KR101637071B1 - 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀 - Google Patents

부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 조립체의 각 양극판 및 음극판에 복수 개의 무지부를 형성시킴으로써, 전극 조립체를 부분적으로 절곡 가능하도록 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 관한 것이다.
본 발명은 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 상기 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10); 및 상기 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 상기 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀 {ELECTRODE ASSEMBLY HAVING PARTLY FOLDED FUNCTION AND BATTERY CELL INCLUDING THE SAME}
본 발명은 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극 조립체의 각 양극판 및 음극판에 복수 개의 무지부를 형성시킴으로써, 전극 조립체를 부분적으로 절곡 가능하도록 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 관한 것이다.
최근 전기, 전자, 통신 및 컴퓨터 산업이 급속하게 발전함에 따라 고성능, 고안전성의 배터리에 대한 수요가 점차 증대되고 있으며, 특히 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화가 급속도로 확산되면서 이에 따른 배터리의 소형화, 박형화의 요구가 날로 증대되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 최근 가장 많은 관심을 갖고 있는 것이 에너지밀도가 높은 리튬 이차 배터리이다.
리튬 이차 배터리는 수명이 길고 용량이 크다는 장점이 있어, 최근 휴대용 전자기기에 많이 사용되고 있는데, 상기한 리튬 이차 배터리는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 금속 배터리와 리튬 이온 배터리 및 고분자 고체 전해질을 사용하는 리튬 폴리머 배터리 등이 있다. 또한, 리튬 이차 배터리는 전극 조립체를 밀봉하는 외장재의 종류에 따라 각형 캔이 사용되는 각형 배터리, 원통형 캔이 사용되는 원통형 배터리 및 파우치가 사용되는 파우치형 배터리로 구분된다.
상기와 같은 이차 배터리는 다양한 전자기기의 개발에 따라 다양한 환경에 적합하도록 그 형상을 제작할 필요성이 커지고 있다.
그러나 기존의 각형 또는 원통형의 이차 배터리의 경우 그 형상을 자유롭게 변형시켜 사용하는 것이 어려운 실정이다.
하지만 파우치형 이차 배터리의 경우 그 형상을 어느 정도 변화시켜 사용할 수 있는 가능성이 있으므로, 만약 이와 같은 파우치형 이차 배터리의 형상을 자유롭게 변형시킬 수 있게 된다면, 그 사용처의 범위가 크게 확대될 수 있다.
그러나 파우치형 이차 배터리에 있어서도 내장된 전극 조립체가 일정한 형상을 유지해야만 하는 것이 일반적이므로, 이를 적용하기 어려운 문제점이 있다. 따라서 전극 조립체 및 파우치의 형상을 변형시켜 다양한 형태의 파우치형 이차 배터리를 제작하는 기술의 필요성이 제기되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2004-0022764호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전극 조립체의 각 양극판 및 음극판에 복수 개의 무지부를 형성시킴으로써, 전극 조립체를 부분적으로 절곡 가능하도록 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 양극 활물질 층이 형성된 영역의 양극 집전체들 및 음극 활물질 층이 형성된 영역의 음극 집전체들의 두께를 서로 다르게 형성시거나 복수 개의 양극 무지부의 각 사이에 형성된 각 양극 활물질 층들 및 복수 개의 음극 무지부의 각 사이에 형성된 각 음극 활물질 층들의 두께를 서로 다르게 도포함으로써, 전극 조립체의 두께를 부분적으로 다르게 형성시킬 수 있는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀을 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 상기 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10); 및 상기 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 상기 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400);에 의해 달성된다.
이때, 상기 양극판(100)의 각 양극 무지부(130)와 상기 음극판(300)의 각 음극 무지부(330)는 서로 동일 선 상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 단위 전극 조립체(10)는 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)가 서로 동일 선 상에 위치되도록 적층될 수 있다.
그리고 상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(130)는 상기 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 폭 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상호 이격되어 형성되되, 동일한 간격을 갖도록 이격될 수 있다.
또한, 상기 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 상기 양극 집전체(110)들 및 상기 음극 활물질(320) 층이 형성된 영역의 상기 음극 집전체(310)들은 그 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 상기 각 양극 활물질 층(120)들 및 상기 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 상기 각 음극 활물질 층(320)들은 그 두께가 서로 다르게 도포될 수 있다.
한편, 본 발명은 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 상기 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10); 상기 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 상기 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400); 및 상기 복수 개의 단위 전극 조립체(10) 및 분리막 시트(400)가 내장되되, 일 방향으로 절곡 가능하도록 형성되는 절곡부(510)가 적어도 하나 이상 형성되는 파우치(500);를 포함할 수 있다.
이때, 상기 양극판(100)의 각 양극 무지부(130)와 상기 음극판(300)의 각 음극 무지부(330)는 서로 동일 선 상에 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 단위 전극 조립체(10)는 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)가 서로 동일 선 상에 위치되도록 적층될 수 있다.
또한, 상기 절곡부(510)는 상기 각 단위 전극 조립체(10)의 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)와 서로 동일 선 상에 위치되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상기 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 폭 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상호 이격되어 형성되되, 동일한 간격을 갖도록 이격될 수 있다.
또한, 상기 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 상기 양극 집전체(110)들 및 상기 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 상기 음극 집전체(310)들은 그 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 상기 각 양극 활물질 층(120)들 및 상기 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 상기 각 음극 활물질 층(320)들은 그 두께가 서로 다르게 도포될 수 있다.
또한, 상기 절곡부(510)는 상기 파우치(500)의 외면이 내부로 함몰되도록 형성되는 홈으로 마련되어 상기 각 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)를 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 절곡부(510)의 단면은 V자 형태일 수 있다.
이에 의해, 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 전극 조립체의 각 양극판 및 음극판에 복수 개의 무지부를 형성시킴으로써, 전극 조립체를 부분적으로 절곡 가능하도록 하는 효과가 있다.
둘째, 양극 활물질 층이 형성된 영역의 양극 집전체들 및 음극 활물질 층이 형성된 영역의 음극 집전체들의 두께를 서로 다르게 형성시거나 복수 개의 양극 무지부의 각 사이에 형성된 각 양극 활물질 층들 및 복수 개의 음극 무지부의 각 사이에 형성된 각 음극 활물질 층들의 두께를 서로 다르게 도포함으로써, 전극 조립체의 두께를 부분적으로 다르게 형성시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체의 단일 전극 조립체를 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체의 단일 전극 조립체를 도시한 측 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체를 도시한 측 단면도이다.
도 5 및 6은 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체의 단일 전극 조립체의 다른 형태를 도시한 측 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체가 내장되는 파우치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체가 내장되는 파우치를 도시한 측면도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 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.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 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. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 관하여 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10) 및 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400)를 포함한다.
전극조립체(10)는 복수 개의 단위 전극 조립체(10)가 적층되고, 상기 적층된 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 분리막 시트(400)가 개재된 형태로 형성된다.
여기서, 단위 전극 조립체(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 양극판(100), 분리막(200) 및 음극판(300)으로 구성된다.
상기한 단위 전극 조립체(10)의 각 구성을 상세하게 살펴보면, 먼저 양극판(100)은 양극 집전체(110), 양극 활물질 층(120) 및 양극 무지부(130)를 포함하여 구성된다.
양극 집전체(110)는 소정 두께를 갖는 구리 또는 알루미늄 호일로서, 대략 사각 형상의 플레이트 형태로 마련된다.
그리고 양극 활물질 층(120)은 리튬 코발트 옥사이드(LiCoO2), 리튬 망간 옥사이드(LiMnO2), 리튬 니켈 옥사이드(LiNiO2) 등의 물질이 양극 집전체(110)의 양면에 양극 집전체(110)의 폭 방향으로 도포됨에 의해 형성된다. 이때, 양극 활물질 층(120)은 양극 집전체(110)의 양면에 스트라이프 타입으로 간헐적으로 도포되어 형성된다. 즉, 양극 활물질 층(120)은 양극 집전체(110)의 양면에 소정 간격 이격되도록 반복적으로 도포되어 형성된다.
양극 무지부(130)는 각 양극 활물질 층(120)의 사이 영역 즉, 양극 집전체(110)의 영역 중 양극 활물질 층(120)이 도포되지 않은 영역이다. 상기한 양극 무지부(130)는 금속제인 양극 활물질 층(120)이 도포되지 않고 박막 형태인 양극 집전체(110) 만이 존재하므로, 양극 집전체(110)에 자유도가 부여되어 다방향으로 절곡이 가능하게 된다. 이때, 각 양극 무지부(130)는 동일한 간격으로 반복적으로 형성된다. 즉, 양극 활물질 층(120)이 동일한 간격으로 도포되는 것이다.
한편, 분리막(200)은 소정 두께를 갖는 사각 형상의 플레이트로 마련되며, 그 전 영역에 걸쳐 복수 개의 기공이 형성된다. 상기한 분리막(200)은 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되어 리튬 이온의 통로 기능을 하게 된다. 이때, 분리막(200)은 양극 집전체(110)에 대응되는 형상 및 크기를 갖도록 형성된다.
또한, 음극판(300)은 음극 집전체(310), 음극 활물질 층(320) 및 음극 무지부(330)를 포함하여 구성된다.
음극 집전체(310)는 소정 두께를 갖는 구리 또는 알루미늄 호일로서, 대략 사각 형상의 플레이트 형태로 마련된다. 이때, 음극 집전체(310)는 양극 집전체(110)에 대응되는 형상 및 크기를 갖도록 형성된다.
그리고 음극 활물질 층(320)은 틴 옥사이드(SnO2) 등의 물질이 음극 집전체(310)의 양면에 음극 집전체(310)의 폭 방향으로 도포됨에 의해 형성된다. 이때, 음극 활물질 층(320)은 음극 집전체(310)의 양면에 스트라이프 타입으로 간헐적으로 도포되어 형성된다. 즉, 음극 활물질 층(320)은 음극 집전체(310)의 양면에 소정 간격 이격되도록 반복적으로 도포되어 형성된다. 여기서, 음극 활물질 층(320)이 도포되는 간격은 양극 활물질 층(120)의 도포 간격과 동일한 간격을 갖는다.
음극 무지부(330)는 각 음극 활물질 층(320)의 사이 영역 즉, 음극 집전체(310)의 영역 중 음극 활물질 층(320)이 도포되지 않은 영역이다. 상기한 음극 무지부(330)는 금속제인 음극 활물질 층(320)이 도포되지 않고 박막 형태인 음극 집전체(310) 만이 존재하므로, 음극 집전체(310)에 자유도가 부여되어 다방향으로 절곡이 가능하게 된다. 이때, 각 음극 무지부(330)는 동일한 간격으로 반복적으로 형성된다. 즉, 음극 활물질 층(320)이 동일한 간격으로 도포되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 단위 전극 조립체(10)는 각 양극 무지부(130)와 각 음극 무지부(330)가 서로 동일 선 상에 위치되도록 양극판(100), 분리막(200) 및 음극판(300)이 순차적으로 적층된다.
한편, 상기한 단위 전극 조립체(10)는 복수 개로 마련되어 적층되고, 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 분리막 시트(400)가 개재된다. 도 2를 참조하여 이를 좀더 자세히 살펴보면, 소정 길이를 갖는 분리막 시트(400)의 상부에 복수 개의 단위 전극 조립체(10, 10-1, 10-2, 10-3)를 일정 간격 이격하여 안착시키고 분리막 시트(400)를 롤링하여 감음으로써 전극 조립체를 형성시키게 된다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 단위 전극 조립체(10-1, 10-2)의 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)가 모두 동일 선 상에 위치되도록 각 단위 전극 조립체(10-1, 10-2)가 적층된다. 상기와 같이 구성되는 전극 조립체는 각 양극 무지부(130-1, 130-2) 및 음극 무지부(330-1, 330-2)가 동일 선 상에 형성됨에 의해 이 영역에 자유도가 부여되어 전극 조립체의 일부를 절곡시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 양극 집전체(110)들 및 음극 집전체(310)들은 그 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다. 도 5를 참조하여 이를 좀더 자세히 살펴보면, 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 영역 중 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 두께를 서로 다르게 형성시킴에 의해 부분적으로 두께가 달라지는 전극 조립체를 얻을 수 있게 된다.
양극 집전체(110)에서, 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 양극 집전체(110) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다. 음극 집전체(310)에서 음극 활물질(320) 층이 형성된 영역의 음극 집전체(310) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 것처럼, 좌에서 우로 갈수록 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 두께를 점차 두껍게 할 수 있으며, 임의적으로 한 영역의 두께만을 두껍게 할 수도 있다. 이때, 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)가 형성된 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 두께는 변형시키지 않는 것이 바람직하다. 이는 전극 조립체의 부분 절곡을 원활하게 하기 위함이다.
한편, 복수 개의 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)들은 그 두께가 서로 다르게 도포될 수 있다. 도 6을 참조하여 이를 좀더 자세히 살펴보면, 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)에 도포되는 각 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)의 두께를 서로 다르게 형성시킴에 의해 부분적으로 두께가 달라지는 전극 조립체를 얻을 수 있게 된다. 도 6에 도시된 것처럼, 좌에서 우로 갈수록 양극 활물질 층(120) 및 음극 활물질 층(320)의 두께를 점차 두껍게 할 수 있으며, 임의적으로 한 부분의 두께만을 두껍게 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 양극 집전체(110)들 및 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 음극 집전체(310)들의 두께를 서로 다르게 형성시거나 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 각 양극 활물질 층(120)들 및 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 각 음극 활물질 층(320)들의 두께를 서로 다르게 도포함으로써, 전극 조립체의 두께를 부분적으로 다르게 형성시킬 수 있는 효과가 생기게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 배터리 셀에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 배터리 셀은 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10), 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400) 및 복수 개의 단위 전극 조립체(10) 및 분리막 시트(400)가 내장되되 일 방향으로 절곡 가능하도록 형성되는 절곡부(510)가 적어도 하나 이상 형성되는 파우치(500)를 포함한다.
여기서, 상기한 단위 전극 조립체(10) 및 분리막 시트(400)는 상술한 전극 조립체의 구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 복수 개의 단위 전극 조립체(10) 및 분리막 시트(400)가 내장되는 파우치(500)는 내부에 상기 전극 조립체의 크기에 대응되는 수용부가 형성되어 이 수용부에 상기한 전극 조립체 및 전해액이 수용되고, 상기 수용부를 커버에 의해 밀폐하도록 형성된다.
이때, 파우치(500)의 상기 수용부에는 절곡부(510)가 마련된다.
절곡부(510)는 파우치(500)의 내부 수용부에 수용된 상기 전극 조립체의 각 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)가 형성된 위치를 따라 상기 수용부의 외부에서 내부로 함몰되도록 형성되는 홈으로 마련된다. 즉, 상기 전극 조립체에 형성된 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330) 각각이 형성된 위치에 대응되도록 파우치(500)의 수용부에 절곡부(510)가 형성되는 것이다. 여기서, 절곡부(510)는 그 단면이 V자 형태로 형성될 수 있다.
이러한 절곡부(510)는 상기 전극 조립체가 각 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)에 의해 절곡될 때, 파우치(500) 또한 용이하게 절곡되게 하는 역할을 한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 배터리 셀은 전극 조립체의 각 양극판(100) 및 음극판(300)에 복수 개의 무지부(130, 330)를 형성시켜 전극 조립체를 부분적으로 절곡 가능하도록 함으로써, 배터리 셀의 일부분별로 절곡 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 전극 조립체의 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 양극 집전체(110)들 및 음극 활물질 층(320)이 형성된 영역의 음극 집전체(310)들의 두께를 서로 다르게 형성시거나 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 각 양극 활물질 층(120)들 및 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 각 음극 활물질 층(320)들의 두께를 서로 다르게 도포함으로써, 배터리 셀의 두께를 부분적으로 다르게 형성시킬 수 있어 다양한 형상의 배터리 셀을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 따른 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리 셀에 대한 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였다.
전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 단위 전극 조립체 100 : 양극판
110 : 양극 집전체 120 : 양극 활물질 층
130 : 양극 무지부 200 : 분리막
300 : 음극판 310 : 음극 집전체
320 : 음극 활물질 층 330 : 음극 무지부
400 : 분리막 시트 500 : 파우치
510 : 절곡부

Claims (17)

  1. 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 상기 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10); 및
    상기 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 상기 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400);를 포함하고,
    상기 양극 집전체(110)에서 상기 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 상기 양극 집전체(110) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성되고,
    상기 음극 집전체(310)에서 상기 음극 활물질(320) 층이 형성된 영역의 상기 음극 집전체(310) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극판(100)의 각 양극 무지부(130)와 상기 음극판(300)의 각 음극 무지부(330)는 서로 동일 선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각 단위 전극 조립체(10)는 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)가 서로 동일 선 상에 위치되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(130)는 상기 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 폭 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상호 이격되어 형성되되, 동일한 간격을 갖도록 이격되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 상기 각 양극 활물질 층(120)들 및 상기 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 상기 각 음극 활물질 층(320)들은 그 두께가 서로 다르게 도포되는 것을 특징으로 하는 부분 절곡 기능을 갖는 전극 조립체.
  8. 양극 집전체(110)의 외면에 도포된 양극 활물질 층(120)의 일부가 제거되도록 형성되어 양극 집전체(110)에 자유도를 부여하는 복수 개의 양극 무지부(130)가 구비된 양극판(100), 음극 집전체(310)의 외면에 도포된 음극 활물질 층(320)의 일부가 제거되도록 형성되어 음극 집전체(310)에 자유도를 부여하는 복수 개의 음극 무지부(330)가 구비된 음극판(300), 상기 양극판(100)과 음극판(300)의 사이에 개재되는 분리막(200)을 포함하는 복수 개의 단위 전극 조립체(10);
    상기 각 단위 전극 조립체(10)의 사이에 개재되어 상기 각 단위 전극 조립체(10)가 적층되도록 폴딩되는 분리막 시트(400); 및
    상기 복수 개의 단위 전극 조립체(10) 및 분리막 시트(400)가 내장되되, 일 방향으로 절곡 가능하도록 형성되는 절곡부(510)가 적어도 하나 이상 형성되는 파우치(500);를 포함하고,
    상기 양극 집전체(110)에서 상기 양극 활물질 층(120)이 형성된 영역의 상기 양극 집전체(110) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성되고,
    상기 음극 집전체(310)에서 상기 음극 활물질(320) 층이 형성된 영역의 상기 음극 집전체(310) 부분들은 그 두께가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극판(100)의 각 양극 무지부(130)와 상기 음극판(300)의 각 음극 무지부(330)는 서로 동일 선 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 각 단위 전극 조립체(10)는 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)가 서로 동일 선 상에 위치되도록 적층되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절곡부(510)는 상기 각 단위 전극 조립체(10)의 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)와 서로 동일 선 상에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상기 양극 집전체(110) 및 음극 집전체(310)의 폭 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 각 양극 무지부(130) 및 각 음극 무지부(330)는 상호 이격되어 형성되되, 동일한 간격을 갖도록 이격되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  14. 삭제
  15. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 양극 무지부(130)의 각 사이에 형성된 상기 각 양극 활물질 층(120)들 및 상기 복수 개의 음극 무지부(330)의 각 사이에 형성된 상기 각 음극 활물질 층(320)들은 그 두께가 서로 다르게 도포되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 절곡부(510)는 상기 파우치(500)의 외면이 내부로 함몰되도록 형성되는 홈으로 마련되어 상기 각 양극 무지부(130) 및 음극 무지부(330)를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 절곡부(510)의 단면은 V자 형태인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102103895B1 (ko) * 2015-09-21 2020-04-24 주식회사 엘지화학 무지 부를 포함하는 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR102142565B1 (ko) * 2016-06-10 2020-08-07 주식회사 엘지화학 단차가 형성된 단위전지셀 및 그의 제조방법
CN107256971A (zh) * 2017-05-23 2017-10-17 马鞍山活力电动科技有限公司 一种软包三元动力电池及其制备方法
CN107302105B (zh) * 2017-05-23 2020-02-07 马鞍山活力电动科技有限公司 一种软包三元动力电池及其制备方法和电池正极极片
WO2020017923A1 (ko) * 2018-07-20 2020-01-23 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20210144260A (ko) * 2020-05-22 2021-11-30 주식회사 엘지에너지솔루션 폴딩가능한 파우치형 전지셀 및 이의 제조방법
CN113871570B (zh) * 2021-09-28 2023-03-31 三一技术装备有限公司 一种极片、卷芯及电池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138729A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 Hitachi Ltd 非水系二次電池
KR101199125B1 (ko) * 2010-09-02 2012-11-09 삼성에스디아이 주식회사 벤딩영역을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875109B1 (ko) 2002-09-07 2008-12-22 삼성에스디아이 주식회사 굽힘 가능한 전지
KR101431278B1 (ko) * 2008-12-19 2014-08-20 주식회사 엘지화학 온도 분포의 균일성이 향상된 이차 전지

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011138729A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 Hitachi Ltd 非水系二次電池
KR101199125B1 (ko) * 2010-09-02 2012-11-09 삼성에스디아이 주식회사 벤딩영역을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지

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