KR101252969B1 - 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지 에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명에 의한 이차전지 전극 조립체는 젤리롤, 단자부 및 탄성부재를 포함한다. 젤리롤은 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 형성된 양극 플레이트와, 세퍼레이터와, 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 형성된 음극 플레이트를 구비한다. 이 때 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부가 서로 반대방향을 향하도록 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 위치시키며, 상기 세퍼레이터가 상기 양극 및 음극 플레이트 사이에 개재되어 절연된 상태로 권취된다. 단자부는 상기 젤리롤의 양단에서 상기 양극 및 음극 무지부와 각각 접촉하는 접촉부와 상기 접촉부로부터 연장되는 전극 단자가 구비되고, 상기 접촉부의 외측으로부터 상기 전극단자의 타측 방향으로 연장되어 내측에 공간을 형성하는 연장부가 구비된다. 단자부는 한 쌍으로 구비된다. 탄성부재는 한 쌍으로 구비되어, 상기 양극 무지부와 상기 접촉부 사이 및 상기 음극 무지부와 상기 접촉부 사이 각각에 구비된다.
본 발명에 의하면 무지부와 접촉하는 단자부를 구비함으로써 용접 작업 등이 필요한 별도의 전극 탭을 필요로 하지 않는 이차전지를 제공할 수 있다.

Description

전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지{Electrode assembly and secondary battery having the same}
본 발명은 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 별도의 전극탭을 형성하기 위한 제조공정을 필요로 하지 않는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학전지이다. 최근 정보통신기기의 급속한 보급 추세와 대용량 고출력을 필요로 하는 자동차용 전지의 출현에 따라 이차전지는 높은 전압과 고에너지 밀도의 용량특성을 갖는 리튬이차전지를 필요로 하게 되었다.
모든 재료는 전지의 구성이 가능하지만, 실용적인 전지는 용량이 커야 한다. 이는 사용 전위 구간에서 충전 및 방전전기량이 큰 재료이어야 한다. 용량은 중량 특성인 비용량(specific capacity )과 체적특성인 용량밀도(capacity density )로 구분할 수 있다. 고비용량과 함께 고밀도재료로서 고용량 밀도를 갖추어야 상품적 부가가치가 높은 전지라고 할 수 있다.
한편, 리튬 이온 이차전지의 주요구성은 양극 활물질, 음극 활물질, 전해액, 분리막 등으로 구성된다. 현재 양극 활물질은 LiCoO2가 주류를 이루고 있으며, 음극재료로서는 리튬을 이온형으로 흡장, 방출이 가능한 흑연 등의 탄소재료를 사용하고 있다.
본 발명의 과제는 양극 및 음극 플레이트의 무지부에 별도의 전극 탭을 필요로 하지 않는 이차전지를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 과제는 이러한 구조적으로 안정된 이차전지를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 이차전지 전극 조립체는 젤리롤, 단자부 및 탄성부재를 포함한다. 젤리롤은 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 형성된 양극 플레이트와, 세퍼레이터와, 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 형성된 음극 플레이트를 구비한다. 이 때 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부가 서로 반대방향을 향하도록 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 위치시키며, 상기 세퍼레이터가 상기 양극 및 음극 플레이트 사이에 개재되어 절연된 상태로 권취된다. 단자부는 상기 젤리롤의 양단에서 상기 양극 및 음극 무지부와 각각 접촉하는 접촉부와 상기 접촉부로부터 연장되는 전극 단자가 구비되고, 상기 접촉부의 외측으로부터 상기 전극단자의 타측 방향으로 연장되어 내측에 공간을 형성하는 연장부가 구비된다. 단자부는 한 쌍으로 구비된다. 탄성부재는 한 쌍으로 구비되어, 상기 양극 무지부와 상기 접촉부 사이 및 상기 음극 무지부와 상기 접촉부 사이 각각에 구비된다.
한편, 본 발명에 의한 이차전지는 젤리롤, 양극 및 음극 단자부, 탄성부재, 외부 케이스, 캡플레이트, 절연부재 및 양극 리드를 포함한다.
젤리롤은 적어도 하나 이상 구비된다. 젤리롤은 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 형성된 양극 플레이트와, 세퍼레이터와, 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 형성된 음극 플레이트를 구비한다. 이 때 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부가 대향하도록 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 위치시키고 상기 세퍼레이터가 상기 양극 및 음극 플레이트 사이에 개재되어 절연된 상태로 권취된다. 양극 및 음극 단자부는 상기 양극 및 음극 무지부와 각각 접촉하는 접촉부와 상기 접촉부로부터 연장되는 전극 단자를 구비하고,상기 접촉부의 외측으로부터 상기 전극단자의 타측 방향으로 연장되어 내측에 공간을 형성하는 연장부를 구비한다. 탄성부재는 상기 양극 무지부와 상기 접촉부 사이 및 상기 음극 무지부와 상기 접촉부 사이 각각에 구비된다. 외부 케이스는 상기 음극 단자부와 연결된 상태로 상기 젤리롤 및 단자부를 내장한다. 캡플레이트는 상기 외부 케이스를 밀폐시킨다. 지지부는 상기 젤리롤의 양단부를 지지하고 절연시킨다. 양극 리드는 상기 캡플레이트에 절연된 상태로 구비되고, 상기 양극 단자부와 전기적으로 연결된다.
또한 인접하는 상기 양극 무지부 사이 및 인접하는 상기 음극 무지부 사이에 구비되어 상기 양극 및 음극 단자부를 지지하는 절연부재가 구비될 수 있다. 나아가 상기 절연부재의 표면에는 비전도성 접착제가 도포될 수 있다.
또한 상기 절연부재는 상기 무지부를 1mm 이하에서 노출시키도록 구비될 수 있다.
또한 상기 양극 무지부 간에 구비되는 절연부재는 상기 양극 무지부 간의 간격과 동일하거나 일정 유격을 갖는 두께로 형성될 수 있다. 이 때 상기 음극 무지부 간에 구비되는 절연부재는 상기 음극 무지부 간의 간격과 동일하거나 일정 유격을 갖는 두께로 형성된다.
또한 상기 양극 무지부 및 음극 무지부는 1mm 이하의 폭으로 형성될 수 있다.
또한 상기 연장부는 조립시 양극 무지부 또는 음극 무지부에 접촉할 수 있다.
또한 상기 외부 케이스는 전도성 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면 무지부와 접촉하는 단자부를 구비함으로써 용접 작업 등이 필요한 별도의 전극 탭을 필요로 하지 않는 이차전지를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 무지부의 두께를 보상하는 절연부재를 구비함으로써 보다 안정적인 구조를 갖는 이차전지를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 펴진 상태의 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이다.
도 2는 도 1에 의한 젤리롤이 부분적으로 권취된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3a은 무지부 사이에 개재된 절연부재를 구비한 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이다.
도 3b는 일 실시예에 의한 권취된 젤리롤의 층간 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3c는 도 3a의 젤리롤이 권취된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 폭이 좁은 무지부가 형성된 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이다.
도 5a는 일 실시예에 의한 단자부의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5b는 도 5a에 의한 단자부와 젤리롤의 모습을 나타내는 정면도이다.
도 6은 다른 실시예에 의한 단자부의 모습을 나타내는 부분적인 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.
젤리롤을 포함한 전극조립체를 이용하여 소형 및 중대형 이차전지를 조립하게 된다. 일반적으로 이차전지의 경우에는 외부 케이스, 캡플레이트 및 절연성 지지부 등으로 구성될 수 있다. 외부 케이스는 하우징 역할 및 전극 단자역할을 하게 되고, 캡 플레이트는 타 전극 단자역할을 하는 전극 리드를 구비한다. 이 때 소형 이차전지의 경우에는 단일의 젤리롤 또는 전극 조립체를 외부 케이스 내부에 구비하고, 중대형 이차전지의 경우에는 다수의 젤리롤 또는 전극 조립체를 외부 케이스 내부에 구비한다. 각 전극을 각각 외부 케이스 및 캡플레이트의 전극 리드에 연결한다. 이 때 절연성 지지부는 각 전극을 전기적으로 절연시키고, 젤리롤을 지지하는 역할을 한다. 본 발명은 이러한 구성 중 외부 케이스 내부에 내장되는 전극 조립체에 관한 것이다.
본 실시예에 의한 이차전지 전극 조립체는 크게 젤리롤 및 단자부로 구분될 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 젤리롤(150)에 대하여 설명한다. 도 1은 일 실시예에 의한 펴진 상태의 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이고, 도 2는 도 1에 의한 젤리롤이 부분적으로 권취된 모습을 나타내는 사시도이다.
젤리롤(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180) 및 음극 플레이트(170)를 포함한다.
양극 플레이트(160)는 양극 집전체(161)의 양면 혹은 단면에 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층(163)이 구비된다. 이 때 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 집전체(161) 부분을 양극 무지부 (162)라 한다. 양극 집전체(161)로는 높은 도전성을 가진 물질로서 화학적 안정성이 높은 재료를 주로 사용하게 된다. 예컨대, 양극 집전체(161)로는 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등이 사용될 수 있다.
음극 플레이트(170)는 음극 집전체(171)에 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층(173)을 구비한다. 마찬가지로 음극활물질이 도포되지 않은 음극 집전체(171) 부분을 음극 무지부 (172)라 한다. 음극 플레이트(170)는 전도성 금속, 예컨대 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈 등으로 형성될 수 있다.
세퍼레이터(180)는 양극 플레이트(160)와 음극 플레이트(170) 사이에 개재된다. 세퍼레이터(180)는 이온의 통로가 되는 동시에 양극 플레이트(160)와 음극 플레이트(170)가 직접 접촉하는 것을 막아 절연시키는 기능을 한다. 따라서, 세퍼레이터(180)는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막으로 형성된다. 예컨대, 세퍼레이터(180)로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리불화비닐리덴을 포함하는 다공질 필름이나 부직포 등을 사용할 수 있다.
이차 전지에 사용되는 전극 조립체는 권취형 전극 조립체, 적층형 전극 조립체 등으로 분류될 수 있다. 권취형 전극 조립체는 길게 연장된 시트형의 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 절연된 상태에서 권취한다.
젤리롤(150)은 세퍼레이터(180), 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180) 및 음극 플레이트(170) 순으로 적층된다. 이 때 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180), 음극 플레이트(170) 및 세퍼레이터(180)의 순으로 적층되어도 무방하다. 도 2에 도시된 바와 같이 권취 시 이러한 층간 구조가 반복되기 때문이다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 양극 플레이트(160)는 양극 활물질층(163)과 양극 무지부(162)로 구분되고, 음극 전극 플레이트(170)는 음극 활물질층(173)과 음극 무지부(172)로 구분된다. 세퍼레이터(180) 상에 양극 플레이트(160)가 적층되는 경우 세퍼레이터(180)의 일 측면부로 양극 무지부(162)가 노출되도록 한다. 마찬가지로 세퍼레이터(180) 상에 음극 플레이트(170)가 적층되는 경우 세퍼레이터(180)의 타 측면부로 음극 무지부(172)가 노출되도록 한다. 이러한 펴진 상태의 젤리롤(150)을 권취하게 되면 결국 도 2에 도시된 바와 같이 젤리롤(150)의 일단에는 양극 무지부(162)가 노출되고, 타단에는 음극 무지부(172)가 노출된다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 절연부재(165, 175)설명한다. 도 3a은 무지부 사이에 개재된 절연부재를 구비한 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이고, 도 3b는 일 실시예에 의한 권취된 젤리롤의 층간 구조를 나타내는 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 젤리롤이 권취된 상태를 나타내는 사시도이다.
젤리롤(150)의 양단은 도 3b에 도시된 바와 같이 양극 무지부(162) 사이와 음극 무지부(172)에 일정한 공간이 형성되어 있으므로 외력에 의하여 찌그러지는 등 기계적 강도가 약한 취약점이 있다. 절연부재(165, 175)는 이러한 젤리롤(150) 양단의 기계적 강도를 보강하기 위한 보강물 역할을 하게 된다.
절연부재(165, 175)를 구비하기 위하여 도 3a에 도시된 바와 같이 양극 무지부(162)와 음극 무지부(172)에 절연부재(165, 175)를 부착시킨다. 이러한 상태로 권취를 하게 되면 절연부재(165, 175)는 각각 인접하는 양극 플레이트(160)의 양극 무지부(172) 사이와 인접하는 음극 플레이트(170)의 음극 무지부(172) 사이에 구비된다. 이 때 절연부재(165, 175)의 접착성을 향상시키기 위하여 절연테이프와 같이 비전도성 접착제가 절연부재(165, 175)의 표면에 도포될 수 있다.
한편, 절연부재(165, 175)는 양극 및 음극 무지부(162, 172)의 전 면적을 덮도록 구비될 수 있다. 이 경우에도 양극 집전체(161)와 음극 집전체(171) 측면의 두께 부분은 절연부재(165, 175)에 의하여 덮이지 않고 노출되므로, 전극으로서의 역할을 할 수 있다. 다만 충분한 전기 전도성을 고려하여 절연부재(165, 175)는 양극 및 음극 무지부(162, 172)가 각각 약 1mm 또는 그 이하의 폭으로 노출되도록 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3b를 참조하여 보면, 양극 플레이트(160)와 인접하는 양극 플레이트(160) 사이에는 2개층의 세퍼레이터(180)와 양극 활물질층(163)과 음극 플레이트(170)가 개재되어 있다. 이러한 이유로 양극 무지부(162) 사이에 구비되는 절연부재(165)는 인접하는 양극 무지부(162) 간의 거리에 해당하는 두께를 갖도록 구비할 수 있다. 이는 음극 무지부(172)간에 구비되는 절연부재(175)의 경우에도 동일하다.
한편, 각 절연부재(165, 175)는 각 무지부(162, 172) 간의 거리에 비하여 약간 유격을 갖는 두께로 구비될 수도 있다. 이는 비전도성 접착제 등의 도포를 위한 두께 보상의 의미가 있다. 상술한 바와 같이 절연부재(165, 175)를 구비한 젤리롤(150)이 권취되는 경우 도 3c에 도시된 바와 같이 젤리롤(150)의 양단으로 양극 무지부(162)와 음극 무지부(172)가 최소한의 폭으로 노출된 상태가 된다. 이 경우 상술한 절연부재(165, 175)가 각 무지부(162, 172) 간의 공간을 채움으로써 젤리롤(150) 양단의 기계적 강도를 보강하게 된다.
다른 한편, 도 3b에 도시된 바와 같이 각 절연부재(165, 175)의 두께(L2)는 각각 양극 활물질층(163) 및 음극 활물질층(173)의 두께(L1)와 동일하도록 형성될 수도 있다.
한편, 도 4를 참조하여 절연부재 없이 젤리롤(150) 양단의 기계적 강도를 보강하는 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 폭이 좁은 무지부가 형성된 젤리롤을 나타내는 부분 절개도이다.
젤리롤(150)을 제작하기 위하여 각 전극 플레이트(160, 170)를 형성하는 경우 양극 무지부(162)와 음극 무지부(172)의 폭을 1mm 내지 2mm 범위에서 형성할 수 있다. 이 경우 후술할 단자부가 젤리롤(150)의 양단에 접촉하여 압박되는 경우 타 전극 플레이트와 접촉하여 단락이 일어날 우려가 있으므로, 세퍼레이터(180)의 폭을 양극 활물질층(163)과 음극 활물질층(173)의 폭보다 넓게 형성할 수 있다. 이 때 세퍼레이터(180)는 양극 활물질층(163)의 측면으로부터 양극 무지부(162)를 향하여 약 1mm 정도 더 연장되도록 형성하거나 양극 무지부(162)의 측면 단부까지 덮도록 형성하는 것이 바람직하다. 세퍼레이터(180)는 음극 무지부(172) 방향으로도 동일하게 연장될 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여 단자부(200)에 대하여 설명한다. 도 5a는 일 실시예에 의한 단자부의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 5b는 도 5a에 의한 단자부와 젤리롤의 모습을 나타내는 정면도이다.
단자부(200)는 기존의 양극 또는 음극 무지부에 용접되어 단자 역할을 하던 단자 탭을 대체하기 위한 구성이다. 본 실시예에 의한 단자부(200)는 접촉부(210)와 전극 단자(220)로 구분된다. 접촉부(210)는 상술한 젤리롤(150)의 양단에 접촉하기 위하여 젤리롤(150)과의 접촉부가 판상으로 형성된다. 전극 단자는 도 5a에 도시된 바와 같이 접촉부(210)의 상단으로부터 일정 길이를 갖도록 연장된다. 이러한 단자부(210)는 도 5b에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 구비되어 젤리롤(150)의 양단에 접촉하게 된다. 이 후 본 실시예에 의한 전극 조립체가 이차전지의 외부 케이스 내에 내장되는 경우 일정한 지지체에 의하여 상술한 단자부 접촉부(210)가 젤리롤(150)을 향하여 압박함으로써 고정된다.
도 6을 참조하여 다른 실시예에 의한 단자부(200a)를 설명한다. 도 6은 다른 실시예에 의한 단자부의 모습을 나타내는 부분적인 단면도이다.
본 실시예에 의한 단자부는 탄성부재(230)가 구비되는 점에 특징이 있다. 즉 접촉부(210)와 양극 무지부(162) 사이에 탄성부재 개재됨으로써 접촉부(210)가 동일한 힘으로 압착이 되는 경우라도 보다 강한 힘으로 젤리롤(150)을 고정하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 접촉부(210)의 외곽으로부터 젤리롤(150) 방향으로 연장형성되는 연장부(211a)를 구비하는 것이 바람직하다. 연장부(211a)는 내부에 일정한 공간을 형성함으로써 상술한 탄성부재(230)가 탄성으로 늘어나거나 줄어들 때의 가이드 역할을 하고, 젤리롤(150) 고정 시에도 탄성부재(230)가 외부로 이탈하는 것을 방지하게 된다. 또한 연장부(211a)의 말단은 접촉부(210)를 대신하여 젤리롤(150)과 접촉하여 젤리롤(150)과 단자부(200a)를 전기적으로 연결하는 역할을 하게 된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지로 구현될 수 있다.
100: 전극 조립체 150: 젤리롤
160: 양극 플레이트 161: 양극 집전체
162: 양극 무지부 163: 양극 활물질층
165, 175: 절연부재
170: 음극 플레이트 171: 음극 집전체
172: 음극 무지부 173: 음극 활물질층
180: 세퍼레이터
200, 200a: 단자부

Claims (11)

  1. 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부가 형성된 양극 플레이트와, 세퍼레이터와, 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부가 형성된 음극 플레이트를 구비하고, 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부가 대향하도록 상기 양극 플레이트 및 음극 플레이트를 위치시키고 상기 세퍼레이터가 상기 양극 및 음극 플레이트 사이에 개재되어 절연된 상태로 권취되며, 적어도 하나 이상 구비되는 젤리롤;
    상기 양극 및 음극 무지부와 각각 접촉하는 접촉부와 상기 접촉부로부터 연장되는 전극 단자가 구비되고, 상기 접촉부의 외측으로부터 상기 전극단자의 타측 방향으로 연장되어 내측에 공간을 형성하는 연장부가 구비되는 양극 및 음극 단자부;
    상기 양극 무지부와 상기 접촉부 사이 및 상기 음극 무지부와 상기 접촉부 사이 각각에 구비되는 탄성부재;
    상기 음극 단자부와 연결된 상태로 상기 젤리롤 및 단자부를 내장하는 외부 케이스;
    상기 외부 케이스를 밀폐시키는 캡플레이트;
    상기 젤리롤의 양단부에 구비된 각 단자부의 접촉부를 지지하고 절연시키는 지지부; 및
    상기 캡플레이트에 절연된 상태로 구비되고, 상기 양극 단자부와 전기적으로연결되는 양극 리드;를 포함하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 젤리롤을 상기 젤리롤의 중심축 방향으로 가압하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    인접하는 상기 양극 무지부 사이 및 인접하는 상기 음극 무지부 사이에 구비되어 상기 양극 및 음극 단자부를 지지하는 절연부재를 포함하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재는 인접하는 양극 또는 음극 활물질층의 두께와 동일한 두께로 형성되는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재의 두께는 상기 인접하는 무지부 사이의 간격과 동일한 두께로 형성되는 이차전지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재의 표면에는 비전도성 접착제가 도포된 이차전지.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 절연부재는 상기 무지부를 1mm 이하에서 노출시키도록 구비되는 이차전지.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 양극 무지부 간에 구비되는 절연부재는 상기 양극 무지부 간의 간격과 동일하거나 일정 유격을 갖는 두께로 형성되고,
    상기 음극 무지부 간에 구비되는 절연부재는 상기 음극 무지부 간의 간격과 동일하거나 일정 유격을 갖는 두께로 형성되는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 양극 무지부 및 음극 무지부는 1mm 이하의 폭으로 형성되는 이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는 조립시 양극 무지부 또는 음극 무지부에 접촉되는 이차전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부 케이스는 전도성 재질로 형성되는 이차전지.


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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080305A1 (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101572832B1 (ko) * 2013-02-15 2015-12-01 주식회사 엘지화학 계단 구조의 전극군 적층체
KR102234292B1 (ko) * 2014-04-09 2021-03-31 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR102165333B1 (ko) * 2014-08-01 2020-10-13 삼성에스디아이 주식회사 극판 권취 장치
CN104332658A (zh) * 2014-10-24 2015-02-04 东莞锂威能源科技有限公司 一种高安全性能锂离子电池
KR102152143B1 (ko) * 2016-11-24 2020-09-04 주식회사 엘지화학 전극판의 경계 부위에 절연 보강부가 형성된 분리막을 포함하는 전극조립체
KR102702546B1 (ko) * 2018-02-14 2024-09-05 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20220012057A (ko) * 2020-07-22 2022-02-03 삼성전자주식회사 배터리 및 이를 포함하는 전자 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050052221A (ko) * 2003-11-29 2005-06-02 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체와 이를 이용한 이차전지
KR101034719B1 (ko) 2009-12-15 2011-05-17 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11162516A (ja) 1997-11-25 1999-06-18 Fuji Photo Film Co Ltd リチウムイオン電池およびその製造方法
KR100490548B1 (ko) 2002-12-27 2005-05-17 삼성에스디아이 주식회사 권취형 전극 조립체를 구비한 이차 전지
US20080026293A1 (en) 2006-07-26 2008-01-31 Eveready Battery Company, Inc. Lithium-iron disulfide cylindrical cell with modified positive electrode
US20100273036A1 (en) 2006-10-17 2010-10-28 Eveready Battery Company, Inc. Lithium-Iron Disulfide Cell Design with Core Reinforcement
JP4976174B2 (ja) 2007-03-26 2012-07-18 日立ビークルエナジー株式会社 密閉型二次電池
KR101025277B1 (ko) * 2007-10-30 2011-03-29 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비하는 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050052221A (ko) * 2003-11-29 2005-06-02 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체와 이를 이용한 이차전지
KR101034719B1 (ko) 2009-12-15 2011-05-17 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080305A1 (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
US9350006B2 (en) 2013-11-27 2016-05-24 Lg Chem, Ltd. Electrode assembly and electrochemical device including the same

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