KR20180008039A - 전극 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는, 복수의 전극과 분리막이 교대로 적층 형성되는 전극 적층체와, 상기 복수의 전극에 부착되며, 상기 복수의 전극과 전기적으로 각각 연결되는 복수의 전극 탭 및 상기 복수의 전극 중 어느 하나에 부착되는 상기 전극 탭에 대응되도록 상기 복수의 전극 중 다른 하나의 전극에 구비되는 전극 보호부재를 포함한다.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 전극 조립체에 관한 것이다.
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.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. 이중 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.
한국 공개특허 제 10-2016-0010121호
본 발명의 하나의 관점은 전극 탭에 의하여 인접한 전극의 쇼트(short)가 발생되는 것을 방지할 수 있는 전극 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는, 복수의 전극과 분리막이 교대로 적층 형성되는 전극 적층체와, 상기 복수의 전극에 부착되며, 상기 복수의 전극과 전기적으로 각각 연결되는 복수의 전극 탭 및 상기 복수의 전극 중 어느 하나에 부착되는 상기 전극 탭에 대응되도록 상기 복수의 전극 중 다른 하나의 전극에 구비되는 전극 보호부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 탭에 대응되는 측의 전극 부위에 보호 테이프를 부착하여 전극 탭에 의한 인접한 전극의 쇼트 발생을 방지할 수 있습니다.
특히, 양극 탭과 분리막을 사이에 두고 대면되는 음극 부분에 보호 테이프를 부착하여 양극 탭의 단차에 의해 분리막이 파손되며 음극 부분을 손상시키고, 음극의 하드 쇼트(Hard short)가 발생되는 것을 방지할 수 있습니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 전극의 권취 전 상태를 나타낸 개념도이다.
도 4은 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는, 복수의 전극(113)과 분리막(114)이 적층된 전극 적층체(110)와, 복수의 전극(113)에 각각 부착되는 복수의 전극 탭(120) 및 전극(113)에 구비되는 전극 보호부재(140)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 양극 탭(121)에 부착되는 양극 절연 테이프(130)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 평면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전극 적층체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 복수의 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 적층체(110)는 권취된 형태로 형성될 수 있다.
전극(113)은 양극 시트(Sheet)(111)와 음극 시트(112)를 포함할 수 있다. 그리고 분리막(114)은 양극 시트(111)와 음극 시트(112)를 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 여기서, 양극 시트(111)와 음극 시트(112)는 분리막(114)과 함께 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성될 수 있다. 이때, 전극 적층체(110)는 원형 또는 타원형 형태로 권취될 수 있다.
분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)와 교대로 적층된다. 여기서, 분리막(114)은 양극 시트(111) 및 음극 시트(112) 사이와, 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)의 외측면에 위치될 수 있다.
또한, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
전극 탭(120)은 복수개로 구비되고, 복수의 전극(113)에 각각 부착되어 전기적으로 복수의 전극(113)에 각각 연결된다. 이때, 전극 탭(120)은 양극 탭(121) 및 음극 탭(122)으로 구성되어, 양극 탭(121)은 양극 시트(111)에 전기적으로 연결되고, 음극 탭(122)은 음극 시트(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 전극의 권취 전 상태를 나타낸 개념도이다.
도 3을 참고하면, 양극 시트(111)는 양극 집전체(111a) 및 양극 집전체(111a)에 도포된 양극 활물질(111b)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 양극 시트(111)의 양극 집전체(111a)는 예를 들어 알루미늄 재질의 시트(sheet)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질(111b)은 LiCoO2(리듐코발트옥사이드, 리튬코발트산화물)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 양극 탭(121)은 양극 활물질(111b)이 도포되지 않은 무지부에 구비될 수 있다.
음극 시트(112)는 음극 집전체(미도시)와, 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 음극 시트(112)의 음극 집전체는 예를 들어 구리 재질로 이루어진 시트로 이루어질 수 있고, 음극 활물질은 인조흑연을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 전극 보호부재(140)는 복수의 전극(113) 중 어느 하나에 부착되는 전극 탭(120)에 대응되도록 복수의 전극(113) 중 다른 하나의 전극(113)에 구비될 수 있다. 여기서, 전극 보호부재(140)는 분리막(114)을 사이에 두고 복수의 전극(113) 중 어느 하나에 부착되는 전극 탭(120)과 대면되도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 전극 보호부재(140)는 전극 탭(120)이 분리막(114)을 파손시키고, 더 나아가 인접한 전극(113)까지 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전극 탭(120)의 단차 부분 즉 모서리에 의하여 분리막(114)이 파손될때, 파손부위에 인접하여 전극 보호부재(140)가 위치됨에 따라 분리막(114)을 파손시킨 전극 탭(120) 부위가 전극 보호부재(140)에 차단되어 전극(113)까지 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 결국, 전극 보호부재(140)가 전극 탭(120)에 의하여 인접 전극(113)의 쇼트를 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 전극 보호부재(140)는 절연 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 전극 보호부재(140)는 보호 테이프로 이루어져 전극(113)에 부착될 수 있다. 이때, 보호 테이프는 기재(미도시) 및 기재에 적층된 점착층(미도시)을 포함할 수 있다.
또한, 전극 보호부재(140)는 전극 탭(120)의 대응되는 면 보다 큰 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 전극 보호부재(140)는 전극 탭(120)과 대응되는 전극(113) 면 전체를 커버하여, 전극 탭(120)이 분리막(114)을 파손하며 대면될 수 있는 전극(113)의 대응면 모든 부분에 직접 전극 탭(120)이 접촉되는 것을 차단할 수 있다.
양극 절연 테이프(130)는 양극 탭(121)에 부착되고, 전기 절연성 재질의 필름으로 이루어져 양극 탭(121)의 부착 부위를 외부와 절연시킬 수 있다. 이때, 전극 보호부재(140)는 양극 절연 테이프(130)와 대응되는 음극 시트(112) 부분에 위치될 수 있다. 여기서, 전극 보호부재(140)는 예를 들어 분리막(114)을 사이에 두고 양극 탭(121)과 대면하는 음극 시트(112) 부분에 위치될 수 있다.
따라서, 양극 탭(121)의 단차 부분이 양극 절연 테이프(130)를 파손하며 인접한 분리막(114)을 파손시킬때, 전극 보호부재(140)가 양극 탭(121)과 대면되는 음극 시트(112) 부분에 위치되어 양극 탭(121)에 의해 음극 시트(112)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 결국, 전극 보호부재(140)는 양극 탭(121)의 모서리에 의해 음극 시트(112)가 손상되며 하드 쇼트(Hard short)가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 4은 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 일례를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 다른 예를 나타낸 단면도이며, 도 6은 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 양극 절연 테이프의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 일례로, 양극 절연 테이프(130)는 양극 탭(121)의 일면 및 양극 시트(111)의 일면에 걸쳐 부착될 수 있다.
도 5를 참고하면, 다른 예로, 양극 절연 테이프(130')는 양극 탭(121)의 양면 및 양극 시트(111)의 일면에 걸쳐 부착될 수 있다.
도 6을 참고하면, 또 다른 예로, 양극 절연 테이프(130")는 양극 탭(121)을 둘러싸며 부착될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.
또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 전극 조립체
110: 전극 적층체
111: 양극 시트
111a: 양극 집전체
111b: 양극 활물질
112: 음극 시트
113: 전극
114: 분리막
120: 전극 탭
121: 양극 탭
122: 음극 탭
130,130',130": 양극 절연 테이프
140: 전극 보호부재

Claims (13)

  1. 복수의 전극과 분리막이 교대로 적층 형성되는 전극 적층체;
    상기 복수의 전극에 부착되며, 상기 복수의 전극과 전기적으로 각각 연결되는 복수의 전극 탭; 및
    상기 복수의 전극 중 어느 하나에 부착되는 상기 전극 탭에 대응되도록 상기 복수의 전극 중 다른 하나의 전극에 구비되는 전극 보호부재를 포함하는 전극 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 보호부재는 분리막을 사이에 두고 상기 복수의 전극 중 어느 하나에 부착되는 상기 전극 탭과 대면되는 전극 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 보호부재는 절연 재질을 포함하여 이루어지는 전극 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 보호부재는 보호 테이프로 이루어져 상기 전극에 부착되는 전극 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 보호부재는 상기 전극 탭의 대응되는 면 보다 큰 면적을 갖도록 형성되는 전극 조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 양극 시트 및 음극 시트를 포함하고,
    상기 전극 탭은 상기 양극 시트에 부착되는 양극 탭 또는 상기 음극 시트에 부착되는 음극 탭을 포함하는 전극 조립체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전극 보호부재는, 분리막을 사이에 두고 상기 양극 탭과 대면하는 상기 음극 시트 부분에 위치되는 전극 조립체.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 양극 탭에 부착되는 양극 절연 테이프를 더 포함하는 전극 조립체.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 양극 절연 테이프는 상기 양극 탭과 상기 양극 시트에 걸쳐 부착되는 부분에 부착되는 전극 조립체.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 양극 절연 테이프는 상기 양극 탭을 둘러싸며 부착되는 전극 조립체.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 양극 절연 테이프는 상기 양극 탭의 일면 및 상기 양극 시트의 일면에 걸쳐 부착되는 전극 조립체.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 양극 절연 테이프는 상기 양극 탭의 양면 및 상기 양극 시트의 일면에 걸쳐 부착되는 전극 조립체.
  13. 청구항 8 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 보호부재는 상기 양극 절연 테이프와 대응되는 상기 음극 시트 부분에 위치되는 전극 조립체.
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