KR101914565B1 - 이차전지 - Google Patents

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KR101914565B1
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Abstract

본 발명에서는 이차전지가 개시된다. 상기 이차전지는, 각각 제1, 제2 전극 활물질 및 제1, 제2 전극탭이 형성된 제1, 제2 전극판과, 제1, 제2 전극판 사이에서 겹쳐지게 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체와, 전극 조립체의 길이방향을 따라 서로 반대되는 제1, 제2 단부 중 적어도 어느 일 단부 상에 배치된 것으로, 단부 상으로 노출된 단차진 표면을 덮어 평활화시키기 위한 평탄화 부재를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전극 조립체의 단부에 형성되는 단차진 표면을 평활화시킴으로써 단차진 표면에 따른 전극 조립체의 내부 손상을 방지하고, 정부극 간의 내부 단락을 방지할 수 있는 이차전지가 제공된다.

Description

이차전지{Secondary battery}
본 발명은 충, 방전이 가능한 이차전지에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북 등의 모바일 기기에 대한 기술개발과 생산 증가에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 화석연료를 대체하기 위한 대체 에너지원으로 전기 자동차, 하이 브리드 자동차의 용도로도 활발한 연구개발이 진행되고 있다.
이러한 이차전지는 발전 소자로서 전극 조립체를 포함하는데, 전극 조립체의 단차진 표면에 의한 내부 손상, 예를 들어, 전극 활물질의 탈락이나 전극 조립체 내부시트의 스크래치, 찢어짐 등으로 인하여 충, 방전 효율이 떨어지게 되고, 정부극 간의 내부 단락이 발생될 수 있는 위험이 있다.
본 발명의 일 실시형태는 전극 조립체의 단부에 형성되는 단차진 표면을 평활화시킴으로써 단차진 표면에 따른 전극 조립체의 내부 손상을 방지하고, 정부극 간의 내부 단락을 방지할 수 있는 이차전지를 제공한다.
상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 이차전지는,
각각 제1, 제2 전극 활물질 및 제1, 제2 전극탭이 형성된 제1, 제2 전극판과, 상기 제1, 제2 전극판 사이에서 겹쳐지게 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 및
상기 전극 조립체의 길이방향을 따라 서로 반대되는 제1, 제2 단부 중 적어도 어느 일 단부 상에 배치된 것으로, 상기 단부 상으로 노출된 단차진 표면을 덮어 평활화시키기 위한 평탄화 부재;를 포함한다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 제1, 제2 전극 활물질의 경계, 제1, 제2 전극탭, 제1, 제2 전극판의 에지 또는 세퍼레이터의 에지의 단차 형상 중에서 적어도 하나 이상의 단차 형상을 수용하기 위한 수용부를 포함한다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단부 상으로 노출된 단차진 표면과 형합되는 상보적인 단차 형상을 갖는다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 시트 기재상에 적층되며 상호 단차지게 형성된 적어도 2층 이상의 코팅층을 포함한다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단부 상에 도포 및 경화된 절연성 수지계열로 형성된다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 제1, 제2 전극 활물질의 경계, 제1, 제2 전극탭, 제1, 제2 전극판의 에지 또는 세퍼레이터의 에지 중에서 적어도 하나 이상을 덮도록 형성된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극탭은 상기 전극 조립체의 제1 단부 상에 함께 형성되고,
상기 평탄화 부재는 상기 제1, 제2 전극탭을 함께 덮도록 연장 형성된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극탭 사이에는,
상기 제1 전극탭을 가로질러 연장되는 제1 전극판의 에지 및 상기 제1 전극판의 에지를 벗어나 연장되는 세퍼레이터의 에지가 형성되고,
상기 평탄화 부재는 상기 제1, 제2 전극탭과 함께, 상기 제1 전극판의 에지 및 세퍼레이터의 에지를 연속적으로 덮도록 연장 형성된다.
예를 들어, 상기 전극 조립체의 제1 단부에서, 상기 세퍼레이터는 상기 제1 전극판 보다는 길게, 제2 전극판 보다는 짧게 연장된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극판은, 전극 활물질이 형성되지 않은 무지부를 포함하고,
상기 평탄화 부재는 상기 무지부를 덮는다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는 상기 제1 전극판 및 세퍼레이터의 에지를 덮는다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 제1 전극탭을 가로질러 연장되어 제1 전극 활물질의 경계를 덮는다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단차를 수용하기 위한 공간을 정의하는 제1 면과 평탄한 제2 면을 갖고,
상기 평탄한 제2 면은, 상기 전극 조립체의 권취시에 단차에 의한 압력을 경감시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극판은, 전극 활물질이 형성되지 않은 무지부를 포함하고,
상기 평탄화 부재는, 상기 무지부를 덮는다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 제1 전극판과 세퍼레이터의 에지를 커버한다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는, 제1 전극 활물질 및 제1 전극판의 에지를 커버한다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극탭은 상기 전극 조립체의 제1, 제2 단부에 각각 형성된다.
예를 들어, 상기 전극 조립체는, 상기 제1 단부를 권취 시작부로 하고, 제2 단부를 권취 종료부로 하여 롤 형태로 권취되고,
상기 평탄화 부재는 상기 제1 단부 상에 형성된다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재는 상기 제1 단부 및 제2 단부 상에 각각 형성된 제1, 제2 평탄화 부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지는 전극 조립체의 단부 상으로 노출된 단차진 표면을 매립하여 평활화된 표면을 제공함으로써, 전극 조립체의 권취시 단차진 표면과 대향함에 따른 내부 손상이나 내부 단락을 방지할 수 있으며, 전극 조립체의 반복적인 충, 방전 중 열 팽창에 따른 내부 압력이나, 세퍼레이터와 전극판 간의 점착을 목적으로, 또는 전극 조립체의 압축 성형을 위한 가압과정에서 발생되는 가압압력에도 불구하고 전극 조립체의 손상 및 내부 단락을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지를 전개한 상태로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명과 대비되는 비교예에서 전극 조립체의 권취를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 평탄화 부재의 서로 다른 구현 형태를 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 사시도이다.
도 12는 도 11의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.
도면들을 참조하면, 상기 이차전지는, 전극 조립체(100)와, 상기 전극 조립체(100)의 권취방향으로 제1, 제2 단부(S1,S2) 중 적어도 어느 일 단부 상에 형성되는 평탄화 부재(210)를 포함한다.
상기 전극 조립체(100)는 전극 활물질이 도포된 제1, 제2 전극판(110,120)을 세퍼레이터(150)를 개재하여 상호 격리시키고, 또한 추가 세퍼레이터(150`)를 개재하여 상기 제1, 제2 전극판(110,120)을 상호 격리시킬 수 있다.
상기 제1, 제2 전극판(110,120) 및 세퍼레이터(150)를 젤리 롤 형태로 함께 권취하여 롤 형태로 성형될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)를 권취의 시작부로 하고, 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2)를 권취의 종료부로 하여 롤 형태로 성형될 수 있다.
상기 제1, 제2 전극판(110,120) 및 이들 간의 세퍼레이터(150)를 포함하는 전극 조립체(100)는, 권취 중심을 둘러싸며 내측으로부터 외측 방향을 향하여 롤 형태로 연장되고, 제1 단부(S1)는 권취 중심 내지는 권취 중심에 인접하게 형성될 수 있고, 제2 단부(S2)는 전극 조립체(100)의 외주 일부를 형성하며, 최외곽을 형성할 수 있다.
예를 들어, 롤 형태로 권취된 전극 조립체(100)는 원기둥 형상의 외형을 가질 수 있으며, 필요에 따라 가압 성형 과정을 통하여 납작하게 프레스 성형된 형태, 예를 들어, 타원형 단면을 갖는 형태로 성형될 수 있다.
상기 제1, 제2 전극판(110,120)에는 화학반응으로 형성된 전하를 외부회로로 인출하며, 충, 방전 전류의 패스를 형성하기 위한 제1, 제2 전극탭(113,123)이 형성될 수 있다.
상기 제1, 제2 전극판(110,120)은 세퍼레이터(1150)를 개재하여 서로 겹쳐지게 배치되는데, 권취방향에 따라 세퍼레이터(150)의 바깥 쪽에 배치된 제2 전극판(120)이 전극 조립체(100)의 최외각 턴을 형성하고, 세퍼레이터(150)의 안쪽에 배치된 제1 전극판(110)이 제2 전극판(120)의 내측에 배치될 수 있다.
예를 들어, 최외곽의 전극을 음극, 그 내측의 전극을 양극으로 선택함에 따라, 제1, 제2 전극판(110,120)은 각각 양극판 및 음극판으로 형성될 수 있다. 다만, 여분의 충분한 길이로 연장 형성된 세퍼레이터(150)가 제2 전극판(120)의 둘레를 감싸면서 최외곽 턴을 형성할 수도 있다.
도 3은 도 1의 이차전지를 전개하여 도시한 도면이다. 도 4는 도 3의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 전극 조립체(100)에서는 일 방향을 따라 띠 형태로 연장 형성된 제1, 제2 전극판(110,120)이 세퍼레이터(150)를 개재하여 서로 마주하게 적층된다.
상기 제1 전극판(110)은 제1 전극 활물질(115)에서 발생하는 전하의 이동통로를 제공하고, 제1 전극 활물질(115)을 지지하는 기능을 한다. 예를 들어, 상기 제1 전극판(110)은 양극으로 기능할 수 있으며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극판(110)의 적어도 일 면 상에는 제1 전극 활물질(115)이 형성된다. 상기 제1 전극 활물질(115)은 전극 활물질, 바인더, 도전제 등으로 이루어진 전극 합제를 용매에 분산시켜 슬러리 형태로 만든 다음, 이를 전극판(110)의 적어도 일 면에 도포한 후 건조 및 압축하여 형성될 수 있다.
상기 제1 전극판(110)에는 제1 전극 활물질(115)이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제1 전극판(110)의 길이방향을 따라 제1, 제2 단부(110S1,110S2) 중 적어도 일 단부에는 제1 전극 활물질(115)이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있다. 도시된 실시형태에서는 제1 전극판(110)의 제1, 제2 단부(110S1,110S2)에 무지부가 형성되어 있다.
상기 무지부 상에는 화학반응으로 형성된 전하들을 외부로 인출하기 위한 제1 전극탭(113)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 전극탭(113)은 제1 단부(110S1)의 무지부 상에 형성될 수 있으며, 초음파 용접으로 제1 단부(110S1)의 무지부에 결합될 수 있다. 상기 제1 전극탭(113)은 양극 탭으로 기능할 수 있으며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극판(120)은 제2 전극 활물질(125)에서 발생하는 전하의 이동통로를 제공하고, 제2 전극 활물질(125)을 지지하는 기능을 한다. 예를 들어, 상기 제2 전극판(120)은 음극으로 기능할 수 있으며, 구리 또는 구리 합금을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극판(120)의 적어도 일 면 상에는 제2 전극 활물질(125)이 형성된다. 상기 제2 전극 활물질(125)은 전극 활물질, 바인더, 도전제 등으로 이루어진 전극 합제를 용매에 분산시켜 슬러리 형태로 만든 다음, 이를 전극판(120)의 적어도 일 면에 도포한 후 건조 및 압축하여 형성될 수 있다.
상기 제2 전극판(120)에는 제2 전극 활물질(125)이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제2 전극판(120)의 길이방향을 따라 제1, 제2 단부(120S1,120S2) 중 적어도 일단부에는 제2 전극 활물질(125)이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있다. 도시된 실시형태에서는 제2 전극판(120)의 제1, 제2 단부(120S1,120S2)에 무지부가 형성되어 있다.
상기 무지부 상에는 화학반응으로 형성된 전하들을 외부로 인출하기 위한 제2 전극탭(123)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제2 전극탭(123)은 제1 단부(120S1)의 무지부 상에 형성될 수 있으며, 초음파 용접으로 제1 단부(120S1)의 무지부에 결합될 수 있다. 상기 제2 전극탭(123)은 음극 탭으로 기능할 수 있으며, 니켈 또는 니켈 합금을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 전극탭(113,123)은 전극 조립체(110)의 제1 단부(S1)에 함께 형성되며, 후술하는 바와 같이, 이웃한 위치의 제1, 제2 전극탭(113,123)을 함께 매립하는 평탄화 부재(210)를 통하여 제1, 제2 전극탭(113,123)의 단차진 형상을 제거하여 전극 조립체(100)의 권취시에 전극탭(113,123)의 단차진 형상과 대향함에 따른 압력 집중을 피할 수 있다. 이에 대해서는 후에 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 제1, 제2 전극판(110,120)은 세퍼레이터(150)를 개재하여 서로 마주보게 적층되며, 상기 세퍼레이터(150)는 상기 제1, 제2 전극판(110,120) 사이에서 정부극 간의 단락을 방지한다. 상기 세퍼레이터(150)는 높은 이온 투과도를 가지며 기계적인 강도를 갖는 다공성 필름으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머로 형성될 수 있다.
상기 세퍼레이터(150)는 제1, 제2 전극판(110,120) 사이에서 충분한 길이로 연장되어 열적 신축에 따른 제1, 제2 전극판(110,120) 간의 내부단락을 방지할 수 있는데, 예를 들어, 제1, 제2 전극판(110,120) 중의 적어도 어느 하나 보다는 길게 연장 형성될 수 있다.
상기 이차전지는 전극 조립체(100) 내부에 함침되어 있는 전해질(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 전해질(미도시)은 전극 조립체(100)와 함께 전지 케이스(미도시) 내에 수용되어 전극 조립체(100) 내에 함침될 수 있으며, 예를 들어, 상기 전해질로서는 비수계 전해질이 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상에는 평탄화 부재(210)가 형성된다. 상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 포함하여 이들 사이의 단차진 표면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)이 형성하는 단차 형상, 그러니까 제1, 제2 전극탭(113,123)이 제1, 제2 전극판(110,120)으로부터 두께 방향으로 두드러지게 돌출된 단차 형상(또는 돌출부, 이하 같다)을 흡수한다. 상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)이 형성하는 단차 형상을 흡수하고 단차 형상을 매우도록 제1, 제2 전극탭(113,123)을 매립하고 평탄화 부재(210)의 표면으로 단차 형상이 노출되지 않도록 하며, 실질적으로 평편한 표면을 형성한다. 상기 평탄화 부재(210) 자체는 편평할 수 있으나, 반드시 편평할 필요는 없다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(210)는 커브를 갖거나 돌출부를 가질 수도 있으며, 제1, 제2 전극판(110,120) 및 세퍼레이터(150)에 손상을 줄 수 있는 예리한 돌출부(단차 형상)를 경감시키는 목적에 기여하는 한, 여하의 형상을 가질 수 있다.
여기서, 평편한 표면이란 평탄화 부재(210)의 표면을 따라 완전히 평편한 면을 포함하며, 단차 형상이 완화된 면, 예를 들어, 예리한 단차 형상이 제거되도록 평활화된 면을 포함한다.
상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 함께 덮도록 형성된다. 상기 제1, 제2 전극탭(113,123)은 유연성이 부족한 경한 금속소재로 형성되어 모서리를 통하여 집중적인 압력을 야기함으로써 상대적으로 내부 손상을 일으킬 위험이 있다. 또한, 제1, 제2 전극탭(113,123)은 전기 저항을 고려하여 0.1mm 이상의 충분한 두께로 형성될 수 있으므로, 이들을 덮어 매립하는 평탄화 부재(210)를 통하여 단차진 표면을 평활화시킬 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 함께 매립하도록 충분한 길이로 연장 형성될 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 제1, 제2 전극탭(113,123)의 사이에 형성된 단차 형상을 매립할 수 있다.
일 실시형태에서, 제1, 제2 전극탭(113,123) 사이에는 제1 전극판(110)의 에지(110e), 세퍼레이터(150)의 에지(150e)가 노출될 수 있으며, 이들 제1 전극판(110)과 세퍼레이터(150)의 에지(110e,150e)는 상기 제1, 제2 전극탭(113,123)과 함께 계단 형상으로 단차진 표면을 형성하게 된다. 제1, 제2 전극탭(113,123)을 함께 덮도록 형성되는 평탄화 부재(210)는, 제1 전극판(110)과 세퍼레이터(150)의 에지(110e,150e)를 포함하여 제1, 제2 전극탭(113,123) 사이의 단차진 표면을 함께 매립함으로써 단차진 표면이 외부로 노출되지 않도록 하고, 평탄화 부재(210)의 표면을 통하여 평활화된 면을 제공한다.
전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)에서, 상기 세퍼레이터(150)는 제1 전극판(110) 보다는 길게, 제2 전극판(120) 보다는 짧게 형성될 수 있으며, 제1 전극판(110) 보다 길게 여분의 길이로 연장됨으로써, 세퍼레이터(150)의 열적 수축에도 불구하고 제1, 제2 전극판(110,120) 간의 단락을 방지할 수 있다.
상기 세퍼레이터(150)는 제1 전극탭(113)과 제2 전극탭(123) 사이에서 에지(150e)를 형성하며 종료될 수 있는데, 상기 세퍼레이터(150)가 제1, 제2 전극탭(113,123), 특히 세퍼레이터(150)의 하측에 배치되는 제2 전극탭(123)을 노출시키도록 짧게 형성됨으로써 제1, 제2 전극탭(113,123)이 평탄화 부재에 의해 매립될 수 있다.
전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상으로 단차진 표면이 그대로 노출되면, 제1 단부(S1)를 권취 시작부로 하여 제1 단부(S1)가 권취 중심 내지는 권취 중심에 인접하게 되는 롤 형태로 성형되거나 또는 제1 단부(S1)를 권취 종료부로 하여 제1 단부(S1)가 외주 상에 형성되는 롤 형태로 성형되는 권취 과정에서, 제1 단부(S1)의 단차진 표면과 마주하게 되는 대향 면에 압력 집중을 유발하여, 전극판(110,120), 세퍼레이터(150)에 물리적인 손상을 주게 되며, 스크래치 또는 찢어짐 등의 손상을 발생시킬 수 있다. 또한, 손상된 세퍼레이터(150)를 통하거나 또는 전극판(110,120)으로부터 탈락한 활물질에 의해 정부극 간의 단락이 일어날 수 있다.
또한, 롤 형태로 권취된 전극 조립체(100)는 필요에 따라 압축 성형될 수 있는데. 이러한 압축 성형시 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)는 그와 마주하는 대향 면에 대하여 압력 집중을 일으킬 수 있다. 그리고, 충, 방전을 반복함에 따라, 전극 조립체(100)가 팽창될 수 있는데, 전지 케이스(미도시)로부터 팽창이 억제된 전극 조립체(100)의 내부에는 권취 중심을 향한 압박이 생길 수 있고, 이때, 전극 조립체(100)의 단차진 표면은 전극판(110,120), 세퍼레이터(150)의 손상이나 정부극 간의 단락을 야기할 수 있다.
특히, 접착성이 우수한 고분자 바인더를 코팅한 세퍼레이터(150)와 전극판(110,120)을 고온 하에서 가압하여 서로 점착시키는 기술에서는 세퍼레이터(150)와 전극판(110,120)을 권취한 전극 조립체(100)를 높은 압력으로 가압하므로, 단차진 표면에 의한 전극판(110,120)이나 세퍼레이터(150)의 손상을 야기할 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)는 전극 조립체(100)의 권취시, 롤 형태의 전극 조립체(100) 내부에서 전극 조립체(100)의 다른 부분과 대향되게 겹쳐지며 맞닿을 수 있다. 이때, 상기 평탄화 부재(210)는 평편한 표면을 통하여 대향 부분과 단차 없는 접촉 면을 형성할 수 있고, 대향 부분의 전면에 걸쳐서 균일한 압력으로 접촉됨으로써 특정 부분으로 압력이 집중됨에 따른 전극 조립체(100)의 물리적인 손상을 막고, 절연 파괴에 따른 정부극 간의 단락을 차단할 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(210)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 세퍼레이터의 에지(150e), 제2 전극탭(123)을 수용하는 수용부들(210a,210b,210c,210d)을 가질 수 있다. 즉, 상기 평탄화 부재(210)는 이면 측으로, 제1 전극탭 수용부(210a), 제1 전극판의 에지 수용부(210b), 세퍼레이터의 에지 수용부(210c), 제2 전극탭 수용부(210d)를 가질 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)는 절연성 소재로 형성되어 전극탭(113,123)과 전극판(110,120) 사이에서 정부극 간의 단락을 방지한다. 즉, 상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 매립함으로써 전극 조립체(100)가 롤 형태로 권취될 때, 반대 극성의 제1, 제2 전극탭(113,123)과, 제1, 제2 전극판(110,120)이 서로 대향되게 겹쳐짐에 따른 내부단락을 방지할 수 있다.
상기 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)에서, 상기 세퍼레이터(150)는 제1 전극판(110) 보다는 길게, 제2 전극판(120) 보다는 짧게 형성될 수 있으며, 제1 전극판(110) 보다 길게 여분의 길이로 연장되어 열적 수축에 따른 제1, 제2 전극판(110,120) 간의 단락을 방지하는 한편으로, 세퍼레이터(150) 하측의 제2 전극탭(123)을 노출시킴으로써 제2 전극탭(123)이 평탄화 부재(210)에 의해 덮이도록 할 수 있다.
한편, 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2)에서, 상기 세퍼레이터(150)는 제1, 제2 전극판(110,120) 보다 길게 연장되어 열적 수축에 따른 제1, 제2 전극판(110,120) 간의 단락을 방지할 수 있다. 제1 단부(S1)에서는 평탄화 부재(210)에 의해 세퍼레이터(150)의 위치가 구속될 수 있으나, 상대적으로 구속이 없는 제2 단부(S2)에서는 세퍼레이터(150)의 신축 변형에 대비하여 제1, 제2 전극판(110,120) 보다 길게 연장 형성할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)를 권취 시작부로 하여 전극 조립체(100)를 권취할 때, 제2 단부(S2) 측에서 제1, 제2 전극판(110,120)을 벗어나 연장되는 여분의 세퍼레이터(150)는 전극 조립체의 외주 둘레를 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)는 전극판(110,120)의 에지, 예를 들어, 제1 전극판(110)의 에지(110e)에 형성된 버(burr)에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 전극판(110,120)은 롤-투-롤 공정을 통하여 연속적인 형태의 시트를 개별 전극판(110,120) 형태로 커팅하여 개별화시킬 수 있으며, 전극판(110,120)의 에지에는 커팅에 의한 버(burr)가 형성될 수 있다. 상기 평탄화 부재(210)는 전극판(110,120) 에지, 예를 들어, 제1 전극판 에지(110e)의 버(burr)를 덮거나 또는 버(burr)의 돌출을 능가하기에 충분한 두께로 형성됨으로써, 버(burr)와 다른 내부시트(ex. 전극판 110, 120, 세퍼레이터 150) 간의 접촉을 차단할 수 있다.
또한, 상기 평탄화 부재(210)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 매립하도록 형성됨으로써, 제1, 제2 전극탭(113,123)의 모서리에 형성된 버(burr)에 대한 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 제1, 제2 전극탭(113,123)에 버(burr)가 돌출 형성되면, 전극 조립체(100)의 권취시 버(burr)와 마주하는 전극 조립체(100)의 내부시트에 손상을 주게 되는데, 평탄화 부재(210)에 의해 이러한 손상을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 전극 조립체의 권취 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 제1, 제2 전극판(10,20)에는 전극 활물질(15,25)이 형성되고, 그 단부에는 전극 활물질(15,25)이 배제된 무지부가 형성된다. 그리고, 제1, 제2 전극판(10,20)의 각 무지부에는 제1, 제2 전극탭(13,23)이 형성된다.
상기 제1, 제2 전극판(10,20)은, 도시되지 않은 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취되며, 예를 들어, 제1, 제2 전극탭(13,23)이 형성된 단부를 권취 시작부로 하여 권취될 수 있다. 권취 초기에 상기 제1 전극판(10)은 홀로 1회 턴을 실시하는데, 제1 전극판(10)이 자신의 무지부(10a) 상으로 겹쳐지도록 1회 턴 된 이후에, 비로소 제2 전극판(20)과 겹쳐져서 함께 권취될 수 있다. 예를 들어, 도면의 점선을 기준으로 제1 전극판(10)이 접히면서 제1 전극탭(13)이 자신의 무지부(10a) 상으로 겹쳐지는 1회 턴을 실시하여 제1 전극탭(13)의 단차 또는 버(burr) 등이 무지부(10a)에 덮이도록 하여, 전극 조립체의 내부 손상을 방지할 수 있다.
상기 제1 전극판(10)에는 상대적으로 길게 연장된 무지부(10a)가 형성되며, 초기 1회 턴을 실시하여 제1 전극탭(13)을 감싸기에 충분한 정도의 길이로 연장 형성된다. 그러나, 전극 활물질(15)이 형성되지 않는 무지부(10a)가 상대적으로 길게 연장되면, 상대적으로 전하 생성에 기여하는 전극 활물질(15)의 구간이 단축되어 충, 방전 효율이 떨어지게 된다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시형태에서는, 전극탭(113,123)을 매립하도록 평탄화 부재(210)가 형성되므로, 전극탭(113,123)을 감싸기 위한 초기의 1회 턴이 요구되지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시형태에서는 무지부의 길이가 단축될 수 있고, 상대적으로 전극 활물질(115,125)의 구간이 그만큼 증가하여 충, 방전 효율을 높일 수 있다. 상기 무지부는 제1, 제2 전극탭(113,123)의 결합을 위한 길이만 확보하면 충분하며, 예를 들어, 제1, 제2 전극탭(113,123)에 인접한 위치까지 전극 활물질(115,125)이 형성될 수 있다.
상기 평탄화 부재(210)는 계단 형상의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극탭(113), 제1 전극판(110)의 에지(110e), 세퍼레이터(150)의 에지(150e) 및 제2 전극탭(123)을 다 덮도록 연장 형성될 수 있다. 다만, 상기 제1 단부(S1)의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 세퍼레이터의 에지(150e) 및 제2 전극탭(123) 등은 필요에 따라 단독으로, 또는 서로 다른 조합으로 평탄화 부재(210)에 의해 덮이도록 형성될 수 있으며, 상기 평탄화 부재(210)는 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 연속적으로 연장된 이어진 형태 또는 불연속적으로 단절되어 둘 이상의 부재로 분리된 형태로 형성될 수도 있다.
다양한 실시형태를 통하여 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 평탄화 부재(210)를 형성하는 것은, 단차진 표면의 위치에 따라 평활화시킬 필요가 다를 수 있기 때문이다. 단차진 표면을 제거하여 내부 손상을 줄이기 위한 목적에 기여하는 한, 상기 평탄화 부재(210)는 단차진 표면의 어느 임의 개소를 덮도록 또는 단차진 표면의 전부를 덮도록 형성될 수 있다.
도 6에는 평탄화 부재(220)의 일 구현 형태가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화 부재(220)는 테이프 형태로 마련되어 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상에 부착될 수 있다. 예를 들어, 상기 테이프 형태의 평탄화 부재(220)는 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)와 상보적으로 단차진 대향 면을 형성하기 위해 다층 구조로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재(220)는 다단의 계단 형상을 갖도록 시트 기재(221)상에 적층된 다층의 코팅층(222,223,224,225)을 포함할 수 있다. 상기 시트 기재(221)와 다층의 코팅층(222,2223,224,225)은 모두 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 상기 코팅층(222,223,224,225)은 전극 조립체 제1 단부(S1)의 마주하는 단차 요소와의 점착성 결합을 위해 점착성을 갖는 수지계열로 형성되거나 또는 코팅층(222,223,224,225) 상에 별도의 점착제가 도포될 수 있다.
평탄화 부재(220)의 부착시, 평탄화 부재(220)와 전극 조립체 제1 단부(S1) 간의 접착을 돕도록 가열 수단이 적용될 수도 있으며, 소정의 압력 하에서 평탄화 부재(220)가 전극 조립체 제1 단부(S1) 상에 밀착될 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화 부재(220)는 서로 다른 레벨에 형성된 제1 내지 제4 코팅층(222,223,224,225)을 포함할 수 있으며, 서로 차별화된 면적에 걸쳐서 형성됨으로써 전극 조립체 제1 단부(S1)와 상보적인 단차를 갖는 단차진 표면을 형성할 수 있다.
도 7은 평탄화 부재(230)의 다른 구현 형태를 보여주는 도면이다. 도면을 참조하면, 도시된 평탄화 부재(230)는 테이프 형태로 마련되되, 시트 기재(231)와 상기 시트 기재(231)상에 형성된 단차 흡수층(235)을 포함할 수 있다. 상기 시트 기재(231)는 절연성 소재로 형성될 수 있고, 상기 단차 흡수층(235)은 가압 압착시 전극 조립체 제1 단부(S1)의 단차를 흡수하기에 충분한 유연성을 부여하기 위해 절연성 수지계열의 소재로 형성될 수 있다. 평탄화 부재(230)의 부착시, 단차 흡수층(235)은 가압 압력에 따라 전극 조립체(100)의 단차진 표면에 대해 압박되고, 제1 단부 (S1)상의 단차를 흡수하도록 유연하게 변형될 수 있다. 평탄화 부재(230)의 부착시 평탄화 부재(230)의 유연한 변형을 돕고 제1 단부(S1) 상에 밀착 접착되도록 가열수단이 적용될 수도 있다.
도 8에는 평탄화 부재의 또 다른 구현 형태가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 도시된 평탄화 부재(240)는 전극 조립체 제1 단부(S1) 상에 도포 및 경화된 절연성 수지계열의 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(240)는 전극 조립체 제1 단부(S1) 상에 페이스트 상태로 도포될 수 있으며, 적정의 경화 처리를 통하여 제1 단부(S1) 상에 고착될 수 있다. 상기 평탄화 부재(240)의 도포 과정에서 상기 평탄화 부재(240)는 제1 단부(S1)의 단차진 표면을 따라 도포될 수 있으며, 단차진 표면을 매립하도록 충분한 두께로 도포될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 제1, 제2 전극탭(113,123)을 매립하도록 형성된 평탄화 부재(250)는 전극 활물질(115)의 경계(115e)를 매립하도록 연장 형성될 수 있다. 상기 전극 활물질(115)은 무지부와의 경계를 형성하며, 전극 활물질(115)의 경계(115e)에서는 전극 활물질(115)의 두께만큼의 단차가 형성된다. 상기 평탄화 부재(250)는 전극 활물질(115)의 경계(115e)를 수용하고 이를 덮도록 형성되어 전극 조립체(100)의 권취시, 단차진 전극 활물질(115)의 경계(115e)와 대향됨에 따른 전극 조립체(100)의 내부 손상을 방지할 수 있다.
도 9의 실시형태에서, 상기 평탄화 부재(250)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 덮도록 형성되며, 제1 전극탭(113)을 벗어난 위치까지 연장 형성되어 제1 전극 활물질(115)의 경계(115e)를 매립할 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(250)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 포함하고, 제1, 제2 전극탭(113,123) 사이의 단차진 표면을 매립하도록 형성되며, 상기 제1, 제2 전극탭(113,123) 사이의 제1 전극판(110)의 에지(110e) 및 세퍼레이터(150)의 에지(150e)를 덮도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 평탄화 부재(250)는 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 제1 전극탭(113)을 벗어난 위치까지 연장되어 제1 전극 활물질(115)의 경계(115e)를 덮도록 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 평탄화 부재(250)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(250)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제1 전극 활물질의 경계(115e), 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 세퍼레이터의 에지(150e), 제2 전극탭(123)을 수용하는 수용부들(250a,250b,250c,250d,250e)을 가질 수 있다. 즉, 상기 평탄화 부재(250)는 이면 측으로, 제1 전극 활물질의 에지 수용부(250a), 제1 전극탭 수용부(250b), 제1 전극판의 에지 수용부(250c), 세퍼레이터 에지 수용부(250d), 제2 전극탭 수용부(250e)를 가질 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 제1, 제2 전극판(110,120)은 세퍼레이터(150)를 개재하여 적층된다. 상기 제1, 제2 전극판(110,120)에는 전극 활물질(115,125)이 형성되고, 제1, 제2 전극판(110,120)의 단부에는 전극 활물질이 형성되지 않은 무지부가 형성될 수 있다. 그리고, 제1, 제2 전극판(110,120)의 무지부에는 제1, 제2 전극탭(113,123)이 형성된다.
상기 제1, 제2 전극탭(113,123)은 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 서로 반대되는 제1, 제2 단부(S1,S2)에 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극탭(113)은 제1 전극판(110)의 제1 단부(110S1)에 형성되는 한편으로, 상기 제2 전극탭(123)은 제2 전극판(120)의 제2 단부(120S2)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체(100)는 제1 단부(S1)를 권취의 시작부로 하고, 제2 단부(S2)를 권취의 종료부로 하여 롤 형태로 권취될 수 있으며, 권취 완료된 전극 조립체(100)에서, 제1 단부(S1)는 권취의 중심 내지는 권취의 중심에 가깝도록 내측에 배치되고, 제2 단부(S2)는 전극 조립체의 외주 상에서 최외곽을 형성할 수 있다.
상기 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1)에는 제1 평탄화 부재(261)가 배치될 수 있다. 상기 제1 평탄화 부재(261)는 제1 단부(S1)에 형성된 제1 전극탭(113)을 매립하도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 평탄화 부재(261)는 제1 전극탭(113)의 단차 형성을 수용하여 그 표면으로 제1 전극탭(113)의 단차 형상이 노출되지 않도록 하며, 실질적으로 평편한 표면을 형성한다.
상기 제1 단부(S1)는 전극 조립체(100)의 권취 시작부를 형성할 수 있으며, 권취 완료된 전극 조립체(100)에서 권취 중심 내지는 권취 중심에 가깝게 배치될 수 있다. 상기 제1 단부(S1)는 팽팽하게 인장된 상태로 전극 조립체(100)가 권취되면서 전극 조립체(100)의 권취 중심으로부터 방사선 방향을 따라 전극 조립체(100)의 다른 부분과 다수의 접촉 개소를 형성하므로, 제1 단부(S1)를 덮는 제1 평탄화 부재(261)를 통하여 전극 조립체(100)의 내부 손상을 방지할 수 있다.
한편, 상기 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2)에는 제2 평탄화 부재(262)가 배치될 수 있다. 상기 제2 평탄화 부재(262)는 제2 단부(S2)에 형성된 제2 전극탭(123)을 매립하도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 평탄화 부재(262)는 제2 전극탭(123)의 단차 형성을 수용하여 그 표면으로 제2 전극탭(123)의 단차 형상이 노출되지 않도록 하며, 실질적으로 평편한 표면을 형성할 수 있다.
도 10의 실시형태에서, 상기 전극 조립체(100)의 제1, 제2 단부(S1,S2)에는 상기 제1, 제2 전극탭(113,123)을 덮도록 제1, 제2 평탄화 부재(261,262)가 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 평탄화 부재(261,262)는 제1, 제2 전극탭(113,123)을 수용하여 이들을 매립하도록 형성될 수 있으며, 제1, 제2 전극탭(113,123)의 단차 형상을 흡수하여 평활한 표면을 형성할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2 평탄화 부재(261,262)는 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상에서 제1 전극탭(113)을 수용하여 매립하는 제1 평탄화 부재(261)와, 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2) 상에서 제2 전극탭(123)을 수용하여 매립하는 제2 평탄화 부재(262)를 포함할 수 있다.
제1, 제2 전극탭(113,123)은 상대적으로 경한 금속소재로 형성되어 모서리를 통하여 집중적인 압력을 야기함으로써 상대적으로 내부 손상을 일으킬 위험이 있다. 따라서, 전극 조립체(100)의 서로 반대되는 제1, 제2 단부(S1,S2)에 각기 형성된 제1, 제2 전극탭(113,123)을 매립하도록 제1, 제2 평탄화 부재(261,262)를 형성함으로써 단차진 표면과 대향됨에 따른 전극 조립체(100)의 내부 손상을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다. 도 12는 도 11의 단면도이다. 도면들을 참조하면, 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상에는 제1 평탄화 부재(271)가 형성되며, 상기 제1 평탄화 부재(271)는 계단 형상의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e) 및 세퍼레이터의 에지(150e)를 다 함께 덮도록 연장 형성될 수도 있다. 상기 전극 조립체의 제1 단부(S1)에서, 상기 세퍼레이터(150)는 제1 전극판(110) 보다는 길게, 제2 전극판(120) 보다는 짧게 형성되지만, 다른 실시형태에서 상기 세퍼레이터(150)는 제1, 제2 전극판(110,120) 보다 길게 형성될 수도 있다.
상기 제1 평탄화 부재(271)는 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 및 세퍼레이터의 에지(150e)를 다 함께 덮도록 연장 형성되며 이들에 의한 단차진 표면을 흡수함으로써 전극 조립체의 다른 부분과 대향함에 따른 내부 손상을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 평탄화 부재(271)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 평탄화 부재(271)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e) 및 세퍼레이터의 에지(150e)를 수용하는 수용부들(271a,271b,271c)을 가질 수 있다. 즉, 상기 평탄화 부재(271)는 이면 측으로, 제1 전극탭 수용부(271a), 제1 전극판의 에지 수용부(271b), 세퍼레이터의 에지 수용부(271c)를 가질 수 있다.
상기 제1 단부(S1)의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e) 및 세퍼레이터의 에지(150e) 등은 필요에 따라 단독으로, 또는 서로 다른 조합으로 제1 평탄화 부재(271)에 의해 덮이도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 평탄화 부재(271)는 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 연속적으로 연장된 이어진 형태 또는 불연속적으로 단절되어 둘 이상의 부재로 분리된 형태로 형성될 수도 있다.
다양한 실시형태를 통하여 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 제1 평탄화 부재(271)를 형성하는 것은, 단차진 표면의 위치에 따라 평활화시킬 필요가 서로 다를 수 있기 때문이다. 단차진 표면을 제거하여 내부 손상을 줄이기 위한 목적에 기여하는 한, 상기 제1 평탄화 부재(271)는 단차진 표면의 어느 임의 개소 또는 단차진 표면의 전부를 덮도록 형성될 수 있다.
한편, 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2) 상에는 제2 평탄화 부재(272)가 형성될 수 있으며, 상기 제2 평탄화 부재(272)는 계단 형상의 단차진 표면을 형성하는 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e) 및 제1 전극판의 에지(110e)를 다 함께 덮도록 연장 형성될 수도 있다. 상기 전극 조립체(100)의 제2 단부(S2)에서, 상기 세퍼레이터(150)는 제1 전극판(110) 보다는 길게, 제2 전극판(120) 보다는 짧게 형성되지만, 다른 실시형태에서 상기 세퍼레이터(150)는 제1, 제2 전극판(110,120) 보다 길게 형성될 수도 있다.
상기 제2 평탄화 부재(272)는 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e), 및 제1 전극판의 에지(110e)를 다 함께 덮도록 연장 형성되며 이들에 의한 단차진 표면을 흡수함으로써 전극 조립체(100)의 다른 부분과 대향함에 따른 내부 손상을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 평탄화 부재(272)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 평탄화 부재(272)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e) 및 제1 전극판의 에지(110e)를 수용하는 수용부들(272a,272b,272c)을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 평탄화 부재(272)는 이면 측으로, 제2 전극탭 수용부(272a), 세퍼레이터의 에지 수용부(272b), 및 제1 전극판의 에지 수용부(272c)를 가질 수 있다.
상기 제2 단부(S2)의 단차진 표면을 형성하는 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e), 및 제1 전극판의 에지(110e) 등은 필요에 따라 단독으로, 또는 서로 다른 조합으로 제2 평탄화 부재(272)에 의해 덮이도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 평탄화 부재(272)는 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 연속적으로 연장된 이어진 형태 또는 불연속적으로 단절되어 둘 이상의 부재로 분리된 형태로 형성될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 이차전지의 단면 구조를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 평탄화 부재(281,282)는 전극 조립체(100)의 제1 단부(S1) 상에 형성된 제1 평탄화 부재(281)와, 제2 단부(S2) 상에 형성된 제2 평탄화 부재(282)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 평탄화 부재(281,282)는 각각 제1, 제2 단부(S1,S2) 상에 형성된 단차진 표면을 덮도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 평탄화 부재(281)는 계단 형상의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극 활물질의 경계(115e), 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 및 세퍼레이터의 에지(150e)를 다 함께 덮도록 연장 형성될 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 평탄화 부재(281)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 평탄화 부재(281)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제1 전극 활물질의 경계(115e), 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e), 세퍼레이터의 에지(150e)를 수용하는 수용부들(281a,281b,281c,281d)을 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 평탄화 부재(281)는 이면 측으로, 제1 전극 활물질의 경계 수용부(281a), 제1 전극탭 수용부(281b), 제1 전극판의 에지 수용부(281c), 세퍼레이터의 에지 수용부(281d)를 가질 수 있다.
다만, 상기 제1 단부(S1)의 단차진 표면을 형성하는 제1 전극 활물질의 경계(115e), 제1 전극탭(113), 제1 전극판의 에지(110e) 및 세퍼레이터의 에지(150e) 등은 필요에 따라 단독으로, 또는 서로 다른 조합으로 제1 평탄화 부재(281)에 의해 덮이도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 평탄화 부재(281)는 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 연속적으로 연장된 이어진 형태 또는 불연속적으로 단절되어 둘 이상의 부재로 분리된 형태로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제2 평탄화 부재(282)는 계단 형상의 단차진 표면을 형성하는 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e), 제1 전극판의 에지(110e), 및 제1 전극 활물질의 경계(115e)를 다 함께 덮도록 연장 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제2 평탄화 부재(282)의 표면은 상대적으로 평활한 면을 가지며, 이면 측으로는 전극 조립체(100)의 단차진 표면과 상보적으로 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 평탄화 부재(282)는 다단의 계단 형상을 가질 수 있으며, 전극 조립체(100)의 길이방향을 따라 배치된 순서대로 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e), 제1 전극판의 에지(110e), 제1 전극 활물질의 경계(115e)를 수용하는 수용부들(282a,282b,282c,282d)을 가질 수 있다. 즉, 상기 제2 평탄화 부재(282)는 이면 측으로, 제2 전극탭 수용부(282a), 세퍼레이터의 에지 수용부(282b), 제1 전극판의 에지 수용부(282c), 및 제1 전극 활물질의 경계 수용부(282d)를 가질 수 있다.
다만, 상기 제2 단부(S2)의 단차진 표면을 형성하는 제2 전극탭(123), 세퍼레이터의 에지(150e), 제1 전극판의 에지(110e) 및 제1 전극 활물질의 경계(115e) 등은 필요에 따라 단독으로, 또는 서로 다른 조합으로 제2 평탄화 부재(282)에 의해 덮이도록 형성될 수 있으며, 상기 제2 평탄화 부재(282)는 단차진 표면의 선택된 일부 또는 전부를 덮도록 연속적으로 연장된 이어진 형태 또는 불연속적으로 단절된 형태로 형성될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 이차전지를 도시한 분해 사시도이다. 도면을 참조하면, 도 1의 전극 조립체(100) 및 전극 조립체(100)의 단부 상에 형성된 평탄화 부재(210)는, 전지 케이스(410) 내에 수납되며, 전극 조립체(100)를 수납한 전지 케이스(410)의 상단 개구부는 캡 플레이트(350)에 의해 밀봉될 수 있다.
예를 들어, 상기 캡 플레이트(350)에는 제1 전극탭(113)과 전기적으로 연결되는 전극 단자(355)가 조립될 수 있다. 상기 전극 단자(355)는 절연 가스켓(353)을 개재하여 캡 플레이트(350)의 단자 홀(351)에 조립될 수 있다. 상기 캡 플레이트(350)는 절연 케이스(320)를 관통하여 연장되는 제2 전극탭(123)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 캡 플레이트(350)의 하부에는 전극 단자(355)와 전기적으로 연결된 단자 플레이트(330)가 배치될 수 있으며, 상기 캡 플레이트(350)와 단자 플레이트(330) 사이에는 절연 플레이트(340)가 개재되어 이들 간의 전기적인 절연을 확보할 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 단자(355)는 절연 플레이트(340)와 단자 플레이트(330)에 형성된 단자 홀(341,331)을 관통하여 제1 전극탭(113)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 캡 플레이트(350)에는 전해질 주입을 위한 전해질 주입구(352)가 형성될 수 있으며, 상기 전해질 주입구(352)는 실링 부재(357)에 의해 밀봉될 수 있다.
상기 전극 조립체(100) 및 전극 조립체(100)의 단부 상에 형성된 평탄화 부재(210)는 다양한 형상과 구조를 갖춘 전지 케이스 내에 수납될 수 있으며, 도 14에 예시된 각형 케이스 구조에 한정되지 않고, 예를 들어, 원통형 케이스 구조 또는 파우치 케이스와 같은 유연성 케이스 내에 수용될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전극 조립체 110: 제1 전극판
110e: 제1 전극판의 에지
110S1: 제1 전극판의 제1 단부 110S2: 제1 전극판의 제2 단부
113: 제1 전극탭 115: 제1 전극 활물질
115e: 제1 전극 활물질의 경계 120: 제2 전극판
120S1: 제2 전극판의 제1 단부 120S2: 제2 전극판의 제2 단부
123: 제2 전극탭 125: 제2 전극 활물질
150,150`: 세퍼레이터 150e: 세퍼레이터의 에지
210,220,230,240,250: 평탄화 부재
210a,210b,210c,210d,250a,250b,250c,250d,250e: 평탄화 부재의 수용부
221,231: 시트 기재 222,223,224,225: 코팅층
235: 단차 흡수층
261,271,281: 제1 평탄화 부재 262,272,282: 제2 평탄화 부재
271a,271b,271c,281a,281b,2891c,281d: 제1 평탄화 부재의 수용부
272a,272b,272c,282a,282b,282c,282d: 제2 평탄화 부재의 수용부
310: 전지 케이스 320: 절연 케이스
330: 단자 플레이트 331,341,351: 단자 홀
340: 절연 플레이트 350: 캡 플레이트
352: 전해질 주입구 353: 절연 가스켓
355: 전극 단자 357: 실링 부재
S1: 전극 조립체의 제1 단부 S2: 전극 조립체의 제2 단부

Claims (19)

  1. 각각 제1, 제2 전극 활물질 및 제1, 제2 전극탭이 형성된 제1, 제2 전극판과, 상기 제1, 제2 전극판 사이에서 겹쳐지게 배치된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체의 길이방향을 따라 서로 반대되는 제1, 제2 단부 중 적어도 어느 일 단부 상에 배치된 것으로, 상기 단부 상으로 노출된 단차진 표면을 덮어 평활화시키기 위한 평탄화 부재;를 포함하고,
    상기 제1, 제2 전극탭은 상기 전극 조립체의 제1 단부 상에 함께 형성되고,
    상기 평탄화 부재는 상기 제1, 제2 전극탭을 함께 덮도록 연장 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 제1, 제2 전극 활물질의 경계, 제1, 제2 전극탭, 제1, 제2 전극판의 에지 또는 세퍼레이터의 에지의 단차 형상 중에서 적어도 하나 이상의 단차 형상을 수용하기 위한 수용부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단부 상으로 노출된 단차진 표면과 형합되는 상보적인 단차 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 시트 기재상에 적층되며 상호 단차지게 형성된 적어도 2층 이상의 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단부 상에 도포 및 경화된 절연성 수지계열로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 제1, 제2 전극 활물질의 경계, 제1, 제2 전극탭, 제1, 제2 전극판의 에지 또는 세퍼레이터의 에지 중에서 적어도 하나 이상을 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극탭 사이에는,
    상기 제1 전극탭을 가로질러 연장되는 제1 전극판의 에지 및 상기 제1 전극판의 에지를 벗어나 연장되는 세퍼레이터의 에지가 형성되고,
    상기 평탄화 부재는 상기 제1, 제2 전극탭과 함께, 상기 제1 전극판의 에지 및 세퍼레이터의 에지를 연속적으로 덮도록 연장 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1 단부에서, 상기 세퍼레이터는 상기 제1 전극판 보다는 길게, 제2 전극판 보다는 짧게 연장되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극판은, 전극 활물질이 형성되지 않은 무지부를 포함하고,
    상기 평탄화 부재는 상기 무지부를 덮는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는 상기 제1 전극판 및 세퍼레이터의 에지를 덮는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 제1 전극탭을 가로질러 연장되어 제1 전극 활물질의 경계를 덮는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 상기 전극 조립체의 단차를 수용하기 위한 공간을 정의하는 제1 면과 평탄한 제2 면을 갖고,
    상기 평탄한 제2 면은, 상기 전극 조립체의 권취시에 단차에 의한 압력을 경감시키는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 전극판은, 전극 활물질이 형성되지 않은 무지부를 포함하고,
    상기 평탄화 부재는, 상기 무지부를 덮는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 제1 전극판과 세퍼레이터의 에지를 커버하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 평탄화 부재는, 제1 전극 활물질 및 제1 전극판의 에지를 커버하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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