特表 2023-546000 電極組立体及び電気化学デバイス

(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】2023-11-01

(54)【発明の名称】電極組立体及び電気化学デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20231025BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20231025BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20231025BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20231025BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 W

H01M10/0587

H01M50/531

H01M50/586

H01M50/593

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023521134

(86)(22)【出願日】2020-12-30

(85)【翻訳文提出日】2023-04-05

(86)【国際出願番号】 CN2020141276

(87)【国際公開番号】W WO2022141161

(87)【国際公開日】2022-07-07

(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】110002848

【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】呉 華

(72)【発明者】

【氏名】趙 義

(72)【発明者】

【氏名】彭 業軍

(72)【発明者】

【氏名】郭 培培

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028CC07

5H028CC08

5H028CC12

5H028HH05

5H029AJ12

5H029BJ14

5H029DJ14

5H029HJ04

5H029HJ07

5H043AA04

5H043BA19

5H043CA12

5H043GA22

5H043GA24

5H043JA01E

5H043LA02E

5H043LA11E

(57)【要約】

本願は、正極シート、負極シート、セパレータ、及び正極タブを含む電極組立体を提供する。正極シートは、正極集電体と、正極集電体の表面に設けられた正極活物質層とを含み、負極シートは、負極集電体と、負極集電体の表面に設けられた負極活物質層とを含み、セパレータは、正極シートと負極シートとの間に設けられている。前記正極活物質層には、第１凹溝が設けられる。前記正極タブの一端は前記第１凹溝内に設けられ、且つ前記正極集電体と電気的に接続されている。前記負極活物質層には、第２凹溝が設けられる。前記第２凹溝は、前記第１凹溝に対応し、且つ前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延びている。第２凹溝には、第１保護ゴムが設けられている。これにより、凹溝の部位と電極シートの本体領域との厚さの一致性が保証され、タブ位置の電圧不足問題が改善され、短絡リスクも低減される。また、本願は上記電極組立体を備える電気化学デバイスを提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極集電体と前記正極集電体の表面に設ける正極活物質層とを含む正極シートと、
負極集電体と前記負極集電体の表面に設ける負極活物質層とを含む負極シートと、
前記正極シートと前記負極シートとの間に設けられるセパレータと、
前記正極集電体と電気的に接続する正極タブと、を備える電極組立体であって、
前記正極活物質層には第１凹溝が設けられ、前記正極タブの一端は前記第１凹溝内に設けられ、且つ前記正極集電体と電気的に接続し、
前記負極活物質層には第２凹溝が設けられ、前記第２凹溝は前記第１凹溝に対応し、前記第２凹溝は前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延び、前記第２凹溝の内部には第１保護ゴムが設けられていることを特徴とする電極組立体。

【請求項2】

前記電極組立体の厚さ方向に沿って、前記第１保護ゴムの厚さは、前記第２凹溝の深さよりも小さいかまたはそれに等しい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】

前記正極シートは、対向して設けられた第１端と第２端とを含み、前記第１端から前記第２端に向かって延びる方向において、前記正極タブの幅は前記第２凹溝の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。

【請求項4】

前記第１保護ゴムの周縁部は、前記負極活物質層に接触し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5】

前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートは、順次に捲回されて設置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6】

前記正極シートには、前記第１凹溝を覆う第１絶縁部材が設けら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7】

前記第１絶縁部材は、前記正極活物質層の一部を被覆していることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体。

【請求項8】

前記負極シートには、前記第２凹溝を覆う第２絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体。

【請求項9】

前記第２絶縁部材は、前記負極活物質層の一部を被覆していることを特徴とする請求項８に記載の電極組立体。

【請求項10】

前記電極組立体の厚み方向において、前記第１絶縁部材の投影面積は、前記第２絶縁部材の投影面積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の電極組立体。

【請求項11】

前記第一凹溝内には、第二保護ゴムが設けら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12】

前記第２保護ゴムの周縁部は、前記正極活物質層に接触してい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】

包装ケースと、請求項１～１２の何れか一項に記載の電極組立体とを備え、前記電極組立体は、前記包装ケースの中に収容されることを特徴とする電気化学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電池分野に関し、特に電極組立体及びこの電極組立体を備える電気化学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池は現在、消費者電子や電動工具などの便利なシーンに広く応用されており、急速充電型の電池セルは市場での応用比率がますます高くなっている。近年、急速充電型電池セルの発展に伴い、より低内部抵抗の電池セル構造が求められている。これに加え、電極シートの中間に凹溝をあけて、電極シートの中央にタブを溶接させる構造が開発されて応用されている。しかし、この構造では、凹溝の位置には局所的に大きな厚さ差が存在し、電極シートの表面の一致性が悪くなり、電池セルの化成プロセスにおける一部の領域の電圧不足を招き、これにより、電池セルのリサイクル後期に、欠陥領域の界面浸潤不良によるリチウム析出問題が発生し、内部短絡による熱暴走が発生しやすい。

【発明の概要】

【0003】

上記の状況に鑑みて、本願は、凹溝に第１保護ゴムを充填することにより、凹溝部位と電極シートの本体領域との厚みの一致性を保証し、タブ位置における電圧不足問題を改善し、リチウム析出問題のリスクを低減できる電極組立体及びこの電極組立体を備える電気化学デバイスを提供する。

【0004】

本願の実施形態に係る電極組立体は、正極シート、負極シート、セパレータ、及び正極タブを含む。前記正極シートは、正極集電体と、前記正極集電体の表面に設けられた正極活物質層とを含む。前記負極シートは、負極集電体と、前記負極集電体の表面に設けられた負極活物質層とを含む。前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートとの間に設けられている。前記正極タブは、前記正極集電体と電気的に接続される。前記正極活物質層には、第１凹溝が設けられる。前記正極タブの一端は、前記第１凹溝内に設けられ、且つ前記正極集電体に電気的に接続される。前記負極活物質層には、第２凹溝が設けられる。前記第２凹溝は、前記第１凹溝に対応し、且つ前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延びている。前記第２凹溝内には、第１保護ゴムが設けられている。

【0005】

一態様によれば、前記電極組立体の厚さ方向に沿って、前記第１保護ゴムの厚さは、前記第２凹溝の深さよりも小さいかまたはそれに等しい。

【0006】

一態様によれば、前記正極シートは、対向して設けられた第１端と第２端とを含み、前記第１端から前記第２端に向かって延びる方向において、前記正極タブの幅は前記第２凹溝の幅よりも小さい。

【0007】

一態様によれば、前記第１保護ゴムの周縁部は、前記負極活物質層に接触している。

【0008】

一態様によれば、前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートは、順次に捲回されて設置されている。

【0009】

一態様によれば、前記正極シートには、前記第１凹溝を覆う第１絶縁部材が設けられている。

【0010】

一態様によれば、前記第１絶縁部材は、前記正極活物質層の一部を被覆している。

【0011】

一態様によれば、前記負極シートには、前記第２凹溝を覆う第２絶縁部材が設けられている。

【0012】

一態様によれば、前記第２絶縁部材は、前記負極活物質層の一部を被覆している。

【0013】

一態様によれば、前記電極組立体の厚み方向において、前記第１絶縁部材の投影面積は、前記第２絶縁部材の投影面積よりも大きい。

【0014】

一態様によれば、前記第一凹溝内には、第二保護ゴムが設けられている。

【0015】

一態様によれば、前記第２保護ゴムの周縁部は、前記正極活物質層に接触している。

【0016】

一態様によれば、前記第１保護ゴムは、紙、コーティングされた接着層、又は充填された接着剤である。

【0017】

一態様によれば、前記第１保護ゴムの幅はＷ１であり、前記第２凹溝の幅はＷ２であり、前記第２絶縁部材の幅はＷ３であり、前記第１絶縁部材の幅はＷ４であり、ここで、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４である。

【0018】

一態様によれば、前記第１保護ゴムの長さはＬ１であり、前記第２凹溝の長さはＬ２であり、前記第２絶縁部材の長さはＬ３であり、前記第１絶縁部材の長さはＬ４であり、ここで、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４である。

【0019】

一態様によれば、前記第１保護ゴムの厚さをＴ１、前記第２凹溝の深さをＴ２とし、ここで、Ｔ１≦Ｔ２である。

【0020】

一態様によれば、前記第２凹溝と前記第１保護ゴムとの間の寸法関係は、０ｍｍ≦Ｌ２－Ｌ１≦５ｍｍ、０ｍｍ≦Ｗ２－Ｗ１≦５ｍｍ、０μｍ≦Ｔ２－Ｔ１≦２０μｍを満たす。

【0021】

一態様によれば、前記第２凹溝と前記第１保護ゴムとの間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ２－Ｌ１≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ２－Ｗ１≦５ｍｍ、０μｍ≦Ｔ２－Ｔ１≦２０μｍを満たす。

【0022】

一態様によれば、前記第２凹溝と前記第２絶縁部材との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ３－Ｌ２≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ３－Ｗ２≦５ｍｍを満たす。

【0023】

一態様によれば、前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ３≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ３≦１０ｍｍを満たす。

【0024】

一態様によれば、第１絶縁部材と第２凹溝との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0025】

一態様によれば、第１保護ゴムと第２凹溝との間の寸法関係は、Ｗ１＝Ｗ２、Ｌ１＝Ｌ２を満たす。

【0026】

一態様によれば、正極タブの幅はＷ０であり、正極タブの第１凹溝内に位置する部分の長さはＬ０であり、ここで、Ｌ０＜Ｌ１＝Ｌ２、Ｗ０＜Ｗ１＝Ｗ２。

【0027】

一態様によれば、第１絶縁部材と第２凹溝との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0028】

一態様によれば、第２保護ゴムの幅は第１凹溝の幅と同じＷ５であり、第２保護ゴムの長さは第１凹溝の長さと同じＬ５であり、第１凹溝と第２凹溝との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ５－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ５－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0029】

本願の実施形態は、包装ケースに収容された包装ケースと、前記電極組立体とを含む電気化学デバイスをさらに提供する。

【発明の効果】

【0030】

上記の電極組立体は、第２凹溝に第１保護ゴムを充填することにより、第２凹溝の部位と電極シートの本体領域との厚さが一致するように保証し、タブ位置における電圧不足の問題を改善し、リチウム析出のリスクを低減する。また、前記電極組立体において、前記第２凹溝は前記第１凹溝に対応するとともに、前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延び、正極タブの溶接バリに十分な空間を残し、溶接バリが第２凹溝を貫通するのを防止する。溶接バリが第２凹溝を貫通している場合でも、正極タブと電気的に接続された正極集電体は、負極活物質層と接触するのではなく、負極集電体と接触し、最も危険な短絡状況の発生を防止する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】第１実施例に係る電極組立体の捲回構造を示す図である。

【図2】図１に示した電極組立体のセパレータが省略された後の局所構造の概略図である。

【図3】図１に示した電極組立体における正極シートと負極シートとの展開構造の概略図である。

【図4】第２実施例に係る電極組立体の捲回構造を示す図である。

【図5】図４に示した電極組立体のセパレータが省略された後の局所構造の概略図である。

【図6】図４に示した電極組立体における正極シートと負極シートとの展開構造の概略図である。

【図7】第３実施例に係る電極組立体の捲回構造を示す図である。

【図8】図７に示した電極組立体のセパレータが省略された後の局所構造の概略図である。

【図9】図７に示した電極組立体における正極シートと負極シートとの展開構造の概略図である。

【図10】第４実施例に係る電極組立体の捲回構造を示す図である。

【図11】図１０に示した電極組立体のセパレータが省略された後の局所構造の概略図である。

【図12】図１０に示した電極組立体における正極シートと負極シートとの展開構造の概略図である。

【図13】第５実施例に係る電極組立体の捲回構造を示す図である。

【図14】図１３に示した電極組立体のセパレータが省略された後の局所構造の概略図である。

【図15】図１３に示した電極組立体における正極シートと負極シートとの展開構造の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本願の実施形態の図面に関連して、本願の実施形態の技術的態様を明確且つ完全に説明する。明らかに、説明された実施形態は本願の一部の実施形態にすぎず、すべての実施形態ではない。１つの部品が他の部品に「固定される」と称される場合、それは直接に他の部品に存在してもよいし、他の要素を介由して固定されてもよい。また、１つの部品が他の部品に「接続される」と称される場合、それは直接に他の部品に接続されてもよいし、同時に中間媒体が存在してもよい。また、１つの部品が他の部品に「設けられる」と称される場合、それは直接に他の部品に設けられてもよいし、同時に中間媒体が存在してもよい。本文で使用される用語「垂直」、「水平」、「左」、「右」及びこれらに類似する表現は、説明の目的のためだけに使用される。

【0033】

別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本願の技術分野に属する技術者が一般に理解する意味と同じである。本明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を説明するためだけであり、本願を限定することを意味するものではない。本明細書で使用される用語「または／及び」は、１つまたは複数の関連する項目の任意及びすべての組み合わせを含む。

【0034】

本願の実施形態による電極組立体は、正極シート、負極シート、セパレータ、及び正極タブを含む。前記正極シートは、正極集電体と、前記正極集電体の表面に設けられた正極活物質層とを含む。前記負極シートは、前記正極シートと積層して配置されており、負極集電体と、前記負極集電体の表面に設けられた負極活物質層とを含む。前記セパレータは、前記正極シートと前記負極シートとの間に設けられている。前記正極タブは、前記正極集電体と電気的に接続される。前記正極活物質層には、第１凹溝が設けられる。前記正極タブの一端は、前記第１凹溝内に設けられ、且つ前記正極集電体に電気的に接続される。前記負極活物質層には、第２凹溝が設けられる。前記第２凹溝は、前記第１凹溝に対応し、且つ前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延びている。前記第２凹溝内には、第１保護ゴムが設けられている。

【0035】

上記の電極組立体は、第２凹溝に第１保護ゴムを充填することにより、第２凹溝の部位と電極シートの本体領域との厚さが一致するように保証し、タブ位置における電圧不足の問題を改善し、リチウム析出のリスクを低減する。前記第２凹溝は、前記第１凹溝に対応するとともに、前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延びて、正極タブの溶接バリに十分な空間を残し、溶接バリが第２凹溝を貫通するのを防止する。溶接バリが第２凹溝を貫通する場合でも、正極タブと電気的に接続された正極集電体は、負極活物質層と接触するのではなく、負極集電体と接触し、最も危険な短絡状況の発生を防止する。

【0036】

本願のいくつかの実施例について詳細に説明する。衝突しない場合、下記の実施例及び実施例における特徴は、互いに組み合わせることができる。

【0037】

〔第１実施例〕
図１、図２及び図３に示すように、電極組立体１００は、正極シート１０、負極シート２０、セパレータ３０、正極タブ４１及び負極タブ４２を含む。前記正極シート１０と前記負極シート２０は、積層して捲回されるように配置される。前記セパレータ３０は、前記正極シート１０と前記負極シート２０との間に設けられる。前記正極タブ４１は、前記正極シート１０に電気的に接続される。前記負極タブ４２は、前記負極シート２０に電気的に接続される。

【0038】

具体的には、図２に示すように、前記正極シート１０は、正極集電体１１と、前記正極集電体１１の表面に設けられた正極活物質層１２とを含む。本実施例では、前記正極集電体１１の対向する両側の表面には、それぞれ前記正極活物質層１２が設けられている。前記正極活物質層１２には、第１凹溝１３と第３凹溝１４がそれぞれ設けられている。前記電極組立体１００の厚さ方向、即ち図２における矢印Ａで示す方向に沿って、前記第１凹溝１３と前記第３凹溝１４との投影が重なっている。前記正極集電体１１の前記第１凹溝１３に対応する部分は、前記第１凹溝１３と前記第３凹溝１４から露出している。前記正極タブ４１の一端は、前記第１凹溝１３内に設けられ、且つ前記正極集電体１１と電気的に接続されている。前記正極タブ４１と前記正極集電体１１との接続方法は、超音波溶接、ホットメルト溶接などを含むが、これらに限定されない。前記第３凹溝１４の配置は、溶接中に溶接ヘッドと溶接ホルダが正極活物質層１２により汚染されることによる溶接失敗を回避するのに有利である一方、タブの厚さが第１凹溝１３の深さよりも大きい場合、第１凹溝１３内の正極集電体１１は第３凹溝１４に向かって凹むことができ、それによって、第３凹溝１４が正極タブ４１の厚みを吸収でき、正極タブ４１が正極シート１０の表面から突出するのが回避され、電極組立体１００の全体的な厚さが均一に維持される。前記負極シート２０は、負極集電体２１と、前記負極集電体２１の表面に設けられた負極活物質層２２とを含む。本実施例では、前記負極集電体２１の対向する両側の表面には、それぞれ前記負極活物質層２２が設けられている。前記負極活物質層２２には、前記第１凹溝１３に対応する第２凹溝２３と、前記第３凹溝１４に対応する第４凹溝２４とが離間して設けられている。さらに、前記第２凹溝２３は前記電極組立体１００の厚さ方向に沿って前記負極集電体２１まで延在し、前記第４凹溝２４は前記電極組立体１００の厚さ方向に沿って前記負極集電体２１まで延在し、それにより、第２凹溝２３及び第４凹溝２４の中でリチウム析出によるバリがタブと接触することによる電極アセンブリ１００の内部短絡を防止することができる。電極組立体１００の厚さ方向は、図２における矢印Ａで示す方向である。前記第２凹溝２３は前記第１凹溝１３に対応し、前記第４凹溝２４は前記第３凹溝１４に対応している。しかも、第２凹溝２３と第４凹溝２４は、前記電極組立体１００の厚さ方向に沿って前記負極集電体２１まで延びており、正極タブ４１の溶接バリに十分な空間を残し、溶接バリが第２凹溝２３を貫通するのを防止している。溶接バリが第２凹溝２３を貫通する場合でも、正極タブ４１と電気的に接続された正極集電体１１は負極活物質層２２と接触するのではなく、負極集電体２１と接触し、最も危険な短絡状況の発生を防止する。前記第２凹溝２３及び前記第４凹溝２４内には、凹溝自体が活物質を除去された後に生じる厚さ差を解決し、凹溝部位と電極シートの本体領域との厚さの一致性を保証し、さらに電極組立体１００のサイクル性能の一致性を維持し、電極組立体１００の動力学性能を改善するために、第１保護ゴム５０がさらに設けられている。前記第１保護ゴム５０は、絶縁性を有し、凹溝部位の厚さ差を補うことができればよく、粘着テープ又は他の流動性の充填接着剤を含むが、これらに限定されない。

【0039】

再び図２を参照すると、電極組立体１００の厚さ方向に沿って、第１保護ゴム５０の厚さは、第１保護ゴム５０が凹溝に充填された後にセパレータ３０にオーバーフローして、局所的な領域の厚さの増加を防止するために、第２凹溝２３と第４凹溝２４との深さよりも小さいかまたはそれに等しい。図３に示すように、第１実施例では、前記第１保護ゴム５０は、対応する凹溝の中央に位置して、その周縁部と前記負極活物質層２２との間に隙間を空けるようにし、第１保護ゴム５０の充填時のオーバーフロー問題を解決する。なお、他の実施例において、前記第１保護ゴム５０の周縁部は前記負極活物質層２２と接触可能であり、本願はこれに限定されない。

【0040】

さらに、前記正極シート１０は、対向配置された第１端１０１と第２端１０２とを含む。第１端１０１から第２端１０２に向かって延びる方向、即ち図２における矢印Ｂで示す方向において、正極タブ４１が第２凹溝２３の縁の負極活物質層２２と不意に接触して短絡することを回避するために、前記正極タブ４１の幅は前記第２凹溝２３の幅よりも小さい。さらに、電極組立体１００のプロセスを簡略化するために、第１凹溝１３、第３凹溝１４、第２凹溝２３、及び第４凹溝２４の幅はほぼ同じである。勿論、他の実施例では、第１凹溝１３、第３凹溝１４、第２凹溝２３、及び第４凹溝２４の幅は互いに異なっていてもよい。

【0041】

再び図２及び図３を参照すると、電極組立体１００は、第１絶縁部材６０及び第２絶縁部材７０をさらに含む。前記第１絶縁部材６０は前記正極シート１０に設けられ、前記第２絶縁部材７０は前記負極シート２０に設けられる。２つの第１絶縁部材６０は、それぞれ第１凹溝１３と第３凹溝１４とを覆い、且つ正極活物質層１２の一部を覆っている。２つの第２絶縁部材７０は、それぞれ第２凹溝２３と第４凹溝２４とを覆い、且つ負極活物質層２２の一部を覆っている。正極活物質層１２と負極活物質層２２との寸法が等しい場合には、負極活物質層２２の被覆されていない面積が正極活物質層１２の被覆されていない面積よりも大きくなり、負極シート２０に十分なリチウム埋め込み位置があり、リチウム析出問題の発生を低減するために、前記正極シート１０と前記負極シート２０との積層方向に沿って、前記第１絶縁部材６０の正方向の投影面積が前記第２絶縁部材７０の正方向の投影面積よりも大きい。具体的には、図２における矢印Ａで示す方向に沿って、前記第１絶縁部材６０の幅は、前記第２絶縁部材７０の幅よりも大きい。

【0042】

前記第１絶縁部材６０と前記第２絶縁部材７０との厚さを１０μｍ-２０μｍとすることにより、電極組立体１００の局所的な厚さが増加しないようにする。第１絶縁部材６０は、第２絶縁部材７０と同様の材料であり、粘着テープなどの絶縁材料を含むがこれらに限定されるものではない。本実施例では、第１絶縁部材６０と第２絶縁部材７０は、基材層と接着層とを含む片面テープである。ここで、十分な剛性充填効果を提供し、凹溝部位と電極シートの本体部との厚さ差を小さくするために、基材層の厚さは粘着テープの厚さの１/５～１/４を占める。

【0043】

本実施例において、図２における矢印Ｂが示す方向に沿って、前記第１保護ゴム５０の幅はＷ１であり、前記第２凹溝２３の幅はＷ２であり、前記第２絶縁部材７０の幅はＷ３であり、前記第１絶縁部材６０の幅はＷ４である。ここで、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４である。

【0044】

前記正極シート１０は、対向して配置されている第１側辺１０３と第２側辺１０４とを有する。前記第１端１０１と前記第２端部１０２は、前記第１側辺１０３と前記第２側辺１０４とに接続されている。前記第１側辺１０３から前記第２側辺１０４へと延びる方向、即ち図３における矢印Ｃで示す方向において、前記第１保護ゴム５０の長さはＬ１であり、前記第２凹溝２３の長さはＬ２であり、前記第２絶縁部材７０の長さはＬ３であり、前記第１絶縁部材６０の長さはＬ４である。ここで、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４である。

【0045】

前記電極組立体１００の厚み方向、即ち図２における矢印Ａで示す方向に沿って、前記第１保護ゴムの厚さはＴ１であり、前記第２凹溝２３の深さはＴ２であり、ただし、Ｔ１≦Ｔ２である。前記第１凹溝１３の大きさは、前記第３凹溝１４の大きさと同じである。前記第２凹溝２３の大きさは、前記第４凹溝２４の大きさと同じである。

【0046】

寸法設計のニーズに基づいて、前記第２凹溝２３と前記第１保護ゴム５０との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ２－Ｌ１≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ２－Ｗ１≦５ｍｍ、０μｍ≦Ｔ２－Ｔ１≦２０μｍを満たす。前記第１保護ゴム５０の厚さは、実際の負極活物質層２２を圧密した後の厚さに応じて調整されることができる。

【0047】

前記第２凹溝２３と前記第２絶縁部材７０との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ３－Ｌ２≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ３－Ｗ２≦５ｍｍを満たす。

【0048】

前記第１絶縁部材６０と前記第２絶縁部材７０との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ３≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ３≦１０ｍｍを満たす。

【0049】

前記負極タブ４２は、前記負極集電体２１と電気的に接続されている。負極タブ４２は、正極タブ４１と同様の設け方をしており、正極シート１０と負極シート２０の極性特性に応じて適応的に修正すればよく、ここではこれ以上述べない。

【0050】

〔第２実施例〕
図４、図５及び図６に示すように、第２実施例に係る電極組立体２００は、第１実施例の電極組立体１００とほぼ同じであるが、電極組立体２００の負極シート２０に第２凹溝２３及び第４凹溝２４を覆う第２絶縁部材７０が設けられていない点が異なる。第２絶縁部材７０を省略することで、第１絶縁部材６０の大きさを小さくすることができ、電極組立体２００のエネルギー密度の向上に寄与する。

【0051】

第２実施例では、第２凹溝２３と第１保護ゴム５０との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ２－Ｌ１≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ２－Ｗ１≦５ｍｍ、０μｍ≦Ｔ２－Ｔ１≦２０μｍである。

【0052】

第１絶縁部材６０と第１凹溝２３との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0053】

〔第３実施例〕
図７、図８及び図９に示すように、第３実施例に係る電極組立体３００は、第１実施例の電極組立体１００とほぼ同じであるが、電極アセンブリ３００において、第１保護ゴム５０と第２凹溝２３または第４凹溝２４との間の隙間をなくすために、第１保護ゴム５０は第２凹溝２３および第４凹溝２４内に等面積で充填され、第１保護ゴム５０の周縁が前記負極活物質層２２に接触している。第１保護ゴム５０は、硬化しても流動性が生じない。凹溝内の隙間をなくすことは、電極組立体３００が後続で加圧される過程で活物質が溢れ出ないようにし、電極組立体３００の耐圧性能と使用寿命を向上させるのに有利である。

【0054】

再び図８及び図９を参照すると、第１保護ゴム５０の幅はＷ１であり、第１保護ゴム５０の長さはＬ１である。第２凹溝２３の幅はＷ２であり、第２凹溝２３の長さはＬ２である。第２凹溝２３には第１保護ゴム５０が等面積で充填されているため、第１保護ゴム５０と第２凹溝２３との間の寸法関係は、Ｗ１＝Ｗ２、Ｌ１＝Ｌ２を満たす。

【0055】

正極タブ４１の幅はＷ０であり、正極タブ４１の第１凹溝１３内に位置する長さはＬ０であり、ここで、Ｌ０＜Ｌ１＝Ｌ２、Ｗ０＜Ｗ１＝Ｗ２である。正極タブ４１の第１凹溝１３内に位置する部分が第１保護ゴム５０により完全に覆われているため、正極タブ４１が負極活物質層２２と意図せず接触する可能性を低減するのに有利である。

【0056】

〔第４実施例〕
図１０、図１１及び図１２に示すように、第４実施例に係る電極組立体４００は、第３実施例の電極組立体３００とほぼ同じであるが、電極組立体４００の負極シート２０に第２凹溝２３及び第４凹溝２４を覆う第２絶縁部材７０が設けられていない点が異なる。

【0057】

第４実施例では、第２凹溝２３と第１保護ゴム５０との間の寸法関係は、Ｌ２＝Ｌ１、Ｗ２＝Ｗ１、０μｍ≦Ｔ２－Ｔ１≦２０μｍを満たす。

【0058】

第一絶縁部材６０と第二凹溝２３との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ４－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ４－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0059】

〔第５実施例〕
図１３、図１４及び図１５に示すように、第５実施例に係る電極組立体５００は、電極組立体５００において第１絶縁部材６０が設けられておらず、第１凹溝１３と第３凹溝１４内には第２保護ゴム８０が設けられている点を除いて、第４実施例の電極組立体４００とほぼ同じである。電極組立体５００の構造によって、第１絶縁部材６０と第２絶縁部材７０が占有する厚さ空間を省き、電極組立体５００のエネルギー密度を高めることができる。また、第１保護ゴム５０と第２保護ゴム８０との充填は絶縁作用を果たすことができるとともに、電極シートの表面平坦度を保証することができ、凹溝部位と電極シートの本体部との間の厚さ差を低減することができる。

【0060】

前記第２保護ゴム８０は第１凹溝１３及び第３凹溝１４の中に等面積で充填され、第２保護ゴム８０の周縁は前記正極活物質層１２に接触している。第２保護ゴム８０は硬化した後に、流動性を生じない。凹溝内の隙間をなくすことは、電極組立体５００が後続に加圧される過程で活物質が溢れるのを回避し、電極組立体５００の耐圧性能と使用寿命を向上させるのに有利である。

【0061】

本実施例では、負極シート２０に十分なリチウム埋め込み位置があることを保証し、リチウム析出リスクを低減するために、正極シート１０と負極シート２０の積層方向に沿って、第１凹溝１３の投影面積は第２凹溝２３の投影面積よりも大きい。前記第１凹溝１３の寸法は、前記第３凹溝１４の寸法と同じである。前記第２凹溝２３の寸法は、前記第４凹溝２４の寸法と同じである。

【0062】

再び図１４及び図１５を参照すると、第５実施例において、第２保護ゴム８０の幅は、第１凹溝１３の幅と同じＷ５である。第２保護ゴム８０の長さは、第１凹溝１３の長さと同じＬ５である。第１凹溝１３は、第３凹溝１４のサイズと同じであり、その深さがＴ３である。第２保護ゴム８０の厚さは、Ｔ４である。ここで、０μｍ≦Ｔ４－Ｔ３≦２０μｍ。第２保護ゴム８０の厚さは、前記第１凹溝１３と前記第３凹溝１４との深さよりも小さいかまたはそれに等しい。

【0063】

正極タブ４１の幅はＷ０であり、正極タブ４１の長さはＬ０である。第２凹溝２３の幅はＷ２であり、第２凹溝２３の長さはＬ２である。ここで、１ｍｍ≦Ｌ２－Ｌ０≦５ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ２－Ｗ０≦５ｍｍである。

【0064】

第１凹溝１３と第２凹溝２３との間の寸法関係は、１ｍｍ≦Ｌ５－Ｌ２≦１０ｍｍ、１ｍｍ≦Ｗ５－Ｗ２≦１０ｍｍを満たす。

【0065】

本願の実施形態は、さらに、包装ケース（図示せず）と、上記の何れか１つの実施例又は実施例の組合せに記載の電極組立体とを備える電気化学デバイスを提供し、前記電極組立体は、前記包装ケースの中に収容されている。

【0066】

以上の実施形態は、本願の技術的態様を説明するためにのみ使用され、本願発明を限定するものではない。上述の好ましい実施形態を参照して本願発明を詳細に説明したが、当業者は、本願の技術的態様に対して修正したり、同等に置き換えたりして得られたものがいずれも本願の技術的態様の精神と範囲から逸脱していないと理解すべきである。

【符号の説明】

【0067】

１００、２００、３００、４００、５００ 電極組立体
１０ 正極シート
１０１ 第１端
１０２ 第２端
１０３ 第１側辺
１０４ 第２側辺
１１ 正極集電体
１２ 正極活物質層
１３ 第１凹溝
１４ 第３凹溝
２０ 負極シート
２１ 負極集電体
２２ 負極活物質層
２３ 第２凹溝
２４ 第４凹溝
３０ セパレータ
４１ 正極タブ
４２ 負極タブ
５０ 第１保護ゴム
６０ 第１絶縁部材
７０ 第２絶縁部材
８０ 第２保護ゴム

【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】

【手続補正書】

【提出日】2023-04-05

【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】

正極集電体と前記正極集電体の表面に設ける正極活物質層とを含む正極シートと、
負極集電体と前記負極集電体の表面に設ける負極活物質層とを含む負極シートと、
前記正極シートと前記負極シートとの間に設けられるセパレータと、
前記正極集電体と電気的に接続する正極タブと、を備える電極組立体であって、
前記正極活物質層には第１凹溝が設けられ、前記正極タブの一端は前記第１凹溝内に設けられ、且つ前記正極集電体と電気的に接続し、
前記負極活物質層には第２凹溝が設けられ、前記第２凹溝は前記第１凹溝に対応し、前記第２凹溝は前記電極組立体の厚さ方向に沿って前記負極集電体まで延び、前記第２凹溝の内部には第１保護ゴムが設けられていることを特徴とする電極組立体。

【請求項2】

前記電極組立体の厚さ方向に沿って、前記第１保護ゴムの厚さは、前記第２凹溝の深さよりも小さいかまたはそれに等しい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】

前記正極シートは、対向して設けられた第１端と第２端とを含み、前記第１端から前記第２端に向かって延びる方向において、前記正極タブの幅は前記第２凹溝の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電極組立体。

【請求項4】

前記第１保護ゴムの周縁部は、前記負極活物質層に接触し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5】

前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートは、順次に捲回されて設置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6】

前記正極シートには、前記第１凹溝を覆う第１絶縁部材が設けら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7】

前記第１絶縁部材は、前記正極活物質層の一部を被覆していることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体。

【請求項8】

前記負極シートには、前記第２凹溝を覆う第２絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の電極組立体。

【請求項9】

前記第２凹溝の幅はＷ２であり、前記第２絶縁部材の幅はＷ３であり、前記第１絶縁部材の幅はＷ４であり、ここで、Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４であることを特徴とする請求項８に記載の電極組立体。

【請求項10】

前記第２絶縁部材は、前記負極活物質層の一部を被覆していることを特徴とする請求項８に記載の電極組立体。

【請求項11】

前記電極組立体の厚み方向において、前記第１絶縁部材の投影面積は、前記第２絶縁部材の投影面積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の電極組立体。

【請求項12】

前記第一凹溝内には、第二保護ゴムが設けら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13】

前記第２保護ゴムの周縁部は、前記正極活物質層に接触していることを特徴とする請求項１２に記載の電極組立体。

【請求項14】

包装ケースと、請求項１～１３の何れか一項に記載の電極組立体とを備え、前記電極組立体は、前記包装ケースの中に収容されることを特徴とする電気化学デバイス。

【国際調査報告】