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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024081686
(43)【公開日】2024-06-18
(54)【発明の名称】電極シート、捲回式電池セル及び電池
(51)【国際特許分類】
   H01M 4/02 20060101AFI20240611BHJP
   H01M 50/414 20210101ALI20240611BHJP
   H01M 10/04 20060101ALN20240611BHJP
【FI】
H01M4/02 Z
H01M50/414
H01M10/04 W
【審査請求】有
【請求項の数】11
【出願形態】OL
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024043511
(22)【出願日】2024-03-19
(62)【分割の表示】P 2022567758の分割
【原出願日】2021-04-09
(31)【優先権主張番号】202020761606.8
(32)【優先日】2020-05-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】510177809
【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100169904
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100132698
【弁理士】
【氏名又は名称】川分 康博
(72)【発明者】
【氏名】姜新▲軍▼
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼▲剣▼
(72)【発明者】
【氏名】雷磊
(57)【要約】      (修正有)
【課題】ロールプレス過程において集電体に皺が発生することを抑制する、電極シートを提供する。
【解決手段】電極シート、捲回式電池セル及び電池であり、電極シートは、集電体と、集電体の表面に塗布された第1の活物質層11とを含み、第1の活物質層には、第1の側壁B1、第2の側壁B2及び第3の側壁B3を含む第1の凹溝が設置され、第1の側壁、第2の側壁及び第3の側壁によって第1の凹溝が囲まれ、第1の側壁から第2の側壁までの垂直距離は、第1の凹溝の幅であり、第3の側壁の集電体の表面への正射影の形状は、第3の側壁の輪郭線L1であり、輪郭線の長さは、第1の凹溝の幅より大きい。輪郭線の長さを第1の凹溝の幅より大きくすることにより、第1の凹溝における集電体の面積が大きくなり、単位面積内で活物質層の集電体に対する圧力が小さくなり、集電体の伸び率が小さくなり、集電体に発生する皺を低減する。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
集電体と、前記集電体の表面に塗布された第1の活物質層とを含む電極シートであって

前記第1の活物質層には、第1の側壁、第2の側壁及び第3の側壁を含む第1の凹溝が
設置され、前記第1の側壁と前記第2の側壁は、対向して設置され、互いに平行であり、
前記第3の側壁は、前記第1の側壁及び前記第2の側壁に接続され、前記第1の側壁、前
記第2の側壁及び前記第3の側壁によって前記第1の凹溝が囲まれ、前記第1の側壁から
前記第2の側壁までの垂直距離は、前記第1の凹溝の幅であり、前記第3の側壁の前記集
電体の表面への正射影の形状は、前記第3の側壁の輪郭線であり、前記輪郭線の長さは、
前記第1の凹溝の幅より大きい、電極シート。
【請求項2】
前記輪郭線は、曲線又は直線である、請求項1に記載の電極シート。
【請求項3】
前記輪郭線は、単なる円弧線又は直線と円弧線との組み合わせを含む曲線である、請求
項2に記載の電極シート。
【請求項4】
前記輪郭線が円弧線である場合、前記円弧線の半径は、前記第1の凹溝の幅の半分であ
る、請求項3に記載の電極シート。
【請求項5】
前記集電体は、反対側に位置する第1の側辺及び第2の側辺を含み、前記第1の凹溝は
、前記第1の側辺から前記第2の側辺の方向に伸び、前記輪郭線が曲線である場合、前記
輪郭線は、前記第2の側辺の方向に窪む、請求項2に記載の電極シート。
【請求項6】
前記電極シートは、前記集電体の前記第1の活物質層に背向する表面に設置された第2
の活物質層をさらに含み、前記第2の活物質層には、前記第1の凹溝と同じの第2の凹溝
が設置される、請求項5に記載の電極シート。
【請求項7】
前記第2の凹溝と前記第1の凹溝は、正対するか又は交互に設置される、請求項6に記
載の電極シート。
【請求項8】
前記第2の凹溝は、前記第2の側辺から前記第1の側辺の方向に伸びる、請求項6又は
7に記載の電極シート。
【請求項9】
セパレータと、請求項1~8のいずれか一項に記載の電極シートとを含み、2枚の前記
電極シートの間に前記セパレータが設置される、捲回式電池セル。
【請求項10】
請求項9に記載の捲回式電池セルを含む、電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本開示は、2020年5月9日に提出された中国特許出願第202020761606
.8号に基づくものであり、かつその優先権を主張するものであり、その全ての内容は参
照により本開示に組み込まれるものとする。
【0002】
本開示は、電池の分野に関し、特に電極シート、捲回式電池セル及び電池に関する。
【背景技術】
【0003】
電池の電極シートは、集電体と、集電体の表面に塗布された活物質とを含む。集電体は
、通常、アルミニウム箔又は銅箔である。現在の電池の電極シートの製造過程において、
設計パラメータに合致する電極シートを取得するために、電極シートをロールプレスしな
ければならない。しかしながら、ロールプレス工程を行う過程において、活物質を圧縮す
る必要があり、同時に活物質が箔を押圧し、最終的に箔に一定の張力が発生する。活物質
層が塗布されない位置に張力が発生しないため、活物質がある位置と活物質がない位置で
は、張力が異なるため、外観的には箔のエッジに小じわが発生し、さらに深刻な場合には
皺が発生する。電極シートの凹溝に皺が発生すると、タブの溶接強度に影響を与え、溶接
不良を引き起こし、電池の抵抗を増大させ、電池の充放電過程において発熱が速くなり、
サイクル寿命の減衰が速くなる。凹溝と活物質との接続箇所において、活物質がより脱落
しやすくなり、電極シートにおいて、箔が露出するという、深刻な品質問題を生じる。
【発明の概要】
【0004】
本開示は、電極シート、捲回式電池セル及び電池を提供し、電極シートのロールプレス
過程において集電体に皺が発生することによる電池の電極シートの箔片が露出し、セルの
サイクル寿命が短く、電池の発熱が速い等の課題を解決することができる。
【0005】
本開示の目的を達成するために、本開示は、以下の技術的解決手段を提供する。
【0006】
第1の態様では、本開示に係る電極シートは、集電体と、前記集電体の表面に塗布され
た第1の活物質層とを含み、前記第1の活物質層には、第1の側壁、第2の側壁及び第3
の側壁を含む第1の凹溝が設置され、前記第1の側壁と前記第2の側壁は、対向して設置
され、互いに平行であり、前記第3の側壁は、前記第1の側壁及び前記第2の側壁に接続
され、前記第1の側壁、前記第2の側壁及び前記第3の側壁によって前記第1の凹溝が囲
まれ、前記第1の側壁から前記第2の側壁までの垂直距離は、前記第1の凹溝の幅であり
、前記第3の側壁の前記集電体の表面への正射影の形状は、前記第3の側壁の輪郭線であ
り、前記輪郭線の長さは、前記第1の凹溝の幅より大きい。
【0007】
前記輪郭線は、曲線又は直線である。
【0008】
前記輪郭線は、単なる円弧線又は直線と円弧線との組み合わせを含む曲線である。
【0009】
前記輪郭線は、円弧線であり、前記円弧線の半径は、前記第1の凹溝の幅の半分であり
、この場合に集電体に発生する皺の程度が最も低い。
【0010】
前記集電体は、対向する第1の側辺及び第2の側辺を含み、前記第1の凹溝は、前記第
1の側辺から前記第2の側辺の方向に伸び、前記輪郭線が曲線である場合、前記輪郭線は
、前記第2の側辺の方向に窪む。
【0011】
前記電極シートは、前記集電体の前記第1の活物質層に背向する表面に設置された第2
の活物質層をさらに含み、前記第2の活物質層には、前記第1の凹溝と同じの第2の凹溝
が設置される。
【0012】
前記第2の凹溝と前記第1の凹溝は、正対するか又は交互に設置される。
【0013】
前記第2の凹溝は、前記第2の側辺から前記第1の側辺の方向に伸びる。
【0014】
第2の態様では、本開示に係る捲回式電池セルは、セパレータと、第1の態様の様々な
実施例のいずれか一項に記載の電極シートとを含み、2枚の前記電極シートの間に前記セ
パレータが設置される。
【0015】
第3の態様では、本開示に係る電池は、第2の態様に記載の捲回式電池セルを含む。
【0016】
第3の側壁の輪郭線の長さを第1の凹溝の幅より大きくすることにより、第1の凹溝の
周長が長くなり、第1の凹溝における集電体の面積が大きくなり、ロールプレスの場合に
第1の凹溝における集電体の受力面積が大きくなり、単位面積内で活物質層の集電体に対
する圧力が小さくなり、集電体の伸び率が小さくなり、それにより集電体に皺が発生する
という現象を低減する。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本開示の実施形態又は従来技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、
以下、実施形態又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に紹介し、明らかに、以下の説明
における図面は、本開示のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者にとって、創造的な労働
を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面を取得することができる。
図1】一実施例に係る電池の概略構成図である。
図2】一実施例に係る捲回式電池セルの概略構成図である。
図3】一実施例に係る電極シートの正面概略構成図である。
図4】一実施例に係る電極シートの下面概略構成図である。
図5】一実施例に係る電極シートの正面概略構成図である。
図6】一実施例に係る電極シートの正面概略構成図である。
図7】一実施例に係る電極シートの正面概略構成図である。
図8】一実施例に係る電極シートの正面概略構成図である。
図9】一実施例に係る電極シートの下面概略構成図である。
図10】一実施例に係る電池の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示の実施形態における図面を参照しながら、本開示の実施形態における技術
的解決手段を明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本開示の実施
形態の一部に過ぎず、全てではない。本開示の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労
働をしない前提で取得した他の全ての実施形態は、いずれも本開示の保護範囲に属するも
のである。
【0019】
図1及び図10に示すように、本開示の実施例は、電池ケースK、電池ケースK内に配
置された捲回式電池セルJと、電池上部カバーGとを含む電池100を提供する。捲回式
電池セルJは、本開示の実施例により提供され、具体的な構造は、後に説明する。電池ケ
ースKは、上端が開口した円筒であってもよく、円筒内壁の底部は、捲回式電池セルJの
負極集電板に電気的に接続され、電池ケースKの外底部の中間には、電池の負極を外部デ
バイスに接続するためのボスT1が設置される。電池上部カバーGは、電池ケースKとマ
ッチングする円盤状のカバーであり、その下部に下向きに突出する平面が設置され、正極
集電板に電気的に接続され、正極集電板と電池ケースKとの間に絶縁シールリングが取り
付けられ、電池上部カバーGの上部の中間には、上向きに突起する、電池の正極を外部デ
バイスに接続するための円筒状のボスT2が設置される。電池上部カバーGに電解液注入
口Dが設置され、電解液を注入することにより正負極間の電子伝導を実現し、電解液が注
入された後にシールピンで封止する。このような構造の電池100は、充放電過程におい
て発熱が少なく、リサイクルの減衰速度が遅いため、電池100の耐用年数をより長くす
ることができる。本開示に係る捲回式電池セルJを使用することにより、電極シートに皺
が発生するという現象が減少し、さらに皺が発生することがなくなり、電池100の抵抗
を小さくし、電池100の発熱を遅くすることができ、同時に電極シートの活物質層の脱
落による集電体の露出という現象の発生を減少させ、電池100の耐用年数を延長するこ
とができる。
【0020】
図2に示すように、本開示の実施例は、捲回式電池セルJを提供し、該捲回式電池セル
Jは、セパレータ3、本開示の実施例に係る電極シート1及び電極シート2を含み、電極
シート1及び電極シート2は、正極シート及び負極シートであってもよく、セパレータ3
は、通常、ナノスケールの細孔を有する高分子材料であり、電極シート1と電極シート2
との間に設置され、2つの電極シートを隔離することにより、正負極の接触による短絡と
いう問題を避けるとともに、電解質イオンを通過させることができる。電極シート1、セ
パレータ3及び電極シート2は、積層して設置され、専用の捲回機により捲回して捲回式
電池セルJを製造する。本開示に係る電極シートを使用することにより、電極シートに皺
が発生するという現象が減少し、さらに皺が発生することがなくなり、電極シートの活物
質層の脱落を減少させ、セルの耐用年数を延長することができる。
【0021】
図3及び図4に示すように、本開示は、集電体10と、集電体10の表面に塗布された
第1の活物質層11とを含む電極シートを提供する。第1の活物質層11には、第1の側
壁B1、第2の側壁B2及び第3の側壁B3を含む第1の凹溝C1が設置される。第1の
側壁B1と第2の側壁B2は、対向して設置され、互いに平行であり、第3の側壁B3は
、第1の側壁B1及び第2の側壁B2に接続され、第1の側壁B1、第2の側壁B2及び
第3の側壁B3によって第1の凹溝C1が囲まれる。第1の側壁B1から第2の側壁B2
までの垂直距離は、第1の凹溝C1の幅4であり、第3の側壁B3の集電体10の表面へ
の正射影の形状は、第3の側壁B3の輪郭線L1であり、輪郭線L1の長さは第1の凹溝
C1の幅4より大きい。
【0022】
第3の側壁B3の輪郭線L1の長さを第1の凹溝C1の幅より大きくすることにより、
第1の凹溝C1の周長が長くなり、第1の凹溝C1における集電体10の面積が大きくな
り、ロールプレスの場合に第1の凹溝C1における集電体10の受力面積が大きくなり、
単位面積内で第1の活物質層11の集電体10に対する圧力が小さくなり、集電体10の
伸び率が小さくなり、それにより集電体10に皺が発生するという現象を低減する。
【0023】
一実施例において、図3図5図8に示すように、第3の側壁B3の輪郭線L1は、
曲線又は直線である。輪郭線L1の線形を曲線又は直線に設定することにより、集電体1
0の受力面積を増大させ、単位面積内で集電体10が受けた圧力の大きさを小さくし、集
電体10の伸び率をさらに低減することができる。
【0024】
一実施例において、図5に示すように、第3の側壁B3の輪郭線L1は、直線であり、
該直線は、第1の側壁B1及び第2の側壁B2と垂直ではなく、対向する夾角を持って傾
斜する。
【0025】
一実施例において、図3に示すように、第3の側壁B3の輪郭線L1は、単なる円弧線
を含む曲線である。本開示のいくつかの実施例によれば、輪郭線L1は、円弧線であり、
円弧線の半径は、第1の凹溝C1の幅4の半分であり、この場合に第1の凹溝C1の周長
は、最も長く、第1の凹溝C1における集電体10の受力面積は、最も大きく、集電体1
0に発生する皺の程度は、最も低い。他の実施例において、円弧線の半径は、第1の凹溝
C1の幅4より大きいか又は小さくてもよい。
【0026】
別の実施例において、図6に示すように、第3の側壁B3の輪郭線L1は、2つの直径
が等しい半円弧で構成されたS字状の曲線を含む曲線であり、前記半円弧の直径は、前記
第1の凹溝C1の幅の半分である。
【0027】
別の実施例において、図7に示すように、第3の側壁B3の輪郭線L1は、円弧線と直
線との組み合わせを含む曲線であり、円弧線は、4分の1の円弧、2分の1の円弧などの
任意の円弧線であってもよく、直線は、第1の側壁B1に垂直又は傾斜する直線であって
もよい。別の実施例において、第3の側壁B3の輪郭線L1は、任意の形状の自由曲線を
含む曲線であってもよい。
【0028】
一実施例において、図3及び図4に示すように、集電体10は、反対側に位置する第1
の側辺5及び第2の側辺6を含み、第1の凹溝C1及び第2の凹溝C2は、第1の側辺5
から第2の側辺6へ伸び、第1の凹溝C1の輪郭線L1は、曲線であり、第1の側辺5か
ら第2の側辺6へ窪み、第2の凹溝C2は、第1の凹溝C1と同じの構造を有する。
【0029】
一実施例において、図8及び図9に示すように、集電体10は、反対側に位置する第1
の側辺5及び第2の側辺6を含み、電極シートは、集電体10の第1の活物質層11に背
向する表面に設置された第2の活物質層12をさらに含み、第2の活物質層12に第1の
凹溝C1と同じの第2の凹溝C2が設置される。
【0030】
一実施例において、図8に示すように、第1の凹溝C1の輪郭線L1は、第1の側辺5
から第2の側辺6へ伸び、第1の凹溝C1の第3の側壁B3の輪郭線L1は、第1の側辺
5から第2の側辺6へ窪む。第2の凹溝C2は、第2の側辺6から第1の側辺5へ伸び、
第2の凹溝C2の第3の側壁の輪郭線L2は、第2の側辺6から第1の側辺5へ窪む。
【0031】
一実施例において、図3及び図4に示すように、第1の凹溝C1と第2の凹溝C2は、
正対する。
【0032】
一実施例において、図8及び図9に示すように、第1の凹溝C1と第2の凹溝C2は、
交互に設置される。
【0033】
以上に開示された内容は本開示の好ましい実施例にすぎず、本開示の特許請求の範囲を
限定するものではなく、当業者であれば理解できるように、上記実施例を実現するための
全て又は一部のフロー、及び本開示の請求項に基づいて行われた等価な変更は、依然とし
て本開示の範囲に属する。
【符号の説明】
【0034】
100 電池
K 電池ケース
J 捲回式電池セル
G 電池上部カバー
D 電解液注入口
T1 ボス
T2 円筒状のボス
1/2 電極シート
3 セパレータ
10 集電体
11 第1の活物質層
12 第2の活物質層
C1 第1の凹溝
C2 第2の凹溝
B1 第1の側壁
B2 第2の側壁
B3 第3の側壁
L1 第1の凹溝の第3の側壁の輪郭線
L2 第2の凹溝の第3の側壁の輪郭線
4 第1の凹溝C1の幅
5 第1の側辺
6 第2の側辺
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
【手続補正書】
【提出日】2024-04-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
集電体と、前記集電体の第1の表面に塗布された第1の活物質層とを含む電極シートであって、
前記第1の活物質層には、第1の側壁、第2の側壁及び第3の側壁を含む第1の凹溝が設置され、前記第1の側壁と前記第2の側壁は、互いに平行であり、前記第3の側壁は、前記第1の側壁及び前記第2の側壁に接続され、前記第1の凹溝の幅は、前記第1の側壁から前記第2の側壁までの距離であり、
前記第3の側壁の前記集電体の第1の表面への正射影の形状は、前記第3の側壁の輪郭線であり、前記輪郭線の長さは、前記第1の凹溝の幅より大きく、
前記輪郭線は、曲線である、電極シート。
【請求項2】
前記輪郭線は直線と円弧線との組み合わせを含む曲線である、請求項に記載の電極シート。
【請求項3】
前記円弧線は、4分の1の円弧線である、請求項に記載の電極シート。
【請求項4】
前記第1の活物質層は、反対側に位置する第1の側辺及び第2の側辺を含み、前記第1の凹溝は、前記第1の側辺から前記第2の側辺の方向に伸びている、請求項に記載の電極シート。
【請求項5】
前記電極シートは、前記集電体の1の活物質層側の第1の表面の反対側の第2の表面に設置された第2の活物質層をさらに含み、前記第2の活物質層は、第2の凹溝を含む、請求項に記載の電極シート。
【請求項6】
前記第2の凹溝と前記第1の凹溝は、位置合わせして配置されるか、位置をずらして配置される、請求項に記載の電極シート。
【請求項7】
前記第2の凹溝と前記第1の凹溝は、同じ形状である、請求項5に記載の電極シート。
【請求項8】
前記第2の凹溝は、前記第2の側辺から前記第1の側辺の方向に伸びる、請求項に記載の電極シート。
【請求項9】
セパレータと、請求項1~8のいずれか一項に記載の電極シートとを含み、2枚の前記電極シートの間に前記セパレータが設置される、捲回式電池セル。
【請求項10】
前記セパレータは、ナノスケールの孔を有するポリマーである、請求項9に記載の捲回式電池セル。
【請求項11】
請求項9に記載の捲回式電池セルを含む、電池。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
前記第1の活物質層は、対向する第1の側辺及び第2の側辺を含み、前記第1の凹溝は、前記第1の側辺から前記第2の側辺の方向に伸び、前記輪郭線が曲線である場合、前記輪郭線は、前記第2の側辺の方向に窪む。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0028】
一実施例において、図3及び図4に示すように、第1の活物質層11は、反対側に位置する第1の側辺5及び第2の側辺6を含み、第1の凹溝C1及び第2の凹溝C2は、第1の側辺5から第2の側辺6へ伸び、第1の凹溝C1の輪郭線L1は、曲線であり、第1の側辺5から第2の側辺6へ窪み、第2の凹溝C2は、第1の凹溝C1と同じの構造を有する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0029】
一実施例において、図8及び図9に示すように、第1の活物質層11は、反対側に位置する第1の側辺5及び第2の側辺6を含み、電極シートは、集電体10の第1の活物質層11に背向する表面に設置された第2の活物質層12をさらに含み、第2の活物質層12に第1の凹溝C1と同じの第2の凹溝C2が設置される。
【外国語明細書】