KR101440972B1 - 두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스 - Google Patents

두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두께 방향으로의 형상 자유도가 높은 전극 조립체를 제공하고자 하는 것으로서, 음극 및 양극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체는 동일한 면적을 갖는 전극이 분리막을 경계로 적층된 전극 적층체가 N(N= 2 이상의 자연수)개 적층되되, 서로 인접하는 전극 적층체 간에는 전극의 면적이 서로 상이하며, 제1 전극 적층체는 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체이며, 상기 제1 전극 적층체 상에 적층되는 전극 적층체는 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체인 전극 조립체를 제공한다.

Description

두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스{Pouch Type Secondary Battery and Device Comprising the Same}
본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 두께 방향으로의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지, 전지 팩 및 디바이스에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차 전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차 전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로 리튬 이온 이차 전지는 전지 케이스 내부에 전극 조립체와 전해질을 밀봉하는 구조로 형성된다. 이때, 상기 전극 조립체는 음극, 다공질 분리막, 양극을 평면에 대하여 수직 방향으로 적층되는데, 고용량의 전지를 얻기 위해 상기 유닛셀의 적층수가 점차 증대되고 있다.
최근 새로운 형태의 디바이스가 출현하고, 또 디바이스의 디자인이 다양해짐에 따라 새로운 형태의 배터리 디자인이 요구되고 있으며, 이와 같은 다양한 요구에 부합하는 배터리 디자인을 구현할 필요성이 증대되고 있다.
본 발명은 면적이 상이한 2 이상의 전극 적층체가 적층된 단차를 갖는 전극 조립체에 있어서 경계면에서 극성이 상이한 전극이 서로 대면하도록 함으로써 전지 용량 증대를 도모하고, 또 대면적 전극이 음극이 되도록 설계함으로써 전지 안전성을 도모함과 함께, 두께 방향으로의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명은 높이 방향으로 형상 자유도가 우수한 전극 조립체에 관한 것으로서, 음극 및 양극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체는 동일한 면적을 갖는 전극이 분리막을 경계로 적층된 전극 적층체가 N(N= 2 이상의 자연수)개 적층되되, 서로 인접하는 전극 적층체 간에는 전극의 면적이 서로 상이하며, 제1 전극 적층체는 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체이며, 상기 제1 전극 적층체 상에 적층되는 전극 적층체는 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체인 전극 조립체를 제공한다.
상기 각각의 전극 적층체는 서로 상이한 극성의 전극이 분리막을 경계로 대면하되, 서로 대면하는 전극 중 면적이 큰 전극이 음극인 것이 바람직하다.
상기 제1 전극 적층체는 최하단 또는 최상단에 위치하는 전극 적층체일 수 있다.
상기 제1 전극 적층체의 전극 면적이 가장 크며, 이에 인접하는 전극 적층체와 대면하는 전극이 음극일 수 있다.
또한, 상기 제1 전극 적층체의 유닛셀은 음극/분리막/양극/분리막/음극 및 양극/분리막/음극/분리막/양극의 구조를 포함하는 유닛셀로부터 선택되는 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 유닛셀은 스택형, 스택 앤드 폴딩형, 또는 라미네이션 앤드 스택형일 수 있다.
한편, 상기 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀은 음극/분리막/양극의 구조를 포함하는 것일 수 있으며, 스택형, 스택 앤드 폴딩형 또는 라미네이션 앤드 스택형일 수 있다.
본 발명의 전극 조립체는 스택형, 스택 앤드 폴딩형 또는 이들의 조합에 의해 조립될 수 있다.
이때, 상기 전극 조립체는 양면의 최외각 전극이 독립적으로 각각 음극 또는 양극인 것이 바람직하며, 상기 최외각 전극의 적어도 하나는 편면 코팅 전극일 수 있다.
본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.
이때, 상기 전극 조립체는 전지 케이스에 내장되어 있을 수 있으며, 상기 전지 케이스는 파우치형 또는 각형일 수 있다.
나아가, 상기 이차전지는 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 이차전지를 2 이상 포함하는 전지팩을 제공하며, 나아가, 상기 이차전지를 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공한다.
이때, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.
본 발명에 따르면, 첫번째 단은 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀을 사용하여 형성하고, 그 이상의 단은 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀을 사용하여 형성함으로써 모든 전극 적층체를 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀을 사용하여 조립된 전극 조립체에 비하여 적층 방향으로 원하는 두께를 갖는 전극 조립체를 자유롭게 구현할 수 있다.
이를 통해 배터리가 적용되는 적용처에 따라 원하는 높이의 배터리를 보다 자유롭게 형성할 수 있다.
나아가, 각 단차를 형성하는 경계면에서도 전지 반응을 도모할 수 있어 전지 용량 증대를 도모할 수 있으며, 또한, 전지 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀을 사용하여 조립된 단차를 갖는 전극 조립체의 일예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀을 사용하여 조립된 단차를 갖는 전극 조립체의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀을 사용하여 조립된 단차를 갖는 전극 조립체의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀과 짝수개의 전극이 조합된 제3 유닛셀을 사용하여 조립된 전극 조립체의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 라미네이트 앤드 스택 타입 유닛셀의 예시적 구현예들을 나타내는 도면이다.
도 6은 라미네이트 앤드 스택 타입 유닛셀에 고정부재를 적용한 예시적 구현예들을 나타낸 도면이다.
본 발명자들은 전지의 안전성 향상 및 전지 용량 증대와 함께 두께 방향으로의 형상 자유도를 갖는 전극 조립체를 제공하고자 연구를 거듭한 결과, 종래 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀을 사용하여 전극 조립체를 조립하는 대신에, 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀과 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀을 적절히 조합함으로써 디바이스에서 요구되는 바에 따라 평면에 대하여 수직인 방향으로 다양한 두께를 갖는 전극 조립체를 보다 용이하게 형성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명은 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 도 1 내지 4는 전극 조립체의 조립에 사용되는 유닛셀에 따른 전극 조립체의 일 예를 나타내는 것이다.
본 발명에서 제공하는 전극 조립체(100)는 동일한 면적을 갖는 전극(11, 13)이 분리막(15)을 경계로 적층된 전극 적층체(31, 33)가 N(N=2이상의 자연수)개 적층되되, 서로 인접하는 전극 적층체(31, 33) 간에는 전극(11, 13)의 면적이 서로 상이하며, 제1 전극 적층체는 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀(21, 23)이 적층된 전극 적층체(31)이며, 상기 제1 전극 적층체(31) 상에 적층되는 전극 적층체는 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀(25)이 적층된 전극 적층체(33)인 전극 조립체를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체(100)는 음극(11)과 양극(13)이 분리막(15)을 경계로 교대로 적층되어 있는 것으로서, 본 발명에 있어서, 별도로 분리막(15)에 대하여 기재되지 않더라도 음극(11)과 양극(13) 사이에는 분리막(15)이 개재되어 음극(11)과 양극(13)이 격리되어 있는 것을 나타낸다.
본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체(100)의 최하단에 배치되는 제1 전극 적층체(31)는 각 전극 사이에 분리막이 개재되되, 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀, 예를 들어, 하나의 음극(11)과 상기 음극(11)의 양면에 양극(13)이 배치되어 음극/분리막/양극/분리막/음극의 구조를 갖는 제1 유닛셀(21)또는 하나의 양극(13)과 상기 양극(13)의 양면에 음극(11)이 배치되어 양극/분리막/음극/분리막/양극의 구조를 갖는 제2 유닛셀(23)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 유닛셀 하나만으로 전극 적층체를 구성할 수 있음은 물론, 상기 제1 유닛셀과 제2 유닛셀을 음극(11)과 양극(13)이 교대로 배치되도록 적층하여 전극 적층체를 구성할 수도 있다.
본 발명의 전극 조립체(100)의 최외각 전극이 되는 전극은 음극(11)일 수 있으며, 또한 양극(13)일 수 있는 것으로서 특별히 한정하지 않는다. 도 4에는 음극이 최외각 전극인 경우를 나타내고 있으나, 이에 한정하지 않으며, 상기 본 발명의 전극 조립체(100)의 하나의 최외각 전극을 형성하는 상기 제1 전극 적층체(31)는 최외각 전극으로서 음극(11) 또는 양극(13)이 배치될 수 있으며, 음극(11)과 양극(13)이 각각 배치될 수 있다. 이들 최외각 전극은 일면에만 전극 활물질이 코팅되고, 일면은 전극 활물질이 코팅되지 않은 무지부인 편면 코팅 전극일 수도 있다. 이때, 상기 편면 코팅 전극은 상기 무지부가 전극 조립체(100)의 최외각면을 형성하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 무지부의 외부면에는 분리막(15)이 적층될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 전극 적층체(31)는 상기 제1 및 제2 유닛셀(21, 23)을 홀수개 사용하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 유닛셀(21)/제2 유닛셀(23)/제1 유닛셀(21)과 같은 순서로 적층될 수 있다. 이때, 양면의 최외각 전극이 음극(11)인 전극 적층체를 얻을 수 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이 제2 전극 적층체(33)가 적층되는 면의 최외각 전극이 음극(11)이 배치되도록 적층함으로써 양극(13)으로부터 리튬이 석출되어 전지 안전성을 악화시키는 것을 억제할 수 있다.
한편, 제2 유닛셀(21)/제1 유닛셀(23)/제2 유닛셀(21)과 같은 순서로 적층함으로써 양면의 최외각 전극이 양극(13)인 전극 적층체를 얻을 수 있다. 제2 전극 적층체(33)가 적층되는 면의 최외각 전극이 양극(13)인 경우에는 양극(13)으로부터 리튬이 석출되어 전지 안전성에 악영향을 끼칠 수 있으나, 상기 제2 전극 적층체(33)가 적층되어 대면하는 영역에만 양극(13) 활물질을 코팅하고, 제2 전극 적층체(33)와 대면하지 않는 영역은 양극(13) 활물질을 코팅하지 않은 무지부로 남겨둠으로써 리튬 석출 문제를 해결할 수 있다.
나아가, 상기 제1 전극 적층체(31)는 제1 및 제2 유닛셀(21, 23)을 짝수개로 사용하여 구성될 수도 있다. 이때, 상기 제1 전극 적층체(31)는 일면의 최외각 전극이 음극(11)이고, 타면의 최외각 전극이 양극(13)이 배치되게 된다. 이때, 제2 전극 적층체(33)와 대면하는 대면 전극이 음극(11)이 되도록 배치하는 것이 바람직하며, 양극(13)이 배치되는 경우에는 상기와 같이 일부를 무지부로 형성할 수 있다. 한편, 다른 최외각 전극은 양극(13)인 경우에는 편면 코팅 양극(13)일 수 있으며, 음극(11)인 경우에는 양면 코팅 음극일 수 있음은 물론, 편면 코팅 음극일 수도 있다.
한편, 상기 제1 전극 적층체(31)의 일면에는 분리막을 경계로 그 위에 제2 전극 적층체(33)가 적층되고, 상기 제2 전극 적층체(33) 상에는 또한 분리막을 경계로 제3 전극 적층체(35)가 적층되며, 이와 같은 형태로 N(N은 자연수임)개의 전극 적층체(31, 33, 35)가 적층된 전극 조립체(100)를 얻을 수 있다. 이때, 제M(M은 N보다 작은 자연수임) 전극 적층체(31, 33)와 상기 제M 전극 적층체에 인접하여 적층되는 제(M+1) 전극 적층체(35) 간에는 각각의 전극 적층체(33, 35)가 서로 대면하는 각각의 최외각 전극(대면 전극)의 극성이 서로 상이한 전극이 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해 단차를 형성하는 경계면에서도 전지 반응을 도모할 수 있어, 전지용량 증대의 효과를 얻을 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 제M 전극 적층체(31, 33)와 이에 인접하여 적층되는 제(M+1) 전극 적층체(35)가 서로 대면하는 대면 전극은 면적이 큰 대면 전극이 음극(11)인 것이 바람직하다. 이에 의해 양극(13)으로부터의 리튬이 석출되는 것을 방지할 수 있어 전지 안전성을 도모할 수 있다.
상기 전극 조립체(100)는 양면에 동일한 전극이 배치되고, 상기 동일한 전극 사이에 극성이 상이한 전극이 배치된 상기 제1 유닛셀 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 복수개 조합하여 적층함으로써 조립될 수 있다. 특히, 단차를 갖는 전극 조립체(100)를 조립함에 있어서, 동일한 면적을 갖는 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 복수개 적층된 제1 전극 적층체(31) 상에 상기 제1 전극 적층체(31)의 전극 면적보다 작지만 서로 동일한 면적을 갖는 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 적층하여 조립된 제2 전극 적층체(33)를 상기 제1 전극 적층체(31) 상에 분리막(15)을 경계로 적층함으로써 평면에 대하여 수직인 방향으로 갈수록 면적이 작아지는 형상의 단차를 갖는 전극 조립체(100)를 조립할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 단차를 갖는 전극 조립체(100)를 조립하는 경우에는, 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 단차가 형성되는 경계면에서 인접하는 전극 적층체 간에 서로 동일한 극성을 갖는 전극이 대면하게 될 수 있으며, 이 경우, 전지의 충방전 반응을 도모할 수 없어 상대적으로 전지 용량 손실을 초래하게 된다.
한편, 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 사용하여 각각의 전극 적층체를 조립하고, 각각의 전극 적층체를 사용하여 단차를 갖는 전극 조립체(100)를 조립하는 경우, 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같은 전극 조립체(100)를 얻을 수 있다. 그러나, 이와 같은 전극 조립체(100)는 단차가 형성되는 경계면에서의 대면적 전극으로 양극(13)이 위치하게 될 수 있다. 이 경우, 전지의 충방전 반응 중에 양극 활물질의 리튬이 석출되어, 전지 안전성에 악영향을 끼칠 수 있다.
또한, 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 사용하면서 경계면의 대면적 전극이 음극이 위치하도록 하고자 하는 경우에는 제1 전극 적층체(31) 상에 적층되는 2단 이상의 전극 적층체(33, 35)는 항상 짝수개의 유닛셀이 적층된 전극 적층체를 사용할 것이 요구된다. 따라서, 디바이스 형상에 따라 최하단의 제1 전극 적층체(31) 상에 적층되는 2단 이상의 전극 적층체(33, 35)를 짝수개의 유닛셀을 사용하여 형성할 수 없는 경우에는 적절하게 대응할 수 없어 두께 방향으로의 형상 자유도를 현저히 저해할 수 있다.
이에, 본 발명은 상기 제1 전극 적층체(31) 상에 적층되는 제2 내지 제N 전극 적층체(33, 35)는 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀, 즉, 하나의 음극(11)과 하나의 양극(13)이 적층된 제3 유닛셀(25)을 사용함으로써 전극 조립체(100)의 전체에 대하여 음극(11)과 양극(13)이 분리막(15)을 경계로 교차 적층되고, 단차가 형성되는 경계면에서 대면적 전극으로 음극(11)이 배치되도록 하면서, 두께 방향으로의 형상 자유도를 높이고자 한다.
따라서, 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 사용하여 제1 전극 적층체(31)를 조립함으로써 전극 적층체 조립의 편의성을 도모하고, 상기 제1 전극 적층체(31) 상에 적층되는 두번째 이상의 전극 적층체(33, 35)는 짝수개의 전극의 조합으로 된 제3 유닛셀(25)을 사용하여 조립하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 디바이스에서 요구되는 형상에 따라 제3 유닛셀(25)의 개수를 조절하여 전극 적층체(33, 35)의 두께를 조절할 수 있어, 두께 방향으로의 디자인 자유도를 향상시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에서와 같이 제1 전극 적층체(31)를 홀수개의 전극이 조합되는 제1 및 제2 유닛셀을 사용하여 조립하고, 제2 이상의 전극 적층체(33, 35)는 짝수개의 전극이 조합된 제3 유닛셀(25)을 사용하여 조립함으로써 단차를 형성하는 경계면에서 대면적 전극이 음극(11)이 배치되도록 보다 용이하게 설계할 수 있어 전지 안전성을 도모할 수 있으며, 나아가, 경계면에서도 전지 반응을 도모할 수 있어 전지 용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 의해 얻어지는 전극 조립체(100)의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 제1 전극 적층체(31)를 구성하는 전극의 면적을 가장 크게 설계할 수 있다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이 평면에 대하여 수직한 방향으로 진행할수록 전극 적층체를 구성하는 전극 면적이 작아지도록 적층할 수 있다. 반대로, 평면에 대하여 수직한 방향으로 진행할수록 전극 적층체의 전극 면적이 커지도록 적층함으로써 제N 전극 적층체의 대면전극이 가장 크게 설계할 수 있다.
본 발명에 있어서 각 전극 적층체(31, 33, 35)를 조립하는데 사용되는 제1 내지 제3 유닛셀(21, 23, 25)은 각각의 전극을 분리막(15)을 경계로 차례로 적층하는 스택 타입일 수 있다.
또, 라미네이트 앤드 스택 타입(laminate and stack type)의 유닛셀일 수 있다. 상기 라미네이트 앤드 스택 타입의 유닛셀은 복수의 전극과 복수의 분리막을 사용하여 형성된 것으로서, 각각의 전극 사이에 분리막을 개재하고, 나아가, 상면 및 하면 중 적어도 일면에 분리막을 적층한 후 가압하여 형성된 것을 말한다. 이와 같은 라미네이트 앤드 스택 타입 유닛셀은, 예를 들어, 분리막/양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막과 같이 유닛셀의 최외각면 중 일면에 분리막이 적층된 구조를 갖는 것이거나, 분리막/양극/분리막/음극/분리막과 같이 유닛셀의 양면에 분리막이 적층된 구조를 갖는 것일 수 있다. 상기 라미네이트 앤드 스택 타입에 의해 형성된 유닛셀은 스택 타입 유닛셀과는 달리, 각 전극 및 분리막이 서로 접착되어 전극의 적층 구조를 보다 안정적으로 유지할 수 있다.
이와 같은 라미네이트 앤드 스택 타입의 유닛셀에 대한 일부 구현예를 도 5에 나타내었다. 도 5 (a)는 전극과 분리막의 수가 동일한 경우를 나타내며, 도 5 (b)는 유닛셀의 양면에 분리막이 적층된 형태를 나타내는 것이다. 상기 라미네이트 앤드 스택 타입의 유닛셀의 예를 도면으로 나타내었으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 전극 및 분리막의 수는 필요에 따라 변화시킬 수 있다.
상기 라미네이트 앤드 스택 타입의 유닛셀은 적층 구조를 보다 안정화시키기 위해 테이핑 등과 같은 고정 부재를 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 상기 라미네이트 앤드 스택 타입 유닛셀의 전면을 테이핑 등과 같은 고정부재(T1)를 사용하여 고정시킬 수 있음은 물론, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이 측면에만 고정부재(T2)를 적용할 수 있다.
나아가, 일방향으로 길이가 긴 장방형의 분리막 상에 음극 및 양극을 배열하고, 전극 크기에 따라 분리막을 그 위에 배열된 전극과 함께 폴딩하여 적층하는 스택앤 폴딩 타입(일방향으로 폴딩된 와인딩 타입 또는 지그재그 방향으로 폴딩된 Z-폴딩 타입)일 수 있다. 이들 중 어느 하나의 타입을 사용할 수 있음은 물론, 이들을 조합하여 사용할 수도 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다.
상기한 바와 같이 N개의 전극 적층체가 적층된 전극 조립체(100)를 조립함에 있어서 홀수개의 전극이 조합된 제1 및 제2 유닛셀(21 및 23)을 사용하여 최하단의 전극 적층체(제1 전극 적층체(31))를 구성하고, 제2단 이상의 전극 적층체(제2 내지 제N 전극 적층체)를 짝수개의 전극이 조합된 제3 유닛셀(25)을 사용하여 구성함으로써 두께 방향으로의 형상 자유도를 향상시킬 수 있어, 디바이스에 요구되는 형상에 부합하는 전극 조립체(100)를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 전극 조립체(100) 또한, 특별히 한정하지 않으나, 상기 전극 적층체(31, 33, 35)를 높이 방향으로 순차적으로 적층하여 조립된 스택형 전극 조립체(100)일 수 있으며, 상기 전극 적층체(31, 33, 35)를 하나의 장방형의 분리막 상에 배열하고, 폴딩함으로써 형성된 스택앤 폴딩형 전극 조립체(31, 33, 35)일 수 있다. 이때, 스택앤 폴딩형은 일방향으로 폴딩하는 와인딩 타입일 수 있고, 지그재그 방향으로 폴딩한 Z 폴딩형일 수 있다.
나아가, 각각의 전극 적층체(31, 33, 35)를 형성하는 제1 및 제2 유닛셀(21, 23) 및 제3 유닛셀(25)을 하나의 장방형의 분리막 상에 배열한 후에 폴딩함으로써 본 발명의 단차를 갖는 전극 조립체(100)를 조립할 수도 있다.
본 발명에서 제공하는 전극 조립체(100)를 사용함으로써 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지를 제조할 수 있다. 이때, 상기 전극 조립체(100)는 전지 케이스에 내장될 수 있으며, 상기 전지 케이스는 파우치형 또는 각형일 수 있다.
나아가, 본 발명의 전극 조립체(100)를 포함하는 전지셀을 2 이상 포함하는 전지팩을 얻을 수 있으며, 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 얻을 수 있다. 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.
100: 전극 조립체
11: 음극 13: 양극
15: 분리막
21: 제1 유닛셀 23: 제2 유닛셀
25: 제3 유닛셀
31: 제1 전극 적층체 33: 제2 전극 적층체
35: 제3 전극 적층체
T1, T2: 고정부재

Claims (18)

  1. 음극 및 양극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 전극 조립체로서,
    상기 전극 조립체는 동일한 면적을 갖는 전극이 분리막을 경계로 적층된 전극 적층체가 N(N= 2 이상의 자연수)개 적층되되, 서로 인접하는 전극 적층체 간에는 전극의 면적이 서로 상이하며,
    제1 전극 적층체는 홀수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체이며, 상기 제1 전극 적층체 상에 적층되는 전극 적층체는 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀이 적층된 전극 적층체인 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각각의 전극 적층체는 서로 상이한 극성의 전극이 분리막을 경계로 대면하되, 서로 대면하는 전극 중 면적이 큰 전극이 음극인 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 적층체는 최하단 또는 최상단에 위치하는 전극 적층체인 전극 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 전극 적층체의 전극 면적이 가장 크며, 이에 인접하는 전극 적층체와 대면하는 전극이 음극인 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 전극 적층체의 유닛셀은 음극/분리막/양극/분리막/음극 및 양극/분리막/음극/분리막/양극의 구조를 포함하는 유닛셀로부터 선택되는 하나 또는 이들의 조합인 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유닛셀은 스택형, 스택 앤드 폴딩형, 또는 라미네이션 앤드 스택형인 전극 조립체.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀은 음극/분리막/양극의 구조를 포함하는 것인 전극 조립체.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 짝수개의 전극이 조합된 유닛셀은 스택형, 스택 앤드 폴딩형 또는 라미네이션 앤드 스택형인 전극 조립체.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 전극 조립체는 스택형, 스택 앤드 폴딩형 또는 이들의 조합에 의해 조립된 전극 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전극 조립체는 양면의 최외각 전극이 독립적으로 각각 음극 또는 양극인 전극 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 최외각 전극의 적어도 하나는 편면 코팅 전극인 전극 조립체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 전극 조립체를 포함하는 이차전지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전극 조립체는 전지 케이스에 내장되어 있는 이차전지.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전지 케이스는 파우치형 또는 각형의 케이스인 이차전지.
  15. 제12항에 있어서, 상기 이차전지는 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지인 이차전지.
  16. 제12항의 이차전지를 2 이상 포함하는 전지팩.
  17. 제12항의 이차전지를 하나 이상 포함하는 디바이스.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 디바이스.
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