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KR20220002540A - 셀 배터리 - Google Patents

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KR20220002540A
KR20220002540A KR1020217038808A KR20217038808A KR20220002540A KR 20220002540 A KR20220002540 A KR 20220002540A KR 1020217038808 A KR1020217038808 A KR 1020217038808A KR 20217038808 A KR20217038808 A KR 20217038808A KR 20220002540 A KR20220002540 A KR 20220002540A
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레모 프레이
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리나타 에이지 (리나타 에스에이)
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Abstract

본 발명은, 하우징 (117) 을 형성하도록 설계된 케이스 (119, 201), 상기 하우징 (117) 내에 배치되는 적층된 전극들의 조립체 (113) 로서, 양극 (103), 음극 (104), 상기 양극 (103) 과 상기 음극 (104) 사이의 세퍼레이터 (102) 및 전해질을 각각 포함하는 하나 이상의 유닛들 (120) 을 포함하는, 상기 조립체 (113); 상기 조립체 (113) 를 함께 유지하기 위한 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 포함하는 셀 (100, 200) 에 관한 것이고, 상기 하나 이상의 유닛들 (120) 의 적어도 각각의 음극 (104) 은 상기 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 위한 실질적으로 편평한 접촉 표면 (116) 을 설계하도록 상기 조립체 (113) 의 높이를 따라 수직으로 정렬된 하나 이상의 노치들 (110) 을 포함한다. 본 발명은 또한 조립체 (113) 자체에 관한 것이다.

Description

셀 배터리
본 발명은 전력 공급기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특히 마모형 전자 디바이스용 전력 공급기로서 사용될 수 있는 배터리에 관한 것이다. 본 발명은 자세하게는 하우징을 형성하도록 설계된 케이스, 상기 하우징 내부에 배치되고 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이의 세퍼레이터 및 전해질을 포함하는 하나 또는 그 이상의 유닛들을 포함하는 적층된 전극들의 조립체, 및 상기 조립체를 함께 유지하기 위한 홀딩 수단을 포함하는 셀에 관한 것이다.
휴대용 및 웨어러블 전자 디바이스들에 대한 최근의 발전은 최소화된 전력 공급 시스템, 즉 높은 체적 에너지 및 전력 밀도를 제공할 수 있는 셀을 필요로 한다. 전극 적층체는 이러한 유형의 적용에 대한 요건을 효과적으로 충족시킬 수 있는 적합한 설계이다. 양극 및 음극의 적층체를 포함하는 적층된 셀은 당업계에 공지되어 있다. 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 제공하여 단락을 방지하고, 일방의 하프 셀에서 타방의 하프 셀로 충분한 이온 전도도를 허용하도록 한다. 적층된 전극의 조립체를 포함하는 이러한 배터리는 예를 들어 특허 US 3907599 B1, 특허 공개 EP 2610945 A1 또는 특허 공개 EP 3139434 A1 에 개시되어 있다. 적층된 전극들의 조립체는 양극 및 음극으로부터 각각 돌출하는 접촉 탭들을 통해 외부 회로에 연결된다.
이러한 적층된 전극들을 갖는 셀을 설계할 때, 당업자는 셀의 전체 전력 밀도를 최적화하기 위해 이용가능한 체적의 사용을 최대화하는 방법의 문제에 직면하고, 당업자는 다른 양태들 중에서, 전극들의 크기 및 형상, 단자 탭들의 설계, 전극들과 단자 탭들 사이의 접촉 수단의 설계 뿐만 아니라 전극 패킹의 설계를 고려할 필요가 있다. 상기 모든 고려사항들은 또한 설계된 셀의 전체 제조 공정이 가능한 단순하고 비용 효율적이어야 한다는 것을 고려해야 한다.
종래에, 패킹 테이프들은 단일 전극과 세퍼레이터를 함께 유지하기 위해 전극 적층체 주위에 적용된다. 그러나, 선행 기술의 셀의 설계는 패킹 테이프의 플랩들과 전극들의 에지들 사이의 작은 접촉 표면적을 제공하여, 전극들 사이의 불량한 패킹 기밀 및 적층 정렬을 초래한다. 이러한 요인은 셀 성능의 품질을 감소시키고 조립 공정 동안 더 높은 정밀도를 요구한다. 패킹 기밀 및 적층 정렬의 결여는 셀 자체 내의 체적 낭비를 야기하여, 그 전체 에너지 밀도를 제한한다.
또한, 불규칙하게 접힌 플랩들에 의해 남겨진 큰 빈 공간은 외력이 가해질 때 전극 적층체가 금속 케이스에 대해 이동할 수 있게 한다. 따라서, 전극 적층체의 이동은 셀의 운반 및/또는 사용 중에 결함 및 기능적 고장의 위험을 증가시킨다.
따라서, 전술한 단점들을 극복할 수 있는 대안적인 셀 설계가 필요하다.
제 1 양태에 있어서, 본 발명은 하우징을 형성하도록 설계된 케이스, 상기 하우징 내부에 배치되고 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이의 세퍼레이터 및 전해질을 포함하는 하나 또는 그 이상의 유닛들을 포함하는 적층된 전극들의 조립체, 및 상기 조립체를 함께 유지하기 위한 홀딩 수단을 포함하는 셀에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 하나 이상의 유닛들의 적어도 각각의 음극은 유지 수단을 위한 실질적으로 편평한 접촉 표면을 설계하기 위해 조립체의 높이를 따라 수직으로 정렬된 하나 이상의 노치를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 케이스는 금속으로 제조되고, 포지티브 측면, 네거티브 측면 및 개스킷을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 유지 수단은 접착 테이프, 접착 글루, 클램프 또는 이들의 조합의 형태이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 유지 수단은 고무계 재료, 아크릴계 재료, 실리콘계 재료 또는 이들의 조합을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 셀은 조립체와 케이스 사이에 배치된 기부를 포함하는 패킹 테이프를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 유지 수단은 기부와 일체인 적어도 하나의 패킹 플랩을 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 기부 및 상기 패킹 플랩은 독립적으로 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이미드, 플루오로폴리머, 비닐 폴리머, 스티롤 폴리머, 유리 섬유계 기재, 셀룰로오스계 재료, 이들의 유도물 또는 이들의 조합으로 이루어진 기재를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 적어도 하나의 패킹 플랩은 조립체를 향하는 접착제 층을 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 패킹 테이프는 조립체와 케이스 사이의 전기적 접촉을 피하기 위한 절연 패킹 테이프이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 각각의 음극은 하나 이상의 유닛들의 각각의 양극보다 큰 표면을 가지며, 하나 이상의 유닛들의 각각의 음극만이 적어도 하나의 노치를 포함한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 각각의 양극은 캐소드 탭을 포함하고, 각각의 음극은 애노드 탭을 포함하며, 캐소드 탭들은 함께 용접되어 포지티브 용접 조인트를 형성하고, 애노드 탭들은 함께 용접되어 네거티브 용접 조인트를 형성하며, 포지티브 용접 조인트는 케이스의 포지티브 측면을 향해 실질적으로 수직으로 접히고, 네거티브 용접 조인트는 케이스의 네거티브 측면을 향해 실질적으로 수직으로 접힌다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 기부 및 패킹 플랩은 단일편이다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 패킹 테이프는 절연체 기부의 양 측면으로부터 바람직하게는 대칭으로 연장되는 적어도 2 개의 패킹 플랩들을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에서, 셀은 상기 절연 패킹 테이프에 인접한 포지티브 금속 케이스와 패킹 테이프 사이에 배치된 접촉 탭을 더 포함하고, 상기 접촉 탭은 상기 하나 이상의 유닛들의 양극과 포지티브 측면 사이의 접촉을 유도하도록 배열된다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 셀은 코인 셀이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이의 세퍼레이터를 각각 포함하는 하나 이상의 유닛들; 조립체를 함께 유지하기 위한 유지 수단을 포함하는 적층된 전극들의 조립체에 관한 것이고, 상기 하나 이상의 유닛들의 적어도 각각의 음극은 상기 유지 수단을 위한 실질적으로 편평한 접촉 표면을 설계하도록 상기 조립체의 높이를 따라 수직으로 정렬된 하나 이상의 노치들을 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 하기 단계를 포함하는, 전술한 바와 같은 셀을 제조하는 방법에 관한 것이다:
a) 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 배치하여 양극과 음극을 교대로 함께 적층하여, 적층된 전극들의 조립체를 형성하는 단계;
b) 적층된 전극들을 영구적으로 기밀하게 그리고 서로 정렬되게 유지하기 위해 적층된 전극들의 조립체에 유지 수단을 적용하는 단계;
c) b) 에서 얻어진 적층된 전극들의 조립체를 전해질로 충전하는 단계;
d) c) 에서 얻어진 적층된 전극들의 조립체를 케이스 내로 배치하는 단계;
e) 케이스를 조립하는 단계.
대안적으로, 단계 c) 및 단계 d) 는 전술한 방법으로 반전될 수 있는데, 즉 적층된 전극들의 조립체가 먼저 케이스 내에 배치된 후 전해질로 충전된다.
본 발명에 따른 셀은 전극 적층체의 기밀성 및 정렬성이 증가되며, 보다 우수하고 지속가능한 성능을 제공한다. 적어도 하나의 노치의 존재로 인해, 전극들과 유지 수단 사이의 접촉 표면은 실질적으로 증가하고 큰 편평한 영역이 된다. 이는 유지 수단 및 전극 적층체의 완벽한 피팅을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 셀은 셀의 케이스에 대한 전극 적층체의 전체적인 기밀성을 높일 수 있으며, 이에 따라 외력이 인가되면 보다 신뢰성 있는 성능을 확보한다.
본 발명에 따른 셀은 활성 전극 재료의 체적 활용도를 높일 수 있고, 이에 따라 셀 에너지 밀도를 상당히 증가시킬 수 있다.
셀의 조립 공정은 또한 덜 복잡한데, 그 이유는 조립체의 기밀하게 정렬된 전극들이 셀 케이스 내로 일단 배치되면 이동할 자유를 갖지 않기 때문이다.
본 발명의 목적들, 장점들 및 특징들은 오직 비한정적인 방식으로 예로서 제공되고 첨부된 도면들에 의해 도시되는 본 발명의 적어도 하나의 실시형태의 이하 상세한 설명에서 더 명확해질 것이다.
도 1 은 본 발명의 리튬 코인 셀의 사시도를 도시한다.
도 2 는 도 1 의 리튬 코인 셀의 분해도를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 도 1 의 코인 셀의 적층된 전극들의 조립체의 네거티브 용접 조인트의 사시도이다.
도 4 는 도 1 의 코인 셀의 적층된 전극들의 조립체의 포지티브 용접 조인트의 사시도이다.
도 5 는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 상이한 유지 수단을 갖는 도 1 의 코인 셀의 적층된 전극들의 조립체의 사시도의 상세도이다.
도 6 은 도 1 의 코인 셀을 위에서 본 평면도의 단면도이다.
도 7 은 접힌 포지티브 용접 조인트를 도시하는 도 1 의 코인 셀의 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 파우치 셀의 사시도이다.
도 9 는 적층된 전극들의 조립체를 도시하는 도 8 의 파우치 셀의 종단면도이다.
도 1 내지 도 7 을 참조하면, 리튬 코인 셀 (100) 은 2 개의 금속 측면들, 보다 자세하게는 음극 케이스에 대응하는 뚜껑 (101) 및 양극 케이스에 대응하는 컵 (108) 으로 이루어진 케이스 (119) 를 포함한다. 뚜껑 (101) 과 컵 (108) 이 조립되었을 때, 이들은 서로 사이에 하우징 (117) 을 형성하며, 이 하우징 내부에 적층된 전극들 (113) 의 조립체가 배치된다 (도 6). 뚜껑 (101) 과 컵 (108) 사이에 개스킷 (107) 이 개재되고, 뚜껑 (101) 은 상기 개스킷 (107) 내로 가압된다.
조립체 (113) 는 음극 (104) (애노드), 전해질 (도시되지 않음), 양극 (103) (캐소드) 및 음극 (104) 과 양극 (103) 사이의 세퍼레이터 (102) 를 각각 포함하는 여러 개의 유닛들 (120) 로 제조된다. 각각의 음극 (104) 은 뚜껑 (101) 에 대한 접촉을 유도하도록 설계된 애노드 탭 (115) 을 포함한다. 각각의 양극 (103) 은 컵 (108) 에 대한 접촉을 유도하도록 설계된 캐소드 탭 (114) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 모든 애노드 탭들 (115) 은 함께 용접되어 제 1 음극 (104') 을 통해 음극 (104) 을 뚜껑 (101) 에 전기적으로 연결하는 네거티브 용접 조인트 (112) 를 형성하고, 모든 캐소드 탭들 (114) 은 함께 용접되어, 이하에 설명되는 바와 같이 부가적인 포지티브 접촉 탭 (106) 을 통해 양극 (103) 을 컵 (108) 에 전기적으로 연결하는 포지티브 용접 조인트 (111) 를 형성한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 도 7 에 도시된 바와 같이, 포지티브 용접 조인트 (111) 는 케이스 (119) 의 포지티브 측면 (108) 을 향해 실질적으로 수직으로 접히고, 네거티브 용접 조인트 (112) 는 케이스 (119) 의 네거티브 측면 (101) 을 향해 실질적으로 수직으로 접힌다 (도시되지 않음). 이러한 방식으로, 조립 및 사용 중에 셀 (100) 의 잘못된 극에 대한 용접 조인트들 (111, 112) 의 우발적인 접촉을 피할 수 있고, 따라서 단락 위험을 방지할 수 있다. 또한, 도 7 의 단면은 용접 조인트들 (111, 112) 의 접힘이 조립체 (113) 를 개스킷 (107) 에 근접하게 팽창시킬 수 있게 하여 셀 (100) 의 에너지 밀도를 증가시킨다는 것을 명확하게 보여준다.
일 실시형태에서, 예를 들어 도 6 에 도시된 바와 같이, 포지티브 및 네거티브 용접 조인트들 (111, 112) 은 조립체 (113) 의 대향 측면상에 위치된다. 대안적으로, 포지티브 및 네거티브 용접 조인트들 (111, 112) 은 조립체 (113) 의 에지 주위에 임의의 다른 구성으로 위치될 수 있다.
애노드 활물질로서는 환원 전위가 낮은 리튬 금속 또는 리튬 함유 합금, 흑연 계열 재료, 금속 산화물, 황화물, 질화물 등을 사용할 수 있다. 일반적으로, 수용성계에 용해되지 않는 리튬염이 전해질로 사용되고, 리튬 폴리머 배터리에는 겔과 같은 전해질이 적용되며, 고체 전해질이 고체 상태 리튬 배터리에 사용될 수 있다. 캐소드는 전기화학적 반응과 함께 리튬 이온을 구조 내로 흡수하고 동시에 에너지를 생성할 수 있는 화합물이다. 캐소드 활물질로서는 황, 금속 산화물, 황화물, 인산, 규산염 등의 화합물이 사용될 수 있다.
적층된 전극 구성은 고출력 성능을 갖는 리튬 배터리에 적용된다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 캐소드 및 애노드 재료를 금속 호일 또는 메쉬에 코팅한 후, 세퍼레이터 (102) 를 사이에 두고 교대로 함께 적층한다. 세퍼레이터 (102) 의 재료는 다공성 구조를 갖는 폴리머, 예를 들어, 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 이들의 혼합물 중에서 선택될 수 있다. 적층된 전극들내로 전해질이 충전된다.
조립체 (113) 의 전극들 (103, 104) 은 실질적으로 디스크 형상이다. 양극 (103) 은 백형 세퍼레이터들 (102) 에 둘러싸이고, 전극들 (103, 104) 은 소정 높이 또는 두께를 갖는 실질적으로 원통형인 적층체 (113) 를 형성하기 위해 다른 하나 위에 하나로 교대로 적층된다. 조립체 (113) 는 단부 표면 둘 다에 있는 음극 (104) 을 포함하고, 제 1 음극 (104') 은 뚜껑 (101) 에 인접하고, 마지막 음극 (104'') 은 적층체의 다른 단부에 배치된다. 음극 (104, 104' 및 104") 은 양쪽 측면 코팅된 전극들이다. 다른 실시형태에서, 음극 (104', 104") 은 코팅된 단일 측면이고, 블랭크 금속 측면은 각각 뚜껑 (101) 및 선택적으로 테이프 (105) 를 향한다. 다른 실시형태에서, 음극 (104', 104") 의 블랭크 금속 측면은 비정질, 결정질 또는 그래핀으로 구조화된 탄소를 갖는 전도성 코팅을 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 음극 (104) 은 양극 (103) 보다 큰 전체 디스크 표면을 가지며, 각각의 음극 (104) 은 그 에지 주위에 대칭적으로 위치된 4 개의 노치들 (110) 을 포함한다. 각각의 음극 (104) 의 노치들 (110) 은, 도 2 내지 도 6 에 도시된 바와 같이, 실질적으로 편평한 접촉 표면 (116) 을 설계하도록 조립체 (113) 의 높이를 따라 수직으로 정렬된다. 노치들 (110) 은 아래에 도시된 바와 같이, 조립체 (113) 를 함께 유지하기 위해 어떤 수단이 사용되는지에 따라 상이한 형상을 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 노치들 (110) 은 정사각형 접촉 표면 (116) 을 설계하기 위해 실질적으로 정사각형 형상을 갖는다.
도면들에 도시된 바와 같이, 코인 셀 (100) 은 절연 패킹 테이프 (105) 를 더 포함할 수 있고, 이 절연 패킹 테이프는 절연체 기부 (105a) 및 도시된 실시형태에서, 절연체 기부 (105a) 의 양 측면으로부터 대칭으로 연장되는 패킹 플랩들 (105b) 의 형태의 4 개의 유지 수단을 포함할 수 있다. 패킹 플랩들 (105b) 은 음극 (104) 의 에지 상의 노치들 (110) 에 의해 형성된 편평한 접촉 표면 (116) 에 피팅되는 방식으로 설계된다. 다른 실시형태들에서, 패킹 플랩들 (105b) 은 임의의 다른 적절한 수의 패킹 플랩들을 포함할 수 있고, 이에 따라서 대응하는 편평한 접촉 표면 (116) 이 배열될 것이다. 다른 실시형태에서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 유지 수단은 접착 테이프 (118b), 접착 글루 (도시되지 않음), 클램프들 (118a, 118c, 118d) 의 형태일 수 있다. 이러한 대안적인 유지 수단의 형상은 조립체 (113) 의 편평한 접촉 표면 (116) 에 피팅되도록 설계된다. 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 은 고무계 재료, 아크릴계 재료, 실리콘계 재료 또는 이들의 조합을 포함한다.
절연 패킹 테이프 (105) 는, 적층된 전극의 조립체와 케이스 사이의 전기적 접촉을 방지하기 위해 적층된 전극의 조립체와 케이스들 중 하나 사이에 절연체 기부 (105a) 가 있고 그리고 콤팩트한 전극 팩을 형성하도록 패킹 플랩들 (105b) 이 적층된 전극의 조립체 (113) 를 유지하는 방식으로 배치되어야 한다. 보다 구체적으로, 절연 패킹 테이프 (105) 는 마지막 음극 (104") 과 컵 (108) 사이의 전기적 접촉을 방지하기 위해 마지막 음극 (104") 과 컵 (108) 사이에 절연체 기부 (105a) 가 있는 방식으로 배치된다.
패킹 플랩들 (105b) 은, 도 3, 도 4 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 적층된 전극의 조립체 (113) 를 기밀하게 유지하고 패킹하도록, 적층된 전극의 조립체의 높이 또는 두께를 따라 접혀지고 그리고 제 1 음극 (104') 에 대해 다시 접혀진다.
이 실시형태에서, 절연체 기부 (105a) 와 패킹 플랩들 (105b) 은 하나의 피스를 형성한다. 다른 실시형태에서, 패킹 플랩들 (105b) 은 개별적으로 제조된 후 당업자에게 공지된 임의의 적합한 수단에 의해 절연체 기부 (105a) 와 일체로 제조되거나 그에 부착될 수 있다.
절연체 기부 (105a) 및 패킹 플랩들 (105b) 은 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이미드, 플루오로폴리머, 비닐 폴리머, 및 적층된 전극의 조립체를 향하는 접착층을 포함하는 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된 기재를 포함한다. 상기 접착층은 고무계 재료, 아크릴계 재료 및 실리콘계 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 제조된다. 다른 실시형태들에서, 접착층은 적층된 전극의 조립체를 향하는 측면 상의 패킹 플랩들 (205b) 상에만 제공될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 절연 패킹 테이프 (105) 는 폴리이미드 기재 및 아크릴레이트 접착층을 포함하는 Kapton® 으로 제조된다.
절연 패킹 테이프 (105) 의 형상은 양극과 음극의 형태에 따라 설계될 수 있다. 바람직하게는, 절연체 기부 (105a) 는, 마지막 음극 (104") 및 컵 (108) 과 접촉하는 단락 위험을 최소화하기 위해, 적층된 전극의 조립체의 마지막 음극 (104") 보다 더 큰 면적을 갖는다.
코인 셀 (100) 은 절연 패킹 테이프 (105) 와 컵 (108) 사이에 배치된 추가적인 금속성 포지티브 접촉 탭 (106) 을 더 포함하고, 상기 추가적인 포지티브 접촉 탭 (106) 은 양극 (103) 과 컵 (108) 사이의 접촉을 유도하도록 배열된다. 상기 추가적인 포지티브 접촉 탭 (106) 은 포지티브 접촉 탭 (114) 과 용접되도록 배열된다.
본 발명의 코인 셀 (100) 은 다음의 단계들을 포함하는 방법에 의해 조립된다:
a) 양극 (103) 과 음극 (104) 사이에 세퍼레이터 (102) 를 배치하여 양극 (103) 과 음극 (104) 을 교대로 함께 적층하여, 적층된 전극의 조립체를 형성하는 단계;
b) a) 에서 얻어진 적층된 전극의 조립체를 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c 및/또는 118d) 으로 유지하는 단계;
c) b) 에서 얻어진 적층된 전극의 조립체를 상기 절연 패킹 테이프 (105) 로 패킹하는 단계;
d) 애노드 탭들 (114) 을 함께 용접하여 네거티브 용접 조인트 (112) 를 형성하고, 캐소드 탭들 (115) 을 추가적인 포지티브 접촉 탭 (106) 과 함께 용접하여 포지티브 용접 조인트 (111) 를 형성하는 단계;
e) 선택적으로, 용접 조인트 (111) 를 케이스 (119) 의 포지티브 측면 (108) 을 향해 실질적으로 수직으로 접고, 네거티브 용접 조인트 (112) 를 케이스 (119) 의 네거티브 측면 (101) 을 향해 실질적으로 수직으로 접는 단계;
f) c) 또는 d) 에서 얻어진 적층된 전극의 조립체를 전해질로 충전하는 단계;
g) e) 에서 얻어진 적층된 전극들의 조립체를 뚜껑 (101) 및 컵 (108) 내에 배치하는 단계;
h) 개스킷 (107) 내로 뚜껑 (101) 을 가압함으로써 뚜껑 (101) 과 컵 (108) 을 조립하여 코인 셀 (100) 을 폐쇄하는 단계.
얻어진 조립체를 충전하는 단계 f) 및 g) 의 시컨스는 어느 순서대로 작동될 수 있다.
도 8 및 도 9 를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시형태를 설명한다. 셀 (200) 은 하우징 (117) 을 규정하는 비전도성 파우치 포일 (201) 의 두 부분으로 구성된 케이스를 포함하고, 상기 부분들은 밀봉부 (205) 에 의해 함께 밀봉된다. 하우징 (117) 은 상술한 바와 같이 전극 조립체 (113) 를 수용한다. 전자 조립체 (113) 의 캐소드 및 애노드 탭들은 함께 용접되어 각각 애노드 탭들 (206) 의 용접 및 캐소드 탭들 (207) 의 용접을 형성한다. 애노드 탭들 (206) 의 용접 및 캐소드 탭들 (207) 의 용접은 파우치 호일 (201) 을 통한 전도성을 허용하는 용융 밀봉부 (204) 에 의해 각각 네거티브 단자 탭 (202) 및 포지티브 단자 탭 (203) 에 연결된다.
파우치 호일은 샌드위치된 구조일 수 있고, 양 외부층들은 폴리머들이고, 중간 층은 알루미늄 호일이다. 파우치 호일은 또한 예를 들어 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이미드, 플루오로폴리머, 비닐 폴리머, 스티롤 폴리머, 폴리아미드(나일론), 폴리아크릴로니트릴, 폴리락트산, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드 또는 이들의 혼합물로 제조된 중합체성 단일 또는 다층 구조일 수 있다.

Claims (16)

  1. 하우징 (117) 을 형성하도록 설계된 케이스 (119, 201),
    상기 하우징 (117) 내에 배치되는 적층된 전극들의 조립체 (113) 로서, 양극 (103), 음극 (104), 상기 양극 (103) 과 상기 음극 (104) 사이의 세퍼레이터 (102) 및 전해질을 각각 포함하는 하나 이상의 유닛들 (120) 을 포함하고, 상기 하나 이상의 유닛들의 양극들은 함께 전기적으로 연결되어 포지티브 단자를 형성하고 상기 하나 이상의 유닛들의 음극은 함께 전기적으로 연결되어 네거티브 단자를 형성하는, 상기 조립체 (113),
    상기 조립체 (113) 를 함께 유지하기 위한 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 포함하는 셀 (100, 200) 로서,
    상기 하나 이상의 유닛들 (120) 의 적어도 각각의 음극 (104) 은 상기 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 위한 실질적으로 편평한 접촉 표면 (116) 을 설계하도록 상기 조립체 (113) 의 높이를 따라 수직으로 정렬되는 하나 이상의 노치들 (110) 을 포함하고,
    상기 노치들은 상기 포지티브 단자로부터 그리고 상기 네거티브 단자로부터 거리를 두고 그리고 상기 조립체 (113) 가 상기 하우징 (117) 의 내부 벽에 가장 가까운 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는, 셀 (100, 200).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 (119) 는 금속으로 제조되고 포지티브 측면 (108), 네거티브 측면 (101) 및 개스킷 (107) 을 포함하는, 셀 (100).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 은 접착 테이프, 접착 글루, 클램프 또는 이들의 조합의 형태인, 셀 (100, 200).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 은 고무계 재료, 아크릴계 재료, 실리콘계 재료 또는 이들의 조합을 포함하는, 셀 (100, 200).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조립체 (113) 와 상기 케이스 (119, 201) 사이에 배치된 기부 (105a) 를 포함하는 패킹 테이프 (105) 를 추가로 포함하는, 셀 (100, 200).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유지 수단은 상기 기부 (105a) 와 일체인 적어도 하나의 패킹 플랩 (105b) 을 포함하는, 셀 (100, 200).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기부 (105a) 및 상기 패킹 플랩 (105b) 은 독립적으로 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이미드, 플루오로폴리머, 비닐 폴리머, 스티롤 폴리머, 유리 섬유계 기재, 셀룰로오스계 재료, 이들의 유도물 또는 이들의 조합으로 이루어진 기재를 포함하는, 셀 (100, 200).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 패킹 플랩 (105b) 은 상기 조립체 (113) 를 향하는 접착층을 포함하는, 셀 (100, 200).
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패킹 테이프 (105) 는 상기 조립체 (113) 와 상기 케이스 (119) 의 전기적 접촉을 방지하기 위한 절연 패킹 테이프인, 셀 (100).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 음극 (104) 은 상기 하나 이상의 유닛들 (120) 의 각각의 양극 (103) 보다 큰 표면을 갖고, 하나 이상의 유닛들 (120) 의 각각의 음극 (104) 만이 적어도 하나의 노치 (110) 를 포함하는, 셀 (100, 200).
  11. 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 양극 (103) 은 캐소드 탭 (114) 을 포함하고 각각의 음극 (104) 은 애노드 탭 (115) 을 포함하며, 캐소드 탭들 (114) 은 함께 용접되어 포지티브 용접 조인트 (111) 를 형성하고, 애노드 탭들 (115) 은 함께 용접되어 네거티브 용접 조인트 (112) 를 형성하며, 상기 포지티브 용접 조인트 (111) 는 상기 케이스 (119) 의 상기 포지티브 측면 (108) 을 향해 실질적으로 수직으로 접히고, 상기 네거티브 용접 조인트 (112) 는 상기 케이스 (119) 의 상기 네거티브 측면 (101) 을 향해 실질적으로 수직으로 접히는, 셀 (100).
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기부 (105a) 와 상기 패킹 플랩 (105b) 은 단일편인, 셀 (100, 200).
  13. 제 6 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패킹 테이프 (105) 는 절연체 기부 (105a) 의 양 측면으로부터 바람직하게는 대칭으로 연장되는 적어도 2 개의 패킹 플랩들 (105b) 을 포함하는, 셀 (100, 200).
  14. 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은 상기 절연 패킹 테이프 (105) 에 인접한 포지티브 금속 케이스 (108) 와 상기 패킹 테이프 (105) 사이에 배치된 접촉 탭 (106) 을 더 포함하고, 상기 접촉 탭 (106) 은 상기 하나 이상의 유닛들 (120) 의 양극 (103) 과 포지티브 측면 (108) 사이의 접촉을 유도하도록 배열되는, 셀 (100).
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀은 코인 셀인, 셀 (100).
  16. 양극 (103), 음극 (104) 및 상기 양극 (103) 과 상기 음극 (104) 사이의 세퍼레이터 (102) 를 각각 포함하는 하나 이상의 유닛들 (120) 및 조립체 (113) 를 함께 유지하기 위한 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 포함하는 적층된 전극들의 조립체 (113) 로서,
    상기 하나 이상의 유닛들 (120) 의 적어도 각각의 음극 (104) 은 상기 유지 수단 (105b, 118a, 118b, 118c, 118d) 을 위한 실질적으로 편평한 접촉 표면 (116) 을 설계하도록 상기 조립체 (113) 의 높이를 따라 수직으로 정렬된 하나 이상의 노치들 (110) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적층된 전극들의 조립체 (113).
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