KR101387137B1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 분리막에 음극을 접합하여 음극을 감싸고 분리막의 일측에 판 형태의 양극을 교차 적층하는 전극 조립체를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 제1 집전체에 제1 활물질을 구비하는 제1 전극, 띠 형태로 이루어져 상기 제1 전극의 일단을 감싸고 상기 제1 전극의 양면에 포개어지는 분리막, 및 제2 집전체에 제2 활물질을 구비하는 판 형태의 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 상기 분리막은, 서로 포갠 상태로 상기 제2 전극의 양단에서 서로 반대 방향으로 번갈아 접히고, 상기 제2 전극은 상기 분리막의 사이에 각각 삽입되어, 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극의 적층 구조를 형성한다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 {ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY WITH THE SAME}
본 발명은 안전성을 향상시킨 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지 시장은 노트북, 휴대폰 등 모바일 기기에 사용되는 소형 전지를 중심으로 이루어지고 있다. 세계적으로 환경오염 문제 및 화석연료의 자원화(채굴/채광)에 따른 에너지 비용 증가 등의 영향으로 환경규제와 그린정책이 강화되고 있다.
현재, 전기 자동차 개발에 사용되는 에너지원은 대부분 중대형 리튬 이차 전지이고, 이를 중심으로 개발되고 있다. 향후, 신재생 에너지 및 스마트 그리드(Smart Grid)와 연계된 전력 저장 분야에서 에너지 저장 매체로써 중대형 리튬 이차 전지에 대한 연구가 진행될 것으로 보인다.
예를 들면, 이차 전지는 양극, 음극 및 분리막의 적층 또는 와인딩으로 이루어지는 전극 조립체, 및 전극 조립체와 전해액을 내장하는 금속 케이스 또는 파우치를 포함한다.
음극 및 양극의 사이즈가 작은 소형 이차 전지에서는 전극의 취급이 용이하고, 적층 및 와인딩 공정에 대한 생산성이 비교적 용이하게 확보될 수 있다. 그러나 중대형 이차 전지 용으로 양극, 분리막 및 음극을 적층 및 와인딩하는 공정에서, 생산성 향상 및 안정성 확보가 주요 과제로 남는다.
양극, 분리막 및 음극을 적층하는 스택 형태의 전극 조립체에서, 양극이 음극의 최외곽을 벗어나게 되면, 충방전이 진행되면서 전극 조립체의 최외곽에서 리튬 이온이 석출될 수 있다. 즉 양극과 음극의 정렬 불량이 발생될 수 있다.
또한, 스택 형태의 전극 조립체에서 접히는 방향이 전환하는 측면 단부에서 분리막이 단일 겹으로 적층되므로 외부의 충격에 의하여 전극 조립체의 측면이 쉽게 손상될 수 있고, 활물질의 미세 탈리나 양극 및 음극의 접힘이 발생될 수 있다.
양극, 분리막 및 음극을 와인딩하는 젤리롤 형태의 전극 조립체는 와인딩 및 가압 공정을 거치면서 양극과 음극의 코너 부분에서 활물질이 탈리되거나 크랙이 발생될 수 있다. 탈리된 활물질은 이차 전지의 내부를 돌아다니면서 쇼트를 일으키거나 분리막을 손상시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 분리막으로 음극을 감싸고 분리막의 일측에 판 형태의 양극을 교차 적층하는 전극 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 제1 집전체에 제1 활물질을 구비하는 제1 전극, 띠 형태로 이루어져 상기 제1 전극의 일단을 감싸고 상기 제1 전극의 양면에 포개어지는 분리막, 및 제2 집전체에 제2 활물질을 구비하는 판 형태의 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 상기 분리막은, 서로 포갠 상태로 상기 제2 전극의 양단에서 서로 반대 방향으로 번갈아 접히고, 상기 제2 전극은 상기 분리막의 사이에 각각 삽입되어, 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극의 적층 구조를 형성한다.
상기 제1 전극은 띠 형태로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 분리막은 지그재그 구조를 형성할 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 분리막은, 상기 제2 전극의 일측 단부에서 3겹을 형성할 수 있다.
상기 제1 전극은, 상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및 상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성할 수 있다.
상기 분리막은, 상기 제1 전극의 양면에 대응하여, 상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및 상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성할 수 있다.
상기 제1 전극의 무지부와 상기 제2 전극의 무지부는, 전극의 폭 방향에서 서로 반대측에 배치될 수 있다.
상기 제1 전극의 무지부와 상기 제2 전극의 무지부는, 전극의 폭 방향에서 동일 측에 배치될 수 있다.
상기 제1 전극은, 상기 제2 전극에 대응하는 판 형태로 이루어지고, 적어도 일면으로 상기 분리막에 부착될 수 있다.
상기 분리막은 지그재그 구조를 형성할 수 있다.
상기 분리막은, 상기 제2 전극의 일측 단부에서 2겹을 형성할 수 있다.
상기 분리막은, 상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및 상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 제1 전극의 양면에 포개지는 분리막을 상기 제1 전극과 함께 서로 반대 방향으로 번갈아 접고, 분리막 사이에 제2 전극을 삽입하여, 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극의 적층 구조를 형성하는 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전해액을 내장하는 케이스, 및 상기 전극 조립체의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극들에 각각 연결되어 상기 케이스 외부로 인출되는 제1 전극탭과 제2 전극탭을 포함한다.
상기 제1 전극은 띠 형태로 이루어지고, 상기 제1 전극 및 상기 분리막은 지그재그 구조를 형성할 수 있다.
상기 제1 전극은, 상기 제2 전극에 대응하는 판 형태로 이루어지고, 적어도 일면으로 상기 분리막에 부착되며, 상기 분리막은 지그재그 구조를 형성할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 제1 전극(음극)의 일단을 감싸서 제1 전극과 분리막을 포갠 상태에서 서로 반대 방향으로 번갈아 접어서, 분리막 사이에 제2 전극(양극)을 각각 삽입함으로써 제1 전극, 분리막 및 제2 전극의 적층 구조를 형성할 수 있다. 따라서 제1, 제2 전극 및 분리막의 정렬 불량이 방지될 수 있다.
전극 조립체의 측면에서 제1 전극과 분리막이 3겹을 형성하거나 분리막이 2겹을 형성하므로 전극 조립체에 가해지는 외부 충격을 효과적으로 흡수 완화할 수 있고, 제1, 제2 전극의 접힘을 방지할 수 있으며, 분리막의 수축을 최소화할 수 있다.
제2 전극 또는 제1, 제2 전극이 판 형태로 이루어지므로 전극 조립체의 측면에서 활물질의 미세한 탈리가 방지될 수 있다. 따라서 탈리된 활물질에 의한 전극 조립체의 쇼트 및 분리막의 손상이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체를 제조하는 공정의 시작 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체를 제조하는 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 공정으로 제조된 전극 조립체의 사시도이다.
도 4는 도 3의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체를 제조하는 공정의 시작 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 5의 공정을 시작으로 하고 도 2의 공정으로 제조된 전극 조립체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체를 제조하는 공정을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(300)에 사용되는 전극 조립체(100)를 제조하는 공정의 시작 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지(300)에 사용되는 전극 조립체(100)를 제조하는 공정을 나타내는 단면도이며, 도 3은 도 2의 공정으로 제조된 전극 조립체(100)의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예의 전극 조립체(100)는 제1 전극(10)(예를 들면, 음극), 분리막(30), 및 제2 전극(20)(예를 들면, 양극)을 포함한다. 분리막(30)은 리튬 이온을 통과시키는 폴리머 고체 전해질 필름으로 형성될 수 있고, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 다공성 고분자 필름으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 전극 조립체(100)를 포함하는 이차 전지(300)의 단면도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예의 이차 전지(300)는 충전 및 방전 작용하는 전극 조립체(100) 및 전극 조립체(100)와 전해액을 내장하는 케이스를 포함한다. 편의상, 케이스로 파우치(200)를 예시한다.
음극(10)은 금속 박막의 제1 집전체(예를 들면, 음극 집전체)에 제1 활물질(예를 들면, 음극 활물질)을 도포한 코팅부(11), 및 음극 활물질을 도포하지 않아 노출된 음극 진접체로 설정되는 무지부(12)를 포함한다. 제1 전극탭(편의상, "음극탭"이라 한다)(42)은 음극(10)의 무지부(12)에 용접으로 연결될 수 있다.
양극(20)은 금속 박막의 제2 집전체(예를 들면, 양극 집전체)에 제2 활물질(예를 들면, 양극 활물질)을 도포한 코팅부(21), 및 양극 활물질을 도포하지 않아 노출된 양극 진접체로 설정되는 무지부(22)를 포함한다. 제2 전극탭(편의상, "양극탭"이라 한다)(52)은 양극(20)의 무지부(22)에 용접으로 연결될 수 있다.
예를 들면, 음극 활물질은 탄소계, 하드카본, 천연흑연, 인조흑연, 흑연계 탄소 또는 코크스계 탄소로 이루어질 수 있다. 음극 활물질을 바인더와 혼합하여 내산화성을 가지는 소재인 구리로 이루어지는 띠 형태의 음극 집전체에 도포하고 건조함으로써 음극(10)이 형성된다. 음극 활물질과 바인더의 혼합물에 도전재 및 충전재(充塡材, filler)가 더 포함될 수 있다.
양극 활물질은 리튬코발트 산화물(LiCoO2), 인산철리튬(LiFePO4), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 및 리튬 망간 산화물(LiMn2O4) 중 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물로 이루어질 수 있다. 음극 활물질에 비하여 양극 활물질의 높은 도포 두께를 고려하여, 양극 활물질을 바인더와 혼합하여 알루미늄 양극 집전체에 도포하고 건조함으로써 양극(20)이 형성된다. 양극 집전체는 내산화성을 가지며 일정한 크기로 절단된 판 형태로 이루어진다. 양극 활물질과 바인더의 혼합물에 도전재 및 충전재가 더 포함될 수 있다.
음극(10)의 무지부(12)와 양극(20)의 무지부(22)는 전극 조립체(100)의 폭 방향(도 4의 좌우)에서 서로 반대측에 배치된다. 따라서 이들 무지부(12, 22) 각각에 연결되는 음극탭(42)과 양극탭(52)은 전극 조립체(100)의 반대 측면으로 각각 인출되어 배치된다.
파우치(200)는 전극 조립체(100)의 외부를 감싸는 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치(200)는 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트, 외면을 형성하여 보호 작용하는 복합 나일론 시트, 및 이들 사이에 제공되어 기계적인 강도를 부여하는 금속 시트를 포함할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 음극(10)은 띠 형태로 이루어지며, 분리막(30)은 음극(10)의 길이 방향 일단을 감싸고 음극(10)의 양면에 포개어진다. 음극(10)과 분리막(30)은 서로 접착될 수도 있다. 예를 들면, 전도성 폴리머 접착제가 사용될 수 있다.
즉 분리막(30)은 양극(20)의 일단에서 포켓 구조를 형성하여 음극(10)의 일단을 수용한다. 음극(10)의 양면에 접촉 또는 접착되는 분리막(30)은 얇고 대면적을 가지는 음극(10)을 지지하여 대형의 음극에 기계적인 강도를 제공할 수도 있다. 즉 음극(10)의 분리막(30)에 의하여 찢기거나 구겨지는 현상이 방지될 수 있다.
양극(20)은 판 형태로 이루어지며, 음극(10)에 포개어진 분리막(30)의 일면에 적층된다(도 2의 (a)). 이때, 음극(10)에 대하여 양극(20)의 상하 정렬을 맞추는 것으로 양극(20)과 음극(10)의 정렬이 완료된다.
또한, 음극(10)은 띠 형태로 이루어지므로 양극(20)의 개수만큼 절단되지 않고 1장으로 이루어진다. 따라서 음극(10)은 판 형태로 이루어지는 경우와 비교하여, 한 장씩 절단될 때 발생될 수 있는 음극 활물질의 탈리 및 이물질의 발생을 최소화시키며, 크리닝 공정을 간소화시킨다.
음극(10)을 내장한 상태의 분리막(30)을 좌측에서 우측으로 접어서 분리막(30)으로 양극(20)을 덮는다. 따라서 음극(10)을 내장한 분리막(30)이 양극(20)의 양면에 배치된다(도 2의 (b)).
양극(20)을 덮은 분리막(30)의 일면에 판 형태의 양극(201)을 또 적층하고(도 2의 (c)), 분리막(30)을 우측에서 좌측으로 접어서 분리막(30)으로 양극(201)을 덮는다(도 2의 (c)). 따라서 음극(10)을 내장한 분리막(30)이 양극(201)의 양면에 배치된다(도 2의 (c)).
분리막(30)이 좌측에서 우측으로 우측에서 좌측으로 지그재그(zigzag) 구조로 번갈아 접히고, 접힌 분리막(30) 사이에 양극(20, 201)이 각각 배치된다(도 2의 (c)). 이 공정을 반복하는 회수에 따라 음극(10), 분리막(30) 및 양극(20, 201)의 적층이 증가된다.
즉 음극(10)과 분리막(30)은 서로 포갠 상태로 양극(20, 201)의 양단에서 서로 반대 방향으로 번갈아 접히어 지그재그 구조를 형성한다. 양극(20, 201)은 접힌 분리막(30) 사이에 각각 삽입된다. 이때, 음, 양극(10, 20)의 무지부(12, 22)는 음극(10)의 폭 방향에 대하여 서로 반대측에 배치될 수 있다(도 1).
음극(10), 분리막(30) 및 양극(20, 201)의 적층 상태에서, 음극(10)은 양극(20)의 양면에 대응하는 평면부(10a)와, 양극(20, 201)의 단부에 대응하는 곡면부(10b)를 형성한다. 이에 따라 음극(10)에 포개지는 분리막(30)은 음극(10)에 대응하여 평면부(30a)와 곡면부(30b)를 형성한다.
즉 분리막(30)의 평면부(30a)는 음극(10) 평면부(10a)의 양면에 대응하여 배치되고, 곡면부(30b)는 양극(20, 201)의 일측(좌측 또는 우측) 단부에 위치하는 음극(10)의 곡면부(10b) 양면에 대응하여 배치된다.
따라서 음극(10)과 분리막(30)은 지그재그 상태로 접히고, 양극(20)의 좌측 단부와 다른 양극(201)의 우측 단부에서 각각 3겹의 곡면부(10b, 30b)를 형성한다. 이때, 양극(20)은 분리막(30)의 곡면부(30b)에 대응하는 곡면부를 형성하지 않고 단부(좌측 단부)만을 가진다. 또한 양극(20)의 우측 단부에는 분리막(30)의 곡면부(30b)가 구비되지 않는다.
따라서 분리막(30) 및 음극(10)의 곡면부(30b, 10b)에서 양극(20)은 스트레스를 받지 않게 되고, 양극 활물질의 코팅부(21)의 탈리가 방지될 수 있다. 또한, 음극(10)이 띠 형태로 이루어지므로 음극(10)과 분리막(30)의 정렬이 용이하고, 음극(10)이 띠 형태의 분리막(30)에 내장되어 곡면부(10b, 30b)를 형성하므로 곡면부(10b, 30b)에 의하여 양극(20)의 정렬 이탈이 더욱 방지될 수 있다.
정렬이 용이해짐에 따라, 음극(10)과 양극(20)의 적층 수량을 더욱 증대시킬 수 있고, 이 경우에도 음, 양극(10, 20)은 우수한 정렬 상태를 유지할 수 있다. 즉 전극 조립체(100)에서 음, 양극(10, 20)의 정렬이 흐트러지지 않고, 전극 조립체(100)를 포함하는 이차 전지(300)의 안정성이 더욱 향상될 수 있다.
제1 실시예의 전극 조립체(100)는 스택 형태로 이루어지므로 와인딩 형태로 이루어지는 전극 조립체(미도시)의 두께 이상으로 형성될 수 있다. 따라서 제1 실시예의 전극 조립체(100)는 두께 변경으로 다양한 용량의 이차 전지를 구현할 수 있다.
이하에서 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명한다. 제1 실시예 및 기 설명된 실시예와 동일한 구성에 대하여 생략하고, 서로 다른 구성에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체(400)를 제조하는 공정의 시작 상태를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 5의 공정을 시작으로 하고 도 2의 공정으로 제조된 전극 조립체(400)의 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제2 실시예의 전극 조립체(400)는 음극(410), 분리막(430), 및 양극(420)을 포함한다.
음극(410)은 금속 박막의 음극 집전체에 음극 활물질을 도포한 코팅부(411), 및 음극 활물질을 도포하지 않아 노출된 음극 진접체로 설정되는 무지부(412)를 포함한다. 음극탭(442)은 음극(410)의 무지부(412)에 용접으로 연결될 수 있다.
양극(420)은 금속 박막의 양극 집전체에 양극 활물질을 도포한 코팅부(421), 및 양극 활물질을 도포하지 않아 노출된 양극 진접체로 설정되는 무지부(422)를 포함한다. 양극탭(452)은 양극(420)의 무지부(422)에 용접으로 연결될 수 있다.
음극(410) 및 분리막(430)은 띠 형상으로 형성되며, 분리막(430)은 음극(410)의 길이 방향 일단을 감싸고 음극(410)의 양면에 포개어진다. 음극(410)과 분리막(430)은 전도성 폴리머 접착제로 접착될 수 있다.
양극(420)은 판 형태로 이루어지며, 음극(410)에 포개어진 분리막(430)의 일면에 적층된다. 이때, 음, 양극(410, 420)의 무지부(412, 422)는 분리막(430)의 폭 방향에 대하여 서로 동일 측에 배치될 수 있다(도 5).
이 상태에서 음극(410)과 분리막(430)을 지그재그 상태로 접으면서 분리막(430) 사이에 양극(420)을 삽입하면, 양극(420)의 양면에 분리막(430) 및 음극(410)이 배치된다. 이로써 적층 구조의 전극 조립체(400)가 제조된다.
예를 들면, 무지부(412)는 음극(410)의 길이를 따라 설정되는 제1 간격(D1)과 제2 간격(D2)을 유지하여 형성된다. 전극 조립체(400)에서 제1 간격(D1)은 평면부에 대응하여 음극(410)의 무지부(412)와 양극(420)의 무지부(422)를 서로 이격시키고, 제2 간격(D2)은 곡면부 측에 인접하여 음극(410)의 인접하는 무지부들(412)을 접합시킨다.
음극(410)에서 무지부(412)는 이차 전지의 출력에 따라 적절히 변형 가능하며, 예를 들면, 양극(420)의 개수에 대응하여 형성되거나(도 5 참조) 양극의 개수와 다르게 형성될 수 있다(미도시).
음극(410)의 무지부(412)와 양극(420)의 무지부(422)는 분리막(430)의 폭 방향에서 동일 측에 배치된다. 이들 무지부(412, 422) 각각에 연결되는 음극탭(442)과 양극탭(452)은 전극 조립체(400)의 동일 측면으로 인출되어 배치된다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차 전지에 사용되는 전극 조립체(500)를 제조하는 공정을 나타내는 단면도이다.
제1, 제2 실시예의 전극 조립체(100, 400)에서 음극(10, 410)은 띠 형태로 이루어지는 데, 제3 실시예의 전극 조립체(500)에서 음극(510)은 일정한 크기로 절단된 판 형태로 이루어진다.
도 7을 참조하면, 제3 실시예의 전극 조립체(500)는 음극(510), 분리막(30), 및 양극(20)을 포함한다. 음극(510)은 양극(20)에 대응하는 판 형태로 이루어지고, 일면 또는 양면으로 분리막(30)에 부착된다.
양극(20)은 판 형태로 이루어지며, 음극(510)에 포개어진 분리막(30)의 일면에 적층된다(도 7의 (a)). 이때, 음극(510)에 대하여 양극(20)의 상하 정렬을 맞추는 것으로 양극(20)과 음극(510)의 정렬이 완료된다.
음극(510)은 설정된 간격으로 이격되어 분리막(30)에 부착되므로 분리막(30)은 음극(510)의 양면에 포개어진다. 음극(510)을 내장한 상태의 분리막(30)을 좌측에서 우측으로 접어서 분리막(30)으로 양극(20)을 덮는다. 따라서 음극(510)을 내장한 분리막(30)이 양극(20)의 양면에 배치된다(도 7의 (b)).
양극(20)을 덮은 분리막(30)의 일면에 판 형태의 양극(201)을 또 적층하고(도 7의 (c)), 분리막(30)을 우측에서 좌측으로 접어서 분리막(30)으로 양극(201)을 덮는다(도 7의 (c)). 따라서 음극(510)을 내장한 분리막(30)이 양극(201)의 양면에 배치된다(도 7의 (c)).
분리막(30)이 좌측에서 우측으로 우측에서 좌측으로 지그재그(zigzag) 구조로 번갈아 접히고, 접힌 분리막(30) 사이에 양극(20, 201)이 각각 배치된다(도 7의 (c)). 이 공정을 반복하는 회수에 따라 음극(510), 분리막(30) 및 양극(20, 201)의 적층이 증가된다.
음극(510), 분리막(30) 및 양극(20, 201)의 적층 상태에서, 음극(510)에 포개지는 분리막(30)은 음극(510)에 대응하는 평면부(30a)와, 양극(20, 2010의 단부에 대응하는 곡면부(30b)를 형성한다. 즉 분리막(30)의 평면부(30a)는 음극(510)의 양면에 대응하여 배치되고, 곡면부(30b)는 양극(20, 201)의 각 일측(좌측, 우측) 단부에 배치된다.
따라서 분리막(30)은 지그재그 상태로 접히고, 양극(20)의 좌측 단부와 다른 양극(201)의 우측 단부에서 각각 2겹의 곡면부(30b)을 형성한다. 이때, 음극(501) 및 양극(20)은 분리막(30)의 곡면부(30b)에 대응하는 곡면부를 형성하지 않고 단부(좌측 단부)만을 가진다. 또한 양극(20, 201)의 우측(좌측) 단부에는 분리막(30)의 곡면부(30b)가 구비되지 않는다.
분리막(30)의 곡면부(30b)에서 음극(510) 및 양극(20)은 스트레스를 받지 않게 되고, 음, 양극 활물질의 탈리가 방지될 수 있다. 또한, 음극(510)이 판 형태로 이루어져서 분리막(30)에 부착되므로 음극(510)과 분리막(30)의 정렬이 용이하고, 분리막(30)이 곡면부(30b)를 형성하므로 곡면부(30b)에 의하여 양극(20)의 정렬 이탈이 더욱 방지될 수 있다.
분리막(30)이 곡면부(30b)에서 2겹을 형성하므로 전극 조립체(500)에 가해지는 외부 충격을 완화하므로 음, 양극(10, 20)이 외부 충격으로부터 효과적으로 보호될 수 있다. 2겹 구성은 이차 전지의 히팅(heating) 평가에서 분리막(30)의 수축을 크게 완화시키며, 크러시(Crush) 쇼트(Short) 평가에서 분리막(30)을 효과적으로 보호할 수 있다.
제3 실시예에서, 분리막(30)은 전극 조립체(500)의 측면, 즉 곡면부(30b)에서 2겹 구조를 형성하지만, 음, 양극(510, 20) 사이에서 1겹 구조를 형성하므로 이차 전지의 용량 저하 및 체적 증가를 유발하지 않는다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10, 410, 510 : 제1 전극(음극) 10a, 30a : 평면부
10b, 30b : 곡면부 11, 21, 411, 421 : 코팅부
12, 22, 412, 422 : 무지부 20, 201, 420 : 제2 전극(양극)
30, 430 : 분리막 42 : 제1 전극탭(음극탭)
52 : 제2 전극탭(양극탭) 100, 400, 500 : 전극 조립체
200 : 파우치 300 : 이차 전지
D1, D2 : 제1, 제2 간격

Claims (15)

  1. 제1 집전체에 제1 활물질을 구비하는 제1 전극;
    띠 형태로 이루어져 상기 제1 전극의 일단을 감싸 수용하는 포켓 구조로 형성되어 상기 제1 전극의 양면에 포개어지는 분리막; 및
    제2 집전체에 제2 활물질을 구비하는 판 형태의 제2 전극
    을 포함하며,
    상기 제1 전극은,
    적어도 일면으로 상기 분리막에 부착되며,
    상기 제1 전극과 상기 분리막은,
    서로 포갠 상태로 상기 제2 전극의 양단에서 서로 반대 방향으로 번갈아 접히고,
    상기 제2 전극은,
    상기 분리막의 사이에 각각 삽입되어,
    상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극의 적층 구조를 형성하는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 띠 형태로 이루어지는 전극 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 분리막은 지그재그 구조를 형성하는 전극 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 분리막은,
    상기 제2 전극의 일측 단부에서 3겹을 형성하는 전극 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및
    상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성하는 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분리막은,
    상기 제1 전극의 양면에 대응하여,
    상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및
    상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성하는 전극 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 무지부와 상기 제2 전극의 무지부는,
    전극의 폭 방향에서 서로 반대측에 배치되는 전극 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 무지부와 상기 제2 전극의 무지부는,
    전극의 폭 방향에서 동일 측에 배치되는 전극 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    상기 제2 전극에 대응하는 판 형태로 이루어지는 전극 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분리막은 지그재그 구조를 형성하는 전극 조립체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 분리막은,
    상기 제2 전극의 일측 단부에서 2겹을 형성하는 전극 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분리막은,
    상기 제2 전극의 양면에 대응하는 평면부, 및
    상기 제2 전극의 일측 단부에 대응하는 곡면부를 형성하는 전극 조립체.
  13. 제1 전극의 일단을 감싸 수용하는 포켓 구조로 형성되어 상기 제1 전극의 양면에 포개지는 분리막에 상기 제1 전극의 적어도 일면을 부착하여 상기 분리막을 상기 제1 전극과 함께 서로 반대 방향으로 번갈아 접고, 분리막 사이에 제2 전극을 삽입하여, 상기 제1 전극, 상기 분리막 및 상기 제2 전극의 적층 구조를 형성하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 전해액을 내장하는 케이스; 및
    상기 전극 조립체의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극들에 각각 연결되어 상기 케이스 외부로 인출되는 제1 전극탭과 제2 전극탭
    을 포함하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극은 띠 형태로 이루어지고,
    상기 제1 전극 및 상기 분리막은 지그재그 구조를 형성하는 이차 전지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극은,
    상기 제2 전극에 대응하는 판 형태로 이루어지고,
    상기 분리막은 지그재그 구조를 형성하는 이차 전지.
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