KR101876614B1 - Electrode Assembly of Combination Structure - Google Patents

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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 단위셀들을 포함하는 전극조립체로서, 상기 단위셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 제 1 단위셀 구조체; 및 상기 단위셀들이 분리필름 상에 탑재된 상태에서 적어도 일부 단위셀들이 권취되어 있는 제 2 단위셀 구조체; 를 포함하고 있고, 상기 제 1 단위셀 구조체와 제 2 단위셀 구조체가 지면을 기준으로 수직 방향 또는 측면 방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.The present invention relates to an electrode assembly comprising at least one anode, at least one cathode, and unit cells of a separator structure sandwiched between the anode and the cathode, wherein the unit cells are stacked in a state in which a separator is interposed therebetween, ; And a second unit cell structure in which at least some unit cells are wound with the unit cells mounted on a separation film; And the first unit cell structure and the second unit cell structure are arranged in the vertical direction or the lateral direction with respect to the paper surface.

Description

복합 구조로 형성된 전극조립체 {Electrode Assembly of Combination Structure}[0001] Electrode Assembly of Combination Structure [0002]

본 발명은 복합 구조로 형성된 전극조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly formed of a composite structure.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.Due to the development of technology and demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries, which have high energy density, high operating voltage and excellent storage and life characteristics, It is widely used as an energy source.

리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다.The lithium secondary battery is classified into a cylindrical battery, a prismatic battery, a pouch-type battery, and the like depending on the outer shape thereof, and may be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of electrolyte.

모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.Due to recent trend toward miniaturization of mobile devices, there is a growing demand for thin rectangular prismatic batteries and pouch-type cells, and particularly for pouch-type cells which are easy to deform in shape, low in manufacturing cost, Interest is high.

일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전지를 말한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 폴딩형(권취형), 스택형(적층형), 또는 스택/폴딩형(복합형)의 구조로 이루어져 있다.Generally, a pouch-type battery refers to a battery in which an electrode assembly and an electrolyte are sealed in a pouch-shaped case of a laminate sheet composed of a resin layer and a metal layer. The electrode assembly housed in the battery case has a structure of a folding type (wound type), a stacked type (stacked type), or a stacked / folded type (hybrid type).

도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a structure of a pouch-type secondary battery including a stacked electrode assembly.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20)의 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.1, the pouch-type secondary battery 10 includes an electrode assembly 30 including an anode, a cathode, and a solid electrolyte coating separator disposed between the anode and the cathode, And two electrode leads 40 and 41 electrically connected to the negative electrode tabs 31 and 32 are sealed to be exposed to the outside.

전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.The battery case 20 includes a case body 21 including a concave shaped storage portion 23 on which the electrode assembly 30 can be seated and a cover 22 integrally connected to the body 21 have.

전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20a), 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층(20b), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20c)으로 구성되어 있다.The battery case 20 is made of a laminate sheet and is composed of an outer resin layer 20a forming an outermost periphery, a barrier metal layer 20b for preventing penetration of a material, and an inner resin layer 20c for sealing .

스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기(도시하지 않음)에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.In the stacked electrode assembly 30, a plurality of positive electrode tabs 31 and a plurality of negative electrode tabs 32 are fused to each other and coupled to the electrode leads 40 and 41. In addition, when the upper end portion 24 of the case body 21 and the upper end portion of the cover 22 are thermally fused by a heat welding machine (not shown), a short circuit occurs between the heat fusion welding machine and the electrode leads 40 and 41 An insulating film 50 is attached to the upper and lower surfaces of the electrode leads 40 and 41 in order to prevent the electrode leads 40 and 41 and ensure the sealing property between the electrode leads 40 and 41 and the battery case 20.

그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이고, 그에 따라, 다양한 디자인의 디바이스를 제작하고자 하는 고객의 요구에 부응하여, 당업계에서는 계단형 구조의 전지셀과 같은, 장착되는 디바이스의 형상에 대응하는 다양한 형상의 전지셀이 연구되고 있다. 이 같은 전지셀들은 일반적으로 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체를 이용하여 제조된다. However, in recent years, a new type of battery cell has been required due to a slim type or various design trends. Accordingly, in response to the demand of customers who want to manufacture devices of various designs, Various shapes of battery cells corresponding to the shape of a device to be mounted, such as a battery cell, have been studied. Such battery cells are generally fabricated using an electrode assembly of a stacked or stacked / folded electrode structure.

하지만, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체는 일반적으로 육면체 형상으로 이루어져 있으며, 이를 이용하여 다양한 형상의 전지셀을 제조하기 위해서는, 다수의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 주조의 전극조립체를 각각 크기를 달리하여 수회 추가로 절취한 후 적층해야 하므로, 이에 따라 제조 공정이 복잡해지고, 제조 공정의 시간이 길어지는 문제점이 있다.However, since the electrode assembly of the stacked or stacked / folded electrode structure is generally in the shape of a hexahedron, in order to manufacture battery cells of various shapes using the electrode assembly, a plurality of stacked or stacked / Are separately cut out in several sizes with different sizes, and then laminated. Thus, the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing process becomes longer.

또한, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체가 육면체 형상으로 이루어져 있음으로 해서, 곡선으로 이루어진 디바이스에 대응하는 형상을 구현하기 어렵다는 문제점도 있다.Also, since the electrode assembly of the stacked or stacked / folded electrode structure has a hexahedron shape, it is difficult to realize a shape corresponding to a device formed of a curved line.

따라서, 전지셀이 장착되는 디바이스의 곡선을 포함하는 다양한 형상에, 보다 정밀하게 대응할 수 있는 전극조립체에 대한 필요성이 높으며, 동시에, 이 같은 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 제조 공정이 간단하여 용이하게 제조될 수 있는 전극조립체에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for an electrode assembly capable of more precisely responding to various shapes including a curve of a device on which the battery cell is mounted, and at the same time, it is possible to realize such a function, There is a high need for an electrode assembly that can be used as an electrode assembly.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀이 장착되는 디바이스의 다양한 형상에 대응하는 전지셀을 제조하는데 있어서, 디바이스의 곡선을 포함하는 형상에 보다 정밀하게 대응할 수 있고, 제조 공정이 간단하여 용이하게 제조될 수 있는 전극조립체를 제공하는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a battery cell, in which a battery cell corresponding to various shapes of a device to which a battery cell is mounted, can more precisely correspond to a shape including a curve of the device, To provide an electrode assembly.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극 조립체는, According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising:

하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 단위셀들을 포함하는 전극조립체로서,1. An electrode assembly comprising at least one anode, at least one cathode, and unit cells of a separator structure interposed between the anode and the cathode,

상기 단위셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 제 1 단위셀 구조체; 및A first unit cell structure in which the unit cells are stacked with a separator interposed therebetween; And

상기 단위셀들이 분리필름 상에 탑재된 상태에서 적어도 일부 단위셀들이 권취되어 있는 제 2 단위셀 구조체;A second unit cell structure in which at least some unit cells are wound with the unit cells mounted on a separation film;

를 포함하고 있고,And,

상기 제 1 단위셀 구조체와 제 2 단위셀 구조체가 지면을 기준으로 수직 방향 또는 측면 방향으로 배열되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.The first unit cell structure and the second unit cell structure may be arranged in a vertical direction or a lateral direction with respect to the ground.

따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는 상기와 같은 특정한 구조에 기반하여 다양한 전극이 복합되어 있는 구조로 이루어진 전지셀로 제작될 수 있고, 이러한 전극조립체의 제조에 있어서, 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 및/또는 스택/폴딩형 전극 구조의 단위셀을 이용함으로써, 제조 공정을 단순화 하고 공정 시간을 단축시켜, 공정 효율을 높일 있다.Therefore, the electrode assembly according to the present invention can be manufactured as a battery cell having a structure in which various electrodes are combined based on the specific structure as described above. In the manufacture of such an electrode assembly, By using the unit cells of the stacked and / or stacked / folded electrode structure, the manufacturing process is simplified, the process time is shortened, and the process efficiency is increased.

상기 폴딩형, 스택형, 스택/폴딩형의 전극 구조에 대해 상술하면,The electrode structure of the folding type, the stacking type, and the stacking / folding type will be described in detail.

상기 폴딩형 구조의 단위셀은, 금속 집전체에 전극합제를 코팅하고 건조 및 프레싱한 시트 형태의 양극과 음극 사이에 분리막 시트를 위치시키고, 권취함으로써 제조할 수 있다. The unit cell of the folding structure can be produced by coating a metal current collector with an electrode mixture, placing the separator sheet between a cathode and an anode in the form of a sheet obtained by drying and pressing, and winding.

스택형 구조의 단위셀은, 금속 집전체에 전극합제를 코팅하고 건조 및 프레싱한 후 소정의 크기로 절취한 양극판과 음극판 사이에 상기 양극판과 음극판에 대응하는 소정의 크기로 절취한 분리막을 개재시킨 후 적층함으로써 제조할 수 있다.The unit cells of the stacked structure are formed by coating a metal current collector with an electrode material mixture, drying and pressing, separating the positive electrode plate and the negative electrode plate by a predetermined size, and separating the positive electrode plate and the negative electrode plate, Followed by lamination.

스택/폴딩형 구조의 단위셀은, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 둘 이상의 극판들이 적층되어 있는 유닛셀들을 둘 이상 포함하고, 중첩되지 않은 형태로 하나 이상의 분리막 시트가 유닛셀들을 권취하고 있거나, 유닛셀의 크기로 분리막 시트가 절곡되어 유닛셀들 사이에 개재됨으로써 제조될 수 있다.The unit cell of the stack / folding type structure includes two or more unit cells in which two or more electrode plates are stacked, with the anode and the cathode facing each other, and one or more separator sheets are wound in a non- , And the separator sheet is folded into the size of the unit cell and interposed between the unit cells.

경우에 따라서는, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 임의의 유닛셀들 사이 및/또는 최외측 유니셀의 외면에 하나 이상의 단일 극판이 추가로 포함될 수 있다.In some cases, the positive electrode and the negative electrode face each other, and one or more single electrode plates may be further included between any unit cells and / or an outer surface of the outermost unicell.

상기 유닛셀은 양측 최외곽의 극판들이 동일한 전극을 가진 S형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 반대 전극을 가진 D형 유닛셀일 수 있다.The unit cell may be an S-type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides have the same electrode, and a D-type unit cell in which the outermost electrode plates on opposite sides have opposite electrodes.

상기 S형 유닛셀은, 양측 최외곽의 극판들이 양극인 SC형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 음극인 SA형 유닛셀일 수 있다.The S type unit cell may be an SA type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides are the anode, and an SA type unit cell in which the outermost electrode plates on both sides are the cathodes.

또한, 상기 폴딩형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 타원 형상일 수 있고, 상기 스택형 및 스택/폴딩형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 직사각형 형상일 수 있다. 여기서 수직 단면이라 함은, 전극 탭들이 전극으부터 돌출되는 방향에 수직인 단면을 의미한다.The unit cells of the folding type electrode structure may have an elliptical shape in a vertical cross section, and the unit cells of the stack type and stack / folding type electrode structures may have a rectangular shape in a vertical cross section. Here, the vertical section means a section perpendicular to the direction in which the electrode tabs protrude from the electrode.

상기 단위셀의 하나의 예로서, 상기 단위셀은 양면에 동일한 극성의 전극들이 위치하는 바이셀, 및 양면에 서로 다른 극성의 전극들이 위치하는 풀셀로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 종류로 이루어져 있을 수 있다.As an example of the unit cell, the unit cell may include one or more types selected from the group consisting of a bipolar cell having electrodes of the same polarity on both sides thereof, and a full cell having electrodes of different polarities on both sides thereof. have.

상기 제 2 단위셀 구조체의 하나의 예로서, 상기 제 2 단위셀 구조체는, 구체적으로, 분리필름의 일측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 이루어진 폴딩부(folding portion)와 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부(unfolding portion)로 구성되어 있을 수 있다.As an example of the second unit cell structure, the second unit cell structure may include a folding portion formed by winding unit cells positioned at one side end portion of the separation film, And an unfolding portion made up of cells.

상기 폴딩부의 단위셀들의 개수는 제 2 단위셀 구조체를 구성하는 전체 단위셀들의 개수를 기준으로 10% 이상 내지 80% 미만으로 이루어질 수 있다. 이는 본원 발명에 따른 전극조립체를 포함하는 전지가 장착되는 디바이스의 형상에 따라 조정될 수 있다.The number of unit cells of the folding unit may be 10% or more and less than 80% based on the total number of unit cells constituting the second unit cell structure. This can be adjusted according to the shape of the device on which the battery including the electrode assembly according to the present invention is mounted.

상기 제 2 단위셀 구조체의 또 하나의 예로서, 상기 제 2 단위셀 구조체는, 분리필름의 일측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 제 1 폴딩부, 타측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 있는 제 2 폴딩부, 및 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부로 구성되어 있을 수 있다.As another example of the second unit cell structure, the second unit cell structure may be formed such that unit cells located at one side end portion of the separation film are wound, and the first folding unit and the unit cells located at the other end portion are wound A first folding unit, a second folding unit, and an unfolding unit including the remaining unrotated unit cells.

상기 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 권취 방향은 동일한 방향 또는 상호 반대되는 방향으로 각각 권취되어 있을 수 있다.The winding directions of the first folding unit and the second folding unit may be respectively wound in the same direction or mutually opposite directions.

예를 들어, 상기 제 1 폴딩부는 분리필름의 일측 단부에서 타측 단부로 향하는 제 1 방향으로 권취되어 있고, 제 2 폴딩부는 제 1 방향에 반대 방향인 제 2 방향으로 권취되어 있을 수 있다.For example, the first folding portion may be wound in a first direction from one end of the separation film toward the other end, and the second folding portion may be wound in a second direction opposite to the first direction.

또한, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부는 크기가 동일한 구조로 이루어져 있을 수 있고, 반대로, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부는 크기가 서로 다른 구조로 이루어져 있을 수도 있다. In addition, the first folding unit and the second folding unit may have the same size. In contrast, the first folding unit and the second folding unit may have different sizes.

구체적으로, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부의 전체 개수는 제 2 단위셀 구조체를 구성하는 전체 단위셀들의 개수를 기준으로 10% 이상 내지 80% 미만으로 이루어질 수 있다. 이는 본원 발명에 따른 전극조립체를 포함하는 전지가 장착되는 디바이스의 형상에 따라 조정될 수 있다.Specifically, the total number of the first folding unit and the second folding unit may be 10% or more and less than 80% based on the total number of unit cells constituting the second unit cell structure. This can be adjusted according to the shape of the device on which the battery including the electrode assembly according to the present invention is mounted.

상기 단위셀 구조체들은, 상기 제 1 단위셀 구조체가 제 2 단위셀 구조체에 수직 방향으로 탑재되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있다.The unit cell structures may have a structure in which the first unit cell structure is vertically mounted on the second unit cell structure.

구체적으로, 상기 제 2 단위셀 구조체의 언폴딩부 상에 제 1 단위셀 구조체가 탑재되어 있는 구조일 수 있다.Specifically, the first unit cell structure may be mounted on the unfolded portion of the second unit cell structure.

더욱 구체적으로, 상기 제 1 단위셀 구조체와 제 2 단위셀 구조체가 대면하는 계면에서 제 1 단위셀 구조체의 최하단 전극과 제 2 단위셀 구조체의 최상단 전극의 극성은 서로 다를 수 있다.More specifically, the polarities of the bottom electrode of the first unit cell structure and the top electrode of the second unit cell structure may be different from each other at the interface between the first unit cell structure and the second unit cell structure.

또한, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 높이보다 낮을 수 있다.In addition, the height of the first unit cell structure from the ground surface may be lower than the height of the folding portion of the second unit cell structure or the first folding portion and the second folding portion.

구체적으로, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는, 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 최대 높이의 50% 이상 내지 100% 미만으로 이루어져 있을 수 있다. 이는 본원 발명에 따른 전극조립체를 포함하는 전지가 장착되는 디바이스의 형상에 따라 조정될 수 있다.Specifically, the height of the first unit cell structure from the ground may be 50% or more to less than 100% of the maximum height from the ground of the folding portion or the first folding portion and the second folding portion of the second unit cell structure have. This can be adjusted according to the shape of the device on which the battery including the electrode assembly according to the present invention is mounted.

반대로, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 높이보다 높을 수 있다.In contrast, the height of the first unit cell structure from the ground surface may be higher than the height of the folding portion of the second unit cell structure or the first folding portion and the second folding portion.

구체적으로, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는, 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 최대 높이의 100% 초과 내지 300% 미만으로 이루어져 있을 수 있다. 이는 본원 발명에 따른 전극조립체를 포함하는 전지가 장착되는 디바이스의 형상에 따라 조정될 수 있다.Specifically, the height of the first unit cell structure from the ground may be more than 100% to less than 300% of the maximum height from the ground of the folding portion or the first folding portion and the second folding portion of the second unit cell structure have. This can be adjusted according to the shape of the device on which the battery including the electrode assembly according to the present invention is mounted.

상기 제 2 단위셀 구조체에서 적어도 2개 이상의 단위셀들이 권취되어 있을 수 있다.At least two or more unit cells may be wound in the second unit cell structure.

본 발명은 또한 상기 전극조립체가 전해질이 함침된 상태로 전지케이스에 내장되어 있는 전지셀을 제공한다.The present invention also provides a battery cell in which the electrode assembly is embedded in a battery case with an electrolyte impregnated therein.

상기 전지케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스, 또는 금속 캔일 수 있다.The battery case may be a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, or a metal can.

구체적으로, 상기 전지케이스에는 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가진 수납부가 형성되어 있을 수 있다.Specifically, the battery case may have a receiving portion having an inner surface structure corresponding to the outer shape of the electrode assembly.

또한, 상기 전극조립체에서 단위셀들의 전극 탭들은 하나의 전극 리드에 결합되어 전극 단자를 형성하는 구조로 이루어져 있을 수 있다.In addition, the electrode tabs of the unit cells in the electrode assembly may be connected to one electrode lead to form an electrode terminal.

상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있다.The battery cell may be a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell.

본 발명은 또한 상기 전지셀을 단위전지로서 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a battery pack including the battery cell as a unit cell.

본 발명은 또한 상기 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다. The present invention also provides a device including the battery pack as a power source, wherein the device can be used as a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) An electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and a power storage device.

이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.The structure of these devices and their fabrication methods are well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted herein.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 상기와 같은 특정한 구조에 기반하여 다양한 전극이 복합되어 있는 구조로 이루어진 전지셀로 제작될 수 있고, 이러한 전극조립체의 제조에 있어서, 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 및/또는 스택/폴딩형 전극 구조의 단위셀을 이용함으로써, 제조 공정을 단순화 하고 공정 시간을 단축시켜, 공정 효율을 높일 있는 효과가 있다.As described above, the electrode assembly according to the present invention can be manufactured as a battery cell having a structure in which various electrodes are combined based on the specific structure as described above. In manufacturing the electrode assembly, Unit cell of stacked and / or stacked / folded electrode structure is used, the manufacturing process is simplified, the process time is shortened, and the process efficiency is increased.

도 1은 종래의 전지셀에 대한 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 6은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 단면도이다.
1 is a perspective view of a conventional battery cell;
2 is a vertical cross-sectional view according to one embodiment of the present invention;
3 is a vertical cross-sectional view according to another embodiment of the present invention;
4 is a vertical cross-sectional view according to another embodiment of the present invention;
5 is a vertical cross-sectional view according to another embodiment of the present invention;
6 is a vertical cross-sectional view according to another embodiment of the present invention;
7 is a vertical cross-sectional view according to another embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.2 is a vertical sectional view of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전극조립체(100)는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 단위셀들(101)이 분리막(102)이 개재된 상태로 적층되어 있는 제 1 단위셀 구조체(110)와 단위셀들(101)이 분리 필름(103) 상에 탑재된 상태에서 양단의 단위셀들(101)이 권취되어 있는 제 2 단위셀 구조체(120)로 이루어져 있다.2, the electrode assembly 100 includes a first unit cell 101 having a separator structure interposed between an anode, a cathode, and an anode, and a first unit cell 101 having a separator 102 interposed therebetween, And a second unit cell structure 120 in which unit cells 101 at both ends are wound in a state where the structure 110 and the unit cells 101 are mounted on the separation film 103.

제 1 단위셀 구조체(110) 및 제 2 단위셀 구조체(120)는 지면을 기준으로 수직 방향으로 적층 되어 있다.The first unit cell structure 110 and the second unit cell structure 120 are vertically stacked with respect to the ground.

구체적으로, 제 2 단위셀 구조체(120)는 분리 필름(103)의 좌측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 이루어진 제 1 폴딩부(121), 우측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 이루어진 제 2 폴딩부(122), 및 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부(123)로 구성되어 있다.Specifically, the second unit cell structure 120 includes a first folding portion 121 formed by winding unit cells located at the left end portion of the separation film 103, and a second folding portion 121 formed by winding unit cells positioned at the right end portion A second folding section 122, and an unfolding section 123 composed of the remaining unrotated unit cells.

제 1 폴딩부(121)는 분리필름(103)의 좌측 단부에서 우측 단부로 향하는 제 1 방향으로 권취되어 있고, 제 2 폴딩부(122)는 분리필름(103)의 우측 단부에서 좌측 단부로 향하는 제 2 방향으로 권취되어 있다.The first folding section 121 is wound in a first direction from the left end to the right end of the separation film 103 and the second folding section 122 is wound from the right end to the left end of the separation film 103 And is wound in the second direction.

제 1 폴딩부(121)와 제 2 폴딩부(122)는 동일한 크기로 이루어져 있다.The first folding unit 121 and the second folding unit 122 have the same size.

도 3에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.3 is a vertical sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전극조립체(200)의 제 1 폴딩부(221)는 제 2 폴딩부(222)보다 크게 구성되어 있다. 제 1 폴딩부(221) 및 제 2 폴딩부(222)의 크기를 제외한 나머지 구조는 도 2에 언급한 실시예의 구조와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 3, the first folding unit 221 of the electrode assembly 200 is configured to be larger than the second folding unit 222. The remaining structure except for the sizes of the first folding unit 221 and the second folding unit 222 is the same as the structure of the embodiment described in FIG. 2, so that a description thereof will be omitted.

도 4에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.4 is a vertical sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 전극조립체(300)의 제 1 단위셀 구조체(310)의 지면으로부터의 높이(H1)는 제 2 단위셀 구조체(320)의 지면으로부터의 높이(H2) 보다 크게 이루어져 있다. 제 1 단위셀 구조체(310) 및 제 2 단위셀 구조체(320)의 지면으로부터의 높이를 제외한 나머지 구조는 도 2에 언급한 실시예의 구조와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.4, the height H1 of the first unit cell structure 310 of the electrode assembly 300 from the ground is larger than the height H2 of the second unit cell structure 320 from the ground. The remaining structure of the first unit cell structure 310 and the second unit cell structure 320 except the heights from the ground is the same as the structure of the embodiment described in FIG. 2, and a description thereof will be omitted.

도 5에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.5 is a vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 전극조립체(400)의 제 1 단위셀 구조체(410)의 지면으로부터의 높이(H3)는 제 2 단위셀 구조체(420)의 지면으로부터의 높이(H4) 보다 작게 이루어져 있다. 제 1 단위셀 구조체(410) 및 제 2 단위셀 구조체(420)의 지면으로부터의 높이를 제외한 나머지 구조는 도 2에 언급한 실시예의 구조와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.5, the height H3 of the first unit cell structure 410 of the electrode assembly 400 from the ground is smaller than the height H4 of the second unit cell structure 420 from the ground. The remaining structure of the first unit cell structure 410 and the second unit cell structure 420 except the height from the ground is the same as the structure of the embodiment described in FIG. 2, and a description thereof will be omitted.

도 6에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.6 is a vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 전극조립체(500)는 제 2 단위셀 구조체(520)의 좌측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 이루어진 제 1 폴딩부(521) 및 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부(523)로 구성되어 있다. 즉, 제 2 단위셀 구조체(520)의 우측 단부 부위에 위치하는 단위셀들은 권취되어 있지 않다. 이 같은 구조를 제외한 나머지 구조는 도 2에 언급한 실시예의 구조와 동일하므로, 이에 관한 설명은 생략하기로 한다.6, the electrode assembly 500 includes a first folding unit 521 formed by winding unit cells located at a left end portion of the second unit cell structure 520, And an unfolding unit 523. That is, the unit cells located at the right end portion of the second unit cell structure 520 are not wound. The remaining structure except for this structure is the same as the structure of the embodiment mentioned in FIG. 2, and a description thereof will be omitted.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.7 is a vertical cross-sectional view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 전극조립체(600)는 제 1 단위셀 구조체(610)의 양측에 제 2 단위셀 구조체(620)가 지면을 기준으로 측면 방향으로 배열되어 이루어져 있다.Referring to FIG. 7, the electrode assembly 600 includes second unit cell structures 620 arranged on both sides of the first unit cell structure 610 in the lateral direction with respect to the ground.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (25)

하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 단위셀들을 포함하는 전극조립체를 포함하는 전지셀로서,
상기 전극조립체는 상기 단위셀들이 분리막이 개재된 상태로 적층되어 있는 제 1 단위셀 구조체; 및
상기 단위셀들이 분리필름 상에 탑재된 상태에서 적어도 일부 단위셀들이 권취되어 있는 제 2 단위셀 구조체;
를 포함하고 있고,
상기 제 1 단위셀 구조체와 제 2 단위셀 구조체가 지면을 기준으로 수직 방향 또는 측면 방향으로 배열되어 있으며,
상기 제 2 단위셀 구조체는, 분리필름의 일측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 있는 제 1 폴딩부, 타측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 있는 제 2 폴딩부, 및 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부로 구성되어 있고,
상기 전극조립체가 전해질이 함침된 상태로 전지케이스에 내장되어 있으며,
상기 전지케이스에는 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가진 수납부가 형성되어 있고,
상기 전극조립체에서 단위셀들의 전극 탭들은 하나의 전극 리드에 결합되어 전극 단자를 형성하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
1. A battery cell comprising an electrode assembly comprising at least one anode, at least one cathode, and unit cells of a separator structure interposed between the anode and the cathode ,
Wherein the electrode assembly includes: a first unit cell structure in which the unit cells are stacked with a separator interposed therebetween; And
A second unit cell structure in which at least some unit cells are wound with the unit cells mounted on a separation film;
And,
The first unit cell structure and the second unit cell structure are arranged in the vertical direction or the lateral direction with respect to the ground ,
The second unit cell structure may include a first folding unit in which unit cells located at one end portion of the separation film are wound, a second folding unit in which unit cells located at the other end portion are wound, And an unfolding unit composed of unit cells,
Wherein the electrode assembly is embedded in a battery case with an electrolyte impregnated therein,
Wherein the battery case is formed with a housing portion having an inner surface structure corresponding to an outer shape of the electrode assembly,
Wherein the electrode tabs of the unit cells in the electrode assembly are coupled to one electrode lead to form an electrode terminal.
제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은, 양면에 동일한 극성의 전극들이 위치하는 바이셀, 및 양면에 서로 다른 극성의 전극들이 위치하는 풀셀로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 종류로 이루어진 것을 특징으로 하는전지셀. [2] The apparatus of claim 1, wherein the unit cells are at least one selected from the group consisting of a bipolar cell having electrodes of the same polarity on both sides thereof, and a full cell having electrodes of different polarities on both sides thereof. Battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단위셀 구조체는, 분리필름의 일측 단부 부위에 위치하는 단위셀들이 권취되어 이루어진 폴딩부(folding portion), 및 권취되지 않은 나머지 단위셀들로 이루어진 언폴딩부(unfolding portion)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. [2] The apparatus of claim 1, wherein the second unit cell structure comprises: a folding portion formed by winding unit cells positioned at one end portion of the separation film; and an unfolding portion and an unfolding portion . 제 3 항에 있어서, 상기 폴딩부의 단위셀들의 개수는 제 2 단위셀 구조체를 구성하는 전체 단위셀들의 개수를 기준으로 10% 이상 내지 80% 미만인 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 3, wherein the number of unit cells of the folding unit is 10% or more and less than 80% based on the total number of unit cells constituting the second unit cell structure . 삭제delete 1 항에 있어서, 상기 제 1 폴딩부는 분리필름의 일측 단부에서 타측 단부로 향하는 제 1 방향으로 권취되어 있고, 상기 제 2 폴딩부는 제 1 방향에 반대 방향인 제 2 방향으로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. 2. The separator according to claim 1 , wherein the first folding portion is wound in a first direction from one end to the other end of the separation film, and the second folding portion is wound in a second direction opposite to the first direction . 1 항에 있어서, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부는 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1 , wherein the first folding unit and the second folding unit have the same size . 1 항에 있어서, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부는 크기가 서로 다른 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1 , wherein the first folding unit and the second folding unit have different sizes . 1 항에 있어서, 상기 제 1 폴딩부와 제 2 폴딩부의 전체 개수는 제 2 단위셀 구조체를 구성하는 전체 단위셀들의 개수를 기준으로 10% 이상 내지 80% 미만인 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1 , wherein the total number of the first folding unit and the second folding unit is at least 10% and less than 80% based on the total number of unit cells constituting the second unit cell structure . 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체는 제 2 단위셀 구조체에 수직 방향으로 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1, wherein the first unit cell structure is vertically mounted on the second unit cell structure . 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 단위셀 구조체의 언폴딩부 상에 제 1 단위셀 구조체가 탑재되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1 or 3 , wherein the first unit cell structure is mounted on the unfolded portion of the second unit cell structure . 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체와 제 2 단위셀 구조체가 대면하는 계면에서 제 1 단위셀 구조체의 최하단 전극과 제 2 단위셀 구조체의 최상단 전극의 극성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 전지셀. The method of claim 11, wherein the first unit cell structure and the second unit cell structure is face-to-face interface between the first unit cell battery of the bottom electrode and the second feature units to the different polarities of the top electrode of the cell structure of the structure Cell. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 전지셀. 12. The battery cell according to claim 11, wherein the height of the first unit cell structure from the ground is lower than the height of the folding portion of the second unit cell structure or the first folding portion and the second folding portion . 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는, 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 최대 높이의 50% 이상 내지 100% 미만인 것을 특징으로 하는 전지셀. 14. The method according to claim 13, wherein the height of the first unit cell structure from the ground surface is 50% or more to less than 100% of the maximum height from the ground of the folding portion or the first folding portion and the second folding portion of the second unit cell structure A battery cell characterized by : 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 전지셀. 12. The battery cell according to claim 11, wherein the height of the first unit cell structure from the ground is higher than the height of the folding portion of the second unit cell structure or the first folding portion and the second folding portion . 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 단위셀 구조체의 지면으로부터의 높이는, 제 2 단위셀 구조체의 폴딩부 또는 제 1 폴딩부 및 제 2 폴딩부의 지면으로부터의 최대 높이의 100% 초과 내지 300% 미만인 것을 특징으로 하는 전지셀. 15. The method according to claim 14, wherein the height of the first unit cell structure from the ground surface is more than 100% to less than 300% of the maximum height from the ground of the folding portion or the first folding portion and the second folding portion of the second unit cell structure A battery cell characterized by : 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단위셀 구조체에서 적어도 2개 이상의 단위셀들이 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. The battery cell according to claim 1, wherein at least two or more unit cells are wound around the second unit cell structure . 삭제delete 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스, 또는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1 , wherein the battery case is a battery case or a metal can of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. 삭제delete 삭제delete 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to claim 1 , wherein the battery cell is a lithium ion battery cell or a lithium ion polymer battery cell. 1 항에 따른 전지셀을 단위전지로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery cell according to claim 1 as a unit cell. 제 23 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.A device comprising the battery pack according to claim 23 as a power source. 제 24 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.25. The device of claim 24, wherein the device is selected from the group consisting of a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, ≪ / RTI > device.
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