KR101152643B1 - 전해액 함침성이 향상된 전극조립체 및 그것을 포함하고있는 이차전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극판 표면에 전극 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극 다수 개가 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 양극 및/또는 음극에는 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿은 극판이 절취된 구조로 이루어져 있어서, 전극조립체가 내장된 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 상기 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입되는 구조로 이루어진 이차전지를 제공한다.

Description

전해액 함침성이 향상된 전극조립체 및 그것을 포함하고 있는 이차전지 {Electrolyte Assembly of Improved Wetting Property and Secondary Battery Employed with the Same}

본 발명은 전해액 함침성이 향상된 전극조립체 및 그것을 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 극판 표면에 전극 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극 다수 개가 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 양극 및/또는 음극에는 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿은 극판이 절취된 구조로 이루어져 있어서, 전극조립체가 내장된 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 상기 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입되는 이차전지에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 가진 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.

일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 전극조립체를 적층하거나 권취한 상태로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 전지케이스에 내장한 다음 전해액을 주입하거나 함침시키는 것으로 구성되어 있다.

또한, 리튬 이차전지는 양극 활물질로 LiCoO₂ 등의 금속 산화물과 음극 활물질로 탄소 재료를 사용하며, 전해액으로는 LiPF₆ 등의 리튬염을 가진 비수성 전해액을 사용한다. 따라서, 충전시에는 양극 활물질의 리튬 이온이 방출되어 음극의 탄소층으로 삽입되고, 방전시에는 반대로 음극 탄소층의 리튬 이온이 방출되어 양극 활물질로 삽입되며, 이 때 비수성 전해액은 음극과 양극 사이에서 리튬 이온을 이동시키는 매질 역할을 한다.

상기 비수성 전해액은 리튬 이차전지 제조의 마지막 단계에서 전지 내로 투입되므로, 이 때 전극조립체를 구성하는 전극이 전해액에 의해 신속하고 완전하게 습윤화 되어야 전지 제조에 소모되는 기간을 단축시키고 전지 성능을 최적화할 수 있다. 그러나, 이러한 비수성 전해액은 전극조립체에서 분리막 및 양/음극과 분리막의 계면 또는 활물질 사이로 이동하면서 전극을 함침시키므로, 전극조립체의 습윤화는 매우 느리게 진행되며, 전극조립체의 습윤화를 촉진하기 위해 고온 숙성(aging) 공정, 진공 또는 압력을 가하는 공정 등을 수행하기도 한다.

한편, 전기자동차, 하이브리드 자동차 등의 전원으로서 중대형 전지팩에 사용되는 이차전지는 대면적의 전극들과 분리막을 순차적으로 적층한 구조의 스택형 전극조립체를 주로 사용하므로, 크기가 증가한 전극조립체 내부로 전해액의 침투가 필수적이다. 그러나, 밀폐된 공간에서 전해액의 유속은 매우 느리고, 대면적으로 인해 전극조립체 중심부는 전해액에 의한 습윤화가 이루어지기 어려운 문제점이 있다. 또한, 전극조립체 내부에 전해액이 함침되지 않은 부분이 발생하면, 출력 및 전지 용량이 감소되고 리튬 석출 사이클 특성 및 전지의 레이트 특성도 저하되는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 전극조립체 내부의 전해액에 대한 습윤화를 촉진하기 위한 다양한 시도들이 행해진 바 있다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2001-357836호는 양극과 음극을 분리막을 이용하여 중첩시킴과 동시에, 분리막, 양극 및/또는 음극에 접착층을 이용하여 접착한 소자를 구비한 전지에 있어서, 접착층을 이용하여 분리막을 접착한 양극 및/또는 음극의 합제 표면에, 단부가 해당 전극의 단축변에 이르는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전지를 개시하고 있다. 그러나, 전극에 도포되어 있는 얇은 전극 합제의 표면에 전해액의 이동을 촉진할 수 있는 홈부를 형성하는 것은 정밀한 작업을 필요로 하므로, 실제 양산 공정에 적용되기 어려운 문제점이 있으며, 다수의 전극들과 분리막을 적층 또는 권취하여, 전극조립체를 제조하는 과정에서 상기 홈부가 변형 또는 훼손되어 전해액의 이동 경로로서의 기능을 수행하기 어려울 수 있다.

또한, 일본 특허출원공개 제2005-228642호는 집전체와 상기 집전체에 배치하 는 합제층을 구비한 극판으로서, 상기 합제층의 표면에 입상 부재가 살포되어 있는 것을 특징으로 하는 극판을 개시하고 있다. 그러나, 합제층 표면에 입상부재가 살포된 상태에서 극판들이 적층 또는 권취될 경우, 입자부재가 분리막을 훼손시켜 치명적인 단락이 유발될 수 있다는 문제점이 있다.

이외에도, 전극 합제 상에 계면활성제 등을 첨가하여 전해액 습윤성을 높이는 기술들이 알려져 있지만, 습윤성 향상을 위한 첨가제는 전지의 성능을 저하시킬 수 있다.

따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전극조립체의 극판에 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿을 형성함으로써, 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입되는 이차전지를 개발하기에 이르렀고, 이러한 이차전지는 간단한 제조 방법에 의해 전극조립체 내부에서 전해액에 의한 습윤화를 촉진하여, 전지의 레이트 특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 방법으로 제조할 수 있고 이차전지의 레이트 특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있는 특정한 구조의 전극조립체를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는 극판 표면에 전극 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극 다수 개가 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 양극 및/또는 음극에는 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿은 극판이 절취된 구조로 이루어져 있어서, 전극조립체가 내장된 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 상기 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입되는 구조로 이루어져 있다.

상기에 정의되어 있는 바와 같이, 본 발명의 이차전지에서는 극판 자체가 절취된 구조로 슬릿이 형성되어 있다. 즉, 금속 호일 등으로 이루어진 극판이 부분적으로 파열된 형태로 슬릿이 형성되어 있다. 일반적인 구조의 이차전지에서는 전해액이 극판 자체를 통해 전극조립체의 내측 중앙부로 유입되는지는 않고, 전극 합체층 자체 및 극판과 전극 합체층의 계면을 따라 유입된다. 반면에, 본 발명에서는 슬릿의 극판 계면을 따라서도 전해액이 유입되므로, 슬릿의 극판 계면에서 모세관 현상과 유사한 작용기전에 의해 전해액의 유입이 촉진된다. 이러한 슬릿의 극 판 계면에서의 전해액 유입은 내측 중앙부로의 전해액 유입에 특히 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 극판에 형성된 슬릿에 의해 내측 중앙부로 전해액이 용이하게 유입되어, 전극조립체를 구성하는 전극의 내부 및 외부가 신속하고 완전하게 전해액으로 습윤화될 수 있으므로, 동일한 크기의 전극조립체에서 궁극적으로 전지의 용량을 증가시키고, 레이트 특성 및 사이클 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전지에 대한 전해액의 습윤화를 촉진하기 위한 고온 숙성 공정, 진공, 압력 등을 가하는 공정을 생략할 수 있으므로, 전지의 제조 공정성을 향상할 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 슬릿은 극판의 외주면 변 또는 모서리로부터 시작되어 내측 중앙부에서 종결되는 구조로 형성될 수 있다.

일반적으로 전해액은 전지케이스의 전해액 주입구를 통해 주입된 후 극판의 외주면 변 또는 모서리와 처음 접하게 되므로, 이 부위에서부터 전해액에 의한 전극의 습윤화가 이루어진다. 따라서, 전극조립체의 내측 중앙부까지 신속하고 완전하게 습윤화가 이루어질 수 있도록, 슬릿이 극판의 외주면 변 또는 모서리로부터 시작되어 내측 중앙부에서 종결되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 극판은 얇은 시트 형태로 이루어져 있으므로, 전지의 외부로부터 인장력과 같은 힘이 가해졌을 때, 그러한 외력이 슬릿을 따라 전달되면서 극판의 파열을 가속화시킬 수 있다. 또한, 전지의 충방전 과정에서 전극조립체가 수축과 팽창을 반복하면서 유발되는 변형력이 슬릿이 형성된 부위로 집중될 수 있다. 따라서, 슬릿을 따라 파열 응력, 변형력 등이 집중되면서 극판이 찢어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있도록, 바람직하게는 슬릿이 종결되는 내측 중앙부를 외부 또는 내부로부터 유발된 응력이 분산될 수 있는 구조로 형성할 수 있다.

따라서, 하나의 바람직한 예로서, 상기 슬릿이 종결되는 내측 중앙부에는 원형 또는 다각형 구조의 관통홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다. 상기 구조는 슬릿을 따라 전달되는 파열 응력, 변형력 등을 관통홈에 의해 여러 방향으로 분산시킴으로써, 극판이 찢어지는 것과 같은 손상을 억제할 수 있으며, 더욱이, 상기 관통홈이 유입된 전해액의 저장부 또는 흡입부의 역할도 수행함으로써, 슬릿을 따라 전해액이 유입되는 것을 더욱 촉진시킬 수 있다.

경우에 따라서는, 전해액의 더욱 용이한 유입을 위해, 상기 슬릿이 소정의 폭을 가진 구조로 형성될 수도 있다. 이러한 슬릿의 폭은 극판의 기계적 강성 등을 고려하여 소정 범위 이하로 형성하는 것이 바람직하며, 예를 들어, 극판 장축 길이의 1 내지 5%의 크기에 대응하는 폭으로 형성될 수 있다.

한편, 슬릿의 형성에 의한 극판의 기계적 강성 저하를 최소화할 수 있도록, 극판의 양측 외주면 단부로부터 각각 시작되는 두 개의 슬릿들이 극판의 중심축을 기준으로 비대칭 구조로 형성되어 있는 구조일 수 있다.

즉, 두 개의 슬릿들이 극판의 중심축을 기준으로 비대칭 구조로 형성되어 있으므로, 전지에 외력이 인가되었을 경우, 파열 응력, 변형력 등을 분산시킴으로써 극판이 손상되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 극판의 양측 외주면 단부로부터 각각 시작되는 두 개의 슬릿들에 의해, 앞서 설명한 바와 같이, 전해액의 주입시 주로 전극조립체의 외주면을 통해 유입되는 전해액이 상호 이격된 유입 통로들을 가지게 되므로 더욱 효과적이고 신속하게 내측 중앙부로 유입될 수 있다.

이차전지는 다수의 양극판과 음극판들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있으므로, 슬릿의 형성으로 인해 유발되는 전극조립체 전체의 기계적 강성 저하를 최소화할 수 있도록, 바람직하게는, 양극판의 슬릿과 음극판의 슬릿이 전극조립체의 수직 단면상에서 상호 중첩되지 않는 위치로 형성되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 전극조립체에 외력이 인가되더라도 양극판의 슬릿과 음극판의 슬릿들은 상호 중첩되어 있지 않으므로, 특정 부위로 파열 응력과 변형력이 집중되지 않고 각각의 극판들로 고르게 분산되어, 극판의 변형 및 손상을 최소화할 수 있다.

바람직하게는, 슬릿 내측 중앙부와 슬릿 외측 단부의 극판이 받게 되는 파열 응력 및 변형력을 더욱 최소화할 수 있도록, 상기 양극 및/또는 음극의 슬릿들은 동일한 전극 극판들의 슬릿들과도 중첩되지 않는 위치로 형성될 수 있다.

또 다른 예로서, 상기 양극판 슬릿은 좌측 외주면 단부로부터 시작되는 구조로 형성되어 있고, 상기 음극판 슬릿은 우측 외주면 단부로부터 시작되는 구조로 형성되어 있으며, 상기 슬릿들은 상호 엇갈린 배열로 위치하는 구조로 이루어져 있어서, 외력 또는 내력에 의한 전극조립체 및 극판의 변형 및 손상을 최소화할 수도 있다.

상기 전극조립체는 전지케이스에 내장될 수 있는 전극조립체라면 그 종류 및 외형에 관계없이 다양하게 적용 가능하며, 바람직하게는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있다. 스택/폴딩형 구조의 전극조립체에 대한 자세한 내용은 본 출원인의 한국 특허출원공개 제2001-0082058호, 제2001-0082059호 및 제2001- 0082060호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본 발명의 내용에 참조로서 합체된다.

본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 상기 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체가 내장된 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극과 분리막 사이에 포함되어 있는, 이른바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명은 또한 상기 이차전지를 단위전지로서 포함하고 있는 중대형 전지모듈을 제공한다.

본 발명에 따른 이차전지는, 특히, 장시간의 수명과 우수한 내구성이 요구되는 고출력 대용량의 전지, 또는 이러한 전지를 단위전지로서 다수 개 포함하는 중대형 전지모듈 및 중대형 전지팩에 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 전지모듈은, 예를 들어, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전기오토바이, 전기자전거 등의 동력원으로 사용될 수 있다.

이러한 중대형 전지모듈 및 중대형 전지팩의 구조 및 제조방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 자세한 설명을 본 명세서에서는 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극판의 평면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1을 포함하고 있는 전극조립체에서 슬릿을 따라 전해액이 주입되 는 형상을 모식적으로 표현한 도 1의 선 A-A'에 따른 수직 단면도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 전극조립체(150)는 표면에 양극 활물질이 도포되어 있고 슬릿(110)이 형성되어 있는 양극판(100), 분리막(120), 및 표면에 음극 활물질이 도포되어 있는 음극판(130)이 다수 개 중첩되어 있는 구조로 이루어져 있다. 설명의 편의를 위하여, 양극판(100)과 음극판(130)에서 전극 활물질은 생략된 상태로 도시되어 있다.

슬릿(110)은 양극판(100)에서 외주면 변(104)으로부터 시작되어 내측 중앙부(102)까지 절취 구조로 형성되어 있다. 이러한 슬릿(110)은 음극판(130)에 형성되어 있을 수도 있다.

일반적으로, 전지케이스(도시하지 않음)에 내장된 전극조립체(150)에 전해액을 주입하면, 전해액은 양극판(100)과 분리막(120)의 계면, 음극판(130)과 분리막(120)의 계면 등을 따라 유입되지만, 본 발명에 따르면, 상기와 같은 유입 경로 이외에, 전해액은 양극판(100)의 외주면 변(104)으로부터 슬릿(110)을 따라 전극조립체(150)의 중앙부로 용이하게 유입될 수 있다. 슬릿(110)을 따라 유입된 전해액은 양극판(100)과 분리막(120)의 계면과, 음극판(130)과 분리막(120)의 계면으로도 부분적으로 확산되므로, 전극조립체(150)에 균일하고 높은 습윤도로 빠르게 유입될 수 있다.

도 3 내지 도 5에는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 극판들의 수직 단면 모식도들이 도시되어 있다.

먼저 도 3을 참조하면, 한 쌍의 슬릿(210, 212)은 극판(200)의 양측 외주면 단부(204, 206)로부터 내측 중앙부(202)까지 형성되어 있고, 각각의 슬릿들(210, 212)은 극판의 중심축(203)을 기준으로 비대칭 구조로 형성되어 있다. 이러한 구조는 전해액의 유입 통로를 다변화시켜 함침성을 향상시키고, 외력 또는 내력으로 유발되는 파열 응력, 변형력 등을 분산시켜 극판(200)이 파손 또는 손상되는 것을 최소화시킨다.

도 4의 극판(300)에는 모서리(304)로부터 시작되어 내측 중앙부(302)에서 종결되는 구조의 가늘고 길다란 슬릿(310)이 형성되어 있다.

도 5를 참조하면, 극판(400)에는 외주면 변(404)으로부터 시작되어 내측 중앙부(402)에서 종결되는 슬릿(410)이 형성되어 있고, 슬릿(410)이 종결되는 내측 중앙부(402)에 원형 관통홈(420)이 형성되어 있다. 따라서, 원형 관통홈(420)은, 외력 또는 내력에 의해 극판(400)에 파열 응력 또는 변형력이 인가될 때, 극판(400)의 슬릿(410)을 따라 내측 중앙부(402)로 전달되는 파열 응력, 변형력 등을 분산함으로써, 극판(400)이 파손 또는 손상되는 것을 최소화시켜 준다. 또한, 원형 관통홈(420)이 전해액의 저장부 또는 흡입부로 작용하여 전해액의 유입을 촉진시키고, 유입된 전해액을 원형 관통홈(420)을 기점으로 사방으로 확산할 수 있으므로 전해액 함침 효율을 증가시킬 수 있다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 양극 활물질(508)이 미도포된 양극탭(506)이 우측 상단에 형성되어 있는 양극판(500)은 좌측 외주면 단부(504)로부터 시작되어 내측 중앙부(502)까지 절취되어 있는 구조의 슬릿(510)을 포함하고 있다. 반면에, 음극 활물질(608)이 미도포된 음극탭(606)이 좌측 상단에 형성되어 있는 음극판(600)은 우측 외주면 단부(604)로부터 시작되어 내측 중앙부(602)까지 절취되어 있는 구조의 슬릿(610)을 포함하고 있다.

따라서, 양극판(500)과 음극판(600)을 분리막(도시하지 않음)이 개재된 상태로 적층하였을 대, 각각의 슬릿들(510, 610)은 상호 엇갈린 위치로 배열된다. 각각의 슬릿들(510, 610)이 서로 엇갈려 있으므로, 앞서 설명한 바와 같이, 외력 또는 내력으로 유발된 파열 응력, 변형력 등이 특정 부위로 집중되는 것을 방지할 수 있다.

도 7에는 도 6의 전극판이 적층되어 있는 전극조립체를 측면에서 바라본 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 전극조립체(700)는 양극판(500)/분리막(508)/음극판(600)/분리막(508)/양극판(500a)/분리막(508)/음극판(600a)/분리막(508)/양극판의 구조로 적층되어 있다.

전극조립체(700)에서, 양극판(500)의 슬릿(510)과 음극판(600)의 슬릿(610)은 상호 중첩되지 않는 위치에 형성되어 있고, 동일한 양극판들(500, 500a)의 슬릿들(510, 510a)과 동일한 음극판들(600, 600a)의 슬릿들(610, 610a) 역시 각각 중첩되지 않는 위치에 형성되어 있다. 따라서, 외력 또는 내력으로 유발된 파열 응력, 변형력 등이 슬릿들(510, 510a, 610, 610a) 주변 부위에 집중되는 것을 방지하여 준다.

결과적으로, 이러한 구조는 극판들(500, 500a, 600, 600a) 및 전극조립체(700)의 변형 및 손상을 방지할 수 있으므로, 전해액 함침성이 향상되면서도 안정적인 구조의 전극조립체(700)를 제조할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극판의 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 극판(800)에 외주면 변(804)으로부터 시작되어 내측 중앙부(802)까지 슬릿(810)이 형성되어 있다는 점에서는 도 1과 동일하지만, 슬릿(810)이 슬릿 양측의 극판들(806, 808)이 상호 접하지 않는 폭(w)을 가지고 있다는 점에서 차이가 있다. 이러한 소정의 폭(w)을 가지고 형성된 슬릿(810)은 전해액의 함침성을 더욱 향상시킨다는 장점이 있는 반면에, 극판(800)의 기계적 강성을 더욱 저하시킬 수 있다는 단점도 가지고 있다.

따라서, 슬릿(810)의 폭(w)은 극판 장축(W) 길이를 기준으로 대략 1 ~ 5%의 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극조립체를 구성하는 양극 및/또는 음극의 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있어서, 전극조립체가 내장된 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 상기 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입됨으 로써, 전극의 내부와 외부가 신속하고 완전하게 습윤화될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 이차전지는 전지의 용량이 증가되고 레이트 특성 및 사이클 특성이 향상될 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 양극판의 평면 모식도이다;

도 2는 도 1을 포함하고 있는 전극조립체에서 슬릿을 따라 전해액이 주입되는 형상을 모식적으로 표현한 도 1의 선 A-A'에 따른 수직 단면도이다;

도 3 내지 도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 극판들의 평면 모식도들이다;

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양극판과 음극판의 평면 모식도이다;

도 7은 도 6의 전극판들이 분리막이 개재된 상태에서 적층되어 있는 전극조립체의 수직 단면 모식도이다;

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극판의 평면 모식도이다.

Claims (12)

1. 극판 표면에 전극 활물질이 각각 도포되어 있는 양극과 음극 다수 개가 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 밀봉되어 있는 이차전지로서, 상기 양극, 또는 음극, 또는 양극 및 음극에는 외주면으로부터 내측 중앙부까지 적어도 하나의 슬릿이 형성되어 있고, 상기 슬릿은 극판이 절취된 구조로 이루어져 있어서, 전극조립체가 내장된 전지케이스에 전해액을 주입할 때, 전해액이 극판 절취 구조의 상기 슬릿을 따라 전극조립체의 중앙부로 용이하게 유입되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬릿은 극판의 외주면 변 또는 모서리로부터 시작되어 내측 중앙부에서 종결되는 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 슬릿이 종결되는 내측 중앙부에는 원형 또는 다각형 구조의 관통홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 슬릿은 소정의 폭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 슬릿은 극판 장축 길이의 1 내지 5%의 크기에 대응 하는 폭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 극판의 양측 외주면 단부로부터 각각 시작되는 두 개의 슬릿들이 극판의 중심축을 기준으로 비대칭 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 양극의 극판("양극판")의 슬릿과 음극의 극판("음극판")의 슬릿은 전극조립체의 수직 단면상에서 상호 중첩되지 않는 위치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 양극판 또는 음극판의 슬릿들은 동일 전극 극판의 슬릿들과도 중첩되지 않는 위치로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 양극판 슬릿은 좌측 외주면 단부로부터 시작되는 구조로 형성되어 있고, 상기 음극판 슬릿은 우측 외주면 단부로부터 시작되는 구조로 형성되어 있으며, 상기 슬릿들은 상호 엇갈린 배열로 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체인 것을 특징으로 하는 이차전지.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 하나에 따른 이차전지를 단위전지로서 포함하고 있는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈.

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