特表 2024-524275 電極シート及び電池

(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】2024-07-05

(54)【発明の名称】電極シート及び電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/13 20100101AFI20240628BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240628BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20240628BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20240628BHJP

【ＦＩ】

H01M4/13

H01M10/04 W

H01M10/0587

H01M50/533

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579354

(86)(22)【出願日】2022-11-04

(85)【翻訳文提出日】2023-12-22

(86)【国際出願番号】 CN2022130055

(87)【国際公開番号】W WO2023078428

(87)【国際公開日】2023-05-11

(31)【優先権主張番号】202122693996.7

(32)【優先日】2021-11-04

(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】521555605

【氏名又は名称】珠海冠宇電池股分有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｚｈｕｈａｉ ＣｏｓＭＸ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ２０９， Ｚｈｕｆｅｎｇ Ｒｏａｄ， Ｊｉｎｇ’ａｎ Ｔｏｗｎ， Ｄｏｕｍｅｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ， Ｚｈｕｈａｉ Ｃｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ，ｐ，ｒ，Ｃｈｉｎａ， （１ｓｔ Ｆｏｏｒ ，Ａ ｐｌａｎｔ ｓｏｕｔｈ ｓｅｃｔｉｏｎ）

(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】鄒 滸

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

5H043

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028CC12

5H029AJ11

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL01

5H029AL02

5H029AL06

5H029AL07

5H029AM00

5H029AM07

5H029BJ02

5H029BJ04

5H029BJ14

5H029HJ04

5H043AA01

5H043BA19

5H043CA03

5H043CA08

5H043HA17E

5H043LA02E

5H050AA14

5H050CA01

5H050CA08

5H050CB01

5H050CB02

5H050CB07

5H050CB08

5H050FA05

5H050HA04

(57)【要約】

本発明は電極シート及び電池を提供する。本発明による電極シートは集電体と活物質層とを含み、前記集電体は第１のセグメントを含み、前記第１のセグメントの少なくとも一方の面には第１の塗布領域、第２の塗布領域及び溝領域が分布され、前記第２の塗布領域は遷移領域を含み、前記集電体の幅方向において、前記遷移領域は前記溝領域と前記集電体の縁部との間に位置し、前記活物質層は前記第１の塗布領域及び前記第２の塗布領域内の前記集電体表面に付着され、前記第２の塗布領域内の前記活物質層の厚さは前記第１の塗布領域内の前記活物質層の厚さより小さい。本発明は、少なくとも電極シートが破断しやすい技術的問題を解決する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極シートであって、
集電体（１０）と活物質層（２０）とを含み、
前記集電体（１０）は第１のセグメント（１１）を含み、前記第１のセグメント（１１）の少なくとも一方の面には第１の塗布領域（３１）、第２の塗布領域（３２）及び溝領域（３３）が分布され、
前記第２の塗布領域（３２）は遷移領域（３２１）を含み、前記集電体（１０）の幅方向において、前記遷移領域（３２１）は前記溝領域（３３）と前記集電体（１０）の縁部との間に位置し、
前記活物質層（２０）は、前記第１の塗布領域（３１）及び前記第２の塗布領域（３２）内の前記集電体（１０）の表面に付着されており、
前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の厚さは、前記第１の塗布領域（３１）内の前記活物質層（２０）の厚さより小さい
ことを特徴とする電極シート。

【請求項2】

前記第１の塗布領域（３１）は、前記第１のセグメント（１１）の長手方向及び幅方向の縁部まで延在し、
前記溝領域（３３）及び前記第２の塗布領域（３２）はいずれも前記第１の塗布領域（３１）の長手方向の中央に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項3】

前記集電体（１０）の長手方向において、前記溝領域（３３）の長さと前記遷移領域（３２１）の長さとの比の値はＳであり、ここで、５≧Ｓ≧１である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項4】

前記集電体（１０）の幅方向において、前記遷移領域（３２１）の幅は２ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下であり、及び／又は
前記集電体（１０）の幅方向において、前記溝領域（３３）の幅は９ｍｍ以上且つ３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項5】

前記第２の塗布領域（３２）は余剰領域（３２２）を更に含み、
前記集電体（１０）の幅方向において、前記余剰領域（３２２）と前記遷移領域（３２１）は位置が互いに対向し、前記余剰領域（３２２）の幅は０ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項6】

前記第１のセグメント（１１）の両面にはいずれも前記第１の塗布領域（３１）、前記第２の塗布領域（３２）及び前記溝領域（３３）が分布され、
前記第１の塗布領域（３１）、前記第２の塗布領域（３２）及び前記溝領域（３３）はそれぞれ、前記第１のセグメント（１１）の両面における分布位置が互いに対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項7】

前記集電体（１０）の両面にある前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面形状は同じであるか、又は
前記集電体（１０）の両面にある前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面形状は異なる
ことを特徴とする請求項６に記載の電極シート。

【請求項8】

前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面は、平面状、波面状、又は傾斜状である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項9】

タブ（５０）を更に含み、
前記タブ（５０）は、互いに接続された接続セグメント（５１）と延出セグメント（５２）を含み、
前記接続セグメント（５１）は、前記集電体（１０）の両面にある前記溝領域（３３）のうちの１つの前記溝領域（３３）に固定接続され、前記延出セグメント（５２）は、前記集電体（１０）の幅方向に沿って前記第１の塗布領域（３１）の外部まで延在する
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電極シート。

【請求項10】

前記第１の塗布領域（３１）に付着される前記活物質層（２０）の厚さは２０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記第２の塗布領域（３２）に付着される前記活物質層（２０）の厚さは０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記タブ（５０）の厚さは、１００μｍ以上であり且つ５００μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電極シート。

【請求項11】

ケースと、ケース内に収容されたセルとを含む電池であって、
前記セルは、正極シート、負極シート、及び、前記正極シートと前記負極シートの間に介在されたセパレータを含み、前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータは積層されて巻回され、
前記正極シートと前記負極シートのうちの少なくとも一方が請求項１～９のいずれか１項に記載の電極シートである
ことを特徴とする電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

＜関連出願の相互参照＞
本願は、２０２１年１１月０４日に中国特許庁に提出した、出願番号が２０２１２２６９３９９６．７であり、出願の名称が「電極シート及び電池」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は参照により本願に組み込まれる。

【0002】

本発明は、電池の技術分野に関し、特に電極シート及び電池に関する。

【背景技術】

【0003】

リチウム電池は、環境にやさしいグリーンエネルギーとして、近年急速に発展している。それと同時に、リチウム電池の性能に対する消費者の要求もますます高くなっており、リチウム電池に高い容量を有することだけでなく、充放電レートへのニーズを満たすことも求められている。

【0004】

リチウム電池では、タブを電極シートの中間位置に接続することにより、電池の内部抵抗及び温度上昇を減少させて電池の充放電レートを高めることを達成できる。ただし、電極シートの中間位置における集電体には活物質層が塗布されているため、タブを接続するためには集電体上の活物質層を洗浄除去する必要がある。関連技術では、タブが溶接される溝の縁部にある活物質及び集電体を一緒に切り取って、電極シートにおいて切欠き付きの溝を形成する。しかし、従来技術の裁断過程においては、電極シートが破断しやすく、加工される電池の品質に影響を与える。

【0005】

このため、電極シートが破断しやすい技術的問題を解決するための電極シート及び電池の開発が急務である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、少なくとも電極シートが破断しやすい技術的問題を解決するための電極シート及び電池を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、電極シートを提供する。該電極シートは集電体と活物質層とを含み、前記集電体は第１のセグメントを含み、前記第１のセグメントの少なくとも一方の面には第１の塗布領域、第２の塗布領域及び溝領域が分布されている。前記第２の塗布領域は遷移領域を含み、前記集電体の幅方向において、前記遷移領域は前記溝領域と前記集電体の縁部との間に位置する。前記活物質層は、前記第１の塗布領域及び前記第２の塗布領域内の前記集電体の表面に付着され、前記第２の塗布領域内の前記活物質層の厚さは、前記第１の塗布領域内の前記活物質層の厚さより小さい。

【0008】

本発明による電極シートでは、前記第１の塗布領域、前記第２の塗布領域、及び、タブを溶接するための前記溝領域を設け、前記第２の塗布領域は遷移領域を含み、前記遷移領域は前記溝領域と前記集電体の縁部との間に位置し、前記第２の塗布領域内の活物質層の厚さは前記第１の塗布領域内の活物質層の厚さより小さい。このような構造によれば、従来技術のように裁断時に前記溝領域の先端部分を切り取る必要がなく、電極シートを裁断加工する際に裁断位置を広い前記遷移領域に設けることができ、したがって前記溝領域が裁断されることを回避して、裁断の難しさを低減させ、電極シート破断の問題を効果的に解決することができ、ひいては電極シートの破断による電池の使用安全性への影響を回避する。また、厚さが小さい第２の塗布領域を設けることによって、タブが溶接された後、タブの溶接により電極シートの厚さが不均一になる現象を効果的に解消することができ、したがって最終的に得られる巻回セルの厚さが均一になり、結果的には製造される電池の体積を小さくして電池のエネルギー密度を高めることができる。

【0009】

可能な一実施形態において、前記第１の塗布領域は、前記第１のセグメントの長手方向及び幅方向の縁部まで延在し、前記溝領域と前記第２の塗布領域はいずれも前記第１の塗布領域の長手方向の中央に位置する。

【0010】

可能な一実施形態において、前記集電体の長手方向において、前記溝領域の長さと前記遷移領域の長さの比の値はＳであり、ここで、５≧Ｓ≧１である。

【0011】

可能な一実施形態において、前記集電体の幅方向において、前記遷移領域の幅は２ｍｍ以上であり且つ５ｍｍ以下であり、及び／又は
前記集電体の幅方向において、前記溝領域の幅は９ｍｍ以上であり且つ３０ｍｍ以下である。

【0012】

可能な一実施形態において、前記第２の塗布領域は余剰領域を更に含み、前記集電体の幅方向において、前記余剰領域は前記遷移領域の位置に対向し、且つ前記余剰領域の幅は０ｍｍ以上であり且つ５ｍｍ以下である。

【0013】

可能な一実施形態において、前記第１のセグメントの両面にはいずれも前記第１の塗布領域、前記第２の塗布領域及び前記溝領域が分布されており、且つ前記第１の塗布領域、前記第２の塗布領域及び前記溝領域はそれぞれ、前記第１のセグメントの両面における分布位置が互いに対応する。

【0014】

可能な一実施形態において、前記集電体の両面の前記第２の塗布領域内の前記活物質層は表面形状が同じであるか、又は
前記集電体の両面の前記第２の塗布領域内の前記活物質層は表面形状が異なる。

【0015】

可能な一実施形態において、前記第２の塗布領域内の前記活物質層の表面は、平面状、波面状、又は傾斜状である。

【0016】

可能な一実施形態において、前記電極シートはタブを更に含み、前記タブは、互いに接続する接続セグメントと延出セグメントを含み、前記接続セグメントは、前記集電体の両面にある前記溝領域のうちの１つの前記溝領域に固定接続され、前記延出セグメントは、前記集電体の幅方向に沿って前記第１の塗布領域の外部まで延在する。

【0017】

可能な一実施形態において、前記第１の塗布領域に付着される前記活物質層の厚さは２０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記第２の塗布領域に付着される前記活物質層の厚さは０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記タブの厚さは１００μｍ以上であり且つ５００μｍ以下である。

【0018】

本発明は電池を更に提供する。該電池は、ケースと、ケース内に収容されたセルとを含み、前記セルは正極シート、負極シート、及び、前記正極シートと前記負極シートの間に介在されたセパレータを含み、前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータは積層されて巻回され、前記正極シートと前記負極シートのうちの少なくとも一方が上述した電極シートである。

【発明の効果】

【0019】

本発明による電極シートでは、前記第２の塗布領域が設けられ、前記第２の塗布領域内の前記活物質層の厚さが前記第１の塗布領域内の前記活物質層の厚さより小さいため、タブが溶接された後にタブの溶接により電極シートの厚さが不均一になる現象を効果的に解消することができ、結果的には製造される電池の体積を小さくして電池のエネルギー密度を高めることができる。

【0020】

本発明による電極シート及び電池では、前記溝領域と前記第２の塗布領域はいずれも前記第１の塗布領域の長手方向の中央に位置するため、このような電極シート構造を用いて電池を加工した後、前記溝領域はタブを溶接するために用いられて、タブの並列接続が実現されやすく、電池の供給電流を小さくして、電池の内部抵抗を低減させ、電池の発熱が少ない。そのため、急速充電又は放電時に発生する熱が少なくて、電池の充放電レートの向上に有利である。

【0021】

上述した本発明の実施例が解決しようとする課題、技術案を構成する技術的構成、及びこれら技術案の技術的構成による有益な効果に加えて、本発明の実施例による電極シート及び電池によって解決できる他の技術的課題、技術案に含まれる他の技術的構成、及びこれら技術的構成による有益な効果については、具体的な実施形態においてより詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

本発明の実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下に、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に紹介する。明らかに、以下に説明される図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働を払わずにこれらの図面に基づいて他の図面を得ることもできる。

【図1】本発明の実施例による電極シートの構造概略図である。

【図2】本発明の実施例による電極シートの図１におけるＡ－Ａ断面の構造概略図である。

【図3】本発明の実施例による電極シートの別の構造概略図である。

【図4】本発明の実施例による電極シートの図３におけるＢ－Ｂ断面の構造概略図である。

【図5】本発明の実施例による電極シート原反の構造概略図である。

【図6】本発明の実施例による電極シート原反の図５のＣ－Ｃ断面の構造概略図である。

【図7】本発明の実施例による電極シート原反の図５のＣ－Ｃ断面の別の構造概略図である。

【図8】本発明の実施例による電極シート原反の図５のＣ－Ｃ断面の別の構造概略図である。

【図9】本発明の実施例による電極シート原反の図５のＣ－Ｃ断面の別の構造概略図である。

【図10】本発明の実施例による電極シート原反の図５のＣ－Ｃ断面の別の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明における図面を参照して、本発明における技術案を明らかで完全に説明する。明らかに、説明された実施例は、本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働を行わずに得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護の範囲に属する。

【0024】

電池構造において、一般にはタブを電極シートの端部付近に溶接し、電池に加工された後、複数のタブ同士を直列に接続する。そのため、電池の内部抵抗が増大し、電池の発熱量が大きくなって、電池の急速充電分野への応用に影響を与える。電池の内部抵抗及び温度上昇の問題を緩和するためには、タブを電極シートの中央付近に溶接し、タブ同士を並列に接続することができる。これにより、電池の内部抵抗を低減し、電池の発熱量を低減することができ、電池の充放電レートの向上に有利である。

【0025】

しかし、タブを電極シートの中央付近に溶接すると、電極シートの厚さ分布が不均一になりやすく、最終的に巻回されて得るセルの平坦性に影響を与え、電池の厚さ増大につながる。電極シートの厚さ分布を改善するために、関連技術では、電極シートにおいてタブが溶接される位置にある活物質及び集電体を一緒に切り取ることにより、１つの切欠きが設けられた溝を作ってタブの溶接に用いる。このような構造は、電極シート裁断プロセスにおいて、裁断誤差の影響により裁断ラインの位置がずれて、電極シートが破断する問題が発生しやすく、電池の使用安全性に影響を与える。

【0026】

このような背景に鑑みて、本発明による電極シート及び電池では、電極シートの構造を改良することにより、第１の塗布領域、第２の塗布領域、及び、タブを溶接するための溝領域を設け、第２の塗布領域の遷移領域が溝領域と第１の塗布領域の縁部の間に接続され、且つ第２の塗布領域内の活物質層の厚さを第１の塗布領域内の活物質層の厚さより小さくする。このような構造によれば、溝領域の縁部を切り取る必要がなくなり、電極シートを裁断加工する際に電極シートが破断する問題を効果的に解決することができ、電極シートの加工不良が発生して電池の使用安全性に影響を与えることを回避できる。

【0027】

以下、図面を参照して本発明の実施例による電極シート及び電池を説明する。

【0028】

図１と図２に示すように、本発明は電極シートを提供し、電極シートは集電体１０と活物質層２０とを含み、集電体１０は第１のセグメント１１を含み、第１のセグメント１１の少なくとも一方の面においては第１の塗布領域３１、第２の塗布領域３２及び溝領域３３が分布されている。

【0029】

図１に示すように、集電体１０はシート状であり、Ｘが示す方向は、第１の塗布領域３１の長手方向、即ち集電体１０の長手方向であり、Ｙが示す方向は、第１の塗布領域３１の幅方向、即ち集電体１０の幅方向である。第１の塗布領域３１は、第１のセグメント１１の長手方向及び幅方向の縁部まで延在し、即ち第１の塗布領域３１の長さは第１のセグメント１１の長さと等しく、第１の塗布領域３１の幅は第１のセグメント１１の幅と等しい。具体的な一例において、溝領域３３の両端及び第２の塗布領域３２の両端はそれぞれ第１の塗布領域３１に接し合う。

【0030】

図１と図２に示すように、第２の塗布領域３２は遷移領域３２１を含み、且つ集電体１０の幅方向において、遷移領域３２１は溝領域３３と集電体１０の縁部との間に位置する。

【0031】

溝領域３３内の集電体１０の表面にはいずれも活物質層２０が付着されていない。活物質層２０は、第１の塗布領域３１及び第２の塗布領域３２内の集電体１０の表面に付着され、且つ第２の塗布領域３２内の活物質層２０の厚さは、第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さより小さい。

【0032】

本発明による電極シートでは、第１の塗布領域３１、第２の塗布領域３２及び溝領域３３を設け、図３と図４に示すように、溝領域３３はタブ５０を溶接するために用いられ、第２の塗布領域３２は遷移領域３２１を含み、遷移領域３２１は溝領域３３と集電体１０の縁部との間に位置する。このような構造によれば、溝領域３３の先端部分を切除する必要がなくなり、電極シートを裁断加工する際に電極シートが破断する問題を効果的に解決することができ、電極シートの加工不良が発生して電池の使用安全性に影響を与えることを回避できる。

【0033】

本発明による電極シートでは、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の厚さが第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さより小さく、且つ第２の塗布領域３２が設けられているので、溝領域３３にタブ５０が溶接された後、タブ５０の溶接により招来される電極シートの厚さが不均一になる現象を効果的に解消することができ、電極シート構造に起因するセル表面の平坦性問題を改善することに有利であり、結果的に電池のエネルギー密度を高めることができる。

【0034】

可能な一実施形態において、図１と図３に示すように、溝領域３３と第２の塗布領域３２はいずれも第１の塗布領域３１の長手方向の中央に位置する。このような電極シート構造によれば、電池に加工された後、溝領域３３がタブ５０を溶接するために用いられ、タブ５０の並列接続を実現しやすく、電池の供給電流を減少させ、電池の内部抵抗を減少させて、電池の発熱が少ないので、充放電時の発熱が小さく、電池の充放電レートの向上に有利である。

【0035】

可能な一実施形態において、集電体１０の長手方向に沿って、溝領域３３の長さと遷移領域３２１の長さとの比はＳであり、ここで、５≧Ｓ≧１である。溝領域３３内においてタブ５０を溶接するために十分なスペースを確保するように、溝領域３３は遷移領域３２１より若干長くてもよい。さらに、溝領域３３の長さと遷移領域３２１の長さとの比Ｓを５以下にすることにより、溝領域３３が長すぎて電池のエネルギー密度に影響することを回避できる。ここで、溝領域３３の長手方向及び遷移領域３２１の長手方向は、集電体１０の長手方向と一致する。

【0036】

可能な一実施形態において、集電体１０の長手方向において、溝領域３３の長さと遷移領域３２１の長さとの比Ｓは、１、２、３、４又は５であってもよい。

【0037】

可能な一実施形態において、集電体１０の幅方向において、遷移領域３２１の幅は２ｍｍ～５ｍｍである。遷移領域３２１の幅方向及び溝領域３３の幅はいずれも集電体１０の幅方向と一致する。

【0038】

可能な一実施形態において、集電体１０の幅方向において、遷移領域３２１の幅は２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ又は５ｍｍであってもよい。

【0039】

可能な一実施形態において、集電体１０の幅方向において、溝領域３３の幅は９ｍｍ～３０ｍｍである。

【0040】

可能な一実施形態において、集電体１０の幅方向において、溝領域３３の幅は９ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ又は３０ｍｍであってもよい。

【0041】

なお、タブ５０の溶接効果を保証するために、溝領域３３内の集電体１０の表面には活物質層２０が付着されなく、溝領域３３においてタブ５０を溶接するために十分なスペースを確保するために、溝領域３３の長さをタブ５０の幅より大きくする。例えば、溝領域３３の長さは１２ｍｍであってもよく、タブ５０の幅は４ｍｍ、５ｍｍ又は６ｍｍであってもよく、遷移領域３２１の長さはタブ５０の幅と同じ、即ち４ｍｍ、５ｍｍ又は６ｍｍであってもよい。このように、溝領域３３にタブ５０を溶接する際に、十分な安全距離を確保して、活物質層２０が付着される位置にタブ５０が溶接されることを回避することができる。

【0042】

可能な一実施形態において、図１と図３に示すように、第２の塗布領域３２は余剰領域３２２を更に含み、集電体１０の幅方向において、余剰領域３２２は遷移領域３２１の位置に対向し、余剰領域３２２の幅は０ｍｍ～５ｍｍである。余剰領域３２２の幅方向は集電体１０の幅方向と一致する。

【0043】

可能な一実施形態において、電極シートには余剰領域３２２が含まれてもよく、余剰領域３２２の幅は１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ又は５ｍｍであってもよい。もちろん、電極シートには余剰領域３２２が含まれなくてもよく、即ち余剰領域３２２の幅は０ｍｍであってもよい。電極シートに余剰領域３２２が含まれるか否かは、裁断ライン６０の裁断位置に従う。

【0044】

余剰領域３２２の長さは、遷移領域３２１の長さと等しくてもよい。電極シートを裁断する前、電極シートの余剰領域３２２と隣接する他の電極シートの遷移領域３２１とは一体に接続された状態であり、電極シートが裁断された後、電極シートの余剰領域３２２と隣接する他の電極シートの遷移領域３２１が切り分けられる。このように、電極シートの裁断及び製造効率を更に向上させるとともに、電極シートが搭載される電池のエネルギー密度を確保する。

【0045】

なお、図１と図６に示すように、余剰領域３２２内の集電体１０の表面には漏れなく活物質層２０が付着される。余剰領域３２２と遷移領域３２１はいずれも第１の塗布領域３１の長手方向の中央に位置し、且つ余剰領域３２２と遷移領域３２１は、第１の塗布領域３１の長手方向における位置が同じである。余剰領域３２２と遷移領域３２１は第１の塗布領域３１において第１の塗布領域３１の幅方向における位置が対向し、余剰領域３２２と遷移領域３２１はそれぞれ第１の塗布領域３１の幅方向の両端に位置してもよい。

【0046】

可能な一実施形態において、図３と図４に示すように、上述した電極シートはタブ５０を更に含み、タブ５０は、互いに接続された接続セグメント５１と延出セグメント５２を含み、接続セグメント５１は溝領域３３に固定接続され、延出セグメント５２は、集電体１０の幅方向に沿って、遷移領域３２１を通って第１の塗布領域３１の外部まで延在する。

【0047】

可能な一実施形態において、接続セグメント５１は溝領域３３に溶接接続される。タブ５０と溝領域３３との接続は、レーザ溶接によって実現されることができる。

【0048】

延出セグメント５２は、接続セグメント５１に接続される部分であり、延出セグメント５２は、電極シートの側辺から突き出して電池の正極端又は負極端に接続されるために用いられる。延出セグメント５２は、遷移領域３２１を通って第１の塗布領域３１の外部まで延在し、延出セグメント５２は、遷移領域３２１の表面に密着するように第１の塗布領域３１の外部まで延びてもよい。

【0049】

可能な一実施形態においては、延出セグメント５２の厚さと、遷移領域３２１内に塗布された活物質層２０の厚さとが重ねられた後、第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さ以下である。これにより、タブ５０の溶接により電極シートの局所的な厚さが厚くなることはなく、電極シートの厚さ分布が均一になり、電極シートがセルに巻回された後、電極シート構造に起因するセル表面の平坦性問題の改善に有利であり、セルの体積が大きくなって電池のエネルギー密度に影響を与えることを回避することができる。

【0050】

可能な一実施形態においては、延出セグメント５２の厚さと、遷移領域３２１内に塗布された活物質層２０の厚さとが重ねられた後、第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さより大きくなるが、遷移領域３２１内の活物質層２０の厚さが第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さより小さいので、このような構造であっても、遷移領域３２１が設けられていない電極シート構造に対しては、タブ５０溶接後の電極シートの厚さの均一分布に有利であり、遷移領域３２１が設けられていない電極シート構造に対しては、電極シートの破断問題を回避できるとともに、電極シートが巻回されて作製されるセルの厚さをある程度小さくすることができ、電池のエネルギー密度に悪影響を与えることを回避する。

【0051】

可能な一実施形態において、第１のセグメント１１の一方の面には第１の塗布領域３１、第２の塗布領域３２及び溝領域３３が分布され、第１のセグメント１１の他方の面は全体が第１の塗布領域３１である。図には示されていない。

【0052】

可能な一実施形態において、図１と図６に示すように、第１のセグメント１１の両面にはいずれも第１の塗布領域３１、第２の塗布領域３２及び溝領域３３が分布され、且つ第１の塗布領域３１、第２の塗布領域３２及び溝領域３３はそれぞれ、第１のセグメント１１の両面における分布位置が互いに対応する。このような構造によれば、溝領域３３の裏面の対応する位置も溝領域３３であり、タブ５０を溶接する際に電極シートの応力を低減することができる。

【0053】

可能な一実施形態において、図３と図４に示すように、タブ５０は、集電体１０の両面の溝領域３３のうちの１つの溝領域３３に接続される。例えば、タブ５０の接続セグメント５１と集電体の一方の面の溝領域３３がレーザ溶接によって溶接接続されてもよい。

【0054】

可能な一実施形態において、図２に示すように、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の厚さは、第１の塗布領域３１の幅方向に沿って漸次増加するか又は漸次減少する勾配分布を呈する。

【0055】

可能な一実施形態において、図１０に示すように、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の厚さは一定である。

【0056】

可能な一実施形態において、第２の塗布領域３２内の活物質層２０は、まず均一に塗布され、その後第２の塗布領域３２の厚さ方向において勾配に従って除去されてもよい。

【0057】

可能な一実施形態において、図７に示すように、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の表面は波面状であり、即ち、第２の塗布領域３２内の活物質層２０は波形のブロック状であってもよい。

【0058】

可能な一実施形態において、図６に示すように、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の表面は傾斜状であり、即ち、第２の塗布領域３２内の活物質層２０は三角形のブロック状であってもよい。

【0059】

可能な一実施形態において、図１０に示すように、第２の塗布領域３２内の活物質層２０の表面は平面状であり、即ち、第２の塗布領域３２内の活物質層２０は矩形のブロック状であってもよい。

【0060】

可能な一実施形態において、集電体１０の両面にある第２の塗布領域３２内の活物質層２０の表面形状は同じであってもよく、異なってもよい。即ち、第１のセグメント１１の両面に分布している第２の塗布領域３２内の活物質層２０の形状は、同じであってもよく、異なってもよい。例えば、図５と図７に示すように、第１のセグメント１１の両面に分布している第２の塗布領域３２内の活物質層２０は、両方とも矩形のブロック状、又は両方とも表面が波面状、又は両方とも表面が傾斜状であってもよい。図８と図９に示すように、第１のセグメント１１の一方の面に分布している第２の塗布領域３２内の活物質層２０は矩形のブロック状であり、他方の面に分布している第２の塗布領域３２内の活物質層２０は表面が波面状であるか、又は他方の面に分布している第２の塗布領域３２内の活物質層２０は表面が傾斜状であってもよい。

【0061】

電池の大きさに応じて、電極シートにおける第２の塗布領域３２の寸法と溝領域３３の寸法を調整することができる。

【0062】

本実施例において、タブ５０が溶接される溝領域３３の周囲に対しては切取り処理を行う必要がないため、電極シートにおけるタブ５０の溶接位置への損傷を回避し、溝の位置における電極シートの破断及びタブ不良の問題を減少して改善する。

【0063】

可能な一実施形態において、集電体１０は、第１のセグメント１１の少なくとも一端に接続される第２のセグメント１２を更に含み、第２のセグメント１２の表面には活物質層２０が付着されていない。

【0064】

可能な一実施形態において、上述した電極シートは正極シートであってもよく、負極シートであってもよい。

【0065】

正極シートと負極シートにおける集電体１０の材料は、実際のニーズに応じて設置することができ、ここではこれ以上限定しない。例えば、正極シートにおける集電体１０はアルミニウム箔であってもよく、負極シートにおける集電体１０は銅箔であってもよい。

【0066】

正極シートと負極シートにおける活物質層２０中の活物質の種類と割合についても、実際のニーズに応じて設置することができ、ここではこれ以上限定しない。例えば、負極シートにおける活物質層２０中の活物質は黒鉛、ハードカーボン、シリコン、一酸化ケイ素などの材料を含んでもよく、正極シートにおける活物質層２０中の活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、マンガン酸リチウムなどの材料を含んでもよい。

【0067】

図５に示すように、本発明は、さらに電極シート原反を提供する。電極シート原反は上述した電極シートを含み、複数の電極シートは集電体１０の幅方向に沿って順次に接続される。電極シートの第１のセグメント１１は、隣接する電極シートの第１のセグメント１１に接続され、且つ電極シートの第２のセグメント１２は、隣接する電極シートの第２のセグメント１２に接続される。

【0068】

電極シート原反は、電極シートを加工するための材料であり、生産効率を向上させるために、通常、電極シート原反の表面に活物質層２０を塗布した後に電極シートの裁断を行う。電極シート裁断ステップにおいては、電極シート原反上の裁断ライン６０に沿って裁断を行って、電極シート原反を複数の電極シートに分割する。裁断ライン６０は、電極シートの長手方向に沿って延びる仮想の線であり、裁断完了後、裁断ライン６０の両側にある電極シート原反は２つの独立した電極シートになる。

【0069】

可能な一実施形態において、電極シートの第２の塗布領域３２の余剰領域３２２は、隣接する電極シートの第２の塗布領域３２の遷移領域３２１に接続される。このような構造によれば、図５と図７に示すように、電極シートを裁断する際、裁断ライン６０は第２の塗布領域３２を、２つの異なる電極シートにそれぞれ位置する余剰領域３２２と遷移領域３２１に分割し、且つ余剰領域３２２及び遷移領域３２１内の集電体１０の表面にいずれも活物質層２０が塗布されているので、電極シート原反の裁断誤差に起因して集電体１０の表面が電極シートの第１のセグメント１１における溝領域３３以外の部分から露出することを回避して、電池の品質及び電池の安全性能に影響を与えることを回避することができる。

【0070】

可能な一実施形態において、第１の塗布領域３１に付着される活物質層２０の厚さは２０μｍ～２００μｍであり、及び／又は、第２の塗布領域３２に付着される活物質層２０の厚さは０μｍ～２００μｍである。

【0071】

例えば、第１の塗布領域３１に付着される活物質層２０の平均厚さは２０μｍであり、第２の塗布領域３２に付着される活物質層２０の平均厚さは１０μｍであってもよい。又は、第１の塗布領域３１に付着される活物質層２０の平均厚さは１００μｍであり、第２の塗布領域３２に付着される活物質層２０の平均厚さは５０μｍ又は８０ｕｍであってもよい。又は、第１の塗布領域３１に付着される活物質層２０の平均厚さは２００μｍであり、第２の塗布領域３２に付着される活物質層２０の平均厚さは７０μｍ又は１００ｕｍであってもよい。第２の塗布領域３２内の活物質層２０の厚さが第１の塗布領域３１内の活物質層２０の厚さより小さいことを満たす。

【0072】

可能な一実施形態において、タブ５０の厚さは１００μｍ～５００μｍである。例えばタブ５０の平均厚さは、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ又は５００ｕｍであってもよい。

【0073】

本発明による電極シート原反では、図５に示すように、遷移領域３２１及び余剰領域３２２内の集電体１０の表面にはいずれも活物質層２０が塗布されるため、裁断誤差の影響により裁断ライン６０が集電体１０の幅方向に沿って上又は下へずれたとしても、結果的には遷移領域３２１及び当該遷移領域３２１に接する余剰領域３２２の面積の大きさが変化するに過ぎず、余剰領域３２２内の集電体１０が露出することも、余剰領域３２２の位置に切欠きが生じることもなく、したがって電極シートが破断する問題を確実に回避する。

【0074】

電極シート原反の裁断は、シート製造機又はシート製造捲回一体機によって実現されてもよく、レーザ裁断によって本実施例に係る電極シートを加工してもよい。

【0075】

本発明は、さらに電池を提供する。該電池は、ケースと、ケース内に収容されたセルとを含み、セルは、正極シート、負極シート、及び、正極シートと負極シートの間に介在されたセパレータを含み、正極シート、負極シート及びセパレータは積層されて巻回され、正極シートと負極シートのうちの少なくとも一方が上述した電極シートである。

【0076】

なお、本発明による電池では、正極シートが上述した電極シートであり、負極シートが通常の電極シートであってもよく、負極シートが上述した電極シートであり、正極シートが通常の電極シートであってもよく、もちろん、正極シートと負極シートのいずれも上述した電極シートであってもよい。

【0077】

本発明による電池では、上述した電極シートを採用しているため、セル表面は優れた平坦性を有して、電池のサイクル充放電過程において電極シートの表面が受ける応力の均一性が良く、電池の使用寿命を向上させ、電池の充放電レートの向上に有利である。

【0078】

セパレータは、正極シートと負極シートを隔離し、正極シートと負極シートが接触して短絡することを防止する。また、セパレータは、電解液における電解質イオンを通過させる機能も有する。

【0079】

セパレータは、基材とコーティング層を含んでもよく、ここで、基材は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｔｈｅｎｅ、ＰＥ）単層フィルム、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＰＰ）単層フィルム、又はポリプロピレン-ポリエチレン-ポリプロピレンの３層複合フィルムであってもよく、コーティング層は、多孔質シリカ、酸化アルミニウム、二酸化チタン及び二酸化ジルコニウムのうちの少なくとも1つであってもよい。

【0080】

ケース内にはさらに電解液が充填されており、セルは電解液に浸漬される。

【0081】

可能な一実施形態において、上述したセルは巻回構造のセルであってもよい。

【0082】

可能な一実施形態において、上述した電池はパウチ電池、アルミシェル電池又は円筒電池であってもよい。

【0083】

なお、本発明の説明において、使用される用語「中心」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「先端」、「底端」、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「鉛直」、「水平」、「内」、「外」、「軸方向」、「周方向」等により示される方向又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、単に本発明の説明及び説明を簡略化するためのものに過ぎず、かかる位置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の構造及び操作であることを指示又は暗示するものではないため、本発明に対する制限と理解すべきではない。

【0084】

なお、用語「第１の」、「第２の」は、説明のために使用されるものに過ぎず、相対的な重要性を指示したり暗示するか、又は示される技術的特徴の数を暗黙的に示すものと理解すべきではない。よって、「第１の」、「第２の」の特徴は、明示的または暗黙的に１つまたはそれ以上の特徴を含むことができる。本発明の説明において、「複数」は、特に明記しない限り、少なくとも２つ、例えば、２つ、３つなどを意味する。

【0085】

本発明において、特に明記しない限り、用語「取り付け」、「つながる」、「接続」、「固定」などは、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、または一体となってもよく、機械的接続であってもよく、電気的接続であってもよく、または互いに通信してもよく、直接接続されてもよく、中間媒体を介して間接的に接続されてもよく、２つの素子の内部の連通や２つの素子の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記の用語の本発明における具体的な意味を理解することができる

【0086】

本発明において、特に明記しない限り、第１の構成が第２の構成の「上」または「下」にあるとは、第１及び第２の構成が直接接触することを含んでもよく、第１及び第２の構成が直接接触ではなく、それらの間の別の構成を介して接触することを含んでもよい。また、第１の構成が第２の構成の「上」、「上方」及び「上面」にあるとは、第１の構成が第２の構成の真上及び斜め上方にあることを含み、又は第１の構成の水平高さが第２の構成より高いことのみを示す。第１の構成が第２の構成の「下」、「下方」及び「下」にあるとは、第１の構成が第２の構成の真下及び斜め下方にあることを含み、又は第１の構成の水平高さが第２の構成より小さいことのみを示す。

【0087】

最後に説明すべきものとして、以上の各実施例は、本発明の技術案を説明するために使用されるものに過ぎず、それに対する限定にはならない。前述の各実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、前述の各実施例に記載された技術案を修正したり、その一部又は全部の技術的特徴を均等に置き換えたりすることができ、これらの修正又は置換は、対応する技術案の本質を本発明の各実施例の技術案の範囲から逸脱させないことを理解すべきである。

【符号の説明】

【0088】

１０－集電体
２０－活物質層
１１－第１のセグメント
１２－第２のセグメント
３１－第１の塗布領域
３２－第２の塗布領域
３２１－遷移領域
３２２－余剰領域
３３－溝領域
５０－タブ
５１－接続セグメント
５２－延出セグメント
６０－裁断ライン

【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】2023-12-22

【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】

電極シートであって、
集電体（１０）と活物質層（２０）とを含み、
前記集電体（１０）は第１のセグメント（１１）を含み、前記第１のセグメント（１１）の少なくとも一方の面には第１の塗布領域（３１）、第２の塗布領域（３２）及び溝領域（３３）が分布され、
前記第２の塗布領域（３２）は遷移領域（３２１）を含み、前記集電体（１０）の幅方向において、前記遷移領域（３２１）は前記溝領域（３３）と前記集電体（１０）の縁部との間に位置し、
前記活物質層（２０）は、前記第１の塗布領域（３１）及び前記第２の塗布領域（３２）内の前記集電体（１０）の表面に付着されており、
前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の厚さは、前記第１の塗布領域（３１）内の前記活物質層（２０）の厚さより小さい
ことを特徴とする電極シート。

【請求項2】

前記第１の塗布領域（３１）は、前記第１のセグメント（１１）の長手方向及び幅方向の縁部まで延在し、
前記溝領域（３３）及び前記第２の塗布領域（３２）はいずれも前記第１の塗布領域（３１）の長手方向の中央に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項3】

前記集電体（１０）の長手方向において、前記溝領域（３３）の長さと前記遷移領域（３２１）の長さとの比の値はＳであり、ここで、５≧Ｓ≧１である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項4】

前記集電体（１０）の幅方向において、前記遷移領域（３２１）の幅は２ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下であり、及び／又は
前記集電体（１０）の幅方向において、前記溝領域（３３）の幅は９ｍｍ以上且つ３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項5】

前記第２の塗布領域（３２）は余剰領域（３２２）を更に含み、
前記集電体（１０）の幅方向において、前記余剰領域（３２２）と前記遷移領域（３２１）は位置が互いに対向し、前記余剰領域（３２２）の幅は０ｍｍ以上且つ５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項6】

前記第１のセグメント（１１）の両面にはいずれも前記第１の塗布領域（３１）、前記第２の塗布領域（３２）及び前記溝領域（３３）が分布され、
前記第１の塗布領域（３１）、前記第２の塗布領域（３２）及び前記溝領域（３３）はそれぞれ、前記第１のセグメント（１１）の両面における分布位置が互いに対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項7】

前記集電体（１０）の両面にある前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面形状は同じであるか、又は
前記集電体（１０）の両面にある前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面形状は異なる
ことを特徴とする請求項６に記載の電極シート。

【請求項8】

前記第２の塗布領域（３２）内の前記活物質層（２０）の表面は、平面状、波面状、又は傾斜状である
ことを特徴とする請求項１に記載の電極シート。

【請求項9】

タブ（５０）を更に含み、
前記タブ（５０）は、互いに接続された接続セグメント（５１）と延出セグメント（５２）を含み、
前記接続セグメント（５１）は、前記集電体（１０）の両面にある前記溝領域（３３）のうちの１つの前記溝領域（３３）に固定接続され、前記延出セグメント（５２）は、前記集電体（１０）の幅方向に沿って前記第１の塗布領域（３１）の外部まで延在する
ことを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電極シート。

【請求項10】

前記第１の塗布領域（３１）に付着される前記活物質層（２０）の厚さは２０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記第２の塗布領域（３２）に付着される前記活物質層（２０）の厚さは０μｍより大きく且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記タブ（５０）の厚さは、１００μｍ以上であり且つ５００μｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電極シート。

【請求項11】

ケースと、ケース内に収容されたセルとを含む電池であって、
前記セルは、正極シート、負極シート、及び、前記正極シートと前記負極シートの間に介在されたセパレータを含み、前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータは積層されて巻回され、
前記正極シートと前記負極シートのうちの少なくとも一方が請求項１～８のいずれか１項に記載の電極シートである
ことを特徴とする電池。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

可能な一実施形態において、前記第１の塗布領域に付着される前記活物質層の厚さは２０μｍ以上であり且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記第２の塗布領域に付着される前記活物質層の厚さは０μｍより大きく且つ２００μｍ以下であり、及び／又は
前記タブの厚さは１００μｍ以上であり且つ５００μｍ以下である。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0026】

このような背景に鑑みて、本発明による電極シート及び電池では、電極シートの構造を改良することにより、第１の塗布領域、第２の塗布領域、及び、タブを溶接するための溝領域を設け、第２の塗布領域の遷移領域が溝領域と集電体の縁部の間に接続され、且つ第２の塗布領域内の活物質層の厚さを第１の塗布領域内の活物質層の厚さより小さくする。このような構造によれば、溝領域の縁部を切り取る必要がなくなり、電極シートを裁断加工する際に電極シートが破断する問題を効果的に解決することができ、電極シートの加工不良が発生して電池の使用安全性に影響を与えることを回避できる。

【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】

図１に示すように、集電体１０はシート状であり、Ｘが示す方向は、第１の塗布領域３１の長手方向、即ち集電体１０の長手方向であり、Ｙが示す方向は、第１の塗布領域３１の幅方向、即ち集電体１０の幅方向である。第１の塗布領域３１は、第１のセグメント１１の長手方向及び幅方向の縁部まで延在し、即ち第１の塗布領域３１の長さは第１のセグメント１１の長さと等しく、第１の塗布領域３１の幅は第１のセグメント１１の幅と等しい。具体的な一例において、集電体１０の長手方向において、溝領域３３の両端及び第２の塗布領域３２の両端はそれぞれ第１の塗布領域３１に接し合う。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0037】

可能な一実施形態において、集電体１０の幅方向において、遷移領域３２１の幅は２ｍｍ～５ｍｍである。遷移領域３２１の幅方向及び溝領域３３の幅方向はいずれも集電体１０の幅方向と一致する。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0044】

集電体１０の長手方向において、余剰領域３２２の長さは、遷移領域３２１の長さと等しくてもよい。電極シートを裁断する前、電極シートの余剰領域３２２と隣接する他の電極シートの遷移領域３２１とは一体に接続された状態であり、電極シートが裁断された後、電極シートの余剰領域３２２と隣接する他の電極シートの遷移領域３２１が切り分けられる。このように、電極シートの裁断及び製造効率を更に向上させるとともに、電極シートが搭載される電池のエネルギー密度を確保する。

【国際調査報告】