KR102256465B1 - 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체 - Google Patents

지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체 Download PDF

Info

Publication number
KR102256465B1
KR102256465B1 KR1020170003477A KR20170003477A KR102256465B1 KR 102256465 B1 KR102256465 B1 KR 102256465B1 KR 1020170003477 A KR1020170003477 A KR 1020170003477A KR 20170003477 A KR20170003477 A KR 20170003477A KR 102256465 B1 KR102256465 B1 KR 102256465B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
tabs
active material
assembly
separator sheets
Prior art date
Application number
KR1020170003477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180082150A (ko
Inventor
김소희
배준성
성낙기
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170003477A priority Critical patent/KR102256465B1/ko
Publication of KR20180082150A publication Critical patent/KR20180082150A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102256465B1 publication Critical patent/KR102256465B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/045—Cells or batteries with folded plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H01M50/466—U-shaped, bag-shaped or folded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 1 전극;
일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 2 전극; 및
두 개의 분리막 시트들;
을 포함하고 있고,
상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재되어 있으며,
상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재된 상태로, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 1 면 및 그것의 반대 면인 제 3 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극은 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 2 면 및 그것의 반대 면인 제 4 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩되어 있으며,
폴딩된 상태에서, 제 1 전극의 전극 탭들은 동일한 위치로 배열되어 있고, 제 2 전극의 전극 탭들은 제 1 전극의 전극 탭들과는 다른 방향에서 동일한 위치로 배열되는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.

Description

지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체 {Electrode Assembly Folded with Zig-Zag form}
본 발명은 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체로서, 신규한 방식으로 폴딩된 전극조립체에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 및 풀셀 또는 바이셀 등의 유닛셀들이 분리필름에 의해 권취되어 있는 스택/폴딩형으로 분류된다.
그 중 스택형 또는 스택/폴딩형의 유닛셀들은 하기 도 1과 같이 양극(13)과 음극(11, 15)이 분리막(12, 14)을 사이에 개재한 상태로 교번 적층된 구조를 가진다.
그러나, 이러한 적층 구조의 유닛셀 또는 전극조립체를 제조하는 경우에는, 일 단위의 긴 시트의 전극 및 분리필름을 단위 전극 및 분리막으로 제조하기 위한 노칭 공정을 필수적으로 수반하여 효율적인 측면에서 문제가 있고, 분리막을 전극의 크기보다 크게 함에도 불구하고, 제조 공정 중 분리막의 접힘과 같은 현상에 의해 쇼트가 일어나는 등의 안전에 대한 위험성이 존재하는 문제가 있다.
한편, 젤리-롤형의 전극조립체는 상기 노칭 공정 등이 필요하지 아니하나, 한방향으로 권취하여 내부에 위치하는 전극 부분과 외부에 위치하는 전극 부분에 전해액 함침 정도의 차이가 커서 부피 대비 용량이 발현되기 어려울 뿐 아니라, 외측으로 갈수록 장력이 많이 작용하여 분리막이 작은 충격에도 찢어질 수 있는 문제가 있다. 또한, 일 단위의 시트 일측에 전극 탭이 존재하는 바, 추가적인 무지부가 존재하여야 하므로, 그 부위만큼 전지 용량이 적어지는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하여 공정 효율성이 우수하고, 안전성이 향상된 특정 구조의 전극조립체에 대한 기술이 매우 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재된 상태로, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 1 면 및 그것의 반대 면인 제 3 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극은 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 2 면 및 그것의 반대 면인 제 4 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩되어 있는 새로운 구조의 전극조립체를 개발하기에 이르렀고, 이러한 전극조립체는 노칭 공정 없이 스택형 전극조립체와 같은 형태로 제조될 수 있으면서 동시에 전지 안전성도 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는,
일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 1 전극;
일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 2 전극; 및
두 개의 분리막 시트들;
을 포함하고 있고,
상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재되어 있으며,
상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재된 상태로, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 1 면 및 그것의 반대 면인 제 3 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극은 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 2 면 및 그것의 반대 면인 제 4 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩되어 있으며,
폴딩된 상태에서, 제 1 전극의 전극 탭들은 동일한 위치로 배열되어 있고, 제 2 전극의 전극 탭들은 제 1 전극의 전극 탭들과는 다른 방향에서 동일한 위치로 배열되는 것을 특징으로 한다
상기에서, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들은 전극의 적층방향, 즉, 제 1 전극과 제 2 전극이 교번적으로 나타나는 적층방향을 기준으로 전극의 가장 넓은 면이 위치하는 상면 및 하면을 제외한 4개의 측면들을 의미한다.
상기와 같은 구조의 전극조립체는, 구체적으로, i) 상기 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극 상에, 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층된 상태에서, 또는, ii) 제 2 전극 상에, 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층된 상태에서, 제 1 전극 및 제 2 전극의 타단까지, 교번적으로 서로 적층방향의 상대 전극을 덮도록 2회 이상 180도 폴딩함으로써 형성할 수 있다.
다시 말해, 직각으로 놓은 제 1 전극과 제 2 전극을 번갈아가면서 서로 덮도록 180도로 계속해서 폴딩해 나가는 방법으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭들은 2회 폴딩의 간격으로 형성될 수 있다.
이는, 상기와 같이 제 1 전극과 제 2 전극의 전극 탭들은 각각 전극조립체를 이루는 4개의 측면에서 연결되지 않은 면에 형성되어야 하는데, 이는 반대로 상대 전극이 연결되는 부위이므로, 상기와 같이 전극조립체를 형성할 때, 전극조립체를 이루는 4개의 측면에서 연결되지 않은 면 중에 상대 전극에 의해 가려지는 면이 존재하게 되는 바, 제 1 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭들은 상대 전극에 가려지지 않는 부위 측면에서만 존재하기 위해서는 2회 폴딩에 한번씩 존재하게 되는 것이다.
또한, 폴딩된 상태에서 제 1 전극의 전극 탭들 및 제 2 전극의 전극 탭들이 각각 동일한 위치로 배열되기 위해서는 그 간격 또한 동일할 수 있다.
이러한 전극조립체의 구조에서 상기 제 1 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭들은 서로 직각 방향으로 돌출되어 있다. 이는, 상기에서 설명한 바와 같이, 제 1 전극이 연결되지 않은 면과 제 2 전극이 연결되지 않은 면은 서로 직각 방향이기 때문이다.
이와 같은 구조로 전극조립체를 형성하는 경우에는, 일 단위의 연속적인 전극 시트를 단위 전극으로 하기 위한 노칭 공정 없이도 스택형과 같은 구조를 가질 수 있으므로, 노칭 공정을 생략할 수 있는 바, 공정 효율성이 높다.
한편, 이러한 구조에서도, 제 1 전극과 제 2 전극의 단락을 방지하기 위한 상기 두 개의 분리막 시트들에 있어서, 전극조립체의 제조 공정 중에 접힘 등과 같은 현상이 일어날 수 있는 바, 이러한 제 1 전극과 제 2 전극의 접촉 문제를 완전히 차단하기 위해, 상기 분리막 시트들은 상기 제 1 전극을 사이에 개재한 상태로 외주변이 상호 열융착되어 있고, 제 1 전극의 전극 탭들이 위치한 부분은 전극 탭들이 돌출될 수 있도록 절단되어 있을 수 있다.
이와 같이, 두 개의 분리막 시트들에 제 1 전극을 개재하고 열융착하는 경우, 두 개의 전극을 완전히 차단하여 분리막 접힘 등으로부터 발생할 수 있는 접촉 문제를 해결할 수 있으므로, 전지 안전성 또한 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체의 전극들은 연속적으로 폴딩되어야 하기 때문에, 폴딩면, 즉, 제 1 전극의 제 1 면 및 제 3 면, 제 2 전극의 제 2 면 및 제 4 면에서 전극 시트에 도포되어 있는 전극 활물질의 탈리 등이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 폴딩면에서의 전극 활물질은 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나 도포되어 있지 않음이 바람직한데, 상기에서 설명한 바와 같이 전극 탭들이 2회 폴딩 간격으로 형성되므로, 다음 전극 탭이 형성되어 있는 부분 전까지는 전극 활물질이 연속 도포되어 있어야 하므로, 다음 전극 탭이 형성되어 있는 부분 직전의 폴딩면에서 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않을 수 있고, 인접하는 전극 탭들의 중간의 폴딩면에서는 전극 활물질이 얇은 두께로라도 도포되어 있어야 한다.
따라서, 상기 제 1 전극은, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중에서 제 3 면에 위치하는 부분에서, 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않을 수 있고, 상기 제 2 전극은, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중에서 제 2 면에 위치하는 부분에서 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않을 수 있다.
이와 같이 전극 활물질을 도포하는 경우, 폴딩면에서의 탈리를 최소화할 수 있는 바 더욱 바람직하다.
한편, 리튬 이온의 석출에 의한 단락을 효과적으로 방지하고, 비가역용량을 최소화하기 위해, 상기 제 1 전극의 크기는 제 2 전극의 크기보다 상대적으로 클 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 전극은 음극이고, 제 2 전극은 양극일 수 있다.
경우에 따라서는, 이와는 반대로 제 1 전극이 양극이고 제 2 전극이 음극일 수도 있다.
본 발명은 또한, 제 1 항에 따른 전극조립체를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 전극조립체의 제조 방법은,
(a) 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극 상에, 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층하는 과정;
(b) 제 1 전극 상의 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 제 1 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
(c) 제 2 전극 상의 제 1 전극을 덮는 형태로 상기 제 2 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
(d) 상기 과정(b) 및 (c)를 제 1 전극과 제 2 전극의 타단까지 수행하는 과정;
을 포함하거나,
(a') 제 2 전극 상에, 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층하는 과정;
(b') 제 2 전극 상의 제 1 전극을 덮는 형태로 상기 제 2 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
(c') 제 1 전극 상의 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 제 1 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
(d') 상기 과정(b) 및 (c)를 제 1 전극과 제 2 전극의 타단까지 수행하는 과정;
을 포함할 수 있고, 이때, 상기 제 1 전극 및 제 2 전극은, 각각 일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있을 수 있다.
이와 같이 제조된 전극조립체의 구체적인 구성은 상기에서 설명한 바와 같으며, 이와 같이 제조된 전극조립체는, 일 단위의 연속적인 전극 시트를 단위 전극으로 하기 위한 노칭 공정 없이도 스택형과 같은 구조를 가질 수 있으므로, 노칭 공정을 생략할 수 있는 바, 공정 효율성이 높을 뿐 아니라 단위 분리막을 사용하여 쉽게 발생하는 분리막 접힘 등의 문제가 감소하고, 한번의 분리막 시트들의 융착으로 전체 전극조립체에서 전극들의 접촉을 완전히 차단할 수도 있는 바, 안전성 또한 향상될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀을 제공하는 바, 이러한 전기화학 셀은 상세하게는, 이차전지일 수 있다.
이차전지는 충방전이 가능한 상기 전극조립체가 이온 함유 전해액으로 함침된 상태에서 전지케이스에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다.
상기 이차전지는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 및 출력 안정성의 리튬 이차전지가 바람직하다.
리튬 이차전지의 기타 구성요소들 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있는 것으로, 이에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는, 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재된 상태로, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 1 면 및 그것의 반대 면인 제 3 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극은 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 2 면 및 그것의 반대 면인 제 4 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩되어 있는 새로운 구조를 가짐으로써, 노칭 공정 없이 스택형 전극조립체와 같은 형태로 제조될 수 있을 뿐 아니라, 동시에 전지 안전성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 스택형 전극조립체의 분해사시도이다;
도 2는 본 발명에 따른 전극조립체에 적용되는 제 1 전극 및 분리막 시트들의 분해 사시도이다;
도 3은 도 2에서 분리막 시트들이 제 1 전극을 사이에 개재한 상태로열융착된 형태를 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제 1 전극 구조의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 제 1 전극 구조의 모식도이다;
도 6은 본 발명에 따른 전극조립체 제조방법의 모식도이다;
도 7은 도 6에 따라 제조된 전극조립체의 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명에 따른 전극조립체를 제조하기 위한 제 1 전극 및 분리막 시트들의 분해 사시도가, 도 3에는 도 2의 분리막 시트들을 제 1 전극을 개재한 상태로 열융착한 형태의 제 1 전극이 모식적으로 도시되어 있다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제 1 전극(110)은 두 개의 분리막 시트들(131, 132) 사이에 개재되는 형태로 제공되고, 여기서 분리막 시트들(131, 132)은 제 1 전극(110)의 외주변에 해당하는 부분들이 제 1 전극(110)의 전극 탭(111)이 외부로 돌출되는 형태로 상호 열융착되어, 도 3과 같은 형태의 분리막 시트들(131, 132) 사이에 개재된 제 1 전극(100)과 같은 형태가 된다.
도 3을 참조하면, 상호 열융착된 분리막 시트들(130)의 절단면(133)으로 전극 탭(111)이 돌출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이하에서, 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극은 100으로 표시하고, 열융착된 분리막 시트들은 130으로 표시한다.
한편, 다시 도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본원발명의 전극조립체를 제조하기 위한, 제 1 전극(110)의 전극 탭(111)은 2회 폴딩의 간격(점선으로 표시)으로 형성되어 있다.
이는 이하에서 설명하게 되는 것과 같이, 전극 탭(111)은 각각 전극조립체를 이루는 4개의 측면에서 연결되지 않은 면에 형성되어야 하는데, 이는 반대로 상대 전극이 연결되는 부위이므로, 상기와 같이 전극조립체를 형성할 때, 전극조립체를 이루는 4개의 측면에서 연결되지 않은 면 중에 상대 전극에 의해 가려지는 면이 존재하게 되는 바, 전극 탭(111)은 상대 전극에 가려지지 않는 부위 측면에서만 존재해야 하기 때문이다.
또한, 이하에서 보여질 폴딩된 상태의 전극조립체에서 전극 탭(111)이 동일한 위치로 배열되기 위해서는 그 간격(d) 또한 동일하다.
이러한 구조는 제 2 전극에서도 마찬가지이므로 하나의 예로서 제 1 전극만을 설명하였다.
한편, 본 발명에 따른 전극조립체의 전극들은 일 단위의 연속적인 전극 시트가 연속적으로 폴딩되어야 하기 때문에, 이하에서 설명할 폴딩면, 즉, 예를 들어, 도 3에서 도시한 제 1 전극의 폴딩면들(점선으로 표시)에서 전극 시트에 도포되어 있는 전극 활물질의 탈리 등이 발생할 수 있다.
이에, 상기 전극 활물질의 탈리 문제를 최소화하기 위한 방안으로서, 도 4 및 도 5에는 전극으로서 예를 들어, 제 1 전극(110)의 전극 활물질 도포 형상을 모식적으로 도시하였다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 전극(110A, 110B)은 전극 시트(112)의 양면에 전극 활물질(113)이 도포되어 있는 구조로 이루어져 있다.
이때, 전극 활물질(113)은 2회, 4회의 폴딩면들(114, 115)에서 전극 활물질(113)이 도포되어 있지 않거나, 다른 부분보다 얇은 두께로 전극 활물질(113)이 도포되어 있다.
이러한 2회, 및 4회의 폴딩면들(114, 115)은 하기에서 설명하는 바와 같이, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중에서 제 3 면에 해당된다.
한편, 1회 및 3회의 폴딩면들에서 역시 전극 활물질의 탈리가 있을 수는 있으나, 상기에서 설명한 바와 같이 전극 탭들이 2회 폴딩 간격으로 형성되므로, 다음 전극 탭이 형성되어 있는 부분 전까지는 전극 활물질(113)이 연속 도포되어 있어야 하므로, 1회 및 3회의 폴딩면에서는 활물질이 도포되어 있어야 한다. 물론 도면에 도시하지는 않았지만, 도 5에서의 2회 및 4회의 폴딩면들(114, 115)과 같이 타부분보다 얇은 두께로 도포될 수 있다.
이러한 전극 활물질의 도포 형태는 제 2 전극에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
도 6 및 도 7에는, 이와 같이 준비된 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100)과 제 2 전극(200)을 사용하여 전극조립체(1000)를 제조하는 방법을 구체적으로 도시하였고, 이와 같은 방법으로 제조된 전극조립체(1000)를 모식적으로 나타내었다.
먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체(1000)은, 제 2 전극(200) 상에, 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100)의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 2 전극(200)의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층한 상태에서, 제 2 전극(200) 상의 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100)을 덮는 형태로 상기 제 2 전극(200)을 180도로 폴딩하고, 이후, 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100) 상의 제 2 전극(200)을 덮는 형태로 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100)을 180도로 폴딩하는 과정으로, 교번적으로 서로 적층방향의 상대 전극을 덮도록 상기 과정들을 제 1 전극(100)과 제 2 전극(200)의 타단까지 수행하여 제조된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 이러한 과정으로 제조된 폴딩된 상태의 전극조립체(1000)은, 제 1 전극(100)의 전극 탭들끼리 동일한 위치로 배열되고, 제 2 전극(120)의 전극 탭들은 제 1 전극의 전극 탭들과 직각 방향에서 동일한 위치로 배열된다.
또한, 분리막 시트들 사이에 개재된 제 1 전극(100)은, 전극조립체(1000)를 이루는 4개의 측면들(1001, 1002, 1003, 1004) 중 제 1 면(1001) 및 그것의 반대 면인 제 3 면(1003)에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극(200)은 전극조립체(1000)를 이루는 4개의 측면들(1001, 1002, 1003, 1004) 중 제 2 면(1002) 및 그것의 반대 면인 제 4 면(1004)에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극(100)과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩된 구조를 가진다.
이때, 상기에서 설명한 바와 같이, 제 1 전극(100)의 제 3 면(1003) 및 제 2 전극의 제 2 면(1002)은 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않는 형태가 될 수 있다.
이와 같은 구조로 전극조립체(1000)를 형성하는 경우에는, 일 단위의 연속적인 전극 시트를 단위 전극으로 하기 위한 노칭 공정 없이도 스택형과 같은 구조를 가질 수 있으므로, 노칭 공정을 생략할 수 있는 바, 공정 효율성이 높으며, 두 개의 분리막 시트들에 제 1 전극을 개재하고 열융착한 전극을 사용함으로써, 분리막 접힘 등으로부터 발생할 수 있는 전극들간의 접촉 문제를 해결할 수 있으므로, 전지 안전성 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 1 전극;
    일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 제 2 전극; 및
    두 개의 분리막 시트들;
    을 포함하고 있고,
    상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재되어 있으며,
    상기 제 1 전극은 분리막 시트들 사이에 개재된 상태로, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 1 면 및 그것의 반대 면인 제 3 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루고, 제 2 전극은 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중 제 2 면 및 그것의 반대 면인 제 4 면에서 연결되도록 지그재그 형상을 이루면서 제 1 전극과 적층방향에서 교번 배열되도록 함께 폴딩되어 있으며,
    폴딩된 상태에서, 제 1 전극의 전극 탭들은 동일한 위치로 배열되어 있고, 제 2 전극의 전극 탭들은 제 1 전극의 전극 탭들과는 다른 방향에서 동일한 위치로 배열되는 것을 특징으로 하는 전극조립체에 있어서,
    상기 전극조립체는,
    i) 상기 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극 상에, 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층된 상태에서, 또는, ii) 제 2 전극 상에, 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층된 상태에서, 제 1 전극 및 제 2 전극의 타단까지, 교번적으로 서로 적층방향의 상대 전극을 덮도록 2회 이상 180도 폴딩되며,
    제 1 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭들은 2회 폴딩의 간격으로 형성되어 있고,
    상기 제 1 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭들은 서로 직각 방향으로 돌출되어 있으며,
    분리막 시트들은 상기 제 1 전극을 사이에 개재한 상태로 외주변이 상호 열융착되어 있고, 제 1 전극의 전극 탭들이 위치한 부분은 전극 탭들이 돌출될 수 있도록 절단되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중에서 제 3 면에 위치하는 부분에서, 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 전극은, 전극조립체를 이루는 4개의 측면들 중에서 제 2 면에 위치하는 부분에서 전극 활물질이 타부분보다 얇은 두께로 도포되거나, 도포되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극은 음극이고 제 2 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 전극의 크기는 제 2 전극의 크기보다 상대적으로 큰 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 제 1 항에 따른 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
    (a) 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극 상에, 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층하는 과정;
    (b) 제 1 전극 상의 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 제 1 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
    (c) 제 2 전극 상의 제 1 전극을 덮는 형태로 상기 제 2 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
    (d) 상기 과정(b) 및 (c)를 제 1 전극과 제 2 전극의 타단까지 수행하는 과정;
    을 포함하거나,
    (a') 제 2 전극 상에, 분리막 시트들 사이에 개재된 상태의 제 1 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들이 제 2 전극의 일단의 인접하는 2개의 면들과 겹치도록 직각으로 적층하는 과정;
    (b') 제 2 전극 상의 제 1 전극을 덮는 형태로 상기 제 2 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
    (c') 제 1 전극 상의 제 2 전극을 덮는 형태로 상기 제 1 전극을 180도로 폴딩하는 과정;
    (d') 상기 과정(b) 및 (c)를 제 1 전극과 제 2 전극의 타단까지 수행하는 과정;
    을 포함하고;
    상기 제 1 전극 및 제 2 전극은 각각 일 단위의 연속적인 전극 시트로 구성되어 있고, 전극 시트의 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있으며, 전극 활물질이 도포되지 않은 복수의 전극 탭들이 일측 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  11. 제 1 항 또는 제 9 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체를 포함하는 것으로 구성된 전기화학 셀.
KR1020170003477A 2017-01-10 2017-01-10 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체 KR102256465B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170003477A KR102256465B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170003477A KR102256465B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180082150A KR20180082150A (ko) 2018-07-18
KR102256465B1 true KR102256465B1 (ko) 2021-06-03

Family

ID=63049076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170003477A KR102256465B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102256465B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210152252A (ko) * 2020-06-08 2021-12-15 주식회사 엘지에너지솔루션 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트
KR20210153230A (ko) * 2020-06-10 2021-12-17 주식회사 엘지에너지솔루션 폴딩부를 포함하는 전극 제조방법 및 폴딩부를 포함하는 전극 시트

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098502A (ja) * 2011-11-07 2013-05-20 Toc Capacita Co Ltd 蓄電デバイス及びその製造方法
JP2014035998A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Toyota Industries Corp 蓄電装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101152552B1 (ko) * 2010-05-04 2012-06-01 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098502A (ja) * 2011-11-07 2013-05-20 Toc Capacita Co Ltd 蓄電デバイス及びその製造方法
JP2014035998A (ja) * 2012-08-10 2014-02-24 Toyota Industries Corp 蓄電装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180082150A (ko) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101395016B1 (ko) 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
KR101414092B1 (ko) 단차가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지, 전지팩 및 디바이스, 상기 전극 조립체 제조방법
US9431679B2 (en) Electrode assembly having stepped portion, as well as battery cell, battery pack, and device including the electrode assembly
EP2750239B1 (en) Stepped electrode assembly and battery cell comprising same
JP5618010B2 (ja) 多方向性リード−タブ構造を有するリチウム二次電池
KR101402657B1 (ko) 비정형 구조의 전지팩
JP2023126819A (ja) 蓄電素子
JP6109957B2 (ja) ラウンドコーナーを含む電極組立体
KR101139016B1 (ko) 다방향성 리드-탭 구조를 가진 리튬 이차 전지
KR20130118716A (ko) 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
US20110104550A1 (en) Electrode assembly for secondary battery and secondary battery having the same
US9825324B2 (en) Electrode assembly and battery cell including the same
KR101637071B1 (ko) 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀
JP7446444B2 (ja) 断線防止層を含む電極組立体及びその製造方法
KR101799570B1 (ko) 양 방향으로 권취되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20110107448A (ko) 스웰링 현상을 방지하는 파우치형 이차전지
KR101482385B1 (ko) 단면 음극을 포함하는 단차를 갖는 전극 조립체
KR101345349B1 (ko) 신규한 구조의 전극조립체
KR20190071129A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR102256465B1 (ko) 지그재그 형상으로 폴딩된 전극조립체
US10381628B2 (en) Electrode assembly including electrode plates with electrode plate extensions
KR102058719B1 (ko) 상호 결합된 추가 탭들이 형성되어 있는 극판들을 포함하고 있는 전극조립체
US11495832B2 (en) Electrochemical cell
JP6793703B2 (ja) 電気化学セル
JP7320411B2 (ja) 電気化学セル

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right