KR101615220B1 - 이차전지의 전극조립체 - Google Patents

이차전지의 전극조립체 Download PDF

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KR101615220B1
KR101615220B1 KR1020130038421A KR20130038421A KR101615220B1 KR 101615220 B1 KR101615220 B1 KR 101615220B1 KR 1020130038421 A KR1020130038421 A KR 1020130038421A KR 20130038421 A KR20130038421 A KR 20130038421A KR 101615220 B1 KR101615220 B1 KR 101615220B1
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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

Abstract

본 발명에 따른 이차전지의 전극조립체는 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서, 상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지의 전극조립체{the secondary battery of electrode assembly}
본 발명은 충전 및 방전이 가능한 이차전지의 전극조립체에 관한 것이다.
1차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 2차 전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행 중이다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 2차 전지 등이 있다.
이와 같은 2차 전지의 전극조립체를 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다. 소형 2차 전지의 경우 양극판 및 음극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되고 있다.
한편 최근에는 고용량의 전류를 충전 및 방전하기 위하여 양극판과 음극판이 복수의 전극판을 구비하는 경우가 많다. 그러나 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 권취하여 형성하므로 다수의 양극탭과 다수의 음극탭을 원하는 위치에 각자 중첩하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 US 20110067227 A1 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법은 제1 활물질이 코팅된 제1 활물질부 및 상기 제1 활물질부의 일측에 서로 이격된 상태로 배치된 복수의 제1 무지부들을 구비하는 제1 전극판을 준비하는 단계; 제2 활물질이 코팅된 제2 활물질부 및 상기 제2 활물질부의 일측에 서로 이격된 상태로 배치된 복수의 제2 무지부들을 구비하는 제2 전극판을 준비하는 단계; 세퍼레이터를 준비하는 단계; 상기 세퍼레이터를 상기 제1 전극판 및 상기 제2 전극판 사이에 개재한 채로 권취하는 단계; 및 상기 제1 무지부들의 비중첩 부분 및 상기 제2 무지부들의 비중첩 부분을 제거하여 상기 제1 전극판에 대응하는 제1 전극탭군 및 상기 제2 전극판에 대응하는 제2 전극탭군을 형성하는 단계;를 포함하는 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법을 제시하고 있다.
그런데 종래기술은 상기 제1 무지부들의 비중첩 부분 및 제2 무지부들의 비중첩 부분을 제거하는 과정에서 상기 제거된 물질이 상기 제1전극판, 세퍼레이터, 및 제2전극판 사이로 각각 난입될 수 있는 문제점이 있다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 이차전지의 전극조립체의 개발이 필요한 실정이다.
US 20110067227 A1 (2011.03.24)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제1전극탭들과 제2전극탭들의 비중첩부분을 제거하는 과정 없이도 제1전극탭들과 제2전극탭들을 각자 원하는 위치에 적층할 수 있는 이차전지의 전극조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 이차전지의 전극조립체는 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서, 상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1전극탭과 제2전극탭은 동일면 상에 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전극탭과 제2전극탭은 동일면 상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학 식 1에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 1) X = nw + nt + d, n = 0 ~ n
(수학식 2) Y = mw + mt + (w-W2-d'), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 형성되는 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 3에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 4에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 3) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 4) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 5에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 6에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 5) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 6) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 7에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 8에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 7) X = floor([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 8) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 0
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 9에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 10에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 9) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 10) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 0
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 11에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 12에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 11) X = nw + nt + d, n = 0 ~ n
(수학식 12) Y = mw + mt + (w-W2-d'), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 13에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 14에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 13) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 14) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 15에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 16에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 15) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 16) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 17에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 18에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 17) X = floor([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 18) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 1
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
또한, 상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 19에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 20에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 19) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 20) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 1
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체는 제1전극탭들과 제2전극탭들을 각자 원하는 위치에 용이하게 적층할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지의 전극조립체를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지의 전극조립체를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 이차전지의 전극조립체를 나타낸 측면도
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 이차전지의 전극조립체를 나타낸 측면도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체는 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 제1전극판과 제2전극판에 제1분리막이 개재되어 권취된다.
제1전극판은 다수의 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성된다.
제2전극판은 다수의 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성된다.
이 때, 이차전지의 전극조립체는 권취시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하여 구성된다.
좀 더 상세하게, 이차전지의 전극조립체는 1회 권취시 제1면/적층면/제2면 구조로 적층되고, 2회 권취시 제1면/적층면/제2면/적층면/제3면 구조로 적층되고, 3회 권취시 제1면/적층면/제2면/적층면/제3면/적층면/제4면으로 적층되고, 4회 권취시 제1면/적층면/제2면/적층면/제3면/적층면/제4면/적층면/제5면, …으로 적층된다.
<실시예 1>
본 발명의 실시예 1에 따른 이차전지의 전극조립체에 있어서, 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 동일면 상에 일정간격 이격되게 배치될 수 있으며, 좀 더 상세하게는 제1전극탭과 제2전극탭이 제1면의 일측, 제3면의 일측, 제5면의 일측, … 상에 서로 일정간격 이격되게 배치될 수 있다.
이 때, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작위치(X)는 하기 수학식 1에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작위치(Y)는 하기 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 1) X = nw + nt + d, n = 0 ~ n
(수학식 2) Y = mw + mt + (w-W2-d'), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 형성되는 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
이 때, w는 이차전지의 전극조립체가 일정간격으로 권취되는 권취방향 폭을 의미하며, t는 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 권취방향 거리를 의미하며, d'는 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 형성되는 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 권취방향 거리를 의미하며, W2는 제2전극탭의 권취방향 폭을 의미하며, n은 제1전극판이 권취된 횟수, m은 제2전극판이 권취된 횟수를 의미한다.
수학식 1, 수학식 2에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들과 제2전극탭(120)들이 각자 중첩되는 구조로 권취된다.
단, 수학식 1, 수학식 2에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 소수점이하로 내려갈 수 있다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 3에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 4에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 3) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 4) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
수학식 3, 수학식 4에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100) 역시 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들과 제2전극탭(120)들이 각자 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 3, 수학식 4에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 5에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 6에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 5) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 6) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
수학식 5, 수학식 6에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100) 역시 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들과 제2전극탭(120)들이 각자 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 5, 수학식 6에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 7에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 8에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 7) X = floor([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 8) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 0
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
수학식 7, 수학식 8에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들과 제2전극탭(120)들이 각자 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 7, 수학식 8에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 9에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 10에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 9) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 10) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 0
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
수학식 9, 수학식 10에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들과 제2전극탭(120)들이 각자 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 9, 수학식 10에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다
<실시예 2>
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지의 전극조립체에 있어서, 제1전극탭과 제2전극탭은 동일면 상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치될 수 있으며, 좀 더 상세하게는 제1전극탭이 제1면의 일측, 제2면의 일측, 제3면의 일측, … 상에 배치되고, 제2전극탭이 제1전극탭과 각각 이격되어 제1면의 타측, 제2면의 타측, 제3면의 타측, … 상에 배치될 수 있다,
이 때, 수학식 1, 수학식 2에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭들(110)이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
단, 수학식 1, 수학식 2에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 소수점이하로 내려갈 수 있다.
또한, 수학식 3, 수학식 4에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭들(110)이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 5, 수학식 6에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 7, 수학식 8에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 9, 수학식 10에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 3, 수학식 4/수학식 5, 수학식 6/수학식 7, 수학식 8/ 수학식 9, 수학식 10에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다
<실시예 3>
본 발명의 실시예 2에 따른 이차전지의 전극조립체에 있어서, 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에서 일정간격 이격되게 배치될 수 있으며 제1전극탭이 제1면의 일측, 제3면의 일측, 제5면의 일측, … 상에 배치되고, 제2전극탭이 제2면의 일측, 제4면의 일측, … 상에 배치될 수 있다,
이 때, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 11에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 12에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 11) X = nw + nt + d, n = 0 ~ n
(수학식 12) Y = mw + mt + (w-W2-d'), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
수학식 11, 수학식 12에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)이 서로 중첩되고, 일면 상측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
단, 수학식 11, 수학식 12에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 소수점이하로 내려갈 수 있다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 13에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 14에 의해 결정된다.
(수학식 13) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 14) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
수학식 13, 수학식 14에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)이 서로 중첩되고, 일면 상측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 15에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 16에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 15) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
(수학식 16) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
수학식 15, 수학식 16에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)이 서로 중첩되고, 일면 상측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 17에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 18에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 17) X = floor([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 18) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 1
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
수학식 17, 수학식 18에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)이 서로 중첩되고, 일면 상측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 제1전극판에서 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 하기 수학식 19에 의해서 결정될 수 있으며, 제2전극판에서 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 하기 수학식 20에 의해 결정될 수 있다.
(수학식 19) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = n ~ 0
(수학식 20) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = m ~ 1
w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
W2: 제2전극탭의 폭
n, m: 권취 횟수
k = 2 ~ 5 사이의 정수
ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
수학식 19, 수학식 20에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 일면 하측에 제1전극탭(110)이 서로 중첩되고, 일면 상측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 13, 수학식 14/수학식 15, 수학식 16/수학식 17, 수학식 18/수학식 19, 수학식 20에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다.
<실시예 4>
본 발명의 실시예 4에 따른 이차전지의 전극조립체에 있어서, 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치될 수 있으며, 좀 더 상세하게는 제1전극탭이 제1면의 일측, 제3면의 일측, 제5면의 일측, … 상에 배치되고, 제2전극탭이 제2면의 타측, 제4면의 타측, … 상에 배치될 수 있다,
이 때, 수학식 11, 수학식 12에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면 상측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
단, 수학식 11, 수학식 12에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 소수점이하로 내려갈 수 있다.
또한, 수학식 13, 수학식 14에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면 상측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 15, 수학식 16에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 일측으로부터 권취되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면 상측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 17, 수학식 18에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면 상측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
또한, 수학식 19, 수학식 20에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 이차전지의 전극조립체(100)는 길이방향 타측으로부터 권취되며, 도 4에 도시된 바와 같이, 일면 상측에 제1전극탭(110)들이 서로 중첩되고, 타면 하측에 제2전극탭(120)들이 서로 중첩되는 구조로 권취된다.
이 때, 수학식 13, 수학식 14/수학식 15, 수학식 16/수학식 17, 수학식 18/수학식 19, 수학식 20에 의해 권취된 이차전지의 전극조립체는 X와 Y의 값이 모두 정수이므로 치수를 맞추기가 용이하다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체는 제1전극탭들과 제2전극탭들을 각자 원하는 위치에 용이하게 적층할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 본 발명의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체
110 : 제1전극탭
120 : 제2전극탭

Claims (15)

  1. 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서,
    상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하며,
    상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 3에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 4에 의해 결정되는 이차전지의 전극조립체.
    (수학식 3) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
    (수학식 4) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
    w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
    t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
    d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
    d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
    W2: 제2전극탭의 폭
    n, m: 권취 횟수
    k = 2 ~ 5 사이의 정수
    floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
  2. 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서,
    상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하며,
    상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 5에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 6에 의해 결정되는 이차전지의 전극조립체.
    (수학식 5) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
    (수학식 6) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 0 ~ m
    w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
    t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
    d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
    d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
    W2: 제2전극탭의 폭
    n, m: 권취 횟수
    k = 2 ~ 5 사이의 정수
    ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전극탭과 제2전극탭은 동일면 상에 일정간격 이격되게 배치되는 이차전지의 전극조립체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1전극탭과 제2전극탭은 동일면 상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 이차전지의 전극조립체.
  5. 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서,
    상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하며,
    상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 13에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 14에 의해 결정되는 이차전지의 전극조립체.
    (수학식 13) X = floor([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
    (수학식 14) Y = floor([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
    w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
    t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
    d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
    d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
    W2: 제2전극탭의 폭
    n, m: 권취 횟수
    k = 2 ~ 5 사이의 정수
    floor(x): x보다 크지 않은 최대의 정수
  6. 제1전극판과 제2전극판이 순차적으로 적층되며, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 제1분리막이 끼워져 권취되는 이차전지의 전극조립체에 있어서,
    상기 제1전극판은 제1전극탭이 형성되는 일면과 제1전극탭이 형성되지 않은 타면으로 구성되며, 상기 제2전극판은 제2전극탭이 형성되는 일면과 제2전극탭이 형성되지 않는 타면으로 구성되며, 제1전극판 및 제2전극판은 상기 일면과 상기 타면의 사이에는 권취 시마다 그 폭이 일정간격만큼 증가되는 적층면을 더 포함하며,
    상기 제1전극탭이 형성되는 시작 위치(X)는 제1전극판에서 하기 수학식 15에 의해서 결정되며, 상기 제2전극탭이 형성되는 시작 위치(Y)는 제2전극판에서 하기 수학식 16에 의해 결정되는 이차전지의 전극조립체.
    (수학식 15) X = ceil([nw + nt + d]/k), n = 0 ~ n
    (수학식 16) Y = ceil([mw + mt + (w-W2-d')]/k), m = 1 ~ m
    w: 이차전지의 전극조립체 단위 권취 폭
    t: 이차전지의 전극조립체를 1회 권취 시 적층되는 높이
    d: 제1전극판의 시작 위치에서 최초 제1전극탭이 형성되는 시작 위치까지의 거리
    d': 이차전지의 전극조립체를 최초 권취시 최초 적층면의 시작위치로부터 최초 제2전극탭이 형성되는 마지막 위치까지의 거리
    W2: 제2전극탭의 폭
    n, m: 권취 횟수
    k = 2 ~ 5 사이의 정수
    ceil(x): x보다 작지 않은 최소의 정수
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에 일정간격 이격되게 배치되는 이차전지의 전극조립체.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1전극탭과 제2전극탭은 서로 다른 면상에서 반대방향으로 일정간격 이격되게 배치되는 이차전지의 전극조립체.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
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