KR20220023095A - 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20220023095A
KR20220023095A KR1020200104607A KR20200104607A KR20220023095A KR 20220023095 A KR20220023095 A KR 20220023095A KR 1020200104607 A KR1020200104607 A KR 1020200104607A KR 20200104607 A KR20200104607 A KR 20200104607A KR 20220023095 A KR20220023095 A KR 20220023095A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
insulating tape
attached
tab
electrode uncoated
Prior art date
Application number
KR1020200104607A
Other languages
English (en)
Inventor
변인섭
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020200104607A priority Critical patent/KR20220023095A/ko
Priority to US17/445,291 priority patent/US20220059905A1/en
Priority to CN202110959212.2A priority patent/CN114079036A/zh
Publication of KR20220023095A publication Critical patent/KR20220023095A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/595—Tapes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예는 전극 조립체에 관한 것으로, 길이 방향 양단부와 이격되어 제1 전극 무지부가 형성되고, 상기 제1 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제1 전극판; 길이 방향 양단부와 이격되어 제2 전극 무지부가 형성되고, 상기 제2 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제2 전극판; 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터; 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 각각 부착되는 탭 커버 테이프; 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 타면에 각각 부착되는 무지부 커버 테이프; 및 상기 제2 전극판 상에 부착되되 상기 제1 전극 무지부에 대응하는 위치에 부착되는 절연 테이프를 포함한다.
본 발명에 따르면, 양이온의 석출을 최소화할 수 있으며, 석출된 양이온의 적층으로 세퍼레이터가 천공되는 것을 방지하므로 음극 및 양극의 쇼트를 방지할 수 있다.

Description

전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지{Electrode assembly and secondary battery comprising the same}
본 발명의 실시예는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비한 전극조립체 및 상기 전극조립체에 함침되어 있는 전해액을 구비한 셀을 포함한다.
일반적으로 전극 조립체는 음극 활물질층이 박막 형태의 전극 집전체에 형성된 음극판 및 양극 활물질층이 박막 형태의 전극 집전체에 형성된 양극판을 구비한다. 음극판 및 양극판에는 활물질층이 형성되지 않은 무지부가 형성되고, 무지부 상에 음극 기재탭 및 양극 기재탭이 각각 형성되는 구조이다. 음극 기재탭 및 양극 기재탭은 음극판 및 양극판의 길이 방향 가장자리에 인접하게 형성되거나 중앙 쪽에 형성될 수 있다.
이차전지의 충방전이 반복되면 양극판에서 발생하는 양이온이 음극판 상에 석출(deposition)되어 음극판의 무지부에 침투하거나, 양이온이 적층되어 세퍼레이터를 천공시켜 양음극 간 쇼트를 발생시키는 문제가 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 발명의 목적은 센터탭이 적용된 전극조립체의 양이온 석출을 감소시킬 수 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는 길이 방향 양단부와 이격되어 제1 전극 무지부가 형성되고, 상기 제1 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제1 전극판; 길이 방향 양단부와 이격되어 제2 전극 무지부가 형성되고, 상기 제2 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제2 전극판; 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터; 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 각각 부착되는 탭 커버 테이프; 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 타면에 각각 부착되는 무지부 커버 테이프; 및 상기 제2 전극판 상에 부착되되 상기 제1 전극 무지부에 대응하는 위치에 부착되는 절연 테이프를 포함한다.
상기 제1 전극판은 음극이고, 상기 제2 전극판은 양극인 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되고, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에는 상기 탭 커버 테이프가 연장되어 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프와, 상기 제2 절연 테이프 및 상기 탭 커버 테이프를 커버하도록 부착되는 제3 절연 테이프를 포함한다.
또한, 본 발명은 길이 방향 양단부와 이격되어 제1 전극 무지부가 형성되고 상기 제1 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제1 전극판과, 길이 방향 양단부와 이격되어 제2 전극 무지부가 형성되고 상기 제2 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제2 전극판과, 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터와, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 각각 부착되는 탭 커버 테이프와, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 타면에 각각 부착되는 무지부 커버 테이프와, 상기 제2 전극판 상에 부착되되 상기 제1 전극 무지부에 대응하는 위치에 부착되는 절연 테이프를 구비하는 전극조립체; 및 전해액과 함께 상기 전극 조립체를 수용한 상태에서 외주연이 실링되어 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 또는 포켓 타입의 케이스를 포함하는 이차전지를 제공한다.
상기 제1 전극판은 음극이고, 상기 제2 전극판은 양극인 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프를 포함할 수 있다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 크기보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되고, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에는 상기 탭 커버 테이프가 연장되어 부착되는 것을 특징으로 한다.
상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프와, 상기 제2 절연 테이프 및 상기 탭 커버 테이프를 커버하도록 부착되는 제3 절연 테이프를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음극판의 무지부 영역에 대응하는 양극판 상에 절연 테이프를 추가함으로써 양이온의 석출을 최소화할 수 있다. 또한, 석출된 양이온의 적층으로 세퍼레이터가 천공되는 것을 방지하므로 음극 및 양극의 쇼트를 방지할 수 있다. 이에 따라, 이차전지의 충방전 시 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 이차전지의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다.
도 4a는 도 3에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 A면을 도시한 평면도이다.
도 4b는 도 3에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 B면을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다.
도 6a는 도 5에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 A면을 도시한 평면도이다.
도 6b는 도 5에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 B면을 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다.
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, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"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 이용될 수 있다. 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 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 전극 조립체 및 이차전지에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이차전지를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1에 따른 이차전지의 일부 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 이차전지(10) 전극 조립체(100)와, 전극 조립체(100)를 수용하는 파우치 형태의 케이스(300)를 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(100)는 박형 또는 막형으로 형성된 제1 전극판(110), 세퍼레이터(120) 및 제2 전극판(130)의 적층체가 권취되거나 적층되어 형성될 수 있다. 여기서 제1 전극판(110)은 음극일 수 있고, 제2 전극판(130)은 양극일 수 있으나, 그 반대일 수도 있다. 전극 조립체(100)는 통상적으로 젤리 롤(Jelly Roll)이라고도 한다. 본 발명에서는 전극 조립체(100)가 권취된 형태인 것을 일 예로 하여 설명한다.
제1 전극판(110)은 구리, 구리 합금, 니켈 또는 니켈 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제1 전극 집전체(112)에 흑연 또는 탄소 등의 제1 전극 활물질(114)이 도포되어 형성될 수 있다. 제1 전극 집전체(112)의 일부 영역에는 제1 전극 활물질(114)이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(116)가 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(116) 상에는 제1 전극 집전체(112)의 폭 방향으로 제1 전극 기재탭(118)이 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(116)가 제1 전극 집전체(112)의 길이 방향을 기준으로 중앙 또는 그에 인접하여 형성되므로 제1 전극 기재탭(118)을 센터탭이라고 말하기도 한다. 제1 전극 기재탭(118)은 제1 전극 집전체(112)의 외측으로 연장된다(도 2를 기준으로 상측으로 연장됨). 제1 전극 기재탭(118)은 제1 전극판(110)과 캡 어셈블리(300)의 단자 사이의 전류 흐름의 통로가 된다. 제1 전극 기재탭(118)에는 절연부재(119)가 부착되어 제1 전극 기재탭(118)이 케이스(300)와 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 전극판(130)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 포일로 형성된 제2 전극 집전체(132)에 전이금속산화물 등의 제2 전극 활물질(134)이 도포되어 형성될 수 있다. 제2 전극 집전체(132)의 일부 영역에는 제2 전극 활물질(134)이 도포되지 않은 제2 전극 무지부(136)가 형성될 수 있다. 제2 전극 무지부(136) 상에는 제2 전극 집전체(132)의 폭 방향으로 제2 전극 기재탭(138)이 형성될 수 있다. 제2 전극 무지부(136)가 제2 전극 집전체(132)의 길이 방향을 기준으로 중앙 또는 그에 인접하여 형성되므로 제2 전극 기재탭(138)을 센터탭이라고 말하기도 한다. 제2 전극 기재탭(138)은 제2 전극 집전체(132)의 외측으로 연장된다(도 2를 기준으로 상측으로 연장됨). 단, 제2 전극 기재탭(138)은 제1 전극 기재탭(118)와 중첩되지 않는 영역에 배치된다. 제2 전극 기재탭(138)은 제2 전극판(130)과 캡 어셈블리(300)의 단자 사이의 전류 흐름의 통로가 된다. 제2 전극 기재탭(138)에는 절연부재(139)가 부착되어 제1 전극 기재탭(138)이 케이스(300)와 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(120)는 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)의 사이에 개재되며, 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)의 쇼트를 방지한다. 이를 위해, 세퍼레이터(120)는 제1 전극판(110)과 제2 전극판(130)보다 크게 형성될 수 있다. 세퍼레이터(120)는 폴리에틸렌이나, 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌과 폴리 프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있으나 여기에 한정되지 않는다.
이러한 구조의 전극 조립체(100)는 전해액과 함께 권취되어 도 1에서와 같이 케이스(300) 내에 수용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(300)는 파우치 또는 포켓 타입으로, 라미네이트 외장재, 파우치, 파우치 외장재, 파우치 케이스 등으로 지칭될 수 있다. 케이스(300)는 판상의 외장재를 서로 마주보도록 절곡한 후, 프레스(press) 또는 드로잉(drawing) 가공 등을 통해 전극 조립체(100)가 수용되는 리세스(310)를 형성할 수 있다. 리세스(310)의 외주연에는 실링부(330)가 형성되며, 리세스(310)에 전극 조립체(100)가 수용된 상태에서 실링부(330)가 열융착 등으로 실링된다.
이하에서는 전술한 전극 조립체의 주요 구조에 대해 좀더 상세히 설명하기로 한다(도 3을 기준으로 상하 방향은 전극판의 두께 방향, 도 4a를 기준으로 좌우 방향은 전극판의 길이 방향, 상하 방향은 전극판의 폭 방향으로 정의하고 설명한다).
도 4a는 도 3에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 A면을 도시한 평면도이다. 도 4b는 도 3에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 B면을 도시한 평면도이다(편의상 제1 전극판과 제2 전극판 사이의 세퍼레이터는 생략함).
도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 조립체(100)는 음극인 제1 전극판(110)과 양극인 제2 전극판(130) 사이에 세퍼레이터(120)가 배치된 후 도 5에서와 같이 권취될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전극판(110)의 제1 전극 집전체(112) 양면에는 제1 전극 활물질(114)이 도포되며, 일부 영역에 제1 전극 활물질(114)이 도포되지 않은 제1 전극 무지부(116)가 형성될 수 있다. 제1 전극 무지부(116)는 제1 전극판(110)의 양면에 동일하게 형성되며, 일면에 제1 전극 기재탭(118)이 구비된다. 제1 전극 기재탭(118)이 형성되는 부위의 두께 감소를 위해 제1 전극 기재탭(118)의 위치에 대향되는 부분에도 무지부를 형성하는 것이다.
도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2 전극판(130)을 마주보는 제1 전극판(110)의 일면을 A면으로, 제1 전극 기재탭(118)이 배치된 제1 전극판(110)의 타면을 B면으로 정의한다. 제1 전극 무지부(116)의 B면에는 제1 전극 기재탭(118)을 커버하는 탭 커버 테이프(140)가 부착되고, A면에는 제1 전극 무지부(116)를 커버하는 무지부 커버 테이프(150)가 부착될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 전극판(130)의 제2 전극 집전체(132) 양면에는 제2 전극 활물질(134)이 도포되며, 일부 영역에 제2 전극 활물질(134)이 도포되지 않은 제2 전극 무지부(136)가 형성될 수 있다. 이때, 제2 전극 무지부(136)는 제1 전극 무지부(116)와 중첩되지 않는 위치에 형성될 수 있다. 제2 전극 무지부(136)는 제2 전극판(130)의 양면에 동일하게 형성되며, 일면에 제2 전극 기재탭(138)이 구비된다. 제2 전극 기재탭(138)이 형성되는 부위의 두께 감소를 위해 제2 전극 기재탭(138)의 위치에 대향되는 부분에도 무지부를 형성하는 것이다.
도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 전극판(110)을 마주보는 제2 전극판(130)의 일면을 A면으로, 제2 전극 기재탭(138)이 배치된 제2 전극판(130)의 타면을 B면으로 정의한다. 제2 전극 무지부(136)의 B면에는 제2 전극 기재탭(138)을 커버하는 탭 커버 테이프(140)가 부착되고, A면에는 제2 전극 무지부(136)를 커버하는 무지부 커버 테이프(150)가 부착될 수 있다.
또한, 제2 전극판(130)의 A면에는 제1 전극 무지부(116)의 위치에 대응하는 위치에 절연 테이프(160)가 추가로 부착될 수 있다. 추가로, 제2 전극판(130)의 B면에는 제1 전극판(110)의 제1 전극 기재탭(118)을 커버하는 탭 커버 테이프(140)의 위치에 대응하여 절연 테이프(160)가 추가로 부착될 수 있다.
전술한 제1 전극 기재탭(118) 및 제2 전극 기재탭(138)을 커버하는 탭 커버 테이프(140)는 일반적으로 탭을 보호하고 절연하는 절연 소재의 접착 테이프이다. 탭 커버 테이프(140)는 내열성이 강하고 고온에서도 수축 등의 변형이 없는 폴리프로필렌 설파이드(PPS), 폴리아마이드(PI) 등과 같은 소재로 형성될 수 있다. 탭 커버 테이프(140)는 제1 전극 무지부(116)의 B면 및 제2 전극 무지부(136)의 B면을 충분히 커버할 수 있는 크기로 형성된다.
전술한 제1 전극 무지부(116)의 A면 및 제2 전극 무지부(136)의 A면을 커버하는 무지부 커버 테이프(150) 역시 절연 소재의 접착 테이프이다. 무지부 커버 테이프(150)는 탭 커버 테이프(140)와 유사하거나 동일한 소재로 형성될 수 있다. 무지부 커버 테이프(150)는 제1 전극 무지부(116)의 A면 및 제2 전극 무지부(136)의 A면을 충분히 커버할 수 있는 크기로 형성된다.
도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(160)는 제2 전극판(130) 상에 부착되며, 제1 전극판(110)을 향하는 A면 상에 부착된다. 또한, 절연 테이프(160)는 제2 전극판(130)의 탭 커버 테이프(140)에 인접하여 부착될 수 있다. 편의상 A면에 부착되는 절연 테이프(160)를 제1 절연 테이프(162), B면에 부착되는 절연 테이프(160)를 제2 절연 테이프(164)로 정의한다.
제1 절연 테이프(162)는 세퍼레이터(120)를 사이에 두고 제1 전극판(110)의 A면 무지부 커버 테이프(150)에 대응하는 위치에 형성된다. 제1 전극판(110)의 무지부 커버 테이프(150)를 충분히 커버할 수 있는 크기로 형성된다. 즉, 제1 절연 테이프(162)는 제1 전극 무지부(116) 및 제1 전극판(110)의 무지부 커버 테이프(150)의 크기보다 크게 형성된다.
제1 절연 테이프(162)가 없다고 가정하면, 제1 전극 무지부(116)에 영향을 줄 수 있는 제2 전극판(130)의 영역은 L1의 폭을 갖는 영역(이하, L1 영역, 도 3b의 제1 절연 테이프 부착 영역에 대응)일 수 있다. 이 영역은 제1 전극 무지부(116)에 인접한 영역으로, 제1 전극 무지부(116) 보다 넓은 영역일 수 있다. L1 영역에서 리튬 이온의 석출이 일어나면 해당 영역의 크기만큼 제1 전극 무지부(116) 및 주변의 제1 전극 활물질(114) 표면에 석출된 리튬이 적층될 수 있다.
그런데 제1 절연 테이프(162)를 부착하면, 절연 테이프의 부착 부위에서는 리튬 석출이 일어나지 못하므로, L1 영역의 크기가 L2의 폭을 갖는 영역의 크기로 줄어들게 된다. 따라서 리튬 석출을 크게 감소시킬 수 있고, 석출된 리튬의 적층에 의한 세퍼레이터(120)의 천공을 방지할 수 있다.
제2 절연 테이프(164)는 전극 조립체(100)를 권취했을 때 세퍼레이터(120)를 사이에 두고 제1 전극판(110)의 탭 커버 테이프(140)에 대응하는 위치에 형성된다(도 3의 긴 점선 화살표, 도 4b의 점선 화살표로 대응하는 위치를 표시함). 제2 절연 테이프(164)는 제1 전극판(110)의 탭 커버 테이프(140)를 충분히 커버할 수 있는 크기로 형성된다. 즉, 제2 절연 테이프(164)는 제2 전극 무지부(136) 및 제1 전극판(110)의 탭 커버 테이프(140)의 크기보다 크게 형성된다.
제2 절연 테이프(164)가 제1 절연 테이프(162)와 동일한 이유로 구비되며, 따라서 리튬 석출을 크게 감소시킬 수 있고, 석출된 리튬의 적층에 의한 세퍼레이터(120)의 천공을 방지할 수 있다.
위에서는 제2 절연 테이프(164)가 전극 조립체(100)를 권취했을 때를 기준으로 부착 위치를 설명하였으나, 적층 타입의 전극 조립체에도 동일한 방식으로 적용할 수 있다.
전술한 구조의 제2 절연 테이프는 아래와 같이 다른 형태로 적용될 수도 있다. 이하에서는 편의상 제1 실시 예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 구조에 대해서만 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다. 도 6a는 도 5에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 A면을 도시한 평면도이다. 도 6b는 도 5에 따른 전극 조립체의 주요 구성의 B면을 도시한 평면도이다.
도 5 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전극 조립체(100')는 제1 전극 무지부(116)에 대응하는 위치의 제2 전극판(130)에 부착되는 절연 테이프(160')를 구비한다. 또한, 제1 실시 예의 제2 절연 테이프(164) 대신 제2 전극 기재탭(138)을 커버하는 탭 커버 테이프(140')가 제2 절연 테이프(164)의 크기만큼 확대되어 제2 절연 테이프(164)의 역할을 대신할 수 있다. 즉, 절연 테이프(160')는 제1 실시 예의 제1 절연 테이프(162)와 동일하게 형성되고, 탭 커버 테이프(140')가 제1 실시 예의 제2 절연 테이프(164)의 부착 영역을 커버하는 크기로 형성된다. 별도의 제2 절연 테이프(164) 없이 탭 커버 테이프(140')를 확대해 구비하더라도 제1 실시 예와 동일한 효과를 가져올 수 있다.
또는, 아래와 같이 절연 테이프를 다른 형태로 구성할 수도 있다. 이하에서는 편의상 제1 실시 예와 동일한 구조에 대해서는 설명을 생략하고, 상이한 구조에 대해서만 설명하기로 한다(A면 및 B면의 절연 테이프 형태는 평면도 상에서 도 6a 및 6b와 동일하게 나타나므로 생략함).
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전극 조립체의 횡단면을 도시한 모식도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전극 조립체(100)는 제1 실시 예에서와 동일하게 제1 절연 테이프(162) 및 제2 절연 테이프(164)를 갖는 절연 테이프(160)를 구비한다. 추가로 전극 조립체(100)는 탭 커버 테이프(140) 및 제2 절연 테이프(164)를 충분히 커버하는 크기의 제3 절연 테이프(166)를 구비할 수 있다. 즉, 제3 절연 테이프(166)는 탭 커버 테이프(140)와 제2 절연 테이프(164) 위에 부착되어 이들을 한번 더 커버하는 역할을 한다. 이러한 구조에 따라 전술한 제1 및 제2 실시 예와 동일하거나 좀더 향상된 효과를 가져올 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 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.
10: 이차전지 100: 전극 조립체
110: 제1 전극판 120: 세퍼레이터
130: 제2 전극판 140: 탭 커버 테이프
150: 무지부 커버 테이프 160, 160', 160: 절연 테이프

Claims (12)

  1. 길이 방향 양단부와 이격되어 제1 전극 무지부가 형성되고, 상기 제1 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제1 전극판;
    길이 방향 양단부와 이격되어 제2 전극 무지부가 형성되고, 상기 제2 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제2 전극판;
    상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터;
    상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 각각 부착되는 탭 커버 테이프;
    상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 타면에 각각 부착되는 무지부 커버 테이프; 및
    상기 제2 전극판 상에 부착되되 상기 제1 전극 무지부에 대응하는 위치에 부착되는 절연 테이프를 포함하는 전극조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극판은 음극이고, 상기 제2 전극판은 양극인 전극조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프를 포함하는 전극조립체.
  4. 제 1항 또는 3 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 크기보다 크게 형성되는 전극조립체.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되고, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에는 상기 탭 커버 테이프가 연장되어 부착되는 전극조립체.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프와, 상기 제2 절연 테이프 및 상기 탭 커버 테이프를 커버하도록 부착되는 제3 절연 테이프를 포함하는 전극조립체.
  7. 길이 방향 양단부와 이격되어 제1 전극 무지부가 형성되고 상기 제1 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제1 전극판과, 길이 방향 양단부와 이격되어 제2 전극 무지부가 형성되고 상기 제2 전극 무지부의 일면에 기재탭이 형성된 제2 전극판과, 상기 제1 전극판 및 제2 전극판의 사이에 개제되는 세퍼레이터와, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 각각 부착되는 탭 커버 테이프와, 상기 제1 전극 무지부 및 상기 제2 전극 무지부의 타면에 각각 부착되는 무지부 커버 테이프와, 상기 제2 전극판 상에 부착되되 상기 제1 전극 무지부에 대응하는 위치에 부착되는 절연 테이프를 구비하는 전극조립체; 및
    전해액과 함께 상기 전극 조립체를 수용한 상태에서 외주연이 실링되어 상기 전극 조립체를 수용하는 파우치 또는 포켓 타입의 케이스를 포함하는 이차전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 전극판은 음극이고, 상기 제2 전극판은 양극인 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프를 포함하는 이차전지.
  10. 제 7항 또는 9 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 크기보다 크게 형성되는 이차전지.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되고, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에는 상기 탭 커버 테이프가 연장되어 부착되는 이차전지.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 상기 제1 전극 무지부의 타면에 대응하는 위치에 부착되는 제1 절연 테이프와, 상기 제1 전극 무지부의 상기 기재탭이 형성된 일면에 대응하는 위치에 부착되는 제2 절연 테이프와, 상기 제2 절연 테이프 및 상기 탭 커버 테이프를 커버하도록 부착되는 제3 절연 테이프를 포함하는 이차전지.
KR1020200104607A 2020-08-20 2020-08-20 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 KR20220023095A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200104607A KR20220023095A (ko) 2020-08-20 2020-08-20 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US17/445,291 US20220059905A1 (en) 2020-08-20 2021-08-17 Electrode assembly and secondary battery comprising the same
CN202110959212.2A CN114079036A (zh) 2020-08-20 2021-08-20 电极组件和包括其的二次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200104607A KR20220023095A (ko) 2020-08-20 2020-08-20 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220023095A true KR20220023095A (ko) 2022-03-02

Family

ID=80270058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200104607A KR20220023095A (ko) 2020-08-20 2020-08-20 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220059905A1 (ko)
KR (1) KR20220023095A (ko)
CN (1) CN114079036A (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100449757B1 (ko) * 2001-11-23 2004-09-22 삼성에스디아이 주식회사 전지부와 이를 채용한 이차전지
KR100509606B1 (ko) * 2003-02-19 2005-08-22 삼성에스디아이 주식회사 젤리-롤형의 전지부와, 이의 와인딩 방법 및 이를이용하여 제조된 리튬 이차 전지
KR101009517B1 (ko) * 2008-06-23 2011-01-18 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체와 이를 이용한 리튬 이차 전지
KR101106377B1 (ko) * 2009-07-16 2012-01-18 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6662793B2 (ja) * 2015-01-29 2020-03-11 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20220059905A1 (en) 2022-02-24
CN114079036A (zh) 2022-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5214543B2 (ja) 二次電池
CN110429320B (zh) 卷绕型电池
US20060008701A1 (en) Electrode assembly and lithium ion secondary battery using the same
US20110117406A1 (en) Secondary battery
US20220311057A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
US20140087223A1 (en) Electric storage element
KR100515833B1 (ko) 젤리-롤형의 전극조립체와 이를 채용한 이차전지
JP2015082499A (ja) ２次電池
JP2018133201A (ja) 蓄電モジュール
US20240186560A1 (en) Electrode Assembly
KR20150007741A (ko) 이차전지
US20230253659A1 (en) Secondary battery
US8986868B2 (en) Rechargeable battery
KR20220023095A (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP2021174726A (ja) 蓄電セル及び蓄電装置
KR20220028862A (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
CN113924674A (zh) 二次电池
US20230108088A1 (en) Secondary battery
KR102515054B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
US20230187789A1 (en) Secondary battery
US20230163416A1 (en) Secondary battery
US20230411806A1 (en) Secondary battery
US20240072369A1 (en) Secondary battery
US20230378603A1 (en) Electrode assembly and secondary battery using for the same
KR20060033146A (ko) 단자특성이 개선된 이차전지