KR20150106740A - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 개시한다. 본 발명에 따른 제 1 전극 및 제 2 전극, 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체는, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 형성된 전극 무지부와 상기 전극 무지부에서 돌출된 전극 탭의 경계부를 기준으로 상기 전극 탭의 상, 하면 일부에는 색상을 가지는 파인 세라믹스를 코팅하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 색상을 가지는 절연물질이 음극 탭과 양극 탭에 서로 다른 길이로 코팅된 전극 탭을 구비하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
한편, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
전극 조립체는 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취한 젤리롤 타입과, 소정 크기의 다수의 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 순차적으로 적층시킨 스택 타입으로 분류될 수 있다. 특히, 권취형 전극 조립체라고도 불리는 젤리 롤 타입의 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높으며, 원통형 또는 각형 전지의 캔에 수납이 용이하다는 장점을 가져 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 젤리 롤 타입의 전극 조립체의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전극은 전극 집전체(10)의 양면에 활물질(20)이 도포되어 있고, 그것의 단부에 상향 돌출한 형태로 전극 탭(30)이 스팟 용접(31)에 의해 부착될 수 있다. 일반적으로, 상기 전극 집전체(10)는 양극의 경우 알루미늄 호일로 이루어져 있고, 음극의 경우 구리 호일로 이루어져 있다. 이때, 상기 전극 집전체(10)와 전극 탭(30)이 접하는 경계부의 일부에는 상기 전극 탭(30)과 전극 조립체가 접촉되어 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위해 보호테이프(40)를 부착할 수 있다.
일반적으로, 상기 보호테이프(40)는 전기 절연성을 가진 재질을 사용하며, 2~3차례 중첩하여 권취함으로써 부착할 수 있다.
하지만, 상기와 같이 전극 탭(30)에 부착되는 보호테이프(40)는 전지에 열이 발생할 경우 녹거나, 스웰링 발생시 전극 탭(30)과 전극 조립체 간의 쇼트로 인해 발화가 발생할 수 있는 문제점이 있으며, 수차례 권취하는 테이핑 공정으로 인해 공정 시간이 늘어나는 문제점이 있다.
또한, 전극 탭(30)을 구분할 수 있는 별도의 표식이 없어 상기 전극 탭(30)을 포함하는 전극 조립체의 팩킹 작업 시 양극과 음극의 구분이 어려워 오조립에 따른 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 색상을 가진 열적 특성이 우수한 절연물질을 코팅한 전극 탭을 구비하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 제 1 전극 및 제 2 전극, 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체는, 상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 형성된 전극 무지부와 상기 전극 무지부에서 돌출된 전극 탭의 경계부를 기준으로 상기 전극 탭의 상, 하면 일부에는 색상을 가지는 파인 세라믹스를 코팅할 수 있다.
상기 제 1 전극 탭과 제 2 전극 탭에 코팅된 파인 세라믹스의 도포 길이는 서로 다를 수 있다.
상기 파인 세라믹스는 TIN(titanium nitride) 성분의 세라믹일 수 있다.
상기 파인 세라믹스의 색상은 금색일 수 있다.
상기 전극 탭에 코팅되는 파인 세라믹스는 화학증착법(CVD), 물리증착법(PVD), 스퍼터링, 아크로(Arc) 방전 중 어느 하나의 방법에 의해 코팅될 수 있다.
상기 전극 탭은 전극의 활물질이 도포되어 있지 않은 무지부에 용접되어 돌출 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극은 양극이고, 상기 제 2 전극은 음극일 수 있다.
상기 제 1 전극은 음극이고, 상기 제 2 전극은 양극일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이차전지는 상술한 전극 조립체를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 각형의 전지 케이스에 내장될 수 있다.
상기 전극 조립체는 파우치형의 전지 케이스에 내장될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 열적 특성이 우수한 절연물질을 코팅함으로써 쇼트시 발화의 위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 절연물질을 테이핑하지 않고 코팅함으로써 기존에 비해 공정이 간단해질 수 있다.
또한, 육안으로 식별 가능한 색상을 가지는 절연물질을 음극 탭과 양극 탭에 서로 다른 길이로 코팅함으로써, 상기 전극 탭을 포함하는 전극 조립체의 팩킹 작업시 오조립에 따른 문제 발생을 예방할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 젤리 롤 타입의 전극 조립체의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면,
도 5는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 1은 종래 기술에 따른 젤리 롤 타입의 전극 조립체의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면,
도 5는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 전극 조립체(200)는 제 1 전극(미도시), 제 2 전극(미도시) 및 세퍼레이터(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체(200)는 상기 제 1 전극(미도시), 제 2 전극(미도시) 및 상기 전극들 사이에 개재된 세퍼레이터(미도시)가 젤리 롤 타입으로 권취되어 형성될 수 있다. 상기 전극 조립체(200)의 일측은 제 1 전극과 전기적으로 연결된 제 1 전극 탭(210) 또는, 제 2 전극과 전기적으로 연결된 제 2 전극 탭(230)이 상향 돌출될 수 있다.
이때, 상기 제 1 전극은 양극, 제 2 전극은 음극일 수 있으며, 반대로 제 1 전극은 음극, 제 2 전극은 양극일 수 있다.
도 3은 도 2의 일 구성요소인 전극의 권취되기 이전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 실시 예를 설명함에 있어서 제 1 전극은 양극, 제 2 전극은 음극으로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 전극은 전극 집전체(300), 전극 활물질층(310) 및 전극 무지부(330)를 포함할 수 있다.
상기 전극 집전체(300)는 알루미늄 금속판으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전극 집전체(300)는 상기 알루미늄 금속판의 어느 일정 부분 이상에 양극 활물질이 코팅되어 양극판으로 형성될 수 있다.
상기 전극 활물질층(310)은 양극 활물질이 코팅되어 형성된다. 상기 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있다.. 상기 칼코게나이드 화합물은 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용될 수 있다.
또한, 제 1 전극의 권취 방향의 일단에는 양극 활물질층이 코팅되지 않은 전극 무지부(330)가 형성된다.
상기 제 1 전극의 일단에 형성된 전극 무지부(330)에는 상기 제 1 전극 탭(350)이 연결된다.
상기 제 1 전극 탭(350)은 전극 무지부(330)에 용접과 같은 방식에 의해 결합되어 전극 조립체(200)로부터 외부로 상향 돌출되어 형성된다. 상기 용접은 저항 용접, 레이터 용접 등이 사용될 수 있다.
상기 제 1 전극 탭(350)은 도전성 물질, 예를 들어 구리, 니켈, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 전기 전도성이 있는 다른 금속소재가 사용될 수도 있다.
상기 제 1 전극 탭(350)은 제 1 전극에 형성된 전극 무지부(330)와 상기 전극 무지부(330)에서 돌출된 전극 탭(350)의 경계부를 기준으로 상,하면의 일부가 코팅될 수 있다. 이때, 상기 코팅은 색상을 가지는 절연 물질인 파인 세라믹스(370)를 사용하여 코팅할 수 있다. 바람직하게, 상기 파인 세라믹스는 세라믹(TIN : titanium nitride)일 수 있으며, 색상은 금색일 수 있다.
상술한 설명에서 파인 세라믹스는 세라믹(TIN : titanium nitride)으로 설명하지만 이에 한하지 않으며, 절연성을 가진 것이면 관계없다.
상기 파인 세라믹스의 예로는 알루미나 세라믹(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 질화 알루미늄(AlN) 등이 있다.
전극 탭에 상기와 같은 색상을 가지는 절연물질인 파인 세라믹스를 코팅하는 이유는, 육안으로 식별이 가능하여 작업자가 코팅의 유무를 확인할 수 있으며, 상기 절연물질인 파인 세라믹스는 열적 특성이 우수하여 열에 잘 녹지 않고, 스웰링 현상 발생 시 전극 간의 쇼트로 인한 발화 위험이 적기 때문이다.
또한, 상기 제 1 전극 탭(350)인 양극 탭에는 후술하는 제 2 전극 탭 즉, 음극 탭보다 절연 물질을 도포하는 길이가 짧을 수 있다.
자세하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 탭(230)의 상부로 돌출된 부분의 절연 물질(250)이 코팅된 길이가 양극 탭(210)의 상부로 돌출된 부분의 절연 물질(250)이 코팅된 길이보다 길 수 있다.
상기와 같은 이유는, 전지 케이스가 양극으로 작용하므로 음극 탭과의 쇼트 발생을 확실하게 방지하기 위함이다.
이때, 상기 전극 탭에 절연물질인 파인 세라믹스를 코팅하는 방법은 화학증착법(CVD), 물리증착법(PVD), 스퍼터링, 아크로(Arc) 방전 중 어느 하나의 방법에 의해 행해질 수 있다.
상기 제 2 전극은 전극 집전체(300), 전극 활물질층(310), 전극 무지부(330)를 포함할 수 있다.
상기 전극 집전체(300)는 구리 금속판으로 형성될 수 있다. 상기 구리 금속판은 어느 일면 이상에 음극 활물질이 코팅되어 음극판으로 형성될 수 있다.
상기 전극 활물질층(310)은 음극 활물질이 코팅되어 형성된다. 상기 음극 활물질로는 리튬 금속, 리튬과 합금화 가능한 금속물질, 전이 금속 산화물 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬과 합금화 가능한 금속물질로는 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Ti, Ag, Zn, Cd, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 사용할 수 있다.
상기 제 2 전극 탭(350)은 도전성 물질 예를 들어, 구리, 니켈, 알루미늄 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 다른 금속소재가 사용될 수도 있다.
상기 제 2 전극 탭(350)은 제 2 전극에 형성된 전극 무지부(330)와 상기 전극 무지부(330)에서 돌출된 전극 탭(350)의 경계부를 기준으로 상,하면의 일부가 코팅될 수 있다. 이때, 상기 코팅은 색상을 가지는 절연 물질인 파인 세라믹스(370)를 사용하여 코팅할 수 있다. 바람직하게, 상기 파인 세라믹스는 세라믹(TIN : titanium nitride)일 수 있으며, 색상은 금색일 수 있다.
상술한 설명에서 파인 세라믹스는 세라믹(TIN : titanium nitride)으로 설명하지만 이에 한하지 않으며, 절연성을 가진 것이면 관계없다.
상기 파인 세라믹스의 예로는 알루미나 세라믹(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 질화 알루미늄(AlN) 등이 있다.
전극 탭에 상기와 같은 색상을 가지는 절연물질인 파인 세라믹스를 코팅하는 이유는, 육안으로 식별이 가능하여 작업자가 코팅의 유무를 확인할 수 있으며, 상기 절연물질인 파인 세라믹스는 열적 특성이 우수하여 열에 잘 녹지 않고, 스웰링 현상 발생 시 전극 간의 쇼트로 인한 발화 위험이 적기 때문이다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 음극 탭(230)의 상부로 돌출된 부분의 절연 물질(250)이 코팅된 길이가 양극 탭(210)의 상부로 돌출된 부분의 절연 물질(250)이 코팅된 길이보다 길 수 있다.
상기와 같은 이유는, 전지 케이스가 양극으로 작용하므로 음극 탭과의 쇼트 발생을 확실하게 방지하기 위함이다.
이때, 상기 전극 탭에 절연물질인 파인 세라믹스를 코팅하는 방법은 화학증착법(CVD), 물리증착법(PVD), 스퍼터링, 아크로(Arc) 방전 중 어느 하나의 방법에 의해 행해질 수 있다.
세퍼레이터는 상기 제 1 전극과 제 2 전극을 서로 분리시키는 역할을 한다. 상기 세퍼레이터에는 미세기공이 형성되고, 그 미세기공을 통해 리튬 이온이 통과한다. 상기 세퍼레이터는 폴리 에틸렌(PE) 또는 폴리 프로필렌(PP)과 같은 고분자 수지로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 이러한 세퍼레이터의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상술한 바와 같이 본 실시 예에 따르면, 종래 기술에서 전기 절연성 재질의 보호테이프를 전극 탭의 일부에 권취하는 것에 비해 공정을 간단히 할 수 있으며, 열적 특성이 우수한 절연 물질인 파인 세라믹스를 코팅함으로써 쇼트시 발화의 위험을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 절연 물질인 세라믹은 육안으로 식별 가능한 색상(금색)을 가지고 있으므로, 양극 탭과 음극 탭에 서로 다른 길이로 코팅함으로써, 상기 전극 탭을 포함하는 전극 조립체의 팩킹 작업시 오조립에 따른 문제 발생을 예방할 수 있다.
도 4는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
본 실시 예를 설명함에 있어서, 상기 이차전지의 케이스는 각형인 것으로 설명하지만 이에 한하지 않으며, 케이스가 원통형인 이차전지에도 적용 가능할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시 예에 따른 이차전지(400)는 전극 조립체(410), 각형 캔 모양의 케이스(430), 캡조립체(450) 및 전극단자(451)를 포함한다.
상기 전극 조립체(410)는 상술한 도 2 내지 도 3을 통해 상세히 설명하였으므로 본 실시 예를 설명함에 있어서는 그 설명을 생략하기로 한다.
상기 케이스(430)는 일반적으로 금속재인 알루미늄 또는 그 합금 재질로 형성되며, 딥 드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 케이스(430)의 하면은 일반적으로 거의 평면 형상으로 형성된다. 상기 케이스(430)는 그 자체가 단자역할을 수행하는 것이 가능하다. 상기 케이스(430)는 상부가 개구되어 상단개구부(431)가 형성되고, 상기 상단개구부(431)를 통해 상기 전극 조립체(410)가 수용된다.
상기 캡조립체(450)는 전극단자(451), 캡 플레이트(453), 절연 플레이트(455) 및 터미널 플레이트(457)를 포함한다.
상기 캡 플레이트(453)는 별도의 절연케이스(430)와 결합되어 케이스(430)의 상단개구부(431)에 결합되어 케이스(430)를 밀봉하게 된다. 상기 캡 플레이트(453)에는 전극단자(451)가 삽입되도록 관통홀(454)이 형성된다. 상기 관통홀(454)과 전극단자(451) 사이에는 가스켓(452)이 형성되어 밀봉된다. 또한, 상기 캡 플레이트(453)는 전해액 주입구(미도시), 마개 및 안전벤트(미도시)를 포함한다.
또한, 상기 캡 플레이트(453)는 하부에 절연 플레이트(455) 및 터미널 플레이트(457)를 포함한다. 상기 절연 플레이트(455)는 캡 플레이트(453)의 관통홀(454)에 대응되는 위치에 제 1 단자통공(456)이 형성된다. 상기 절연 플레이트(455)는 가스켓(452)과 같은 절연물질로 형성된다.
상기 터미널 플레이트(457)는 절연 플레이트(455) 하면에 장착된다. 상기 터미널 플레이트(457)는 일반적으로 니켈 합금으로 형성될 수 있다. 상기 터미널 플레이트(457)는 제 1 단자통공(456)에 대응되는 위치에 제 2 단자통공(458)이 형성된다. 상기 전극단자(451)는 관통홀(454), 제 1 단자통공(456) 및 제 2 단자통공(458)을 관통하여 결합되며, 상기 터미널 플레이트(457)는 일측에 제 1 전극 탭(411) 또는 제 2 전극 탭(413) 증 적어도 하나와 연결된다. 또한, 상기 제 1 전극 탭(411) 또는 제 2 전극 탭(413) 중 나머지 전극 탭은 캡 플레이트(453)의 하면과 연결된다
도 5는 도 2의 전극 조립체를 수용하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이차전지를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 이차전지(500)는 전극 조립체(510) 및 상기 전극 조립체(510)를 수용하고 밀봉하는 파우치형 케이스(530)를 포함한다.
상기 전극 조립체(510)는 상술한 도 2 내지 도 3을 통해 상세히 설명하였으므로 본 실시 예를 설명함에 있어서는 그 설명을 생략하기로 한다.
케이스(530)는 상부 파우치 케이스(531) 및 하부 파우치 케이스(533)를 포함할 수 있으며, 상기 전극 조립체(510)를 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 이때, 상기 케이스(530)의 외측부에는 상기 상부 및 하부 케이스(531, 533)를 열융착시킴에 따라 형성되는 실링부(550)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(530)는 절연층, 금속층 및 보호층이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 절연층은 최내각층으로서, 절연성 및 열접착성을 가지는 물질층으로 형성되며, 상기 금속층은 수분 침투 방지와 전해액의 손신을 방지하는 역할을 한다. 상기 보호층은 최외각 층으로서 전지 몸체를 보호하는 역할을 한다. 그러나, 이에 한하지 않으며 상기 케이스의 적층 구조는 여러 가지 형태를 가질 수 있다.
상기 케이스(530)의 외측부에 형성된 실링부(550)는 상부 및 하부 케이스(531, 533)를 열융착시킴에 따라 형성될 수 있으며, 이에 따라 전지가 밀봉된다. 이때, 상기 전극 조립체(510)로부터 돌출된 양극 탭 및 음극 탭은 케이스의 외부로 돌출될 수 있으며, 상기와 같이 돌출된 양극 탭 및 음극 탭은 외부회로와 전기적으로 연결될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
210 : 제 1 전극 탭
230 : 제 2 전극 탭
250 : 절연물질(파인 세라믹스)
230 : 제 2 전극 탭
250 : 절연물질(파인 세라믹스)
Claims (11)
- 제 1 전극 및 제 2 전극, 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체에 있어서,
상기 제 1 전극 또는 제 2 전극에 형성된 전극 무지부와 상기 전극 무지부에서 돌출된 전극 탭의 경계부를 기준으로 상기 전극 탭의 상, 하면 일부에는 색상을 가지는 파인 세라믹스를 코팅하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극 탭과 제 2 전극 탭에 코팅된 파인 세라믹스의 도포 길이는 서로 다른 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 파인 세라믹스는 TIN(titanium nitride) 성분의 세라믹인 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 3 항에 있어서,
상기 파인 세라믹스의 색상은 금색인 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 탭에 코팅되는 파인 세라믹스는 화학증착법(CVD), 물리증착법(PVD), 스퍼터링, 아크로(Arc) 방전 중 어느 하나의 방법에 의해 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극 탭은 전극의 활물질이 도포되어 있지 않은 무지부에 용접되어 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 양극이고, 상기 제 2 전극은 음극인 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 음극이고, 상기 제 2 전극은 양극인 것을 특징으로 하는 전극 조립체. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차전지.
- 제 9 항에 있어서,
상기 전극 조립체는 각형의 전지 케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지. - 제 9 항에 있어서,
상기 전극 조립체는 파우치형의 전지 케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266813A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Tdk Corp | 電気化学素子 |
| JP2001266945A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Tdk Corp | 電気化学素子 |
| JP2005158264A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池 |
| KR20070078853A (ko) | 2006-01-31 | 2007-08-03 | 주식회사 엘지화학 | 절연성 코팅의 전극 탭을 포함하고 있는 젤리-롤형이차전지 |
-
2014
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266813A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-28 | Tdk Corp | 電気化学素子 |
| JP2001266945A (ja) * | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Tdk Corp | 電気化学素子 |
| JP2005158264A (ja) * | 2003-09-04 | 2005-06-16 | Nissan Motor Co Ltd | バイポーラ電池 |
| KR20070078853A (ko) | 2006-01-31 | 2007-08-03 | 주식회사 엘지화학 | 절연성 코팅의 전극 탭을 포함하고 있는 젤리-롤형이차전지 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111937218A (zh) * | 2018-04-06 | 2020-11-13 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| JPWO2019194181A1 (ja) * | 2018-04-06 | 2021-04-08 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US20210119289A1 (en) * | 2018-04-06 | 2021-04-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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