KR101586793B1 - Electrode assembly and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취되어 있는 전극조립체로서, 상기 양극이 상기 전극조립체 내부에 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역(non-coating area) 및 상기 무지 구역 상에 부착되어 있는 양극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 양극과 대면하는 전극조립체가 제공된다. 본 발명의 다른 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취시켜 전극조립체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전극조립체의 내부에서 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 상에 양극 탭을 부착시킨 양극을 형성하는 단계; 및 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극으로부터, 상기 양극 탭이 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극의 부분을 권취 방향으로 제거하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고율 방전시에도 양극 탭이 그의 양쪽으로 양극과 접촉하게 되는 구성에 의해 확실하게 전극 사이의 단락을 방지함으로써 안전성이 근본적으로 확보된 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공할 수 있다.The present invention relates to an electrode assembly and a method of manufacturing the same. According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, the positive electrode being wound in a non-coated area and a positive electrode tab attached on the non-coating area, wherein the positive electrode tab faces the positive electrode with the separator interposed therebetween in a direction perpendicular to the winding direction. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode in a cylindrical shape, Forming a positive electrode having a positive electrode tab attached thereto; And removing the portion of the negative electrode facing the positive electrode tab across the separation membrane in the winding direction from a negative electrode facing the positive electrode tab in a direction perpendicular to the winding direction with the separator interposed therebetween, A method of manufacturing an assembly is provided. According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode assembly in which the safety is fundamentally secured by reliably preventing short-circuiting between the electrodes by a configuration in which the positive electrode tab is brought into contact with the positive electrode at both high- Can be provided.
Description
본 발명은 전극조립체, 더욱 구체적으로는 이차전지에서 양극 탭 주변에서 발생하는 단락의 위험성을 해결한 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and, more particularly, to an electrode assembly that solves the risk of a short circuit occurring around a positive electrode tab in a secondary battery, and a method of manufacturing the same.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. Electrochemical devices have attracted the greatest attention in this respect, among which the development of rechargeable secondary batteries has become a focus of attention. In recent years, in order to improve the capacity density and specific energy in developing such batteries, And research and development on the design of the battery.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution .
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위 셀이 적층 또는 권취된 구조로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 케이스에 내장되고, 그 내부에 전해액이 주입 또는 함침됨으로써 구성된다.Generally, a lithium secondary battery has a structure in which a unit cell composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is laminated or wound and embedded in a case of a metal can or a laminate sheet, .
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 폴딩형 전극조립체(젤리-롤)와, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 그 사이에 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체로 분류된다. 그 중, 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. A folding type electrode assembly (jelly-roll) in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode coated with an active material and a plurality of positive electrodes and negative electrodes of a predetermined size are sequentially laminated in a state in which a separator is interposed therebetween And are classified into one stacked electrode assembly. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has an advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
도 1 및 도 2는 각각 종래의 젤리-롤형 전극조립체의 권취 전과 후에 대한 개략적 단면도이다.1 and 2 are schematic cross-sectional views of a conventional jelly-roll type electrode assembly before and after winding.
도 1 및 도 2를 참고하면, 젤리-롤형 전극조립체(100)는 양극(101), 음극(103) 및 이들 사이에 개재된 분리막(도시되어 있지 않음)의 적층체(110)가 권취되어 형성되며, 또한 상기 권취된 젤리-롤형 전극조립체(100)에는 양극의 무지 구역(non-coating area)(120), 즉 양극집전체 상에 양극활물질이 도포되지 않은 구역에 부착된 양극 탭(130)이 구비되어 있다. 이러한 구성의 젤리-롤형 전극조립체(100)는 고율 방전시 전극 탭, 특히 양극 탭(130)의 발열에 의해 그와 이웃하고 있는 분리막(102)이 수축 또는 손상하게 되며, 그 결과로서 양극(101), 특히 양극 탭(130)과 음극(103)이 서로 접촉하게 되어 단락이 생길 수 있다.1 and 2, the jelly-roll
이러한 문제점을 극복하기 위해서, 양극 탭의 발열에 의한 양극과 음극간의 단락 현상을 방지하여 안정성이 개선된 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지의 개발이 여전히 요구되고 있다.In order to overcome such a problem, development of a jelly-roll type electrode assembly having improved stability by preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode due to heat generation of the positive electrode tab and a secondary battery having the same is still desired.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 양극 탭 주변에서 단락의 발생 위험성을 제거시킨 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrode assembly in which the risk of short circuit is eliminated at the periphery of a positive electrode tab, and a secondary battery having the electrode assembly.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취되어 있는 전극조립체로서, 상기 양극이 상기 전극조립체 내부에 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 및 상기 무지 구역 상에 부착되어 있는 양극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 양극과 대면하는 전극조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly comprising: And a positive electrode tab attached on the non-coated area, wherein the positive electrode tab faces the positive electrode with a separator interposed therebetween in a direction perpendicular to the winding direction.
본 발명의 다른 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취시켜 전극조립체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 전극조립체의 내부에서 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 상에 양극 탭을 부착시킨 양극을 형성하는 단계; 및 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극으로부터, 상기 양극 탭이 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극의 부분을 권취 방향으로 제거하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode in a cylindrical shape, Forming a positive electrode having a positive electrode tab attached thereto; And removing the portion of the negative electrode facing the positive electrode tab across the separation membrane in the winding direction from a negative electrode facing the positive electrode tab in a direction perpendicular to the winding direction with the separator interposed therebetween, A method of manufacturing an assembly is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고율 방전시에도 양극 탭이 그의 양쪽으로 양극과 접촉하게 되는 구성에 의해 확실하게 전극 사이의 단락을 방지함으로써 안전성이 근본적으로 확보된 전극조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electrode assembly in which the safety is fundamentally secured by reliably preventing short-circuiting between the electrodes by a configuration in which the positive electrode tab is brought into contact with the positive electrode at both high- Can be provided.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 및 도 2는 각각 종래의 젤리-롤형 전극조립체의 권취 전과 후에 대한 개략적 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 권취 전과 후에 대한 개략적 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 and 2 are schematic cross-sectional views of a conventional jelly-roll type electrode assembly before and after winding.
3 and 4 are schematic cross-sectional views of the electrode assembly before and after winding according to an embodiment of the present invention, respectively.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 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.It is to be understood that both the foregoing description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention, as claimed. Accordingly, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
최근, 하이브리드 전기 자동차(HV), 전기 자동차(EV)나 전력 저장 등에도 이차전지가 사용되면서 대용량 환경에 따른 이차전지의 사용이 필요하게 되고, 이에 따라 전지의 크기 및 용량도 계속 증가하고 있다고 할 수 있다. 이러한 이차전지는 내부의 전기화학적 반응에 의하여 충전 또는 방전이 끊임없이 반복적으로 일어나므로 이와 같이 이차전지가 고용량화되는 경우 상기 잦은 충방전에 따른 발열의 증가 및 그에 따른 단락을 초래하게 되며, 그 결과 전지의 발화 등의 심각한 안정성 문제를 크게 증대시킨다. In recent years, secondary batteries have been used in hybrid electric vehicles (HV), electric vehicles (EV), electric power storage, etc., and it is necessary to use secondary batteries according to a large-capacity environment. . In such a secondary battery, charging or discharging occurs repeatedly due to an internal electrochemical reaction. Therefore, when the secondary battery has a high capacity, heat generation due to frequent charging and discharging is increased and a short circuit is caused. As a result, And greatly increases the serious stability problems such as ignition.
본 발명의 일 측면에 따라, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취되어 있는 전극조립체로서, 상기 양극이 상기 전극조립체 내부에 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 및 상기 무지 구역 상에 부착되어 있는 양극 탭을 포함하고, 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 양극과 대면하는 전극조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the positive electrode is an unoccupied region in which the active material is not coated, And a positive electrode tab attached on the non-coated area, wherein the positive electrode tab faces the positive electrode with a separator interposed therebetween in a direction perpendicular to the winding direction.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 권취 전과 후에 대한 개략적 단면도이다.3 and 4 are schematic cross-sectional views of the electrode assembly before and after winding according to an embodiment of the present invention, respectively.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전극조립체(200)는 양극(201,204), 음극(203) 및 이들 사이에 개재된 분리막(도시되어 있지 않음)의 적층체(210)가 권취되어 형성된다. 또한, 상기 전극조립체(200)에는 양극의 무지 구역(220), 즉 양극집전체 상에 양극활물질이 도포되지 않은 구역에 부착된 양극 탭(230)이 구비되어 있다. 여기까지는 종래 기술, 예컨대 앞서 설명한 도 1 및 도 2의 전극조립체(100)와 동일하거나 유사한 구성을 갖는다.3 and 4, the
그러나, 본 발명의 일 실시양태에 따른 전극조립체(200)에서는 상기 양극 탭(230)이 두께 방향으로, 예컨대 권취시 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 다른 층의 양극(204)과 대면한다. 구체적으로는, 양극(201)의 무지 구역(220) 내에서 양극(201)의 양극집전체와 전기적으로 결합되어 있는 양극 탭(230)은 상기 양극(201)의 권취 방향에 대해 수직인 방향으로 양쪽으로 2개의 분리막(도시되어 있지 않음)과 접촉하고 있다. 종래 기술에서는, 이들 각각의 분리막 너머로 한쪽에 음극(203)이 위치하고 또한 다른 쪽에도 음극(203)이 위치하여 권취되어 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시양태에 따라, 상기 양극 탭(230)은 상기 음극들(230)을 거치지 않고서 다른 층의 양극(204), 즉 양극집전체 또는 양극활물질층과 접촉하게 된다. 이러한 동일한 양극들(201,204), 즉 양극 탭(230)과 다른 층의 양극(204) 사이의 접촉은 예컨대 상기 양극 탭(230)이 두께 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극(203)의 부분, 즉 음극집전체 및 음극활물질층을 권취 방향으로 제거함으로써 달성된다(도 4를 참고하면 더욱 명확하게 확인될 수 있다).However, in the
따라서, 이러한 동일한 양극끼리의 접촉으로 인해, 고율 방전시 양극 탭(230)의 발열에 의해 분리막이 수축 또는 손상하게 될 경우에도, 양극(201) 또는 양극 탭(230)은 다른 양극(204)과 접촉하게 되므로, 음극(203)과의 단락의 염려가 전혀 생기지 않게 된다.Therefore, even when the separation membrane is shrunk or damaged due to the heat generation of the
이와 같이, 음극(203)은 그의 길이가 권취 방향을 기준으로 하여 상기 양극 탭(230)의 길이의 약 200 내지 약 500%, 바람직하게는 약 300 내지 약 400%가 되도록 제거되어 있다. 이와 같이, 음극(203)의 제거 길이가 전술된 범위 내에 속하면, 전극조립체(200)의 외부 또는 내부의 충격에 대항하여 어느 정도 공차를 가지고서 양극 탭(230) 및 상기 탭과 접속된 양극(201)의 움직이기 때문에 음극(203)과의 단락 위험성을 거의 또는 완전하게 해결할 수 있다. 그러나, 상기 제거되는 음극(203)이 상기 범위보다 짧은 길이로 존재하는 경우 전극조립체(200)의 외부 또는 내부의 충격에 대해 양극(201), 특히 양극집전체로부터 외부로 돌출되어 형성된 양극 탭(230)에 의한 단락의 위험성이 크게 증대될 것이다. 반면, 상기 제거되는 음극(203)이 상기 범위보다 긴 길이로 존재하는 경우에는 그로 인해 제거된 음극활물질만큼 전지 용량이 크게 감소하게 될 것이다.Thus, the length of the
상기 양극과 음극의 양 전극은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. The positive electrode and the negative electrode are not particularly limited, and an electrode active material may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art.
상기 전극활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.Examples of the cathode active material include, but are not limited to, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a combination thereof It is preferable to use a lithium composite oxide. As a non-limiting example of the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of an electrochemical device can be used. In particular, lithium metal or a lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium-adsorbing materials such as graphite or other carbon-based materials and the like are preferable. Non-limiting examples of the positive electrode current collector include aluminum, nickel, or a foil produced by a combination of these. Non-limiting examples of the negative electrode current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil and so on.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전술된 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하는 케이스를 포함하는 이차전지가 제공된다. 상기 케이스로는 전극조립체를 수용할 수 있는 형태라면 제한없이 사용될 수 있고, 그 예로서 원통형, 각형 또는 파우치형 등이 사용될 수 있다. 그 결과, 전극조립체는 수용되는 케이스의 형상에 따라서, 단면이 원형 또는 타원형 등으로 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising: the electrode assembly described above; And a case accommodating the electrode assembly. The case is not limited as long as it can accommodate the electrode assembly. For example, a cylindrical shape, a square shape, a pouch shape, or the like can be used. As a result, the electrode assembly may be formed in a circular or elliptical shape in cross section, depending on the shape of the case to be accommodated.
본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체를 수용하는 전지 캔, 상기 전지 캔의 상단 개구부에 결합하여 상기 캔을 밀봉하는 캡 조립체, 및 상기 전지 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 가스켓을 포함한다. A cylindrical rechargeable battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly, a battery can accommodating the electrode assembly, a cap assembly coupled to an upper opening of the battery can to seal the can, And a gasket interposed therebetween.
또한, 상기 전극조립체의 중앙에는 센터 핀이 삽입될 수 있다. 상기 센터 핀은 전극조립체를 젤리-롤 형태로 권취할 때 권심에 삽입되어 권취를 보다 용이하게 하고, 또한 상기 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용을 한다.A center pin may be inserted into the center of the electrode assembly. The center pin is inserted into the core when the electrode assembly is wound in a jelly-roll form to facilitate winding and also to fix and support the electrode assembly.
상기 센터 핀은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 강철 금속, 예컨대 스테인레스 스틸 소재로 이루어질 수 있으며, 전지의 낙하 및 압착 등 외부 충격이 인가되었을 때, 중공형의 내부구조에 변형 방지 목적을 위하여, 유연한 재질의 금속, 금속산화물 또는 폴리머로 형성될 수도 있다. 따라서, 이러한 센터 핀은 스테인레스 스틸, 구리, 탄탈륨, 티탄, 알루미늄, 니오비움, 아연, 주석, 산화탄탈륨, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화니오비움, 산화아연, 산화주석, 산화구리, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 및 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 이루어질 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다. 또한, 상기 센터 핀은 중공 구조를 가질 수 있으며, 이 경우, 이차전지의 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용할 수 있다. 이때, 상기 캡 조립체를 장착하기 위해 전지 캔의 선단에 마련된 비딩부 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑 부위를 구비한다. 상기 전극조립체는, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 탭이 부착되어 통상적으로 캡 조립체에 접속되고, 음극에는 음극 탭이 부착되어 전지 캔의 하단에 접속된다.The center pin may be made of a steel material such as stainless steel to give a predetermined strength. For the purpose of preventing deformation of the hollow internal structure when external impact such as dropping and pressing of the battery is applied, Or may be formed of a flexible metal, metal oxide or polymer. Thus, such a center pin may be made of a material selected from the group consisting of stainless steel, copper, tantalum, titanium, aluminum, niobium, zinc, tin, tantalum oxide, titanium oxide, aluminum oxide, niobium oxide, zinc oxide, tin oxide, , Polyimide, polyamide, polycarbonate, and polymethyl methacrylate, but is not limited thereto. The center pin may have a hollow structure. In this case, the center pin may act as a passage for discharging gas generated by an internal reaction during charging, discharging and operation of the secondary battery. At this time, a beading portion provided at the tip of the battery can for mounting the cap assembly and a clamping portion for sealing the battery are provided. The electrode assembly has a structure in which a separator is interposed between an anode and a cathode and is wound in a jelly-roll shape. A positive electrode tab is attached to the positive electrode and is typically connected to the cap assembly. A negative electrode tab is attached to the negative electrode, As shown in FIG.
또한, 상기 캡 조립체는 상기 전지 캔의 개방단을 밀봉하고, 양극 단자를 형성하는 탑 캡(top cap), 전지 내부의 온도 상승시 저항이 증가하여 전류를 차단하고, 상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 전지 내부의 압력 상승시 전류를 차단하고 가스를 배기하며, 일면은 상기 PTC 소자에 접촉되고 타면의 일부가 상기 가스켓에 접촉되도록 배치되고, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 안전 벤트(vent)가 구비된다. 여기에, 양극 탭이 접속되어 있는 전류차단소자 등이 더 구비될 수 있다. 이러한 캡 조립체는 전지 캔 상단의 개방단에 결합되며, 전지 캔의 비딩부에 장착된다.The cap assembly may include a top cap sealing the open end of the battery can to form a positive terminal, a resistor interposed between the top cap and the top cap, A PTC (Positive Temperature Coefficient) element disposed on the other side of the battery, a current is intercepted when the pressure inside the battery is increased, a gas is exhausted, one surface is in contact with the PTC element, and a part of the other surface is in contact with the gasket, A connected safety vent is provided. Here, a current blocking element to which a positive electrode tab is connected may be further provided. This cap assembly is coupled to the open end of the top of the battery can and is mounted to the bead of the battery can.
상기 전지 캔의 내부에는 전술된 전극조립체와 더불어 전해액(도시되어 있지 않음)이 수용된다. 본 발명의 전극조립체에서 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 (g-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.An electrolytic solution (not shown) is accommodated in the battery can together with the electrode assembly described above. Electrolyte that may be used in the electrode assembly of the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + comprises Li +, Na +, an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C ( CF 2 SO 2) 3 - anion, or a salt containing an ion composed of a combination of propylene carbonate (PC like), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DMP), dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone Butyrolactone), or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto. The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 분리막을 개재하여 원통형으로 권취시켜 전극조립체를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 양극의 형성 단계 및 음극의 형성 단계를 포함한다. 상기 양극의 형성 단계는 전극조립체의 내부에서 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 상에 양극 탭을 부착시킨 양극을 형성시킨다. 상기 음극의 형성 단계는 상기 양극의 형성 단계에서 형성된 상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극으로부터, 상기 양극 탭이 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극의 부분을 권취 방향으로 제거하는 단계를 포함한다. 여기서, 양극 탭, 양극, 음극 및 분리막은 앞서 본원에서 전극조립체에 관하여 기재된 바와 같다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode assembly by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode in a cylindrical shape. The method includes forming an anode and forming a cathode. The positive electrode forming step may include forming a positive electrode having a positive electrode tab on the non-active area in which the active material is not coated, in the electrode assembly. The negative electrode is formed from a negative electrode facing the positive electrode tab formed on the positive electrode in a direction perpendicular to the winding direction with the separator interposed therebetween, And removing the portion in the winding direction. Here, the positive electrode tab, the positive electrode, the negative electrode, and the separator are as described with respect to the electrode assembly hereinabove.
또한, 상기 양극의 형성 단계에서, 바람직하게는 전극조립체의 권취 전에 양극의 양극집전체 상의 소정의 구역에 활물질이 도포되지 않을 무지 구역을 미리 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 구역에는 미리 활물질을 도포하지 않거나, 또는 이미 양극집전체 상에 일부 또는 전체적으로 도포된 활물질을 상기 결정된 구역으로부터 완전하게 제거할 수 있다. In addition, in the step of forming the positive electrode, it is possible to predetermine an unoccupied region in which the active material is not to be applied to the predetermined region on the positive electrode collector of the positive electrode, preferably before the winding of the electrode assembly. The region thus determined may not be coated with the active material in advance, or the active material partially or wholly applied on the positive electrode collector may be completely removed from the determined region.
이어서, 상기 음극의 형성 단계에서, 상기 양극의 탭을 포함하는 무지 구역으로서 결정된 구역과 비교하여 권취되어 대면하게 되는 음극 상의 구역을 예컨대 절단 등에 의해 제거할 수 있다. 이러한 음극의 제거는 권취 전 또는 권취 후에 실시될 수 있다.Then, in the negative electrode forming step, the area on the negative electrode which is wound up to be compared with the area determined as the ignorable zone including the tab of the positive electrode can be removed, for example, by cutting. Such removal of the negative electrode may be carried out before or after winding.
또한, 이러한 음극의 제거는 그의 길이가 권취 방향을 기준으로 하여 상기 양극 탭의 길이의 약 200 내지 약 500%, 바람직하게는 약 300 내지 약 400%가 되도록 실시한다. 이러한 음극의 제거의 이유는 앞서 본원에서 전극조립체에 관하여 기재된 바와 같다.The removal of the negative electrode is carried out so that its length is about 200 to about 500%, preferably about 300 to about 400% of the length of the positive electrode tab, with respect to the winding direction. The reason for this cathodic removal is as previously described with respect to the electrode assembly herein.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail to facilitate understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
Claims (9)
상기 양극이 상기 전극조립체 내부에 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역(non-coating area) 및 상기 무지 구역 상에 부착되어 있는 양극 탭을 포함하고,
상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 양극과 대면하며,
상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극의 부분이, 권취 방향으로 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
Wherein the positive electrode includes a non-coating area in which no active material is coated in the electrode assembly, and a positive electrode tab attached on the non-coating area,
Wherein the positive electrode tab faces the positive electrode with the separator interposed therebetween in a direction perpendicular to the winding direction,
Wherein a portion of the negative electrode facing the positive electrode tab in a direction perpendicular to the winding direction with the separator interposed therebetween is removed in the winding direction.
권취 방향을 기준으로 하여, 상기 음극의 제거 길이가 상기 양극 탭의 길이의 200 내지 500%인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1,
Wherein the removal length of the negative electrode is 200 to 500% of the length of the positive electrode tab based on the winding direction.
상기 케이스가 원통형, 각형 또는 파우치형인 것을 특징으로 하는 이차전지. 5. The method of claim 4,
Wherein the case is cylindrical, angular, or pouch type.
상기 이차전지가 원통형 캔의 케이스, 상기 원통형 캔의 상단 개구부에 결합하여 상기 캔을 밀봉하는 캡 조립체; 및 상기 캔과 상기 캡 조립체 사이에 개재되는 가스켓을 더 포함하는 원통형 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.5. The method of claim 4,
Wherein the secondary battery includes a case of a cylindrical can, and a cap assembly that is coupled to an upper opening of the cylindrical can to seal the can; And a gasket interposed between the can and the cap assembly.
상기 캡 조립체가
상기 케이스의 개방단을 밀봉하는 탑 캡(top cap);
상기 탑 캡에 접촉되도록 배치된 PTC 소자; 및
일면은 상기 PTC 소자에 접촉되고 타면의 일부가 상기 가스켓에 접촉되도록 배치되고, 상기 전극조립체에 전기적으로 연결된 안전 벤트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차 전지.The method according to claim 6,
The cap assembly
A top cap sealing the open end of the case;
A PTC element disposed to contact the top cap; And
And a safety vent electrically connected to the electrode assembly, the safety vent having a first surface contacting the PTC device and a second surface contacting a portion of the gasket, and a safety vent electrically connected to the electrode assembly.
상기 전극조립체의 내부에서 활물질이 도포되어 있지 않은 무지 구역 상에 양극 탭을 부착시킨 양극을 형성하는 단계; 및
상기 양극 탭이 권취 방향의 수직인 방향으로 그의 양쪽으로 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극으로부터, 상기 양극 탭이 분리막을 사이에 두고 대면하는 음극의 부분을 권취 방향으로 제거하는 단계를 포함하는 전극조립체의 제조방법.1. A method of manufacturing an electrode assembly by winding an anode, a cathode, and a separator between the anode and the cathode in a cylindrical shape,
Forming a positive electrode to which a positive electrode tab is attached on an unoccupied region in which the active material is not coated in the electrode assembly; And
And removing the portion of the negative electrode facing the positive electrode tab in the winding direction from the negative electrode facing the positive electrode tab across the separation membrane in both directions thereof in the direction perpendicular to the winding direction, ≪ / RTI >
권취 방향을 기준으로 하여, 상기 음극의 제거 길이가 상기 양극 탭의 길이의 200 내지 500%인 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein the removal length of the negative electrode is 200 to 500% of the length of the positive electrode tab based on the winding direction.
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