예를 들어, 못(300)이 배터리 셀을 누르거나 박힐 때 전극 및/또는 기재의 일부분이 못(300)이 눌리는 방향을 따라 배터리 셀 내측으로 인입될 수 있다. 이에 의해 양극 조립체, 음극 조립체, 또는 분리막(220)이 수축 또는 변형될 수 있다. 그리고 양극 조립체의 구성요소의 적어도 일부와, 음극 조립체의 구성요소의 적어도 일부가 서로 단락(short-circuit)될 수 있다. According to an embodiment, as shown in FIG. 5 , a
예를 들면, 양극 조립체의 양극 기재(210)와 음극 조립체의 제 1 음극 활물질(231)이 접할 수 있다. 이 경우 전류의 급격한 증가로 인해 배터리가 발화 또는 폭발할 수 있다. 다른 예를 들면, 양극 조립체의 양극 활물질(211)과 음극 조립체의 음극 기재(230)가 접할 수도 있다. 전류의 급격한 증가로 인해 배터리가 발화 또는 폭발할 수도 있다.For example, the
이하 후술하는 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 상기 도 5에 도시된 바와 같이 어떤 상황에서 배터리의 양극 조립체의 구성요소의 적어도 일부와, 음극 조립체의 구성요소의 적어도 일부가 서로 단락(short-circuit)되더라도 전류가 급격히 상승하여 발화 또는 폭발의 안전사고가 발생하는 것을 방지하는 배터리 구조를 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure to be described below, as shown in FIG. 5 , at least a portion of a component of a positive electrode assembly of a battery and at least a portion of a component of a negative electrode assembly of a battery are short-circuited with each other in certain circumstances as shown in FIG. 5 . circuit), it is possible to provide a battery structure that prevents safety accidents such as ignition or explosion due to a rapid increase in current.
도 6은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 배터리의 내부 구조를 확대한 도면이다. 도 7은, 도 6의 배터리에 못(nail)이 박혀 파손된 모습을 나타내는 개념도이다. 도 8은, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락시, 단락 저항에 따른 배터리의 발열 수준을 나타내는 그래프이다.6 is an enlarged view of an internal structure of a battery according to various embodiments of the present disclosure; 7 is a conceptual diagram illustrating a state in which a nail is nailed into the battery of FIG. 6 and is damaged. 8 is a graph illustrating a heat generation level of a battery according to a short-circuit resistance when the battery is internally short-circuited, according to an embodiment.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예는, 양극 기재(210)의 표면의 적어도 일부가 개질(예: 산화)되어 산화피막층(oxide coating layer)(210')을 형성한 것을 도시할 수 있다. 6 and 7 , at least a portion of the surface of the
도 3 및 도 5에서 전술한 실시예와 같이, 도 6 및 도 7에 도시된 실시예에 따른 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(200))은 양극 기재(210)와 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 제1, 2 양극 활물질(211, 212)로 구성된 양극 조립체, 분리막(220) 및 음극 기재(220)와 음극 기재(220)의 적어도 일면에 도포된 제1, 2 음극 활물질(231, 232)로 구성된 음극 조립체를 포함할 수 있다. 3 and 5 , the battery cell according to the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 (eg, the
일 실시예에 따르면, 양극 활물질은, 양극 기재(210)의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 양극 활물질(211) 및 양극 기재(210)의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 양극 활물질(212)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the positive electrode active material may have a second direction opposite to the first direction of the first positive
이와 유사하게, 음극 활물질 또한, 음극 기재(230)의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 음극 활물질(231) 및 음극 기재(230)의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 음극 활물질(232)을 포함할 수 있다.Similarly, the first negative
일 실시예에 따르면, 여기서, 양극 기재(210)는 알루미늄으로 이루어지고, 이에 대비하여 음극 기재(230)는 구리로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, here, the
그리고, 도 6 및 도7에 도시된 실시예에 따른 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(200))은 상기 양극 기재(210)의 표면에 아노다이징 공법에 의한 산화처리를 하여 양극 기재(210)의 표면을 개질할 수 있다. In addition, the battery cell according to the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 (eg, the
양극 기재(210)의 표면 개질을 통해 산화피막층(210')을 형성할 수 있다. 양극 기재(210)와 양극 기재(210)의 적어도 일면에 도포된 제1, 2 양극 활물질(211, 212)에 더하여 산화피막층(210')을 더 포함하는 양극 조립체는 못에 의해 파손되어 단락이 발생(이하 '배터리의 내부 단락'이라 함)하는 경우에도 단락 부분의 전류가 과도히 흐르게 되는 것이 억제될 수 있고, 이에 따른 단락 부분의 온도 상승이 억제될 수 있게 된다. 도 5 및 도 7을 대비하면, 도 7에 도시된 배터리 셀의 경우는 도 5에 도시된 배터리 셀의 단락 부분에 비해 단락 부분의 발열량이 저감될 수 있다. The
도 8에 도시된 실시예는, 어떤 특정한 용량(예: 4Ah)을 가진 서로 다른 세 가지 조건의 배터리를 단락시켰을 때 발열 수준을 나타낼 수 있다. 도 8의 가로축은 단락 저항(short resistance)를 나타내고, 도 8의 세로축은 발열량(heat)을 나타낼 수 있다. The embodiment illustrated in FIG. 8 may indicate a heat generation level when batteries of three different conditions having a specific capacity (eg, 4Ah) are short-circuited. The horizontal axis of FIG. 8 may represent short resistance, and the vertical axis of FIG. 8 may represent heat.
도 8의 그래프에서, Al-Negative는, 예를 들면, 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))와 음극활물질(예: 도 7의 제 1 음극활물질(231))간의 접촉시 발열량을 나타낼 수 있고, Al/AlxOy-Negative와 Al/AlxOy'-Negative는 알루미늄으로 이루어지고, 표면 산화 처리된 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))와 음극활물질(예: 도 7의 제 1 음극 활물질(231))간의 접촉시 발열량을 나타낼 수 있으며, Positive-Negative는 양극 활물질(예: 도 7의 제 1 양극 활물질(211))과 음극 활물질(예: 도 7의 제 1 음극 활물질(231)) 간의 접촉시 발열량을 나타낼 수 있다. 여기서 세가지 조건 중 하나의 조건에 해당하는 배터리는 배터리 셀의 전체 저항(예: 전기 저항+전해액 저항+접촉저항)이 10mOhm수준의 저항을 가진 표면이 개질되지 않은 일반 배터리를 의미할 수 있다. 세가지 조건 중 다른 하나의 조건에 해당하는 배터리는 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))의 표면을 개질하여 배터리 셀의 전체 저항이 20mOhm 수준의 저항을 가지도록 한 배터리를 의미할 수 있다. 세가지 조건 중 나머지 하나의 조건에 해당하는 배터리는 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))의 표면을 개질하여 배터리 셀의 전체 저항이 30mOhm 수준의 저항을 가지도록 한 배터리를 의미할 수 있다. 여기서, 세 가지 중 두 가지 조건의 표면 개질된 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))를 포함하는 배터리는, 그 표면 개질 방법으로서 소프트 아노다이징(soft anodizing) 공법을 채택한 것일 수 있다. 소프트 아노다이징 공법은, 일반 아노다이징 공법과 달리 특정 인가 전압 및 전해액 농도 조절 등을 통하여 산화 피막 층을 느린 속도(시간 당 0.1 ~ 20 um)로 매우 얇게 성장시키는 방법일 수 있다. 통상 1 V에서 500 V 내의 전압 범위를 가지며, 전해액은 통상 0.1~ 50 wt% 범위를 가지는 황산(sulfuric acid, H2SO4) 또는옥살산(oxalic acid, C2H2O4), 셀렌산(selenic acid, H2SeO4), 인산(phosphoric acid, H3PO4)등이 사용될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 배터리 셀의 전체 저항이 증가할수록(저항이 큰 배터리일 수록) 대부분의 단락 저항 범위에서 발열량이 대폭 감소하게 된다. 일반 배터리 대비 표면 개질한 배터리에서의 발열량의 거동이 어떻게 변화하는지가 도 8의 실시예에서, 굵은 선, 점선, 실선 순서로 도시될 수 있다. 일반 배터리에서 단락이 발생하는 경우에 400W이상(굵은 선)의 발열이 발생하던 것이 표면 개질을 한 배터리의 경우 그 발열량이 200W이하(점선 및 실선)으로 감소하게 되므로 발화 위험이 절반 이하로 감소하게 된다. In the graph of FIG. 8 , Al-Negative is, for example, between a positive electrode substrate made of aluminum (eg, the
한편, 도 8을 참조하면, 양극 기재(예: 도 7의 양극 기재(210))와 음극 활물질(예: 제 1 음극활물질(231)) 간(Al-Negative)의 접촉시 발열량이, 양극 활물질(예: 제 1 양극활물질(211)) 과 음극 활물질(예: 제 1 음극활물질(231)) 간(Positive-Negative)의 접촉시 발열량에 비해 현저히 큰 것을 알 수 있다. 즉, 배터리의 내부 단락시 동일한 배터리 셀(200)에 포함된 구성요소 간의 접촉에 따른 발열량이 상이할 수 있다. 이하, 도 9a 및 도 9b를 참조로 단락되는 양상별 배터리의 발열량을 상세히 설명한다.Meanwhile, referring to FIG. 8 , the amount of heat generated when the positive electrode substrate (eg, the
도 9a는, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락시, 단락되는 양상별 배터리의 전력 생성량을 나타내는 도면이다. 도 9b는, 어떤 실시예에 따른, 배터리의 내부 단락 시, 단락되는 양상별 배터리의 온도를 나타내는 도면이다.9A is a diagram illustrating an amount of power generated by a battery for each short-circuited aspect when the battery is internally short-circuited, according to an embodiment. 9B is a diagram illustrating a temperature of a battery for each short-circuited aspect when the battery is internally short-circuited, according to an embodiment.
배터리의 내부 단락으로서, 예컨대, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 양극 조립체, 분리막(220) 및 음극 조립체를 구비한 배터리 셀 전체가 못(nail)에 의해 찢기거나 찍히는 상황이 발생할 수 있다. As an internal short circuit of the battery, for example, as shown in FIGS. 5 and 7 , a situation in which the entire battery cell including the positive electrode assembly, the
배터리의 내부 단락의 양상과 관련하여, 도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예에서, Al-anode는 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 음극 활물질(231) 간의 단락을 나타낼 수 있고, Al-Cu는 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 구리로 이루어진 음극 기재(230) 간의 단락을 나타낼 수 있다. 또한, anode-cathode는 음극 활물질(231)과 양극 활물질(211) 간의 단락을 나타낼 수 있고, Cu-cathode는 구리로 이루어진 음극 기재(230)와 양극 활물질(211) 간의 단락을 나타낼 수 있다.Regarding the aspect of the internal short circuit of the battery, in the embodiment shown in FIGS. 9A and 9B , Al-anode may represent a short circuit between the
도 9a와 도 9b를 함께 참조하면, 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 음극 활물질(231) 간의 단락(Al-anode간의 단락)이 시간당 발열도와 온도 상승률이 가장 높아 가장 위험하며, 그 다음으로는 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 구리로 이루어진 음극 기재(230) 간의 단락(Al-Cu 간의 단락)이 위험할 수 있다. 이어서, 음극 활물질(231)과 양극 활물질(211) 간의 단락(anode-cathode 간의 단락), 구리로 이루어진 음극 기재(230)와 양극 활물질(211) 간의 단락(Cu-cathode 간의 단락) 순서로 시간당 전력 생성량과 온도 상승률이 줄어든다. 예컨대, 음극 활물질(231)과 양극 활물질(211) 간의 단락(anode-cathode간의 단락)에서 발열도가 낮은 것은 양극층의 저항이 크기 때문에 전류가 많이 흐르지 않는 것에 기인할 수 있다. 9A and 9B together, the short circuit between the
본 개시의 다양한 실시예들에 따라 양극 기재(210)에 산화 피막층 또는 저항층을 형성하면, 도면에 별도로 기재되진 않았으나, 도 9a 및 도 9b의 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 음극 활물질(231)의 시간당 전력 생성량 및 온도 상승률 곡선(Al-anode의 시간당 전력 생성량 및 온도 상승률 곡선)이 음극 활물질(231)과 양극 활물질(211) 간의 단락시 발열도 및 온도 상승률을 나타내는 곡선 방향(anode-cathode 단락시 시간당 전력 생성량 및 온도 상승률 곡선 방향)으로 변화하게 될 수 있다. 즉, 알루미늄으로 이루어진 양극 기재(210)와 음극 활물질(231)의 발열량이 감소하게 된다.When an oxide film layer or a resistance layer is formed on the
상술한, 배터리의 내부 단락시, 단락되는 양상별 배터리의 시간당 전력 생성량과 온도 상승률 그래프를 참고하여, 본 개시의 다양한 실시예들을 배터리 셀의 외부에서 못(nail)(300)이 침투하여 배터리 셀의 적어도 일부가 수축되고 변형되는 상황에서 안정성을 향상시키는 방법에 대하여 설명하도록 한다.In various embodiments of the present disclosure, in various embodiments of the present disclosure, the
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 음극 기재(230)의 표면이 아닌 양극 기재(210)의 표면을 개질하여 양극 기재(210)의 표면 전기 저항을 높일 수 있다. 이에 도 6 및 도 7에 도시된 실시예를 다시 참조하면, 배터리 셀이 못 (300)에 의해 찢기거나 찍힘에 따라 Al-anode간의 단락, anode-cathode 간의 단락, Al-Cu 간의 단락, Cu-cathode 간의 단락과 같이 다중 단락(multiple short-circuit)이 발생될 수 있다. 이러한 상황에서 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 음극 기재(230)의 표면이 아닌 양극 기재(210)의 표면을 개질하여 양극 기재(210)의 표면 전기 저항을 높일 수 있다. 도 8 내지 도 9b에서 살펴본 바와 같이, 다중 단락 상황에서는 가장 큰 위험이 있는 Al-anode간의 단락에서의 발화를 방지하는 것이 효과적일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 양극 기재(210) 및 양극 활물질(211, 212)을 포함하는 양극 조립체; 음극 기재(230) 및 음극 활물질(231, 232)을 포함하는 음극 조립체; 및 분리막(220)을 이용하여 배터리 셀을 형성할 수 있다. 이때, 상기 양극 조립체가 상기 분리막(220)을 기준으로 상기 배터리 셀의 외측에 위치하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 양극 기재(210)와 양극 활물질(211, 212)은 소재의 차이에 의해 음극 기재(230)와 음극 활물질(231, 232)보다 더 큰 저항을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 점을 고려하면, 배터리 셀이 못(300)에 의해 찢기거나 찍힘으로써 전극과 기재가 못(300)과 함께 인입되는 경우에 있어서, 양극 기재(210)를 음극 기재(230) 보다 적층 구조체의 외곽측에 배치시켜, 상대적으로 더 큰 저항을 갖는 구성요소가 못(300)과 함께 인입되도록 할 수 있다. 이로써 배터리 셀 내부에 단락(short-circuit)이 발생되더라도 발화 위험이 낮아지도록 할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the surface electrical resistance of the
다양한 실시예들에 따르면, 산화피막층(210')은 양극 기재(210) 및 제 1 양극 활물질(211) 사이에 형성될 수 있으나, 이와 달리 양극 기재(210) 및 제 2 양극 활물질(212) 사이에 형성될 수도 있다. 또한, 산화피막층(210')은 양극 기재(210) 및 제 1 양극 활물질(211) 사이, 양극 기재(210) 및 제 2 양극 활물질(212) 사이 모두에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 양극 기재(210)의 표면 중, 양극 기재(210)와 제 1 양극 활물질(211) 사이의 표면을 개질하는 경우 가장 효과적일 수 있다. 예를 들어, 표면 개질된 제 1 양극 활물질(211)이 제 2 양극 활물질(212)에 비해 배터리 셀의 외곽측에 배치되도록 함으로써, 더 큰 저항을 가지게 된 부분이 못(300)과 함께 인입되도록 함으로써, 단락(short-circuit)이 발생되더라도 발화 위험이 낮아지도록 할 수 있다. 정리하면, 양극 기재(210)와 제 1 양극 활물질(211) 사이의 표면에 산화피막층(210')을 형성함으로써, 배터리 셀의 외부에서 못(nail)이 침투하더라도 배터리 내부 단락시의 안정성이 대폭 향상될 수 있다. According to various embodiments, the
도 10은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 산화피막층(210')을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating an
상기 산화피막층(210')의 구체적인 형태는 실시예에 따라 다양할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 산화피막층(210')은 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 메쉬(mesh) 패턴을 형성할 수 있고, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이 다공성 홈 패턴을 형성할 수 있으며, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이 비정형 블록 패턴을 형성할 수도 있고, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이 줄무늬 또는 사선 패턴을 형성할 수도 있다.The specific shape of the
다양한 실시예들에 따르면, 산화피막층(210')은 복수 개의 리세스(211')를 포함하는 다공성 층으로 형성될 수 있다. 복수 개의 리세스(211')는 개구(opening), 홈(groove), 홀(hole), 슬릿(slit), 슬롯(slot), 개구(opening) 등 물질 표면에 형성되는 모든 작은 구멍(porous) 형태를 의미할 수 있다. 복수 개의 리세스(211')는 표면 개질의 시간, 온도, 전압과 같은 다양한 파라미터에 그 형상, 밀도 및 개수가 조절될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 산화피막층(210')은 상기 복수 개의 리세스(211')을 포함하는 다공성 층으로 형성될 수 있고, 상기 복수 개의 리세스(211')에 산화피막 및/또는 양극 활물질이 스며들 수 있다. 이와 같이, 산화피막층(210')은 상기 복수 개의 리세스(211')에 산화피막 및/또는 양극 활물질이 스며든 상태로 실링(또는 봉공) 처리될 수 있다. According to various embodiments, the
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 표면 개질을 통해 양극 기재의 표면의 전기 저항을 증가시킬 수 있다. 다만, 과도한 저항 증가에 따른 전류 흐름의 저하를 방지하여야 한다. 저항을 증가시키되, 전류 흐름의 과도한 저하를 방지하기 위하여 상기 다공성 층(산화피막층(210'))의 복수 개의 리세스에 양극 활물질을 게재시킬 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the electrical resistance of the surface of the positive electrode substrate may be increased through surface modification. However, it is necessary to prevent a decrease in current flow due to an excessive increase in resistance. In order to increase resistance, but to prevent excessive reduction in current flow, a positive active material may be disposed in a plurality of recesses of the porous layer (
일 실시예에 따르면, 양극 기재(210)의 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층(210')의 복수 개의 리세스(211')에 상기 양극 활물질이 게재됨에 따라 상기 양극 기재(210)에 도포되는 양극 활물질(예: 제 1 양극 활물질(211))의 양은 상기 음극 기재(220)에 도포되는 음극 활물질(예: 제 1 음극 활물질(231))의 양보다 많을 수 있다. According to an embodiment, the positive electrode applied to the
일 실시예에 따르면, 표면 처리(예: 개질(modification))된 양극 기재(210)의 저항은, 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%, 바람직하게는 5%부근으로 형성되도록 할 수 있다. 양극 기재(210)의 표면 개질로 인해 배터리의 내부 단락시 전류의 급격한 상승은 방지하되, 양극 기재(210)에 도포되는 양극 활물질의 양을 조절함으로써, 양극 조립체 전체 저항을 과도히 높혀 전류의 흐름에 방해를 주지 않도록 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 표면 처리된 양극 기재(210)의 저항은 산화피막층(210')에 형성되는 패턴의 간격, 밀도, 복수 개의 리세스(211')에 게재된 양극 활물질의 양과 같은 요소에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 패턴층(210')에 형성되는 패턴의 간격, 밀도는 이하 후술하는 아노다이징 공정 진행 과정에서 조절될 수 있다. According to an embodiment, the resistance of the surface-treated (eg, modified)
도 11은, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재의 표면 처리 방법을 나타내는 블록도이다. 도 12는, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재의 표면 처리 공정을 나타내는 개념도이다. 도 11 및 도 12를 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른, 아노다이징 공법을 포함하는 양극 기재의 표면 처리 방법을 설명한다.11 is a block diagram illustrating a method for treating a surface of a cathode substrate according to various embodiments of the present disclosure. 12 is a conceptual diagram illustrating a surface treatment process of a cathode substrate according to various embodiments of the present disclosure. A method of surface treatment of a cathode substrate including an anodizing method according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 11 and 12 .
본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재의 표면 처리 방법은 하기 동작 1101 내지 동작 1105을 포함할 수 있으며, 이들 복수의 동작들은 도 12에 도시된 바와 같이 구비된 표면 개질 라인(410) 상에 투입된 양극 기재(210)에 대하여 이 연속적으로 수행될 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the method for treating the surface of a positive electrode substrate may include the following
먼저, 동작 1101의 '재료 투입'단계와 관련하여, 어떤 외관과 형상으로 배터리를 만들지, 어떤 사양으로 배터리를 만들지 설계를 진행한다. 어떤 재료를 사용한 양극 기재를 사용할 지, 양극 기재의 전체 부분에 표면 처리를 진행할 지, 또는 양극 기재의 일부분에 표면 처리를 진행할지를 결정한 뒤, 양극 기재에서 아노다이징을 통한 표면 처리가 되는 부분을 선정할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알류미늄 합금을 소재로 한 양극 기재를 사용할 수 있고, 양극 기재 표면의 일부에만 표면 개질을 진행하도록 설정할 수 있다.
다음으로, 동작 1102 '전처리' 관련하여, 전처리(cleaning)는 탈지 공정, 화학 연마 공정, 디스멋(de-smut) 공정을 포함할 수 있다. 이때 탈지 공정은 공정환경 및 대상 재료에 따라 탈지액을 산성 또는 중성과 같이 선택적으로 적용 가능할 수 있다. 화학 연마 공정은 표면이 불균일하게 처리된 자재의 표면 요철(401)을 평탄화하고, 표면 광택을 향상시키기 위해 진행될 수 있다. 디스멋 공정은 탈지 공정과 화학 연마 공정으로부터 발생한 소재 표면의 스멋(smut) 및 이물을 제거하기 위해 진행할 수 있다. First, in relation to the 'material input' step of
다음으로, 양극 기재(210)의 표면을 아노다이징(1103) 공법에 의해 개질할 수 있다. 동작 1103 '아노다이징'과 관련하여, 아노다이징 단계에서는 양극 기재(210)에 양극 산화 피막을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 양극 산화 피막 형성 방법은 황산(sulfuric acid), 옥살산(oxalic acid), 인산(phosphoric acid), 크롬산(chromic acid), 셀렌산(selenic acid) 또는 유기산(구연산, 초산, 프로피온산, 주석산) 또는 붕산을 포함한 전해액 중 적어도 하나 또는 모두를 포함하는 전해액을 수용하는 장비를 마련하고, 상기 전해액 내에 양극 기재(210)를 침지(1103-1)(또는 침적)시킨 후 소정의 전압 및 온도를 제공하여 진행할 수 있다. 양극 산화 피막 형성은 양극 기재(210)에 cathode(420)를 이용하여 전류를 인가(1103-2)(또는 전압 인가)하면서 산소와의 반응을 일으키고, 밀도가 높은 산화 피막을 형성(1103-3)할 수 있다. 예를 들어, 사용 전압은 대략 1~500V 의 범위 내에서 적용 가능하며, 공정 시간은 약 10분에서 3시간 정도 소요될 수 있다. 공정 온도는 대략 5~30℃ 범위 내에서 모두 적용 가능할 수 있다. 일 실시예에 따르면 본 개시는 아노다이징 공법으로서, 전술한 바와 같이, 소프트 아노다이징 공법을 사용할 수 있다. 특정 인가 전압 및 전해액 농도 조절 등을 수행하는 소프트 아노다이징 공법을 통해 산화 피막 층을 느린 속도(시간 당 0.1 ~ 20 um)로 매우 얇게 성장시킬 수 있다.Next, the surface of the
일 실시예에 따르면, 상기 산화 피막 형성 이후 후처리 단계를 더 수행할 수 있다. 후처리 단계에서는 피막 봉공 처리와 봉공 후처리 등을 진행할 수 있다. 봉공 처리는 금속염을 포함한 처리법과 유기물로 이루어진 비금속염 처리법 모두를 포함할 수 있다. 여기에는 물과 수증기를 이용한 수화봉공 처리도 포함될 수 있다. 봉공 후처리는 금속염 제거를 위한 용출 공정(elution) 혹은 이물 세척을 위한 온수세척 공정이 포함될 수 있다. 이러한 후처리 단계들은 아노다이징을 수행한 양극 기재의 안정성과 신뢰성을 확보하기 위해 진행될 수 있다. According to an embodiment, a post-treatment step may be further performed after the oxide film is formed. In the post-processing step, film sealing processing and sealing post processing may be performed. The sealing treatment may include both a treatment method including a metal salt and a treatment method with a non-metal salt made of an organic material. This may include hydration sealing treatment using water and steam. Post-sealing treatment may include an elution process for removing metal salts or a hot water washing process for cleaning foreign substances. These post-treatment steps may be performed in order to secure the stability and reliability of the anodized cathode substrate.
일 실시예에 따르면, 상기 전처리 단계 또는 상기 후처리 단계에서 양극 기재의 원소재를 가공하는 공정을 더 포함할 수 있다. 가공 공정은 절삭 가공과 접합 공정을 진행할 수 있다. 절삭 가공 공정을 통해 양극 기재를 원하는 크기와 형상대로 제작할 수 있다. 접합 공정을 통해 양극 기재에 배터리 셀의 구성 요소인 양극 탭(미도시)을 부착하는 공정을 수행할 수 있다. 상기 가공 공정은 본 개시의 양극 기재를 형성할 수 있는 모든 화학적, 물리적 가공 공정을 의미할 수 있다.According to one embodiment, the process of processing the raw material of the cathode substrate in the pre-treatment step or the post-treatment step may be further included. The machining process may include a cutting process and a joining process. Through the cutting process, the anode substrate can be manufactured in a desired size and shape. A process of attaching a positive electrode tab (not shown), which is a component of a battery cell, to the positive electrode substrate may be performed through the bonding process. The processing process may refer to any chemical or physical processing process capable of forming the cathode substrate of the present disclosure.
다음으로, 동작 1104 '세척(rinsing)' 단계와 관련하여, 아노다이징 공정 또는 후처리 단계에서 발생하는 부산물(예: 잔류액(402), 절삭유, 가공 Burr, 기타 이물)들을 제거할 수 있다. 이후, 동작 1105 '건조' 단계와 관련하여, 세척 단계를 거친 양극 기재(210)를 말려, 양극 기재(210)의 표면에 산화 피막(예: Al2O3)을 형성할 수 있다. 예컨대, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 양극 기재(210) 표면을 아노다이징 공정에 의해 처리하면, 양극 기재(210)의 표면에 Al2O3 의 산화 피막이 형성될 수 있다. Next, in relation to the 'rinsing' step of
한편, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른, 양극 기재(210)의 표면 개질 방법으로, 전술한 아노다이징(anodizing)이외 다른 표면 개질 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 양극 기재(210)의 표면 개질 방법으로 chromate conversion coating 또는 corona treatment 가 해당될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 상기 chromate conversion coating 또는 corona treatment을 통해서도 양극 기재(210) 표면 저항을 높여, 배터리 셀의 내부 단락 시 전류의 과도한 흐름을 억제하고, 단락 부분의 온도 상승을 억제할 수 있다. Meanwhile, as a method for modifying the surface of the
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 배터리는, 표면 처리된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성시 발열 온도가 급격히 상승하지 않도록 하는 이점을 가질 수 있다. 또한, 표면 처리된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성되더라도 안전 기능의 작동이 가능한 이점을 가질 수 있다. 또한, 표면 처리된 양극 기재를 포함함으로써, 배터리가 파손되어 단락(short-circuit) 형성되더라도 발화없이 안전하게 배터리의 에너지가 소진되도록 하는 이점을 가질 수 있다. 또한, 배터리는 아노다이징과 같은 표면 개질 방법에 의해 형성된 산화 피막(패턴층)을 포함할 수 있으며, 이에 부피를 차지 하지 않고 배터리의 용량이나 에너지 밀도 저하 없이도 출력 성능을 만족할 수 있음은 물론, 안전성이 향상되는 이점을 가질 수 있다.The battery according to various embodiments of the present disclosure may have an advantage in that the heat generation temperature does not rapidly increase when the battery is damaged and a short-circuit is formed by including the surface-treated positive electrode substrate. In addition, by including the surface-treated cathode substrate, even if the battery is damaged and a short-circuit is formed, it may have an advantage that a safety function can be operated. In addition, by including the surface-treated cathode substrate, even if the battery is damaged and a short-circuit is formed, it may have an advantage in that the energy of the battery is safely consumed without ignition. In addition, the battery may include an oxide film (pattern layer) formed by a surface modification method such as anodizing, and thus it does not occupy a volume and the output performance can be satisfied without lowering the capacity or energy density of the battery. may have the advantage of being improved.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.The electronic device according to various embodiments disclosed in this document may have various types of devices. The electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance device. The electronic device according to the embodiment of the present document is not limited to the above-described devices.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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.The various embodiments of this document and the terms used therein are not intended to limit the technical features described in this document to specific embodiments, but it should be understood to include various modifications, equivalents, or substitutions of the embodiments. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for similar or related components. The singular form of the noun corresponding to the item may include one or more of the item, unless the relevant context clearly dictates otherwise. As used herein, "A or B", "at least one of A and B", "at least one of A or B", "A, B or C", "at least one of A, B and C", and "A , B, or C" each may include any one of the items listed together in the corresponding one of the phrases, or all possible combinations thereof. Terms such as "first", "second", or "first" or "second" may be used simply to distinguish the element from other elements in question, and may refer to elements in other aspects (e.g., importance or order) is not limited. It is said that one (eg, first) component is "coupled" or "connected" to another (eg, second) component, with or without the terms "functionally" or "communicatively". When referenced, it means that one component can be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 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, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.The term “module” used in various embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as, for example, logic, logic block, component, or circuit. can be used as A module may be an integrally formed part or a minimum unit or a part of the part that performs one or more functions. For example, according to an embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 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 실시예들에 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.According to various embodiments, each component (eg, module or program) of the above-described components may include a singular or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. have. According to various embodiments, one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, a plurality of components (eg, a module or a program) may be integrated into one component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components identically or similarly to those performed by the corresponding component among the plurality of components prior to the integration. . According to various embodiments, operations performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations are executed in a different order, or omitted. or one or more other operations may be added.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재(예: 도 6의 양극 기재(210)); 상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질(예: 도 6의 양극 활물질(211 또는 212)); 음극 기재(예: 도 6의 음극 기재(230)); 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질(예: 도 6의 음극 활물질(231, 232)); 상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막(예: 도 6의 분리막(220)); 및, 상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층(예: 도 6의 산화피막층(210'))을 포함하는 배터리(예: 도 1의 배터리(150))를 제공할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, a positive electrode substrate (eg, the
또한, 본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 전면 플레이트(예: 도 1의 전면 플레이트(110)), 상기 전면 플레이트의 반대 방향을 향하는 후면 플레이트(예: 도 1의 후면 플레이트(180)), 및 상기 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 베젤 구조(예: 도 1의 측면 베젤 구조(131))를 포함하는 하우징(예: 도 1의 하우징(101)); 및 상기 하우징 내에 배터리(예: 도 1의 배터리(150))를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.In addition, according to various embodiments of the present disclosure, a front plate (eg, the
다양한 실시예들에 따르면, 상기 양극 활물질은, 상기 양극 기재의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 양극 활물질(예: 도 7의 제 1 양극 활물질(211)) 및 상기 양극 기재의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 양극 활물질(예: 도 7의 제 2 양극 활물질(212)) 을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the positive active material may include a first positive active material (eg, the first positive
다양한 실시예들에 따르면, 상기 산화피막층은, 상기 제 1 양극 활물질과 상기 양극 기재 사이에 형성될 수 있다.According to various embodiments, the oxide layer may be formed between the first positive active material and the positive electrode substrate.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 음극 활물질은, 상기 음극 기재의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 음극 활물질(예: 도 7의 제 1 음극 활물질(231)) 및 상기 음극 기재의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 음극 활물질(예: 도 7의 제 2 음극 활물질(232)) 을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the negative active material may include a first negative active material (eg, the first negative
다양한 실시예들에 따르면, 상기 양극 기재는 알루미늄으로 형성될 수 있다.According to various embodiments, the cathode substrate may be formed of aluminum.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 음극 기재는 구리로 형성될 수 있다. According to various embodiments, the negative electrode substrate may be formed of copper.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 양극 기재 및 양극 활물질을 포함하는 양극 조립체; 상기 음극 기재 및 음극 활물질을 포함하는 음극 조립체; 및 상기 분리막은 배터리 셀(예: 도 3의 배터리 셀(200))을 형성하고, 상기 양극 조립체가 상기 분리막을 기준으로 상기 배터리 셀의 외측에 배치된 배터리를 제공할 수 있다. According to various embodiments, a positive electrode assembly including the positive electrode substrate and the positive electrode active material; a negative electrode assembly including the negative electrode substrate and the negative electrode active material; and the separator forms a battery cell (eg, the
다양한 실시예들에 따르면, 상기 산화피막층은 복수 개의 리세스(예: 도 10의 복수 개의 리세스(211'))를 포함하는 다공성 레이어로 형성될 수 있다. According to various embodiments, the oxide layer may be formed of a porous layer including a plurality of recesses (eg, a plurality of
다양한 실시예들에 따르면, 상기 복수 개의 리세스에는 상기 양극 활물질이 게재될 수 있다.According to various embodiments, the positive active material may be disposed in the plurality of recesses.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 양극 기재에 도포되는 양극 활물질이 양은 상기 음극 기재에 도포되는 음극 활물질의 양보다 많을 수 있다. According to various embodiments, the amount of the positive electrode active material applied to the positive electrode substrate may be greater than the amount of the negative electrode active material applied to the negative electrode substrate.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 산화피막층은 배터리 단락(short-circuit) 시, 상기 양극 기재의 저항을 상승시킬 수 있다. According to various embodiments, the oxide film layer may increase the resistance of the positive electrode substrate when a battery is short-circuited.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 산화피막층은 상기 양극 기재를 포함하는 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%의 저항을 형성할 수 있다. According to various embodiments, The oxide layer may form a resistance of 1% to 15% of the total resistance of the positive electrode assembly including the positive electrode substrate.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 산화피막층은 상기 양극 기재의 표면을 아노다이징(anodizing) 공법에 의해 산화시켜 형성할 수 있다. According to various embodiments, The oxide film layer may be formed by oxidizing the surface of the anode substrate by an anodizing method.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 일면에 도포된 제 1 양극 활물질; 및 상기 양극 기재의 타면에 도포된 제 2 양극 활물질;을 포함하는 양극 조립체; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 제 1 음극 활물질; 및 상기 음극 기재의 타면에 도포된 제 2 음극 활물질;을 포함하는 음극 조립체; 상기 양극 조립체와 상기 음극 조립체 사이에 위치한 분리막; 및 상기 양극 기재 및 상기 제 1 양극 활물질 사이에 형성되며, 상기 양극 기재의 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, a cathode substrate; a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate; and a second positive electrode active material applied to the other surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a first negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; and a second negative electrode active material applied to the other surface of the negative electrode substrate; a separator positioned between the positive electrode assembly and the negative electrode assembly; and an oxide film layer formed between the positive electrode substrate and the first positive electrode active material and formed through surface modification of the positive electrode substrate, and an electronic device including the same.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 양극 기재; 상기 양극 기재의 일면에 도포된 제 1 양극 활물질; 및 상기 양극 기재의 타면에 도포된 제 2 양극 활물질;을 포함하는 양극 조립체; 음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 제 1 음극 활물질; 및 상기 음극 기재의 타면에 도포된 제 2 음극 활물질;을 포함하는 음극 조립체;및 상기 양극 조립체와 상기 음극 조립체 사이에 위치한 분리막;을 포함하고, 상기 양극 기재의 표면 개질을 통해 상기 양극 기재의 표면 저항을 상승시키되, 표면 개질된 양극 기재의 저항은 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%인 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치를 제공할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a cathode substrate; a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate; and a second positive electrode active material applied to the other surface of the positive electrode substrate; negative electrode substrate; a first negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; and a second negative active material applied to the other surface of the negative electrode substrate; a negative electrode assembly comprising a; and a separator positioned between the positive electrode assembly and the negative electrode assembly; and a surface of the positive electrode substrate through surface modification of the positive electrode substrate It is possible to provide a battery and an electronic device including the same by increasing the resistance, but the resistance of the surface-modified positive electrode substrate being 1% to 15% of the total resistance of the positive electrode assembly.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 표면 개질 방법은, 아노다이징(anodizing), chromate conversion coating, corona treatment 중 어느 하나에서 선택될 수 있다 According to various embodiments, the surface modification method may be selected from any one of anodizing, chromate conversion coating, and corona treatment.
이상에서 설명한 본 문서에 개시된 다양한 실시예의 배터리 팩 및 그를 포함하는 전자 장치는 전술한 실시 예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 문서에 개시된 기술적 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The battery pack of the various embodiments disclosed in this document described above and the electronic device including the same are not limited by the above-described embodiments and drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the technical scope disclosed in this document. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains.
전자 장치: 100
배터리 : 150
배터리 셀 : 200
양극 조립체 : 201
양극 기재 : 210
제 1 양극 활물질 : 211
제 2 양극 활물질 : 212
분리막 : 220
음극 조립체 : 203
음극 기재 : 230
제 1 음극 활물질 : 231
제 2 음극 활물질 : 232
못(nail) : 300Electronics: 100
Battery: 150
Battery Cell: 200
Anode Assembly: 201
Anode substrate: 210
First positive active material: 211
Second positive active material: 212
Separator: 220
Cathode assembly: 203
Cathode substrate: 230
First negative active material: 231
Second negative active material: 232
Nail: 300
Claims (20)
전면 플레이트, 상기 전면 플레이트의 반대 방향을 향하는 후면 플레이트, 및 상기 전면 플레이트와 후면 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 베젤 구조를 포함하는 하우징; 및
상기 하우징 내 상기 공간상에 배치된 배터리;를 포함하고, 상기 배터리는,
양극 기재;
상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질;
음극 기재;
상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질;
상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및,
상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 전자 장치.
In an electronic device,
a housing including a front plate, a rear plate facing in a direction opposite to the front plate, and a side bezel structure surrounding a space between the front plate and the rear plate; and
a battery disposed in the space within the housing; including, the battery comprising:
anode substrate;
a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate;
negative electrode substrate;
a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate;
a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; and,
and an oxide film layer formed on at least one surface of the anode substrate through surface modification.
상기 양극 활물질은,
상기 양극 기재의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 양극 활물질 및 상기 양극 기재의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 양극 활물질을 포함하는 전자 장치.
The method of claim 1,
The positive active material is
An electronic device comprising: a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate facing a first direction; and a second positive active material applied to the other surface of the positive electrode substrate facing a second direction opposite to the first direction.
상기 산화피막층은, 상기 제 1 양극 활물질과 상기 양극 기재 사이에 형성된 전자 장치.
The method of claim 1,
The oxide film layer is formed between the first positive electrode active material and the positive electrode substrate.
상기 음극 활물질은,
상기 음극 기재의 제 1 방향을 향하는 일면에 도포된 제 1 음극 활물질 및 상기 음극 기재의 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향을 향하는 타면에 도포된 제 2 음극 활물질을 포함하는 전자 장치.
The method of claim 1,
The negative active material is
An electronic device comprising: a first negative active material applied to one surface of the negative electrode substrate facing a first direction; and a second negative active material applied to the other surface of the negative electrode substrate facing a second direction opposite to the first direction.
상기 양극 기재는 알루미늄 재질을 포함하여 형성된 전자 장치.
The method of claim 1,
The anode substrate is an electronic device formed by including an aluminum material.
상기 음극 기재는 구리 재질을 포함하여 형성된 전자 장치.
The method of claim 1,
The negative electrode substrate is an electronic device formed of a copper material.
상기 양극 기재 및 양극 활물질을 포함하는 양극 조립체;
상기 음극 기재 및 음극 활물질을 포함하는 음극 조립체; 및
상기 분리막은 배터리 셀을 형성하고,
상기 양극 조립체가 상기 분리막을 기준으로 상기 배터리 셀의 외측에 배치된 전자 장치.
The method of claim 1,
a positive electrode assembly including the positive electrode substrate and the positive electrode active material;
a negative electrode assembly including the negative electrode substrate and the negative electrode active material; and
The separator forms a battery cell,
An electronic device in which the positive electrode assembly is disposed on the outside of the battery cell with respect to the separator.
상기 산화피막층은 복수 개의 리세스를 포함하는 다공성 레이어로 형성된 전자 장치.
The method of claim 1,
The oxide film layer is an electronic device formed of a porous layer including a plurality of recesses.
상기 복수 개의 리세스에는 상기 양극 활물질이 게재되는 전자 장치.
9. The method of claim 8,
The positive active material is disposed in the plurality of recesses.
상기 양극 기재에 도포되는 양극 활물질의 양은 상기 음극 기재에 도포되는 음극 활물질의 양보다 많은 전자 장치.
10. The method of claim 9,
The amount of the positive electrode active material applied to the positive electrode substrate is greater than the amount of the negative electrode active material applied to the negative electrode substrate.
상기 산화피막층은 배터리 단락(short-circuit) 시, 상기 양극 기재의 저항을 상승시키는 것인 전자 장치.
The method of claim 1,
The oxide film layer increases the resistance of the positive electrode substrate when a battery is short-circuited.
상기 산화피막층은 상기 양극 기재를 포함하는 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%의 저항을 형성하는 전자 장치.
12. The method of claim 11,
The oxide film layer forms a resistance of 1% to 15% of the total resistance of the positive electrode assembly including the positive electrode substrate.
상기 산화피막층은 상기 양극 기재의 표면을 아노다이징(anodizing) 공법에 의해 산화시켜 형성하는 것인 전자 장치.
The method of claim 1,
The oxide film layer is an electronic device that is formed by oxidizing the surface of the anode substrate by an anodizing method.
양극 기재;
상기 양극 기재의 적어도 일면에 도포된 양극 활물질;
음극 기재;
상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 음극 활물질;
상기 양극 기재와 상기 음극 기재 사이에 위치한 분리막; 및,
상기 양극 기재의 적어도 일면에 표면 개질을 통해 형성된 산화피막층을 포함하는 배터리.
in the battery,
anode substrate;
a positive active material applied to at least one surface of the positive electrode substrate;
negative electrode substrate;
a negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate;
a separator positioned between the positive electrode substrate and the negative electrode substrate; and,
A battery comprising an oxide film layer formed through surface modification on at least one surface of the positive electrode substrate.
상기 산화피막층은 복수 개의 리세스를 포함하는 다공성 레이어로 형성된 배터리.
15. The method of claim 14,
The oxide film layer is a battery formed of a porous layer including a plurality of recesses.
상기 복수 개의 리세스에는 상기 양극 활물질이 게재되는 배터리.
16. The method of claim 15,
A battery in which the positive active material is disposed in the plurality of recesses.
상기 양극 기재에 도포되는 양극 활물질이 양은 상기 음극 기재에 도포되는 음극 활물질의 양보다 많은 배터리.
17. The method of claim 16,
The amount of the positive electrode active material applied to the positive electrode substrate is greater than the amount of the negative electrode active material applied to the negative electrode substrate.
상기 산화피막층은 배터리 단락(short-circuit) 시, 상기 양극 기재의 저항을 상승시키는 것인 배터리.
17. The method of claim 16,
The oxide film layer increases the resistance of the positive electrode substrate when the battery is short-circuited.
양극 기재; 상기 양극 기재의 일면에 도포된 제 1 양극 활물질; 및 상기 양극 기재의 타면에 도포된 제 2 양극 활물질;을 포함하는 양극 조립체;
음극 기재; 상기 음극 기재의 적어도 일면에 도포된 제 1 음극 활물질; 및 상기 음극 기재의 타면에 도포된 제 2 음극 활물질;을 포함하는 음극 조립체;및
상기 양극 조립체와 상기 음극 조립체 사이에 위치한 분리막;을 포함하고,
상기 양극 기재의 표면 개질을 통해 상기 양극 기재의 표면 저항을 상승시키되, 표면 개질된 양극 기재의 저항은 양극 조립체 전체 저항의 1% 내지 15%인 배터리.
in the battery,
anode substrate; a first positive active material applied to one surface of the positive electrode substrate; and a second positive electrode active material applied to the other surface of the positive electrode substrate;
negative electrode substrate; a first negative active material applied to at least one surface of the negative electrode substrate; and a second negative active material applied to the other surface of the negative electrode substrate; a negative electrode assembly comprising; and
a separator positioned between the positive electrode assembly and the negative electrode assembly;
A battery in which the surface resistance of the positive electrode substrate is increased through surface modification of the positive electrode substrate, wherein the resistance of the surface-modified positive electrode substrate is 1% to 15% of the total resistance of the positive electrode assembly.
상기 표면 개질은,
아노다이징(anodizing), chromate conversion coating, corona treatment 중 어느 하나의 공정을 선택되어 구현되는 배터리.
20. The method of claim 19,
The surface modification is
A battery implemented by selecting any one of anodizing, chromate conversion coating, and corona treatment processes.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200164400A KR20220075856A (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Battery and electronic device including thereof |
PCT/KR2021/017910 WO2022114928A1 (en) | 2020-11-30 | 2021-11-30 | Battery, and electronic device including same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020200164400A KR20220075856A (en) | 2020-11-30 | 2020-11-30 | Battery and electronic device including thereof |
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