KR20240087215A - Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly - Google Patents

Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly Download PDF

Info

Publication number
KR20240087215A
KR20240087215A KR1020220172685A KR20220172685A KR20240087215A KR 20240087215 A KR20240087215 A KR 20240087215A KR 1020220172685 A KR1020220172685 A KR 1020220172685A KR 20220172685 A KR20220172685 A KR 20220172685A KR 20240087215 A KR20240087215 A KR 20240087215A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
negative electrode
tab
positive
electrode tab
Prior art date
Application number
KR1020220172685A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
심가영
이관수
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020220172685A priority Critical patent/KR20240087215A/en
Publication of KR20240087215A publication Critical patent/KR20240087215A/en

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
    • 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
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • 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
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/058—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
    • 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
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 및 전극 조립체의 제조방법을 제공한다.The present invention provides an electrode assembly, a secondary battery including the same, and a method of manufacturing the electrode assembly.

Description

전극조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법{ELECTRODE ASSEMBLY, SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING A ELECTRODE ASSEMBLY}Electrode assembly, secondary battery including same, and manufacturing method thereof {ELECTRODE ASSEMBLY, SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME AND METHOD FOR MANUFACTURING A ELECTRODE ASSEMBLY}

본 발명은 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 및 전극조립체의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, a secondary battery including the same, and a method of manufacturing the electrode assembly.

충방전이 가능하고 가벼우면서도 에너지 밀도 및 출력 밀도가 높은 리튬이차전지는 다양한 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.Lithium secondary batteries, which can be charged and discharged, are lightweight, and have high energy and power densities, are widely used as an energy source for various devices.

또한, 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 기존 내연 기관 자동차의 대기오염 및 온실가스 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 배터리 전기 자동차(BEV), 전기자동차(EV) 등이 제시되고 있는데, 이차전지는 이러한 내연기관 대체 자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.In addition, hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (HEV) are alternative ways to solve the air pollution and greenhouse gas problems of existing internal combustion engine vehicles that use fossil fuels such as gasoline vehicles and diesel vehicles. BEV), electric vehicle (EV), etc. are being proposed, and secondary batteries are also attracting attention as a power source for these internal combustion engine replacement vehicles.

이차전지는 전극조립체가 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 등으로 분류되고, 통상적으로, 원통형, 각형 이차전지에 채용되는 전극조립체는 양극, 분리막, 음극을 포함한다.Secondary batteries are classified into cylindrical, prismatic, or pouch-shaped depending on the shape of the exterior material in which the electrode assembly is accommodated. Typically, the electrode assembly used in cylindrical or prismatic secondary batteries includes a positive electrode, a separator, and a negative electrode.

상기 양극은 양극집전체에 양극 활물질이 코팅된 유지부(양극코팅부)와 코팅되지 않은 무지부가 반복되도록 이루어지며, 음극도 마찬가지로, 음극집전체에 음극 활물질이 도포된 유지부(음극코팅부)와 코팅되지 않은 무지부가 반복되도록 이루어지며, 상기 음극과 양극은 분리막으로 분리된 상태로 적층이 이뤄진다. 상기 분리막은 양극과 음극 사이를 절연하되 극판들 간에 활물질 이온이 교환될 수 있게 함으로써 전기화학 반응을 일으킨다.The positive electrode is made up of a holding portion (anode coating portion) coated with a positive electrode active material on a positive electrode current collector and an uncoated uncoated portion in a repeated manner. Likewise, the negative electrode is made up of a holding portion (anode coating portion) having a negative electrode active material applied to the negative electrode current collector. and the uncoated uncoated portion are repeated, and the cathode and anode are laminated while separated by a separator. The separator insulates between the anode and the cathode, but causes an electrochemical reaction by allowing active material ions to be exchanged between the electrode plates.

한편, 원통형 전지는 충/방전 중 음극의 수축 팽창이 반복됨에 따라 음극탭 두께로 인해 단차가 발생하는 음극탭 대면 전극 무지부에 pinhole 또는 크랙이 발생하여, 음극탭 주위의 무지부의 crack으로 인해 단선 발생 위험도가 증가하며, 단선이 발생할 시 저항 증가로 인한 cycle성능 저하가 발생할 수 있다.On the other hand, in cylindrical batteries, as the contraction and expansion of the negative electrode is repeated during charging/discharging, pinholes or cracks are generated in the uncoated area of the electrode facing the negative electrode tab, which creates a step due to the thickness of the negative electrode tab, resulting in disconnection due to cracks in the uncoated area around the negative electrode tab. The risk of occurrence increases, and when a disconnection occurs, cycle performance may decrease due to increased resistance.

이에, 원통형 전지에 있어서, 음극탭 두께로 인한 단차를 최대한 줄여 음극탭 주변 무지부 crack을 방지할 수 있는 설계가 필요한 실정이다.Accordingly, in cylindrical batteries, there is a need for a design that can prevent cracks in uncoated areas around the negative electrode tab by reducing the level difference due to the thickness of the negative electrode tab as much as possible.

일본 특허공개공보 제 2003-086037호(공개: 2003.03.20.)Japanese Patent Publication No. 2003-086037 (published: 2003.03.20.)

전술한 종래기술의 문제점에 착안하여, 본 발명은 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하고자 한다.Focusing on the problems of the prior art described above, the present invention seeks to provide an electrode assembly and a secondary battery including the same.

본 명세서는 양극 집전체, 상기 양극 집전체 상에 구비된 양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극판;The present specification includes a positive electrode plate including a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer provided on the positive electrode current collector, and a positive electrode uncoated portion not provided with the positive electrode active material layer;

음극 집전체, 상기 음극 집전체 상에 구비된 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극판;a negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector, and a negative electrode uncoated portion not provided with the negative electrode active material layer;

상기 양극판 및 음극판의 사이에 개재되는 분리막; 및 a separator interposed between the positive and negative plates; and

상기 음극 무지부에 결합된 전극탭을 포함하고,It includes an electrode tab coupled to the negative electrode uncoated region,

상기 전극탭은 상기 음극 무지부에 접하여 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 적어도 일부는 두께가 점진적으로 줄어드는 엣지부를 포함하는 것인 전극조립체를 제공한다.The electrode tab includes a coupling portion coupled to the negative electrode uncoated portion, and at least a portion of the coupling portion includes an edge portion whose thickness gradually decreases.

본 명세서의 전극조립체는 전극 무지부에 결합되는 전극탭에 있어서, 엣지부에서 길이방향으로 탭의 두께를 줄여, 전극탭과 음극 무지부와의 단차를 최소화하고, 이로 인해 음극 무지부에 가해지는 힘을 줄여 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다.The electrode assembly of the present specification is an electrode tab coupled to the electrode uncoated area, and the thickness of the tab is reduced in the longitudinal direction from the edge to minimize the step between the electrode tab and the cathode uncoated area, thereby reducing the pressure applied to the cathode uncoated area. By reducing the force, you can prevent cracks from forming.

도 1은 전극조립체에서 전극탭 엣지부가 위치하는 음극 무지부의 대면부에 단차가 생긴 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 엣지부의 두께를 줄이지 않은 전극탭에 대면하는 음극 무지부 주변에 발생한 크랙을 나타낸 사진이다.
도 3은 엣지부가 없는 전극탭을 사용할 시, 충/방전 과정에서 음극탭 끝단이 위치하는 foil 대면 부에 단차로 인한 응력이 집중되면서 음극탭이 대면하는 foil 주변에 crack이 발생하는 것을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 전극조립체에서 전극탭이 음극판에 연결된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시상태에 이차전지를 도시한 분해 사시도이다.Figure 1 is a diagram showing a step in the facing portion of the negative electrode uncoated portion where the edge portion of the electrode tab is located in the electrode assembly.
Figure 2 is a photograph showing cracks occurring around the negative electrode uncoated portion facing the electrode tab where the thickness of the edge portion has not been reduced.
Figure 3 is a photograph showing that when using an electrode tab without an edge, during the charging/discharging process, stress due to a step is concentrated on the portion facing the foil where the end of the cathode tab is located, resulting in cracks occurring around the foil facing the cathode tab. .
Figure 4 is a perspective view showing an electrode tab connected to a negative electrode plate in an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present specification.
Figure 5 is an exploded perspective view showing a secondary battery in one embodiment of the present specification.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, this specification will be described in more detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, and therefore, at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.

또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 서로 다른 실시예에서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여될 수 있다.Additionally, to aid understanding of the invention, the attached drawings are not drawn to scale and the dimensions of some components may be exaggerated. Additionally, the same reference numbers may be assigned to the same components in different embodiments.

본 명세서에서, "상"은 하나의 층 위에 물리적으로 접하여 위치하는 것만을 의미하는 것이 아니라, 위치상 위에 위치하는 것을 의미한다. 즉, 어느 하나의 층상에 위치하는 층은 사이에 다른 층이 있을 수도 있다.In this specification, “on” does not only mean physically adjacent to one layer, but also means positioned on top of a layer. In other words, layers located on one layer may have other layers between them.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In this specification, when a part “includes” a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에 따른 전극 조립체는 양극 집전체, 상기 양극 집전체 상에 구비된 양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극판;An electrode assembly according to the present specification includes a positive electrode plate including a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer provided on the positive electrode current collector, and a positive electrode uncoated portion not provided with the positive electrode active material layer;

음극 집전체, 상기 음극 집전체 상에 구비된 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극판;a negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector, and a negative electrode uncoated portion not provided with the negative electrode active material layer;

상기 양극판 및 음극판의 사이에 개재되는 분리막; 및 a separator interposed between the positive and negative plates; and

상기 음극 무지부에 결합된 전극탭을 포함하고,It includes an electrode tab coupled to the negative electrode uncoated region,

상기 전극탭은 상기 음극 무지부에 접하여 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 적어도 일부는 두께가 점진적으로 줄어드는 엣지부를 포함한다.The electrode tab includes a coupling portion coupled to the negative electrode uncoated portion, and at least a portion of the coupling portion includes an edge portion whose thickness gradually decreases.

도 1은 종래의 전극조립체에 있어서, 전극탭(400)과 음극 무지부(200)가 결합된 구조를 도시한 도면이다. Figure 1 is a diagram showing a structure in which an electrode tab 400 and a negative electrode uncoated region 200 are combined in a conventional electrode assembly.

상기 도 1을 참조하면, 음극 무지부(200)와 결합하는 전극탭(400)에 있어서, 전극탭(400)의 끝단과 음극 무지부(200)는 전극탭(400)의 두께만큼의 단차가 발생한다.Referring to FIG. 1, in the electrode tab 400 coupled to the negative electrode uncoated area 200, the end of the electrode tab 400 and the negative electrode uncoated area 200 have a step equal to the thickness of the electrode tab 400. Occurs.

원통형 이차 전지는 충/방전 중 음극의 수축 팽창이 반복됨에 따라 전극탭의 두께로 인해 단차가 발생하는 음극탭 대면 전극 무지부에 핀홀 또는 크랙이 발생한다. 이때, 전극탭 주위 전극 무지부의 크랙은 성장형으로 발생되며, 초기에는 핀홀 형태로 시작하여 라인 형상으로 크랙이 성장하며 최종적으로 단선의 리스크가 생기게 된다. In cylindrical secondary batteries, as the contraction and expansion of the negative electrode is repeated during charging/discharging, pinholes or cracks occur in the uncoated area of the electrode facing the negative electrode tab, where a step occurs due to the thickness of the electrode tab. At this time, cracks in the electrode uncoated area around the electrode tab are generated in a growth pattern. Initially, the crack starts in the form of a pinhole and grows in the shape of a line, ultimately creating a risk of disconnection.

도 3은 엣지부가 포함되지 않는 전극탭을 사용할 시, 무지부에 크랙이 발생한 사진이다. 원형으로된 점선으로 크랙이 나타난 부분을 표시하였다.Figure 3 is a photo of a crack occurring in the uncoated area when using an electrode tab that does not include an edge part. The part where the crack appeared was indicated by a circular dotted line.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 전극탭(400)은 음극 무지부(200)에 접하여 결합하는 영역(t1, 이하 결합부)의 적어도 일부가 두께가 점진적으로 줄어드는 영역(s1, 이하 엣지부)을 포함함으로써, 단차를 최소화하고 이로 인해 전지의 충/방전 중 음극 무지부에 가해지는 힘을 줄여 크랙을 방지할 수 있다. 이때, 전극탭 전체의 두께를 줄이지 않고 엣지부의 두께만 줄이는 이유는 전극탭 전체의 두께가 감소되는 경우, 전지 셀의 저항이 증가할 리스크가 있기 때문이다.Referring to FIG. 2, the electrode tab 400 according to the present invention has at least a portion of the area (t1, hereinafter referred to as the joining area) in contact with the negative electrode uncoated area 200 having a gradually reduced thickness area (s1, hereinafter referred to as the edge area). ), it is possible to minimize the step difference and thereby reduce the force applied to the negative electrode uncoated area during charging/discharging of the battery, thereby preventing cracks. At this time, the reason why only the thickness of the edge portion is reduced without reducing the thickness of the entire electrode tab is because there is a risk that the resistance of the battery cell will increase if the thickness of the entire electrode tab is reduced.

본 명세서에 따른 전극탭(400)은 적어도 일부가 상기 음극 무지부에 접하여 결합되고, 상기 음극 무지부에 접하지 않은 부분은 음극판의 폭방향으로 돌출되는 구조를 갖는다.The electrode tab 400 according to the present specification has a structure in which at least a portion of the electrode tab 400 is coupled in contact with the negative electrode uncoated region, and the portion not in contact with the negative electrode uncoated region protrudes in the width direction of the negative electrode plate.

본 명세서에 따른 전극탭(400)에 있어서, 상기 전극탭의 결합부(t1)는 상기 음극 무지부에 접하여 결합된 영역을 의미하고, 상기 전극탭의 엣지부(s1)는 상기 전극탭의 결합부(t1) 내에서 결합부(t1)에서 엣지부(s1) 방향으로 전극탭의 두께가 점진적으로 줄어드는 영역을 의미한다.In the electrode tab 400 according to the present specification, the coupling portion (t1) of the electrode tab refers to a region joined in contact with the negative electrode uncoated region, and the edge portion (s1) of the electrode tab refers to the coupling portion of the electrode tab. This means an area where the thickness of the electrode tab gradually decreases in the direction from the coupling portion (t1) to the edge portion (s1) within the portion (t1).

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭의 엣지부(s1)는 상기 전극탭의 결합부(t1) 내에서 결합부(t1)에서 엣지부(s1) 방향으로 만곡한 형태로 전극탭의 두께가 점진적으로 줄어드는 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the edge portion (s1) of the electrode tab is curved in the direction from the coupling portion (t1) to the edge portion (s1) within the coupling portion (t1) of the electrode tab. The thickness may gradually decrease.

도 2를 참고하면, 상기 전극탭의 엣지부(s1)는 전극탭(400)의 두께가 줄어들기 시작하는 지점(A)부터 음극 무지부와 결합하는 전극탭의 끝단지점(B)까지의 영역을 의미한다. Referring to FIG. 2, the edge portion (s1) of the electrode tab is the area from the point (A) where the thickness of the electrode tab 400 begins to decrease to the end point (B) of the electrode tab that combines with the negative electrode uncoated region. means.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)은 상기 음극 무지부(200)와 용접된 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the electrode tab 400 may be welded to the negative electrode uncoated region 200.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)의 상기 음극 무지부(200)와 접하는 면은 평평한 것일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the surface of the electrode tab 400 in contact with the negative electrode uncoated region 200 may be flat.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)의 결합부(t1)의 길이와 상기 엣지부(s1)의 길이의 비는 100: 5 내지 100 : 15일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the ratio of the length of the coupling portion (t1) of the electrode tab 400 and the length of the edge portion (s1) may be 100:5 to 100:15.

상기 길이의 비를 만족하는 경우, 전극탭의 단차에 의한 크랙을 방지하면서도 전지 셀의 저항이 크게 증가하는 것을 방지할 수 있다.When the above length ratio is satisfied, it is possible to prevent cracks due to steps in the electrode tabs and prevent the resistance of the battery cell from greatly increasing.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)의 결합부(t1)의 두께는 동일한 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the thickness of the coupling portion t1 of the electrode tab 400 may be the same.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 전극탭에 있어서, 상기 엣지부(s1)를 제외한 전극탭의 두께는 동일할 수 있다.In the electrode tab according to an exemplary embodiment of the present specification, the thickness of the electrode tab excluding the edge portion s1 may be the same.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭의 결합부(t1)의 두께와 상기 전극탭의 상기 음극 무지부에 접하지 않은 부분의 두께는 동일한 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the thickness of the coupling portion (t1) of the electrode tab and the thickness of the portion of the electrode tab that is not in contact with the negative electrode uncoated portion may be the same.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭의 결합부(t1)의 두께는 80㎛ 내지 100㎛ 인 것일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the thickness of the coupling portion (t1) of the electrode tab may be 80㎛ to 100㎛.

상기 두께 범위를 만족하는 경우 전극탭(400)과 음극 무지부(200)와의 결합 안정성이 우수할 수 있다. When the above thickness range is satisfied, the bonding stability between the electrode tab 400 and the negative electrode uncoated region 200 may be excellent.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)은 음극판의 폭방향으로 돌출되도록 결합된 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the electrode tab 400 may be coupled to protrude in the width direction of the negative electrode plate.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭의 결합부(t1)의 길이는 30 mm 내지 40mm인 것일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the length of the coupling portion (t1) of the electrode tab may be 30 mm to 40 mm.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극조립체(10)는 양극판, 음극판, 분리막 및 전극탭을 포함한다.In one embodiment of the present specification, the electrode assembly 10 includes a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and an electrode tab.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극조립체(10)는 양극판에도 전술한 전극탭이 부착될 수 있다.In one embodiment of the present specification, the electrode assembly 10 may have the above-described electrode tab attached to the positive electrode plate.

상기 양극판은 양극 집전체에 양극 활물질이 코팅된 것으로, 양극 집전체는 전도성이 우수한 금속 박판, 예를 들어 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어진 양극 집전체의 양면에 양극 활물질이 코팅된다. 양극 활물질은 작용전압이 높고 용량 특성이 우수한 리튬 코발트 산화물, 높은 가역용량을 가지고 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬 니켈 산화물, 니켈의 일부를 코발트로 치환한 리튬니켈코발트산화물, 니켈의 일부를 망간, 코발트 또는 알루미늄으로 치환한 리튬니켈코발트금속 산화물, 열적 안정성이 우수하고 저렴한 리튬 망간계 산화물, 안정성이 우수한 리튬철인산화물 등을 포함할 수 있다.The positive electrode plate is a positive electrode current collector coated with a positive electrode active material, and the positive electrode current collector is made of a highly conductive metal plate, for example, aluminum (Al) foil, and the positive active material is coated on both sides of the positive electrode current collector. The positive electrode active material is lithium cobalt oxide with high operating voltage and excellent capacity characteristics, lithium nickel oxide with high reversible capacity and easy to implement large-capacity batteries, lithium nickel cobalt oxide in which part of nickel is replaced with cobalt, part of nickel in manganese, It may include lithium nickel cobalt metal oxide substituted with cobalt or aluminum, lithium manganese-based oxide with excellent thermal stability and low cost, and lithium iron phosphate with excellent stability.

음극판은 음극 집전체에 음극 활물질이 코팅된 것으로, 음극 집전체는 전도성이 우수한 금속 박판, 예를 들면, 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일로 이루어진 음극 집전체와 그 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극 활물질은 예를 들어, 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유와 같은 탄소 재료, 리튬 금속 또는 리튬 합금 등일 수 있다.The negative electrode plate is a negative electrode current collector coated with a negative electrode active material. The negative electrode current collector consists of a highly conductive metal thin plate, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material coated on both sides. May include layers. The negative electrode active material may be, for example, crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon material such as carbon fiber, lithium metal, or lithium alloy.

활물질층이 형성되지 않은 집전체의 영역은 무지부(도면 미도시)로, 양극 또는 음극 집전체가 노출되는 영역을 의미한다. 무지부에는 후술할 전극탭(400)이 결합되어 전극 조립체(10)의 상부 또는 하부로 일정 길이만큼 인출될 수 있다.The area of the current collector where the active material layer is not formed is an uncoated area (not shown), meaning an area where the positive or negative current collector is exposed. An electrode tab 400, which will be described later, is coupled to the uncoated portion and can be pulled out to the top or bottom of the electrode assembly 10 for a certain length.

전극 탭(400)이란 양극 집전체의 무지부에 연결되는 양극 탭과, 음극 집전체의 무지부에 연결되는 음극 탭으로 구분될 수 있으며, 각각 전극 조립체(10)의 상부 및 하부에서 일정 길이만큼 인출될 수 있다.The electrode tab 400 can be divided into a positive electrode tab connected to the uncoated part of the positive electrode current collector and a negative electrode tab connected to the uncoated part of the negative electrode current collector, respectively, at a certain length from the upper and lower parts of the electrode assembly 10. can be withdrawn

전극 조립체(10)는 내부 저항을 최소화하기 위해 양극판(100)과 음극판(200)이 밀접하게 접촉되어야 하나 직접적으로 접촉할 경우 내부 단락이 일어나 전지의 기능을 할 수 없으므로, 이를 방지하기 위해 양극판(100)과 음극판(200)의 사이에 개재되는 분리막(300)을 포함한다. 분리막(300)은 일정한 기계적 강도를 가진 채 양극과 음극 사이에 위치하고, 전극 간 이온의 이동이 원활하도록 다공성 재질로 만들어지며, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)의 공중합체(co-polymer)로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기재로 형성될 수 있다.In the electrode assembly 10, the positive electrode plate 100 and the negative electrode plate 200 must be in close contact to minimize internal resistance. However, if they are in direct contact, an internal short circuit occurs and the battery cannot function, so to prevent this, the positive electrode plate ( It includes a separator 300 interposed between 100) and the negative electrode plate 200. The separator 300 is located between the anode and the cathode with a certain mechanical strength, and is made of a porous material to facilitate the movement of ions between the electrodes, for example, polyethylene (PE), polystyrene (PS), and polypropylene (PP). and a co-polymer of polyethylene (PE) and polypropylene (PP).

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭(400)은 양극판 또는 음극판에 연결되며, 전도성 있는 금속 재료로 형성될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the electrode tab 400 is connected to the positive electrode plate or the negative electrode plate and may be formed of a conductive metal material.

일 예로, 양극탭의 경우 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있고, 음극 탭은 니켈(Ni), 구리(Cu) 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있으며, 그 외 다양한 재질로 형성될 수 있다.For example, the anode tab may be made of aluminum (Al) or an aluminum alloy, and the cathode tab may be made of nickel (Ni), copper (Cu), or a nickel alloy, and may be made of various other materials. .

본 명세서는 전술한 전극조립체 및 상기 전극조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다. This specification includes the above-described electrode assembly and a battery case accommodating the electrode assembly therein; and a cap assembly coupled to the top of the battery case.

도 5를 참조하면, 본 명세서에 따른 이차전지는 전극 조립체(10), 전지 케이스(20) 및 캡 조립체(30)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the secondary battery according to the present specification includes an electrode assembly 10, a battery case 20, and a cap assembly 30.

전극 조립체(10)는 집전체에 양극 활물질이 코팅된 양극판, 집전체에 음극 활물질이 코팅된 음극판, 양극판과 음극판의 사이에 개재되는 분리막 및 양극판 또는 음극판에 연결되며, 복수의 금속판이 적층되어 형성되는 전극탭(400)을 포함하며, 권취된 젤리-롤의 형태로 후술할 전지 케이스(20)에 삽입될 수 있다. 양극판, 음극판, 분리막 및 전극 탭에 관한 구성은 전술한 바와 동일하게 이해될 수 있다.The electrode assembly 10 is connected to a positive electrode plate coated with a positive electrode active material on a current collector, a negative electrode plate coated with a negative electrode active material on a current collector, a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, and the positive or negative electrode plate, and is formed by stacking a plurality of metal plates. It includes an electrode tab 400 that can be inserted into the battery case 20, which will be described later, in the form of a rolled jelly-roll. The configuration of the positive electrode plate, negative electrode plate, separator, and electrode tab can be understood in the same way as described above.

전지 케이스(20)는 전극 조립체(10)를 내부에 수용하는 것으로서, 스테인리스 스틸(stainless steel), 알루미늄(Al) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않으며, 내부에 전극 조립체(10) 및 전해액을 수용하고 반응성이 작으며, 외부의 충격으로 보호할 수 있는 소재로 선택될 수 있다.The battery case 20 accommodates the electrode assembly 10 inside, and may be formed of stainless steel, aluminum (Al), etc., but is not necessarily limited thereto, and contains the electrode assembly 10 and the inside. It can be selected as a material that can accommodate electrolyte, has low reactivity, and can protect against external shock.

캡 조립체(30)는 회로기판 및 절연성 가스켓 등이 포함될 수 있으며, 전지 케이스(20)의 상부에 결합되어 내부를 밀봉한다.The cap assembly 30 may include a circuit board and an insulating gasket, and is coupled to the top of the battery case 20 to seal the interior.

본 명세서는 음극판, 분리막 및 양극판을 권심에서 권취시켜 제조되는 전극조립체의 제조방법에 있어서,This specification relates to a method for manufacturing an electrode assembly manufactured by winding a negative electrode plate, a separator, and a positive plate on a core,

양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극판 및 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극판을 공급하는 단계;Supplying a positive electrode plate including a positive electrode active material layer and a positive electrode uncoated region not provided with the positive electrode active material layer, and a negative electrode plate including a negative electrode active material layer and a negative electrode uncoated region not provided with the negative electrode active material layer;

상기 음극 무지부에 전극탭 제공부에서 제공된 전극탭을 부착하는 단계; 및Attaching an electrode tab provided from an electrode tab providing unit to the negative electrode uncoated area; and

상기 음극판, 분리막 및 양극판이 적층된 상태로 권취하는 단계를 포함하고,Comprising the step of winding the negative electrode plate, separator, and positive plate in a stacked state,

상기 전극탭은 전극탭 제공부에 의해 절단 및 압착되어 상기 음극 무지부에 접하여 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 적어도 일부는 두께가 점진적으로 줄어드는 엣지부를 포함하는 것인 전극 조립체의 제조방법을 제공한다.The electrode tab includes a coupling portion that is cut and pressed by an electrode tab providing portion and coupled to the negative electrode uncoated portion, and at least a portion of the coupling portion includes an edge portion whose thickness gradually decreases. to provide.

상기 전극 조립체의 제조방법에 있어서, 음극판, 분리막, 양극판, 전극탭에 대한 설명은 전술한 전극 조립체에서의 설명과 동일하다.In the manufacturing method of the electrode assembly, the description of the negative electrode plate, separator, positive plate, and electrode tab is the same as the description of the electrode assembly described above.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전극탭 제공부는 커팅장치를 포함하고, 상기 커팅장치에 의해 상기 전극탭은 필요한 길이만큼 절단 및 압착이 동시에 수행되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present specification, the electrode tab providing unit may include a cutting device, and the electrode tab may be simultaneously cut and pressed to a required length by the cutting device.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 커팅장치에 의해 압착 시의 압력범위는 제한되지 않으며, 전극탭의 재질, 두께, 폭에 따라 적절하게 조절될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the pressure range during compression by the cutting device is not limited and can be appropriately adjusted depending on the material, thickness, and width of the electrode tab.

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 가능하다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following description will be provided by those skilled in the art in the technical field to which the present invention pertains. Various implementations are possible within the scope of equivalency of the patent claims.

1: 이차전지
10: 전극 조립체
100: 양극판, 양극 무지부
200: 음극판, 음극 무지부
300: 분리막
400: 전극탭
20: 전지 케이스
30: 캡 조립체
t1: 결합부
s1: 엣지부
A: 전극탭의 두께가 줄어들기 시작하는 지점
B: 음극 무지부와 결합하는 전극탭의 끝단지점1: Secondary battery
10: Electrode assembly
100: Anode plate, anode uncoated area
200: cathode plate, cathode uncoated region
300: Separator
400: Electrode tab
20: Battery case
30: Cap assembly
t1: joint
s1: edge part
A: Point where the thickness of the electrode tab begins to decrease
B: End point of the electrode tab that connects to the cathode uncoated area

Claims (12)

양극 집전체, 상기 양극 집전체 상에 구비된 양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극판;
음극 집전체, 상기 음극 집전체 상에 구비된 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극판;
상기 양극판 및 음극판의 사이에 개재되는 분리막; 및
상기 음극 무지부에 결합된 전극탭을 포함하고,
상기 전극탭은 상기 음극 무지부에 접하여 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 적어도 일부는 두께가 점진적으로 줄어드는 엣지부를 포함하는 것인 전극조립체.A positive electrode plate including a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer provided on the positive electrode current collector, and a positive electrode uncoated portion not provided with the positive electrode active material layer;
a negative electrode plate including a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector, and a negative electrode uncoated portion not provided with the negative electrode active material layer;
a separator interposed between the positive and negative plates; and
It includes an electrode tab coupled to the negative electrode uncoated region,
The electrode tab includes a coupling portion coupled to the negative electrode uncoated portion, and at least a portion of the coupling portion includes an edge portion whose thickness gradually decreases. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭은 상기 음극 무지부와 용접된 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the electrode tab is welded to the negative electrode uncoated portion. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 상기 음극 무지부와 접하는 면은 평평한 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein a surface of the electrode tab in contact with the negative electrode uncoated portion is flat. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 엣지부는 상기 전극탭의 결합부에서 엣지부 방향으로 두께가 점진적으로 줄어드는 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the edge portion of the electrode tab gradually decreases in thickness from the coupling portion of the electrode tab toward the edge portion. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 결합부의 길이와 상기 엣지부의 길이의 비는 100: 5 내지 100 : 15인 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein a ratio of the length of the coupling portion of the electrode tab and the length of the edge portion is 100:5 to 100:15. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 결합부의 두께는 동일한 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the thickness of the coupling portion of the electrode tab is the same. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 결합부의 두께는 80㎛ 내지 100㎛ 인 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the thickness of the coupling portion of the electrode tab is 80㎛ to 100㎛. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭은 상기 음극판의 폭방향으로 돌출되도록 결합된 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the electrode tab is coupled to protrude in the width direction of the negative electrode plate. 청구항 1에 있어서, 상기 전극탭의 결합부의 길이는 30 mm 내지 40mm인 것인 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the length of the coupling portion of the electrode tab is 30 mm to 40 mm. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 전극조립체;
상기 전극조립체를 내부에 수용하는 전지 케이스; 및
상기 전지 케이스의 상부에 결합되는 캡 조립체를 포함하는 이차전지.The electrode assembly according to any one of claims 1 to 9;
a battery case accommodating the electrode assembly therein; and
A secondary battery including a cap assembly coupled to the top of the battery case. 음극판, 분리막 및 양극판을 권심에서 권취시켜 제조되는 전극조립체의 제조방법에 있어서,
양극 활물질층 및 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극판 및 음극 활물질층 및 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극판을 공급하는 단계;
상기 음극 무지부에 전극탭 제공부에서 제공된 전극탭을 부착하는 단계; 및
상기 음극판, 분리막 및 양극판이 적층된 상태로 권취하는 단계를 포함하고,
상기 전극탭은 상기 전극탭 제공부에 의해 절단 및 압착되어 상기 음극 무지부에 접하여 결합되는 결합부를 포함하고, 상기 결합부의 적어도 일부는 두께가 점진적으로 줄어드는 엣지부를 포함하는 것인 전극 조립체의 제조방법.In the method of manufacturing an electrode assembly manufactured by winding a negative electrode plate, a separator, and a positive plate on a core,
Supplying a positive electrode plate including a positive electrode active material layer and a positive electrode uncoated region not provided with the positive electrode active material layer, and a negative electrode plate including a negative electrode active material layer and a negative electrode uncoated region not provided with the negative electrode active material layer;
Attaching an electrode tab provided from an electrode tab providing unit to the negative electrode uncoated area; and
Comprising the step of winding the negative electrode plate, separator, and positive plate in a stacked state,
The electrode tab includes a coupling portion that is cut and pressed by the electrode tab providing portion and coupled to the negative electrode uncoated portion, and at least a portion of the coupling portion includes an edge portion whose thickness gradually decreases. . 청구항 11에 있어서, 상기 전극탭 제공부는 커팅장치를 포함하고, 상기 커팅장치에 의해 상기 전극탭은 필요한 길이만큼 절단 및 압착이 동시에 수행되는 것인 전극 조립체의 제조방법.The method of manufacturing an electrode assembly according to claim 11, wherein the electrode tab providing unit includes a cutting device, and the electrode tab is simultaneously cut and pressed to a required length by the cutting device.
KR1020220172685A 2022-12-12 2022-12-12 Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly KR20240087215A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220172685A KR20240087215A (en) 2022-12-12 2022-12-12 Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220172685A KR20240087215A (en) 2022-12-12 2022-12-12 Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240087215A true KR20240087215A (en) 2024-06-19

Family

ID=91712992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220172685A KR20240087215A (en) 2022-12-12 2022-12-12 Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240087215A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086037A (en) 2001-07-03 2003-03-20 Yazaki Corp Manufacturing method for terminal wire, terminal wire and electrical connection box

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086037A (en) 2001-07-03 2003-03-20 Yazaki Corp Manufacturing method for terminal wire, terminal wire and electrical connection box

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100959090B1 (en) Pouch type secondary battery with enhanced stability
US9196895B2 (en) Sealed secondary battery
JP4301286B2 (en) Power storage device
KR101147207B1 (en) Electrode assembly, and rechargeable battery using thereof
JP5445872B2 (en) Secondary battery
KR101431278B1 (en) Secondary battery having enhanced uniformity of temperature distribution
US20230052005A1 (en) Electrode assembly including disconnection preventing layer and method for manufacturing the same
KR101546545B1 (en) Pouch type lithium secondary battery
US11050127B2 (en) Battery and battery manufacturing method
CN112909345B (en) Secondary battery and method for manufacturing secondary battery
US20210005936A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
US10468638B2 (en) Method for forming a pouch for a secondary battery
US10991985B2 (en) Secondary battery
US10158107B2 (en) Battery comprising insulative films
US20140023913A1 (en) Prismatic secondary battery
US20100143774A1 (en) Rechargeable battery and electrode assembly
JP2001283824A (en) Lithium secondary battery
KR20140032712A (en) Secondary battery
KR20240087215A (en) Electrode assembly, secondary battery comprising the same and method for manufacturing a electrode assembly
JP2022044958A (en) battery
CN111293268A (en) Battery with a battery cell
CN112563681B (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
KR20140018136A (en) Electrode assembly and electrochemical cell containing the same
KR20140034340A (en) Electrode assembly and electrochemical cell containing the same, and cell moudle with the same
US20240136595A1 (en) Lithium secondary battery and manufacturing method for lithium secondary battery