KR20160002050A - Electrode assembly - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode assembly and, more specifically, to an electrode assembly which improves wetting properties of an electrolyte. According to the present invention, the electrode assembly comprises: a basic monomer to which an electrode and a separation membrane are alternatively combined; and a main separation membrane which is folded while a plurality of the basic monomers are arranged and attached to, wherein a through-hole is formed between the basic monomers on the unfolded main separation membrane, allowing the electrolyte to flow through.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}ELECTRODE ASSEMBLY

본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전해액의 함침(Wetting)성을 향상시킬 수 있는 전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly capable of improving wettability of an electrolyte solution.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.Unlike primary batteries, rechargeable secondary batteries can be recharged, and they are being researched and developed recently due to their small size and high capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류되는데, 각 경우에 전지 케이스의 내부에 장착되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다. The secondary battery is classified into a coin type battery, a cylindrical type battery, a prismatic type battery and a pouch type battery depending on the shape of the battery case. In each case, the electrode assembly mounted inside the battery case has a laminated structure of a cathode / separator / Is a power generation device capable of charging and discharging.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리막으로 권취한 스택-폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. The electrode assembly includes a jelly-roll type in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material, and a stacked type in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween And a stack-folding type in which stacked unit cells are wound in a long length separator.

도 1은 종래에 사용되던 스택-폴딩형 전극 조립체의 모습을 도시하는 사시도이다. 종래의 스택-폴딩형 전극 조립체(1)에서 전해액은 다양한 방향으로 함침(Wetting)이 진행되지 못하고, 전극 탭 방향(F)으로만 함침이 진행될 수 있었다. 1 is a perspective view showing a state of a conventional stack-folding type electrode assembly. In the conventional stack-folding type electrode assembly 1, the electrolytic solution could not proceed wetting in various directions, and impregnation could proceed only in the electrode tab direction F.

그에 따라 종래에는 전해액의 함침성이 떨어지는 문제가 있었다. Accordingly, conventionally, there has been a problem that the impregnation property of the electrolyte is deteriorated.

전해액의 함침성이 좋은 경우, 전지의 충방전 특성, 고율 특성(high rate capability) 등이 우수해져서 전체적인 전지의 성능이 향상되는 반면, 전해액의 함침성이 떨어지는 경우는, 전지의 성능이 저하될 뿐만 아니라, 제조 공정에서 전해액 함침 시간이 많이 걸려 이차 전지의 제조 시간도 증가하므로 문제되었다.When the impregnation property of the electrolyte is good, the charge / discharge characteristics and the high rate capability of the battery are improved and the performance of the whole battery is improved. On the other hand, when the impregnability of the electrolyte is poor, However, since it takes a long time to impregnate the electrolyte in the manufacturing process, the manufacturing time of the secondary battery also increases.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 전해액의 함침(Wetting)성을 향상시킬 수 있는 전극 조립체를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an electrode assembly capable of improving the wettability of an electrolyte solution.

본 발명의 과제는 전해액의 함침성을 향상시키면서도 분리막의 파단을 효과적으로 방지할 수 있는 전극 조립체를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an electrode assembly capable of effectively preventing breakage of a separator while improving impregnation of an electrolyte solution.

본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 및 분리막이 교대로 결합된 기본 단위체, 기본 단위체가 복수 개 나열되어 부착된 상태로 폴딩되는 메인 분리막을 포함하고, 폴딩되지 않은 상태의 메인 분리막에는 기본 단위체들 사이에 전해액이 통과해 들어갈 수 있는 쓰루홀이 형성된다. The electrode assembly according to the present invention includes a main unit having an electrode and a separator alternately interposed therebetween, and a main separator folded in a state where a plurality of basic units are arranged and attached. In the unfolded main separator, A through hole is formed through which the electrolytic solution can pass.

쓰루홀은 메인 분리막의 길이 방향을 따라 절개될 수 있다. The through hole can be cut along the longitudinal direction of the main separation membrane.

본 발명에 따른 전극 조립체는 기본 단위체 및 쓰루홀이 형성된 메인 분리막을 구비함으로써, 전극 조립체에 대한 전해액의 함침(Wetting)성을 향상시킬 수 있다.The electrode assembly according to the present invention includes the main unit and the main separator formed with the through holes, thereby improving the wettability of the electrolyte solution to the electrode assembly.

쓰루홀이 메인 분리막의 길이 방향을 따라 절개됨으로써, 전해액의 함침성이 향상되면서도 분리막의 파단이 효과적으로 방지될 수 있다. Since the through hole is cut along the longitudinal direction of the main separation membrane, the impregnation property of the electrolyte is improved, and the breakage of the separation membrane can be effectively prevented.

도 1은 종래에 사용되던 스택-폴딩형 전극 조립체의 모습을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체가 폴딩되기 전 모습을 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체가 폴딩된 상태의 모습을 도시하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체가 폴딩되기 전 모습을 도시하는 평면도이다.1 is a perspective view showing a state of a conventional stack-folding type electrode assembly.
2 is a plan view showing a state before the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention is folded.
3 is a perspective view showing a state in which the electrode assembly of FIG. 2 is folded.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig.
5 is a plan view showing a state before the electrode assembly according to the second embodiment of the present invention is folded.

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

실시예Example 1 One

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체가 폴딩되기 전 모습을 도시하는 평면도이다. 도 3은 도 2의 전극 조립체가 폴딩된 상태의 모습을 도시하는 사시도이다. 도 4는 도 3의 A-A선에 따른 단면도이다.2 is a plan view showing a state before the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention is folded. 3 is a perspective view showing a state in which the electrode assembly of FIG. 2 is folded. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에 대해 설명한다.Hereinafter, an electrode assembly according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(100)는 기본 단위체(130) 및 메인 분리막(110)을 포함하는데, 특히, 기본 단위체(130)와 메인 분리막(110)을 포함하는 스택-폴딩형 전극 조립체일 수 있다. The electrode assembly 100 according to the first embodiment of the present invention includes a basic unit body 130 and a main separator 110. The electrode assembly 100 includes a main unit body 130 and a main separator 110, Assembly.

이 경우, 실시예 1에 따른 전극 조립체는 메인 분리막(110) 상에 기본 단위체(130)가 복수 개 일렬로 나열되어 부착된 상태(도 2 참조)로, 메인 분리막(110)이 폴딩되어 형성되는 스택-폴딩형 전극 조립체일 수 있다(도 3 참조). In this case, in the electrode assembly according to the first embodiment, a plurality of the basic unit bodies 130 are arranged in a row on the main separation membrane 110 (see FIG. 2), and the main separation membrane 110 is folded Stacked-folded electrode assembly (see FIG. 3).

기본 단위체(130)는 전극과 분리막이 교대로 결합된 기본 셀(Cell) 단위체일 수 있다. 특히, 기본 단위체(130)는 바이 셀(Bi-cell)일 수 있다. 바이 셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 순서로 쌓여진 A타입 바이 셀이거나, 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극의 순서로 쌓여진 C타입의 바이 셀일 수 있다. The basic unit body 130 may be a basic cell unit in which an electrode and a separator are alternately combined. In particular, the base unit 130 may be a Bi-cell. The bi-cell may be an A-type bi-cell stacked in the order of anode / separator / cathode / separator / anode, or a C-type bi-cell stacked in the order of cathode / separator / anode / separator / cathode.

메인 분리막(110)은 기본 단위체(130) 상호간에 서로 분리되도록 하기 위하여 사용되는 분리막 일 수 있다. 메인 분리막(110)은 기본 단위체(130)가 부착된 상태로 폴딩될 수 있다.The main separation membrane 110 may be a separator used to separate the basic unit bodies 130 from each other. The main separator 110 may be folded with the basic unit 130 attached thereto.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서 폴딩되지 않은 상태의 메인 분리막(110)에는 기본 단위체(130)들 사이에 쓰루홀(111)(Through hole)이 형성될 수 있다. 쓰루홀(111)은 전해액이 통과해 들어갈 수 있도록 메인 분리막(110)을 관통하는 구멍일 수 있다. Referring to FIG. 2, a through hole 111 may be formed in the main separator 110 in the unfolded state in the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention between the basic unit bodies 130 . The through hole 111 may be a hole penetrating the main separator 110 so that the electrolytic solution can pass therethrough.

본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체를 만들기 위하여, 도 2에서 도시되는 메인 분리막(110)을 R방향으로 폴딩하게 되면, 도 3에서도시되는 전극 조립체(100) 형상이 될 수 있다. 폴딩된 내부 상태를 보여지게 하기 위하여 도 2에서 도시되는 기본 단위체(130) 각각에 부착된 작은 전극 탭(131)들은 도 3에서는 하나의 전극 탭(131)으로 도시되고 있다. In order to make the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention, when the main separator 110 shown in FIG. 2 is folded in the R direction, the electrode assembly 100 shown in FIG. 3 may be formed. In order to show the folded internal state, the small electrode tabs 131 attached to each of the basic unit bodies 130 shown in FIG. 2 are shown as one electrode tab 131 in FIG.

도 3을 참조하면, 메인 분리막(110)에 형성된 쓰루홀(111)을 통해 전해액의 함침이 전극 조립체(100)의 전극 탭 방향(F)뿐만 아니라, 전극 조립체의 측 방향(S)으로도 진행될 수 있다. 그에 따라 전해액의 함침이 더욱 빠르고 효과적으로 일어날 수 있다. 3, impregnation of the electrolyte through the through holes 111 formed in the main separator 110 proceeds not only in the electrode tab direction F of the electrode assembly 100 but also in the lateral direction S of the electrode assembly . So that impregnation of the electrolyte solution can occur more quickly and effectively.

전해액의 함침성이 좋아지는 경우, 전지의 충방전 특성, 고율 특성(high rate capability) 등이 우수해져서 전체적인 전지의 성능이 향상될 수 있다.When the impregnability of the electrolyte is improved, the charge / discharge characteristics and the high rate capability of the battery are improved, and the performance of the whole battery can be improved.

도 2를 참조하면, 쓰루홀(111)은 특히 파선과 같은 형상을 가질 수 있다. 그에 따라 쓰루홀(111)은 소정의 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다. 이때, 쓰루홀(111)은 메인 분리막(110)의 폭방향(D)을 따라서 더 길게 형성되는 구멍일 수 있다. 쓰루홀(111)의 구멍이 더 길거나 더 클수록 전해액의 함침성은 더 좋아질 수 있다. Referring to FIG. 2, the through hole 111 may have a shape such as a broken line in particular. Accordingly, a plurality of through holes 111 may be formed at predetermined intervals. At this time, the through hole 111 may be a hole formed longer along the width direction D of the main separator 110. The longer or larger the hole of the through hole 111, the better the impregnability of the electrolytic solution can be.

또, 메인 분리막(110)의 폭방향(D)으로 측정한 쓰루홀(111)의 총 길이(H)가 메인 분리막(110)의 폭길이(W)의 1/2 이상일 수 있다. 이 경우 쓰루홀(111)의 길이가 충분히 길어 전해액이 메인 분리막(110)을 더 짧은 시간 안에 더 효과적으로 통과할 수 있고, 그에 따라 전해액의 함침성은 더욱 개선될 수 있다. The total length H of the through holes 111 measured in the width direction D of the main separation membrane 110 may be more than half of the width W of the main separation membrane 110. In this case, the length of the through hole 111 is sufficiently long so that the electrolyte can pass the main separator 110 more efficiently in a shorter time, and the impregnability of the electrolyte can be further improved.

한편, 도 2 및 도 4를 참조하면, 쓰루홀(111)은 복수 개가 형성되되, 폴딩된 상태의 메인 분리막(110)의 서로 대향되는 위치(P)에 형성될 수 있다. 이렇게 되면 폴딩된 전극 조립체(100)의 측부에 형성된 다수 층의 메인 분리막(110)이 모두 한 위치(P)에서 관통되는 형상이 될 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 4, a plurality of through holes 111 are formed, and the through holes 111 may be formed at positions P opposite to each other of the main separator 110 in a folded state. In this case, the plurality of main separators 110 formed on the side of the folded electrode assembly 100 may all pass through at one position P.

그에 따라 장애물 없이 전해액이 전극 조립체(100)의 외부에서 전극이 위치하는 전극 조립체(100)의 내부로 한번에 통과해 들어갈 수 있게 된다. 이 경우 전해액의 함침성은 더욱 현저하게 향상될 수 있다.
So that the electrolyte solution can pass through the electrode assembly 100 from the outside of the electrode assembly 100 to the inside of the electrode assembly 100 without the obstacle. In this case, the impregnation property of the electrolytic solution can be remarkably improved.

실시예Example 2 2

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체가 폴딩되기 전 모습을 도시하는 평면도이다.5 is a plan view showing a state before the electrode assembly according to the second embodiment of the present invention is folded.

본 실시예 2에 따른 전극 조립체는 전술한 실시예 1에 따른 전극 조립체와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 쓰루홀의 형상이 실시예 1과 다르다는 점에서 차이가 있다. 참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The electrode assembly according to the second embodiment has a configuration similar to that of the electrode assembly according to the first embodiment described above. However, the second embodiment differs from the first embodiment in that the shape of the through hole is different from that of the first embodiment. For the sake of reference, the same (or significant) reference numerals are given to the same (or significant) parts as those of the above-described configuration, and a detailed description thereof will be omitted.

이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체에 대해 설명한다. Hereinafter, an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체에서 쓰루홀(211)은 메인 분리막(210)의 길이 방향(L)으로 길쭉한 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 쓰루홀(211)이 메인 분리막의 길이 방향(L)을 따라 절개됨으로써 형성될 수 있다. The through hole 211 in the electrode assembly according to the second embodiment of the present invention may have an elongated shape in the longitudinal direction L of the main separator 210. This shape can be formed by cutting the through hole 211 along the longitudinal direction L of the main separator.

쓰루홀(211)이 메인 분리막의 폭방향(D)으로 더 길게 형성되는 경우와 비교하면, 쓰루홀(211)이 메인 분리막의 길이 방향(L)으로 절개되는 경우 메인 분리막(210)은 인장력에 더욱 잘 견딜 수 있다. When the through holes 211 are cut in the longitudinal direction L of the main separator 210, the main separator 210 has a larger tensile force than the case where the through holes 211 are formed longer in the width direction D of the main separator. It can withstand better.

즉, 쓰루홀(211)이 메인 분리막의 길이 방향(L)으로 절개되는 경우, 메인 분리막(210)은 메인 분리막의 길이 방향(L)으로 잡아 당기는 인장력에 대하여 더욱 잘 견딜 있게 된다. 그에 따라 메인 분리막(210)이 길이 방향(L)으로 파단되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.That is, when the through hole 211 is cut in the longitudinal direction L of the main separation membrane, the main separation membrane 210 is more resistant to the tensile force pulling in the longitudinal direction L of the main separation membrane. So that the main separator 210 can be effectively prevented from being broken in the longitudinal direction L. [

따라서 이 경우, 폴딩 과정에서 메인 분리막(210)이 손상된 것이 더욱 현저히 줄어들 수 있다.Therefore, in this case, the damage of the main separator 210 during the folding process can be significantly reduced.

이러한 방식으로 쓰루홀(211)이 메인 분리막(210)의 길이 방향을 따라 절개되면, 전해액의 함침성이 향상되면서도 분리막의 파단이 더욱 방지될 수 있는 효과가 있다.
When the through holes 211 are cut along the longitudinal direction of the main separator 210 in this manner, the impregnability of the electrolyte is improved, and the breakage of the separator can be further prevented.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 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.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments and drawings, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

1: 스택-폴딩형 전극 조립체
10: 분리막
31: 전극 탭
100: 전극 조립체
110, 210: 메인 분리막
111, 211: 쓰루홀
130, 230: 기본 단위체
131, 231: 전극 탭
F: 탭 방향
S: 전극 조립체의 측 방향
W: 메인 분리막의 폭길이
H: 쓰루홀의 총 길이
D: 메인 분리막의 폭방향
L: 메인 분리막의 길이 방향1: stack-folding type electrode assembly
10: Membrane
31: Electrode tab
100: electrode assembly
110, 210: main separator
111, 211: Through hole
130, 230: basic unit
131, 231: electrode tab
F: Tab Direction
S: lateral direction of the electrode assembly
W: Width of the main separation membrane
H: total length of the through hole
D: width direction of the main separation membrane
L: length direction of the main separation membrane

Claims (5)

전극 및 분리막이 교대로 결합된 기본 단위체;
상기 기본 단위체가 복수 개 나열되어 부착된 상태로 폴딩되는 메인 분리막을 포함하고,
폴딩되지 않은 상태의 상기 메인 분리막에는 상기 기본 단위체들 사이에 전해액이 통과해 들어갈 수 있는 쓰루홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.A basic unit in which an electrode and a separator are alternately combined;
And a main separator which is folded in a state where a plurality of the basic unit bodies are arranged and attached,
Wherein a through hole is formed in the main separation membrane in an unfolded state, through which electrolyte can pass through between the basic unit bodies. 청구항 1에 있어서,
상기 쓰루홀은 파선과 같은 형상으로 소정의 간격을 두고 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of through-holes are formed in the shape of a broken line at predetermined intervals. 청구항 2에 있어서,
상기 쓰루홀은 상기 메인 분리막의 폭방향(D)으로 측정한 총 길이(H)가 상기 메인 분리막의 폭길이(W)의 1/2이상인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 2,
Wherein a total length (H) of the through-hole measured in a width direction (D) of the main separation membrane is not less than 1/2 of a width length (W) of the main separation membrane. 청구항 1에 있어서,
상기 쓰루홀은 상기 메인 분리막의 길이 방향을 따라 절개되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the through hole is cut along a longitudinal direction of the main separator. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 쓰루홀은 복수 개가 폴딩된 상태의 상기 메인 분리막의 서로 대향되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the through holes are formed at positions where the plurality of through holes are opposed to each other in the folded state of the main separator.
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