(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-04
(54)【発明の名称】電極組立体、電池、及び電気機器
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20230927BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20230927BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20230927BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 W
H01M50/538
H01M50/533
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022568437
(86)(22)【出願日】2022-08-18
(85)【翻訳文提出日】2022-11-09
(86)【国際出願番号】 CN2022113229
(87)【国際公開番号】W WO2023020568
(87)【国際公開日】2023-02-23
(31)【優先権主張番号】202110955883.1
(32)【優先日】2021-08-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513054978
【氏名又は名称】寧徳新能源科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｎｉｎｇｄｅ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ， Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ， Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ， Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ３５２１００， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】▲はお▼ 飛
【テーマコード（参考）】
5H028
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H028AA05
5H028BB04
5H028CC05
5H028CC07
5H028CC08
5H028CC12
5H028HH06
5H043AA08
5H043AA11
5H043BA19
5H043CA04
5H043CA12
5H043EA06
5H043JA01E
5H043JA06E
5H043LA01E
5H043LA02E
5H043LA21E
(57)【要約】
電極組立体及びこれを備えた電池並びに電気機器を提供し、電極組立体は、第１タブが設けられた第１極片と、第２タブが設けられた第２極片と、前記第１極片と前記第２極片との間に設けられた分離膜と、を備え、第１極片と分離膜と第２極片とが巻回されて電極組立体を形成する。前記第１極片は、第１集電体と、第１集電体の表面に設けられて第１塗布領域を形成する第１活物質層と、を有し、第１タブ及び第３タブは第１塗布領域に間隔をあけて設けられ、第１塗布領域を第１部分、第２部分及び第３部分に分け、第１部分、第２部分及び第３部分の長さの割合を１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）にすることにより、隣り合うタブ間の電気抵抗の差異を低減し、充電速度および温度上昇が低いという利点を十分に発揮し、電極組立体の過電流能力の向上と温度上昇の低減を図る。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体であって、第１タブが設けられた第１極片と、
第２タブが設けられた第２極片と、
前記第１極片と前記第２極片との間に設けられた分離膜と、を備え、
前記第１極片と前記分離膜と前記第２極片とが巻回されて前記電極組立体が形成され、
前記電極組立体は、前記第１極片に設けられた第３タブをさらに含み、
前記第１極片は、第１集電体と、前記第１集電体の表面に設けられて第１塗布領域を形成する第１活物質層と、を有し、第１方向に沿って、前記第１活物質層が帯状に延設され、前記第１タブと前記第３タブとは、前記第１塗布領域に間隔をあけて設けられており、
前記第１極片の巻回方向に沿って、前記第１タブ及び前記第３タブは、前記第１塗布領域を第１部分、第２部分及び第３部分に分け、前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の長さの割合は、１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であることを特徴とする電極組立体。
【請求項2】
前記第１活物質層には、第１溝と第３溝とが間隔をあけて設けられ、前記第１タブは、前記第１溝内に設けられ、前記第３タブは、前記第３溝内に設けられ、前記第１方向に沿って、前記第１活物質層の長さをＬとし、前記第１溝と前記第３溝との間の距離をＨとすると、｜Ｌ／２－Ｈ｜≦１００ｍｍ、Ｌ≧７００ｍｍであり、前記第１溝及び前記第３溝は、前記第１活物質層が欠失して形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項3】
前記第１方向に直交する第２方向に沿って、前記第１溝は前記第１活物質層を貫通することを特徴とする、請求項２に記載の電極組立体。
【請求項4】
前記第１方向に直交する第２方向に沿って、第１溝の第１エッジは、第１集電体の第１側辺と面一であり、前記第１溝の第２エッジは、前記第１集電体の第２側辺と間隔をあけて設けられることを特徴とする、請求項２に記載の電極組立体。
【請求項5】
前記第１方向に沿って、前記第１タブの側辺と前記第１溝の側辺とは間隔をあけて設けられることを特徴とする、請求項２に記載の電極組立体。
【請求項6】
前記第１方向に沿って、前記第１タブの側辺と前記第１溝の側辺との距離は２～２．５ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載の電極組立体。
【請求項7】
前記第１方向に沿って、前記第１タブの幅は６～８ｍｍであり、前記第１溝１２１の幅は１０～１３ｍｍであることを特徴とする、請求項５に記載の電極組立体。
【請求項8】
前記第１タブは、前記第１溝内に設けられ、前記第１集電体と接続される第１セグメントと、前記第１集電体が前記第１セグメントから離れた側に向かって折り曲げられて設けられた第２セグメントとを含むことを特徴とする、請求項２に記載の電極組立体。
【請求項9】
第２方向において、前記第１集電体は、対向配置された第１側辺及び第２側辺を有し、前記第１タブは、第１側辺から突出して設けられ、前記第３タブは、第２側辺から突出して設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項10】
前記第１タブ及び前記第２タブは、前記第１集電体の側面の一部から前記第１集電体よりはみ出して形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項11】
前記第２極片は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられて第２塗布領域を形成する第２活物質層とを有し、前記第２タブは、前記第２塗布領域に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項12】
前記第２タブは、前記第２塗布領域を第４部分と第５部分とに分け、前記第２極片の巻回方向に沿って、前記第４部分と前記第５部分との長さの割合は１：（０．５－１．５）であることを特徴とする、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項13】
前記電極組立体は、前記第２塗布領域に設けられ、前記第２タブと間隔をあけて設けられた第４タブをさらに有し、前記第２タブおよび前記第４タブは、前記第２塗布領域を第４部分、第５部分および第６部分とに分け、前記第２極片の巻回方向に沿って、前記第４部分、前記第５部分および前記第６部分の長さの割合は１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であることを特徴とする、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項14】
前記第１方向と直交する第３方向に沿って、前記電極組立体の表面における前記第１タブ、前記第２タブ、及び前記第３タブの投影が重ならないことを特徴する、請求項１に記載の電極組立体。
【請求項15】
前記第３方向に沿って、隣り合うタブ同士は少なくとも２層の前記第１極片または前記第２極片を介することを特徴とする、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項16】
電池であって、ケースと、請求項１～１５のいずれかに記載の電極組立体とを含み、前記電極組立体は、前記ケース内に設けられることを特徴とする電池。
【請求項17】
電気機器であって、回路素子と、請求項１６に記載の電池とを含み、前記回路素子は前記電池と電気的に接続することを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気化学装置の技術分野に関し、特に、電極組立体及びそれを有する電池並びに電気機器に関する。
【背景技術】
【0002】
５Ｇの応用にともない、消費者のスマートフォンやタブレットＰＣ等のポータブルエレクトロニクス製品に対する電池性能要求は益々高まっている。従来の電池では、電池および機械全体の温度が高くなるという問題があり、過度に高い温度では電池や電子機器の使用性能が低下してしまう。従来の電池では、両タブ構造を採用しており、電池全体の過電流能力は向上できないため、電池および機器全体の温度上昇はまだ高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
以上の点に鑑みて、上記課題を解決すべく、電極組立体及びこれを備えた電池並びに電気機器を提案する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本願実施例によれば、第１タブが設けられた第１極片と、第２タブが設けられた第２極片と、前記第１極片と前記第２極片との間に設けられた分離膜と、を備え、前記第１極片と前記分離膜と前記第２極片とが巻回されて前記電極組立体が形成された電極組立体が提供される。前記電極組立体は、前記第１極片に設けられた第３タブをさらに含む。前記第１極片は、第１集電体と、前記第１集電体の表面に設けられ第１塗布領域を形成する第１活物質層と、を有し、第１方向に沿って、前記第１活物質層が帯状に延設され、前記第１タブと前記第３タブとは、前記第１塗布領域に間隔をあけて設けられている。前記第１極片の巻回方向に沿って、前記第１タブ及び前記第３タブは、前記第１塗布領域を第１部分、第２部分及び第３部分に分け、前記第１部分、前記第２部分及び前記第３部分の長さの割合は、１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であり、好ましくは１：（０．８－１．２）：（０．８－１．２）である。本願実施例では、前記第１方向は、展開状態における極片の長手方向のことであり、電極組立体の巻回方向でもある。
【0005】
このように、前記電極組立体は、第１極片に第３タブを増設して電流を分流し、第１タブと第３タブが第１塗布領域を所定の割合で分割することで、隣り合うタブ間の電気抵抗の差異を低減し、充電速度および温度上昇が低いという利点を十分に発揮し、電極組立体の過電流能力の向上と温度上昇の低減を図る。
【0006】
ある実施例では、前記第１活物質層には、第１溝と第３溝とが間隔をあけて設けられ、前記第１タブは、前記第１溝内に設けられ、前記第３タブは、前記第３溝内に設けられ、前記第１方向に沿って、前記第１活物質層の長さをＬとし、前記第１溝と前記第３溝との間の距離をＨとすると、｜Ｌ／２－Ｈ｜≦１００ｍｍ、Ｌ≧７００ｍｍである。このようにすれば、タブ間距離が小さすぎることで短絡が発生する問題を低減できるとともに、第１塗布領域を第１タブと第３タブで所定の割合で分割することも容易になる。前記第１溝及び前記第３溝は、前記第１活物質層が欠失して形成されている。本願の一態様によれば、上記活物質層の欠失は、集電体を露出させるか、または集電体の表面にコーティングされた他のコーティング層を露出させることができる。
【0007】
ある実施例では、前記第１溝は、第２方向に沿って前記第１活物質層を貫通し、第1溝は、第1極片上にギャップ塗布によって形成され、極片の製造工程の難易度を低減することができる。前記第２方向は、前記第１方向と直交する。第２方向とは、極片展開状態において、極片の幅方向であり、電極組立体が巻回された状態での長手方向とも言える。
【0008】
ある実施例では、第２方向において、第１溝の第１エッジは、第１集電体の第１側辺と面一であり、第１溝の第２エッジは、第１集電体の第２側辺と間隔をあけて設けられているため、活物質層の損失を低減し、電池組立体のエネルギー密度を維持するのに有利である。
【0009】
ある実施例では、タブの活物質への接触の問題を低減させるために、前記第１方向において、前記第１タブの側辺と前記第１溝の側辺とは間隔をあけて設けられる。
【0010】
ある実施例では、前記第１方向において、前記第１タブの側辺と前記第１溝の側辺との距離は２～２．５ｍｍであり、機器の公差限度内で第１タブを装着し、タブの活物質への接触の問題を低減した。
【0011】
ある実施例では、前記第１方向において、前記第１タブの幅は６～８ｍｍであり、前記第１溝の幅は１０～１３ｍｍであることにより、活物質の損耗過多に起因する電池のエネルギー密度の影響を低減している。
【0012】
ある実施例では、前記第１タブは、前記第１溝内に設けられ、前記第１集電体と接続される第１セグメントと、前記第１集電体が前記第１セグメントから離れた側に向かって折り曲げられて設けられた第２セグメントとを含み、折り曲げられたタブが極片に圧力を加えることで、タブと極片との接続関係の強化し、タブが外力によって極片から離れる問題を低減する。
【0013】
ある実施例では、第２方向において、前記第１集電体は、対向配置された第１側辺及び第２側辺を有し、前記第１タブは、第１側辺から突出して設けられ、前記第３タブは、第２側辺から突出して設けられ、電極組立体の巻回成形後に、第１タブと第３タブとがそれぞれ電極組立体の両端に位置し、第１タブと第３タブとの間の第１方向の距離を短くすることができ、電池の小型化が容易になる。
【0014】
ある実施例では、前記第１タブ及び前記第３タブは、前記第１集電体の側面の一部から前記第１集電体よりはみ出して形成されており、具体的には、第１タブ及び第３タブは、第１集電体を切り抜くことによって形成することができるため、第１活物質層の被覆面積を最大限に保つことができ、電極組立体のエネルギー密度を向上するのに有利である。
【0015】
ある実施例では、前記第２極片は、第２集電体と、前記第２集電体の表面に設けられ第２塗布領域を形成する第２活物質層と、を有し、前記第２タブは、前記第２塗布領域に設けられている。
【0016】
ある実施例では、前記第２タブは、前記第２塗布領域を第４部分と第５部分とに分け、前記第２極片の巻回方向に沿って、前記第４部分と前記第５部分との長さの割合が、１：（０．５－１．５）であり、好ましくは１：（０．８－１．２）であり、隣り合うタブ間における内部抵抗の差異の低減に有利である。
【0017】
ある実施例では、前記電極組立体は、前記第２塗布領域に設けられ、前記第２タブと間隔をあけて設けられた第４タブをさらに有し、前記第２タブおよび前記第４タブは、前記第２塗布領域を第４部分、第５部分および第６部分とに分け、前記第２極片の巻回方向において、前記第４部分、前記第５部分および前記第６部分の長さの割合は、１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であり、好ましくは１：（０．８－１．２）：（０．８－１．２）である。このように、電流をさらに分流して、電極組立体の温度上昇を低減することができる。
【0018】
ある実施例では、前記第１方向と直交する第３方向において、前記電極組立体の表面における前記第１タブ、前記第２タブ、及び前記第３タブの投影が重ならない。本願の実施例では、前記第３方向は電極組立体の厚み方向であり、複数のタブが互いずらして設けられていることにより、タブの厚みが重なり合うことによる電極組立体の厚みの不均一性の問題を低減でき、複数回の充放電過程における電極組立体の変形の問題を改善する上で有利となる。
【0019】
ある実施例では、前記第３方向において、隣り合うタブ同士は少なくとも２層の前記第１極片または前記第２極片を介し、好ましくは４層の極片を介することで、単層の極片への糊付けが多く、極片界面の不整合による循環界面の問題を回避するのに有利である。
【0020】
ある実施例では、第１極片は陰極片であり、第２極片は陽極片である。前記第１極片の巻回始め端集電体の対向する両面に第１活物質層を設けて第１極片の巻回始め端を両面領域とし、前記第２極片の巻回始め端集電体の対向する両面に第２活物質層を設けずに第２極片の巻回始め端を箔空領域とすると、リチウム析出の問題の発生を低減する上で有利である。
【0021】
ある実施例では、第１極片及び第２極片は、いずれも巻回始め端を両面領域とし、巻回終わり端を片面領域から空箔領域に移行させる構造として、両極片の活物質のバランスを図り、電極組立体のエネルギー密度を向上させるのに有利である。
本願実施例は、ケースと、前記実施例にかかる電極組立体と、を備え、前記電極組立体は、前記ケース内に設けられる電池をさらに提供する。
本願実施例は、ケースと、前記実施例にかかる電極組立体と、を備え、前記電極組立体は、前記ケース内に設けられる電池をさらに提供する。
【0022】
本願実施例は、回路素子と、前記実施例に記載の電池とを備え、前記回路素子は前記電池と電気的に接続する電気機器をさらに提供する。前記電気機器としては、携帯電話、パソコン、モバイル端末などの電子機器があげられるが、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の目的、技術案および利点をより明らかにするために、以下、添付図面及び実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、ここで説明される具体的な実施例は、本発明の説明のためのものであり、本発明を限定するものではないことは言うまでもない。
【0025】
本発明の説明において、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「縦（垂直）」、「横（水平）」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「時計回り」、「反時計回り」等の用語が示す方位や位置関係は、図面に示す方位や位置関係に基づくものであり、本発明の説明の容易化、簡略化のためのものであり、指す装置や素子が特定の方位、特定の方位に構成及び動作しているわけではなく、本発明を限定するものではない。また、「第１」、「第２」という用語は、説明の目的にのみ使用され、相対的重要性を示す、または暗示する、または示される技術的特徴の数を暗黙的に示すと理解されてはいけない。これにより、「第１」、「第２」が限定された特徴は、１つまたはそれ以上の特徴を明示的または暗示的に含み得る。本発明の説明において、「複数」とは、特に具体的に限定されない限り、２以上を意味する。
【0026】
以下の開示は、本発明の異なる構成を実現するため、多くの異なる実施の形態または例を提供するものである。以下、本発明の開示の簡略化のため、具体的な例の構成及び配置について説明する。もちろん、これらは例示に過ぎず、本発明の目的を限定するものではない。また、本発明は、異なる実施の形態において繰り返して数字やアルファベットを参照しているが、目的を簡単かつ明確化するために繰り返して参照しており、それ自体が議論されている異なる実施の形態や設定間の関係を表すものではない。
【0027】
図１、図２、図３、図４を参照すると、本出願の第１実施形態おいて、電極組立体１００は、第１極片１０、第２極片２０、及び分離膜３０を含む。前記第１極片１０と前記第２極片２０とは極性が逆であり、前記分離膜３０は前記第１極片１０と前記第２極片２０との間に設けられており、前記第１極片１０と前記分離膜３０と前記第２極片２０とが巻回されて前記電極組立体１００が形成されている。前記第１極片１０には、第１タブ４０と第３タブ６０とが設けられ、前記第１タブ４０、前記第３タブ６０及び前記第１極片１０は同極性であり、前記第２極片２０には、第２タブ５０が設けられ、前記第２タブ５０及び前記第２極片２０は同極性である。本願の電極組立体１００は、第３タブ６０を並列に接続することで、電極組立体１００に流れる電流を分流し、電極組立体１００の過電流能力を向上させる。
【0028】
具体的には、再び図２を参照すると、第１極片１０は、第１集電体１１と、前記第１集電体１１の表面に設けられて第１塗布領域を形成する第１活物質層１２とを有する。第１方向Ａに沿って、前記第１活物質層１２は帯状に延設され、前記第１タブ４０及び前記第３タブ６０は前記第１塗布域に間隔をあけて設けられている。前記第１タブ４０及び前記第３タブ６０は、前記第１極片１０の巻回方向、すなわち電極組立体１００の巻回方向に沿って、前記第１塗布領域を第１部分１１１、第２部分１１２及び第３部分１１３に分けている。前記第１部分１１１、前記第２部分１１２及び前記第３部分１１３の長さの割合は、１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であり、好ましくは、１：（０．８－１．２）：（０．８－１．２）である。本願の実施例では、前記第１方向Ａは、展開状態における極片の長手方向であり、電極組立体１００の巻回方向でもある。
【0029】
さらに、再び図３を参照すると、前記第２極片２０は、第２集電体２１と、前記第２集電体２１の表面に設けられて第２塗布領域を形成する第２活物質層２２とを有し、前記第２タブ５０は、前記第２塗布領域に設けられている。前記第２タブ５０は、前記第２塗布領域を第４部分２１１と第５部分２１２とに分け、前記第２極片２０の巻回方向、すなわち前記電極組立体１００の巻回方向に沿って、前記第４部分２１１と前記第５部分２１２の長さの割合は、１：（０．５－１．５）であり、好ましくは１：（０．８－１．２）である。
【0030】
このように、前記電極組立体１００は、第１極片１０に第３タブ６０を増設して電流を並列分流し、第１タブ４０、第２タブ５０及び第３タブ６０がそれぞれ第１極片１０と第２極片２０上の活物質層長さを所定の割合で分割することで、隣り合うタブ間の電気抵抗の差異を低減し、隣り合うタブ間の内部抵抗を略同じにして、充電速度及び温度上昇が低減するという利点を十分に発揮し、電極組立体の過電流能力の向上と、電極組立体の温度上昇の低減とを図っている。
【0031】
図２及び図５を参照すると、前記第１活物質層１２には、第１溝１２１と第３溝１２２とが間隔をあけて設けられており、前記第１タブ４０は、前記第１溝１２１内に設けられており、前記第３タブ６０は、前記第３溝１２２内に設けられている。前記第１方向Ａに沿って、前記第１活物質層１２の長さをＬ、前記第１溝１２１と前記第３溝１２２との間の距離をＨとすると、｜Ｌ／２－Ｈ｜≦１００ｍｍ、Ｌ≧７００ｍｍである。このようにすれば、タブ間距離が小さ過ぎることで短絡が発生する問題を低減できるとともに、第１タブ４０と第３タブ６０とで第１塗布領域を所定の割合で分割することを容易になる。前記第１溝１２１および前記第３溝１２２は、前記第１活物質層１２が欠失して形成されている。本願の一態様によれば、前記第１活物質層１２の欠失は、第１集電体１１を露出させるか、または第１集電体１１の表面にコーティングされた他のコーティング層を露出させることができる。
【0032】
前記第２活物質層２２には、第２溝２２１が設けられており、前記第２タブ５０は、前記第２溝２２１内に設けられている。前記第２溝２２１は、前記第１方向Ａに沿って、前記第２活物質層２２の略中間位置に位置している。前記第２溝２２１は、前記第２活物質層２２が欠失して形成されている。本願の一態様によれば、前記第２活物質層２２の欠失は、第２集電体２１が露出させるか、または第２集電体２１の表面にコーティングされた他のコーティング層を露出させることができる。
【0033】
活物質層の均一性を維持するために、集電体における溝に対応する箇所では、両側の表面の活物質層が共に欠失している。つまり、第１溝１２１、第２溝２２１及び第３溝１２２内の集電体の両側の表面はいずれも活物質層が設けられておらず、一部の空箔領域が形成されている。
【0034】
さらに、第２方向Ｂにおいて、前記第１溝１２１の第１エッジ１２１１は、前記第１集電体１１の第１側辺１１４と面一であり、前記第１溝１２１の第２エッジ１２１２は、前記第１集電体１１の第２側辺１１５と間隔をあけて設けられているため、活物質層の損失を低減し、電池組立体のエネルギー密度を維持するのに有利である。前記第２方向Ｂは、前記第１方向Ａと直交する。前記第２方向Ｂとは、極片展開状態において、極片の幅方向であり、電極組立体１００が巻回された状態での長手方向とも言える。前記第３溝１２２および前記第２溝２２１の構造は、前記第１溝１２１の構造と略同じであるため、説明を省略する。
【0035】
第１極片１０および第２極片２０の製造工程において、活物質層を集電体の表面に塗布した後、活物質層の対応する箇所において活物質の一部を化学試薬により洗浄し、集電体を露出させることにより前記第１溝１２１、第２溝２２１および第３溝１２２を得ることができる。また、活物質層を集電体に塗布する前に、対応する箇所にテープを貼り付け、集電体表面に活物質層を塗布した後に、テープを引き剥がして集電体を露出させることによって前記第１溝１２１、第２溝２２１及び第３溝１２２を得ることができる。
【0036】
図６を参照すると、本願の一実施例において、第２方向Ｂに沿って、前記第１溝１２１は前記第１活物質層１２を貫通している。第１溝１２１は、第１極片１０上にギャップ塗布によって形成することができ、即ち、集電体の表面に予め定められた手順に従って活物質層を間欠的に塗布して第１溝１２１や第３溝１２２等を形成し、極片の製造工程の難易度を低減することができる。
【0037】
図２及び図３を再度参照すると、前記第１方向Ａに沿って、前記第１タブ４０の側辺と前記第１溝１２１の側辺とは間隔をあけて設けることにより、タブが活物質に接触する問題を低減する。具体的には、前記第１タブ４０の側辺と前記第１溝１２１の側辺との距離が２～２．５ｍｍであり、機器の公差限度内で第１タブ４０が装着し、タブが活物質に接触する問題が低減される。本願の実施例では、前記第１方向Aにおいて、前記第１タブ４０の幅は６～８ｍｍであり、前記第１溝１２１の幅は１０～１３ｍｍであることにより、活物質の損耗過多に起因する電池のエネルギー密度の影響を低減している。前記第２タブ５０及び第３タブ６０の寸法は第１タブ４０と略同一であり、前記第２溝２２１及び前記第３溝１２２の寸法は前記第１溝１２１の寸法と略同一である。
【0038】
再び図４を参照すると、第１実施例では、第１極片１０は陰極片であり、第２極片２０は陽極片であり、電極組立体１００が巻回成形されたとき、第１タブ４０、第２タブ５０及び第３タブ６０は電極組立体１００の同一端に位置し、第２タブ５０は第１タブ４０及び第３タブ６０の間に間隔をあけて設けられている。
【0039】
さらに、第３方向Ｃに沿って、前記電極組立体１００の表面における前記第１タブ４０、前記第２タブ５０、及び前記第３タブ６０の投影が重ならない。前記第３方向Ｃは、前記第１方向Ａと直交する。本願の実施例では、前記第３方向Ｃが、電極組立体１００の厚み方向であり、複数のタブが互いずらして設けられていることで、タブの厚みが重なり合うことによる電極組立体の厚みの不均一の問題を低減でき、複数回の充放電過程における電極組立体の変形の問題を改善する上で有利となる。前記第３方向Cにおいて、隣り合うタブ同士は少なくとも２層の前記第１極片１０または前記第２極片２０を介し、好ましくは４層の極片を介することで、単層の極片への糊付けが多く、極片界面の不整合による循環界面の問題を回避するのに有利である。
【0040】
図２および図７を参照すると、さらに、前記第１タブ４０は、前記第１溝１２１内に設けられ、前記第１集電体１１が接続される第１セグメント４１と、前記第１集電体１１が前記第１セグメント４１から離れた側に向かって折り曲げられて設けられた第２セグメント４２とを備え、折り曲げられたタブが極片に圧力を加えることで、タブと極片との接続関係の強化し、タブが外力によって極片から離れる問題を低減する。
【0041】
本願のある実施例では、前記第１タブ４０及び前記第３タブ６０は、前記第１集電体１１の側面の一部から前記第１集電体１１よりはみ出して形成されてもよい。前記第２タブ５０は、前記第２集電体２１の側面の一部から前記第２集電体２１よりはみ出して形成されていてもよい。具体的には、第１タブ４０及び第３タブ６０は第１集電体１１を切り抜くことにより形成し、第２タブ５０は第２集電体２１を切り抜くことにより形成することができ、これにより、第１活物質層１２及び第２活物質層２２の被覆面積を最大限に保つことができ、電極組立体１００のエネルギー密度を向上するのに有利である。
【0042】
図８、図９、図１０及び図１１を参照すると、第２実施例の電極組立体２００は、第１実施例の電極組立体１００とほぼ同様であり、第２実施例では、第１極片１０が陽極片であり、対応する第１タブ４０及び第３タブ６０が陽タブであり、第２極片２０が陰極片であり、対応する第２タブ５０が陰タブである点が異なる。電極組立体２００が巻回成形された後、第１タブ４０、第２タブ５０及び第３タブ６０は、電極組立体２００の同一端に位置し、第２タブ５０は、第１タブ４０及び第３タブ６０の間に間隔をあけて設けられる。
【0043】
図１２、図１３、図１４、図１５を参照すると、第３実施例の電極組立体３００は、第１実施例の電極組立体１００とほぼ同様であるが、第３実施例において、第２方向Ｂに沿って、前記第１タブ４０は前記第１集電体１１の第１側辺１１４から突出して設けられている点と、前記第３タブ６０は前記第１集電体１１の第２側辺１１５から突出して設けられている点と、前記第２タブ５０は、第２極片２０における設置方向が前記第１タブと同じである点と、が異なる。電極組立体３００が巻回成形された後、第２タブ５０と第１タブ４０とが電極組立体３００の同一端に位置し、第１タブ４０と第３タブ６０とが電極組立体３００の対向両端にそれぞれ位置し、第１タブ４０と第３タブ６０との間の第１方向Ａの距離が短くすることができ、電池の小型化が容易になる。
【0044】
図１６、図１７、図１８及び図１９を参照すると、第４実施例の電極組立体４００は、第１実施例の電極組立体１００とほぼ同様であるが、第４実施例において、第２塗布領域に設けられ、第２タブ５０と間隔をあけて設けられた第４タブ７０をさらに備える点で異なる。前記第２タブ５０及び前記第４タブ７０は、前記第２塗布領域を第４部分２１１、第５部分２１２及び第６部分２１３に分け、前記第２極片の巻回方向に沿って、前記第４部分２１１、前記第５部分２１２及び前記第６部分２１３の長さの割合は、１：（０．５－１．５）：（０．５－１．５）であり、好ましくは１：（０．８－１．２）：（０．８－１．２）である。このように、電流をさらに分流して、電極組立体４００の温度上昇を低減することができる。
【0045】
電極組立体４００が巻回成形された後、第１タブ４０、第２タブ５０、第３タブ６０及び第４タブ７０は、電極組立体４００の同一端に位置し、第２タブ５０及び第４タブ７０は、前記第１タブ４０及び前記第３タブ６０の間に間隔をあけて設けられる。
【0046】
本願のある実施例において、第１極片１０は陰極片であり、第２極片２０は陽極片である。前記第１極片１０の巻回始め端集電体の対向する両面に第１活物質層１２を設けて、第１極片１０の巻回始め端に両面領域を形成する。前記第２極片２０の巻回始め端集電体の対向する両面には第２活物質層２２を設けず、第２極片２０の巻回始め端に空箔領域を形成することで、電極組立体内部のリチウム析出の問題の発生を低減するのに有利である。
【0047】
本願のある実施例において、第１極片１０及び第２極片２０の巻回始め端は両面領域とし、巻回終わり端を片面領域から空箔領域に移行させる構造として、両極片の活物質のバランスを図り、電極組立体のエネルギー密度を向上させるのに有利である。
【0048】
図２０、図２１および図２２を参照すると、第１比較例では、電極組立体１００’が第１実施例の電極組立体１００とほぼ同様であるが、第１比較例では、第１タブ４０が第１極片１０の巻回始め端の空箔領域に設けられ、第３タブ６０が第１極片１０の第１塗布領域に設けられ、第１タブ４０と第３タブ６０とが第１塗布領域を所定の割合で分割していない点で異なる。図２３を結合してみると、電極組立体１００’は、巻回成形後、隣り合うタブ間の内部抵抗が大きく異なっていることが分かる。図２４を参照すると、第１実施例では、第１比較例に比べて、電極組立体１００を巻回成形した後、隣り合うタブ間の内部抵抗の差異が顕著に小さくなっている。
【0049】
以下の表内容は、第１実施例の電極組立体１００と第１比較例の電極組立体１００’の同じ充電方式での充電と温度上昇データの試験結果である。
【0050】
表１ 充電速度の試験結果
【0051】
表１のデータから分かるように、第１実施例の電極組立体１００における３０ｍｉｎ内での充電速度は、第１比較例に比べて３．２％向上しているため、第１実施例の電極組立体１００は、第１タブ４０及び第３タブ６０を所定の割合で第１塗布領域に設けることにより、隣り合うタブ間の内部抵抗の差異を低減し、電極組立体１００の過電流能力を効果的に高め、電極組立体１００の充電速度を向上させることができることが証明された。
【0052】
表２ 温度上昇データの試験結果
【0053】
表２のデータから分かるように、第１実施例の電極組立体１００の温度上昇データは、第１比較例よりも４．２℃低くなっており、第１実施例の電極組立体１００は、第１タブ４０及び第３タブ６０を所定の割合で第１塗布領域に設けることにより、隣り合うタブ間の内部抵抗の差異を低減し、効果的に電極組立体１００の温度上昇を低減し、電極組立体１００の安全性を向上させることができることが証明されている。
【0054】
図２５を参照すると、本願実施例によれば、ケース５０１と、上記いずれかの実施例に記載されている電極組立体とを含み、上記電極組立体は上記ケース５０１内に設けられている電池５００をさらに提供する。
【0055】
図２６を参照すると、本願実施例によれば、回路素子６０１と、前記実施例における電池５００とを含み、前記回路素子６０１は前記電池５００と電気的に接続する電気機器６００をさらに提供する。
【0056】
この電気機器６００は、携帯電話、パソコン、モバイル端末などの電子機器が挙げられるが、これらに限られない。本発明は、上述の例示的な実施形態の詳細に限定されず、本発明の精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で実施できることは当業者には明らかである。したがって、各実施形態は、本発明を制限するものではなく、例示と見なされるべきであり、本発明の範囲は、上記の説明により限定されることではなく、特許請求の範囲によって定義される。なお、特許請求の同等要素の意味および範囲におけるすべての変更は、本発明に含まれる。
【0057】
上記の各実施例は、ただ本発明の技術的解決策を説明するためのものであり、限定することを意図するものではなく、好ましい実施例を参照して、本発明について詳細に説明しているが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の技術的解決策を修正または同等に置換できることを理解すべきである。
【符号の説明】
【0058】
電極組立体 １００、２００、３００、４００、１００’
第１極片 １０
第１集電体 １１
第１部分 １１１
第２部分 １１２
第３部分 １１３
第１側辺 １１４
第２側辺 １１５
第１活物質層 １２
第１溝 １２１
第１エッジ １２１１
第２エッジ １２１２
第３溝 １２２
第２極片 ２０
第２集電体 ２１
第４部分 ２１１
第５部分 ２１２
第６部分 ２１３
第２活物質層 ２２
第２溝 ２２１
分離膜 ３０
第１タブ ４０
第１セグメント ４１
第２セグメント ４２
第２タブ ５０
第３タブ ６０
第４タブ ７０
電池 ５００
ケース ５０１
電気機器 ６００
回路素子 ６０１
第１極片 １０
第１集電体 １１
第１部分 １１１
第２部分 １１２
第３部分 １１３
第１側辺 １１４
第２側辺 １１５
第１活物質層 １２
第１溝 １２１
第１エッジ １２１１
第２エッジ １２１２
第３溝 １２２
第２極片 ２０
第２集電体 ２１
第４部分 ２１１
第５部分 ２１２
第６部分 ２１３
第２活物質層 ２２
第２溝 ２２１
分離膜 ３０
第１タブ ４０
第１セグメント ４１
第２セグメント ４２
第２タブ ５０
第３タブ ６０
第４タブ ７０
電池 ５００
ケース ５０１
電気機器 ６００
回路素子 ６０１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【国際調査報告】