KR20190051538A - electrode assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly having an irregular shape.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)는 제조 방법 및 구조에 따라 다양하게 구별될 수 있다.Secondary batteries capable of repeated charging and discharging can be variously classified according to the manufacturing method and structure.
예를 들어, 원통형 캔에 전극 조립체가 수용된 구조를 갖는 원통형 전지의 경우 전극 시트와 분리막 시트를 교대로 적층하여 묶음을 형성한 후 상기 묶음을 와인딩하여 제조되는 전극 조립체를 사용하는 경우가 많다. 이러한 전극 조립체를 통상 젤리롤 형 전극 조립체라고 부른다.For example, in the case of a cylindrical battery having a structure in which an electrode assembly is housed in a cylindrical can, an electrode assembly is often used in which an electrode sheet and a separator sheet are alternately stacked to form a bundle and then the bundle is wound. Such an electrode assembly is generally called a jelly roll type electrode assembly.
한편, 이차전지가 장착되는 전자기기의 종류 및 형상이 다양해짐에 따라 이차전지에 요구되는 형상의 종류 역시 다양해지고 있다.Meanwhile, as the type and shape of the electronic apparatus to which the secondary battery is attached are various, the types of the shapes required for the secondary battery are also diversified.
따라서, 본 발명의 목적은 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 이차전지용 전극 조립체를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an electrode assembly for a secondary battery having a variety of structures.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극 조립체로서, 상기 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선은 곡선 형상을 포함하는 전극 조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly having a structure in which an anode, a separator, and a cathode are alternately laminated, wherein an anode, a separator, and a cathode are stacked alternately, The line is provided with an electrode assembly including a curved shape.
상기 적층 방향선은 폐곡선일 수 있다.The lamination direction line may be a closed curve.
상기 적층 방향선은 개곡선일 수 있다.The lamination direction line may be an open curve.
상기 적층 방향선은 나선 형상을 포함할 수 있다.The lamination direction line may include a spiral shape.
상기 적층 방향선은 원 형상을 가질 수 있다.The lamination direction line may have a circular shape.
상기 나선 형상의 피치(pitch)의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다.The pitch of the helical shape may be constant regardless of the measurement position of the pitch size.
상기 나선 형상의 피치의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치에 따라 변할 수 있다.The size of the pitch of the helical shape may vary depending on the measurement position of the pitch size.
상기 전극 조립체는 중앙부에 관통홀이 형성된 도넛 형상을 가질 수 있다.The electrode assembly may have a donut shape in which a through hole is formed at a central portion thereof.
상기 적층 방향선은 비정형의 3차원 곡선을 포함할 수 있다.The lamination direction line may include an irregular three-dimensional curve.
본 발명에 따르면 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 이차전지용 전극 조립체를 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture an electrode assembly for a secondary battery having a variety of structures as compared with the related art.
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극, 음극 및 분리막의 구조와 양극, 음극 및 분리막이 교대로 적층된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a structure of an anode, a cathode and a separator constituting the electrode assembly according to the present invention, and alternately stacking an anode, a cathode and a separator.
2 is a perspective view illustrating a structure of an electrode assembly according to a first embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating the structure of an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating the structure of an electrode assembly according to a third embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전극 조립체의 구조에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, a structure of an electrode assembly according to the present invention will be described with reference to the drawings.
전극 조립체의 구조Structure of electrode assembly
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극, 음극 및 분리막의 구조와 양극, 음극 및 분리막이 교대로 적층된 모습을 나타낸 측단면도이다.FIG. 1 is a cross-sectional side view showing a structure of an anode, a cathode and a separator constituting the electrode assembly according to the present invention, and alternately stacking an anode, a cathode and a separator.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)은 판 형상을 가질 수 있다. 도 1의 (a)에는 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)이 원판 형상으로 형성된 경우가 도시되어 있다. 그러나, 이와 달리, 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)은 삼각형 또는 사각형 등의 다각형의 판 형상을 가질 수도 있다.1, the
한편, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 전극 조립체(100)가 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 교대로 적층된 구조를 갖는 경우 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 적층되는 방향을 표시한 가상의 선을 생각해볼 수 있다. 본 발명의 명세서에서는 이러한 가상의 선을 '적층 방향선'이라 명명하기로 한다. 도 1의 (b)에는 전극 조립체(100)의 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선(L)이 도시되어 있다.1B, the
한편, 적층 방향선은 전극 조립체를 구성하는 양극, 분리막 및 음극 각각의 무게 중심을 연결한 가상의 선일 수 있다.On the other hand, the lamination direction lines may be imaginary lines connecting the centers of gravity of the anode, separator and cathode constituting the electrode assembly.
본 발명에 따른 전극 조립체는 이러한 적층 방향선은 곡선 형상을 포함할 수 있다.In the electrode assembly according to the present invention, such a lamination direction line may include a curved shape.
종래 기술에 따른 전극 조립체는 양극, 분리막 및 음극이 순차적으로 가지런하게 적층되는 구조를 갖는 것이 일반적이었다. 따라서, 전극 조립체는 두께 방향으로 일직선 방향으로 양극, 분리막 및 음극이 적층된 구조를 가질 수 밖에 없어, 전극 조립체의 두께 방향의 형상의 자유도가 떨어지는 문제점이 있었다.Conventional electrode assemblies generally have a structure in which an anode, a separator, and a cathode are sequentially stacked. Therefore, the electrode assembly has a structure in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are stacked in a straight line in the thickness direction, and the degree of freedom of the shape of the electrode assembly in the thickness direction is reduced.
그러나, 본 발명에 따르면 적층 방향선이 곡선 형상을 포함하도록 함으로써, 전극 조립체의 두께 방향의 형상의 자유도가 향상될 수 있어, 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.However, according to the present invention, since the lamination direction line includes a curved shape, the degree of freedom in the shape of the electrode assembly in the thickness direction can be improved, and an electrode assembly having various structures can be manufactured.
이때, 본 발명에 따른 전극 조립체의 양극, 분리막 및 음극은 적층 방향선이 폐곡선이 되도록 적층될 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 전극 조립체의 양극, 분리막 및 음극은 적층 방향선이 개곡선이 되도록 적층될 수 있다.At this time, the positive electrode, the separator, and the negative electrode of the electrode assembly according to the present invention can be stacked so that the direction of the stacking direction becomes a closed curve. Alternatively, the positive electrode, the separator, and the negative electrode of the electrode assembly according to the present invention may be laminated such that the lamination direction line is an open curve.
이때, '폐곡선'은 시작점으로부터 곡선을 그리기 시작하여 끝점까지 도달하였을 때 시작점과 끝점이 동일한 곡선을 의미할 수 있고, '개곡선'은 시작점으로부터 시작점으로부터 곡선을 그리기 시작하여 끝점까지 도달하였을 때 시작점과 끝점이 상이한 곡선을 의미할 수 있다.In this case, the closed curve starts to draw a curve from the starting point, and when the end point is reached, the starting point and the ending point may be the same curve, and the open curve starts to draw a curve from the starting point from the starting point, And end points may be different curves.
한편, 상기 폐곡선 및 개곡선은 2차원 상의 곡선에 한정되지 않으며, 3차원 상의 곡선도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.On the other hand, the closed curve and the open curve should not be limited to the two-dimensional curve but also to include the three-dimensional curve.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.2 is a perspective view illustrating a structure of an electrode assembly according to a first embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체(100a)의 적층 방향선(La)은 나선(helix) 형상을 가질 수 있다. 따라서, 전극 조립체(100a) 역시 나선 형상을 가질 수 있다.As shown in FIG. 2, the stacking direction line La of the
한편, 이러한 나선 형상은 비슷한 구조가 반복되는 특성 상 피치(pitch, 유사한 것이 반복적으로 늘어서 있는 경우 그 간격을 나타내는 치수)라는 개념을 생각해볼 수 있다. 도 2에서도 동일 또는 유사한 것이 반복되는 간격인 피치(P)가 도시되어 있다.On the other hand, such a spiral shape can be considered as a concept of a pitch (a dimension indicating the interval in the case where a similar structure is repeatedly repeated) in a similar structure in which repeated structures are repeated. In Fig. 2, a pitch P is shown in which the same or similar is repeated.
또한, 나선 형상의 폭(width)이라는 개념도 생각해볼 수 있다. 도 2에서는 나선 형상의 적층 방향선(La)을 갖는 전극 조립체(100a)의 폭(W)도 함께 도시되어 있다.Also, the concept of the width of the spiral shape can be considered. In Fig. 2, the width W of the
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 나선 형상을 갖는 적층 방향선(La)의 피치(P)의 크기는 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다. 또는, 이와 달리 나선 형상의 적층 방향선(La)의 피치(P)의 크기는 피치 크기의 측정 위치에 따라 변할 수도 있다. 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 피치(P)의 크기가 일정한 경우, 형상의 자유도가 높은 전극 조립체를 간단한 공정으로 제조할 수 있으며, 피치 크기의 측정 위치에 따라 피치(P)의 크기가 변하는 경우, 보다 높은 형상의 자유도를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.At this time, according to the first embodiment of the present invention, the size of the pitch P of the lamination direction line La having the spiral shape can be constant regardless of the measurement position of the pitch size. Alternatively, the size of the pitch P of the spiral-shaped lamination direction line La may vary depending on the measurement position of the pitch size. When the size of the pitch P is constant regardless of the measurement position of the pitch size, the electrode assembly having a high degree of freedom of shape can be manufactured by a simple process. If the size of the pitch P changes according to the measurement position of the pitch size , An electrode assembly having a higher degree of freedom can be manufactured.
한편, 피치(P)의 경우와 유사하게, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 나선 형상을 갖는 적층 방향선(La)의 폭(W)의 크기는 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다. 또는, 이와 달리 나선 형상의 적층 방향선(La)의 폭(W)의 크기는 측정 위치에 따라 변할 수도 있다. 폭 크기의 측정 위치와 무관하게 폭(W)의 크기가 일정한 경우, 형상의 자유도가 높은 전극 조립체를 간단한 공정으로 제조할 수 있으며, 폭 크기의 측정 위치에 따라 폭(W)의 크기가 변하는 경우, 보다 높은 형상의 자유도를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.Similarly to the case of the pitch P, according to the first embodiment of the present invention, the width W of the lamination direction line La having a helical shape can be constant regardless of the measurement position. Alternatively, the size of the width W of the spiral-shaped lamination direction line La may vary depending on the measurement position. When the width W is constant regardless of the measurement position of the width size, the electrode assembly having a high degree of freedom of shape can be manufactured by a simple process. If the size of the width W varies according to the measurement position of the width , An electrode assembly having a higher degree of freedom can be manufactured.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.3 is a perspective view illustrating the structure of an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(100b)의 적층 방향선(Lb)은 폐곡선 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 적층 방향선(Lb)은 원 또는 타원 형상을 가질 수 있다.As shown in FIG. 3, the stacking direction line Lb of the
계속해서 도 3을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(100b)의 중앙부에는 관통홀이 형성될 수 있다. 이는 전극 조립체(100b)가 도넛 또는 도넛과 유사한 형상을 갖는 것으로 이해될 수 있다.Referring to FIG. 3, a through hole may be formed at the center of the
본 발명의 제2 실시예에 따르면 전극 조립체(100b)의 적층 방향선(Lb)이 원 또는 타원 형상 등의 개곡선 구조를 갖는 동시에 전극 조립체(100b)의 중앙부에 관통홀이 형성되도록, 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 적층함으로써, 이차전지가 수용되는 전자기기의 내부 공간의 활용도를 극대화할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view illustrating the structure of an electrode assembly according to a third embodiment of the present invention.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)는 비정형의 3차원 형상을 가질 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)의 적층 방향선(Lc)는 비정형의 3차원 곡선으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the electrode assembly 100c according to the third embodiment of the present invention may have an irregular three-dimensional shape. To this end, the stacking direction line Lc of the electrode assembly 100c according to the third embodiment of the present invention may be an irregular three-dimensional curve.
이때, '적층 방향선이 비정형의 3차원 곡선으로 이루어진다'라는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가, 적층 방향선이 이루는 곡선의 형상이 일정한 규칙을 따라 이루어지지 않았다고 인식할 수 있는 경우를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.The fact that the lamination direction line is made of an irregular three-dimensional curve means that a person skilled in the art can recognize that the shape of the curve formed by the lamination direction line does not follow a certain rule The present invention is not limited thereto.
또한, 도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)의 적층 방향선(Lc)이 비정형의 3차원 개곡선인 경우만이 도시되어 있지만, 이와 달리 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 적층 방향선은 비정형 3차원 폐곡선일 수도 있다.4 shows only the case where the stacking direction line Lc of the electrode assembly 100c according to the third embodiment of the present invention is an irregular three-dimensional open curve. However, in the third embodiment of the present invention, The direction of the stacking direction of the electrode assembly may be an atypical three-dimensional closed curve.
한편, 상기에서 설명된 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체는 서로 양립 불가능하지 않으며, 본 발명에 따른 전극 조립체는 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체가 조합된 구조일 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전극 조립체는 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 전극 조립체가 결합된 구조를 가질 수도 있고, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체가 결합된 구조를 가질 수도 있다.The electrode assembly according to the first to third embodiments of the present invention described above is not incompatible with each other, and the electrode assembly according to the present invention is applicable to the first to third embodiments of the present invention. The electrode assembly may be a combined structure. For example, the electrode assembly according to the present invention may have a structure in which the electrode assembly according to the first and second embodiments of the present invention is combined, and the electrode assembly according to the first to third embodiments Or may have a bonded structure.
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 실시가 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. It is to be understood that the invention may be practiced otherwise than as specifically described.
10 : 양극
20 : 음극
30 : 분리막
100, 100a, 100b, 100c : 전극 조립체
L, La, Lb, Lc : 적층 방향선10: anode
20: cathode
30: Membrane
100, 100a, 100b, 100c: electrode assembly
L, La, Lb, Lc: lamination direction line
Claims (9)
상기 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선은 곡선 형상을 포함하는 전극 조립체.An electrode assembly having a structure in which an anode, a separator, and a cathode are alternately stacked,
Wherein a virtual lamination direction line indicating a direction in which the positive electrode, the separator, and the negative electrode are alternately stacked includes a curved shape.
상기 적층 방향선은 폐곡선인 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the lamination direction line is a closed curve.
상기 적층 방향선은 개곡선인 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the lamination direction line is an open curve.
상기 적층 방향선은 나선 형상을 포함하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the lamination direction line comprises a spiral shape.
상기 적층 방향선은 원 형상을 갖는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the lamination direction line has a circular shape.
상기 나선 형상의 피치(pitch)의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 일정한 전극 조립체.The method of claim 4,
Wherein the pitch of the helical shape is constant irrespective of the measurement position of the pitch size.
상기 나선 형상의 피치의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치에 따라 변하는 전극 조립체.The method of claim 4,
Wherein a size of the pitch of the helical shape varies depending on a measurement position of the pitch size.
상기 전극 조립체는 중앙부에 관통홀이 형성된 도넛 형상을 갖는 전극 조립체.The method of claim 2,
Wherein the electrode assembly has a donut shape in which a through hole is formed at a central portion thereof.
상기 적층 방향선은 비정형의 3차원 곡선을 포함하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the lamination direction line comprises an irregular three-dimensional curve.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |