KR101446160B1 - 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자 - Google Patents

테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101446160B1
KR101446160B1 KR1020130150012A KR20130150012A KR101446160B1 KR 101446160 B1 KR101446160 B1 KR 101446160B1 KR 1020130150012 A KR1020130150012 A KR 1020130150012A KR 20130150012 A KR20130150012 A KR 20130150012A KR 101446160 B1 KR101446160 B1 KR 101446160B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
insulating tape
separator
tape
electrode assembly
Prior art date
Application number
KR1020130150012A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140074220A (ko
Inventor
권태현
이관수
류덕현
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to PCT/KR2013/011189 priority Critical patent/WO2014088332A1/ko
Priority to CN201380027074.8A priority patent/CN104350640B/zh
Priority to JP2015535588A priority patent/JP6049892B2/ja
Priority to TW102144826A priority patent/TWI476983B/zh
Priority to US14/269,264 priority patent/US10096856B2/en
Publication of KR20140074220A publication Critical patent/KR20140074220A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101446160B1 publication Critical patent/KR101446160B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 free edge 전극을 사용하여 젤리롤 형태로 권취하는 경우에 분리막에서 발생하였던 분리막 눌림 및/또는 단선(disconnection) 현상이 방지되도록 한 전극조립체 및 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.

Description

테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자 {Electrode assembly with tape and Electrochemical device comprising the same}
본 발명은 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 free edge 전극을 사용하여 젤리롤 형태로 권취하는 경우에 분리막에서 발생하였던 분리막 눌림 및/또는 단선(disconnection) 현상이 방지되도록 한 전극조립체 및 상기 전극조립체를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
최근, 전기화학소자 중에서 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대됨에 따라 전지의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 2차 전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다.
종래 2차 전지에 사용된 전극의 일 실시양태를 도 1을 참조하여 살펴보면, 기다란 시트 형태의 전류집전체(3)의 양면에 전극 활물질층(2,2')이 도포되어 있되, 전류 집전체(3)의 단부에는 전극 활물질층(2,2')이 도포되지 않은 활물질 무지부(a)가 형성되도록 전극 활물질층(2, 2')이 도포된 전극(1) 양태가 있다.
전극이 분리막에 적층되어 전극조립체를 형성한 후에 젤리롤 형태로 권취시 전극 단부, 보다 정확하게는 전극 권취가 종결되는 부분의 단부가 분리막을 누르는 현상이 발생할 수 있는데, 전술한 바와 같이 활물질 무지부(a)가 형성된 전극에서는 상기 활물질 무지부(a) 부분으로 인해 전극 권취가 종결되는 부분의 단부가 분리막을 누르는 현상이 완화 또는 경감되어 분리막 stress가 경감됨으로써 분리막 단선이 발생하는 현상이 방지될 수 있는 장점이 있다.
그러나, 활물질 무지부(a)가 형성된 전극(1)을 사용하는 경우에는 전극 활물질, 특히, 양극 활물질의 코팅시 전류집전체의 활물질 무지부에 활물질 슬러리가 비산되어 활물질 아일랜드(island)가 형성되는데, 상기 아일랜드는 고용량 모델 수명 테스트 등에서 젤리롤의 수축, 팽창이 반복되어 전류 집전체 시트가 연신될 때 전지의 내부 단락을 발생시키는 일 원인으로 지적되어 왔다.
이에, 도 2에 제시된 바와 같이, 전류 집전체(3)의 양면에 전극 활물질층(2, 2')을 도포하고, 활물질 무지부가 존재하지 않도록 절단하여 제조된 free egde 전극(1)이 제안되었다.
본원 명세서에서 'free edge 전극' 이라 함은, 도 2에 제시된 바와 같이, 활물질층과 전류집전체가 모두 동일한 위치에서 단부를 형성하는 전극을 의미하는 것으로 이해한다.
그런데, 도 2에 제시된 free egde 전극은 활물질 비산에 의해 아일랜드가 형성되는 문제점은 갖지 않는 반면, 전극 활물질층과 전류집전체가 동일한 위치에서 단부를 형성하여 고밀도 단차가 형성되기 때문에, 상기 전극(1)을 분리막(5)에 적층하여 젤리롤 형태로 권취시 권취 종결 부분에 있는 전극 단부로부터 분리막(5)이 받는 stress가, 활물질 무지부가 형성된 전극을 사용하여 젤리롤 형태로 권취할 때 받게 되는 stress보다 훨씬 커서 분리막의 눌림 및/또는 단선 문제가 더 심각하게 발생하였다.
본 발명의 일 실시양태에서는 free edge 전극을 포함하며 젤리롤 형태로 권취되는 전극조립체에서, 분리막의 눌림 및/또는 단선 현상이 완화 또는 방지된 전극조립체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시양태에서는 상기 전극조립체를 포함한 전기화학소자를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시양태에서는 상기 전극조립체를 보다 간소화된 방법으로 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시양태에 의하면, 전극 활물질층과 전류집전체가 동일한 위치에서 단차를 형성하는 전극을 포함하는 전극 조립체에 있어서, 전극 단부와 분리막 사이에 절연 테이프가 개재되어 있는 전극 조립체가 제공된다.
상기 절연 테이프는 전극 폭과 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다.
상기 전극 단부는 전극 조립체가 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취시 권취 종결부에 위치하는 단부일 수 있다.
상기 전극은 양극, 음극 또는 양극과 음극 둘다일 수 있다.
상기 전극 조립체에서 절연 테이프가 분리막에 접착되어 적층되어 있고, 상기 절연 테이프 위에 전극 단부가 놓이도록 전극이 적층되어 있을 수 있다.
전극 단부 중에서 전극 권취 종결부에 있으며 분리막과 대면하지 않는 전극 단부에 절연 테이프 또는 탄성재가 더 부착되어 있을 수 있다.
상기 탄성재는 스티렌-부타디엔 고무일 수 있다.
상기 전극 조립체에서 2매의 절연 테이프가 사용되고, 절연 테이프중 1매가 전극 하면에 부착되어 있고, 또 다른 절연 테이프가 전극 상면에 부착되어 있으며, 상기 절연 테이프가 각각 전극 하면 및 전극 상면과 수직을 이루는 전극 두께 방향 단부에 밀착되게 부착되어 있을 수 있다.
상기 전극 조립체에서 1매의 절연 테이프가 사용되고, 상기 절연 테이프가 전극 하면, 상기 전극 하면과 수직을 이루는 전극 두께방향 단부 및 상면에 연속적으로 부착되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 분리막에 절연 테이프를 적층시키는 단계, 및 상기 절연 테이프 위에 전극 권취 종결부의 단부가 놓이도록 전극을 적층시키는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다.
전극 단부 중에서 전극 권취 종결부에 있으며 분리막과 대면하지 않는 전극 단부에 절연 테이프 또는 탄성재 슬러리를 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전극 단부의 상면 및 하면 각각에 절연 테이프를 부착시키는 단계; 상기 절연 테이프를 전극 단부의 상면 및 하면 각각에 수직을 이루는 전극 두께방향 단부 부분에 부착시키는 단계; 및 상기 전극을 분리막에 적층시키는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전술한 전극 조립체를 젤리롤 형태로 포함하는 전기화학소자가 제공된다.
상기 전기화학소자는 리튬이차전지일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 의하면, 전극 권취가 종결되는 부분의 전극 단부와 분리막 사이에 절연 테이프가 개재되어 분리막 눌림 및/또는 단선 현상이 완화 또는 방지되는 효과를 갖게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시양태에 의하면, 절연 테이프를 보다 간소화된 공정에 의해 전극에 적용할 수 있는 공정상 이점을 갖게 된다.
도 1은 활물질 무지부가 형성되어 있는 전극이 분리막 상에 적층되어 있는 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 free edge 전극이 분리막 상에 적층되어 있는 일 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 분리막 위에 절연 테이프가 적층되어 있고, 상기 분리막 및 절연 테이프 위에 free edge 전극이 적층되어 있는 본 발명의 일 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3을 위에서 본 상면도이다.
도 5는 분리막 위에 절연 테이프가 적층되어 있고, 상기 분리막 및 절연 테이프 위에 free edge 전극이 적층되어 있으며, 상기 free edge 전극에서 분리막과 대면하지 않으며 권취 종결 부분에 있는 free edge 전극 단부에 탄성재가 적용되어 있는 본 발명의 일 실시양태를 나타낸 단면도이다.
도 6a는 free edge 전극의 권취가 종결되는 부분의 단부 상면과 단부 하면 각각에 절연 테이프가 부착된 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 전극 상면 및 전극 하면에 부착된 절연 테이프가 상기 전극 상면 및 전극 하면 각각에 수직을 이루는 전극 두께방향 단부까지 부착되어 있는 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6c는 도 6b의 절연 테이프 처리된 free edge 전극이 분리막 상에 적층된 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 6c를 위에서 본 상면도이다.
도 8은 절연 테이프 중앙부를 구부려 전극에 부착되는 양태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 실시양태에서는 free edge 전극과 분리막 사이에 절연 테이프가 개재되어 있는 전극 조립체가 제공된다. 특히, 상기 전극 단부는 전극 조립체가 젤리롤 형태로 권취시 free edge 전극으로 인해 분리막이 stress를 가장 많이 받게 되는 권취 종결부의 단부인 것이 바람직하다.
본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 본 발명의 일 실시양태인 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3을 살펴보면, 분리막(5) 상에 절연 테이프(4)가 적층되어 있고, 상기 절연 테이프(4)와 분리막(5) 위에 전극(1)이 적층되어 있다. 특히, 전극의 단부가 절연 테이프(4) 위에 적층되어야 한다.
전극(1)은 전류집전체(3) 및 전류집전체(3)의 적어도 일면에 형성되어 있는 활물질층(2, 2')을 포함할 수 있으며, 상기 전류집전체(3), 활물질층(2, 2')은 동일한 위치에서 단부를 형성하고 있는 free edge 전극(1)에 해당한다.
도 4로부터 알 수 있듯이, 절연 테이프의 폭(W4)은 분리막의 눌림 및/또는 단선 방지라는 본 발명의 목적을 달성하기 위해 전극 폭(W1)과 동일하거나 이보다 약간 더 큰 것이 바람직하다. 본 발명에서 '동일'하다는 것은 당업계에서 허용되는 수준의 오차범위를 포함한 것이다.
절연 테이프의 소재로는 절연 특성을 갖는 동시에, 전해액에 비반응성이면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 특성을 만족하는 절연 테이프 소재의 비제한적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론, 염화 비닐, 테플론 (등록상표), 폴리이미드, 카프톤 (등록상표), 폴리페닐렌설파이드 등을 들 수 있다. 절연 테이프는 또한 탄성을 가질 수 있다. 탄성 절연 테이프를 사용하는 경우, 절연 테이프가 전극과 분리막 사이에 개재되기 때문에 발생하는 전극과 분리막 간의 들뜸 현상을 경감시킬 수 있다.
절연 테이프는 두께 측면에서 본 발명의 목적에 부합하는 한, 특별히 제한되지 않는다. 즉, 절연 테이프가 분리막 눌림 및/또는 단선 현상을 완화/방지할 수 있으면서, 전지 부피를 불필요하게 증가시키지 않아야 한다. 특히, 본 발명의 전극조립체는 젤리롤 형태로 권취되어 전지 캔에 수납되고, 여기에 액체 전해액이 주입되어 전기화학소자로 제조되므로, 분리막과 전극 사이의 전해질 이동을 위한 분리막과 전극 간의 완벽한 밀착을 요하지 않는다. 본 발명의 일 실시양태에서, 절연 테이프의 두께는 10 내지 20 ㎛일 수 있다.
도 3을 참조할 때, 절연 테이프(4)가 전극(1)과 분리막(5) 사이에 개재되는 절연 테이프의 길이(4a) 및 분리막(5) 상에서 노출되는 절연 테이프의 길이(4b)는 본 발명의 목적에 부합하는 한, 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 본 발명의 일 실시양태에서, 전극과 분리막 사이에 개재되는 절연 테이프의 길이(4a)는 5 내지 20 mm일 수 있으며, 분리막(5) 상에 노출되는 절연 테이프의 길이(4b)는 5 내지 10 mm일 수 있다.
절연 테이프(4)는 그 일면에 접착제 층이 형성되어 있는 것일 수 있다. 이 때, 접착층이 분리막(5)에 부착되도록 절연 테이프(4)를 분리막(5)에 적층시킨다. 절연 테이프에 적용가능한 접착제 소재는 전해액에 용해될 수 있고 전극과 분리막 간에 소정의 접착력을 부여할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 또는, 절연 테이프는 열융착에 의해 분리막에 접착될 수 있다.
전극은 양극, 음극 또는 양극과 음극 둘다를 의미할 수 있다. 따라서, 상기 실시양태는 절연 테이프가 양극과 분리막 사이에 개재된 양태, 음극과 분리막 사이에 개재된 양태, 및 양극과 분리막 사이에 개재되고 음극과 분리막 사이에도 개재된 양태를 모두 포함할 수 있다.
전극을 구성하는 활물질은 본 발명에서 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에서 사용가능한 분리막은 당업계에서 통상적으로 사용되는 분리막을 특별한 제한없이 사용할 수 있으며, 예컨대, 다공성 고분자 분리막, 다공성 코팅층이 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 형성된 복합 분리막, 엔지니어링 플라스틱계 분리막 등을 들 수 있다. 이 때, '다공성 고분자 기재'라 함은 폴리올레핀계 화합물과 같이 당업계에서 분리막 소재로 통상적으로 사용되는 소재로 형성된 기재를 의미하며, 필름 기재와 부직포 기재를 모두 포함하는 것으로 이해한다. 또한, '다공성 코팅층'이라 함은 무기물 입자들과 바인더 고분자의 혼합물을 포함하며, 무기물 입자들이 서로 접촉된 상태로 충전되어 상기 바인더 고분자에 의해 서로 결착되고, 이로 인해 무기물 입자들 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)이 형성되고, 상기 무기물 입자들 사이의 인터스티셜 불륨이 빈 공간이 되어 기공을 형성하는 구조를 의미한다.
또한, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시양태를 살펴보면, 전극(1)과 분리막(5) 사이에 개재되는 절연 테이프(4) 이외에, 분리막에 대면하지 않으며 권취 종결 부분에 있는 free edge 전극 단부에 부가적인 절연 테이프 또는 탄성재(6)가 더 적용될 수 있다.
상기 절연 테이프(6)는 전극(1)과 분리막(5) 사이에 개재되는 절연 테이프(4)와 동일한 소재 또는 다른 소재의 절연 테이프일 수 있다. 탄성재(6)로는 스티렌-부타디엔 고무와 같이 탄성을 가지면서 비전도성인 물질이 사용될 수 있다.
상기 절연 테이프 또는 탄성재(6)를 전극에 적용하는 시점은 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 전극(1)을 분리막(5)에 적층시키기 이전의 임의의 시점에 또는 전극(1)을 분리막(5)에 적층시킨 후의 임의의 시점에 적용할 수 있다.
절연 테이프(6)를 전극에 적용하는 경우, 절연 테이프의 접착면이 전극 상면 및 전극 상면과 수직을 이루는 부분에 부착되도록 한다.
스티렌-부타디엔 고무 슬러리와 같은 탄성재를 전극에 적용하는 경우, 슬러리를 전극에 적용한 후에 건조하는 후속 공정이 더 필요할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태가 도 6a 내지 6c에 도시되어 있다.
도 6a를 참조하면, 절연 테이프 2매(4',4”)를 준비하고, 상기 절연 테이프(4',4”)의 접착면이 전극(1)의 상면과 하면에 부착되도록 한다. 상기 절연 테이프 2매(4',4”)는 동일한 길이를 가질 수 있다.
이어서, 도 6b를 참조하면, 상기 절연 테이프(4',4”) 각각을 전극 상면과 수직을 이루는 전극 두께방향 단면 및 전극 하면과 수직을 이루는 전극 두께방향 단면에 밀착되게 부착시킨다. 이와 같이 부착시킨 후에 절연 테이프 여분이 있을 경우, 도 6b에 도시된 바와 같은 꼬리부가 형성되도록 한다. 상기 꼬리부는 분리막의 눌림/단선의 완화에 일조할 수 있다.
이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 절연 테이프(4',4”)가 부착된 전극(1)을 분리막(5) 위에 적층시킨다.
상기 실시양태를 제조하는 공정은 2매의 절연 테이프(4',4”)를 전극 단부의 상면과 하면에 부착시킨 후에 전극 두께방향 단부에 밀착되게 부착되도록 하는 공정으로 이루어지므로, 공정이 단순하고 간단하게 이루어지는 장점이 있다. 이러한 공정은, 이후 기재되는 도 8의 실시양태에서 절연 테이프 중앙부를 구부리기 위해 복잡한 시설 및 공정이 필요한 점을 감안하면 매우 유리한 공정상의 이점이라 할 수 있다. 또한, 도 6a 내지 6c에 따른 공정에 따르면, 절연 테이프가 전극에 보다 밀착되게 부착될 수 있는 이점도 갖는다.
도 6a 내지 도 6c에서 사용되는 절연 테이프의 소재, 두께, 폭 및 절연 테이프에 사용되는 접착제 소재는 도 3 내지 5의 실시양태와 동일한 내용이 적용되므로, 도 3 내지 5와 관련하여 기재된 내용을 참조한다.
절연 테이프가 전극 상면 및 하면에 부착되는 길이 역시 본 발명의 목적에 부합하지 않는 한 특별히 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시양태에서, 전극의 상면 또는 하면에 부착되는 절연 테이프의 길이는 5 내지 20 ㎛일 수 있고, 꼬리부의 길이는 5 내지 10 ㎛일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태가 도 8에 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 1매의 절연 테이프(4)의 중앙부가 구부러지도록 준비되어 있고, 전극 free edge가 상기 절연 테이프(4)에 부착되는 공정을 거쳐 제조된다.
도 8에서 제조된 절연 테이프가 처리된 전극 역시 젤리롤 형태로 권취시 분리막 눌림 및/또는 단선이 완화 또는 방지되는 효과를 갖게 된다. 다만, 본 실시양태에서는, 전술한 바와 같이, 절연 테이프(4)의 중앙부를 구부리는 시설이 필요하고, 또한, 곡률을 가졌던 절연 테이프(4)를 전극의 상면, 상면과 수직을 이루는 두께방향 단부 및 하면에 밀착되게 부착될 수 있도록 주의를 기울여야 한다.
전술한 바와 같이 제조된 전극조립체는 젤리롤 형태로 권취되어 전지캔에 수납된 후에 전해액을 주입하여 전기화학소자로 제조되어 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용가능한 전기화학소자에 대해서는 하기에서 설명한다.
본 발명에서 사용가능한 양극 활물질과 음극 활물질, 또한 양극 전류집전체와 음극 전류집전체는 당업계에서 통상적으로 사용될 수 있는 것이면 특별한 제한없이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질로는 통상적으로 리튬함유 전이금속 산화물 또는 리튬 칼코게나이드 화합물을 모두 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, 또는 LiNi1 -x- yCoxMyO2 (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
양극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 알루미늄, 티탄 또는 이들의 합금, 알루미늄 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있다.
음극 집전체로는 스테인레스강, 니켈, 구리, 티탄 또는 이들의 합금, 구리 또는 스테인레스강의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은을 표면 처리시킨 것 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 전극 활물질층과 전류집전체가 동일한 위치에서 단부를 형성하는 전극을 포함하는 전극 조립체에 있어서,
    전극 단부와 분리막 사이에 절연 테이프가 개재되어 있으며,
    상기 전극 단부 외측으로 절연 테이프가 연장되어 있고, 상기 분리막이 절연 테이프 외측으로 연장되어 있는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 테이프는 전극 폭과 동일한 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단부는 전극 조립체가 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취시 권취 종결부에 위치하는 단부인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극이 양극, 음극 또는 양극과 음극 둘다인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 테이프가 분리막에 접착되어 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단부의 대향 전극 단부를 절연 테이프 또는 탄성재가 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄성재가 스티렌-부타디엔 고무인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단부의 대향 전극 단부과 상기 대향 전극 단부에 인접한 분리막 사이에 절연 테이프가 더 개재되어 있고,
    상기 대향 전극 단부 외측으로 절연 테이프가 연장되어 있으며,
    상기 분리막이 절연 테이프 외측으로 연장되어 있는
    전극 조립체.
  9. 삭제
  10. 분리막이 절연 테이프 외측으로 연장되어 있도록 분리막에 절연 테이프를 적층시키는 단계, 및
    상기 절연 테이프가 전극 단부 외측으로 연장되어 있도록 상기 절연 테이프 위에 전극을 적층시키는 단계를 포함하는
    제1항에 기재된 전극조립체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극 단부의 대향 전극 단부에 절연 테이프 또는 탄성재 슬러리를 적용하는 단계를 더 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제1항 내지 제8항중 어느 한 항의 전극 조립체를 젤리롤 형태로 포함하는 전기화학소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기화학소자가 리튬이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.

KR1020130150012A 2012-12-07 2013-12-04 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자 KR101446160B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2013/011189 WO2014088332A1 (ko) 2012-12-07 2013-12-05 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
CN201380027074.8A CN104350640B (zh) 2012-12-07 2013-12-05 具有带的电极组件和包含所述电极组件的电化学装置
JP2015535588A JP6049892B2 (ja) 2012-12-07 2013-12-05 テーピング処理された電極組立体及びそれを含む電気化学素子
TW102144826A TWI476983B (zh) 2012-12-07 2013-12-06 具膠帶的電極組件及包含該電極組件的電化學裝置
US14/269,264 US10096856B2 (en) 2012-12-07 2014-05-05 Electrode assembly with tape and electrochemical device comprising the same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120142030 2012-12-07
KR1020120142021 2012-12-07
KR1020120142030 2012-12-07
KR20120142021 2012-12-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140074220A KR20140074220A (ko) 2014-06-17
KR101446160B1 true KR101446160B1 (ko) 2014-10-01

Family

ID=51127480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130150012A KR101446160B1 (ko) 2012-12-07 2013-12-04 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10096856B2 (ko)
JP (1) JP6049892B2 (ko)
KR (1) KR101446160B1 (ko)
CN (1) CN104350640B (ko)
TW (1) TWI476983B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11462772B2 (en) 2016-11-24 2022-10-04 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly comprising separator having insulation-enhancing part formed on edge portion of electrode

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102124106B1 (ko) 2015-11-26 2020-06-18 주식회사 엘지화학 이차전지
KR20200143979A (ko) * 2019-06-17 2020-12-28 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JPWO2021187348A1 (ko) * 2020-03-19 2021-09-23
KR20230076653A (ko) * 2021-11-24 2023-05-31 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 생산을 위한 vr 기반의 시뮬레이션 방법 및 장치
WO2023177199A1 (ko) * 2022-03-16 2023-09-21 주식회사 엘지에너지솔루션 젤리롤형 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀, 및 원통형 전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066307A (ko) * 1999-04-15 2000-11-15 김순택 리튬 이온 폴리머 전지 및 그 제조방법
JP2006024452A (ja) 2004-07-08 2006-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液一次電池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200173953Y1 (ko) 1998-01-21 2000-03-02 손욱 이차전지의 전극
US6645675B1 (en) 1999-09-02 2003-11-11 Lithium Power Technologies, Inc. Solid polymer electrolytes
US8021775B2 (en) * 2001-07-13 2011-09-20 Inventek Corporation Cell structure for electrochemical devices and method of making same
US7335448B2 (en) 2002-05-30 2008-02-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lithium ion secondary battery
JP4201619B2 (ja) * 2003-02-26 2008-12-24 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池、及びそれに使用する電極の製造方法
JP4382557B2 (ja) * 2004-03-30 2009-12-16 日立マクセル株式会社 非水二次電池
KR20080057629A (ko) 2006-12-20 2008-06-25 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체와 그를 이용한 원통형 이차전지
KR100911999B1 (ko) * 2008-01-28 2009-08-14 주식회사 엘지화학 절연특성이 향상된 전지
JP5089656B2 (ja) * 2008-06-25 2012-12-05 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池用電極構造体、その製造方法、および非水電解質二次電池
KR101106377B1 (ko) * 2009-07-16 2012-01-18 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101062681B1 (ko) * 2009-10-13 2011-09-06 주식회사 엘지화학 무지부 전체가 절연보호되어 있는 젤리-롤형 이차 전지
JP2013012349A (ja) * 2011-06-28 2013-01-17 Fdk Twicell Co Ltd アルカリ蓄電池
JP2013073494A (ja) 2011-09-28 2013-04-22 Mizuho Information & Research Institute Inc 渉外支援システム、渉外支援方法及び渉外支援プログラム
JP2013073794A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Panasonic Corp 非水電解質二次電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000066307A (ko) * 1999-04-15 2000-11-15 김순택 리튬 이온 폴리머 전지 및 그 제조방법
JP2006024452A (ja) 2004-07-08 2006-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電解液一次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11462772B2 (en) 2016-11-24 2022-10-04 Lg Energy Solution, Ltd. Electrode assembly comprising separator having insulation-enhancing part formed on edge portion of electrode

Also Published As

Publication number Publication date
JP6049892B2 (ja) 2016-12-21
KR20140074220A (ko) 2014-06-17
TW201440294A (zh) 2014-10-16
US20140242433A1 (en) 2014-08-28
JP2015534239A (ja) 2015-11-26
US10096856B2 (en) 2018-10-09
TWI476983B (zh) 2015-03-11
CN104350640A (zh) 2015-02-11
CN104350640B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101676406B1 (ko) 스택-폴딩형 전극 조립체
KR101446160B1 (ko) 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
US20170005318A1 (en) Laminated-type battery and method for manufacturing the same
JP5875803B2 (ja) 非水電解質二次電池及びその製造方法
KR101822841B1 (ko) 탭-리드 결합부가 일측에 접하는 구조를 가진 전극조립체를 포함하는 전지 셀 및 이의 제조방법
US20120196167A1 (en) Electrode assembly for a battery and method for manufacturing same
JP2019067653A (ja) 非水電解液二次電池
KR101838350B1 (ko) 젖음성이 개선된 전기화학소자용 전극 조립체 및 이의 제조 방법
KR20090027314A (ko) 양면 접착 테이프에 의해 안전성이 향상된 리튬 이차전지
EP3163663B1 (en) Stack-folding typed electrode assembly
JP2013025999A (ja) 非水二次電池
CN105470452A (zh) 蓄电元件
KR20160074209A (ko) 각형 만곡 이차전지 및 이의 제조방법
KR102028167B1 (ko) 이차 전지 및 그의 제조방법
JP4297711B2 (ja) 電気化学素子
KR101684391B1 (ko) 안전 분리막을 가진 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR101684381B1 (ko) 안전 분리막을 가진 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20160066202A (ko) 전지케이스의 외면에 고정 부재가 형성되어 있는 전지셀 및 제조 방법
CN114944471B (zh) 二次电池的制造方法
WO2014088332A1 (ko) 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR101519074B1 (ko) 전극조립체의 제조방법
WO2021192258A1 (ja) 電極体、蓄電素子および蓄電モジュール
KR101731631B1 (ko) 전극조립체의 제조방법, 그에 의해 제조된 전극조립체 및 그를 포함하는 전기화학소자
CN117747910A (zh) 非水二次电池
KR20120086048A (ko) 이차전지용 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170718

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180619

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190625

Year of fee payment: 6