KR-102961296-B1 - 전지 셀, 전지 및 전기 장치

Abstract

본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 전지 셀, 전지 및 전기 장치를 제공한다. 전지 셀은 전극 조립체를 포함하며, 전극 조립체의 제1 극판의 폭 방향으로의 일측에는 제1 극판의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되는 복수의 용접부가 마련되며, 제1 극판은 권취 시작단 및 권취 종료단을 포함하고, 복수의 용접부 중 권취 시작단에 가장 가까운 하나는 제1 용접부이고, 복수의 용접부 중 권취 종료단에 가장 가까운 하나는 제2 용접부이며, 제1 극판은, 제1 용접부로부터 제2 용접부의 가장자리까지 연장되는 본체 구간을 포함하고, 본체 구간은 길이가 L인 복수의 서브 구간으로 균등하게 구분되며, 각 서브 구간에서 용접부의 총 길이는 5%*L 이상이고, 200mm≤L≤1200mm이며, 이로써, 제1 극판과 집전 부재가 용접되어 형성된 용접부의 분포가 더 합리적이도록 하여, 전지 셀의 내부 저항을 줄이고 실제 유동 수요를 충족시킬 수 있음으로써 전지 셀의 전력 성능을 향상시킨다.

Inventors

• 쑨, 둥성
• 츠, 칭쿠이
• 구, 후이
• 차이, 쯔성
• 주, 광하오

Assignees

• 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 (홍콩) 리미티드

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20211020

Claims (15)

1. 전지 셀에 있어서, 제1 극판을 포함하고, 상기 제1 극판의 폭 방향으로의 일측에는 상기 제1 극판의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되는 복수의 용접부가 마련되는 전극 조립체를 포함하며, 상기 전극 조립체는 권취 구조이고, 상기 제1 극판은 권취 시작단 및 권취 종료단을 포함하며, 상기 복수의 용접부 중 상기 권취 시작단에 가장 가까운 하나는 제1 용접부이고, 상기 복수의 용접부 중 상기 권취 종료단에 가장 가까운 하나는 제2 용접부이며, 상기 제1 극판은, 상기 권취 시작단에 가까운 상기 제1 용접부의 가장자리로부터 상기 권취 종료단에 가까운 상기 제2 용접부의 가장자리까지 연장되는 본체 구간을 포함하고, 상기 본체 구간은 길이가 L인 복수의 서브 구간으로 균등하게 구분되며, 각 상기 서브 구간에서 상기 용접부의 총 길이는 5%*L 이상이고, 여기서 200mm≤L≤1200mm이고, 상기 전지 셀은, 상기 전극 조립체가 수용되고 개구를 구비하는 하우징; 상기 개구를 덮는 앤드캡, 및 상기 앤드캡에 장착되는 전극 단자를 포함하는 앤드캡 조립체; 및 상기 앤드캡과 상기 전극 조립체 사이에 위치하고, 상기 전극 조립체의 탭부와 상기 전극 단자를 연결하는 집전 부재;를 더 포함하며, 상기 탭부는 상기 제1 극판의 미코팅 영역에 의해 권취되어 형성되고, 상기 집전 부재의 적어도 일부는 상기 탭부와 용접되어 상기 복수의 용접부로 형성되고, 상기 제1 극판은 상기 권취 시작단으로부터 상기 권취 시작단에 가까운 상기 제1 용접부의 가장자리까지 연장되는 권취 시작 구간을 더 포함하며, 상기 본체 구간의 미코팅 영역은 권취되어 제1 부분으로 형성되고, 상기 권취 시작 구간의 미코팅 영역은 권취되어 제2 부분으로 형성되고, 상기 제2 부분은 반경 방향을 따라 상기 제1 부분의 내측에 위치하며, 상기 집전 부재는 반경 방향을 따라 연속적으로 배열되는 제1 집전부 및 제2 집전부를 포함하며, 상기 제1 집전부는 상기 제1 극판의 폭 방향을 따라 상기 제1 부분과 대향하게 설치되고, 그리고 상기 제1 부분과 용접되어 상기 복수의 용접부로 형성되며, 상기 제2 집전부는 상기 제1 극판의 폭 방향을 따라 상기 제2 부분과 대향하게 설치되고, 그리고 상기 전극 단자와 용접되는, 전지 셀.
2. 제1 항에 있어서, 임의 2개의 상기 서브 구간에서 상기 용접부의 총 길이의 차이의 절대치는 10mm 이하인, 전지 셀.
3. 제1 항에 있어서, 임의 2개의 상기 서브 구간에서 상기 용접부의 총 길이는 동일한, 전지 셀.
4. 제1 항에 있어서, 임의 2개의 상기 서브 구간에서 상기 용접부의 수의 차이의 절대치는 10 이하인, 전지 셀.
5. 제1 항에 있어서, 임의 2개의 상기 서브 구간에서 상기 용접부의 수는 동일한, 전지 셀.
6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 극판은 상기 본체 구간과 연속적으로 설치되는 권취 시작 구간을 더 포함하며, 상기 권취 시작 구간은 상기 권취 시작단으로부터 상기 권취 시작단에 가까운 상기 제1 용접부의 가장자리까지 연장되는, 전지 셀.
7. 제6 항에 있어서, 상기 권취 시작 구간은 길이가 A이고, A≤L을 충족하는, 전지 셀.
8. 제1 항에 있어서, 상기 제1 극판은 상기 본체 구간과 연속적으로 설치되는 권취 종료 구간을 더 포함하며, 상기 권취 종료 구간은 상기 권취 종료단으로부터 상기 권취 종료단에 가까운 상기 제2 용접부의 가장자리까지 연장되는, 전지 셀.
9. 제8 항에 있어서, 상기 권취 종료 구간은 길이가 B이고, B≤L을 충족하는, 전지 셀.
10. 제1 항에 있어서, 인접된 두 바퀴의 상기 제1 극판에서 상기 전극 조립체의 권취 중심에 가까운 한 바퀴의 상기 용접부의 수는 상기 권취 중심으로부터 멀어진 한 바퀴의 상기 용접부의 수보다 작은, 전지 셀.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제1 항에 있어서, 상기 제1 극판은 상기 권취 종료단으로부터 상기 권취 종료단에 가까운 상기 제2 용접부의 가장자리까지 연장되는 권취 종료 구간을 더 포함하며, 상기 본체 구간의 미코팅 영역은 권취되어 제1 부분으로 형성되고, 상기 권취 종료 구간의 미코팅 영역은 권취되어 제3 부분으로 형성되고, 상기 제3 부분은 반경 방향을 따라 상기 제1 부분의 외측에 위치하며, 상기 집전 부재는 반경 방향을 따라 연속적으로 배열되는 제1 집전부 및 제3 집전부를 포함하며, 상기 제1 집전부는 상기 제1 극판의 폭 방향을 따라 상기 제1 부분과 대향하게 설치되고, 그리고 상기 제1 부분과 용접되어 상기 복수의 용접부로 형성되며, 상기 제3 집전부는 상기 제1 극판의 폭 방향을 따라 상기 제3 부분과 대향하게 설치되고, 그리고 상기 전극 단자와 용접되는, 전지 셀.
14. 제1 항 내지 제10 항, 제13 항 중 어느 한 항에 따른 전지 셀을 포함하는, 전지.
15. 제14 항에 따른 전지를 포함하는, 전기 장치.

Description

전지 셀, 전지 및 전기 장치 본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 상세하게는 전지 셀, 전지 및 전기 장치에 관한 것이다. 전지는 휴대폰, 노트북, 전기 자전거, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 보트, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 보트, 전기 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다. 전지 기술의 발전에 있어서 전지의 안전 성능과 더불어 전지의 전력 성능도 무시할 수 없는 문제점인데, 기존의 전지는 내부 저항이 크기 때문에 전지의 전력 성능은 낮은 편이다. 따라서 전지의 전력 성능을 어떻게 향상시킬 것인가는 전지 기술분야에서 해결해야 할 시급한 문제가 되었다. 이하에서는, 본 출원의 실시예의 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 실시예에 있어서 참조해야 할 첨부 도면에 대해 간략하게 설명할 것이며, 이하 도면은 본 출원의 일부 실시예에 대한 도시에 불과하므로, 범위에 대한 한정으로 간주해서는 안 된다는 것으로 이해되어야 하고, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력이 없이도 이러한 도면들로부터 다른 관련 도면을 얻을 수 있을 것이다. 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 개략도이다. 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 구조 개략도이다. 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분리도이다. 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전극 조립체의 구조 개략도이다. 도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 제1 극판의 전개도이다. 도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 제1 극판이 펼쳐진 상태에서의 치수 개략도이다. 도 7은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전극 조립체의 구조 개략도이다. 도 8은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 제1 극판의 전개도이다. 도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 제1 극판이 펼쳐진 상태에서의 치수 개략도이다. 도 10은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 제1 극판의 전개도이다. 도 11은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 제1 극판이 펼쳐진 상태에서의 치수 개략도이다. 도 12는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 조립체의 개략도이다. 도 13은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 조립체의 구조 개략도이다. 도 14는 본 출원의 일부 실시예에 따른 용접된 집전 부재의 개략도이다. 도 15는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 용접된 집전 부재의 개략도이다. 도 16은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 용접된 집전 부재의 개략도이다. 이하에서는, 본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결방법 및 장점을 더 명확하게 하기 위하여, 본 출원의 실시예의 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예 따른 기술적 해결방법에 대해 명확하고 완전하게 설명할 것이며, 물론 설명되는 실시예는 본 출원의 전체 실시예가 아니라 일부 실시예이다. 일반적으로 첨부 도면에 설명 및 예시된 본 출원의 실시예의 구성요소는 다양하고 상이한 방식으로 배열 및 설계될 수 있다. 따라서, 이하에서는 도면에서 제공된 본 출원의 실시예의 상세한 설명은 단지 본 출원의 선정된 실시예를 나타내고 있을 뿐이지, 본 출원의 보호범위를 한정하고자 하는 것이 아니다. 본 출원의 실시예를 토대로, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창의적인 노력이 없이 획득한 모든 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호범위에 속할 것이다. 충돌이 없는 한 본 출원의 실시예 및 실시예의 특징은 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다. 이하의 도면에서 유사한 부호 및 문자는 유사한 항목을 지칭하므로, 하나의 도면에서 어떤 항목이 정의되면 이후의 도면에서 더 이상의 정의 및 설명이 필요하지 않음에 유의해야 한다. 본 출원의 실시예의 설명에 있어서, 지시 방향 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계, 또는 해당 출원의 제품이 사용될 때 통상적으로 배치되는 방향 또는 위치 관계, 또는 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하는 방향 또는 위치 관계를 토대로 한 것이고, 단지 본 출원에 대한 설명의 편의 및 설명 간소화를 위한 것일 뿐이지, 언급된 장치 또는 소자가 반드시 특정 방향을 가져야 하고 특정 방향으로 구성 및 동작해야 함을 나타내거나 암시하는 것이 아님에 유의해야 하며, 따라서 본 출원에 대한 제한으로 이해되어서는 안 된다. 또한, “제1 ”, “제2 ”, “제3 ”등의 용어는 설명에 대한 구분을 위한 것일 뿐이지, 상대적인 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 현재, 시장 추세의 발전으로 보면, 구동용 전지의 적용은 점점 광범위해지고 있다. 구동용 전지는 수력, 화력, 풍력 및 태양광 발전소와 같은 에너지 저장 시스템 뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등과 같은 전기 교통 수단, 및 군사 장비, 항공 우주 등 다양한 분야에서도 사용되고 있다. 구동용 전지는 적용 분야가 지속적으로 확대됨에 따라 시장 수요도 꾸준히 확장되고 있다. 본 발명자는, 전지 셀이 하우징, 엔드캡 조립체 및 전극 조립체를 포함하며, 엔드캡 조립체가 하우징에 덮여 전극 조립체와 전해액을 위한 밀폐된 공간을 제공하며, 전극 조립체의 전기 에너지가 엔드캡 조립체의 전극 단자를 통해 하우징의 외부로 인출될 수 있는데, 여기서, 전극 조립체가 탭을 통해 집전 부재와 용접되고 전극 단자가 집전 부재와 전기적으로 연결되어 전지의 전기 에너지를 인출함을 발견했다. 전극 조립체는 활물질층이 코팅되어 있는 코팅 영역 및 활물질층이 코팅되지 않는 미코팅 영역을 포함하는 극판을 포함한다. 극판의 미코팅 영역은 권취되어 탭부로 형성되고, 집전 부재는 탭부와 용접되어 복수의 용접부로 형성된다. 권취형 풀탭 전극 조립체의 경우, 탭을 평탄화한 후 집전 부재와 용접해야 하는데, 기존의 집전 부재와 전극 조립체는 레이저 연속 선형 용접 또는 펄스 스폿 용접에 의해 용접되며, 용접 흔적의 형상은 X자형, 링형 등이다. 극판을 펼친 후, 극판의 길이 방향으로 일부 구간이 조밀한 용접부를 가지고 일부 구간이 희소한 용접부를 가지며 극판에서 용접부의 분포가 고르지 않음을 알 수 있다. 용접부가 희소한 구간의 경우, 극판의 유효 용접 길이(즉, 이 구간에서 용접부의 총 길이)가 전극의 길이와 매칭하기에 충분하지 않아 극판과 집전 부재 사이의 유동 능력이 떨어지고 전지 셀의 내부 저항이 커서 전지 셀의 전력 성능을 저하시킨다. 이를 감안하여, 극판과 집전 부재의 용접 위치의 불합리한 분포에 의해 전지 셀의 내부 저항을 크게 하고 유동 능력이 약하게 하는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자는, 권취 시작단에 가까운 제1 용접부 및 권취 종료단에 가까운 제2 용접부에 의해 정의되는 제1 극판의 본체 구간을 길이가 동일한 복수의 서브 구간으로 구분하고, 각 서브 구간에서 용접부의 총 길이가 서브 구간 길이의 5% 이상이고, 이로써, 제1 극판과 집전 부재가 용접되어 형성된 용접부의 분포가 더 합리적이도록 하여, 전지 셀의 내부 저항을 줄이고 실제 유동 수요를 충족시킬 수 있음으로써 전지 셀의 전력 성능을 향상시키는 전지 셀을 심도 있는 연구 끝에 설계하였다. 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법은 전지 및 전지를 사용하는 전기 장치에 적용된다. 전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 우주 비행체, 전기 장난감, 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 가솔린/디젤 자동차, 천연 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행 거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있으며, 우주 비행체는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며, 전기 장난감은 예를 들어, 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전동 해머, 전기 임팩 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상술한 전기 장치에 대해 특별히 제한하지 않는다. 이하의 실시예는 설명의 편의를 위해 전기 장치가 차량인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량(1000)의 구조 개략도이다. 차량(1000)의 내부에는 전지(100)가 설치되어 있으며, 전지(100)는 차량(1000)의 하부 또는 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 전지(100)는 차량(1000)에 전력을 공급할 수 있고, 예를 들어, 전지(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있다. 차량(1000)은 컨트롤러(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(200)는 전지(100)를 제어하여 모터(300)에 전력을 공급하도록 하며, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 소요되는 작동 전력을 위한 것이다. 본 출원의 일부 실시예에 있어서, 전지(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동용 전원으로도 사용될 수 있으며, 연료유 또는 천연 가스를 전체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 구조 개략도이다. 전지(100)는 케이싱(10)과 전지 셀(20)을 포함하고, 전지 셀(20)은 케이싱(10) 내에 수용된다. 케이싱(10)은 전지 셀(20)이 수용되는 수용공간(11)을 제공하기 위한 것이다. 일부 실시예에 있어서, 케이싱(10)은 제1 부분(12)과 제2 부분(13)을 포함할 수 있고, 전지 셀(20)이 수용되는 수용공간(11)을 정의하도록 제1 부분(12)과 제2 부분(13)은 서로 덮여 결합된다. 물론, 제1 부분(12)과 제2 부분(13)의 체결 부위는 실링 부재(미도시)에 의해 밀봉될 수 있으며, 실링 부재는 실링 링, 실런트 등일 수 있다. 제1 부분(12)과 제2 부분(13)은 예를 들어, 직육면체, 원통형 등 다양한 형상