KR102155163B1

KR102155163B1 - 전극 조립체

Info

Publication number: KR102155163B1
Application number: KR1020160089805A
Authority: KR
Inventors: 김용훈; 류덕현; 이관수
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2020-09-11
Also published as: KR20180008037A

Abstract

본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는, 전극과 분리막이 결집되어 권취된 형태를 가지는 전극 적층체와, 상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭 및 상기 전극 탭에 부착되는 스웰링 테이프를 포함하고, 상기 스웰링 테이프는 액체의 영향을 받아 팽창되거나 유연해지는 부분을 포함한다.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}

본 발명은 전극 조립체에 관한 것이다.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. 이중 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.

한국 공개특허 제10-2016-0010121호

본 발명의 하나의 관점은 전극 적층체의 분리막 또는 전극이 파손되는 것을 방지할 수 있는 전극 조립체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극과 분리막이 결집되어 권취된 형태를 가지는 전극 적층체와, 상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭 및 상기 전극 탭에 부착되는 스웰링 테이프를 포함하고, 상기 스웰링 테이프는 액체의 영향을 받아 팽창되거나 유연해지는 부분을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 탭에 스웰링 테이프를 부착하여 전극 탭에 의해 분리막 또는 전극이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 테이프의 가장자리 단차로 인해 인접된 분리막 또는 전극이 손상되는 것을 방지 할 수 있다. 즉, 액체의 영향을 받아 팽창되거나 유연해지는 부분을 포함하는 스웰링 테이프를 전극 탭에 부착함으로써, 스웰링 테이프의 모서리 부분에 의해 분리막 또는 전극이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 스웰링 테이프를 통해 전극에 쇼트(Short) 또는 발화가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프를 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 스웰링 테이프의 제1 예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 스웰링 테이프의 제2 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프의 제 3예를 나타낸 개념도이다.
도 7는 도 6에서 B-B'선을 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프의 제 4예를 나타낸 개념도이다.
도 9는 도 8에서 C-C'선을 따라 절개한 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는, 전극(113)과 분리막(114)이 적층된 전극 적층체(110)와, 전극(113)에 부착되는 전극 탭(120) 및 전극 탭(120)에 부착되는 스웰링 테이프(130)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 평면도이다.

이하에서, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 전극 적층체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(113)과 분리막(114)이 결집되어 교대로 적층된 구조를 형성한다. 여기서, 전극 적층체(110)는 권취된 형태로 형성될 수 있다.

전극(113)은 양극 시트(Sheet)(111)와 음극 시트(112)를 포함할 수 있다. 그리고 분리막(114)은 양극 시트(111)와 음극 시트(112)를 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 여기서, 양극 시트(111)와 음극 시트(112)는 분리막(114)과 함께 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성될 수 있다. 이때, 전극 적층체(110)는 원형 또는 타원형 형태로 권취될 수 있다.

분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)와 교대로 적층된다. 여기서, 분리막(114)은 양극 시트(111) 및 음극 시트(112) 사이와, 양극 시트(111) 및 음극 시트(112)의 외측면에 위치될 수 있다.

또한, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.

전극 탭(120)은 전극(113)에 부착되어 전극(113)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 전극 탭(120)은 양극 시트(111)에 부착되는 양극 탭(121) 및 음극 시트(112)에 부착되는 음극 탭(122)을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프를 나타낸 개념도이다.

한편, 도 1 및 도 3을 참고하면, 양극 시트(111)는 양극 집전체(111a) 및 양극 집전체(111a)에 도포된 양극 활물질(111b)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 양극 시트(111)의 양극 집전체(111a)는 예를 들어 알루미늄 재질의 시트(sheet)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질(111b)은 LiCoO2(리듐코발트옥사이드, 리튬코발트산화물)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 양극 탭(121)은 양극 활물질(111b)이 도포되지 않은 무지부에 구비될 수 있다.

음극 시트(112)는 음극 집전체(미도시)와, 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 음극 시트(112)의 음극 집전체는 예를 들어 구리 재질로 이루어진 시트로 이루어질 수 있고, 음극 활물질은 인조흑연을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

도 4는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 스웰링 테이프의 제1 예를 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 4를 참고하면, 스웰링 테이프(swelling tape)(130)는 전극 탭(120)에 부착되어 부착 부위에 인접한 분리막(114)과 전극(113)이 전극 탭(120)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 스웰링 테이프 (130)는 절연성 재질을 포함하여 이루어져, 전극 탭(120)의 부착 부위를 외부와 절연시킬 수 있다.

여기서, 스웰링 테이프(130)는 예를 들어 양극 탭(121)에 부착되어, 양극 탭(121)에 인접한 분리막(114) 또는 음극 시트(112)의 손상을 방지할 수 있고, 양극 탭(121)과 음극 시트(112) 사이를 절연할 수 있다. 이때, 스웰링 테이프(130)는 양극 탭(121) 및 양극 시트(111)에 걸쳐 부착될 수 있다.

아울러, 스웰링 테이프(130)는 액체의 영향을 받아 팽창되거나 유연해지는 부분을 포함할 수 있다.

여기서, 스웰링 테이프(130)는 기재(131) 및 기재(131)에 적층된 점착층(132)을 포함할 수 있다. 이때, 점착층(132)은 액체에 함침되어 팽창되거나 유연해지는 것 일수 있다.

기재(131)는 필름 등으로 이루어 질 수 있다. 여기서, 기재(131)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리이미드(PI), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리우레탄(polyurethane) 중 어느 하나의 재질로 이루어질 수 있다.

점착층(132)은 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 참고로, 스웰링은 고분자 물질이 가지는 하나의 특성으로서 고분자 물질의 사슬 사이로 용매 분자가 침투하게 되어 부피가 증가되는 현상이다. 따라서, 점착층(132)은 전해액을 흡수하면 팽창되거나 유연해진다. 결국, 보다 플랙서블(flexible)된 스웰링 테이프(130)는 테이프의 가장자리 단차 부분인 모서리에 의하여 분리막(114)과 전극(113)이 손상되는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.

그리고, 점착층(132)은 폴리아크릴계 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 점착층(132)은 PMMA(poly methyl methacrylate), PEMA(poly ethyl methacrylate), PBMA(poly butyl methacrylate) 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.

한편, 스웰링 테이프(130)는 불투명 재질로 이루어져 전극 탭(120) 테이핑(taping)시 인식율을 증가시켜 불량률을 최소화할 수 있다.

한편, 도 4를 참고하면, 스웰링 테이프(130)는 제1 예로 양극 탭(121)이 양극 시트(111)에 부착되는 부분에 부착될 수 있다. 이때, 스웰링 테이프(130)는 양극 탭(121)의 일면 및 양극 시트(111)의 일면에 걸쳐 부착될 수 있다.

도 5는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개하여 스웰링 테이프의 제2 예를 나타낸 단면도이다.

스웰링 테이프(130')는 제2 예로 양극 탭(121)이 양극 시트(111)에 부착되는 부분에 부착되고, 양극 탭(121)의 양면과 양극 시트(111)의 일면에 걸쳐 부착될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프의 제 3예를 나타낸 개념도이고, 도 7는 도 6에서 B-B'선을 따라 절개한 단면도이다.

스웰링 테이프(130")는 제 3예로 양극 탭(121)이 돌출되는 경계부에 부착될 수 있다. 즉, 스웰링 테이프(130")는 양극 탭(121)이 양극 시트(111)와 겹치는 부분과 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계부에 부착될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 양극 시트 및 양극 탭에 부착되는 스웰링 테이프의 제 4예를 나타낸 개념도이고, 도 9는 도 8에서 C-C'선을 따라 절개한 단면도이다.

스웰링 테이프(130"')는 제 4예로 양극 탭(121)이 돌출되는 경계부 및 양극 탭(121)이 양극 탭(121)이 양극 시트(111)에 부착되는 부분 및 에 부착될 수 있다.

즉, 스웰링 테이프(130"')는 양극 탭(121)이 양극 시트(111)와 겹치는 부분과 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계부 및 양극 시트(111)의 면 중에서 양극 탭(121)이 양극 시트(111)에 부착되는 면 상에 부착될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.

또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 전극 조립체
110: 전극 적층체
111: 양극 시트
111a: 양극 집전체
111b: 양극 활물질
112: 음극 시트
113: 전극
114: 분리막
120: 전극 탭
121: 양극 탭
122: 음극 탭
130,130',130",130"': 스웰링 테이프
131: 기재
132: 점착층

Claims

전극과 분리막이 결집되어 권취된 형태를 가지는 전극 적층체;
상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭; 및
상기 전극 탭에 부착되는 스웰링 테이프를 포함하고,
상기 스웰링 테이프는 액체의 영향을 받아 팽창되거나 유연해지는 부분을 포함하며,
상기 전극은 양극 시트 및 음극 시트를 포함하고, 상기 전극 탭은 상기 양극 시트에 부착된 양극 탭 및 상기 음극 시트에 부착된 음극 탭을 포함하며,
상기 스웰링 테이프는 상기 양극 탭의 일면 또는 양면에 부착되되,
상기 스웰링 테이프는 상기 양극 탭과 상기 양극 시트에 걸쳐 부착되며,
상기 스웰링 테이프는 기재 및 상기 기재에 적층된 점착층을 포함하고, 상기 점착층은 전해액에 함침되어 팽창되거나 유연해지는 것이며,
상기 점착층은 고분자 물질로 이루어지는 전극 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 절연성 재질을 포함하여 이루어지는 전극 조립체.
삭제
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삭제
청구항 1에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 상기 양극 탭이 상기 양극 시트에 부착되는 부분에 부착되는 전극 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 상기 양극 탭이 상기 양극 시트와 겹치는 부분과 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계부에 부착되는 전극 조립체.
청구항 7에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 상기 경계부, 및 상기 양극 시트의 면 중에서 상기 양극 탭이 상기 양극 시트에 부착되는 면 상에 부착되는 전극 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 스웰링 테이프는 플랙서블(flexible) 재질을 포함하는 전극 조립체.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 점착층은 폴리아크릴계 재질로 이루어지는 전극 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 점착층은 PMMA(poly methyl methacrylate), PEMA(poly ethyl methacrylate), PBMA(poly butyl methacrylate) 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 전극 조립체.