KR100646535B1 - 리튬 이온 전지용 전극조립체와 이를 이용한 리튬 이온이차전지 - Google Patents

리튬 이온 전지용 전극조립체와 이를 이용한 리튬 이온이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지에 관한 것으로서, 특히 세라믹 세퍼레이터를 적용한 젤리 롤 형 리튬 이차전지의 전극조립체에서 두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들에 별도의 다공성 격리막이 함께 개재되도록 함으로써, 안전성을 향상시킨 리튬 이차전지에 관한 것이다.
리튬 이차전지, 전극조립체, 세라믹 세퍼레이터

Description

리튬 이온 전지용 전극조립체와 이를 이용한 리튬 이온 이차전지{Electrode Assembly for Lithium Ion Second Battery and Lithium Ion Secondary Battery using the Same}
도 1은 세라믹 세퍼레이터 기능막을 적용한 종래의 전극조립체를 도시한 사시도
도 2는 전극조립체 전체에 다공성 기능막을 삽입한 종래의 전극조립체를 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
300, 400, 500, 600, 700 - 전극조립체
305, 405, 505, 605, 705 - 권심부
340, 440, 540, 640, 740, 450, 550, 650, 750, 670, 780 - 다공성 격리막
본 발명은 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 세퍼레이터 기능막과 기존 격리막을 가진 리튬 이온 이차 전지 전극 조립체에 관한 것이다.
이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성이 크다. 근래에 캠코더, 휴대용 컴퓨터, 휴대 전화 등 휴대용 전자기기 수요 증가가 이루어지면서 이들 휴대용 전자기기의 전원으로 이차 전지에 대한 연구 개발이 많이 이루어지고 있다. 근래에 개발되고 사용되는 것 가운데 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)이온 전지 및 리튬이온(Li-ion) 폴리머 전지가 있다.
이차 전지의 재료로 많이 사용되는 리튬은 원소 자체의 원자량이 작아 단위 질량당 전기 용량이 큰 전지를 제조하기에 적합한 재료이다. 한편, 리튬은 수분과 격렬하게 반응하므로 리튬계 전지에서는 비수성 전해질을 사용하게 된다. 이 경우, 물의 전기분해 전압에 영향을 받지 않으므로 리튬계 전지에서는 3 내지 4 볼트(Ｖ) 정도의 기전력을 발생시킬 수 있다는 장점이 있다.
리튬 이온 이차 전지에서 사용되는 비수성 전해질은 크게 액상 전해질과 고상 전해질이 있다. 액상 전해질은 리튬염을 유기 용매에 해리시킨 것이다. 유기 용매로는 대개 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 또는 다른 알킬기 함유 카보네이트나 유사한 유기 화합물이 사용될 수 있다.
그런데, 리튬 이온 이차 전지에서는 전해질의 이온전도도가 낮다. 전해질의 이온 전도도가 낮다는 문제는 전극의 활물질 면적을 늘리고, 두 전극의 대향 면적을 크게 함으로써 어느 정도 보완될 수 있다.
그러나, 전극의 대향 면적을 늘리는 작업도 여러 가지 제약 요인에 따른 한계가 있다. 결국, 전해질의 낮은 이온전도도는 전지의 내부 임피던스를 크게 하여 내부 전압 강하를 크게 하고, 특히, 대전류 방전이 필요할 때 전지의 전류를 제한하고 따라서 출력을 제한하는 요인이 된다.
더욱이, 세퍼레이터도 두 전극 사이에서 리튬 이온의 이동을 제한하는 요인이 된다. 두 전극 사이에 존재하는 세퍼레이터가 전해질에 대한 충분한 투과성, 젖음성(wettability)을 갖지 못할 경우, 세퍼레이터에 의한 두 전극 사이에서의 리튬 이온의 이동을 제한하여 전지의 전기적 특성을 떨어뜨리게 된다.
따라서, 전지의 성능과 관련된 세퍼레이터의 특성에 있어서, 세퍼레이터의 내열성, 열변형 저항성, 내화학성, 기계적 강도 등과 함께 세퍼레이터의 임의의 단면에서 빈 공간 부분의 면적을 의미하는 공공율, 전해액에 의한 젖음성 등이 주요 지표가 된다.
한편, 리튬 이온 전지의 세퍼레이터는 자체가 전지의 과열을 방지하는 안전장치의 역할도 하게 된다. 세퍼레이터의 통상적 재료가 되는 폴리올레핀 계통의 미다공성 막은 전지의 이상으로 인하여 일정 이상의 온도가 되면, 연화되고 부분적으로 용융상태가 된다. 따라서, 전해액의 연결통로, 리튬 이온의 통로가 되는 미다공성 막의 미세 통공이 폐쇄된다(shut down). 리튬 이온의 이동은 중단되고, 전지의 내외부 전류의 흐름이 멈추어 전류에 의한 전지의 온도 상승도 멈추게 된다.
그러나, 전지의 온도가 어떤 이유로, 가령 외부 열전이 등의 이유로 갑자기 상승할 경우, 세퍼레이터의 미세 통공 폐쇄에도 불구하고, 전지의 온도 상승이 일정 시간 계속되어 세퍼레이터의 파손이 생길 수 있다. 즉, 세퍼레이터가 부분적으로 녹아 그 부분에서 전지의 두 극이 직접 닿아 내부 단락을 일으킬 수 있고, 세퍼레이터가 수축되고, 수축으로 인하여 줄어든 위치에서 전지의 두 극이 맞닿아 단락될 수 있다. 이런 단락은 더욱 심각한 위험성을 가지게 된다.
그리고, 전지의 고용량화 경향에 따라 이차 전지에서 단시간에 많은 전류가 흐를 수 있게 된다. 이런 경우, 이차 전지에서 일단 이상 과전류가 흐르게 되면, 세퍼레이터의 미세 통공 폐쇄가 이루어져도 전류 차단에 의해 바로 전지의 온도가 낮아지기보다는 이미 발생된 열에 의해 세퍼레이터의 용융이 계속되어 세퍼레이터 파손에 의한 내부 단락이 발생할 가능성이 커지고 있다.
이런 상황에서는 세퍼레이터의 개공 폐쇄에 의한 전류 차단도 중요하지만 전지 과열시 세퍼레이터가 용융되거나 수축되는 문제가 더욱 중요한 문제가 된다. 즉, 전극 사이의 내부 단락을 가령 200도씨 이상의 비교적 높은 온도에서도 안정적으로 방지하는 것이 요청됨에 따라, 세퍼레이터는 세라믹 필러의 입자가 바인더로 결합되어 이루어지는 다공막을 가지는 세라믹 세퍼레이터를 적용하게 되었다.
도 1은 세라믹 세퍼레이터 기능막을 적용한 종래의 전극조립체를 도시한 사시도를 나타낸다. 본 발명에 따른 다공성 격리막이 적용되는 전극조립체(100)는 양극집전체의 소정영역에 양극활물질층이 형성된 양극전극판(110), 음극집전체의 소정영역에 음극활물질층이 형성된 음극전극판(120), 상기 양극전극판(110) 및 음극전극판(120)상에 도포되어 상기 양극전극판(110)과 음극전극판(120)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세라믹 세퍼레이터 기능막(130,이하 세퍼레이터라 한다)이 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다.
또한, 상기 양극활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬 산화물이 사용되고 있다. 또한 음극활물질로는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물 등이 사용되고 있다.
상기 양극판(110)의 양극집전체는 알루미늄(Al) 재질, 음극판(120)의 음극집전체는 구리(Cu) 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터(130)는 일반적으로 바인더 및 용매의 혼합액에 세라믹 입자가 고른 분산상을 형성하도록 다공막액을 만들고, 전극 집전체에 활물질이 코팅된 전극판을 그 다공막액에 딥(dipping)하는 방법으로 이루어진다. 세라믹 재질로는 지르코늄 산화물(예를 들어 ZrO2), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 등의 각각과 이들의 혼합물을 사용한다.
이 때, 세라믹 세퍼레이터를 적용한 각형 전지의 경우 젤리롤 선단부의 극판 접힘부분에서 세라믹 세퍼레이터의 탈락현상이 발생하여, 쇼트가 발생하기 쉽다. 또한, 세라믹 세퍼레이터를 적용한 각형 또는 원통형 전지의 경우 무지부가 형성되어 있는 전극판의 양 끝단부에서도 세라믹 세퍼레이터의 탈락현상이 발생하여, 쇼트가 발생할 위험이 있다.
이를 방지하기 위하여, 종래의 세라믹 세퍼레이터 적용 전지의 경우 PE나 PP 필름(이하, 기존의 격리막이라 한다)을 전체 양음극 계면 사이에 적용하여 사용하였다. 이 경우 전극조립체의 두께가 두꺼워져 전극판의 길이를 줄여야 하고, 저항이 커져 리튬이온의 원활한 이동이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 이차 전지의 문제점을 제거하기 위한 것으로, 기존의 격리막을 사용하면서도 전극조립체의 두께가 두꺼워지지 않고, 저항 증가를 방지할 수 있는 세라믹 세퍼레이터를 적용한 리튬 이온 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 기존의 격리막을 삽입하면서도 전극판의 길이를 거의 그대로 유지시켜, 격리막 삽입에 따른 용량감소를 방지할 수 있는 세라믹 세퍼레이터를 적용한 리튬 이온 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬 이온 전지는, 두 극판과 세퍼레이터를 구비하는 젤리롤 형 전극조립체, 캔, 캡 조립체를 포함하여 이루어진 각형 리튬 이차전지에 있어서,
두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들에 별도의 다공성 격리막이 함께 개재되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 다공성 격리막은 상기 전극조립체의 최내측으로부터 적어도 4장 이상 개재되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부를 초과하여 형성될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 다공성 격리막은 권심방향의 극판 말단부를 감싸는 구조를 더 구비하여 형성될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 전체에 형성될 수 있다.
또한 본 발명에서 상기 다공성 격리막은 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 형성될 수 있다. 이 때, 상기 다공성 격리막은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다.
본 발명에 따른 다공성 격리막이 적용되는 전극조립체(100)는 양극집전체의 소정영역에 양극활물질층이 형성된 양극전극판(110), 음극집전체의 소정영역에 음극활물질층이 형성된 음극전극판(120), 상기 양극전극판(110) 및 음극전극판(120)상에 도포되어 상기 양극전극판(110)과 음극전극판(120)의 쇼트(short)를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세라믹 세퍼레이터 기능막(130,이하 세퍼레이터라 한다)이 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성된다.
또한, 상기 양극활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiMnO2 등의 리튬 산화물이 사용되고 있다. 또한 음극활물질로는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물 등이 사용되고 있다.
상기 양극판(110)의 양극집전체는 알루미늄(Al) 재질, 음극판(120)의 음극집전체는 구리(Cu) 재질을 사용하며, 상기 세퍼레이터(130)는 일반적으로 바인더 및 용매의 혼합액에 세라믹 입자가 고른 분산상을 형성하도록 다공막액을 만들고, 전극 집전체에 활물질이 코팅된 전극판을 그 다공막액에 딥(dipping)하는 방법으로 이루어진다. 세라믹 재질로는 지르코늄 산화물(예를 들어 ZrO2), 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2) 등의 각각과 이들의 혼합물을 사용한다.
본 발명에 따른 전극조립체(300)는, 도 3을 참조하면, 두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심(305) 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들에 별도의 다공성 격리막(340)이 함께 개재된다. 보다 상세하게는, 상기 다공성 격리막(340)은 상기 전극조립체의 최내측으로부터 적어도 4장(341, 342, 343, 344) 이상 개재되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 다공성 격리막(340)이 삽입되는 부분은 권심부(305)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 중 세라믹 세퍼레이터가 형성되어 있는 부분이다. 권심부(305)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들은 접힘의 정도가 가장 큰 부분이므로, 권취되었을 때 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 있다. 따라서 최내측의 접힘부분의 쇼트를 방지하기 위해 좌우 각각 2장이상의 다공성 격리막을 삽입하여 전극조립체를 형성한다. 이때, 상기 다공성 격리막의 재질은 기존에 세퍼레이터로 사용되던 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 적당하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다.
본 발명에 따른 전극조립체(400)는, 도 4를 참조하면, 권심부(405)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부(415)를 초과하여 다공성 격리막(450)이 삽입된다. 권심방향 극판의 말단부(415)는 타측에 비해 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 크다. 따라서 권심방향 극판의 말단부에서 발생하는 쇼트를 방지하기 위해, 권심부(405)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부(415)를 초과하여 다공성 격리막(450)을 형성한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다.
본 발명에 따른 전극조립체(500)는, 도 5를 참조하면, 권심부(505)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부(515)를 초과하여 형성되고, 권심부분에서 상호연결되어, 극판 말단부(515)를 감싸는 구조를 더 구비하는 다공성 격리막(550)이 삽입된다. 권심방향 극판의 말단부(515)는 타측에 비해 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 크다. 따라서 권심방향 극판의 말단부(515)에서 발생하는 쇼트를 방지하기 위해 , 권심부(505)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부(515)를 초과하면서 권심부분에서 상호 연결되어, 극판 말단부(515)를 감싸는 다공성 격리막(550)을 형성한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다.
본 발명에 따른 전극조립체(600)는, 도 6을 참조하면, 권심부(605)로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 전체(670)에 다공성 격리막(650)이 삽입된다. 권심부(605)로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분 이외의, 상대적으로 곡률반경이 작은 부분 또한 타측에 비해 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 크다. 권심부(605)로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분보다는 쇼트발생 가능성이 낮지만, 보다 안전한 전지를 구현하기 위해 권심부로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여, 상대적으로 곡률반경이 작은 부분 전체(670) 전체에 다공성 격리막(650)을 형성한다. 다만, 도 6에서 보는 바와 같이 권심부(605)로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부(615)를 초과하여 다공성 격리막(650)이 삽입될 수 있을 뿐만 아니라, 권심부분(605)에서 상호연결되어, 극판 말단부(615)를 감싸는 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 단면도를 나타낸다.
본 발명에 따른 전극조립체(700)는, 도 7을 참조하면, 상기 각각의 실시예에 더하여, 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 다공성 격리막(780)이 삽입된다. 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부는 타측에 비해 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 크다. 따라서, 상기 각각의 실시예에 더하여, 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 다공성 격리막(780)을 형성한다.
또한, 상기에서 설명한 각형 전지 이외에 원통형 전지에도 본 발명이 적용될 수 있다. 다만, 원통형 전지의 경우 젤리롤의 접힘 부분이 없기 때문에, 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여, 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 전체에 다공성 격리막을 삽입하는 발명은 제외된다. 이를 제외한 나머지 발명의 경우에는 각형 전지의 경우와 동일하다.
또한, 상기 각각의 실시예에 따른 전극조립체를 구비하는 리튬 이온 이차전지가 형성된다. 상기 리튬 이차 전지는 양극활물질층이 적어도 일면의 소정영역에 코팅된 양극판, 음극활물질층이 적어도 일면의 소정영역에 코팅된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 위치되어 양극판과 음극판의 쇼트를 방지하고 리튬 이온(Li-ion)의 이동만을 가능하게 하는 세퍼레이터가 권취된 전극조립체와, 상기 전극 조립체를 수용하는 리튬 이차 전지용 캔과, 상기 리튬 이차 전지용 캔 내부에 주입되어 리튬 이온의 이동을 가능하게 하는 전해액을 포함하여 형성된다.
상기 전극조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터로 형성된다.
상기 양극판 및 음극판은 전극집전체와 전극활물질층을 포함하여 형성되며, 상기 전극활물질층은 도전재 및 결합제가 유기 용매와 혼합된 슬러리 상태로 제조되어 전극집전체 상에 코팅되어 형성하게 된다. 따라서, 상기 양극활물질과 음극활물질은 자체 내에 포함되는 결합제에 의하여 전극집전체에 부착되어 전극활물질층을 형성하게 된다.
상기 세퍼레이터는 상기 각각의 실시예에 따라 형성된다.
상기 캡 플레이트는 상기 캔의 상단 개구부와 상응하는 크기와 형상을 가지는 금속판으로 형성된다. 상기 캡 플레이트의 중앙에는 소정 크기의 단자통공이 형성되며, 단자통공에는 전극단자가 삽입된다. 상기 전극단자가 단자통공에 삽입될 때는 전극단자와 캡 플레이트의 절연을 위하여 전극단자의 외면에는 튜브형의 개스킷 튜브가 결합되어 함께 삽입된다. 한편 상기 캡 플레이트의 일측에 있는 전해액 주입구은 상기 캡 플레이트의 타측에 소정크기로 형성된다. 상기 캡 조립체가 상기 캔의 상단 개구부에 조립된 후 전해액 주입공을 통하여 전해액이 주입되고 전해액 주입공은 별도의 밀폐수단에 의하여 밀폐된다.
상기 캔은 일반적으로 알루미늄 또는 그 합금재질로 형성되며, 딥드로잉 방식에 의하여 제작된다. 상기 캔의 하면은 일반적으로 거의 평면 형상으로 형성된다.
다음은 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체가 적용된 리튬 이차전지의 작용에 대해서 설명한다.
상기 각각의 실시예에 따른 전극조립체는 도 3내지 도 8을 참조하면, 권심부로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분, 권심 방향으로의 극판의 말단부, 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분전체, 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이 등 타측에 비해 극판의 활물질 및 도포된 세라믹이 집전체로부터 탈리되어 전극이 노출됨으로써 쇼트가 발생할 염려가 큰 부분에 다공성 격리막을 삽입함으로써, 세라믹 세퍼레이터가 탈리될 경우에도 다공성 격리막이 전극판 사이를 격리시켜 쇼트를 방지하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 전극조립체에 의하면, 세라믹 세퍼레이터만을 적용한 이차전지의 상술한 문제점, 즉 전극판간 쇼트 발생 가능성을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 종래에 다공성 격리막을 전체 양음극 계면 사이에 적용한 이차 전지의 상술한 문제점, 즉 전극조립체의 두께증가, 저항 증가를 해소할 수 있다.

Claims (16)

  1. 두 극판과 세퍼레이터를 구비하는 젤리롤 형 전극조립체, 캔, 캡 조립체를 포함하여 이루어진 각형 리튬 이차전지에 있어서,
    두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들에 별도의 다공성 격리막이 함께 개재되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 상기 전극조립체의 최내측으로부터 적어도 4장 이상 개재되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부를 초과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심방향의 극판 말단부를 감싸는 구조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지용 전극조립체
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  7. 두 극판과 세퍼레이터를 구비하는 젤리롤 형 전극조립체, 캔, 캡 조립체를 포함하여 이루어진 원통형 리튬 이차전지에 있어서,
    두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부를 초과하여 형성되는 별도의 다공성 격리막이 함께 개재되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심 방향의 극판 말단부를 감싸는 구조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지용 전극조립체
  11. 두 극판과 세퍼레이터를 구비하는 젤리롤 형 전극조립체, 캔, 캡 조립체를 포함하여 이루어진 리튬 이온 이차전지에 있어서,
    두 극판의 4면들 가운데 적어도 하나의 면에 세라믹 세퍼레이터가 형성되고, 상기 전극조립체의 두 극판이 대향하는 부분 가운데 상기 세라믹 세퍼레이터가 개재되고 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분들에 별도의 다공성 격리막이 함께 개재되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 상기 전극조립체의 최내측으로부터 적어도 4장 이상 개재되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 최소 곡률반경을 가지는 부분을 포함하여 권심방향으로 극판의 말단부를 초과하여 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심방향의 극판 말단부를 감싸는 구조를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지
  15. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 권심 최내측으로부터 상대적으로 작은 곡률반경을 가지는 부분 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이온 전지
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공성 격리막은 젤리롤의 최외측부에 위치한, 양 극판의 말단부 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지
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