KR101805245B1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체 전극 조립체의 불필요한 부분을 줄일 수 있으며 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량은 향상시킬 수 있는 신규 구조의 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다. 이에 따른 전극 조립체는 전극 무지부의 면적, 특히 음극 무지부의 면적은 줄이고, 줄어든 상기 음극 무지부의 면적만큼 음극 활물질층 면적을 더 크게 함으로써 음극판의 발열량을 감소시켜 내부 단락을 방지할 수 있으며, 상기 음극 활물질층 면적을 크게 함으로써 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극 무지부(특히, 음극 무지부)의 면적을 줄임으로써 전극판(양극판 및 음극판) 말단으로부터 돌출되는 분리막의 면적도 줄일 수 있어 전체 전극 조립체 내부의 불필요한 부분을 줄일 수 있다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Electrode assembly and lithium secondary battery comprising the same}
본 발명은 전체 전극 조립체의 불필요한 부분을 줄일 수 있으며 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량은 향상시킬 수 있는 신규 구조의 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 비디오 카메라, 휴대형 전화, 휴대형 컴퓨터 등과 같은 휴대형 무선기기의 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라, 그 구동전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.
이러한 이차전지의 대표적인 예로는, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 니켈-아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있으며, 이들 중에서 리튬 이차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질을 이용하는 리튬 이온전지와 고분자 전해질을 사용하는 리튬 폴리머전지로 분류되며, 전극 조립체가 수용되는 외장재의 형상에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형으로 분류된다.
통상적으로, 각형 이차전지에 채용되는 전극 조립체는 양극판, 분리막, 음극판을 순차적으로 적층하고 이를 권취한 젤리-롤 형태를 가진다.
여기에서, 양극판은 양극 집전체에 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 코팅되지 않은 양극 무지부로 이루어져 있으며, 음극판의 경우도 마찬가지로 음극 집전체에 음극 활물질이 도포된 음극 코팅부와, 코팅되지 않은 음극 무지부로 이루어져 있다. 상기 양극 무지부 및 음극 무지부에는 각각 양극탭 및 음극탭이 부착되어진다. 상기 양극판과 음극판 사이에는 다공성 분리막이 개재되는데, 상기 분리막은 양극판과 음극판 사이를 상호 절연하는 한편, 극판들 간에 활물질 이온이 교환될 수 있게 함으로써 전기화학 반응을 일으키는 역할을 한다.
도 1a는 통상적인 리튬 이차전지에서 젤리-롤 형태의 전극 조립체를 형성하는 음극판을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 통상적인 리튬 이차전지에서 젤리-롤 형태의 전극 조립체를 형성하는 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 1c는 상기 양극판, 분리막 및 음극판이 순차적으로 적층된 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1a를 참조하면, 음극판(140)은 화학반응에 의해 발생한 전자를 모아서 외부 회로로 전달해주는 음극 집전체(142)와, 상기 음극 집전체(142)의 일측면 또는 양측면에 코팅되며 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 구조로 되어 있는 음극 활물질층(144), 상기 음극 집전체(142) 중 음극 활물질이 코팅되어 있지 않아 음극 집전체(142)가 그대로 드러나 있는 음극 무지부(146)가 형성되어 있다.
도 1b를 참고하면, 양극판(150)은 화학반응에 의해 발생한 전자를 모아서 외부 회로로 전달해주는 양극 집전체(152)와, 상기 양극 집전체(152)의 일측면 또는 양측면에 코팅되며 리튬 이온을 흡장 또는 탈리할 수 있는 구조로 되어 있는 양극 활물질층(154), 상기 양극 집전체(152) 중 양극 활물질이 코팅되어 있지 않아 양극 집전체(152)가 그대로 드러나 있는 양극 무지부(156)가 형성되어 있다.
도 1c를 참고하면, 전극 조립체(100)는 상기 음극판(140)과 양극판(150) 사이에 분리막(160)이 개재되어 있으며, 상기 분리막(160)은 상기 음극판(140)과 양극판(150)의 말단으로부터 더 길게 돌출되도록 형성되어 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c에서 점선은 전극 조립체가 권취된 후 프레스 되었을 때의 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸(110)을 나타내는 것이며, 상기 전극 조립체는 권취된 후 프레스에 의해 압착된 후 전지 케이스에 삽입된다. 따라서, 전극 조립체는 원형에서 압착에 의해 대략 타원형의 형상을 가지게 되어, 곡률반경이 매우 작은 라운드부가 형성되게 된다. 전극 조립체의 권취는 통상 맨드릴에 의해 이루어진다. 일반적으로 맨드릴은 대략 반타원통 형상 2개가 1조를 이루게되며, 상기 2개의 반타원통 사이에 양극판, 음극판 및 분리막을 물려 권취가 이루어진다.
통상적으로 현재 양산되고 있는 리튬 이차전지는 도 1a 및 도 1b와 같이 음극 무지부 및 양극 무지부가 각각 음극탭 및 양극탭이 부착되어 있는 부분으로부터 3칸 정도 면적으로 형성된다. 전극 무지부(양극 무지부, 음극 무지부)는 전극 집전체에 모인 전자들이 전극탭으로 이동할 수 있는 통로가 되는 부분으로, 전극 활물질층이 형성되어 있는 부분에 비하여 상대적으로 발열량이 많게 된다. 전극 무지부의 면적이 크면 그에 따라 발열량도 커지며, 그 결과 분리막의 용융으로 인한 단락이 발생할 수 있으며, 발열량이 많아지면 전지 내부에 다량의 가스가 발생하여 폭발, 발화가 일어날 수 있다. 또한, 전극 무지부의 면적이 크면 그만큼 전극 활물질층의 면적이 작아지므로, 전지의 용량이 줄어드는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 도 1c를 참조하면, 음극 무지부 및 양극 무지부의 면적이 크면 그만큼 돌출되는 분리막(160)의 면적도 증가하게 되고, 이를 권취하여 제조된 전극 조립체 내부에 불필요한 분리막 및 음극 집전체(음극 무지부)가 발생하게 된다.
본 발명은 상기의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전체 전극 조립체의 불필요한 부분을 줄일 수 있으며 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량은 향상시킬 수 있는 신규 구조의 전극 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극 집전체, 상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 양극 활물질층, 상기 양극 활물질층이 형성된 양극 집전체 일면 상에 형성된 양극 무지부, 및 상기 양극 무지부에 부착된 양극탭을 포함하는 양극판; 음극 집전체, 상기 음극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 음극 활물질층, 상기 음극 활물질층이 형성된 양극 집전체 일면 상에 형성된 음극 무지부, 및 상기 음극 무지부에 부착된 음극탭을 포함하는 음극판; 및 상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 양극판, 분리막 및 음극판이 순차적으로 적층되어 권취된 전극 조립체이고; 상기 전극 조립체는 권취에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며, 상기 음극 무지부는 음극 집전체의 일측 말단 부분, 음극 활물질층 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기의 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 무지부의 면적, 특히 음극 무지부의 면적은 줄이고, 줄어든 상기 음극 무지부의 면적만큼 음극 활물질층 면적을 더 크게 함으로써 음극판의 발열량을 감소시켜 내부 단락을 방지할 수 있으며, 상기 음극 활물질층 면적을 크게 함으로써 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극 무지부(특히, 음극 무지부)의 면적을 줄임으로써 전극판(양극판 및 음극판) 말단으로부터 돌출되는 분리막의 면적도 줄일 수 있어 전체 전극 조립체 내부의 불필요한 부분을 줄일 수 있다.
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 아니 된다.
도 1은, 종래의 일반적인 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 것으로, 도 1a는 전극 조립체를 형성하는 음극판을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 1b는 전극 조립체를 형성하는 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 1c는 상기 양극판, 분리막 및 음극판이 순차적으로 적층된 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는, 종래의 일반적인 젤리-롤 형태의 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 젤리-롤 형태의 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 형성하는 음극판을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 형성하는 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도로, 도 5a는 양극 무지부가 전극 집전체 일면 말단에 형성되어 있는 구조의 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 5b는 양극 무지부가 전극 집전체 일면 말단, 양극 활물질층 사이에 형성되어 있는 구조의 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판, 분리막 및 음극판이 tsck적으로 적층된 형태의 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은, 본 발명이 일 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 개략적으로 나타낸 것이다
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 전극 무지부의 면적은 줄이고, 줄어든 면적만큼 전극 활물질층을 더 형성시킴으로써 전체 전극 조립체의 불필요한 부분을 줄일 수 있으며 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량은 향상시킬 수 있는 신규 구조의 전극 조립체를 제공한다.
이하, 도 2를 참고하여 종래의 통상적인 전극 조립체를 설명한다.
도 2는 통상적인 전극 조립체의 사시도를 나타낸 것으로, 전극 조립체(100)는 양극판(150), 음극판(140) 및 상기 양극판(150)과 음극판(140) 사이에 개재된 분리막(160)으로 구성되고, 상기 양극판(150), 분리막(160) 및 음극판(140)이 순차적으로 적층되고 권취되어 형성되고, 전지 케이스(특히, 각형)에 삽입되기 위해 프레스를 가해 압착되고 다른 부분이 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부(111)를 구비한다. 이에, 전극 조립체(100)는 상기 라운드부(111)에 의해 구획되는 복수개의 칸(110)들을 구비하게 된다. 상기 칸(110)은 라운드부(111)와 라운드부(111) 사이의 대략 평면 영역을 의미하는 것으로, 권취된 전극 조립체(100)를 다시 펼쳤을 때 권취와 프레스에 의해 접히는 부분들에 의해 영역이 구획된다. 상기 칸(110)은 대략 직사각형상으로 유사한 폭으로 형성된다.
상기의 통상적인 전극 조립체(100)에 사용되는 양극판(150)은 양극 집전체(152)와, 상기 양극 집전체(152) 일측면 또는 양측면에 코팅된 양극 활물질층(154), 상기 양극 집전체(152) 중 양극 활물질이 코팅되어 있지 않아 양극 집전체가 그대로 드러나 있는 양극 무지부(156)가 형성되어 있으며(도 1b 참고), 음극판(140)은 음극 집전체(142)와 상기 음극 집전체(142)의 일측면 또는 양측면에 코팅된 음극 활물질층(144), 상기 음극 집전체(142) 중 음극 활물질이 코팅되어 있지 않아 음극 집전체(142)가 그대로 드러나 있는 음극 무지부(146)가 형성되어 있다(도 1a 참고). 또한, 분리막(160)은 상기 음극판(140)과 양극판(150)의 말단으로부터 더 길게 돌출되도록 형성되어 있다(도 1c 참고). 상기 양극판(150)과 음극판(140)은 각각 양극탭(158) 및 음극탭(148)이 부착되어 있는 부분으로부터 3칸 정도의 면적으로 양극 무지부(156) 및 음극 무지부(146)가 형성되어 있으며, 상기 각 전극 무지부(특히, 음극 무지부)는 각 전극 활물질층(양극 활물질층, 음극 활물질층)이 형성되어 있는 부분에 비하여 상대적으로 발열량이 많아 상기 전극 무지부의 면적이 커지면 그에 따라 발열량도 커지게 되어 분리막의 용융으로 인한 단락이 발생할 수 있으며, 발열량이 많아지면 리튬 이차전지 내부에 다량의 가스가 발생하여 폭발, 발화가 일어날 수 있다. 또한, 각 전극 무지부의 면적이 크면 그만큼 전극 활물질층의 면적이 작아지므로, 상기 리튬 이차전지의 용량이 줄어드는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 각 전극 무지부의 면적이 커지는 만큼 상기 각 전극판(양극판, 음극판) 사이에 개재되는 분리막의 길이도 더욱 길어지게 되고 이에 따라 전극 조립체 권취 후 내부 불필요한 부분이 많이 형성되게 된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 상기와 같은 문제를 개선하기 위하여, 양극 집전체, 상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 양극 활물질층, 상기 양극 활물질층이 형성된 양극 집전체 일면 상에 형성된 양극 무지부, 및 상기 양극 무지부에 부착된 양극탭을 포함하는 양극판; 음극 집전체, 상기 음극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 음극 활물질층, 상기 음극 활물질층이 형성된 음극 집전체 일면 상에 형성된 음극 무지부, 및 상기 음극 무지부에 부착된 음극탭을 포함하는 음극판; 및 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며, 상기 양극판, 분리막 및 음극판이 순차적으로 적층되어 권취된 것이고, 상기 전극 조립체는 권취에 의해 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며, 상기 음극 무지부는 음극 집전체의 일측 말단 부분, 음극 활물질층 사이에 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 양극판은 양극 집전체 일면 또는 양면에 양극 활물질층이 형성되어 있는 것일 수 있으며, 상기 음극판은 음극 집전체 일면 또는 양면에 음극 활물질층이 형성되어 있는 것일 수 있다.
이하, 도 3에 의하여 본 발명이 전극 조립체를 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 전극 조립체(200)는 양극판(330), 분리막(400)) 및 음극판(230)을 순차적으로 적층하고 권취하여 형성될 수 있으며, 상기 전극 조립체(200)는 젤리-롤 형상으로 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체(200)는 전지 케이스(예컨대, 각형)에 삽입되기 위해 프레스를 가해 압착되고 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부(222)에 의해 구획되는 복수개의 칸(220)을 구비할 수 있다. 상기 칸(220)은 라운드부(222)와 라운드부(222) 사이의 대략 평면 영역을 의미하는 것으로, 권취된 전극 조립체(200)를 다시 펼쳤을 때 권취와 프레스에 의해 접히는 부분들에 의해 영역이 구획된다. 상기 칸(220)은 대략 직사각형상으로 유사한 폭으로 형성된다.
본 발명에 따른 상기 전극 조립체(200)는 후술하는 음극판(230), 양극판(330) 및 분리막(400)으로 이루어짐으로써 전체 전극 조립체(200)의 불필요한 부분은 줄어드는 반면에 이를 포함하는 리튬 이차전지의 전지 용량은 향상시킬 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6에 의하여 본 발명의 전극 조립체를 더욱 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음극판을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 음극판(230)은 음극 집전체(232); 상기 음극 집전체(232)의 상에 형성된 음극 활물질층(234); 상기 음극 활물질층(234)이 형성된 음극 집전체 상에 형성된, 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 무지부(236); 및 상기 음극 무지부(236)에 부착된 음극탭(238)을 포함하며, 상기 음극 무지부(236)는 상기 음극 집전체(232)의 일측 말단 부분, 음극 활물질층(234) 사이에 형성된 것일 수 있다. 즉, 상기 음극 집전체(232) 상에 형성된 음극 활물질층(234)은 비연속적으로 형성된 부분(음극 활물질층이 형성되지 않고 끊어져 있는 부분)을 가질 수 있으며, 상기 음극 무지부(236)는 상기 음극 활물질층(234)이 비연속적으로 형성된 부분(음극 활물질층이 형성되지 않고 끊어져 있는 부분)에 위치할 수 있다.
상기 음극판(230)은 전술한 바와 같이 음극 집전체(232)의 일면 또는 양면에 양극 활물질층(234)이 형성된 구조일 수 있으며, 바람직하게는 음극 무지부(236)가 형성된 면의 반대면 음극 집전체(232) 전면에 음극 활물질층(234)이 형성된 구조인 것일 수 있다.
한편, 도 4에서의 복수개의 칸(220)은 상기 음극판(230)을 포함하는 전극 조립체의 권취시에 형성되는 라운드부에 의하여 구획되는 것으로, 라운드부와 라운드부 사이의 대략 평면 영역을 의미하는 것이다. 상기 복수개의 칸(220)은 대략 직사각형상으로 유사한 폭으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 음극 무지부(236)는 0.5칸 내지 1칸인 것일 수 있으며, 상기 음극 집전체(232)의 일측 말단으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 이격되어 형성된 것일 수 있다. 즉, 상기 음극 무지부(236)는 음극 집전체(232)의 일측 말단으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 면적 정도 이격되어 0.5칸 내지 1칸의 면적으로 형성될 수 있으며, 상기 이격되어 있는 부분에는 음극 활물질층(234)이 형성되어 있는 것일 수 있다.
한편, 상기 음극 집전체(232)는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께인 것을 사용할 수 있으며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 상기 음극 집전체(232)는 그것의 표면에 미세한 요철은 형성하여 음극 활물질층(234)의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태일 수 있다.
상기 음극 활물질층(234)는 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 슬러리를 제조하고, 상기 음극 집전체(232) 일측 상면 또는 양측 상면에 상기 음극 활물질 슬러리를 도포한 후 건조하여 상기 음극 집전체(232) 상에 형성시킬 수 있으며, 상기 음극 활물질 슬러리는 음극 활물질 이외에 바인더, 도전재 및 충진제와 분산제와 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질은 특별히 제한되지 않고 당업계에서 통상적으로 공지된 리튬 이온이 삽입 및 탈리될 수 있는 탄소재, 리튬 금속, 규소 또는 주석 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 탄소재를 사용할 수 있으며, 탄소재로는 저결정성 탄소 및 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다. 저결정성 탄소로는 연화탄소(soft carbon) 및 경화탄소(hard carbon)를 들 수 있으며, 고결정성 탄소로는 천연흑연, 키시흑연(kish graphite), 열분해 탄소(pyrolytic carbon), 액정피치계 탄소섬유(mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체(meso-carbon microbeads), 액정피치(mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스(petroleum or coal tar pitch derived cokes) 등의 고온 소성탄소를 들 수 있다.
상기 바인더는 음극 활물질과 도전재 등의 결합과 음극 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시 메틸셀룰로오스, 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 불소 고무 등일 수 있다.
상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 천연흑연이나 인조흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유 등일 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 필요에 따라 사용 여부를 정할 수 있으며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 폴리에틸렌 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.
상기 분산제(분산액)로는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 이소프로필 알코올, N-메틸피롤리돈(NMP), 아세톤 등일 수 있다.
상기 음극 활물질 슬러리의 도포는 당업계에 통상적으로 공지된 방법에 의하여 수행할 수 있으나, 예컨대 닥터 블레이드(doctor blade) 등을 사용하여 균일하게 분산시키거나, 다이 캐스팅(die casting), 콤마 코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법을 통하여 수행할 수 있다.
상기 건조는 특별히 제한되는 것은 아니나, 50℃ 내지 200℃의 진공오븐에서 1일 이내로 수행하는 것일 수 있다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 양극판(330)은 양극 집전체(332); 상기 양극 집전체(332)의 상에 형성된 양극 활물질층(334); 상기 양극 활물질층이 형성된 양극 집전체 상에 형성된, 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 무지부(336); 및 상기 양극 무지부(336)에 부착된 양극탭(338)을 포함한다.
본 발명에 따른 상기 양극 무지부(336)는 도 5a에 나타낸 바와 같이 상기 양극 집전체(336)의 일측 말단 부분에 형성되거나, 또는 도 5b에 나타낸 바와 같이 상기 양극 집전체(332)의 일측 말단 부분, 양극 활물질층(334) 사이에 형성된 것일 수 있다. 상기 양극 무지부(336)가 양극 활물질층(334) 사이에 형성된 것일 경우, 상기 양극 집전체(332) 상에 형성된 양극 활물질층(334)은 비연속적으로 형성된 부분(양극 활물질층이 형성되지 않고 끊어져 있는 부분)을 가질 수 있으며, 상기 양극 무지부(336)는 상기 양극 활물질층(334)이 비연속적으로 형성된 부분(양극 활물질층이 형성되지 않고 끊어져 있는 부분)에 위치할 수 있다.
상기 양극판(330)은 전술한 바와 같이 양극 집전체(332)의 일면 또는 양면에 양극 활물질층(334)이 형성된 구조일 수 있으며, 바람직하게는 양극 무지부(336)가 형성된 면의 반대면 양극 집전체(332) 전면에 양극 활물질층(334)이 형성된 구조인 것일 수 있다.
한편, 도 5에서의 복수개의 칸(220)은 전술한 상기 음극판(230)과 마찬가지로 상기 양극판(330)을 포함하는 전극 조립체의 권취시에 형성되는 라운드부에 의하여 구획되는 것으로, 라운드부와 라운드부 사이의 대략 평면 영역을 의미하는 것이다. 상기 복수개의 칸(220)은 대략 직사각형상으로 유사한 폭으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 양극 무지부(336)는 0.5칸 내지 1칸인 것일 수 있으며, 상기 양극 집전체(332)의 일측 말단으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 이격되어 형성된 것일 수 있다. 즉, 상기 양극 무지부(336)는 양극 집전체(332)의 일측 말단으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 면적 정도 이격되어 0.5칸 내지 1칸의 면적으로 형성되거나, 상기 양극 집전체(332)의 일측 말단 부분에 0.5칸 내지 1칸의 면적으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 양극 무지부(336)가 양극 집전체(332)의 일측 말단으로부터 이격되어 형성될 경우 상기 이격되어 있는 부분에는 양극 활물질층(334)이 형성되어 있는 것일 수 있다.
한편, 상기 양극 집전체(332)는 전술한 음극 집전체(232)와 동일한 것이거나, 포함되는 것을 사용할 수 있다.
상기 양극 활물질층(334)는 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질 슬러리를 제조하고, 상기 양극 집전체(332) 일측 상면 또는 양측 상면에 상기 양극 활물질 슬러리를 도포한 후 건조하여 상기 양극 집전체(332) 상에 형성시킬 수 있으며, 상기 양극 활물질 슬러리는 양극 활물질 이외에 바인더, 도전재 및 충진제와 분산제와 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 바인더, 도전재 및 충진제와 분산제와 같은 첨가제는 전술한 바와 같을 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나, 하나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 리튬망간 산화물(LiMnO2); 리튬 동 산화물(Li2CuO2); 바나듐 산화물; 니켈 사이트형 리튬 니켈 산화물(lithiated nickel oxide); 리튬 망간 복합 산화물, 디설파이드 화합물 또는 이들 조합에 의해 형성되는 복합 산화물 등과 같이 리튬 흡착 물질(lithium intercalation material)을 주성분으로 하는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 양극 활물질 슬러리의 도포는 전술한 바와 같은 방법을 통하여 수행할 수 있다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 양극판, 분리막 및 음극판을 순차적으로 적층한 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막(260)은 상기 음극판(230)의 말단을 기준으로 0.25칸 내지 1칸 돌출되어 있는 것일 수 있다. 이때, 음극판(230)과 양극판(330)은 전술한 바와 같다.
상기 분리막은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막일 수 있으며, 일반적으로 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛의 기공직경, 5 ㎛ 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 것일 수 있다. 이러한 분리막으로는 다공성 고분자 필름, 예컨대 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있으며, 또는 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
아울러, 본 발명은 상기 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 리튬 이차전지는 상기의 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스; 및 상기 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지를 더욱 상세히 설명한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지(300)는 양극판(330), 음극판(340) 및 분리막(325)으로 구성되는 전극 조립체(320), 상기 전극 조립체(320)을 수용하는 전지 케이스(310) 및 상기 전지 케이스(310)의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체(350)을 포함한다.
상기 전극 조립체(320)는 전술한 바와 같이 양극판(330)과 음극판(340) 사이에 분리막(325)이 개재되어 적층되고 권취하여 형성될 수 있으며, 상기 전지 케이스(310)의 내부에 삽입되기 위해 다른 부분에 비해 곡률반경이 작게 형성되는 라운드부(322)를 구비할 수 있고, 상기 라운드부(322)에 의해 구획되는 복수개의 칸을 구비할 수 있다.
상기 전지 케이스(310)는 대략 직사각형 형상의 한 쌍의 장측벽(312)과, 한 쌍의 단측벽(313) 및 하면판(310b)을 포함하여 대략 박스 형상으로 형성될 수 있으며, 상부는 개구되어 상단개구부(310a)를 가질 수 있다. 또한, 상기 전지 케이스(310)는 대략 박스형상으로 형성될 때 수평방향으로의 단면의 형상이 사각형상 또는 타원형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 상단개구부(310a)를 통하여 상기 전극 조립체(320)가 삽입되고, 상기 전극 조립체(320)에 리튬 이온의 이동을 가능하게 해주는 전해액이 주입될 수 있다. 상기 전지 케이스(310)의 재질은 주로 가벼운 알루미늄(Al)이 사용될 수 있으나. 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전지 케이스(310)의 상부는 캡 조립체(350)에 의하여 밀봉되어, 전해액의 누출이 방지될 수 있다. 상기 캡 조립체(350)는 캡 플레이트(354), 절연 플레이트(357), 터미널 플레이트(360) 및 전극 단자(352)를 포함하여 구성될 수 있으며, 별도의 절연 케이스(370)와 결합되어 상기 전지 케이스(310)의 상단개구부(310a)에 결합되고 상기 전지 케이스(310)을 밀봉할 수 있다.
상기 캡 플레이트(354)는 상기 전지 케이스(310)의 상단개구부(310a)에 용접되어 상기 전지 케이스(310)를 밀봉하고, 일측에 전해액주입구(356)가 형성되어 있으며, 상기 전해액주입구(356)는 볼 등으로 압입, 용접되어 있을 수 있다. 상기 캡 플레이트(354)의 대략 중앙에는 단자통공1(355)이 형성되어 있으며, 상기 단자통공1(355)에는 가스킷 튜브(363)에 의해 절연된 전극단자(352)가 삽입될 수 있다.
상기 절연 플레이트(357)는 가스킷과 같은 절연물질로 형성되며, 캡 플레이트(354)의 하면에 결합된다. 절연 플레이트(357)에는 상기 캡 플레이트(354)의 단자통공1(355)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(352)가 삽입되는 단자통공2(358)가 형성되어 있으며, 상기 절연 플레이트(357)의 하면에는 상기 터미널 플레이트(360)가 안착되도록 터미널 플레이트(360)의 크기에 상응하는 안착홈(359)이 형성될 수 있다.
상기 터미널 플레이트(360)는 일반적으로 Ni 합금으로 형성될 수 있으며, 상기 절연 플레이트(357)의 하면에 장착될 수 있다. 상기 터미널 플레이트(360)에는 캡 플레이트(354)의 단자통공1(355)에 대응되는 위치에 상기 전극단자(352)가 삽입되는 단자통공3(361)이 형성되어 있으며, 상기 전극단자(352)가 상기 가스킷 튜브(363)에 의하여 절연되면서 캡 플레이트(354)의 단자통공1(355)을 통하여 결합되므로 상기 터미널 플레이트(360)는 상기 캡 플레이트(354)와 전기적으로 절연되면서 상기 전극단자(352)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 터미널 플레이트(360)의 일측에는 상기 음극판(340)에 결합된 음극탭(348)이 용접되며, 캡플레이트(354)의 타측에는 상기 양극판(330)에 결합된 양극탭(338)이 용접된다. 상기 음극탭(348)과 양극탭(338)을 결합시키는 용접방법으로는 저항용접, 레이저 용접 등이 사용되며 일반적으로는 저항용접이 사용될 수 있다.
상기 전극단자(352)는 상기 음극판(340)의 음극탭(348) 또는 상기 양극판(330)의 양극탭(338)에 연결되어 음극 단자 또는 양극 단자로 작용할 수 있다.
한편, 상기 전해질은 전해질에 통상적으로 사용되는 유기용매 및 리튬염을 포함할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 유기용매로는 대표적으로 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 메틸프로필카보네이트, 디프로필카보네이트, 디메틸술폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 비닐렌카보네이트, 술포란, 감마-부티로락톤, 프로필렌설파이트 및 테트라하이드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 고리형 카보네이트인 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 잘 해리시키므로 바람직하게 사용될 수 있으며, 이러한 고리형 카보네이트 디메틸카보네이트 및 디에틸카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있어 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 전해질은 필요에 따라 충방전 특성, 난연성 특성 등의 개선을 위하여 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등을 추가로 포함할 수 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함할 수 있으며, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함할 수도 있고, FEC(fluoro-ethylene carbonate), PRS(propene sultone), FPC(fluoro-prpylene carbonate) 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지셀에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 전지셀들을 포함하는 중대형 전지모듈에 단위전지로도 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전력 저장용 시스템 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.
100, 200, 320: 전극 조립체 300: 리튬 이차전지
140, 230, 340: 음극판 150, 330: 양극판
142, 232: 음극 집전체 144, 234: 음극 활물질층
152, 332: 양극 집전체 154, 334: 양극 활물질층
146, 236: 음극 무지부 156, 336: 양극 무지부
148, 238, 348: 음극탭 158, 338: 양극탭
110, 210: 칸 111, 222, 322: 라운드부
160, 325, 400: 분리막 310: 전지 케이스
310a: 상단개구부 310b: 하면판
312: 장측벽 313: 단측벽
350: 캡 조립체 352: 전극단자
354: 캡 플레이트 357: 절연 플레이트
360: 터미널 플레이트 363: 가스킷 튜브
355: 단자통공1 356: 전해액주입구
358: 단자통공2 359: 안착홈
361: 단자통공3 370: 절연 케이스

Claims (10)

  1. 양극 집전체, 상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 양극 활물질층, 상기 양극 활물질층이 형성된 양극 집전체 일면 상에 형성된 양극 무지부, 및 상기 양극 무지부에 부착된 양극탭을 포함하는 양극판;
    음극 집전체, 상기 음극 집전체의 적어도 일면 상에 형성된 음극 활물질층, 상기 음극 활물질층이 형성된 음극 집전체 일면 상에 형성된 음극 무지부, 및 상기 음극 무지부에 부착된 음극탭을 포함하는 음극판; 및
    상기 양극판과 음극판 사이에 개재되는 분리막을 포함하며,
    상기 양극판, 분리막 및 음극판이 순차적으로 적층되어 권취된 전극 조립체이고;
    상기 전극 조립체는 권취에 의해 형성되는 라운드부와, 상기 라운드부에 의해 구획되는 복수개의 칸들을 포함하며,
    상기 음극 무지부는 음극 집전체의 일측 말단 부분으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 이격되면서 음극 활물질층 사이에 형성되고,
    상기 음극판은 음극 무지부가 형성된 면의 반대면 음극 집전체 전면에 음극 활물질층이 형성되며,
    상기 양극 무지부는 양음극 집전체의 일측 말단으로부터 0.25칸 내지 0.5칸 이격되면서 양극 활물질층 사이에 형성되고,
    상기 양극판은 양극 무지부가 형성된 면의 반대면 양극 집전체 전면에 양극 활물질층이 형성되며,
    상기 분리막은 상기 음극판의 말단으로부터 0.25칸 내지 1칸 돌출되어 있고,
    상기 음극 집전체는 표면에 요철을 형성하여 음극 활물질층의 접착력을 높이며,
    상기 음극 활물질층는 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질 슬러리를 제조하고, 상기 음극 활물질 슬러리는 상기 음극 집전체의 일측 상면 또는 양측 상면에 도포 및 건조하여 형성하고,
    상기 음극 활물질 슬러리는 음극 활물질 이외에 바인더, 도전재, 충진제 및 분산제를 더 포함하며,
    상기 음극 활물질 슬러리는 닥터 블레이드(doctor blade)를 사용하여 분산시키고, 다이 캐스팅(die casting), 콤마 코팅(comma coating), 스크린 프린팅(screen printing) 중 어느 하나를 통해 도포되고,
    상기 건조는 50℃ 내지 200℃의 진공오븐에서 1일 이내로 수행하며,
    상기 양극 활물질층는 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질 슬러리를 제조하고, 상기 양극 활물질 슬러리는 상기 양극 집전체의 일측 상면 또는 양측 상면에 도포 및 건조하여 형성시키고,
    상기 양극 활물질 슬러리는 양극 활물질 이외에 바인더, 도전재, 충진제 및 분산제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1의 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 수용하는 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 개구부를 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 리튬 이차전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023200272A1 (ko) * 2022-04-13 2023-10-19 주식회사 엘지에너지솔루션 흡습층을 포함하는 전극용 테이프를 포함하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

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