KR20230028504A - 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비 - Google Patents

전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR20230028504A
KR20230028504A KR1020237002873A KR20237002873A KR20230028504A KR 20230028504 A KR20230028504 A KR 20230028504A KR 1020237002873 A KR1020237002873 A KR 1020237002873A KR 20237002873 A KR20237002873 A KR 20237002873A KR 20230028504 A KR20230028504 A KR 20230028504A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode plate
coating
winding
separator
positive electrode
Prior art date
Application number
KR1020237002873A
Other languages
English (en)
Inventor
쥔 니
펑강 자오
성우 장
밍하오 탕
원파 린
지에 예
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20230028504A publication Critical patent/KR20230028504A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404Machines for assembling batteries
    • H01M10/0409Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J2203/00Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils
    • C09J2203/33Applications of adhesives in processes or use of adhesives in the form of films or foils for batteries or fuel cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

본 출원은 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비를 제공한다. 가공방법은 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함하는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하는 단계; 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하며; 여기서 차단층은 권취 후 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고, 차단층은 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하기 위한 것이다. 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하는 방식을 통해, 생산 및 가공이 용이해져, 생산 효율이 향상될 수 있다. 피코팅재는 음극 극판, 세퍼레이터 및 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

Description

전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비
본 출원은 배터리 분야에 관한 것으로서, 특히 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비에 관한 것이다.
재충전 가능 배터리는 이차 전지로 칭할 수 있으며, 배터리 방전 후 충전 방식을 통해 활성 물질이 활성화되도록 하여 계속 사용하는 배터리를 가리킨다. 재충전 가능 배터리는 전자기기, 예를 들어, 휴대폰, 노트북, 축전지차, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 선박, 전동 장난감 자동차, 전동 장난감 선박, 전동 장난감 비행기 및 전동 공구 등에 널리 적용되고 있다.
충전식 배터리는 니켈카드뮴 배터리, 니켈수소 배터리, 리튬이온 배터리 및 2차 알칼리성 아연망간 배터리 등을 포함할 수 있다.
현재, 자동차에 비교적 많이 사용되는 배터리는 일반적으로 리튬이온 배터리이며, 리튬이온 배터리는 충전식 배터리의 일종으로서, 부피가 작고, 에너지 밀도가 높으며, 전력 밀도가 높고, 재사용 횟수가 많으며, 저장 시간이 긴 등의 장점을 지닌다.
충전식 배터리는 전극 어셈블리와 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 음극 극판, 양극 극판 및 음극 극판과 양극 극판 사이에 위치하는 분리막을 포함한다. 음극 극판은 음극 극판이라고도 칭할 수 있고, 음극 극판의 두 표면은 모두 음극 활물질층을 구비하여, 예를 들어 음극 활물질층의 음극 활물질은 망간산리튬, 코발트산리튬, 인산철리튬 또는 니켈코발트망간산리튬일 수 있으며; 양극 극판은 음극 극판이라고도 칭할 수 있고, 양극 극판의 두 표면은 모두 양극 활물질층이 구비되어, 예를 들어, 양극 활물질층의 양극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다.
리튬 석출은 리튬 배터리에서 흔히 볼 수 있는 이상 현상으로서, 리튬 이온의 충전 효율 및 에너지밀도에 영향을 미칠 수 있으며, 리튬 석출이 심할 경우 리튬 결정을 형성하여 리튬 결정이 분리막을 뚫어 내부 단락을 발생시키고 열폭주를 초래할 수 있어 배터리의 안전에 심각한 위해를 끼칠 수 있다.
따라서, 어떻게 리튬 석출을 낮추거나 방지하여 배터리의 안전성을 향상시킬 것인가가 업계 내의 난제가 되었다.
본 출원은 여러 측면에서 상기 문제를 극복하거나 또는 상기 문제를 적어도 부분적으로 해결한 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비를 제공하고자 한다.
본 출원은 첫 번째 측면으로 전극 어셈블리의 가공방법을 제공하며, 전극 어셈블리는 음극 극판, 양극 극판, 세퍼레이터를 포함하고; 세퍼레이터는 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 것이며; 전극 어셈블리는 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판이 권취를 거쳐 형성되고; 음극 극판은 음극 활물질층을 포함하고, 양극 극판은 양극 활물질층을 포함하며; 방법은 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함하는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하는 단계; 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하며; 여기서 차단층은 권취 후 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고, 차단층은 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
상기 실시예에서, 피코팅재의 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하고, 사전 설정 부위를 양극 활물질층의 리튬이 석출되기 쉬운 부위에 대응시킴으로써, 충전 시, 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되어, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극활물질층과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하도록 함으로써, 양극 극판의 리튬 석출이 용이한 부위의 리튬 석출을 감소시켜, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다. 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하는 방식을 통해, 생산 및 가공이 용이해져, 생산 효율이 향상될 수 있다. 피코팅재는 음극 극판, 세퍼레이터 및 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 피코팅재의 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계 전, 방법은 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하는 단계; 여기서, 사전 설정된 권취 후 위치는 권취 후 차단층의 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고; 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함하며; 코팅을 거치지 않은 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하는 단계; 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 권취 데이터를 획득하여, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하는 단계를 더 포함하며; 이후, 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계는 코팅 정보에 따라 피코팅재의 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하고, 권취 데이터를 획득한 다음, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하고, 다시 코팅 정보에 따라 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅함으로써, 차단층의 코팅을 자동화로 구현할 수 있다. 차단층의 형성은 권취 동작과 동기적으로 실시하여 차단층의 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 피코팅재의 권취라인 속도를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작점 길이와 코팅 종료점 길이를 포함하며, 및 코팅 정보는 코칭 개시 시간과 코팅 종료 시간을 포함한다.
상기 실시예에서, 차단층의 코팅 시작점 길이와 코팅 종료점 길이 및 피코팅재의 권취라인 속도에 따라 코팅 개시 시간과 코팅 종료 시간을 결정할 수 있으며, 코팅 개시 시간과 종료 시간을 통해 차단층의 코팅 시간을 결정함으로써, 차단층의 자동 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함하며, 및 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함한다.
상기 실시예에서, 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2) 및 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)에 따라 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 결정할 수 있으며, 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 통해 차단층의 코팅을 정확하게 제어함으로써, 차단층의 자동 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 세퍼레이터의 일면 또는 양면이다.
상기 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치가 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 세퍼레이터의 일면 또는 양면이도록 함으로써, 일부 이온의 차단을 구현하여 리튬 석출의 발생을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판은 권취를 통해 벤딩 영역을 형성하며, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치된다.
상기 실시예에서, 충전 시, 벤딩 영역에 리튬 석출 현상이 발생하기 쉬운데, 차단층의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치함으로써, 벤딩 영역의 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되도록 하며, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 극판과 이웃한 양극 극판의 벤딩 영역의 양극 활물질층에 삽입되지 못하여, 벤딩 영역에서 리튬 석출의 발생이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되며, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치된다.
상기 실시예에서, 충전 시, 음극 제1차 벤딩부위와 음극 제2차 벤딩부위는 리튬 석출 현상이 발생하기 쉬운데, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치함으로써, 음극 제1차 벤딩부위와 음극 제2차 벤딩부위의 음극 활물질로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되도록 하며, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 극판과 이웃한 양극극판의 벤딩영역에서의 양극 활물질층에 삽입되지 못하여, 음극 제1차 벤딩부위와 음극 제2차 벤딩부위의 이웃한 양극 극판에서 리튬 석출의 발생이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 세퍼레이터 표면의 사전 설정부위에 접착제를 코팅하는 방법은, 압착 코팅 방식, 롤러 코팅 방식 또는 스프레이 코팅 방식을 포함한다.
상기 실시예에서, 압착 코팅방식, 롤러 코팅 방식 또는 스프레이 코팅 방식을 통해 접착제의 고속 코팅을 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 출원은 두 번째 측면으로 전극 어셈블리의 가공장치를 제공하며, 전극 어셈블리는 음극 극판, 양극 극판, 세퍼레이터를 포함하고; 세퍼레이터는 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 것이며; 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판은 권취를 거쳐 벤딩 영역을 형성하며; 음극 극판은 음극 활물질층을 포함하고, 양극 극판은 양극 활물질층을 포함하며; 가공장치는 음극 극판, 세퍼레이터 및 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함하는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하기 위한 코팅기구; 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하기 위한 권취기구를 포함하고; 코팅기구는 권취기구의 상류에 위치하며; 여기서 차단층은 권취 후 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고, 차단층은 권취 후 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
상기 실시예에서, 권취기구의 상류에 코팅기구를 설치하여, 피코팅재의 표면의 사전 설정 부위에 차단층을 형성하고, 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판을 권취하여 전극 어셈블리를 형성한 후, 사전 설정 부위를 양극 활물질층의 리튬이 석출되기 쉬운 부위에 대응시킴으로써, 차단층이 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단할 수 있으며, 충전 시, 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되어, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극활물질층과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하게 됨으로써, 양극 극판의 리튬이 석출되기 쉬운 부위의 리튬 석출이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 가공장치는 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하여, 코팅 정보 결정유닛으로 전송하는 위치 정보 결정유닛; 여기서, 사전 설정된 권취 후 위치는 권취 후 차단층의 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고; 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함하며; 권취기구가 코팅을 거치지 않은 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하도록 제어하기 위한 권취 제어유닛; 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 권취 데이터를 획득하여, 코팅 정보 결정유닛으로 전송하기 위한 획득유닛; 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하기 위한 코팅 정보 결정유닛; 코팅 정보에 따라 코팅기구가 피코팅재의 표면에 접착제를 코팅하도록 제어하기 위한 코팅 제어유닛을 포함한다.
상기 실시예에서, 위치 정보 결정유닛은 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하고, 권취 제어유닛은 권취기구를 제어하며, 획득유닛은 권취 데이터를 획득하고, 코팅 정보 결정유닛은 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하며, 코팅 제어유닛은 코팅 정보에 따라 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅함으로써, 차단층의 코팅을 자동화로 구현할 수 있다. 차단층의 형성은 권취 동작과 동기적으로 실시될 수 있어, 차단층의 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 피코팅재의 권취라인 속도를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작점 길이와 코팅 종료점 길이를 포함하며, 및 코팅 정보는 코칭 개시 시간과 코팅 종료 시간을 포함한다.
상기 실시예에서, 차단층의 코팅 시작점 길이와 코팅 종료점 길이 및 피코팅재의 권취라인 속도에 따라 코팅 개시 시간과 코팅 종료 시간을 결정할 수 있으며, 코팅 개시 시간과 종료 시간을 통해 차단층의 코팅 시간을 결정함으로써, 차단층의 자동 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함하며, 및 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함한다.
상기 실시예에서, 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2) 및 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)에 따라 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 결정할 수 있으며, 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 통해 차단층의 코팅을 정확하게 제어함으로써, 차단층의 자동 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 세퍼레이터의 일면 또는 양면이다.
상기 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치가 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는, 세퍼레이터의 일면 또는 양면이도록 함으로써, 일부 이온의 차단을 구현하여 리튬 석출의 발생을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판은 권취를 통해 벤딩 영역을 형성하며, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치된다.
상기 실시예에서, 충전 시, 벤딩 영역에 리튬 석출 현상이 발생하기 쉬운데, 차단층의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치함으로써, 벤딩 영역의 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되도록 하며, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 극판과 이웃한 양극 극판의 벤딩 영역의 양극 활물질층에 삽입되지 못하여, 벤딩 영역에서 리튬 석출의 발생이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되며, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치된다.
상기 실시예에서, 충전 시, 음극 및/또는 양극의 제1차 벤딩부위 및 제2차 벤딩부위와 이웃한 양극 극판은 리튬 석출 현상이 발생하기 쉬운데, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 벤딩 영역 내의 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치하거나, 및/또는 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분을 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치함으로써, 음극 제1차 벤딩부위와 음극 제2차 벤딩부위의 음극 활물질로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되도록 하며, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 극판과 이웃한 양극극판의 벤딩영역에서의 양극 활물질층에 삽입되지 못하여, 음극 제1차 벤딩부위 및 음극 제2차 벤딩부위와 이웃한 양극 극판에서 리튬 석출의 발생이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하기 위한 것이며; 코팅기구는
피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 접착제 코팅부; 접착제 코팅부로 접착제를 제공하기 위한 접착제 공급기구; 접착제 코팅부를 피코팅재 표면을 향해 압착하거나 피코팅제 표면으로부터 이탈되도록 구동시키기 위한 구동기구를 포함하며; 여기서, 구동기구는 코팅 제어유닛과 통신 연결된다.
상기 실시예에서, 코팅기구의 설치를 통해, 접착제 코팅 방식으로 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하며; 접착제 코팅부를 피코팅재 표면을 향해 압착하거나 피코팅제 표면으로부터 이탈되도록 구동시키기 위한 구동기구를 포함하며; 구동기구는 코팅 제어부와 통신 연결된다. 제어부를 통해 구동기구를 제어하여, 접착제 코팅부를 피코팅재를 향해 압착하거나 피코팅재로부터 이탈시킴으로써, 접착제가 코팅되는 코팅 위치와 코팅 면적을 제어할 수 있으며, 접착제가 세퍼레이터 표면의 사전 설정 부위에 정확하게 코팅될 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제 코팅부는 피코팅재의 일측에 설치되거나, 또는 접착제 코팅부는 복수로서, 각각 피코팅재의 양측에 설치된다.
상기 실시예에서, 피코팅재의 일측 또는 양측에 접착제 코팅부를 설치함으로써, 피코팅재의 일측 표면 또는 양측 표면에 접착제의 코팅을 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제 코팅부의 피코팅재를 향하는 측에 흡착층이 설치되어, 흡착층이 접착제 공급기구와 서로 연통되거나; 또는 접착제 코팅부는 접착제 코팅 롤러를 포함하고, 접착제 코팅 롤러의 원주방향에 흡착층이 코팅되어, 흡착층이 접착제 제공기구와 서로 연통되며; 접착제 코팅 롤러는 회동 가능하게 설치되어 구동기구와 연결된다.
상기 실시예에서, 접착제 코팅부는 접착제 압착 방식을 이용하여, 흡착층을 직접 세퍼레이터 표면에 압착하여 접착제를 피코팅재에 코팅할 수 있으며; 또는 접착제 코팅부는 접착제 코팅 롤러 방식을 이용하여, 접착제 코팅 롤러의 원주방향에 흡착층을 설치하고, 접착제 코팅 롤러가 세퍼레이터와 접촉 시, 접착제 코팅 롤러가 세퍼레이터의 표면을 따라 구르면서 접착제를 피코팅재에 코팅할 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하기 위한 것이며; 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 분사노즐; 분사노즐에 접착제를 제공하기 위한 액체 공급기구; 접착제 공급기구와 분사노즐을 연결하기 위한 것으로서, 코팅 제어유닛과 통신 연결되는 제어밸브를 포함한다.
상기 실시예에서, 코팅기구는 스프레이 코팅 방식을 이용하여, 제어유닛을 통해 분사노즐을 제어함으로써, 접착제가 코팅되는 코팅 위치와 코팅 면적을 제어할 수 있으며, 접착제가 세퍼레이터 표면의 사전 설정 부위에 정확하게 코팅될 수 있다.
일부 실시예에서, 분사노즐은 세퍼레이터의 일측에 설치되거나, 또는 분사노즐은 복수로서, 각각 세퍼레이터의 양측에 설치된다.
상기 실시예에서, 분사노즐은 피코팅재의 일측에 설치되거나, 또는 접착제 코팅부는 복수로서, 각각 피코팅재의 양측에 설치된다.
상기 실시예에서, 피코팅재의 일측 또는 양측에 분사노즐을 설치함으로써, 피코팅재의 일측 표면 또는 양측 표면에 접착제의 코팅을 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 출원은 세 번째 측면으로 첫 번째 측면의 실시예의 가공방법으로 가공하여 형성되는 전극 어셈블리를 제공한다.
본 출원은 네 번째 측면으로 하우징 바디, 전해액, 커버 플레이트 및 적어도 하나의 세 번째 측면의 실시예의 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀을 제공하며, 여기서, 하우징 바디는 수납 캐비티와 개구를 구비하여, 전극 어셈블리와 전해액이 수납 캐비티에 수납되고; 커버 플레이트는 상기 하우징 바디의 개구를 밀봉하기 위한 것이다.
본 출원은 다섯 번째 측면으로 케이스 바디 및 적어도 하나의 네 번째 측면의 실시예의 배터리 셀을 포함하여, 배터리 셀이 케이스 바디 내에 수납되는 배터리를 제공한다.
본 출원은 여섯 번째 측면으로 상기 다섯 번째 실시예의 배터리로부터 제공되는 전력을 수신하도록 구성되는 전기 설비를 제공한다.
상기 설명은 단지 본 출원의 실시예의 기술방안에 대한 개요일 뿐이며, 본 출원의 실시예의 기술수단을 보다 명확하게 이해하여 명세서의 내용에 따라 실시할 수 있도록 하고, 본 출원의 실시예의 상기 및 기타 목적, 특징과 장점이 더욱 분명하고 쉽게 이해될 수 있도록, 이하 본 출원의 구체적인 실시 형태를 예로 들어 설명한다.
상기 실시예에서, 피코팅재의 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하고, 사전 설정 부위를 양극 활물질층의 리튬이 석출되기 쉬운 부위에 대응시킴으로써, 충전 시, 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되어, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극활물질층과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하도록 함으로써, 양극 극판의 리튬 석출이 용이한 부위의 리튬 석출을 감소시켜, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다. 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하는 방식을 통해, 생산 및 가공이 용이해져, 생산 효율이 향상될 수 있다. 피코팅재는 음극 극판, 세퍼레이터 및 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 출원의 실시예의 기술방안을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하 실시예에 대한 설명에 사용할 필요가 있는 도면에 대해 간단히 소개한다. 아래에 기술되는 도면은 본 출원의 일부 실시예로서, 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서, 창조적인 노동을 기울이지 않는다는 전제하에, 이러한 도면에 따라 다른 도면을 획득할 수도 있음은 자명하다.
도 1은 본 출원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 입체구조 개략도이다.
도 2는 도 1의 전극 어셈블리를 권취 축선(K)에 수직인 방향을 따른 횡단면 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 방법의 흐름 개략도이다.
도 4는 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 방법의 흐름 개략도이다.
도 5는 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리를 평면으로 전개한 상태의 구조 개략도이다.
도 6은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 7은 본 출원의 다른 일 실시예의 음극 극판의 구조 개략도이다.
도 8는 도 7 중 C-C 방향의 단면 구조 개략도이다.
도 9는 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 10은 도 9 중 음극 극판의 D-D 방향의 단면 구조 개략도이다.
도 11은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 12는 본 출원의 다른 일 실시예 중 음극 극판의 구조 개략도이다.
도 13은 도 12 중 E-E 방향의 단면 구조 개략도이다.
도 14는 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 15는 본 출원의 다른 일 실시예의 양극 극판의 단면 구조 개략도이다.
도 16은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 17은 도 16 중 F-F 방향의 단면 구조 개략도이다.
도 18은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 19는 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 20은 도 19 중 G-G 방향의 단면 구조 개략도이다.
도 21은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 22는 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 23은 본 출원의 다른 일 실시예의 다른 편평체 형상의 전극 어셈블리의 권취 축선에 수직인 횡단면의 구조 개략도이다.
도 24는 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 25는 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 26은 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 27은 도 26 중의 코팅 구조의 일 실시예의 확대 개략도이다.
도 28은 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 29는 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 30은 도 29 중의 코팅 구조의 일 실시예의 확대 개략도이다.
도 31은 도 29 중의 코팅 구조의 다른 일 실시예의 확대 개략도이다.
도 32는 본 출원의 다른 일 실시예의 전극 어셈블리 가공 장치의 구조 개략도이다.
도 33은 도 32 중의 코팅 구조의 일 실시예의 확대 개략도이다.
도 34는 본 출원의 다른 일 실시예의 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 35는 본 출원의 다른 일 실시예의 배터리 모듈의 구조 개략도이다.
도 36은 본 출원의 다른 일 실시예의 배터리의 구조 개략도이다.
도 37은 본 출원의 다른 일 실시예의 전기장치의 구조 개략도이다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 보다 명확하도록 하기 위해, 이하, 본 출원의 실시예의 도면에 결합하여 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에 대해 명확하게 설명하며, 설명된 실시예는 본 출원의 일부 실시예일 뿐 전체 실시예가 아님은 분명하다. 본 출원의 실시예를 바탕으로, 본 분야의 통상의 기술자가 창조적인 노동을 하지 않는 전제 하에 획득되는 모든 기타 실시예는 본 출원의 보호범위에 포함된다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 명세서에서 사용되는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니고; 본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 첨부 도면의 설명에서의 용어 “포함하다”와 “가지다” 및 그들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 의미하기 위한 것이다.
본 명세서에서 언급되는 “실시예”는, 실시예와 결합하여 설명하는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 해당 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 표시하는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 표시하는 것도 아니다. 본 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세 설명된 실시예는 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것을 명시적으로 그리고 은연히 이해한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 “및/또는”은 관련된 객체의 관련 관계를 설명하기 위한 것이고, 3 가지의 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 경우, A 및 B가 동시에 존재하는 경우, B가 단독으로 존재하는 경우 등 3 가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 문자 “/”는, 일반적으로 전후 관련된 대상이 “또는”의 관계임을 나타낸다.
본 출원 실시예의 설명에서, 기술 용어 “중심”, “종방향”, “횡방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “상단”, “하단”, “내”, “외”, “시계방향”, “반시계방향”, “축방향”, “반경 방향”, “둘레방향” 등으로 지시되는 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계에 기반하며, 본 출원의 실시예의 설명을 간편하게 하기 위한 것일 뿐이며, 가리키는 장치 또는 부재가 반드시 특정된 방위를 가져야 하고 특정된 방위로 구축 및 동작되어야 함을 지시 또는 암시하는 것은 아니므로, 본 출원을 제한하는 것으로 이해하여서는 안 된다. 또한, 본 출원의 명세서 및 특허청구범위 또는 상기 첨부 도면 중의 용어 “제1”, “제2” 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위한 것이고, 특정된 순서를 설명하기 위한 것이 아니며, 하나 또는 더 많은 상기 특징을 포함하고 있음을 명시적 또는 묵시적으로 표시할 수 있다. 본 출원의 설명에서, 별도의 설명이 없는 한, "복수"의 함의는 두 개 또는 두 개 이상을 의미한다.
본 출원의 설명에서, 더 유의해야 할 점은 별로도 명백하게 설명하거나 한정하지 않는 한 용어 “장착”, “접속”, “연결”은 넓은 의미로 이해해야 하고, 예를 들어 고정 연결일 수 있고, 착탈 가능한 연결일 수 있으며; 기계적 연결일 수 있고, 전기적 연결일 수도 있으며; 직접 서로 연결될 수 있고, 중간 매개체를 통해 서로 연결될 수도 있으며, 두 개의 소자 내부의 연통일 수 있다. 당업자에게 있어서, 구체적인 경우에 따라 상기 용어가 본 출원에서의 구체적인 함의를 이해할 수 있다.
리튬이온 배터리의 부피를 더욱 축소시키고, 에너지 밀도를 더욱 높이기 위하여, 리튬이온 배터리의 전극 어셈블리 중의 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터는 권취 후 압축될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 전극 어셈블리의 입체 구조 개략도로서, 상기 전극 어셈블리는 양극 극판(1), 음극 극판(2)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 포함한다. 여기서, 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2)과 제2 세퍼레이터(32)는 반경방향을 따라 안에서 바깥으로 적층 후 축선(K)을 중심으로 권취되어 권취 구조를 형성하며, 세퍼레이터는 일종의 절연막으로서, 양극 극판(1)과 음극 극판(2)을 격리하여 양극 극판(1)과 음극 극판(2)의 단락을 방지하기 위한 것이다. 상기 전극 어셈블리의 권취 구조는 편평체 형상이며, 상기 전극 어셈블리의 권취 축선(K)에 수직인 방향을 따른 횡단면의 구조 개략도는 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 1과 도 2를 결합해보면, 상기 전극 어셈블리는 스트레이트 영역(A) 및 상기 스트레이트 영역(A) 양단에 위치한 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 포함한다. 스트레이트 영역(A)이란 상기 권취 구조 중 평행 구조를 갖는 영역을 의미하며, 즉 상기 스트레이트 영역(A) 내의 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2)과 제2 세퍼레이터(32)는 서로 대체로 평행하고, 즉 전극 어셈블리에서 스트레이트 영역(A)의 각 층의 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2)과 제2 세퍼레이터(32)의 표면은 모두 대체로 평면이다. 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)이란 상기 권취 구조 중 벤딩 구조를 갖는 영역을 의미하며, 즉 상기 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2)과 제2 세퍼레이터(32)는 모두 벤딩되며, 즉 전극 어셈블리에서 벤딩 영역의 각 층의 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2)과 제2 세퍼레이터(32)의 표면은 모두 곡면이고, 상기 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)은 벤딩 방향(L)을 가지며, 상기 벤딩 방향(L)은 벤딩 영역을 따라 전극 어셈블리 표면이 스트레이트 영역을 향하는 방향으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 상기 벤딩 방향(L)은 상기 벤딩 영역에서 상기 권취 구조의 권취 방향을 따른다.
양극 극판(1)의 표면은 양극 활물질로 구성되는 양극 활물질층을 구비하고, 음극 극판(2)의 표면은 음극 활물질로 구성되는 음극 활물질층을 구비하며, 예를 들어 음극 활물질층의 음극 활물질은 망간산리튬, 코발트산리튬, 인산철리튬 또는 니켈코발트망간산리튬일 수 있고, 양극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다.
리튬이온 배터리는 충전 시, 리튬이온이 음극으로부터 탈리되어 양극에 삽입되는데, 단 일부 비정상적인 상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 양극에 리튬이 삽입될 공간이 부족하거나, 리튬이온이 양극에 삽입되는 저항이 너무 크거나 리튬이온이 너무 빨리 음극으로부터 탈리되어, 탈리된 리튬이온이 양극 극판의 양극 활물질층에 등량으로 삽입되지 못하고, 양극 극판에 삽입되지 못한 리튬이온이 양극 표면에서만 전자를 얻을 수 있게 됨으로써 은백색의 금속리튬 단일물질을 형성하는데, 이것이 바로 리튬 석출 현상이다. 리튬 석출은 리튬이온 배터리의 성능을 저하시키고, 사이클 수명을 대폭 단축시킬 뿐만 아니라, 리튬이온 배터리의 급속 충전 용량도 제한한다. 이밖에, 리튬이온 배터리에 리튬 석출이 발생 시, 석출된 리튬 금속은 매우 활발하여 비교적 낮은 온도에서 전해액과 반응이 발생할 수 있으며, 배터리의 자체발열 개시 온도(Tonset) 저하 및 자체발열 속도 증가를 초래하여 배터리의 안전에 심각한 위해를 끼친다. 또한, 리튬 석출이 심할 경우, 탈리된 리튬이온은 양극 극판 표면에 리튬 결정을 형성할 수 있으며, 리튬 결정은 분리막을 뚫기 쉬워 이웃한 음극 극판과 양극 극판에 단락의 위험을 초래한다. 이웃한 음극 극판과 양극 극판이란 전극 어셈블리 내의 음극 극판과 양극 극판이 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 음극 극판 또는 다른 양극 극판이 포함되지 않는 것을 의미한다. 음극 극판(2)과 이웃한 세퍼레이터란 전극 어셈블리 내의 음극 극판(2)과 세퍼레이터가 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 세퍼레이터 또는 양극 극판(1)이 포함되지 않는 것을 의미한다. 양극 극판(1)과 이웃한 세퍼레이터란 전극 어셈블리 내의 양극 극판(1)과 세퍼레이터가 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 세퍼레이터 또는 음극 극판(2)이 포함되지 않는 것을 의미한다.
발명인은 연구 과정에서 전극 어셈블리는 그 벤딩 영역에 리튬 석출 현상이 자주 발생하는 것을 발견하였으며, 추가적인 연구를 통해, 발명인은 상기 리튬 석출 현상을 초래하는 원인이 활물질의 탈락에 의한 것이며, 주로 양극 활물질이 양극 극판 표면에 코팅되고, 음극 활물질은 음극 극판 표면에 코팅되는데, 벤딩 영역에 위치한 음극 극판과 양극 극판은 구부려야 하기 때문에, 낙분 현상이라고 칭하는 각자의 활물질 탈락을 초래할 수 있으며, 특히 벤딩 영역 최내층의 극판은 벤딩 정도가 가장 크기 때문에 활물질의 탈락을 초래하기가 더욱 쉽다는 것을 발견하였다. 활물질의 탈락, 특히 양극 극판 상의 활물질의 탈락에 의해, 상기 양극 극판의 양극 활물질층의 리튬 삽입 위치가 이웃한 음극 극판의 음극 활물질층이 제공할 수 있는 리튬이온 수량보다 적을 수 있으며, 이에 따라, 리튬이온 배터리를 충전 시 리튬 석출 현상이 발생하기 쉽다.
이에 착안하여, 도 3은 본 출원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 가공방법의 흐름 개략도로서, 본 출원은 음극 극판, 양극 극판, 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 세퍼레이터를 포함하는 전극 어셈블리의 가공방법을 제공하고자 하며; 세퍼레이터는 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 것이며; 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판은 권취를 거쳐 벤딩 영역을 형성하며; 음극 극판은 음극 활물질층을 포함하고, 양극 극판은 양극 활물질층을 포함한다. 본 실시예의 방법은
상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함하는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하는 단계 S04;
음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하는 단계 S05; 여기서 차단층은 권취 후 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고, 차단층은 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성함으로써, 간편하고 신속하게 차단층을 형성할 수 있으며, 생산 효율을 높이기에 유리하다. 사전 설정 부위를 양극 활물질층의 리튬 석출이 용이한 부위에 대응시킴으로써, 충전 시, 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되도록 하며, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 활물질층으로부터 탈리되지 못하거나 음극 활물질층과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하여, 양극 극판의 리튬이 석출되기 쉬운 부위의 리튬 석출이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다. 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하는 방식을 통해, 생산 및 가공이 용이해져, 생산 효율이 향상될 수 있다. 피코팅재는 음극 극판, 세퍼레이터 및 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예의 가공방법 중, 도 3의 단계 S04는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하기 전,
사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하는 단계 S01; 여기서, 사전 설정된 권취 후 위치는 권취 후 차단층의 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고; 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함하며;
코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하는 단계 S02;
음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 권취 데이터를 획득하여, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하는 단계 S03를 더 포함하며;
이후, 단계 S04에서 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계는
코팅 정보에 따라 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계 S041를 포함한다.
단계 S02는 단계 S01 이전에 위치하거나 단계 S01 이후에 위치하거나, 또는 단계 S01과 동기적으로 수행될 수 있다.
일부 실시예에서, 단계 S01에서, 먼저 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하며, 사전 설정된 권취 후 위치란 권취 후 희망하는 차단층의 전극 어셈블리 중에서의 위치를 말하며, 양극 활물질층의 리튬이 석출되기 쉬운 부위와 대응된다. 예를 들어 사전 설정된 권취 후 위치는 권취 후의 전극 어셈블리의 벤딩 영역(B1), (B2)이거나 또는 사전 설정된 권취 후 위치는 권취 후의 전극 어셈블리의 벤딩 영역(B1), (B2)에 일부 스트레이트 영역(A)이 추가될 수 있으며; 사전 설정된 권취 후 위치는 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치한다.
일부 실시예에서, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함한다.
상기 실시예에서, 도 5 중의 전극 어셈블리가 평면에 전개된 상태의 개략도에 도시된 바와 같이, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층(7)의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 포함할 수 있다. 차단층(7)의 코팅 시작점 길이(L1)는 권취되는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)가 전체적으로 평면 상태로 전개되어 있다고 가정할 때, 차단층(7)의 피코팅재의 길이 방향을 따르는 시작점과 음극 극판(2), 양극 극판(1) 및 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중 가장 먼 권취 시작단 사이의 거리로 정의되며, 일부 실시예에서는 차단층(7)의 피코팅재의 길이 방향을 따르는 시작점으로부터 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중 가장 먼 권취 시작단(30)까지의 거리이다. 차단층(7)의 코팅 시작점 길이(L2)는 권취되는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)가 동일한 평면에 전개되어 있다고 가정할 때, 차단층(7)의 피코팅재의 길이 방향을 따르는 종료점과 음극 극판(2), 양극 극판(1) 및 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중 가장 먼 권취 시작단 사이의 거리로 정의되며, 일부 실시예에서는 차단층(7)의 피코팅재의 길이 방향을 따르는 종료점으로부터 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중 가장 먼 권취 시작단(30)까지의 거리이다. 차단층(7)은 피코팅재의 일면 또는 반대되는 두 표면에 설치될 수 있으며, 각 표면 상에서 차단층(7)은 일 구간 또는 복수 구간으로 설치될 수 있다. 그렇다면 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층(7)의 피코팅재의 각 표면 상에서의 각 구간의 위치 정보를 포함할 수 있다. 도 5는 차단층(7)이 음극 극판(2)에 설치되는 전개 구조를 도시하였으며, 차단층(7)이 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31) 또는 제2 세퍼레이터(32)에 설치되는 경우, 차단층(7)의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2) 역시 도 5의 방식을 참고할 수 있다.
상기 실시예의 단계 S02는 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 시작단을 권취장비에 투입하기 위하여, 상응하는 권취 데이터를 획득한다. 일부 실시예에서, 도 2를 결합해보면, 음극 극판(2)의 권취 시작단(20), 양극 극판(1)의 권취 시작단(20)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 권취 시작단(10)의 위치가 서로 다른 것을 볼 수 있으며, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 권취 시작단(30)의 길이는 음극 극판(2)의 권취 시작단(20), 양극 극판(1)의 권취 시작단(10)의 길이보다 길어야 하며, 즉 음극 극판(2), 양극 극판(1)을 권취하기 전, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)는 일부가 이미 먼저 권취된다. 일부 실시예에서, 음극 극판(2)의 권취 시작단(20), 양극 극판(1)의 권취 시작단(10)의 위치 역시 서로 다르다. 그러나 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 권취 시작단의 위치가 도 2 및 도 5 중의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
상기 실시예의 단계 S03에서, 피코팅재의 권취 데이터를 획득하여, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정한다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 피코팅재의 권취라인 속도(V)를 포함한다. 권취라인 속도(V)란 피코팅재가 권취 롤러 입구로 진입하는 운동속도를 의미하며, 권취라인 속도(V)는 사전 설정된 속도값일 수 있고, 일부 실시예에서, 권취라인 속도(V)는 하나의 고정값일 수 있다.
상응하게, 상기 실시예에서, 코팅 정보는 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 포함한다. 일부 실시예에서, 차단층(7)이 복수 구간일 경우, 코팅 정보는 각 구간의 차단층(7)의 코팅 정보를 포함한다. 차단층(7)이 피코팅재의 2개의 다른 표면에 설치되는 경우, 코팅 정보는 각 표면 상의 코팅 정보를 포함한다.
상기 실시예에서, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 다음과 같이 결정한다: 코팅재의 권취라인 속도(V)와 차단층(7)의 코팅 시작점 길이(L1) 및 코팅 종료점 길이(L2)에 따라 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 결정한다.
구체적인 결정 방식은 다음과 같다: 코팅 개시 시간(T1)은 권취 동작 개시로부터 피코팅재의 코팅이 개시되는 시간까지일 수 있으며, 일부 실시예에서, T1 = L1/V로서, 즉 코팅 개시 시간(T1)은 코팅 정보 중 차단층(7)의 피코팅재 표면의 시작점 길이(L1)와 권취라인 속도(V)의 비와 같다. 코팅 종료 시간(T2)은 차단층(7)의 길이(시작점 길이(L1), 종료점 길이(L2) 사이의 차이값), 피코팅재의 권취라인 속도(V), 및 코팅기구의 코팅 길이(H)에 의해 결정되며, 일부 실시예에서, T2 = T1 + (L2-L1-H)/V로서, 즉 코팅 종료 시간(T2)과 코팅 개시 시간(T1)의 차이값은 차단층(7)의 길이에서 코팅 기구의 코팅 길이(H)를 뺀 후 권취라인 속도(V)로 나눈 것이다. 코팅기구의 구체적인 구조는 후속되는 실시예에서 더 설명할 것이다.
상기 실시예의 단계 S04에서, 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계 S04는 코팅 정보에 따라 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계 S041를 포함한다.
상기 실시예에서, 코팅 정보에 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)이 포함된 경우, 단계 S041은 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)에 따라 피코팅재에 대해 코팅을 수행하여, 사전 설정된 권취 후 위치의 차단층(7)을 형성한다. 일부 실시예에서, 시간이 코팅 개시 시간(T1)에 도달하였을 때, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위의 위치에 대해 접착제 코팅을 수행하고; 시간이 코팅 종료 시간(T2)에 도달하였을 때, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위의 위치에 대해 접착제 코팅을 중단하여, 피코팅 표면의 사전 설정 부위에 일 구간의 차단층(7)을 형성한다. 차단층(7)이 피코팅재 표면에 복수 구간이 있는 경우, 코팅 정보는 복수 그룹의 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 포함하며, 코팅기구는 여러 번의 코팅을 거친 후, 복수 구간의 차단층(7)을 형성한다.
다른 일부 실시예에서, 단계 S01 중, 사전 설정 부위의 위치 정보는 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함할 수 있다. 코팅 개시 각도(θ1)는 차단층(7)의 시작점이 코팅기구에 도달 시 권취기구가 회전한 각도와 같다. 코팅 종료 각도(θ2)는 차단층(7)의 종료점이 코팅기구에 도달 시 권취기구가 회전한 각도와 같다. 일부 실시예에서, 차단층(7)이 복수 구간일 경우, 사전 설정 부위의 위치 정보는 각 구간의 차단층(7)의 사전 설정 부위의 위치 정보를 포함한다. 차단층(7)이 피코팅재의 2개의 다른 표면에 설치되는 경우, 사전 설정 부위 정보는 각 표면 상의 사전 설정 부위의 위치 정보를 포함한다.
상기 실시예에서, 단계 S03 중, 권취 데이터는 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체적인 권취 각도(θ)를 포함하며, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중 가장 먼 권취 시작단이 권취기구에 권취되었을 때, 전체적인 권취 각도(θ)는 0으로 정의된다. 코팅기구의 구체적인 구조는 후속되는 실시예에서 설명할 것이다. 전체적인 권취 각도(θ)는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)가 지속적으로 권취됨에 따라 부단히 증가한다.
상기 실시예에서, 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함한다.
상기 실시예에서, 단계 S03 중, 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 다음과 같이 결정한다: 전체적인 권취 각도(θ)와 코팅 개시 각도(θ1) 및 코팅 종료 각도(θ2)에 따라 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 결정한다.
구체적인 방식은 다음과 같다: 전체적인 권취 각도(θ)가 코팅 개시 각도(θ1)에 도달하였을 때, 코팅 정보는 코팅 개시 신호이고; 전체적인 권취 각도(θ)가 코팅 종료 각도(θ2)에 도달하였을 때, 코팅 정보는 코팅 종료 신호이다. 일부 실시예에서, 차단층(7)이 복수 구간일 경우, 코팅 정보는 각 구간의 차단층(7)의 코팅 정보를 포함한다. 차단층(7)이 피코팅재의 2개의 다른 표면에 설치되는 경우, 코팅 정보는 각 표면 상의 코팅 정보를 포함한다.
상기 실시예에서, 코팅 정보에 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호가 포함된 경우, 단계 S041은 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호에 따라 피코팅재에 대해 코팅을 수행하여, 사전 설정된 권취 후 위치의 차단층(7)을 형성한다. 코팅 정보가 코팅 개시 신호일 때, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위의 위치에 대해 접착제 코팅을 수행하고; 코팅 정보가 코팅 종료 신호일 때, 코팅기구는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위의 위치에 대해 접착제 코팅을 중지하여, 피코팅 표면의 사전 설정 부위에 일 구간의 차단층(7)을 형성한다. 차단층(7)이 피코팅재 표면에 복수 구간이 있는 경우, 코팅 정보는 복수 그룹의 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함하며, 코팅기구는 여러 번의 코팅을 거친 후, 피코팅재에 복수 구간의 차단층(7)을 형성한다.
이상의 실시예에서, 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취한 다음, 권취 데이터를 획득하고, 나아가 사전 설정 부위의 위치에 따라 차단층(7)의 코팅 위치를 결정함으로써, 차단층(7)의 코팅을 자동화로 구현할 수 있고, 코팅 후의 차단층(7)이 권취 후 사전 설정된 권취 후 위치에 형성되도록 할 수 있어, 사전 설정된 권취 후 위치에서 이온을 대상적으로 차단할 수 있어, 리튬 석출의 발생이 감소된다. 차단층(7)의 형성은 권취 동작과 동기적으로 실시될 수 있어, 차단층의 코팅을 정확하게 구현할 수 있다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 음극 극판(2)의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면, 및/또는, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 일면 또는 양면이다.
사전 설정된 권취 후 위치가 음극 극판(2)의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면, 및/또는, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 일면 또는 양면이도록 함으로써, 일부 이온의 차단을 구현하여 리튬 석출의 발생을 감소시킬 수 있다. 상기 사전 설정된 권취 후 위치는 전극 어셈블리가 권취된 후 리튬이 석출되기 쉬운 위치일 수 있으며, 사전 설정 권취 후 위치에 차단층(7)을 설치함으로써, 차단층(7)에 의해 차단된 이온이 음극활물질과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하도록 하여, 양극 극판의 리튬이 석출되기 쉬운 부위의 리튬 석출이 감소되며, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)은 권취를 통해 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 형성하며, 사전 설정 권취 후 위치의 적어도 일부는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면에 설치된다. 벤딩 영역 내의 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 벤딩 정도가 크기 때문에, 활물질의 탈락을 초래하기가 더욱 쉽다. 활물질의 탈락, 특히 양극 극판(1) 상의 활물질의 탈락에 의해, 상기 양극 극판(1)의 양극 활물질층의 리튬 삽입 위치가 이웃한 음극 극판(2)의 음극 활물질층이 제공할 수 있는 리튬이온 수량보다 적을 수 있으며, 이에 따라, 리튬이온 배터리를 충전 시 리튬 석출 현상이 발생하기 쉽다. 따라서 차단층(7)을 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면에 설치하면 리튬 석출의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 단계 S03은 음극 극판(2) 양면의 사전설정 부위에 접착제를 코팅하여 접착제로 차단층을 형성한다. 단계 S05를 거쳐, 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하여, 전극 어셈블리를 형성한 후, 형성된 전극 어셈블리는 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에서, 전극 어셈블리는 스트레이트 영역(A)과 상기 스트레이트 영역 양단을 연결하는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 포함하며, 설명의 간결함을 위하여, 본 실시예의 전극 어셈블리는 편평체 권취 구조를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 상기 편평체 권취 구조 중의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 구조는 도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예의 전극 어셈블리의 벤딩 영역의 사전 설정 구조일 수 있으며, 전극 어셈블리는 그 스트레이트 영역(A)에 음극 극판(2), 양극 극판(1) 및 음극 극판(2)과 양극 극판(1)을 분리하기 위한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 포함하며, 여기서, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)는 이웃한 음극 극판(2)과 양극 극판(1) 사이에 독립될 수 있거나, 음극 극판(2) 또는 양극 극판(1)의 표면에 코팅될 수도 있다. 본 출원의 다른 일 실시예에서, 하나의 양극 극판(1), 하나의 세퍼레이터(31), 하나의 음극 극판(2) 및 다른 하나의 세퍼레이터(32)를 적층 후 권취하거나 또는 절첩할 수도 있고, 적어도 하나(예를 들어, 2장 또는 2장 이상)의 음극 극판(2)과 적어도 하나(예를 들어 2장 또는 2장 이상)의 양극 극판(1) 및 적어도 2장의 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)(예를 들어 4장 또는 그 이상, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 수량은 음극 극판(2) 또는 양극 극판(1)의 수량의 2배이다)를 적층 후 권취하거나 절첩하여 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 형성할 수도 있으며, 전극 어셈블리가 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 다층의 음극 극판(2), 다층의 양극 극판(1)과 다층의 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 구비할 경우, 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)은 음극 극판(2), 세퍼레이터(3)와 양극 극판(11)이 교대로 분포되는 구조를 포함한다. 사전 설정 권취 후 위치는 음극 극판(2)의 일면 또는 양면에 설치되거나, 및/또는, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면에 설치되거나, 및/또는, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 일면 또는 양면에 설치된다. 이러한 설치를 통해, 적어도 한 층의 이웃한 음극 극판(2)과 양극 극판(1) 사이에 차단층이 포함된다. 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)의 이웃한 음극 극판과 양극 극판이란 상기 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2)과 양극 극판(1)이 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 음극 극판(2) 또는 다른 양극 극판(1)이 포함되지 않는 것을 의미한다. 음극 극판(2)과 이웃한 세퍼레이터란 전극 어셈블리 내의 음극 극판(2)과 세퍼레이터가 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 세퍼레이터 또는 양극 극판(1)이 포함되지 않는 것을 의미한다. 양극 극판(1)과 이웃한 세퍼레이터란 전극 어셈블리 내의 양극 극판(1)과 세퍼레이터가 서로 이웃하고 이들 사이에 다른 세퍼레이터 또는 음극 극판(2)이 포함되지 않는 것을 의미한다.
전극 어셈블리가 권취 구조를 갖는 경우, 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 폭 방향은 권취 축선 방향과 평행하고, 및 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 폭 방향은 벤딩 방향(L)에 수직인 방향과 평행하다. 후속되는 설명을 간략하기 위해, 본 실시예에서, 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 폭 방향, 벤딩 방향(L)에 수직인 방향 및 권취 축선 방향을 K 방향으로 통일하여 칭한다.
일부 실시예에서, 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)은 권취를 거쳐 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 형성한다. 사전 설정 권취 후 위치의 적어도 일부는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면을 따르는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 설치된다. 다시 말해, 차단층의 적어도 일부가 음극 극판(2)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한 일면 또는 양면에 코팅되거나, 및/또는, 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한 일면 또는 양면에 부착되거나, 및/또는, 2개의 세퍼레이터 중 적어도 하나의 세퍼레이터의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한 일면 또는 양면에 부착된다.
상기 실시예에서, 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2), 음극 극판(2)과 양극 극판(1) 사이에 비교적 큰 간극이 구비되며, 사전 설정 권취 후 위치의 적어도 일부가 음극 극판(2), 양극 극판(1) 또는 과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면을 따르는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 설치된다. 즉 권취 후 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 차단층이 설치되며, 벤딩 영역 내의 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 벤딩 정도가 크기 때문에, 활물질의 탈락이 더욱 쉽게 발생한다. 활물질의 탈락, 특히 양극 극판(1) 상의 활물질의 탈락에 의해, 상기 양극 극판(1)의 양극 활물질층의 리튬 삽입 위치가 이웃한 음극 극판(2)의 음극 활물질층이 제공할 수 있는 리튬이온 수량보다 적을 수 있으며, 이에 따라, 리튬이온 배터리를 충전 시 리튬 석출 현상이 발생하기 쉽다. 사전 설정 권취 후 위치의 적어도 일부는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면을 따르는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 설치되어, 리튬 석출의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하며, 즉 차단층은 전부 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다. 본 실시예에서, 전극 어셈블리는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 상호 연결되는 스트레이트 영역(A)을 더 포함하며, 벤딩 방향(L)이란 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)의 곡면을 따라 스트레이트 영역(A)을 향하는 방향을 의미하고, 벤딩 방향(L)에 수직인 방향이란 벤딩 방향(L)과 수직인 방향을 의미한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 일단이 스트레이트 영역(A)에 위치하고, 타단은 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 벤딩 영역의 리튬이온 차단성을 개선하기 위하여, 사전 설정 권취 후 위치는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 최대한 비교적 큰 면적을 지니며, 예를 들어, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 모두 스트레이트 영역(A)에 위치하며, 즉 차단층은 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하는 이외에, 스트레이트 영역(A)까지 더 연장된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 위치하거나, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 모두 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 인접한다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21) 및/또는 제2차 벤딩부위(22)에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11) 및/또는 제2차 벤딩부위(12)에 설치되며, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위(22)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위에 설치되고, 및/또는 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위(12)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위에 설치된다.
도 6 중의 실시예에 도시된 바와 같이, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 예정 횟수로 벤딩된 벤딩 부위에 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 제1차 및 제2차 벤딩에 대응되는 벤딩 부위에 설치된다. 본 실시예에서 말하는 예정 횟수의 벤딩이란 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)이 안에서 바깥으로 권취되어 전극 어셈블리를 형성하는 과정에서, 벤딩되는 선후 순서에 따라 배열되는 횟수를 의미한다. 도 6의 실시예를 예로 들면, 음극 극판(2)에 대해 제1 차단층(721)이 놓이는 위치는 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)의 내면과 외면이고, 제2 차단층(722)이 놓이는 위치는 음극 극판(2)의 제2차 벤딩부위(22)의 내면과 외면이며, 다시 말해 사전 설정 권취 후 위치는 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21) 및 음극 극판(2)의 제2차 벤딩부위(22)를 포함하며, 이와 같이 유추한다. 단 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터의 예정 횟수의 벤딩은 제1차, 제2차로 한정되지 않고, 필요에 따라 임의의 횟수의 벤딩 범위를 선택할 수 있으며, 예를 들어 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 영역 내의 음극 극판(2)의 제1-4차 또는 1-6차 또는 1-8차, 또는 3-4차 또는 3-6차 또는 3-8차 또는 기타 횟수 범위의 벤딩되는 벤딩부위에 설치될 수 있으며, 및/또는, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 영역 내의 양극 극판(1)의 제1-4차 또는 1-6차 또는 1-8차, 또는 3-4차 또는 3-6차 또는 3-8차 또는 기타 횟수 범위의 벤딩되는 벤딩부위에 설치될 수 있고, 및/또는 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 영역 내의 제1 세퍼레이터(31) 및/또는 제2 세퍼레이터(32)의 제1-4차 또는 1-6차 또는 1-8차, 또는 3-4차 또는 3-6차 또는 3-8차 또는 기타 횟수 범위의 벤딩되는 벤딩부위에 설치될 수 있다.
상기 실시예에서, 사전 설정 권취 후 위치는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 예정 벤딩 횟수의 벤딩 부위에 설치되며, 음극 극판(2)과 양극 극판(1) 사이의 리튬 석출이 가장 심한 예정 횟수의 벤딩 부위에 차단층을 설치할 수 있다. 예를 들어 곡률이 최대인 제1차와 제2차 벤딩부위에 차단층을 형성하여, 곡률이 최대인 제1차 및 제2차 벤딩부위의 리튬이온만 차단하며, 곡률이 최대인 양극 극판 부위에 리튬이온이 삽입되지 못하거나 리튬이온이 적게 삽입되도록 할 수 있어, 리튬 석출 현상의 발생이 감소된다.
도 7에 도시된 실시예는 도 6 중의 음극 극판(2)이 전개된 후의 구조 개략도이다. 음극 극판(2)은 음극 본체부(21) 및 K 방향을 따라 음극 본체부(21)의 외부로 연장되는 적어도 하나의 음극탭부(213)를 포함하며, 음극 본체부(21)의 표면 중 적어도 일부 영역은 음극 활물질 영역(212)이고, 상기 음극 활물질 영역(212)에 음극 활물질이 코팅될 수 있으며, 예를 들어, 음극 활물질은 삼원 재료, 망간산리튬 또는 인산철리튬일 수 있다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 음극 본체부(21)의 표면은 음극 활물질 영역(212)과 인접한 제1 절연층 코팅영역(211)을 더 포함하며, 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극 활물질 영역(212)의 음극탭부(213)에 인접한 측에 위치하고, 제1 절연층 코팅영역(211)은 절연물질을 코팅하여 음극 활물질 영역(212)과 음극탭부(213)를 절연되도록 격리시키기 위한 것이며, 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 7은 도 6에서 E-E 방향의 단면 구조 개략되이고, 음극 극판(2)의 집전체(210)의 두 표면은 음극 활물질 영역(212)을 구비하고, 음극탭부(213)는 음극 극판(2)의 집전체(210)의 일부분이며, 여기서, 집전체(210)의 재질은 알루미늄일 수 있다.
예를 들어, 음극 활물질 영역(212)과 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극 본체부(21)의 표면 상에서 음극 본체부(21)의 폭 방향(즉 K 방향)을 따라 양단에 분포되며, 음극탭부(213)와 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극 본체부(21)의 동일단에 속한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 음극 활물질 영역(212)과 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극 본체부(21)의 표면 상에서 대체로 평행하는 두 개의 영역이며, 또한 K 방향을 따라 음극 본체부(21)의 표면 상에서 2층으로 분포된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극 본체부(21)와 음극탭부(213)가 상호 연결되는 부분에 위치할 수 있으며, 예를 들어, 제1 절연층 코팅영역(211)은 음극탭부(213)의 표면과 음극 활물질 영역(212)을 격리시키기 위하여, 음극 본체부(21)의 표면에서 음극탭부(213)와 상호 연결되는 부분에 위치한다. 본 출원의 다른 일 실시예에서, 음극 본체부(21)의 표면에 제1 절연층 코팅영역(211)이 설치될 뿐만 아니라, 음극탭부(213)의 음극 본체부(21)에 인접한 근부 영역에도 절연 물질을 코팅하기 위한 제2 절연층 코팅영역이 설치된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 제1 절연층 코팅영역(211)의 표면에 절연물질이 코팅되고, 절연물질은 무기 충전재와 바인더를 포함한다. 무기 충전재는 베이마이트, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 이산화티타늄, 산화지르코늄, 이산화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산칼슘, 탄산알루미늄, 규산알루미늄, 규산칼슘, 티탄산칼륨, 황산바륨 중의 하나 또는 다수를 포함한다. 바인더는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴산-아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴-아크릴산, 폴리아크릴로니트릴-아크릴레이트 중의 하나 또는 다수를 포함한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 각각의 음극 극판(2)은 한 개 또는 두 개 또는 두 개 이상의 음극탭부(213)를 포함할 수 있으며, 음극 극판(2)에 두 개 또는 두 개 이상의 음극탭부(213)가 포함된 경우, 모든 음극탭부(213)는 모두 음극 극판(2)의 K 방향을 따라 동일측에 위치한다.
도 8은 도 7 중 C-C 방향의 단면 구조 개략도로서, 도 7을 결합해보면, 차단층(721)은 음극 활물질 영역(212)의 표면, 즉 음극 활물질층의 표면에 부착된다. 음극 극판(2)의 적어도 일면에 차단층을 코팅함으로써, 비교적 많은 리튬이온이 통과되는 것을 차단할 수 있어, 리튬 석출 현상의 발생이 감소된다. 도 8에서, 차단층(721)은 각각의 음극 극판(2)의 두 표면에 설치되며, 즉 음극 극판(2)의 두 표면의 음극 활물질 영역(212)에 모두 차단층(721)이 코팅된다.
일부 실시예에서, 차단층 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함한다.
상기 실시예는 차단층의 각각 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터와의 위치관계 및 차단층의 구조 특징을 개략적으로 설명한 것일 뿐이며, 차단층의 각각 음극 극판, 양극 극판과 세퍼레이터와의 위치관계 및 차단층의 구조를 보다 명확히 하기 위하여, 이하 몇 가지 권취 구조를 갖는 전극 어셈블리에 대해 각각 상세히 설명한다.
도 9에 도시된 다른 일 실시예와 같이, 본 실시예의 양극 극판(1), 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 차단층(721), (722)의 관련 기술 특징은 전술한 도 6-8에 대응되는 실시예의 설명을 참고하면 되므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
도 9의 실시예와 도 6의 실시예의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)의 내면, 및 음극 극판(2)의 제2차 벤딩부위(22)의 내면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(721)은 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)의 내면에 설치되고, 제2 차단층(722)은 음극 극판(2)의 제2차 벤딩부위(22)의 내면에 설치된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 10은 도 9 중의 음극 극판(2)의 D-D 단면 구조 개략도이다. 도 10의 실시예와 도 7에 도시된 실시예의 차이점은, 음극 극판(2)의 내면의 음극 활물질 영역(212)의 표면에 모두 차단층(721)이 설치된다는데 있다. 차단층(721)의 구체적인 구조와 부착 방식 및 위치는 도 7과 동일하다. 다른 일부 실시예에서, 사전 설정 권취 후 위치는 양극 극판(1) 또는 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 하나 또는 두 표면에 위치할 수도 있으며, 즉 양극 극판(1) 또는 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 하나 또는 두 표면에 차단층이 형성된다. 차단층의 구체적인 구조와 부착 방식 및 위치는 음극 극판(2) 상에서의 부착 방식과 동일하며, 구체적인 것은 도 6-도 10의 구조를 참고할 수 있다.
도 11에 도시된 다른 일 실시예와 같이, 본 실시예의 양극 극판(1), 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 관련 기술 특징은 전술한 도 6-10에 대응되는 실시예의 설명을 참고하면 되므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
도 11의 실시예와 도 6의 실시예의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)의 외면, 및 양극 극판(1)의 제2차 벤딩부위(12)의 외면, 양극 극판(1)의 제3차 벤딩부위(13)의 내면, 양극 극판(1)의 제4차 벤딩부위(14)의 내면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(711)은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)의 외면에 설치되고, 제2 차단층(712)은 양극 극판(1)의 제2차 벤딩부위(12)의 외면에 설치되며, 제3 차단층(713)은 양극 극판(1)의 제3차 벤딩부위(13)의 내면에 설치되고, 제4 차단층(714)은 양극 극판(1)의 제4차 벤딩부위(14)의 내면에 설치된다.
양극 극판(1)의 구조는 본 출원의 일 실시예의 양극 극판(1)의 구조 개략도인 도 12에 도시된 바와 같을 수 있으며, 양극 극판(1)은 양극 극판 본체부(11) 및 양극 본체부(11)로부터 K 방향을 따라 외부로 연장되는 양극탭부(113)를 포함하며, 양극 본체부(11) 표면 상의 K 방향에서의 적어도 일부 영역은 양극 활물질을 코팅하기 위한 양극 활물질 영역(112)이고, 양극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 양극 본체부(11) 표면의 일부 영역에 양극 활물질 영역(112)이 설치될 뿐만 아니라, 양극탭부(113)의 표면이면서 양극 본체부(11)에 인접한 근부 영역에도 양극 활물질 영역(112)이 설치되며, 즉 양극탭부(113)의 일부 영역이 양극 활물질 영역(112)이다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 양극 활물질 영역(112)은 양극 본체부(11)의 K 방향에서의 전체 표면을 피복한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 양극 활물질은 양극 극판(1)의 전체 표면에 코팅되지 않을 수 있다.
도 13은 도 12 중 E-E 방향의 단면 구조 개략도로서, 도 12를 결합해보면, 사전 설정 권취 후 위치의 양극 극판(1)의 일면, 즉 차단층(711)은 양극 극판(1)의 일면, 즉 일면의 양극 활물질 영역(112)에 코팅된다. 양극 극판(1)의 적어도 일면에 차단층을 코팅함으로써, 비교적 많은 리튬이온이 통과되는 것을 차단할 수 있어, 리튬 석출 현상의 발생이 감소된다.
도 14에 도시된 다른 일 실시예와 같이, 본 실시예의 양극 극판(1), 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 관련 기술 특징은 전술한 도 11-13에 대응되는 실시예의 설명을 참고하면 되므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
도 14의 실시예와 도 11의 실시예의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)의 외면, 양극 극판(1)의 제2차 벤딩부위(12)의 외면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(711)은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)의 외면에 설치되고, 제2 차단층(711)은 양극 극판(1)의 제2차 벤딩부위(12)의 외면에 설치된다.
도 15에 되시된 다른 일 실시예의 양극 극판의 단면 구조 개략도와 도 13의 실시예의 차이점은, 사전 설정 권취 후 위치의 양극 극판(1)의 반대되는 두 표면인 차단층(711)이 양극 극판(1)의 반대되는 양면, 즉 반대되는 두 표면의 양극 활물질층(112)에 코팅된다는데 있다. 양극 극판(1)의 양면에 차단층을 코팅함으로써, 비교적 많은 리튬이온이 통과되는 것을 차단할 수 있어, 리튬 석출 현상의 발생이 감소된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하며, 즉 차단층은 전부 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다. 본 실시예에서, 전극 어셈블리는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 상호 연결되는 스트레이트 영역(A)을 더 포함하며, 벤딩 방향(L)이란 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)의 곡면을 따라 스트레이트 영역(A)을 향하는 방향을 의미하고, 벤딩 방향(L)에 수직인 방향이란 벤딩 방향(L)과 수직인 방향을 의미한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 일단이 양극 극판(1)의 스트레이트 영역(A)에 위치하고, 타단은 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 벤딩 영역의 리튬이온 차단성을 개선하기 위하여, 사전 설정 권취 후 위치는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 최대한 비교적 큰 면적을 지니며, 예를 들어, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 모두 약극 극판(1)의 스트레이트 영역(A)에 위치하며, 즉 차단층은 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하는 이외에, 양극 극판(1)의 스트레이트 영역(A)까지 더 연장된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 위치하거나, 또는 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 모두 양극 극판(1)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 인접한다.
도 16에 도시된 다른 일 실시예와 같이, 본 실시예의 양극 극판(1), 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 관련 기술 특징은 전술한 도 6-15에 대응되는 실시예의 설명을 참고하면 되므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)는 전자 절연성을 갖고, 이웃한 음극 극판(2)과 양극 극판(1)을 격리시켜 이웃한 음극 극판(2)과 양극 극판(1)의 단락을 방지하기 위한 것이다. 세퍼레이터(3)는 전해질 이온이 자유롭게 통과할 수 있는 다량의 관통 미세공을 구비하며, 리튬이온에 대한 투과성이 매우 양호하기 때문에, 세퍼레이터(3)는 기본적으로 리튬이온의 통과를 차단할 수 없다. 예를 들어, 세퍼레이터(3)는 세퍼레이터 베이스층 및 세퍼레이터 베이스층 표면에 위치하는 기능층을 포함하며, 세퍼레이터 베이스층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 적어도 하나를 포함하고, 기능층은 세라믹 산화물과 바인더의 혼합물층일 수 있다.
도 16의 실시예와 도 6의 실시예의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면, 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 내면, 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 내면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)은제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면에 설치되고, 제2 차단층(7312)은 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면에 설치되며, 제3 차단층(7321)은 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 내면에 설치되고, 제4 차단층(7322)은 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 내면에 설치된다.
제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위와 제2차 벤딩부위의 내면에 각각 차단층을 설치함으로써, 적어도 일부 리튬이온의 통과를 차단할 수 있어, 리튬 석출 현상의 발생이 감소된다.
도 17은 도 16 중의 양극 극판의 F-F 단면 구조 개략도로서, 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)이 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면에 설치되는 것을 볼 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 16의 실시예와의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 외면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 외면, 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 외면, 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 외면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)은제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 외면에 설치되고, 제2 차단층(7312)은 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 외면에 설치되며, 제3 차단층(7321)은 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 외면에 설치되고, 제4 차단층(7322)은 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 외면에 설치된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 16의 실시예와의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면과 외면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면과 외면, 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 내면과 외면, 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 내면과 외면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)은제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면과 외면에 설치되고, 제2 차단층(7312)은 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면과 외면에 설치되며, 제3 차단층(7321)은 제2 세퍼레이터(32)의 제1차 벤딩부위(321)의 내면과 외면에 설치되고, 제4 차단층(7322)은 제2 세퍼레이터(32)의 제2차 벤딩부위(322)의 내면과 외면에 설치된다.
도 20은 도 19 중의 양극 극판의 G-G 단면 구조 개략도로서, 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)이 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면과 외면에 설치되는 것을 볼 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 모두 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하며, 즉 차단층(7311), (7312), (7321), (7322)은 전부 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다. 본 실시예에서, 전극 어셈블리는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 상호 연결되는 스트레이트 영역(A)을 더 포함하며, 벤딩 방향(L)이란 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)의 곡면을 따라 스트레이트 영역(A)을 향하는 방향을 의미하고, 벤딩 방향(L)에 수직인 방향이란 벤딩 방향(L)과 수직인 방향을 의미한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 일단이 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 스트레이트 영역(A)에 위치하고, 타단은 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 벤딩 영역의 리튬이온 차단성을 개선하기 위하여, 사전 설정 권취 후 위치는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 최대한 비교적 큰 면적을 지니며, 예를 들어, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단이 모두 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 스트레이트 영역(A)에 위치하며, 즉 차단층은 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 위치하는 이외에, 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 스트레이트 영역(A)까지 더 연장된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 모두 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 위치하거나, 또는, 즉 사전 설정 권취 후 위치는 벤딩 방향(L)을 따라 연장되는 양단은 모두 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)의 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)과 스트레이트 영역(A)의 경계 부위에 인접한다.
도 22에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 16의 실시예와의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면을 포함한다는데 있다. 즉 권취 후 형성되는 제1 차단층(7311)은 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면에 설치되고, 제2 차단층(7312)은 제1 세퍼레이터(31)의의 제2차 벤딩부위(312)의 내면에 설치된다. 즉 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)와 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11) 사이의 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면, 및 음극 극판(2)의 제2차 벤딩부위(22)와 양극 극판(1)의 제2차 벤딩부위(12) 사이의 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면에 차단층이 설치되고, 제2 세퍼레이터(32)에는 차단층이 설치되지 않는다.
다른 일 실시예에서, 사전 설정 후의 권취 위치에 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 외면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 외면을 포함하도록 할 수도 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 도 16의 실시예와의 차이점은, 사전 설정 후의 권취 위치는 제1 세퍼레이터(31)의 제1차 벤딩부위(311)의 내면과 외면, 제1 세퍼레이터(31)의 제2차 벤딩부위(312)의 내면과 외면을 포함한다는데 있다.
일부 실시예에서, 피코팅재 표면의 사전 설정부위에 접착제를 코팅하는 방법은 압착 코팅 방식, 롤러 코팅 방식 또는 스프레이 코팅 방식을 포함한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 본 출원의 두 번째 측면의 실시예는 전극 어셈블리의 가공장치(100)를 제공한다. 전극 어셈블리는 음극 극판(2), 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 포함하며; 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)는 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 것이고; 전극 어셈블리는 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)이 권취를 거쳐 형성되며; 음극 극판(2)은 음극 활물질층을 포함하고, 양극 극판(1)은 양극 활물질층을 포함한다. 전극 어셈블리의 구조는 도 6 내지 도 23의 실시예에 도시된 전극 어셈블리 구조를 참고할 수 있다. 본 실시예의 가공장치(100)는 코팅기구(5)와 권취기구(4)를 포함한다. 여기서, 코팅기구(5)는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하기 위한 것이고; 피코팅재는 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1) 중의 적어도 하나를 포함하며; 권취기구(4)는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하기 위한 것이고; 코팅기구는 권취기구의 상류에 위치하며; 여기서 차단층은 권취 후 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하고, 차단층은 권취 후 차단층의 일측에 위치한 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 차단층의 타측에 위치한 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
본 실시예의 전극 어셈블리의 가공장치는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성함으로써, 효율적이고 정확하게 차단층을 형성할 수 있다. 사전 설정 부위를 양극 활물질층의 리튬이 석출되기 쉬운 부위에 대응시킴으로써, 충전 시, 음극 활물질층으로부터 탈리된 이온의 적어도 일부가 차단층에 의해 차단되어, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극 활물질층과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하도록 함으로써, 양극 극판의 리튬이 석출되기 쉬운 부위의 리튬 석출을 감소시켜, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다. 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하는 방식을 통해, 생산 및 가공이 용이해져, 생산 효율이 향상될 수 있다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예의 가공장치(110) 중, 위치 정보 결정유닛(81), 권취 제어유닛(82), 획득유닛(83)과 코팅정보 결정유닛(84) 및 코팅 제어유닛(85)이 더 포함된다. 여기서, 위치 정보 결정유닛(81)은 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하여, 코팅 정보 결정유닛(84)으로 전송하며, 여기서, 사전 설정된 권취 후 위치는 차단층의 권취 후 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 사전 설정된 권취 후 위치는 이웃한 음극 활물질층과 양극 활물질층 사이에 위치하며; 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 개시 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함한다. 권취 제어유닛(82)은 권취기구(4)가 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하도록 제어하기 위한 것이고; 획득유닛(83)은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 권취 데이터를 획득하여, 코팅 정보 결정유닛(84)으로 전송하기 위한 것이며; 코팅 정보 결정유닛(84)은 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치정보에 따라 코팅 정보를 결정하기 위한 것이고; 코팅 제어유닛(85)은 코팅 정보에 따라 코팅기구(5)가 피코팅재의 표면에 접착제를 코팅하도록 제어하기 위한 것이다.
상기 실시예에서, 획득유닛(83)은 위치센서, 홀센서 등을 채택할 수 있다. 위치 정보 결정유닛(81), 권취 제어유닛(82)과 코팅 정보 결정유닛(84) 및 코팅 결정유닛(85)은 전기장비 중의 제어기 등 제어 연산 기능을 구비한 부재일 수 있다. 또한, 설명해두어야 할 점으로, 본 실시예 중의 위치 정보 결정유닛(81), 권취 제어유닛(82)과 코팅 정보 결정유닛(84) 및 코팅 제어유닛(85)은 하나의 칩 내에 집적될 수 있으며; 권취 제어유닛(82)은 하나의 독립된 칩이고, 위치 정보 결정유닛(81), 코팅 정보 결정유닛(84)과 코팅 제어유닛(85)은 하나의 칩 내에 집적되는 것일 수도 있으며; 또는 권취 제어유닛(82)은 하나의 독립된 칩이고, 위치 정보 결정유닛(81), 코팅 정보 결정유닛(84)과 코팅 제어유닛(85)은 3개의 회로모듈이 회로기판에 각각 설치되는 것일 수도 있다.
일부 실시예에서, 권취 데이터는 피코팅재의 권취라인 속도(V)를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 포함하며, 및 코팅 정보는 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 포함한다.
이에 대응하여, 상기 실시예에서, 위치 정보 결정유닛(81), 권취 제어유닛(82), 획득유닛(83)과 코팅 정보 결정유닛(84) 및 코팅 제어유닛(85)의 작동 방식은 다음과 같다:
위치 정보 결정유닛(81)은 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 결정하여, 코팅 정보 결정유닛으로 전송한다. 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 결정하는 구체적인 방법은 상기 방법 청구항 중의 결정방법을 참고할 수 있다. 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)는 위치 정보 결정유닛(81)에 의해 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 계산하여 얻을 수 있거나 또는 사용자가 위치 정보 결정유닛(81)에 사전 설정된 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 입력하는 것을 통해 얻을 수 있다.
권취 제어유닛(82)은 권취기구(4)가 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하도록 제어하기 위한 것이다.
획득유닛(83)은 피코팅재의 권취라인 속도(V)를 획득하여, 코팅 정보 결정유닛(84)으로 전송한다.
코팅 정보 결정유닛(84)은 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하며, 일부 실시예에서, 코팅 정보 결정유닛(84)은 피코팅재의 권취라인 속도(V)와 차단층의 코팅 시작점 길이(L1) 및 코팅 종료점 길이(L2)에 따라 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 결정한다.
코팅 제어유닛(85)은 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)에 따라 피코팅재에 대해 코팅을 수행하여, 사전 설정된 권취 후 위치에 위치하는 차단층을 형성한다. 상기 실시예에서, 구체적인 방법은 전술한 방법 청구항에 대응하는 구체적인 방법을 참고할 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 권취 데이터는 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)의 전체 권취 각도(θ)를 포함하고, 사전 설정 부위의 위치 정보는 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함하며, 및 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함한다.
이에 대응하여, 상기 실시예에서, 위치 정보 결정유닛(81), 권취 제어유닛(82), 획득유닛(83)과 코팅 정보 결정유닛(84) 및 코팅 제어유닛(85)의 구체적인 작동 방식은 다음과 같다:
위치 정보 결정유닛(81)은 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 결정하여, 코팅 정보 결정유닛으로 전송한다. 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 결정하는 구체적인 방법은 상기 방법 청구항 중의 결정방법을 참고할 수 있다. 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)는 위치 정보 결정유닛(81)을 통해 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 계산하여 얻거나, 또는 사용자가 사전 설정된 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 위치 정보 결정유닛(81)에 입력하여 획득할 수 있다.
권취 제어유닛(82)은 권취기구(4)가 코팅을 거치지 않은 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)를 권취하도록 제어하기 위한 것이다.
획득유닛(83)은 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)의 전체 권취 각도(θ)를 획득하여, 코팅 정보 결정유닛(84)으로 전송한다.
코팅 정보 결정유닛(84)은 권취 데이터와 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하기 위한 것으로서, 일부 실시예에서, 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ) 및 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)에 따라 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 결정하는 코팅 정보 결정유닛(84)을 포함한다.
코팅 제어유닛(85)은 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호에 따라 피코팅재에 대해 코팅을 수행하여, 사전 설정된 권취 후 위치에 위치하는 차단층을 형성한다. 상기 실시예에서, 구체적인 방법은 전술한 방법 청구항에 대응하는 구체적인 방법을 참고할 수 있다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치는 음극 극판(2)의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면, 및/또는, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 일면 또는 양면이다.
사전 설정된 권취 후 위치가 음극 극판(2)의 일면 또는 양면, 및/또는, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면, 및/또는, 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 일면 또는 양면이도록 함으로써, 일부 이온의 차단을 구현하여 리튬 석출의 발생을 감소시킬 수 있다. 상기 사전 설정 권취 후 위치는 전극 어셈블리가 권취된 후 리튬이 석출되기 쉬운 위치일 수 있으며, 사전 설정 권취 후 위치에 차단층을 형성하여, 차단층에 의해 차단된 이온이 음극활물질과 이웃한 양극 활물질층으로 삽입되지 못하도록 함으로써, 양극 극판의 리튬이 석출되기 쉬운 부위의 리튬 석출을 감소시켜, 배터리 셀의 안전 성능이 향상되고, 배터리 셀의 사용 수명이 향상된다.
일부 실시예에서, 음극 극판(2), 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)와 양극 극판(1)은 권취를 거쳐 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)을 형성한다. 사전 설정 권취 후 위치의 적어도 일부는 음극 극판(2), 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32) 중의 적어도 하나의 표면을 따르는 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2)에 설치된다.
일부 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 제1 벤딩 영역(B1), 제2 벤딩 영역(B2) 내의 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21) 및/또는 제2차 벤딩부위(22)에 설치되고, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11) 및/또는 제2차 벤딩부위(12)에 설치되며, 및/또는, 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 음극 극판(2)의 제1차 벤딩부위(21)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위(22)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위에 설치되고, 및/또는 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부분은 양극 극판(1)의 제1차 벤딩부위(11)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위(12)와 이웃한 제1 세퍼레이터(31), 제2 세퍼레이터(32)의 벤딩부위에 설치된다.
상기 실시예에서, 사전 설정된 권취 후 위치의 설정 방식은 전술한 방법 실시예 중의 설정 방식일 수 있으며, 구체적으로는 도 6-도 23 중의 실시예를 참고할 수 있다.
일부 실시예에서, 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하 첨부도면을 결합하여 본 실시예의 가공장치에 대해 구체적으로 설명한다.
도 26은 일종의 실시예의 가공장치(111)를 도시하였으며, 상기 가공장치(111)는 권취기구(4)와 코팅기구(51)를 포함한다. 권취기구(4)는 양극 극판(1)과 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 및 제2 세퍼레이터(32)를 권취하여 전극 어셈블리를 형성하기 위한 것이고; 코팅기구(51)는 권취기구의 상류에 위치하며; 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 접착제로 차단층을 형성하기 위한 것이다. 본 실시예에서, 피코팅재는 제1 세퍼레이터(31)와 제2 세퍼레이터(32)이며, 제1 세퍼레이터와 제2 세퍼레이터(32) 부위에 모두 코팅기구(51)가 설치된다. 단 이에 한정되지 않고, 피코팅재는 양극 극판(1) 및/또는 음극 극판(2)일 수도 있다.
일부 실시예에서, 가공장치(111)는 각각 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 및 제2 세퍼레이터(32) 부위에 설치되어, 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 및 제2 세퍼레이터(32)를 팽팽하게 당기기 위한 복수의 롤러(6)를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 권취기구(4)는 권취핀이고, 권취기구(4)의 권취방향은 R1 방향이다. 상기 실시예 중의 음극 극판, 세퍼레이터와 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)는 권취기구(4)의 권취 각도이다.
도 27에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 코팅기구(51)는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하기 위한 것이며; 코팅기구(51)는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 접착제 코팅부(511); 접착제 코팅부로 접착제를 제공하기 위한 접착제 공급기구(미도시); 접착제 코팅부를 피코팅재 표면을 향해 압착하거나 피코팅제 표면으로부터 분리되도록 구동시키기 위한 구동기구(512)를 포함하며; 여기서, 구동기구(512)는 코팅 제어유닛(85)과 통신 연결된다.
일부 실시예에서, 접착제 코팅부(511)는 접착제 코팅 롤러(5111)를 포함하고, 접착제 코팅 롤러(5111)의 원주방향에 흡착층(5112)이 코팅되어, 흡착층(5112)이 접착제 공급기구와 서로 연통되며; 접착제 코팅 롤러(5111)는 회동 가능하게 설치되어 구동기구와 연결된다. 접착제 코팅부는 구동기구(512)의 구동에 의해 피코팅재의 표면을 향해 압착되며, 접착제 코팅 롤러 표면의 흡착층(5112)이 피코팅재의 표면과 접촉되어, 피코팅재의 표면을 따라 구르며, 접착제를 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 코팅하여 접착제로 차단층을 형성한다. 접착제가 사전 설정 부위 전체에 코팅된 후, 접착제 코팅부(511)는 구동기구(512)의 구동에 의해 피코팅부재 표면으로부터 이탈하여 코팅을 종료한다.
일부 실시예에서, 구동기구(512)는 구동유닛(5122)과 요동암(5121)을 포함하며, 구동유닛(5122)은 요동암의 일단과 연결되어, 요동암(5121)이 R2 방향을 따라 요동 운동을 하도록 구동한다. 구동유닛은 요동암(5121)이 요동하도록 구동하기에 적합한 임의의 기구, 예를 들어 전기+기어그룹 또는 모터+편심휠 등 구조를 채택할 수 있다. 요동암(5121)의 일단은 구동유닛과 회동 연결되고, 타단은 접착제 코팅 롤러(5111)와 회동 연결되며, 요동암(5121)은 구동유닛(5122)의 구동에 의해, 접착제 코팅부(511)를 운동시킨다.
구동기구(512)는 두 그룹의 요동암(5121)과 접착제 코팅부(511)를 포함하고, 피코팅재는 두 그룹의 요동암(5121)과 접착제 코팅부(511)의 중간을 관통하여 지나며, 피코팅재의 두 표면은 각각 한 그룹의 요동암(5121)과 접착제 코팅부(511)에 서로 대응된다. 두 그룹의 요동암(5121)과 접착제 코팅부(511)는 하나의 구동유닛(5122)에 의해 함께 구동될 수도 있고, 2개의 구동유닛(5122)에 의해 각각 구동될 수도 있다. 두 그룹의 요동암(5121)과 접착제 코팅부(511)의 요동방향은 서로 반대이며, 즉 두 그룹의 요동암(5121)은 피코팅재에 동시에 접근하거나 멀어진다. 피코팅재의 일면에 접착제를 코팅해야 하는 경우, 접착제를 코팅해야 하는 측 표면의 상응하는 접착제 코팅부(511)를 접착제 공급기구와 서로 연통시키되, 타측 표면의 상응하는 접착제 코팅부(511)에는 접착제가 없어, 코팅 시 지지하는 역할을 하며, 접착제가 흡착된 측의 접착제 코팅부(511)를 지지함으로써, 접착제가 피코팅재에 균일하게 코팅되도록 한다. 피코팅재의 양면에 접착제를 코팅해야 하는 경우, 피코팅제 양측 표면의 상응하는 접착제 코팅부(511)를 모두 접착제 공급기구와 서로 연통시켜, 두 접착제 코팅부(511)가 서로 지지함과 동시에, 피코팅제 양면에 대해 접착제를 동시에 코팅함으로써, 피코팅재의 양면에 접착제 코팅이 균일하게 일정함을 유지하도록 한다. 2개의 접착제 코팅부를 접착제 공급기구와 연통시킬지 여부를 조절함으로써, 피코팅재의 일측 표면과 양측 표면에 대한 접착제 코팅을 선택할 수 있다.
또한, 코팅기구(51)는 상이한 피코팅재에 대한 접착제 코팅 수요를 만족시키기 위해, 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 제2 세퍼레이터(32) 중의 하나 또는 다수에 설치될 수 있다.
도 28에 도시된 바와 같이, 상기 실시예와 도 26 중의 실시예의 차이점은, 피코팅재는 음극 극판(2)이고, 접착제 코팅부(511)는 음극 극판(2)의 운동 경로에 설치되어, 음극 극판(2)의 일면 또는 양면에 대해 접착제 코팅을 수행한다는데 있다. 일부 도시되지 않은 실시예에서, 접착제 코팅부(511)는 양극 극판(1)의 운동 경로에 설치되어, 양극 극판(1)의 일면 또는 양면에 대해 접착제 코팅을 수행한다. 또한, 접착제 코팅부(511)는 복수개일 수도 있으며, 각각 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 제2 세퍼레이터(32) 중의 복수의 운동 경로에 각각 설치된다.
도 29에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예의 가공장치 중, 도 26의 실시예와의 차이점은, 코팅기구(52)의 구조가 다르다는데 있다.
도 30은 코팅기구(52)의 일종의 실시방식을 도시하였으며, 코팅기구(52) 역시 접착제 코팅부(522), 접착제 공급기구(미도시), 구동기구(521)를 포함한다. 여기서 코팅기구의 접착제 코팅부(522)과 구동기구(521)는 도 27 중의 접착제 코팅부(511) 및 구동기구(512)와 다른 구조를 가지며, 접착제 코팅부(522)의 피코팅재를 향하는 측에 흡착층이 설치되어, 흡착층이 접착제 공급기구와 서로 연통되며, 접착제 코팅부(522)는 구동기구(521)의 구동에 의해 피코팅재의 표면을 향해 압착되거나 또는 피코팅재의 표면으로부터 이탈한다. 단 접착제 코팅부는 회전 운동을 하지는 않는다. 접착제 코팅부(522)가 코팅재 표면에 압착되었을 때, 흡착층과 코팅재 표면에 상대적인 슬라이딩이 발생하여, 접착제를 피코팅재의 표면에 코팅한다.
상기 실시예에서, 구동기구(521)는 에어실린더, 오일실린더 또는 스크루 너트 기구 등일 수 있다.
상기 실시예에서, 코팅기구는 지지시트(523)를 더 포함하며, 지지시트(523)와 접착제 코팅부(522), 구동기구(521)는 각각 피코팅재의 양측에 설치되고, 지지시트(523)는 접착제가 피코팅재에 균일하게 코팅될 수 있도록, 접착제가 흡착된 측의 접착제 코팅부(521)를 지지하기 위한 것이다. 이와 같이 하면 피코팅재의 일면에 대한 접착제 코팅을 구현할 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 코팅기구(52)는 두 그룹의 접착제 코팅부(522), 구동기구(521)를 포함하며, 두 그룹의 접착제 코팅부(522), 구동기구(521)는 각각 피코팅재의 양측에 설치되고, 2개의 접착제 코팅부(522)는 피코팅재에 동시에 접근하거나 멀어질 수 있다. 2개의 접착제 코팅부(521)는 상호 지지함과 동시에, 피코팅재의 양면에 동시에 접착제를 코팅함으로써, 피코팅재 양면의 접착제 코팅이 균일하게 일정함을 유지하도록 한다. 2개의 접착제 코팅부를 접착제 공급기구와 연통시킬지 여부를 조절함으로써, 피코팅재의 일측 표면과 양측 표면에 대한 접착제 코팅을 선택할 수 있다.
또한, 코팅기구(52)는 상이한 피코팅재에 대한 접착제 코팅 수요를 만족시키기 위해, 양극 극판(1), 제1 세퍼레이터(31), 음극 극판(2), 제2 세퍼레이터(32) 중의 하나 또는 다수에 설치될 수 있다.
도 32는 코팅기구(53)의 다른 일종의 실시방식을 도시하였으며, 코팅기구(53)는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여 차단층을 형성하기 위한 것이고; 코팅기구(53)는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 분사노즐(531); 분사노즐에 접착제를 제공하기 위한 액체 공급기구(미도시); 접착제 공급기구와 분사노즐을 연결하기 위한 것으로서, 코팅 제어유닛과 통신 연결되는 제어밸브(미도시)를 포함한다.
일부 실시예에서, 분사노즐은 피코팅재의 일측에 설치되며, 이와 같이 하면 피코팅재의 일면에 대한 접착제 코팅을 구현할 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 도 33에 도시된 바와 같이, 분사노즐은 복수개이며, 각각 피코팅재의 양측에 설치된다. 이와 같이 하면 피코팅재의 양면에 대한 접착제 코팅을 구현할 수 있다.
도 34에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예의 배터리 셀의 구조 개략도이다. 배터리 셀은 하우징(181) 및 하우징(181) 내에 수납되는 하나 또는 다수의 전극 어셈블리(182)를 포함하며, 하우징(181)은 하우징 바디(1811)와 커버 플레이트(1812)를 포함하고, 하우징 바디(1811)는 수납 캐비티를 구비하며, 또한 하우징 바디(1811)에 개구가 구비된다. 즉 상기 평면은 전극 어셈블리(182)가 하우징 바디(1811)의 수납 캐비티 내에 수용될 수 있도록, 하우징 바디 벽을 구비하지 않고 하우징 바디(1811)의 내외가 서로 통하며, 커버 플레이트(1812)와 하우징 바디(1811)는 하우징 바디(1811)의 개구 부위에 결합되어 중공의 캐비티를 형성한다. 전극 어셈블리(182)가 하우징(181) 내에 수용된 후, 하우징(181) 내부에 전해액이 충전되어 밀봉된다.
하우징 바디(1811)는 하나 또는 다수의 전극 어셈블리(182)가 조합된 후의 형상에 따라 결정되며, 예를 들어, 하우징 바디(1811)는 중공의 직사각형체 또는 중공의 정사각형체 또는 중공의 원기둥체일 수 있다. 예를 들어, 하우징 바디(1811)가 중공의 직사각형체 또는 정사각형체인 경우, 하우징 바디(1811)의 그 중 하나의 평면은 개구면이며, 즉 상기 평면은 하우징 바디 벽을 구비하지 않아 하우징 바디(1811)의 내외가 서로 통하고; 하우징 바디(1811)가 중공의 원기둥체인 경우, 하우징 바디(1811)의 그 중 하나의 원형 측면이 개구면이며, 즉 상기 원형 측면은 하우징 바디 벽을 구비하지 않아 하우징 바디(1811)의 내외가 서로 통한다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 하우징 바디(1811)는 도전성 금속 재료 또는 플라스틱으로 제작될 수 있으며, 선택적으로 하우징 바디(1811)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제작된다.
전극 어셈블리(182)의 구조는 전술한 도 1-28의 실시예에서 기술한 전극 어셈블리의 관련 내용을 참고할 수 있으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
도 35는 본 출원의 다른 일 실시예의 배터리 모듈의 구조 개략도로서, 배터리 모듈(19)은 상호 연결되는 복수의 배터리 셀(191)을 포함하며, 여기서, 복수의 배터리 셀(191) 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결이란 연결에 직렬과 병렬이 동시에 포함됨을 의미한다. 배터리 셀(191)의 구조는 도 29의 대응되는 실시예에서 기술된 배터리 셀을 참고할 수 있으므로, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
도 36은 본 출원의 일 실시예의 배터리의 구조 개략도로서, 배터리(2)는 케이스 바디를 포함하며, 케이스 바디에 복수의 배터리 셀이 수납된다. 배터리 셀의 구조는 도 29에 도시된 배터리 셀의 구조를 참고할 수 있다. 케이스 바디에 복수의 배터리 셀을 수납하는 방식은, 배터리 셀을 케이스 바디 내에 직접 장착하거나, 또는 복수의 배터리 셀을 배터리 모듈로 구성한 다음, 배터리 모듈을 케이스 바디 내에 장착하는 방식을 포함할 수 있다.
도 36에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 배터리는 복수의 배터리 모듈(19)과 케이스 바디를 포함하며, 케이스 바디는 하부 케이스 바디(20)와 상부 케이스 바디(30)를 포함하고, 복수의 배터리 모듈(19) 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 하부 케이스 바디(20)는 수납 캐비티를 구비하고, 하부 케이스 바디(20)는 연결 후의 복수의 배터리 모듈(19)을 하부 케이스 바디(20)의 수납 캐비티 내에 수용할 수 있도록 개구를 구비하며, 상부 케이스 바디(30)와 하부 케이스 바디(20)는 하부 케이스 바디(20)의 개구 부위에 결합되어 중공의 캐비티를 형성하고, 상부 케이스 바디(30)와 하부 케이스 바디(20)는 결합 후 밀봉된다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 배터리는 전기 장치에 단독으로 전원을 공급할 수 있으며, 상기 배터리는 예를 들어 자동차의 전원 공급용으로 사용되는 배터리 팩이라 칭할 수 있다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 전기 장치의 전력 수요에 따라, 복수의 배터리를 상호 연결한 후 배터리 팩으로 조립하여 전기 장치에 전원을 공급한다. 본 출원의 다른 일 실시예에서, 상기 배터리 팩은 하나의 케이스에 수납되어 패키징될 수도 있다.
설명의 간결함을 위하여, 하기의 실시예는 전기 장치가 배터리를 포함하는 예를 들어 설명한다.
본 출원의 일 실시예는 전기 장치를 더 제공하며, 예를 들어 전기 장치는 신재생에너지차와 같은 자동차일 수 있고, 전기 장치는 전술한 실시예에 기술된 배터리를 포함한다. 여기서, 전기 장치에 사용되는 배터리는 도 31의 대응되는 실시예에 기술된 배터리일 수 있으며, 여기서는 중복 설명을 생략한다.
예를 들어, 도 37은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장치의 개략적인 구조도로서, 전기 장치는 자동차일 수 있고, 자동차는 연료 자동차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 자동차는 배터리(2101), 제어기(2102) 및 모터(2103)를 포함한다. 배터리(2101)는 자동차의 동작 전원 및 구동 전원으로서 제어기(2102) 및 모터(2103)에 전원을 공급하며, 예를 들어, 배터리(2101)는 자동차의 시동, 내비게이션 및 운행 시의 전력 사용 수요를 위한 것이다. 예를 들어, 배터리(2101)는 제어기(2102)에 전원을 공급하고, 제어기(2102)는 배터리(2101)를 제어하여 모터(2103)에 전원을 공급하며, 모터(2103)는 배터리(2101)의 전력을 수신하여 자동차의 구동 전원으로 사용하고, 연료 또는 천연 가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 자동차에 구동 동력을 제공한다.
본 분야의 기술자라면, 비록 여기서의 일부 실시예가 다른 실시예 중에 포함된 다른 특징이 아닌 모종의 특징을 포함하더라도, 각기 다른 실시예의 특징들의 조합은 본 출원 범위 내에 포함되어 각기 다른 실시예를 형성하는 것을 의미함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 청구항에서 보호받고자 하는 실시예의 어느 하나는 모두 임의의 조합 방식으로 사용될 수 있다.
이상의 실시예는 본 출원의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐, 그에 대한 한정이 아니며; 비록 전술한 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 상세히 설명하였으나, 본 분야의 통상의 기술자라면 여전히 전술한 각 실시예에 기재된 기술방안을 수정하거나 그중 일부 기술특징에 대해 등가의 교체를 할 수 있고; 이러한 수정 또는 교체가 해당 기술방안의 본질을 본 출원의 각 실시예의 기술방안의 정신과 범위로부터 벗어나게 하는 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다.
1-양극 극판, 2-음극 극판, 4-권취기구, 5-코팅기구, 7-차단층, 10-권취 시작단, 11-제1 차 벤딩 부위, 12-제2차 벤딩 부위, 13-제3차 벤딩부위, 14-제4차 벤딩부위, 19-배터리 모듈, 20-하부 케이스 바디, 30-상부 케이스 바디, 20-권취 시작단, 21-제1차 벤딩부위, 22-제2차 벤딩부위, 30-권취 시작단, 31-제1 세퍼레이터, 32-제2 세퍼레이터, 51-코팅기구, 52-코팅기구, 81-위치 정보 결정유닛, 82-권취 제어유닛, 83-획득 유닛, 84-코팅 정보 결정유닛, 85-코팅 결정유닛, 111-가공장치, 181-하우징, 182-전극 어셈블리, 191-배터리 셀, 211-제1 절연층 코팅 영역, 212-음극 활물질 영역, 213-음극탭부, 311-제1차 벤딩부위, 312-제2차 벤딩부위, 322-제2차 벤딩부위, 511-접착제 코팅부, 512-구동기구, 521-구동기구, 522-접착제 코팅부, 523-지지시트, 531-분사노즐, 711-제1 차단층, 712-제2 차단층, 713-제3 차단층, 714-제4 차단층, 721-제1 차단층, 722-제2 차단층, 1811-하우징 바디, 1812-커버 플레이트, 2101-배터리, 2102-제어기, 2103-모터, 5111-코팅 롤러, 5112-흡착층, 5121-요동암, 5122-구동유닛, 7311-제1 차단층, 7312-제2 차단층, 7321-제3차단층, 7322-제4 차단층, A-스트레이트 영역, B1-제1 벤딩 영역, B2-제2 벤딩 영역, L-벤딩 방향,

Claims (26)

  1. 전극 어셈블리의 가공방법에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는 음극 극판, 양극 극판, 세퍼레이터를 포함하고; 상기 세퍼레이터는 음극 극판과 양극 극판을 분리하기 위한 것이며; 상기 전극 어셈블리는 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판이 권취를 거쳐 형성되고; 상기 음극 극판은 음극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 극판은 양극 활물질층을 포함하며; 상기 방법은
    상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함하는 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 상기 접착제로 차단층을 형성하는 단계;
    상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터를 권취하여 상기 전극 어셈블리를 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 차단층은 권취 후 이웃한 상기 음극 활물질층과 상기 양극 활물질층 사이에 위치하고, 상기 차단층은 상기 차단층의 일측에 위치한 상기 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 상기 차단층의 타측에 위치한 상기 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하는, 전극 어셈블리의 가공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피코팅재 표면의 사전설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계 전, 상기 방법은
    사전 설정된 권취 후 위치에 따라 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하는 단계; 상기 사전 설정된 권취 후 위치는 상기 차단층의 권취 후 상기 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 상기 사전 설정된 권취 후 위치는 이웃한 상기 음극 활물질층과 상기 양극 활물질층 사이에 위치하고; 상기 사전 설정 부위의 위치 정보는 상기 차단층의 코팅 개시 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함하며;
    코팅을 거치지 않은 상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터를 권취하는 단계;
    상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판의 권취 데이터를 획득하여, 상기 권취 데이터와 상기 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하는 단계를 더 포함하며;
    이후, 상기 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 상기 접착제를 코팅하는 단계는, 상기 코팅 정보에 따라 상기 피코팅재의 상기 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하는 단계를 포함하는, 가공방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 권취 데이터는 상기 피코팅재의 권취라인 속도를 포함하고,
    상기 사전 설정 부위의 위치정보는 상기 차단층의 코팅 시작점 길이와 코팅 종료점 길이를 포함하고, 및
    상기 코팅 정보는 코팅 개시 시간과 코팅 종료 시간을 포함하는, 가공방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 권취 데이터는 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)를 포함하고,
    상기 사전 설정 부위의 위치정보는 상기 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함하며, 및
    상기 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함하는, 가공방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 설정된 권취 후 위치는 상기 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는,
    상기 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는,
    상기 세퍼레이터의 일면 또는 양면인, 가공방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판은 권취를 통해 벤딩 영역을 형성하며, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 벤딩 영역 내의 상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치되는, 가공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 상기 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되며, 및/또는, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되며, 및/또는 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되는, 가공방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피코팅재 표면의 사전 설정부위에 접착제를 코팅하는 방법은, 압착 코팅 방식, 롤러 코팅 방식 또는 스프레이 코팅 방식을 포함하는, 가공방법.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함하는, 가공방법.
  10. 전극 어셈블리의 가공장치에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는 음극 극판, 양극 극판, 세퍼레이터를 포함하고; 상기 세퍼레이터는 상기 음극 극판과 상기 양극 극판을 분리시키기 위한 것이며; 상기 전극 어셈블리는 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판의 권취에 의해 형성되며; 상기 음극 극판은 음극 활물질층을 포함하고, 상기 양극 극판은 양극 활물질층을 포함하며; 상기 가공장치는
    피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하여, 상기 접착제로 차단층을 형성하기 위한 코팅기구; 피코팅재는 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 양극 극판 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
    상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터를 권취하여 상기 전극 어셈블리를 형성하기 위한 권취기구를 포함하고; 상기 코팅기구는 상기 권취기구의 상류에 위치하며;
    상기 차단층은 권취 후 이웃한 상기 음극 활물질층과 상기 양극 활물질층 사이에 위치하고, 상기 차단층은 상기 차단층의 일측에 위치한 상기 음극 활물질층으로부터 탈리된 적어도 일부 이온이 상기 차단층의 타측에 위치한 상기 양극 활물질층에 삽입되는 것을 차단하는, 전극 어셈블리의 가공장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 사전 설정된 권취 후 위치에 따라 상기 사전 설정 부위의 위치 정보를 결정하기 위한 위치 정보 결정유닛, 상기 사전 설정된 권취 후 위치는 상기 차단층의 권취 후 상기 전극 어셈블리 중에서의 위치로서, 상기 사전 설정된 권취 후 위치는 이웃한 상기 음극 활물질층과 상기 양극 활물질층 사이에 위치하고; 상기 사전 설정 부위의 위치 정보는 상기 차단층의 코팅 개시 위치와 코팅 종료 위치를 표시하기 위한 정보를 포함하며;
    상기 권취기구가 코팅을 거치지 않은 상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터를 권취하도록 제어하기 위한 권취 제어유닛;
    상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판의 권취 데이터를 획득하여, 코팅 정보 결정유닛으로 전송하기 위한 획득유닛;
    상기 권취 데이터와 상기 사전 설정 부위의 위치 정보에 따라 코팅 정보를 결정하기 위한 코팅 정보 결정유닛;
    상기 코팅 정보에 따라 상기 코팅기구가 상기 피코팅재 표면에 접착제를 코팅하도록 제어하기 위한 코팅 제어유닛을 더 포함하는, 가공장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 권취 데이터는 상기 피코팅재의 권취라인 속도(V)를 포함하고,
    상기 사전 설정 부위의 위치정보는 상기 차단층의 코팅 시작점 길이(L1)와 코팅 종료점 길이(L2)를 포함하며, 및
    상기 코팅 정보는 코팅 개시 시간(T1)과 코팅 종료 시간(T2)을 포함하는, 가공장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 권취 데이터는 상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판의 전체 권취 각도(θ)를 포함하고,
    상기 사전 설정 부위의 위치정보는 상기 차단층의 코팅 개시 각도(θ1)와 코팅 종료 각도(θ2)를 포함하며, 및
    상기 코팅 정보는 코팅 개시 신호와 코팅 종료 신호를 포함하는, 가공장치.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전 설정된 권취 후 위치는 상기 음극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는,
    상기 양극 극판의 일면 또는 양면, 및/또는,
    상기 세퍼레이터의 일면 또는 양면인, 가공장치.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극 극판, 상기 세퍼레이터와 상기 양극 극판은 권취를 통해 벤딩 영역을 형성하며, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 벤딩 영역 내의 상기 음극 극판, 상기 양극 극판과 상기 세퍼레이터 중의 적어도 하나의 표면에 설치되는, 가공장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 벤딩 영역 내의 상기 음극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되고, 및/또는, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 양극 극판의 제1차 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위에 설치되며, 및/또는, 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 음극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되며, 및/또는 상기 사전 설정된 권취 후 위치의 적어도 일부는 상기 양극 극판의 제1차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위 및/또는 제2차 벤딩부위와 이웃한 상기 세퍼레이터의 벤딩부위에 설치되는, 가공장치.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅기구는 상기 피코팅재 표면의 사전 설정부위에 접착제를 코팅하기 위한 것이며;
    상기 코팅기구는
    상기 피코팅재 표면의 상기 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 접착제 코팅부;
    상기 접착제 코팅부로 접착제를 제공하기 위한 접착제 공급기구;
    상기 접착제 코팅부가 상기 피코팅재의 표면을 향해 압착되도록 하거나 상기 피코팅재의 표면으로부터 이탈되도록 구동하기 위한 구동기구를 포함하며;
    상기 구동기구는 상기 코팅 제어유닛과 통신 연결되는, 가공장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 접착제 코팅부는 상기 피코팅재의 일측에 설치되거나, 또는
    상기 접착제 코팅부는 복수개이며, 각각 상기 피코팅재의 양측에 설치되는, 가공장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 접착제 코팅부의 상기 피코팅재를 향하는 측에 흡착층이 설치되어, 상기 흡착층이 상기 접착제 공급기구와 서로 연통되거나; 또는
    상기 접착제 코팅부는 접착제 코팅 롤러를 포함하고, 상기 접착제 코팅 롤러의 원주방향에 흡착층이 코팅되어, 상기 흡착층이 상기 접착제 공급기구와 서로 연통되며; 상기 접착제 코팅 롤러는 회동 가능하게 설치되어 상기 구동기구와 연결되는, 가공장치.
  20. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅기구는 상기 피코팅재 표면의 사전 설정부위에 접착제를 코팅하여 상기 차단층을 형성하기 위한 것이며;
    상기 코팅기구는
    상기 피코팅재 표면의 사전 설정 부위에 접착제를 코팅하기 위한 분사노즐;
    상기 분사노즐로 접착제를 제공하기 위한 접착제 공급기구;
    상기 접착제 공급기구와 상기 분사노즐에 연결되기 위한 것으로서, 상기 코팅 제어유닛과 통신 연결되는 제어밸브를 포함하는, 가공장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 피코팅재의 일측에 설치되거나, 또는
    상기 분사노즐은 복수 개이며, 각각 상기 피코팅재의 양측에 설치되는, 가공장치.
  22. 제11항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접착제는 폴리아크릴산/아크릴레이트, 부틸벤젠, 페닐프로필, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에폭시 접착제, 유기실리콘, 폴리우레탄, 스티렌-이소프렌-스티렌 공중합체 접착제 및 이상의 물질의 개질체 중의 적어도 하나를 포함하는, 가공장치.
  23. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 가공방법으로 가공되어 형성되는, 전극 어셈블리.
  24. 배터리 셀에 있어서, 하우징 바디, 커버 플레이트 및 적어도 하나의 제23항에 따른 전극 어셈블리를 포함하며,
    상기 하우징 바디는 수납 캐비티와 개구를 구비하여, 상기 전극 어셈블리가 상기 수납 캐비티에 수납되며;
    상기 커버 플레이트는 상기 하우징의 개구를 밀봉하기 위한 것인, 배터리 셀.
  25. 케이스 바디 및 적어도 하나의 제24항에 따른 배터리 셀을 포함하며, 상기 베터리 셀이 상기 케이스 바디 내에 수용되는, 배터리.
  26. 제25항에 따른 배터리로부터 제공되는 전력을 수신하도록 구성되는, 전기장치.
KR1020237002873A 2021-07-23 2021-07-23 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비 KR20230028504A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/108060 WO2023000291A1 (zh) 2021-07-23 2021-07-23 电池组件及加工方法和装置、电池单体、电池和用电设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230028504A true KR20230028504A (ko) 2023-02-28

Family

ID=84980360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237002873A KR20230028504A (ko) 2021-07-23 2021-07-23 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230318044A1 (ko)
EP (1) EP4177997A4 (ko)
JP (1) JP2023541776A (ko)
KR (1) KR20230028504A (ko)
CN (1) CN116547849A (ko)
CA (1) CA3187318A1 (ko)
WO (1) WO2023000291A1 (ko)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4802275A (en) * 1987-03-12 1989-02-07 Saft, S.A. Method of manufacturing an electrochemical cell having an alkaline electrolyte and spiral-wound electrodes
KR101359430B1 (ko) * 2013-02-19 2014-02-10 주식회사 코엠 전기자동차용 리튬이온 전지 젤리롤 제작 시스템 및 제작 방법
CN206379432U (zh) * 2016-12-27 2017-08-04 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池卷绕式电芯
KR102307595B1 (ko) * 2017-04-06 2021-10-05 주식회사 엘지에너지솔루션 각형 단면 구조로 이루어진 권취형 전극조립체
CN107093694B (zh) * 2017-05-17 2019-12-31 河北金力新能源科技股份有限公司 一种水性pvdf涂布锂离子电池隔膜及其制备方法
CN212810367U (zh) * 2020-08-21 2021-03-26 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、电池单体、电池和用电装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023541776A (ja) 2023-10-04
EP4177997A1 (en) 2023-05-10
CN116547849A (zh) 2023-08-04
WO2023000291A1 (zh) 2023-01-26
CA3187318A1 (en) 2023-01-23
US20230318044A1 (en) 2023-10-05
EP4177997A4 (en) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN212810367U (zh) 电极组件、电池单体、电池和用电装置
KR102635995B1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 및 전극 조립체의 제조 방법 및 장치
JP2023517924A (ja) 電極組立体、電池セル、電池及び電力消費装置
CN214477598U (zh) 电极组件、电池单体、电池和用电装置
US20230299302A1 (en) Electrode assembly and processing method and device therefor, battery cell, battery and power consuming device
WO2023060517A1 (zh) 一种极片、电极组件、电池单体、电池以及用电设备
KR20230028504A (ko) 전극 어셈블리, 그 가공 방법과 장치, 배터리 셀, 배터리 및 전기 설비
US20230420750A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and power consuming device
EP4216326A1 (en) Battery assembly and processing method and apparatus, battery cell, battery and electric device
US20230361429A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and electrical apparatus
WO2023221090A1 (zh) 电池单体、电池以及用电装置
US20230352743A1 (en) Battery assembly and processing method and device therefor, battery cell, battery, and power consuming apparatus
EP4328991A1 (en) Electrode assembly, battery cell, battery, and electric apparatus
KR20240100015A (ko) 원통형 이차전지 및 원통형 전지캔