KR102080710B1 - Electrode assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극의 단선 발생을 제어하여 발화를 방지할 수 있는 전극조립체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 일면에만 활물질이 도포되며, 타면에는 활물질이 도포되지 않는 무지부가 형성되며, 상기 무지부가 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제1 전극, 상기 한 쌍의 제1 전극 사이에 배치되는 강화부재 및 상기 한 쌍의 제1 전극 중 하나의 제1 전극에 도포된 활물질과 대향되게 적층되고, 상기 제1 전극과 대향되는 면에 활물질이 도포되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrode assembly that can prevent the ignition by controlling the disconnection of the electrode.
In addition, the present invention is the active material is applied to only one surface, the other side is formed with a non-coating portion is not applied to the active material, a pair of the first electrode, the reinforcement disposed between the pair of first electrodes disposed to face the non-coating portion And a second electrode laminated to face the member and the active material applied to one first electrode of the pair of first electrodes, and coated with the active material on a surface opposite the first electrode.

Description

전극조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}Electrode Assembly {ELECTRODE ASSEMBLY}

본 발명은 전극조립체에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전극의 단선 발생을 제어하여 발화를 방지할 수 있는 전극조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly capable of controlling the occurrence of disconnection of an electrode to prevent ignition.

물질의 물리적 반응이나 화학적 반응을 통해 전기에너지를 생성시켜 외부로 전원을 공급하게 되는 전지(cell, battery)는 각종 전기전자 기기로 둘러싸여 있는 생활환경에 따라, 건물로 공급되는 교류 전원을 획득하지 못할 경우나 직류전원이 필요할 경우 사용하게 된다.Cells or batteries that generate electric energy through physical or chemical reactions of materials and supply power to the outside cannot obtain AC power supplied to buildings according to the living environment surrounded by various electric and electronic devices. It is used when DC power is needed.

이와 같은 전지 중에서 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차전지와 이차전지가 일반적으로 많이 사용되고 있는데, 일차전지는 건전지로 통칭되는 것으로 소모성 전지이다. Among such batteries, a primary battery and a secondary battery, which are chemical cells using chemical reactions, are generally used. The primary battery is a consumable battery, which is commonly referred to as a battery.

또한, 이차전지는 전류와 물질 사이의 산화환원과정이 다수 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 재충전식 전지로서, 전류에 의해 소재에 대한 환원반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성되게 된다.In addition, the secondary battery is a rechargeable battery manufactured using a material that can be repeated a number of redox processes between the current and the material, the power is charged when the reduction reaction to the material by the electric current, the oxidation reaction to the material When performed, the power is discharged. As the charge-discharge is repeatedly performed, electricity is generated.

한편, 이차 전지 중 리튬 이온 전지는 양극 도전 포일과 음극 도전 포일에 각각 활물질을 일정한 두께로 코팅하고, 상기 양 도전 포일 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 대략 젤리 롤(jelly roll) 내지는 원통 형태로 다수 회 권취하여 제작한 전극조립체를 원통형 또는 각형 캔, 파우치 등에 수납하고 이를 밀봉 처리하여 제작된다. On the other hand, the lithium ion battery of the secondary battery is coated with a positive active foil and a negative electrode conductive foil in a constant thickness, respectively, and the separator is interposed between the two conductive foils so that a plurality of times in a jelly roll or cylindrical form. The electrode assembly manufactured by winding is accommodated in a cylindrical or square can, a pouch, or the like, and is manufactured by sealing it.

대한민국공개특허공보 제10-2007-0097152호에는 종래의 젤리롤형 전극조립체 및 이를 가지는 이차 전지가 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 10-2007-0097152 discloses a conventional jelly roll type electrode assembly and a secondary battery having the same.

이와 같은 종래의 이차 전지는 임팩트(impact) 테스트를 진행하였을 때 강도가 강한 충격에서 양극이 단선되어 쇼트(short)에 의해 발화가 발생할 수 있다In the conventional secondary battery as described above, when the impact test is performed, the anode may be disconnected in a strong impact, and thus fire may occur due to a short.

특히, 원형 셀의 고용량화로 캔(can) 외벽, 포일(foil) 등에서 얇은 재료를 사용하면서 기계적 테스트에 취약해졌으며, 임팩트 테스트에 실패(fail)하는 확률이 증가하고 있다는 문제점이 있다.In particular, due to the high capacity of the circular cell, it is vulnerable to mechanical testing while using a thin material on the outer wall of a can, a foil, etc., and there is a problem that the probability of failing an impact test is increasing.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전극의 단선 발생을 억제하여 발화를 방지할 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to provide an electrode assembly that can prevent the ignition of the electrode to prevent ignition.

본 발명에 따른 전극조립체는 일면에만 활물질이 도포되며, 타면에는 활물질이 도포되지 않는 무지부가 형성되며, 상기 무지부가 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제1 전극, 상기 한 쌍의 제1 전극 사이에 배치되는 강화부재 및 상기 한 쌍의 제1 전극 중 하나의 제1 전극에 도포된 활물질과 대향되게 적층되고, 상기 제1 전극과 대향되는 면에 활물질이 도포되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the electrode assembly according to the present invention, an active material is coated on only one surface, and a non-coating portion on which the active material is not applied is formed on the other surface, and is disposed between the pair of first electrodes disposed to face the non-coating portion, and the pair of first electrodes. And a second electrode which is laminated to face the active material applied to one of the first electrodes of the pair of reinforcing members and the pair of electrodes, and the active material is coated on a surface opposite to the first electrode. .

상기 제1 전극은 양극이고, 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.The first electrode may be an anode, and the second electrode may be a cathode.

상기 강화부재는 섬유, 직물, 종이, 셀로판, 플라스틱, 고무 중 어느 하나 이상으로 이루어질 수 있다.The reinforcing member may be made of any one or more of fiber, fabric, paper, cellophane, plastic, rubber.

본 발명에 따르면, 전극을 강화하여 단선을 억제함에 따른 이차전지의 발화를 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of preventing the ignition of the secondary battery by inhibiting disconnection by strengthening the electrode.

본 발명에 따르면, 한 쌍의 전극 사이에 강화부재를 적층하는 단순한 구성으로 전극의 단선을 억제하는 효과가 있다.According to the present invention, the simple structure of stacking the reinforcing member between the pair of electrodes has the effect of suppressing disconnection of the electrode.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 종래 전극조립체의 양극과 음극이 적층된 것을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic view showing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram schematically illustrating a stack of a cathode and an anode of a conventional electrode assembly.
3 is a schematic view showing an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a schematic view showing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 일면에만 활물질(12)이 도포되며, 타면에는 활물질(12)이 도포되지 않는 무지부(11)가 형성되며, 상기 무지부(11)가 대향되도록 배치되는 한 쌍의 제1 전극(10), 상기 한 쌍의 제1 전극(10) 사이에 배치되는 강화부재(20) 및 상기 한 쌍의 제1 전극(10) 중 하나의 제1 전극(10)에 도포된 활물질(12)과 대향되게 적층되고, 상기 제1 전극(10)과 대향되는 면에 활물질(12)이 도포되는 제2 전극(30)을 포함한다.As shown in Figure 1, the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the active material 12 is applied to only one surface, the other side is formed with a non-coated portion 11 is not coated with the active material 12, Among the pair of first electrodes 10, the reinforcing member 20 disposed between the pair of first electrodes 10, and the pair of first electrodes 10 disposed to face the portion 11. The second electrode 30 is stacked to face the active material 12 coated on one first electrode 10, and the active material 12 is coated on a surface opposite to the first electrode 10.

본 발명의 전극조립체는 양극 활물질이 코팅된 양극, 음극 활물질이 코팅된 음극, 양극 및 음극 사이에 위치하여 양극과 음극의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터로 이루어진다.The electrode assembly of the present invention is composed of a separator which is located between a cathode coated with a cathode active material, a cathode coated with an anode active material, a cathode and an anode to prevent a short between the cathode and the cathode and to allow only lithium ions to move.

또한, 일반적으로 양극은 알루미늄(Al) 재질의 포일(foil), 음극은 구리 재질의 포일(foil)을 사용하며, 세퍼레이터는 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재에 폴리비닐리덴 플로우라이드-헥사플로로프로필렌 공중합체(PVDF-HFP co-polymer)를 코팅함으로써 제조될 수 있지만, 본 발명에서 위의 소재를 한정하는 것은 아니다.In general, the anode is made of aluminum (Al) foil, the cathode is made of copper (foil), the separator is, for example, polyethylene (PE), polystyrene (PS), polypropylene (PP) ) And a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP co-polymer) on any one selected from the group consisting of a copolymer of polyethylene (PE) and polypropylene (PP). It can be prepared by coating a), but the present invention is not limited to the above material.

제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 전극조립체의 양극 또는 음극일 수 있는데, 제1 전극(10)과 제2 전극(30)은 상호 다른 극성으로 이루어진다.The first electrode 10 and the second electrode 30 may be an anode or a cathode of the electrode assembly, and the first electrode 10 and the second electrode 30 have different polarities.

즉, 제1 전극(10)이 양극일 경우 제2 전극(30)은 음극으로 이루어지고, 반대로 제1 전극(10)이 음극일 경우 제2 전극(30)은 양극으로 이루어진다.That is, when the first electrode 10 is an anode, the second electrode 30 is made of a cathode. On the contrary, when the first electrode 10 is a cathode, the second electrode 30 is made of an anode.

그리고 본 발명에서는 제1 전극(10)이 양극을 형성하고, 제2 전극(30)이 음극을 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the first electrode 10 forms an anode, and the second electrode 30 forms an anode.

즉, 양극의 포일과 음극에 도포된 음극 활물질이 접촉하는 경우 이차전지에서 발화가 발생하기 가장 쉽기 때문에, 제1 전극(10)을 양극으로 형성하여 강화부재(20)가 제1 전극(10)의 단선을 방지하는 것이 본 발명의 전극조립체가 적용된 이차전지에 충격이 가해졌을 때 발화가 발생하는 것을 가장 효율적으로 방지할 수 있다.That is, when the foil of the positive electrode and the negative electrode active material coated on the negative electrode are most likely to ignite in the secondary battery, the first electrode 10 is formed as a positive electrode so that the reinforcing member 20 is formed of the first electrode 10. Preventing the disconnection of the most effectively prevents ignition from occurring when an impact is applied to the secondary battery to which the electrode assembly of the present invention is applied.

하지만, 상황에 따라 제1 전극(10)을 음극으로 형성하여, 강화부재(20)가 제1 전극(10)의 단선을 방지하게 할 수도 있다.However, according to circumstances, the first electrode 10 may be formed as a cathode so that the reinforcing member 20 prevents disconnection of the first electrode 10.

양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있다. A chalcogenide compound is used as the cathode active material, and complex metal oxides such as LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiNi 1-x Cox O 2 (0 <x <1), and LiMnO 2 are used.

음극 활물질은 탄소(C) 계열 물질, 규소(Si), 주석(Sn), 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(compositetin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있다.As the negative electrode active material, a carbon (C) -based material, silicon (Si), tin (Sn), tin oxide, tin alloy composites, transition metal oxide, lithium metal nitride, or lithium metal oxide is used.

도 2는 종래 전극조립체의 양극과 음극이 적층된 것을 개략적으로 도시한 구성도이다.2 is a configuration diagram schematically illustrating a stack of a cathode and an anode of a conventional electrode assembly.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 전극조립체는 음극(200)의 양측면 중 적어도 일측 면에 음극 활물질(210)이 도포되고, 양극(100)의 양측면 중 적어도 일측 면에 양극 활물질(110)이 도포되어 음극 활물질과 양극 활물질이 상호 대향되게 적층된다.As shown in FIG. 2, in the conventional electrode assembly, the negative electrode active material 210 is coated on at least one side of both sides of the negative electrode 200, and the positive electrode active material 110 is disposed on at least one side of both sides of the positive electrode 100. It is applied so that the negative electrode active material and the positive electrode active material are laminated to face each other.

하지만, 이러한 전극조립체의 구성은 외부 충격시 음극(200) 또는 양극(100)의 단선이 쉽게 발생한다.However, in the configuration of the electrode assembly, disconnection of the cathode 200 or the anode 100 easily occurs during an external impact.

따라서 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 전극(10)의 포일을 한 쌍으로 형성하여 한 쌍의 제1 전극(10)이 각각 일측에만 활물질(12)을 도포하고, 활물질(12)이 도포되지 않은 타측에는 무지부(11)를 형성하여 한 쌍의 제1 전극(10)이 상호 무지부(11)를 대향하며 적층되게 한다.Therefore, as shown in FIG. 1, the present invention forms a pair of foils of the first electrode 10 so that the pair of first electrodes 10 apply the active material 12 to only one side thereof, and the active material 12 ) And the uncoated portion 11 is formed on the other side to which the uncoated portion 11 is not applied so that the pair of first electrodes 10 face each other to form the uncoated portion 11.

그리고 한 쌍의 제1 전극(10)의 사이에 강화부재(20)를 배치하여 제1 전극(10)이 단선되지 않도록 제1 전극(10)의 내구성을 강화한다.The reinforcing member 20 is disposed between the pair of first electrodes 10 to reinforce the durability of the first electrode 10 so that the first electrode 10 is not disconnected.

이러한 강화부재(20)는 한 쌍의 제1 전극(10)의 사이에 한 쌍의 제1 전극(10)을 따라 배치되어 제1 전극(10)의 단락을 방지할 수 있는 소재로 이루어지는데, 예를 들면, 섬유, 직물, 종이, 셀로판, 플라스틱, 고무 중 어느 하나 이상의 소재로 이루어져 강화부재(20)의 내구성을 강화할 수 있다.The reinforcing member 20 is formed of a material which is disposed along the pair of first electrodes 10 between the pair of first electrodes 10 to prevent a short circuit of the first electrode 10. For example, it may be made of any one or more materials of fiber, fabric, paper, cellophane, plastic, rubber to reinforce the durability of the reinforcing member 20.

하지만, 강화부재(20)의 소재를 상기 소재로 한정하는 것은 아니고, 절연 성질을 가지며, 제1 전극(10)의 크기 변화를 최소화하면서 제1 전극(10)의 단락을 방지할 수 있다면 어떠한 소재로도 이루어질 수 있다.However, the material of the reinforcing member 20 is not limited to the above material, and has any insulating property, and any material as long as it can prevent the short circuit of the first electrode 10 while minimizing the size change of the first electrode 10. It can also be done.

이와 같은, 강화부재(20)는 임팩트(impact) 테스트 등과 같은 충격 발생 시 제1 전극(10)이 단선되지 않도록 제1 전극(10)의 내구성을 강화한다.As such, the reinforcing member 20 reinforces the durability of the first electrode 10 so that the first electrode 10 is not disconnected when an impact such as an impact test occurs.

제2 전극(30)은 제1 전극(10)과 대향하는 면에 활물질(12)이 도포되는데, 양면 모두에 활물질(12)이 도포되어 제1 전극(10)을 양측에 모두 적층할 수 있다.The second electrode 30 is coated with the active material 12 on the surface facing the first electrode 10, the active material 12 is applied to both sides can be stacked on both sides of the first electrode 10. .

그리고 본 발명의 전극조립체가 적용되는 이차 전지는 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지 등 일반적인 이차전지에 적용된다.The secondary battery to which the electrode assembly of the present invention is applied is applied to a general secondary battery such as a cylindrical secondary battery, a square secondary battery, and a pouch type secondary battery.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체를 개략적으로 도시한 구성도이다.3 is a schematic view showing an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 전극(10)의 활물질이 도포된 측에는 각각 제2 전극(30)이 적층되게 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 3, the second electrodes 30 may be formed on the side to which the active materials of the pair of first electrodes 10 are coated, respectively.

이때. 제2 전극(30)은 양면에 활물질이 모두 도포될 수도 있고, 또는 일면에만 활물질이 도포되고 타면에는 무지부(11)가 형성될 수 있고, 또는 도면에는 도시되지 않았지만 양면에 활물질이 모두 도포되되 제1 전극(10)과 대향되지 않는 일부분에는 무지부가 형성될 수도 있다.At this time. The active material may be coated on both surfaces of the second electrode 30, or the active material may be coated on only one surface and the uncoated portion 11 may be formed on the other surface, or both active materials may be coated on both surfaces of the second electrode 30. The uncoated portion may be formed at a portion that is not opposed to the first electrode 10.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전극조립체는 전극의 내구성을 강화하여 단선을 억제함에 따른 이차전지의 발화를 방지하는 효과가 있다.The electrode assembly according to the present invention configured as described above has an effect of preventing ignition of the secondary battery by suppressing disconnection by strengthening durability of the electrode.

또한, 본 발명에 따르면, 한 쌍의 전극 사이에 강화부재를 적층하는 단순한 구성으로 전극의 단선을 억제하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect of suppressing disconnection of the electrode by a simple configuration in which the reinforcing member is laminated between the pair of electrodes.

이상과 같이 본 발명에 따른 전극조립체를 예시된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the electrode assembly according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings, but the present invention is not limited to the embodiments and drawings described above, and the present invention is within the scope of the appended claims. Many modifications and variations are possible to those skilled in the art.

10: 제1 전극
11: 무지부
12: 활물질
20: 강화부재
30: 제2 전극10: first electrode
11: ignorance
12: active material
20: reinforcing member
30: second electrode

Claims (3)

제1 전극, 제2 전극 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 세퍼레이터가 적층되는 전극조립체에 있어서,
도전 포일의 일면에만 활물질(12)이 도포되며, 타면에는 활물질(12)이 미도포된 제1 전극(10); 및
상기 제1 전극(10)에 도포된 활물질(12)에 대향되게 적층되는 제2 전극(30); 을 포함하고,
상기 제1 전극(10)은 두 개가 쌍을 이뤄 적층되되, 쌍을 이루는 두 개의 제1 전극들(10)은 활물질이 미도포된 면끼리 서로 마주하도록 적층되며,
쌍을 이루는 두 개의 제1 전극들(10) 사이에는 상기 제1 전극(10)의 도전 포일의 단선을 방지하는 강화부재(20)가 적층되고,
상기 강화부재(20)는 제1 전극(10)의 도전 포일 보다 더 두꺼운 두께를 갖되 활물질(12)의 두께 보다 더 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전극조립체.In an electrode assembly in which a first electrode, a second electrode and a separator located between the first electrode and the second electrode are laminated
The active material 12 is coated on only one surface of the conductive foil, and the other surface of the first electrode 10 is not coated with the active material 12; And
A second electrode 30 stacked to face the active material 12 applied to the first electrode 10; Including,
Two first electrodes 10 are stacked in pairs, and two pairs of first electrodes 10 are stacked to face each other on which the active material is not coated.
A reinforcing member 20 is stacked between two paired first electrodes 10 to prevent disconnection of the conductive foil of the first electrode 10.
The reinforcing member 20 has a thickness thicker than that of the conductive foil of the first electrode 10, but having a thickness thinner than that of the active material 12. 청구항 1에 있어서,
상기 제1 전극(10)은 양극이고, 상기 제2 전극(30)은 음극인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1,
The electrode assembly is characterized in that the first electrode (10) is an anode, the second electrode (30) is a cathode. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 강화부재(20)는 섬유, 직물, 종이, 셀로판, 플라스틱, 고무 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1 or 2,
The reinforcing member 20 is an electrode assembly, characterized in that made of any one or more of fiber, fabric, paper, cellophane, plastic, rubber.
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