KR20200143979A - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세퍼레이터에 형성된 절연부에 의해서 타발에 의해 형성된 양극 또는 음극탭에 발생될 수 있는 버가 세퍼레이터를 관통하는 것을 방지하여, 전기적 안전성을 향상시킬 수 있으며, 길이방향 끝단부와, 모서리부에 절연 두께가 증가되어 쿠션 기능 강화로 단락으로부터 유리할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
일예로, 본 발명은 양극 집전체와, 양극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 양극 활물질 및 양극 활물질이 형성되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 양극판과, 음극 집전체와, 음극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 음극 활물질 및 음극 활물질이 되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 음극판 및, 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 세퍼레이터는 길이 방향 일측 끝단에 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 절연부를 구비하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{Electrode assembly and secondary battery having the same}
본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차 전지에 비해 이차 전지는 재충전이 가능하여 스마트폰, 셀룰러폰, 노트북, 타블렛 PC 등 IT 기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 환경오염 방지를 위해 전기 자동차에 대한 관심이 높아졌고, 이에 따라 전기 자동차에 고용량의 이차 전지가 채택되고 있다. 이러한 이차 전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 세퍼레이터에 형성된 절연부에 의해서 타발에 의해 형성된 양극 또는 음극탭에 발생될 수 있는 버가 세퍼레이터를 관통하는 것을 방지하여, 전기적 안전성을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 발명은 세퍼레이터에 형성된 절연부에 의해서 길이방향 끝단부와, 모서리부에 절연 두께가 증가되어 쿠션 기능 강화로 단락으로부터 유리할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지는 양극 집전체와, 상기 양극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 양극 활물질 및 상기 양극 활물질이 형성되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 양극판과, 음극 집전체와, 상기 음극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 음극 활물질 및 상기 음극 활물질이 되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 음극판 및, 상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 세퍼레이터는 길이 방향 일측 끝단에 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 절연부를 구비할 수 있다.
상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부를 적어도 1회 절곡하여 형성될 수 있다.
상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부를 적어도 2회 이상 접첩하거나, 1바퀴 이상 권취하여 형성될 수 있다.
상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부에 별도의 절연물질을 도포하거나, 테이프 형태로 부착하여 형성될 수 있다.
상기 절연부의 두께는 상기 양극 및 음극 활물질과 같거나 더 얇을 수 있다.
상기 세퍼레이터는 길이 방향 타측 끝단에 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 추가 절연부를 더 구비할 수 있다.
상기 추가 절연부는 상기 절연부와 그 두께가 동일하거나, 그 형상이 동일하게 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 양극판, 상기 세퍼레이터, 상기 음극판 및 상기 세퍼레이터가 순차적으로 다수회 적층된 직육면체 형태일 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 양극판, 상기 세퍼레이터, 상기 음극판 및 상기 세퍼레이터가 적층후 권취되어 젤리롤 형태일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지는 세퍼레이터에 형성된 절연부에 의해서 타발에 의해 형성된 양극 또는 음극탭에 발생될 수 있는 버가 세퍼레이터를 관통하는 것을 방지하여, 전기적 안전성을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명의 다양한 실시예는 세퍼레이터의 길이방향 일측 단부에 구비된 절연부에 의해서 양극 또는 음극탭에 발생된 버로 인해, 다른 전극판과의 단락을 방지 가능한 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
또한 본 발명의 다양한 실시예에 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지는 세퍼레이터에 형성된 절연부에 의해서 길이방향 끝단부와, 모서리부에 절연 두께가 증가되어 쿠션 기능 강화로 단락으로부터 유리할 수 있게 된다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 이차전지를 도시한 분해사시도와 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1b에 도시된 이차전지에 적용 가능한 전극 조립체의 일예를 도시한 분해사시도와 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d에서는 도 2b에서 3-3선을 절단한 단면도의 다양한 예이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2b에서 4-4선을 절단한 단면도의 다양한 예이다.
도 5는 도 1b에 도시된 이차전지에 적용 가능한 다른 예의 전극 조립체의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a 및 도 1b는 예시적인 이차전지(100)를 도시한 분해사시도와 사시도이다. 도 1a 및 도 1b에서 도시된 바와 같이 이차 전지(100)는 전극 조립체(110)와, 전극 조립체(110)가 수용된 케이스(120)를 포함한다. 상기 전극 조립체(110)는 전해질(미도시)과 함께 케이스(120)내에 수용된다.
케이스(120)는 직방형 파우치 막이 길이방향(x)으로 접철된 파우치 본체(121)와 파우치 커버(122)로 이루어질 수 있다. 또한 케이스(120)는 파우치 본체(121)에 구비된 수용부 내에 전극 조립체(110)가 수용된 후, 파우치 커버(122)가 접철되어 파우치 본체(121)에 결합 및 밀봉될 수 있다.
여기서, 케이스(120)는 파우치형으로 도시하였으나, 원통형 또는 각형으로 이루어질 수 있다. 또한 케이스(120)가 각형 또는 원통형일 경우, 전극 조립체(110)가 케이스(120)내에 수용된 후, 캡조립체가 원통형 또는 각형 케이스에 결합하여 케이스를 밀봉할 수 있다. 본 발명에서 케이스(120)의 형상을 파우치로 한정하는 것은 아니다.
도 2a 및 도 2b는 도 1b에 도시된 이차전지(100)의 전극 조립체(110)를 도시한 분해사시도와 사시도이다. 또한 도 3a 내지 도 3d에서는 도 2b에서 3-3선을 절단한 단면도들의 다양한 예들이 도시되어 있으며, 도 4a 및 도 4b는 도 2b에서 4-4선을 절단한 단면도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1b, 도 2a 내지 도 2b, 도 3a 내지 도 3d 및 도 4a 내지 도 4b를 참조하여, 전극 조립체(110)에 대해 자세히 설명하고자 한다.
전극 조립체(110)는 얇은 판형 혹은 막형으로 형성된 양극판(111), 세퍼레이터(113), 음극판(112)을 직육면체 형태로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)는 세퍼레이터(113), 양극판(111), 세퍼레이터(113) 및 음극판(112)이 높이방향(x)으로 순차적으로 다수회 적층되어, 직육면체 형태로 형성될 수 있다.
상기 양극판(111)은 알루미늄과 같은 금속 포일(foil)로 형성된 양극 집전판(111a)에 흑연 또는 탄소 등의 양극 활물질(111b)을 도포함으로써 형성된다. 양극 활물질(111b)은 양극 집전판(111a)의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한 양극 집전판(111a)은 양극 활물질(111b)이 도포되지 않은 영역인 양극 무지부(111c)를 포함한다. 또한 상기 양극 무지부(111c)는 양극판(111)과, 양극 외부 간의 전류 흐름의 통로인 양극탭(111c)일 수 있다. 상기 양극탭(111c)은 양극판(111)의 길이방향(x) 일측 끝단으로부터 돌출될 수 있다. 또한 양극탭(111c)은 길이방향(x) 일측 끝단에서, 폭 방향(y) 일측에 위치할 수 있다. 적층된 다수의 양극판(111)의 양극탭(111c)들은 전극 조립체(110)에서 높이 방향(z)으로, 동일 위치에 정렬될 수 있다.
또한 다수의 양극탭(111c)들은 하나의 양극 리드탭(130)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 케이스(120)의 내측에서 외측방향으로 연장 및 돌출될 수 있다. 상기 양극 리드탭(130)은 그 두께가 양극탭(111c)에 비해서 더 두꺼운 평평한 판 형상일 수 있다. 또한 양극 리드탭(130)과 케이스(120)사이에는 절연 테이프(131)가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 테이프(131)는 케이스(120)와 양극 리드탭(130) 사이의 전기적 절연 상태를 확보할 수 있다.
이와 같은, 양극판(111)은 롤 형태의 금속 포일인 양극 집전판(111a)에 양극 활물질(111b)을 도포하여 형성한 후, 타발에 의해 하나의 양극탭(111c)을 갖는 개별 양극판(111)으로 각각 분리될 수 있다. 본 발명에서 상기 양극판(111)의 재질을 한정하는 것은 아니다. 또한, 양극판(111)은 충전시 음극판(112)에서 간헐적으로 발생될 수 있는 리튬이온 석출 현상을 고려하여 음극판(112)보다 길이방향(x) 및 폭 방향(y)으로 그 크기가 더 작을 수 있다. 즉, 음극판(112)은 평면상 크기가 양극판(111)보다 더 클 수 있다.
상기 음극판(112)은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일로 형성된 음극 집전판(112a)에 전이금속산화물 등의 음극 활물질(112b)을 도포함으로써 형성되며, 제2활물질이 도포되지 않는 영역인 음극 무지부(112c)를 포함한다. 상기 음극 무지부(112c)는 음극판(112)과, 음극 외부 간의 전류 흐름의 통로인 음극 탭(112c)일 수 있다. 상기 음극탭(112c)은 음극판(112)의 길이방향(x) 일측 끝단으로부터 돌출될 수 있다. 또한 음극탭(112c)은 길이방향(x) 일측 끝단에서, 폭 방향(y) 타측에 위치할 수 있다. 즉, 음극탭(112c)은 양극탭(111c)과 동일 방향으로 돌출될 수 있으며, 양극탭(111c)과 서로 평행하게 배치될 수 있다. 적층된 다수의 음극판(112)의 음극탭(112c)들은 전극 조립체(110)에서 높이 방향(z)으로, 동일 위치에 정렬될 수 있다.
이와 같은, 음극판(112)은 롤 형태의 금속 포일인 제2집전판(112a)에 양극 활물질(112b)을 도포하여 형성한 후, 타발에 의해 하나의 음극탭(112c)을 갖는 개별 음극판(112)으로 각각 분리될 수 있다. 본 발명에서 상기 음극판(112)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한 다수의 음극탭(112c)들은 하나의 음극 리드탭(140)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 케이스(120)의 내측에서 외측방향으로 연장 및 돌출될 수 있다. 상기 음극 리드탭(140)은 그 두께가 음극탭(112c)에 비해서 더 두꺼운 평평한 판 형상일 수 있다. 또한 음극 리드탭(140)과 케이스(120)사이에는 절연 테이프(141)가 더 개재될 수 있다. 상기 절연 테이프(141)는 케이스(120)와 음극 리드탭(140) 사이의 전기적 절연 상태를 확보할 수 있다.
상기 세퍼레이터(113)는 양극판(111)과 음극판(112) 사이에 위치되어 전기적 쇼트를 방지하고 전이 금속 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(113)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(113)는 양극판(111)과 음극판(112) 간의 단락을 보다 확실하게 방지하기 위해, 길이방향(x)과 폭 방향(y)으로 모두 양극판(111) 및 음극판(112) 보다 넓은 폭 및 긴 길이로 형성될 수 있다. 즉, 세퍼레이터(113)는 평면상 크기가 양극판(111) 및 음극판(112) 보다 더 클 수 있다.
또한 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 일측 끝단의 두께가 세퍼레이터(113)의 다른 영역의 두께에 비해서 더 두껍게 형성될 수 있다. 상기 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 일측 끝단 전체적으로 그 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 절연부(113a)를 구비할 수 있다. 여기서 절연부(113a)는 상기 양극탭(111c) 및 음극탭(112c)의 일영역과, 높이 방향(z)으로 중첩될 수 있다. 상기 절연부(113a)는 양극 집전체(111a)와 인접한 양극탭(111c) 영역과 높이 방향(z)으로 중첩되고, 음극 집전체(112a)와 인접한 음극탭(112c) 영역과 높이 방향(z)으로 중첩될 수 있다.
상기 절연부(113a)는 타발에 의해 형성된 전극탭(111c, 112c)에 발생될 수 있는 버(burr)가 세퍼레이터(113)를 관통하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 절연부(113a)에 의해 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 일측 끝단부의 두께를 증가시킴으로써, 버에 대한 전기적 절연 및 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 절연부(113a)는 세퍼레이터(113)의 일측 끝단을 상부 또는 하부방향으로 절곡 또는 권취하여 형성될 수 있다. 상기 세퍼레이터(113)의 두께는 10 ∼ 50㎛ 중 어느 하나일 수 있으며, 절연부(113a)의 두께(b)는 20 ~ 180㎛ 중 어느 하나일 수 있다. 여기서 절연부(113a)의 두께가 20㎛ 보다 작을 경우, 타발에 의해 형성된 전극탭(111c, 112c)의 버(burr)로 인해 다른 전극판(112, 111) 사이의 전기적 단락을 방지할 수 없으며, 180㎛ 보다 더 클 경우, 양극 또는 음극 활물질(111b, 112b) 보다 더 두껍게 되어 불필요한 전극 조립체 두께 증가를 초래할 수 있다. 즉, 절연부(113a)의 두께는 양극 및 음극 활물질(111b, 112b)과 같거나, 작게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 절연부(113a)의 길이방향(x) 길이는 0.01mm 내지 5mm중 어느 하나일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.01mm 내지 1mm 중 어느 하나일 수 있다. 여기서 절연부(113a)의 길이방향(x) 길이기 0.01mm 보다 더 작을 경우, 타발에 의해 형성된 전극탭(111c, 112c)의 버(burr)로 인해 다른 전극판(112, 111)과의 전기적 단락을 방지할 수 없으며 5mm보다 더 클 경우 불필요한 전극 조립체 크기 증가를 초래할 수 있다.
상기 절연부(113a)는 세퍼레이터(113)의 일측 끝단이, 절곡 되거나, 권취되어 형성될 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연부(113a)는 세퍼레이터(113)의 일측 끝단이 상부 방향으로 1회 절곡되어 형성되거나, 도 3b와 같이 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 일측 끝단이 2회 이상 접철되어 형성될 수도 있다. 또한 절연부(113a)는 도 3c와 같이 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 일측 끝단이 적어도 1바퀴 이상 권취되어 형성될 수 있다. 또한 도 3a 내지 도 3c에서 절연부(113a)는 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 끝단이 상부방향으로 절곡되거나, 권취된 것을 도시하였으나, 하부 방향으로 절곡되거나 권취될 수 있으며 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
추가적으로, 절연부(113a)는 도 3d에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(113)의 일측 끝단에 별도의 절연체(113b)를 도포하거나, 테이프 형태로 부착될 수 있다. 여기서 절연체(113b)는 폴리 이미드로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 타측 끝단은 절연부(113a)를 제외한 세퍼레이터(113)의 다른 부분과 그 두께가 동일할 수 있다. 즉, 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 일측 끝단에만 두께가 더 두꺼운 절연부(113a)가 구비될 수 있다.
또한 도 4b에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 타측 끝단도, 그 두께가 세퍼레이터(113)의 두께에 비해 더 두껍게 형성될 수 있다. 즉, 세퍼레이터(113)는 길이방향(x) 타측 끝단이 절곡 되거나, 권취되어 형성된 추가 절연부(113a)를 더 구비할 수 있다. 상기 추가 절연부(113c)는 세퍼레이터(113)의 타측 끝단이 상부 방향으로 1회 절곡되어 형성될 수 있다.
즉, 추가 절연부(113a)는 도 3b 및 도 3c에 도시된 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 일측 끝단의 형상과 같이 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 타측 끝단이 2회 이상 접철되거나, 권취되어 형성될 수도 있다. 또한 추가 절연부(113c)는 도 3d에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 일측 끝단과 같이 별도의 절연체를 도포하거나, 테이프 형태로 부착하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 추가 절연부(113c)는 절연부(113a)의 형상과 동일하거나, 그 두께가 동일하게 형성될 수 있다.
여기서 세퍼레이터(113)의 타측 끝단에 구비된 추가 절연부(113c)에 의해, 이차전지(100)는 드랍 등에 의한 외부 충격에 의해, 길이방향 타측의 안정성이 증가될 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)는 절연부(113a) 및 추가 절연부(113c)에 의해서 길이방향(x) 양측 끝단부와, 모서리부에 절연 두께가 증가되어 쿠션 기능 강화로 단락으로부터 유리할 수 있다.
이러한 전극 조립체(110)는 전해액과 함께 케이스(120)의 내부에 수용될 수 있다. 여기서 전해액은 예컨대 EC(Ethylene Carbonate), PC(Propylene Carbonate), DEC(Diethyl Carbonate), EMC(Ethyl Methyl Carbonate), DMC(Dimethyl Carbonate) 등과 같은 유기 용매에 LiPF6, LibF4 등과 같은 리튬염으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 1에 도시된 예시적인 이차전지(100)에 적용 가능한 전극 조립체(210)의 다른 예가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(210)는 양극판(211), 세퍼레이터(213), 음극판(212)이 적층된 후, 적층체를 젤리 롤(jelly roll) 형태로 권취하여 형성될 수 있다.
여기서 양극판(211)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 양극 집전체(211a)에 전이금속산화물 등의 양극 활물질(211b)을 도포함으로써 형성되며, 양극 활물질(211b)이 도포되지 않은 영역인 양극 무지부(211c)인 양극탭(211c)을 포함한다. 이와 같은, 양극판(211)은 롤 형태의 금속 포일인 양극 집전판(211a)에 양극 활물질(211b)을 도포하여 형성한 후, 타발에 의해 다수의 양극탭(211c)들을 형성할 수 있다. 상기 양극탭(211c)들은 양극판(211)과, 양극판(211) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 양극탭(211c)들은 권취된 전극 조립체(210)의 매턴마다 형성될 수 있으며, 전극 조립체(210)의 권취 축과 평행한 길이 방향(x)으로 일정길이 돌출될 수 있다. 이와 같은 양극탭(211c)은 다수개 구비될 수 있으며, 전극 조립체(210)의 길이방향(x)의 일측끝단에서 폭 방향(y) 일측에 위치할 수 있다. 권취된 양극판(211)의 양극탭(211c)들은 전극 조립체(210)에서 높이 방향(z)으로, 동일 위치에 정렬될 수 있다.
여기서 음극판(212)은 알루미늄과 같은 금속 포일로 형성된 음극 집전체(212a)에 전이금속산화물 등의 음극 활물질(212b)을 도포함으로써 형성되며, 음극 활물질(212b)이 도포되지 않은 영역인 음극 무지부(212c)인 음극탭(212c)을 포함한다. 이와 같은, 음극판(212)은 롤 형태의 금속 포일인 음극 집전판(212a)에 음극 활물질(212b)을 도포하여 형성한 후, 타발에 의해 다수의 음극탭(212c)들을 형성할 수 있다. 상기 음극탭(212c)들은 음극판(212)과, 음극판(212) 외부 간의 전류 흐름의 통로가 된다. 음극탭(212c)들은 권취된 전극 조립체(210)의 매턴마다 형성될 수 있으며, 전극 조립체(210)의 권취 축과 평행한 길이 방향(x)으로 일정길이 돌출될 수 있다. 이와 같은 음극탭(212c)들은 전극 조립체(210)의 길이방향(x)의 일측끝단에서 폭 방향(y) 타측에 위치할 수 있다. 권취된 음극판(212)의 음극탭(212c)들은 전극 조립체(210)에서 높이 방향(z)으로, 동일 위치에 정렬될 수 있다.
상기 세퍼레이터(213)는 양극판(211)과 음극판(212) 사이에 위치되어 전기적 쇼트를 방지하고 전이 금속 이온의 이동을 가능하게 하는 역할을 하며, 폴리에틸렌이나, 폴리프로필렌이나, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에서 상기 세퍼레이터(213)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 세퍼레이터(213)는 양극판(211)과 음극판(212) 간의 단락을 보다 확실하게 방지하기 위해, 길이방향(x)과 폭 방향(y)으로 모두 양극판(211) 및 음극판(212) 보다 넓은 폭 및 긴 길이로 형성될 수 있다. 즉, 세퍼레이터(213)는 평면상 크기가 양극판(211) 및 음극판(212) 보다 더 클 수 있다.
상기 세퍼레이터(213)의 길이방향(x) 일측 끝단은, 다른 영역에 비해서 그 두께가 더 두꺼울 수 있다. 또한 세퍼레이터(113)의 길이방향(x) 타측 끝단은 일측 끝단을 제외한 다른 세퍼레이터(113) 영역과 두께가 동일하거나, 길이방향(x) 일측 끝단과 그 두께가 동일할 수 있다.
여기서 전극 조립체(210)의 A-A선을 절단한 단면도는 도 3a 내지 도 3d에 도시된 전극 조립체(110)의 단면도 중 어느 하나와 동일할 수 있다. 또한 전극 조립체(210)의 B-B선을 절단한 단면도는 도 4a 또는 도 4b에 도시된 전극 조립체(110)의 단면도 중 어느 하나와 동일할 수 있다. 또한 전극 조립체(210)의 B-B선을 절단한 단면도에서 세퍼레이터(213)의 형상은 도 3c 내지 도 3d의 세퍼레이터의 형상 중 어느 하나를 적용할 수도 있다. 즉, 전극 조립체(210)의 단면도는 도 3a 내지 도 3d 및 도 4a 내지 도 4b에 도시된 전극 조립체(110)와 동일할 수 있다.
이와 같은 전극 조립체(210)는 세퍼레이터(213)에 구비된 절연부에 의해서, 길이방향(x) 양측 끝단부와, 모서리부에 절연 두께가 증가되어 쿠션 기능 강화로 단락으로부터 유리할 수 있다. 또한 전극 조립체(210)는 세퍼레이터(113)에 구비된 절연부에 의해서 타발에 의해 형성된 양극 또는 음극탭(211c, 212c)에 발생될 수 있는 버(burr)가 세퍼레이터(213)를 관통하는 것을 방지하여, 전기적 안전성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 이차 전지 110, 210: 전극 조립체
111, 211: 양극판 111c,211c: 양극탭
112,212: 음극판 112c,212c: 음극탭
113,213: 세퍼레이터

Claims (10)

  1. 양극 집전체와, 상기 양극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 양극 활물질 및 상기 양극 활물질이 형성되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 양극판;
    음극 집전체와, 상기 음극 집전체의 일부를 덮도록 형성된 음극 활물질 및 상기 음극 활물질이 되지 않은 양극 무지부인 양극탭이 길이방향 일측 끝단으로 돌출된 음극판; 및
    상기 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며,
    상기 세퍼레이터는 길이 방향 일측 끝단에 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 절연부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부를 적어도 1회 절곡하여 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부를 적어도 2회 이상 접첩하거나, 1바퀴 이상 권취하여 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연부는 상기 세퍼레이터의 일측 끝단부에 별도의 절연물질을 도포하거나, 테이프 형태로 부착하여 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연부의 두께는 상기 양극 및 음극 활물질과 같거나 더 얇은 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 길이 방향 타측 끝단에 두께가 다른 영역에 비해서 더 두꺼운 추가 절연부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 추가 절연부는 상기 절연부와 그 두께가 동일하거나, 그 형상이 동일하게 형성 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 양극판, 상기 세퍼레이터, 상기 음극판 및 상기 세퍼레이터가 순차적으로 다수회 적층된 직육면체 형태인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 양극판, 상기 세퍼레이터, 상기 음극판 및 상기 세퍼레이터가 적층된 후 권취된 젤리롤 형태인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  10. 제 1 항의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
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