KR101929390B1 - Stack-typed electrode assembly and electrochemical cell containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 각각 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 제1 단위 셀의 양극이 제2 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 긴 상기의 제1 단위 셀과 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자에 관한 것이다. 이에 따른, 길이가 상이한 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 구조의 전극 조립체는 전극탭(집전체와 탭을 접합시킨 부분)에 가해지는 힘을 완화시키는 효과가 있어 고적층시에 발생할 수 있는 단선에 의한 용량 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 전극 조립체를 적용한 전기화학 소자는 소자 케이스와 전극 조립체 사이의 사공간을 줄일 수 있어 전지 용량을 극대화할 수 있다.The present invention is characterized in that the first unit cell and the second unit cell each include an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, and the anode of the first unit cell is drawn out of the electrode tab of the second unit cell, The first unit cell and the second unit cell are stacked, and an electrochemical device including the electrode assembly. Accordingly, the electrode assembly having a structure in which the first unit cell and the second unit cell having different lengths are laminated has the effect of mitigating the force applied to the electrode tab (the portion where the current collector and the tab are joined) It is possible to prevent a reduction in capacity due to disconnection that may occur.
In addition, the electrochemical device using the electrode assembly of the present invention can reduce the dead space between the device case and the electrode assembly, thereby maximizing the battery capacity.

Description

적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자{Stack-typed electrode assembly and electrochemical cell containing the same}[0001] Stack-typed electrode assembly and electrochemical cell containing the same [0002]

본 발명은 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자에 관한 것으로, 더 상세하게는 각각의 단위 셀이 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 제1 단위 셀의 양극이 제2 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 긴, 상기의 제1 단위 셀과 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode assembly in which a first unit cell and a second unit cell are stacked, and an electrochemical device including the same. More specifically, each unit cell includes a cathode, a cathode, Wherein the first unit cell and the second unit cell are stacked in a direction in which the anode of the first unit cell is longer than the anode of the second unit cell in the direction in which the electrode tab is drawn out, To an electrochemical device.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이에 따라 고용량 전지의 요구가 커져가고 있어 고적층 전지의 필요가 급증하고 있다. 특히, 높은 에너지 밀도와 방전 전압을 갖는 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 상용화되어 널리 사용되고 있다.
As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing, and as a result, the demand for high capacity batteries is increasing, and the need for high lamination batteries is rapidly increasing. Particularly, a lot of research has been conducted on a lithium secondary battery having a high energy density and a discharge voltage, and it has been commercialized and widely used.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다. The secondary battery is roughly classified into a cylindrical battery, a prismatic battery and a pouch-shaped battery according to the structural characteristics of the outside and the inside. Among them, the secondary battery can be stacked with a high degree of integration, and prismatic batteries and pouch- .

이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위 셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.
The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. In the jelly-roll type electrode assembly, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, and a cathode and an anode are diaphragm- . Although the jelly-roll type electrode assembly is suitable for a cylindrical battery, when applied to a square or pouch type battery, it has disadvantages such as separation of electrode active material and low space utilization. On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of positive electrode and negative electrode unit cells are sequentially stacked and has a merit that it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리필름을 사용하여 폴딩한 구조의 스택-폴딩형 조립체가 개발되었다. In order to solve such a problem, an electrode assembly of advanced structure which is a mixed type of jelly-roll type and stack type has been proposed in which a full cell or a positive electrode (cathode) / separator / A stack-folding type assembly having a structure in which a bicell of an anode (positive electrode) / separator / anode (negative electrode) structure is folded by using a long continuous separator film has been developed.

일반적으로, 스택-폴딩형 전극조립체에서 용량을 증가시키기 위해서는 풀셀 또는 바이셀의 개수를 증가시킨다. 하지만, 풀셀 또는 바이셀의 개수가 증가될수록 폴딩하는 과정에서 많은 작업시간이 소요되며, 일부 셀에서 불량이 발생하였을 경우 전체 전극조립체의 불량이 초래되는 문제점을 가지고 있다.
Generally, the number of pull cells or bi-cells is increased in order to increase the capacity in a stack-folding type electrode assembly. However, as the number of the pull cells or the bi cells increases, it takes a lot of time to perform the folding process. If defects are generated in some cells, the entire electrode assembly is defective.

특히, 스택-폴딩형 전극조립체에서 적층되는 셀의 개수가 증가할 수록 각 셀로부터 인출되는 탭에 피로도가 누적되어 약한 충격에도 상기 탭이 파단되어 전지 안정성이 저하되는 문제가 있다.
Particularly, as the number of cells stacked in the stack-folding type electrode assembly increases, fatigue is accumulated in the tabs drawn out from each cell, so that the tabs are broken even in a weak impact, thereby deteriorating battery stability.

본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이차전지의 용량을 증가시키면서도 전극탭(집전체와 탭을 접합시킨 부분)에 가해지는 피로도를 완화시킬 뿐만 아니라 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는, 다수의 단위 셀을 순차적으로 적층한 전극조립체를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the conventional problems, and it is an object of the present invention to reduce the fatigue applied to the electrode tab (the portion where the current collector and the tab are joined) while increasing the capacity of the secondary battery, The present invention also provides an electrode assembly in which a plurality of unit cells are sequentially stacked.

본 발명의 다른 목적은 상기의 전극조립체를 포함하는 전기화학 소자를 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an electrochemical device including the electrode assembly.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극조립체에 있어서, 상기 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀은 각각 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 제1 단위 셀의 양극은 상기 제2 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly in which a first unit cell and a second unit cell are stacked, wherein the first unit cell and the second unit cell each have an anode, a cathode, Wherein the positive electrode of the first unit cell has a longer length in a direction in which the electrode tab is drawn out than the positive electrode of the second unit cell.

또한, 본 발명은 상기의 전극 조립체를 포함하는 전기화학 소자를 제공한다.
The present invention also provides an electrochemical device including the electrode assembly.

본 발명에 따른 길이가 상이한 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 구조의 전극 조립체는 전극탭(집전체와 탭을 접합시킨 부분)에 가해지는 힘을 완화시키는 효과가 있어 고적층시에 발생할 수 있는 단선에 의한 용량 저하를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 전지의 충격 안정성을 향상시킬 수 있다. The electrode assembly having a structure in which the first unit cell and the second unit cell having different lengths according to the present invention are laminated has the effect of relieving the force applied to the electrode tab (the portion where the current collector and the tab are joined) It is possible to prevent a reduction in capacity due to disconnection that may occur and to improve the impact stability of the battery.

또한, 본 발명의 전극 조립체를 적용한 전기화학 소자는 소자 케이스와 전극 조립체 사이의 사공간을 줄일 수 있어 전지 용량을 극대화할 수 있다.
In addition, the electrochemical device using the electrode assembly of the present invention can reduce the dead space between the device case and the electrode assembly, thereby maximizing the battery capacity.

도 1은, 음극형 바이셀 구조의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는, 양극형 바이셀 구조의 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은, 여러 장의 바이셀이 중첩된 구조의 단면도를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 바이셀 및 제2 바이셀이 순차적으로 적층된 전극 조립체의 단면도를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 a) 제2 바이셀 사이에 제1 바이셀이 적층된 전극 조립체 및 b) 제3 바이셀을 추가로 포함하는 전극 조립체의 단면도를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 a) 제1 바이셀 사이에 제2 바이셀이 적층된 전극 조립체 및 b) 제4 바이셀을 추가로 포함하는 전극 조립체의 단면도를 도식적으로 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a cathode-type bi-cell structure. FIG.
2 is a cross-sectional view of a bipolar cell structure.
3 is a cross-sectional view of a structure in which a plurality of bi-cells are stacked.
4 is a cross-sectional view of an electrode assembly in which a first bi-cell and a second bi-cell are sequentially stacked according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 schematically depicts a cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, which comprises a) an electrode assembly in which a first bi-cell is stacked between second bi-cells, and b) a third bi-cell .
Figure 6 schematically depicts a cross-sectional view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, which comprises a) an electrode assembly in which a second bi-cell is stacked between first bi-cells and b) a fourth bi-cell .

이하, 본 발명에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 전기화학 소자의 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.
Hereinafter, preferred embodiments of an electrode assembly and an electrochemical device including the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 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 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.

본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체는 상기 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 각각 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 제1 단위 셀의 양극은 상기 제2 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 긴 것을 특징으로 한다.
In an electrode assembly in which a first unit cell and a second unit cell are stacked according to an embodiment of the present invention, the first unit cell and the second unit cell each include an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode And the anode of the first unit cell is longer than the anode of the second unit cell in the direction in which the electrode tab is drawn out.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀을 예시한 것으로서, 바이셀의 단면도를 나타낸 것이다. 1 to 3 are cross-sectional views illustrating a unit cell according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 3에 의하며 본 발명의 단위 셀을 더 상세히 설명한다.
Hereinafter, the unit cell of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

본 발명의 상기 단위 셀은 바이셀 또는 풀셀일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀이 바이셀인 경우, 상기 바이셀(bicell)은 양쪽 단부의 전극들이 동일한 전극을 형성하도록 적층된 전극 조립체로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극으로 이루어진 음극형 바이셀과 음극/분리막/양극/분리막/음극으로 이루어진 양극형 바이셀로 구분된다. 이러한 바이셀은 각각이 독립된 전기화학 소자로서 기능한다는 점에서, 단위 셀, 예컨대 바이셀이 적층된 구조의 본 발명의 전극 조립체는 단순히 전극이 적층된 구조의 전극 조립체와는 상이하다.The unit cell of the present invention may be a bi-cell or a full cell. For example, when a unit cell according to an embodiment of the present invention is a bicell, the bicell is an electrode assembly in which electrodes at both ends of the bicell are stacked to form the same electrode, and the anode / separator / cathode / / Anode, and a bipolar cell consisting of a cathode / separator / anode / separator / cathode. Since each of these bi-cells functions as an independent electrochemical device, the electrode assembly of the present invention having a structure in which a unit cell such as a bi-cell is stacked is different from an electrode assembly in which electrodes are simply stacked.

구체적으로, 도 1은 양극(120)/분리막(130)/음극(110)/분리막(130)/양극(120')으로 이루어진 음극형 바이셀(100)을 나타내고, 도 2는 음극(210)/분리막(230)/양극(220)/분리막(230)/음극(210')으로 이루어진 양극형 바이셀(200) 그리고 도 3은 더 많은 전극이 적층된 양극(320)/분리막(330)/음극(310)/분리막(330)/양극(320')/분리막(330)/음극(310')/분리막(330)/양극(320'') 구조의 바이셀(300)을 나타낸다.
1 illustrates a cathode-type bicell 100 including an anode 120, a separator 130, a cathode 110, a separator 130, and a cathode 120 '. FIG. A bipolar cell 200 composed of a separator 230, a positive electrode 220, a separator 230 and a negative electrode 210 and a positive electrode 320 and a separator 330 / And a biocell 300 having a structure of a cathode 310 / separator 330 / anode 320 / separator 330 / cathode 310 / separator 330 / anode 320 '.

본 발명의 일 실시예에 의한 양극(120, 120',220, 320, 320', 320'')은, 예컨대 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 결착제의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
The anode 120, 120 ', 220, 320, 320', 320 '' according to an embodiment of the present invention is formed by applying a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder onto a cathode current collector, If necessary, a filler may be further added to the mixture.

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.
The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxide (LiMnO 2 ); Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxide; Nickel-situ type lithium nickel oxide; A lithium manganese composite oxide, a disulfide compound, or a composite oxide formed by combination thereof, but the present invention is not limited thereto.

상기 양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등일 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태일 수 있다.
The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery. For example, carbon, nickel, Titanium, silver, or the like. The current collector may be formed in various shapes such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, or the like, by forming fine irregularities on the surface of the current collector to increase the adhesive force of the cathode active material.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 천연 흑연이나 인조 흑연 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.
The conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, and lamp black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers, and the like.

상기 결착제는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 블소 고무 등일 수 있다.
The binder is a component that assists in bonding between the active material and the conductive material, and bonding to the current collector, and is usually composed of polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, starch, hydroxypropylcellulose, polypropylene, polyethylene, And the like.

또한, 음극(110, 210, 210', 310, 310')은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라서는, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수 있다.The cathodes 110, 210, 210 ', 310, and 310' may be manufactured by applying and drying a negative electrode active material on the negative electrode collector, and may further include the components as described above.

상기 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 수리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것일 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the negative electrode current collector include carbon, nickel, and the like on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, , Titanium, silver, or the like. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질은, 예컨대, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소, 할로겐, 리튬 금속, 리튬 합금, 규소계 합금, 주석계 합금, 폴리아세틸렌 등일 수 있다.
The negative electrode active material may be carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon, halogen, lithium metal, lithium alloy, silicon-based alloy, tin-based alloy, polyacetylene or the like.

또한, 도 1을 참고하면, 본 발명의 기본 단위 셀(100)은 제1 전극(120), 제1 분리막(130), 제2 전극(110), 제2 분리막(130') 및 제1 전극(120')이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이와 같이 기본 단위 셀은 기본적으로 5층 구조를 가진다. 구체적으로, 기본 단위 셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 상측에서 하측으로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극과 제2 전극은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어 제1 전극이 양극이면 제2 전극은 음극이다. 물론 이 반대일 수도 있다.
1, the basic unit cell 100 of the present invention includes a first electrode 120, a first separator 130, a second electrode 110, a second separator 130 ' (120 ') are sequentially stacked. Thus, the basic unit cell basically has a five-layer structure. Specifically, the basic unit cell may include a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, and a first electrode sequentially stacked from the top to the bottom. Here, the first electrode and the second electrode are opposite to each other. For example, if the first electrode is a positive electrode, the second electrode is a negative electrode. This may be the opposite, of course.

도 4는 본 발명에 따른 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체의 단면도를 도식적으로 나타낸 것이다.4 is a cross-sectional view of an electrode assembly in which a first unit cell and a second unit cell are stacked according to the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(400)는 제1 단위 셀(410) 및 제2 단위 셀(420)이 각각 양극(412, 412', 422, 422'), 음극(411, 421) 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(413, 413', 423, 423')을 포함하고, 상기 제1 단위 셀(410)의 양극(412, 412')은 상기 제2 단위 셀(420)의 양극(422, 422')에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 긴 것을 특징으로 한다.
4, an electrode assembly 400 according to an embodiment of the present invention includes a first unit cell 410 and a second unit cell 420 which are respectively connected to the anodes 412, 412 ', 422, and 422' , Cathodes (411, 421) and separation membranes (413, 413 ', 423, 423') sandwiched between the positive and negative electrodes, and the anodes (412, 412 ' The length of the electrode tab in the direction in which the electrode tab is drawn out is longer than that of the anodes 422 and 422 'of the second unit cell 420.

상기 단위 셀(410, 420)은 복수개의 양극(412, 412', 422, 422') 또는 음극(411, 421)을 포함하고, 동일한 단위 셀 내에서의 상기 복수개의 양극(412, 412', 422, 422') 또는 음극(411, 421)은 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 서로 동일한 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. The unit cells 410 and 420 include a plurality of anodes 412, 412 ', 422 and 422' or cathodes 411 and 421, and the plurality of anodes 412, 412 ' 422, and 422 ', or the cathodes 411 and 421 may have the same length in the direction in which the electrode tabs are drawn out, but the present invention is not limited thereto.

예컨대, 제1 단위 셀(410)에 포함되는 두 양극(412 및 412')의 길이는 서로 동일할 수 있으며, 음극(411)은 상기 양극(412, 412')의 길이와 동일하거나 상이할 수 있다.
For example, the lengths of the two anodes 412 and 412 'included in the first unit cell 410 may be equal to each other, and the length of the cathode 411 may be equal to or different from the length of the anodes 412 and 412' have.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 셀에 포함된 양극 또는 음극은 각각 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 서로 동일한 것이 바람직하다. 예컨대, 하나의 단위 셀에 복수개의 양극이 포함되는 경우, 복수개의 양극은 그 크기가 서로 동일할 수 있고, 따라서 각각의 양극은 양극탭이 인출되는 방향의 길이가 동일할 수 있다. Therefore, the positive electrode or negative electrode included in the unit cell according to an embodiment of the present invention preferably has the same length in the direction in which the electrode tabs are drawn out. For example, when a plurality of anodes are included in one unit cell, the plurality of anodes may have the same size, so that each anode may have the same length in the direction in which the anode tabs are drawn out.

한편, 하나의 단위 셀 내에 포함된 양극과 음극의 크기, 예를 들어 양극과 음극의 길이는 동일할 수 있지만, 서로 상이할 수 있다. Meanwhile, the sizes of the anodes and the cathodes included in one unit cell, for example, the lengths of the anodes and the cathodes may be the same, but they may be different from each other.

또한, 본 발명의 상기 단위 셀 내에 포함된 음극의 크기는 양극의 크기에 비례하여, 커지거나 작아질 수 있다. 예컨대, 제2 단위 셀에 포함된 양극의 크기가 제1 단위 셀에 포함된 양극의 크기보다 작아질 경우, 제2 단위 셀에 포함된 음극의 크기도 상기 제2 단위 셀에 포함된 양극의 크기에 비례하여 제1 단위 셀에 포함된 음극의 크기보다 작아질 수 있다. 이는, 양극과 음극에 포함된 활물질의 전기적 용량에 따라 결정되는 것으로서, 활물질의 용량에 따라 적절히 조절될 수 있다.
In addition, the size of the cathode included in the unit cell of the present invention can be increased or decreased in proportion to the size of the anode. For example, when the size of the anode included in the second unit cell is smaller than the size of the anode included in the first unit cell, the size of the cathode included in the second unit cell may be smaller than the size of the anode included in the second unit cell The size of the cathode included in the first unit cell may be smaller than the size of the cathode included in the first unit cell. This is determined depending on the electrical capacity of the active material contained in the positive electrode and the negative electrode, and can be appropriately adjusted in accordance with the capacity of the active material.

구체적으로, 본 발명의 단위 셀이 양극/분리막/음극/분리막/양극으로 이루어진 음극형 바이셀인 경우에는 바이셀 내에 상기 복수의 양극의 길이는 서로 동일할 수 있으며, 상기 양극과 음극의 길이는 상이하거나 동일할 수 있다. 이와 반대로, 본 발명의 단위 셀이 음극/분리막/양극/분리막/음극으로 이루어진 양극형 바이셀인 경우에는 바이셀 내에 상기 복수의 음극의 길이는 서로 동일할 수 있고, 상기 양극의 길이는 상기 음극과 동일하거나 상이할 수 있다.
Specifically, in the case where the unit cell of the present invention is a cathode type bi-cell composed of a cathode / separator / cathode / separator / anode, the lengths of the plurality of anodes may be equal to each other, May be different or the same. In contrast, when the unit cell of the present invention is a bipolar cell comprising a cathode / separator / anode / separator / cathode, the lengths of the plurality of cathodes may be equal to each other, May be the same or different.

또한, 상기 전극탭은 단위 셀의 양쪽 말단에서 인출되거나, 또는 한쪽 말단에서만 인출될 수 있다. In addition, the electrode tab may be drawn out from both ends of the unit cell, or may be drawn out from only one end.

즉, 본 발명의 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체는 양쪽 방향으로 단위 셀의 길이가 점점 작아지는 피라미드형일 수 있으며, 양쪽 방향으로 단위 셀의 길이가 점점 커지는 역피라미드형일 수 있다.That is, the electrode assembly in which the first unit cell and the second unit cell of the present invention are laminated may be a pyramidal type in which the length of the unit cell is gradually decreased in both directions, and may be an inverted pyramid type in which the length of the unit cell gradually increases in both directions have.

한편, 상기 제2 단위 셀(420)의 양극(422, 422')의 길이는 상기 제1 단위 셀(410)의 양극(412, 412')의 길이의 80% 내지 99%인 것이 바람직하다. The length of the anodes 422 and 422 'of the second unit cell 420 is preferably 80 to 99% of the length of the anodes 412 and 412' of the first unit cell 410.

본 발명의 전극 조립체는 상기의 제1 단위 셀과 제2 단위 셀에 각각 포함되는 양극의 길이를 상이하게 조절하여 각 단위 셀을 적층함으로써, 각 단위 셀로부터 인출되는 전극탭(집전체와 탭을 접합시킨 부분)이 받는 힘을 분산시켜 피로도를 완화시킬 수 있어 전극탭이 파단되는 것을 방지할 수 있다.
The electrode assembly according to the present invention can be manufactured by stacking the unit cells by controlling the lengths of the anodes included in the first unit cell and the second unit cell, The bonded portion) can be dispersed to relieve the fatigue and prevent the electrode tab from being broken.

구체적으로, 전지 용량을 향상시키기 위한, 통상적인 고적층 전지는 크기가 동일한 다수의 전극이 적층되어 있는 구조로, 주로 알루미늄이나 구리를 집전체로 사용하고 있으며 집전체와 탭을 레이저 또는 초음파 융착 등의 방식으로 접합시킨다. In order to improve the battery capacity, a typical high-stacked battery has a structure in which a plurality of electrodes having the same size are laminated, and mainly aluminum or copper is used as the current collector. The current collector and the tab are connected by laser or ultrasonic welding .

이때, 고적층일수록 적층의 상단면에 전극탭에 가해지는 힘이 증가하게 되고, 이에 따라 힘이 집중되는 상단면의 전극탭이 파단되어 단선에 의한 전지 용량 저하 등의 문제를 유발한다.
At this time, the force applied to the electrode tab increases on the upper surface of the laminate as the laminate is stacked, and the electrode tab on the upper surface where the force is concentrated breaks, which causes problems such as battery capacity decrease due to disconnection.

반면, 본 발명의 전극 조립체는 제1 단위 셀과 제2 단위 셀에 각각 포함되는 양극의 길이를 상이하게 조절하여, 크기가 차이 나도록 적층함으로써 상단면의 전극탭에 가해지는 힘을 분산시켜 전극탭이 파단되는 것을 방지할 수 있다. 이에, 단선으로 발생하는 전지 용량 저하를 방지할 수 있을 뿐 아니라, 전기의 충격 안정성도 향상될 수 있다.
On the other hand, according to the electrode assembly of the present invention, the lengths of the anodes included in the first unit cell and the second unit cell are adjusted differently so as to be different in size, thereby dispersing the force applied to the electrode tabs on the upper surface, Can be prevented from being broken. Thus, not only a decrease in battery capacity caused by disconnection can be prevented, but also the impact stability of electric power can be improved.

또한, 본 발명에 따른 추가의 일 실시예에 의한 전극 조립체를 도 5에 나타내었다.Further, an electrode assembly according to a further embodiment of the present invention is shown in Fig.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 도 4에서 나타낸 전극 조립체가 제2 단위 셀을 더 포함하는 것일 수 있다. 즉, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(500a)는 제1 단위 셀(510a)과 2개의 제2 단위 셀(520a, 520a')을 포함할 수 있으며, 상기 제1 단위 셀(510a)은 상기 2개의 제2 단위 셀(520a, 520a') 사이에 개재된 것일 수 있다.
In the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the electrode assembly shown in FIG. 4 may further include a second unit cell. 5A, the electrode assembly 500a according to an embodiment of the present invention may include a first unit cell 510a and two second unit cells 520a and 520a ' The first unit cell 510a may be interposed between the two second unit cells 520a and 520a '.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 도 4에서 나타낸 전극 조립체가 제2 단위 셀 및 제3 단위 셀을 더 포함하는 것일 수 있다. 즉 도 5b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(500b)는 제1 단위 셀(510b)과 2개의 제2 단위 셀(520b, 520b')을 포함할 수 있으며, 상기 제1 단위 셀(510b)은 상기 2개의 제2 단위 셀(520b, 520b') 사이에 개재된 것일 수 있고, 상기 2개의 제2 단위 셀(520b, 520b') 상에 상기 제2 단위 셀(520b, 520b')의 양극(522b, 522b')에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 작은 양극(532b, 532b')을 갖는 제3 단위 셀(530b, 530b')을 추가로 포함할 수 있다.
In addition, the electrode assembly according to the embodiment of the present invention may further include the second unit cell and the third unit cell as shown in FIG. 5B, the electrode assembly 500b according to an embodiment of the present invention may include a first unit cell 510b and two second unit cells 520b and 520b ' 1 unit cell 510b may be interposed between the two second unit cells 520b and 520b 'and the second unit cell 520b and 520b' may be interposed between the two second unit cells 520b and 520b ' 530b 'having positive electrodes 532b and 532b' having a smaller length in the direction in which the electrode tabs are drawn out than the anodes 522b and 522b 'of the first and second unit cells 520a and 520b' .

또한, 본 발명에 따른 추가의 일 실시예에 의한 전극 조립체를 도 6에 나타내었다. Further, an electrode assembly according to a further embodiment of the present invention is shown in Fig.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 도 4에서 나타낸 전극 조립체가 제1 단위 셀을 더 포함하는 것일 수 있다. 즉, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(600a)는 제2 단위 셀(620a)과 2개의 제1 단위 셀(610, 610a')을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단위 셀(620a)은 상기 2개의 제1 단위 셀(610a, 610a') 사이에 개재된 것일 수 있다.
In the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the electrode assembly shown in FIG. 4 may further include a first unit cell. 6A, the electrode assembly 600a according to an embodiment of the present invention may include a second unit cell 620a and two first unit cells 610 and 610a ' The second unit cell 620a may be interposed between the first unit cells 610a and 610a '.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 도 4에서 나타낸 전극 조립체가 제1 단위 셀 및 제4 단위 셀을 더 포함하는 것일 수 있다. 즉 도 6b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(600b)는 제2 단위 셀(520b)과 2개의 제1 단위 셀(510b, 510b')을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단위 셀(620b)은 상기 2개의 제1 단위 셀(610b, 610b') 사이에 개재된 것일 수 있고, 상기 2개의 제1 단위 셀(610b, 610b') 상에 상기 제1 단위 셀(610b, 610b')의 양극(612b, 612b')에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 작은 양극(642b, 642b')을 갖는 제4 단위 셀(640b, 640b')을 추가로 포함할 수 있다.
In addition, the electrode assembly according to an embodiment of the present invention may further include the first unit cell and the fourth unit cell as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6B, the electrode assembly 600b according to an embodiment of the present invention may include a second unit cell 520b and two first unit cells 510b and 510b ' The two unit cells 620b may be interposed between the two first unit cells 610b and 610b 'and the first unit cells 610b and 610b may be formed on the two first unit cells 610b and 610b' Fourth units 640b and 640b 'having positive electrodes 642b and 642b' having a smaller length in the direction in which the electrode tabs are drawn out than the positive electrodes 612b and 612b ' .

상기 기재한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 도 5b에 나타낸 바와 같이, 제1 단위 셀(510b), 제2 단위 셀(520b, 520b') 및 제3 단위 셀(530b, 530b')의 길이가 양쪽 방향으로 점점 작아지는 피라미드형이거나, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 제1 단위 셀(610b, 610b'), 제2 단위 셀(620b) 및 제4 단위 셀(640b, 640b')의 길이가 양쪽 방향으로 점점 길어지는 역피라미드형일 수 있으며, 상기 피라미드형과 역피라미드형이 동시에 형성된 다이아몬드형일 수도 있다.
5B, the electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a first unit cell 510b, a second unit cell 520b, 520b ', and a third unit cell 530b, 630b ', the second unit cell 620b and the fourth unit cells 640b and 640b' are formed in a pyramid shape in which the lengths of the first unit cells 610a and 530b 'are gradually reduced in both directions, 'May be an inverted pyramid type in which the lengths of the pyramidal and inverted pyramidal shapes are gradually increased in both directions.

한편, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 크기가 다른 2개 또는 3개의 단위 셀을 사용하여 적층한 전극 조립체만 개시하였으나, 이에 한정되지 않고 다수의 단위 셀을 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 단위 셀의 개수는 특별히 제한하지 않는다.
Meanwhile, as shown in FIGS. 4 to 6, in the embodiment of the present invention, only the electrode assembly is stacked using two or three unit cells having different sizes. However, the present invention is not limited to this, And the number of the unit cells is not particularly limited.

이하, 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 셀(410) 및 제2 단위 셀(420)이 적층된 전극 조립체(400)의 적층방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of stacking the electrode assembly 400 in which the first unit cell 410 and the second unit cell 420 are stacked according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 발명의 전극 조립체(400)는 적어도 2개의 크기가 다른 기본 단위 셀(410, 420)을 포함하고, 상기 단위 셀이 적층되어 형성된다. 예컨대, 제1 단위 셀(410) 상부에 제2 단위 셀(420)이 적층되어 전극 조립체(400)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 전극 조립체는 기본 단위 셀이 기본 단위 셀 단 상부로 적층되어 형성된다. 즉, 크기가 다른 기본 단위 셀을 미리 형성한 다음에 이를 차례로 적층하여 전극 조립체를 형성한다.The electrode assembly 400 of the present invention includes at least two basic unit cells 410 and 420 having different sizes, and the unit cells are stacked. For example, the second unit cell 420 may be laminated on the first unit cell 410 to form the electrode assembly 400. As described above, the electrode assembly is formed by stacking the basic unit cells over the basic unit cell stages. That is, the basic unit cells having different sizes are formed in advance and then laminated in order to form an electrode assembly.

이와 같이 본 발명에 따른 전극 조립체(400)는 크기가 다른 기본 단위 셀(410, 420)이 반복적으로 적층되어 형성된다는 점에 기본적인 특징이 있다. 이에 따른 방식으로 전극 조립체를 형성하면, 기본 단위 셀을 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있다는 장점과, 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점을 가질 수 있다.As described above, the electrode assembly 400 according to the present invention is fundamentally characterized in that basic unit cells 410 and 420 having different sizes are repeatedly stacked. When the electrode assembly is formed according to the method, the basic unit cells can be aligned with high precision and the productivity can be improved.

본 발명의 기본 단위 셀(410)은 제1 전극(412), 제1 분리막(413), 제2 전극(411), 제2 분리막(413') 및 제1 전극(412')이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이와 같이 기본 단위 셀은 기본적으로 5층 구조를 가진다. 구체적으로, 기본 단위 셀은 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 상측에서 하측으로 순차적으로 적층되어 형성되거나, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막 및 제1 전극이 하측에서 상측으로 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극과 제2 전극은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어 제1 전극이 양극이면 제2 전극은 음극이다. 물론 이 반대일 수도 있다.
The basic unit cell 410 of the present invention includes a first electrode 412, a first separation membrane 413, a second electrode 411, a second separation membrane 413 ', and a first electrode 412' Respectively. Thus, the basic unit cell basically has a five-layer structure. Specifically, the basic unit cell includes a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, and a first electrode sequentially stacked from the top to the bottom, The second separation membrane and the first electrode may be sequentially stacked from the lower side to the upper side. Here, the first electrode and the second electrode are opposite to each other. For example, if the first electrode is a positive electrode, the second electrode is a negative electrode. This may be the opposite, of course.

상기 기본 단위 셀은 하기와 같은 공정에 의하여 형성될 수 있다. 먼저, 제1 전극 재료, 제1 분리막 재료, 제2 전극 재료, 제2 분리막 재료 및 제1 전극 재료를 준비한다. 여기서 전극 재료 및 분리막 재료는 소정 크기로 절단되어 전극을 형성할 수 있다. 절단된 제1 전극 재료를 제1 분리막 재료 상부로 공급하고, 제2 전극 재료를 제2 분리막 재료 상부로 공급한다. 그리고 모두 함께 라미네이터로 공급한다.
The basic unit cell may be formed by the following process. First, a first electrode material, a first separation material, a second electrode material, a second separation material, and a first electrode material are prepared. Here, the electrode material and the separation membrane material can be cut to a predetermined size to form an electrode. The cut first electrode material is supplied to the upper portion of the first separation membrane material, and the second electrode material is supplied to the upper portion of the second separation membrane material. And all together supply to the laminator.

전극 조립체는 앞서 살펴본 바와 같이, 기본 단윌 셀이 반복적으로 적층되어 형성된다. 그런데 기본 단위 셀을 구성하는 전극과 분리막이 서로 분리된다면, 기본 단위 셀을 반복적으로 적층하는 것이 매우 어려워질 것이다. 따라서, 기본 단위 셀을 형성할 때, 전극과 분리막을 서로 접착하는 것이 바람직하다. 상기 라미네이터는 이와 같은 전극과 분리막을 서로 접착하기 위해 사용된다. 즉, 라미네이터는 재료들에 압력을 가하거나, 또는 열과 압력을 가하여 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착한다. 이와 같이 전극 재료와 분리막 재료는 라미네이터에서 서로 접착된다. 이와 같은 접착으로 기본 단위 셀은 보다 안정적으로 자신의 형상을 유지할 수 있다.
As described above, the electrode assembly is formed by repeatedly stacking the basic unit cells. However, if the electrodes constituting the basic unit cell and the separator are separated from each other, it will be very difficult to repeatedly stack the basic unit cells. Therefore, when forming the basic unit cell, it is preferable to bond the electrode and the separator to each other. The laminator is used to adhere the electrodes and the separator to each other. That is, the laminator applies pressure to the materials, or applies heat and pressure to bond the electrode material and the separation membrane material to each other. Thus, the electrode material and the separation membrane material are adhered to each other in the laminator. With such bonding, the basic unit cell can maintain its shape more stably.

마지막으로 제1 분리막 재료와 제2 분리막 재료를 함께 소정 크기로 절단한다. 이와 같은 절단으로 기본 단위 셀이 형성될 수 있다. 추가적으로 필요에 따라 기본 단위 셀에 대한 각종 검사를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 두께 검사, 비전 검사, 쇼트 검사와 같은 검사를 추가적으로 수행할 수도 있다.
Finally, the first membrane material and the second membrane material are cut together to a predetermined size. The basic unit cell can be formed by such cutting. In addition, various tests on the basic unit cell may be performed if necessary. For example, a test such as thickness inspection, vision inspection, and short inspection may be additionally performed.

한편, 분리막(분리막 재료)은 접착력을 가지는 코팅 물질로 표면이 코팅될 수 있다. 이때 코팅 물질은 무기물 입자와 결착제 고분자의 혼합물일 수 있다. 여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축하는 것을 방지할 수 있다. 그리고 결착제 고분자는 무기물 입자를 고정시킬 수 있다. 이와 같은 무기물 입자들로 인해 분리막 표면에 형성되는 코팅층에는 소정의 기공 구조가 형성될 수 있다. 이와 같은 기공 구조로 인해 무기물 입자가 분리막에 코팅되어 있더라도 양극으로부터 음극으로 이온이 원활하게 이동할 수 있다. 또한 결착제 고분자는 무기물 입자를 분리막에 안정적으로 유지시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 더욱이 결착제 고분자는 분리막을 전극에 보다 안정적으로 접착시킬 수 있다(이와 같은 코팅을 SRS 코팅이라 한다). 참고로, 분리막은 폴리올레핀 계열의 분리막 기재로 형성될 수 있다.
On the other hand, the separation membrane (separation membrane material) can be coated with a coating material having an adhesive force. The coating material may be a mixture of inorganic particles and binder polymer. Herein, the inorganic particles can improve the thermal stability of the separator. That is, the inorganic particles can prevent the separator from shrinking at a high temperature. And the binder polymer can fix the inorganic particles. Due to such inorganic particles, a predetermined pore structure may be formed in the coating layer formed on the surface of the separation membrane. Due to the pore structure, ions can smoothly move from the anode to the cathode even though the inorganic particles are coated on the separator. Also, the binder polymer can maintain the inorganic particles stably in the separation membrane, thereby improving the mechanical stability of the separation membrane. Furthermore, the binder polymer can stably adhere the separator to the electrode (such a coating is referred to as an SRS coating). For reference, the separator may be formed of a polyolefin-based separator substrate.

또한, 본 발명에 따른 전기화학 소자는 상기의 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the electrochemical device according to the present invention includes the electrode assembly in which the first unit cell and the second unit cell are stacked.

상기 전기화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 상기 전기화학 소자는, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등일 수 있다. 특히, 리튬 이차전지가 바람직하며, 예컨대 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등일 수 있다.
The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and the electrochemical device may be any type of primary, secondary, fuel cell, solar cell, or capacitor. In particular, a lithium secondary battery is preferable, and for example, it may be a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.

본 발명에 따른 전기화학 소자가 이차전지인 경우, 음극, 양극, 전해액은 특별한 제한이 없으며, 종래 전기화학 소자에 사용될 수 있는 통상적인 것을 사용할 수 있다.
In the case where the electrochemical device according to the present invention is a secondary battery, there is no particular limitation on the cathode, the anode, and the electrolyte, and conventional ones that can be used in conventional electrochemical devices can be used.

본 발명의 전기화학 소자는 바람직하게는 상기 전극 구조에 리튬염 함유 비수계 전해질이 포함되어 있는 리튬 이차전지이다. The electrochemical device of the present invention is preferably a lithium secondary battery in which a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte is contained in the electrode structure.

상기 리튬염 함유 비수계 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있다. 비수 전해질로는 비수 전해액, 고체 전해액, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수 있으며, 상기 전해질의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of a nonaqueous electrolyte and lithium. As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte, a solid electrolyte, and an inorganic solid electrolyte may be used, and the type of the electrolyte is not particularly limited.

상기 비수 전해액으로는, 예컨대 N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 에테르, 피로피온산 에틸 등의 비양자성 유기 용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolyte include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma-butylolactone, But are not limited to, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, Methane, propylene carbonate derivatives, ethers, ethyl pyrophonate, and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예컨대 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에트세르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
Examples of the organic solid electrolyte include organic polymers such as polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, agitation lysine, polyethersulfide, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, A polymer including a dissociation group, and the like may be used.

100: 음극형 바이셀 200: 양극형 바이셀 300: 여러단의 중첩 바이셀
110, 210, 210', 310, 310': 음극
120, 120', 220, 320, 320', 320': 양극
130, 230, 330: 분리막
400, 500a, 500b, 600a, 600b: 전극 조립체
410, 510a, 510b, 610a, 610a', 610b: 제1 단위 셀
420, 520a, 520a', 520b, 520b', 620a, 620b: 제2 단위 셀
530b, 530b': 제3 단위 셀
640b, 640b': 제4 단위 셀
411, 511a, 511b, 611a, 611a, 611b: 제1 단위 셀의 음극
412, 412', 512a, 512a', 512b, 512b', 612a, 612a', 612b, 612b': 제1 단위 셀의 양극
421, 421', 521a, 521b, 621a, 621b: 제2 단위 셀의 음극
422, 422', 522a, 522a', 522b, 522b', 622a, 622a', 622b, 622b': 제2 단위 셀의 양극
531b: 제3 단위 셀의 음극
532b, 532b': 제3 단위 셀의 양극
641b: 제4 단위 셀의 음극
642b, 642b': 제4 단위 셀의 양극
413, 413', 513a, 513a', 513b, 513b', 613a, 613a', 613b, 613b': 제1 단위 셀의 분리막
423, 423', 523a, 523a', 523b, 523b', 623a, 623a', 623b, 623b': 제2 단위 셀의 분리막
533b, 533b': 제3 단위 셀의 분리막
643b, 643b': 제4 단위 셀의 분리막100: cathode-type bicycle 200: anode-type bicycle 300: multiple stages of overlapping bi-
110, 210, 210 ', 310, 310': cathode
120, 120 ', 220, 320, 320', 320 ': anode
130, 230, 330: separator
400, 500a, 500b, 600a, 600b: electrode assembly
410, 510a, 510b, 610a, 610a ', 610b:
420, 520a, 520a ', 520b, 520b', 620a, 620b:
530b and 530b ': the third unit cell
640b and 640b ': the fourth unit cell
411, 511a, 511b, 611a, 611a and 611b: the cathode of the first unit cell
412, 412 ', 512a, 512a', 512b, 512b ', 612a, 612a', 612b, 612b '
421, 421 ', 521a, 521b, 621a, 621b: a cathode of the second unit cell
422, 422 ', 522a, 522a', 522b, 522b ', 622a, 622a', 622b, 622b '
531b: cathode of the third unit cell
532b, 532b ': anode of the third unit cell
641b: cathode of the fourth unit cell
642b, 642b ': the anode of the fourth unit cell
413, 413 ', 513a, 513a', 513b, 513b ', 613a, 613a', 613b, 613b '
423, 423 ', 523a, 523a', 523b, 523b ', 623a, 623a', 623b, 623b '
533b and 533b ': a separation membrane of the third unit cell
643b, 643b ': a separator of the fourth unit cell

Claims (11)

집전체가 포함된 전극 및 분리막을 포함하는 제1 단위 셀 및 제2 단위 셀이 적층된 전극조립체에 있어서,
상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀은 각각 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 상기 분리막을 포함하고,
상기 전극조립체는 상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀의 양쪽 말단 또는 한쪽 말단에서 전극탭이 인출되며,
상기 제1 단위 셀 및 상기 제2 단위 셀로부터 인출되는 상기 전극탭에서 상기 집전체와 접합된 부분이 받는 힘이 분산되도록, 상기 제1 단위 셀의 양극은 상기 제2 단위 셀의 양극에 비하여 상기 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 더 길고,
상기 제2 단위 셀의 양극의 길이는 상기 제1 단위 셀의 양극의 길이의 80% 내지 99%인 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
In an electrode assembly in which a first unit cell and a second unit cell including an electrode and a separator including a collector are stacked,
Wherein the first unit cell and the second unit cell each include an anode, a cathode, and the separator interposed between the anode and the cathode,
Wherein the electrode assembly has electrode tabs drawn out from both ends or one end of the first unit cell and the second unit cell,
Wherein the positive electrode of the first unit cell is formed of a material having an electrical conductivity higher than that of the positive electrode of the second unit cell, The length in the direction in which the electrode tabs are drawn out is longer,
And the length of the anode of the second unit cell is 80% to 99% of the length of the anode of the first unit cell.
제1항에 있어서,
상기 단위 셀은 바이셀인 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the unit cell is a bi-cell.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전극 조립체는 제2 단위 셀을 추가로 포함하고,
상기 제1 단위 셀은 상기 제2 단위 셀 사이에 개재된 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode assembly further comprises a second unit cell,
Wherein the first unit cell is interposed between the second unit cells.
제6항에 있어서,
상기 제2 단위 셀 상에 상기 제2 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 작은 양극을 포함하는 제3 단위 셀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
The method according to claim 6,
And a third unit cell including a positive electrode having a smaller length in a direction in which the electrode tab is drawn out than the positive electrode of the second unit cell on the second unit cell.
제1항에 있어서,
상기 전극 조립체는 제1 단위 셀을 추가로 포함하고,
상기 제2 단위 셀은 상기 제1 단위 셀 사이에 개재된 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode assembly further comprises a first unit cell,
And the second unit cell is interposed between the first unit cells.
제8항에 있어서,
상기 제1 단위 셀의 상부에 상기 제1 단위 셀의 양극에 비하여 전극탭이 인출되는 방향의 길이가 긴 제4 단위 셀을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전극 조립체.
9. The method of claim 8,
Further comprising a fourth unit cell formed on the first unit cell, the fourth unit cell having a longer length in the direction in which the electrode tab is drawn out than the anode of the first unit cell.
제1항, 제2항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항의 전극 조립체를 포함하는 전기화학 소자.
An electrochemical device comprising the electrode assembly of any one of claims 1, 2, and 6 to 9.
제10항에 있어서, 상기 전기화학 소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는, 전기화학 소자.The electrochemical device according to claim 10, wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
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