KR102257679B1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR102257679B1
KR102257679B1 KR1020140123700A KR20140123700A KR102257679B1 KR 102257679 B1 KR102257679 B1 KR 102257679B1 KR 1020140123700 A KR1020140123700 A KR 1020140123700A KR 20140123700 A KR20140123700 A KR 20140123700A KR 102257679 B1 KR102257679 B1 KR 102257679B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
uncoated
bent
electrode
electrode plates
electrode plate
Prior art date
Application number
KR1020140123700A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160032930A (ko
Inventor
송현화
서준원
이정두
손주희
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020140123700A priority Critical patent/KR102257679B1/ko
Priority to US14/734,816 priority patent/US10686165B2/en
Priority to EP15181850.7A priority patent/EP2999029B1/en
Priority to JP2015166548A priority patent/JP6669452B2/ja
Priority to CN201510595462.7A priority patent/CN105428691B/zh
Publication of KR20160032930A publication Critical patent/KR20160032930A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102257679B1 publication Critical patent/KR102257679B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 이차 전지의 내구성 및 안전성 향상을 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1활물질로 코팅된 제1코팅부 및 각각이 절곡된 제1무지부를 구비하는 복수개의 제1극판들, 제2활물질로 코팅된 제2코팅부 및 각각이 절곡된 제2무지부를 구비하는 복수개의 제2극판들, 상기 제1극판들 및 상기 제2극판들 사이에 구비되는 복수개의 세퍼레이터들을 포함하는, 전극 조립체를 제공한다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{Secondary Battery}
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로 보다 상세하게는 이차전지의 구조에 관한 것이다.
최근 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트하고 경량화된 휴대용 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 따라서, 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 이러한 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 대표적인 이차전지에는 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다. 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다.
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지의 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1활물질로 코팅된 제1코팅부 및 각각이 절곡된 제1무지부를 구비하는 복수개의 제1극판들, 제2활물질로 코팅된 제2코팅부 및 각각이 절곡된 제2무지부를 구비하는 복수개의 제2극판들, 상기 제1극판들 및 상기 제2극판들 사이에 구비되는 복수개의 세퍼레이터들을 포함하는, 전극 조립체가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 제1극판들에 각각 구비된 복수개의 제1무지부들 및 상기 제2극판들에 각각 구비된 복수개의 제2무지부들을 구비하며, 상기 제1무지부들은 각각 'Z'형태로 절곡되고, 상기 제2무지부들은 각각 'Z'형태로 절곡될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 제1극판들에 각각 구비된 복수개의 제1무지부들 및 상기 제2극판들에 각각 구비된 복수개의 제2무지부들을 구비하며, 상기 제1무지부들은 각각 'ㄹ'자 형태로 절곡되고, 상기 제2무지부들은 각각 'ㄹ'자 형태로 절곡될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1코팅부를 구비하는 상기 제1극판들 및 상기 제2코팅부를 구비하는 상기 제2극판들이 교번하여 적층되는 적층부를 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1극판들은 제1간격을 갖도록 배치되고, 상기 제2극판들은 제2간격을 갖도록 배치되며, 상기 제1간격 및 상기 제2간격은 동일할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 절곡된 상기 제1무지부의 폭은 제1간격보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1활물질로 코팅된 제1코팅부 및 절곡된 제1무지부를 구비하는 제1극판, 제2활물질로 코팅된 제2코팅부 및 절곡된 제2무지부를 구비하는 제2극판 및 상기 제1극판 및 상기 제2극판 사이에 구비되는 세퍼레이터를 포함하는, 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 수용하는, 케이스를 포함하는, 이차 전지가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1무지부 및 상기 제2무지부는 'Z' 형태로 절곡될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1극판들은 제1간격을 갖도록 배치되고, 상기 제2극판들은 제2간격을 갖도록 배치되며, 상기 제1간격 및 상기 제2간격은 동일할 수있다.
본 실시예에 있어서, 절곡된 상기 제1무지부의 폭은 제1간격보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 내구성 및 안전성이 향상된 이차 전지를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 효과는 상술한 내용 이외에도, 도면을 참조하여 이하에서 설명할 내용으로부터 도출될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 이차 전지를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지의 일부를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차전지의 일부를 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 취한 단면도이다.
도 4은 도 1의 이차전지의 일부를 IV-IV'선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 "바로 위에" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 이차 전지(1)를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 이차 전지(1)는 제1극판(110), 제2극판(120) 및 제1극판(110)과 제2극판(120) 사이에 개재되는 세퍼레이터(130)를 포함하는 전극 조립체(100) 및 전극 조립체(100)를 수용하는 케이스(200)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(100)는 제1극판(110), 제2극판(120), 및 제1극판(110)과 제2극판(120) 사이에 개재되는 세퍼레이터(130)를 포함할 수 있다. 제1극판(110) 및 제2극판(120)은 서로 다른 극성을 가지며, 이하 설명하는 본 발명의 일 실시예에서는 제1극판(110)은 양 극성을 갖고, 제2극판(120)은 제1극판(110)과는 다른 음 극성을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
제1극판(110)은 제1활물질(미도시)로 코팅된 제1코팅부(112) 및 제1활물질로 코팅되지 않은 제1무지부(111a)를 구비할 수 있다. 제1코팅부(112)는 제1기재의 양면 또는 일면에 제1활물질을 도포하여 코팅해 형성할 수 있다. 제1무지부(111a)는 제1기재의 일부가 연장된 것으로, 절곡되어 형성될 수 있다.
제2극판(120)은 제2활물질(미도시)로 코팅된 제2코팅부(122) 및 제2활물질로 코팅되지 않은 제2무지부(121a)를 구비할 수 있다. 제2코팅부(122)는 제2기재의 양면 또는 일면에 제2활물질을 도포하여 코팅해 형성할 수 있다. 제2무지부(121a)는 제2기재의 일부가 연장된 것으로, 절곡되어 형성될 수 있다.
이러한 전극 조립체(100)는 제1극판(110) 및 제2극판(120)을 복수개 구비할 수 있으며, 복수개의 제1극판(110)들과 제2극판(120)들이 교번하여 적층되고, 제1극판(110)과 제2극판(120) 사이에 각각 세퍼레이터(130)가 구비될 수 있다. 복수개의 제1극판(110)들은 각각이 제1무지부(111a)를 구비하며, 이러한 제1무지부(111a) 각각은 절곡된 상태로 적층된다. 이와 마찬가지로, 복수개의 제2극판(120)들은 각각이 제2무지부(121a)를 구비하며, 이러한 제2무지부(121a) 각각은 절곡된 상태로 적층된다. 즉, 전극 조립체(100)는 하나의 제1극판(110)의 제1무지부(111a)가 절곡되고, 하나의 제2극판(120)의 제2무지부(121a)가 절곡되며, 이렇게 각각이 절곡된 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)를 갖는 제1극판(110)들과 제2극판(120)들이 교번하여 적층되어 형성될 수 있다.
이러한 제1무지부(111a)들 각각은 'Z' 형태로 절곡될 수 있으며, 'ㄹ'자 형태로 절곡될 수도 있다. 또한 제2무지부(121a)들도 각각 'Z' 형태로 절곡될 수 있으며, 'ㄹ'자 형태로 절곡될 수도 있다. 이는 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)가 2회 이상 절곡된 형태로 끝 단은 제1리드탭(115) 또는 제2리드탭(125)과 연결될 수 있도록 함과 동시에 단차에 해당하는 빈 공간을 효과적으로 메우기 위함이다. 다만 제1무지부(111a) 또는 제2무지부(121a)가 제1리드탭(115) 또는 제2리드탭(125)과 연결될 수 있고 동시에 단차에 해당하는 빈 공간을 효과적으로 메울 수 있다면 절곡된 형태는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며 절곡되는 횟수도 이에 제한되지 않는다.
전극 조립체(100)는 상술한 것과 같이 제1코팅부(112) 및 절곡된 제1무지부(111a)를 구비하는 제1극판(110)들과 제2코팅부(122) 및 절곡된 제2무지부(121a)를 구비하는 제2극판(120)들이 교번하여 적층해 형성될 수 있다. 다시 말해, 전극 조립체(100)는 제1코팅부(112) 및 제2코팅부(122)가 적층하여 형성되는 적층부(150)와 복수개의 제1무지부(111a)들과 복수개의 제2무지부(121a)들을 구비할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 제1무지부(111a)들은 전극 조립체(100)의 적층부(150)의 일 측에 배치될 수 있고, 제2무지부(121a)들은 전극 조립체(100)의 적층부(150)의 타 측에 배치될 수 있다. 즉, 제1무지부(111a)들은 각각이 절곡되어 전극 조립체(100)의 적층부(150)의 일 측에 적층될 수 있고, 제2무지부(121a)들은 각각이 절곡되어 전극 조립체(100)의 적층부(150)의 타 측에 적층될 수 있다.
한편, 제1무지부(111a)들 끝 단은 서로 접촉되도록 접합될 수 있고, 이렇게 접합된 제1무지부(111a)들 끝 단에는 제1리드탭(115)과 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2무지부(121a)들 끝 단은 서로 접촉되도록 접합될 수 있고, 이렇게 접합된 제2무지부(121a)들 끝 단에는 제2리드탭(125)과 연결될 수 있다. 케이스의 수납공간에 전극 조립체(100)를 수납 시, 제1무지부(111a)들에 접합된 제1리드탭(115) 및 제2무지부(121a)들에 접합된 제2리드탭(125)은 케이스의 외부로 일부가 노출될 수 있다.
이러한 제1리드탭(115)과 제2리드탭(125)은 각각 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)와 연결되어 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 다시 말해, 제1리드탭(115)은 제1무지부(111a)들과 연결되어 제1극성을 가질 수 있고, 제2리드탭(125)은 제2무지부(121a)들과 연결되어 제1극성과는 다른 제2극성을 가질 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 이때 케이스(200)와 맞닿는 제1리드탭(115) 및 제2리드탭(125)에는 케이스와의 밀봉도를 높이는 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위한 절연 테이프가 부착되어 있다.
한편, 케이스(200)는 전극 조립체(100)를 수용할 수 있는 수납공간을 구비하며, 통상적으로 알루미늄 박막의 상면과 하면에 적층구조를 가지도록 형성되고, 케이스(200)의 내면은 열접착성 수지로 이루어진다. 상세하게는, 케이스(200)는 통상적으로 알루미늄 박막의 상면과 하면에 나일론, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 합성수지로 덮어진 적층구조를 가지도록 형성되고, 밀봉을 위해 케이스(200)의 내면은 열접착성 수지로 이루어진다. 따라서, 케이스(200)는 내면에 코팅된 열접착성 수지가 가열, 가압에 의하여 상호 융착되어 밀봉될 수 있다. 또한 케이스(200)는 전극 조립체(100) 및 전해액(미도시)을 수용할 수 있으며, 유연성을 가지는 파우치형(Pouched-case)일 수 있다.
도 2는 도 1의 전극 조립체(100)를 개략적으로 도시하는 분해 사시도이다. 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 관한 전극 조립체(100)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 제1극판(110)은 제1기재(111), 제1무지부(111a), 제1코팅부(112)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(100)에서는 이러한 제1극판(110)이 복수개 구비될 수 있다. 제1기재(111)는 도전성을 갖는 금속으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있다. 제1무지부(111a)는 제1기재(111)의 일부가 더 연장되어 형성될 수 있다. 제1코팅부(112)는 제1기재(111)에 제1활물질(미도시)을 코팅하여 형성할 수 있다. 제1활물질은 종래의 활물질 재료를 사용할 수 있으며, 예컨대 코발트산리튬(LiCoO2) 등으로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 실리콘계 재료나 주석계 재료, 알루미늄계 재료, 게르마늄계 재료 등으로 형성할 수도 있다. 또한, 활물질의 재료는 리튬 티타늄 산화물(LTO, Lithium Titanium Oxide)으로도 형성할 수도 있다.
제2극판(120)은 제2기재(121), 제2무지부(121a), 제2코팅부(122)를 포함할 수 있다. 전극 조립체(100)에서는 이러한 제2극판(120)이 복수개 구비될 수 있다. 제2기재(121)는 제1기재(111)와 마찬가지로 도전성을 갖는 금속으로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 구리(Cu)로 형성될 수 있다. 제2무지부(121a)는 제2기재(121)의 일부가 더 연장되어 형성될 수 있다. 제2코팅부(122)는 제2기재(121)에 제2활물질(미도시)을 코팅하여 형성할 수 있다. 제2활물질은 종래의 활물질 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어 흑연 등으로 형성할 수 있다.
세퍼레이터(130)는 제1극판(110) 및 제2극판(120) 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 세퍼레이터(130)의 기공 직경은 바람직하게는 0.01~10㎛이고, 두께는 5~300㎛일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 세퍼레이터(130)로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다. 이때, 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 세퍼레이터(130)를 겸할 수도 있다.
제1무지부(111a)는 제1극판(110)에서 제1활물질로 코팅되지 않은 부분으로, 제1기재의 일부가 연장되어 형성될 수 있다. 제2무지부(121a)는 제2극판(120)에서 제2활물질로 코팅되지 않은 부분으로, 제2기재의 일부가 연장되어 형성될 수 있다. 상술한 것과 같이 제1무지부(111a)는 제1리드탭(115)과 연결되어 제1극성을 띌 수 있고, 제2무지부(121a)는 제2리드탭(125)과 연결되어 제1극성과는 다른 제2극성을 띌 수 있다.
한편, 제1무지부(111a)는 전극 조립체(100)의 일 측에 구비될 수 있고, 반면에 제2무지부(121a)는 전극 조립체(100)의 타 측에 구비될 수 있다. 이는 도 2를 참조하면 제1무지부(111a)는 –y축 방향으로 연장된 제1극판(110)의 끝 단에 구비되고, 제2무지부(121a)는 +y축 방향으로 연장된 제2극판(120)의 끝 단에 구비되는 것으로 이해될 수 있다. 이와 같이 전극 조립체(100)는 제1무지부(111a)와 제2무지부(121a)가 배치된 위치가 엇갈려서 구비된 제1극판(110)과 제2극판(120)이 교호적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이와 같은 배치는, 서로 다른 극성을 갖는 제1무지부(111a)와 제2무지부(121a)를 충분한 간격을 두고 배치하여 쇼트가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
전술한 것과 같이, 전극 조립체(100)는 복수개의 제1극판(110)들과 제2극판(120)들이 교번하여 적층되고 각각의 제1극판(110)과 제2극판(120) 사이에는 제1극판(110)과 제2극판(120)을 분리하는 세퍼레이터(130)가 배치될 수 있다. 따라서 복수개의 제1극판(110)들에 각각 구비되는 복수개의 제1무지부(111a)들 사이에는 제2극판(120)과 세퍼레이터(130)가 배치되는 공간에 의해 단차가 형성되고, 마찬가지로 복수개의 제2극판(120)들에 각각 구비되는 복수개의 제2무지부(121a)들 사이에는 제1극판(110)과 세퍼레이터(130)가 배치되는 공간에 의해 단차가 형성될 수 있다. 이러한 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)는 금속 재질로 두께가 매우 얇아 상기 단차에 의해 꺾이거나 끊어지는 등의 손상이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 관한 전극 조립체(100)는 절곡된 제1무지부(111a)를 구비하는 제1극판(110) 및 절곡된 제2무지부(121a)를 구비하는 제2극판(120)을 적층하여 형성할 수 있다. 도 2를 참조하여 제1무지부(111a)를 기준으로 설명하면, 일 제1극판(110)과 최 인접하게 배치된 타 제1극판(110) 사이에는 두 개의 세퍼레이터(130)와 하나의 제2극판(120)이 개재되고, 따라서 일 제1무지부(111a)와 최 인접하게 배치된 타 제1무지부(111a) 사이에는 세퍼레이터(130)들과 제2극판(120)의 두께만큼의 단차가 형성된다. 이 때 일 제1무지부(111a)가 절곡되어 상기 단차에 해당하는 빈 공간을 메꿔주는 기능을 수행함으로써 제1무지부(111a)가 상기 단차에 의해 꺾이거나 끊어지는 등의 손상을 획기적으로 최소화 시킬 수 있다.
상술한 것과 마찬가지로 제2무지부(121a)의 경우에도, 일 제2극판(120)과 최 인접하게 배치된 타 제2극판(120) 사이에는 두 개의 세퍼레이터(130)와 하나의 제1극판(110)이 개재되고, 따라서 일 제2무지부(121a)와 최 인접하게 배치된 타 제2무지부(121a) 사이에는 세퍼레이터(130)들과 제1극판(110)의 두께만큼의 단차가 형성된다. 이 때 일 제2무지부(121a)가 절곡되어 상기 단차에 해당하는 빈 공간을 메꿔주는 기능을 수행함으로써 제2무지부(121a)가 상기 단차에 의해 꺾이거나 끊어지는 등의 손상을 획기적으로 최소화 시킬 수 있다.
이러한 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)는 'Z' 형상 또는 'ㄹ' 형상으로 절곡 될 수 있는데, 이는 2회 이상 절곡된 형태로 끝 단은 제1리드탭(115) 또는 제2리드탭(125)과 연결될 수 있도록 함과 동시에 단차에 해당하는 빈 공간을 효과적으로 메우기 위함이다. 다만 제1무지부(111a) 또는 제2무지부(121a)가 제1리드탭(115) 또는 제2리드탭(125)과 연결될 수 있고 동시에 단차에 해당하는 빈 공간을 효과적으로 메울 수 있다면 절곡된 형태는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며 절곡되는 횟수도 이에 제한되지 않는다.
도 3은 도 1의 이차전지(1)의 제1무지부(111a)를 포함한 일부를 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 취한 단면도이고, 도 4는 도 1의 이차전지의 제2무지부(121a)를 포함한 일부를 IV-IV'선을 따라 취한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 제1극판(110)과 최 인접한 타 제1극판(110) 사이에는 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제2극판(120)이 개재될 수 있다. 따라서 일 제1극판(110)과 최 인접한 타 제1극판(110) 사이에 개재된 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제2극판(120)의 두께만큼의 제1간격(W1)이 형성된다. 이 경우 절곡된 제1무지부(111a)는 상기 제1간격(W1)으로 형성된 빈 공간을 메우는 기능을 수행한다. 절곡된 제1무지부(111a)의 폭(W1'는 상기 제1간격(W1)보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다. 절곡된 제1무지부(111a)의 폭(W1'이 제1간격(W1)보다 더 두껍게 형성되면 오히려 절곡된 제1무지부(111a) 간의 장력으로 인해 제1무지부(111a)가 손상될 우려가 있기 때문이다. 따라서 절곡된 제1무지부(111a)의 폭(W1'은 제1간격(W1)의 빈 공간을 보상할 정도면 족하다.
이와 마찬가지로 도 4를 참조하면, 일 제2극판(120)과 최 인접한 타 제2극판(120) 사이에는 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제1극판(110)이 개재될 수 있다. 따라서 일 제2극판(120)과 최 인접한 타 제2극판(120) 사이에 개재된 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제1극판(110)의 두께만큼의 제2간격(W2)이 형성된다. 이 경우 절곡된 제2무지부(121a)는 상기 제2간격(W2)으로 형성된 빈 공간을 메우는 기능을 수행한다. 절곡된 제2무지부(121a)의 폭(W2'는 상기 제2간격(W2)보다 작거나 동일하게 형성될 수 있다. 절곡된 제1무지부(111a)의 폭(W2'이 제2간격(W2)보다 더 두껍게 형성되면 오히려 절곡된 제1무지부(111a) 간의 장력으로 인해 제1무지부(111a)가 손상될 우려가 있기 때문이다. 따라서 절곡된 제1무지부(111a)의 폭(W2'은 제2간격(W2)의 빈 공간을 보상할 정도면 족하다.
상술한 것과 같이 일 제1극판(110)과 최 인접한 타 제1극판(110) 사이에 개재된 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제2극판(120)이 개재되고, 일 제2극판(120)과 최 인접한 타 제2극판(120) 사이에는 두 개의 세퍼레이터(130)들과 하나의 제1극판(110)이 개재될 수 있다. 따라서 이러한 제1극판(110)들 간의 제1간격(W1)과 제2극판(120)들 간의 제2간격(W2)은 동일하게 형성될 수 있다.
이와 같이 절곡된 제1무지부(111a)가 제1극판(110)들 간의 제1간격(W1)에 해당하는 단차를 보상하고, 절곡된 제2무지부(121a)가 제2극판(120)들 간의 제2간격(W2)에 해당하는 단차를 보상함으로써 제1무지부(111a) 및 제2무지부(121a)가 단차에 의해 꺾이거나 끊어지는 등의 손상을 방지하여 이차 전지(1)의 신뢰성을 획기적으로 향상 시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것 이다.
1: 이차 전지 100: 전극 조립체
110: 제1극판 111: 제1기재
111a: 제1무지부 112: 제1코팅부
115: 제1리드탭 120: 제2극판
121: 제2기재 121a: 제2무지부
122: 제2코팅부 125: 제2리드탭
130: 세퍼레이터 150: 적층부
200: 케이스

Claims (10)

  1. 제1활물질로 코팅된 제1코팅부 및 각각이 절곡된 제1무지부를 구비하는 복수개의 제1극판들;
    제2활물질로 코팅된 제2코팅부 및 각각이 절곡된 제2무지부를 구비하는 복수개의 제2극판들;
    상기 제1극판들 및 상기 제2극판들 사이에 각각 구비되는 복수개의 세퍼레이터들;
    을 포함하고,
    상기 제1무지부와 최인접한 다른 제1무지부 사이에는, 상기 복수개의 세퍼레이터들 중 일 세퍼레이터와 상기 복수개의 제2극판들 중 일 제2 극판의 두께의 합 이상의 단차가 구비되고, 상기 제1무지부가 절곡되어, 상기 단차에 해당하는 빈 공간에 수용되는, 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1극판들에 각각 구비된 복수개의 제1무지부들 및 상기 제2극판들에 각각 구비된 복수개의 제2무지부들을 구비하며,
    상기 제1무지부들은 각각 'Z' 형태로 절곡되고, 상기 제2무지부들은 각각 'Z' 형태로 절곡되는, 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1극판들에 각각 구비된 복수개의 제1무지부들 및 상기 제2극판들에 각각 구비된 복수개의 제2무지부들을 구비하며,
    상기 제1무지부들은 각각 'ㄹ'자 형태로 절곡되고, 상기 제2무지부들은 각각 'ㄹ'자 형태로 절곡되는, 전극 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1코팅부를 구비하는 상기 제1극판들 및 상기 제2코팅부를 구비하는 상기 제2극판들이 교번하여 적층되는 적층부를 구비하는, 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1극판들은 제1간격을 갖도록 배치되고, 상기 제2극판들은 제2간격을 갖도록 배치되며, 상기 제1간격 및 상기 제2간격은 동일한, 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    절곡된 상기 제1무지부의 폭은 제1간격보다 작거나 동일하게 형성되는, 전극 조립체.
  7. 제1활물질로 코팅된 제1코팅부 및 절곡된 제1무지부를 구비하는 제1극판, 제2활물질로 코팅된 제2코팅부 및 절곡된 제2무지부를 구비하는 제2극판 및 상기 제1극판 및 상기 제2극판 사이에 구비되는 세퍼레이터를 포함하는, 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수용하는, 케이스;
    를 포함하고,
    상기 제1무지부와 최인접한 다른 제1무지부 사이에는, 상기 세퍼레이터와 상기 제2극판 의 두께의 합 이상의 단차가 구비되고, 상기 제1무지부가 절곡되어, 상기 단차에 해당하는 빈 공간에 수용되는, 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1무지부 및 상기 제2무지부는 'Z' 형태로 절곡되는, 이차 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1극판들은 제1간격을 갖도록 배치되고, 상기 제2극판들은 제2간격을 갖도록 배치되며, 상기 제1간격 및 상기 제2간격은 동일한, 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    절곡된 상기 제1무지부의 폭은 제1간격보다 작거나 동일하게 형성되는, 이차 전지.
KR1020140123700A 2014-09-17 2014-09-17 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 KR102257679B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140123700A KR102257679B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
US14/734,816 US10686165B2 (en) 2014-09-17 2015-06-09 Electrode assembly and secondary battery including the same
EP15181850.7A EP2999029B1 (en) 2014-09-17 2015-08-20 Electrode assembly and secondary battery including the same
JP2015166548A JP6669452B2 (ja) 2014-09-17 2015-08-26 電極組立体、及びそれを含む二次電池
CN201510595462.7A CN105428691B (zh) 2014-09-17 2015-09-17 电极组件和包括该电极组件的二次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140123700A KR102257679B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160032930A KR20160032930A (ko) 2016-03-25
KR102257679B1 true KR102257679B1 (ko) 2021-05-28

Family

ID=53887034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140123700A KR102257679B1 (ko) 2014-09-17 2014-09-17 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10686165B2 (ko)
EP (1) EP2999029B1 (ko)
JP (1) JP6669452B2 (ko)
KR (1) KR102257679B1 (ko)
CN (1) CN105428691B (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018073599A (ja) * 2016-10-28 2018-05-10 マクセルホールディングス株式会社 電気化学素子
KR102319238B1 (ko) 2016-11-07 2021-10-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102237948B1 (ko) * 2016-12-01 2021-04-08 주식회사 엘지화학 전극, 전극조립체 및 그의 제조방법
KR102044404B1 (ko) * 2017-03-16 2019-11-14 주식회사 리베스트 전극 탭과 전극 리드 사이에 보강 탭 결합 구조를 갖는 플렉서블 전지
KR101783703B1 (ko) * 2017-03-17 2017-10-11 주식회사 리베스트 보강 탭 결합 구조 및 전극 리드 굽힘 결합 구조를 갖는 플렉서블 전지
KR102258822B1 (ko) * 2017-04-25 2021-06-07 주식회사 엘지에너지솔루션 재활용 가능한 파우치형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 모듈 및 배터리 모듈 재활용 방법
KR102270867B1 (ko) * 2017-12-07 2021-07-01 주식회사 엘지에너지솔루션 전극, 그의 제조방법, 전극조립체 및 이차전지
KR102205425B1 (ko) * 2019-08-13 2021-01-20 주식회사 루트제이드 이차전지용 전극 조립체, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬이차전지
CN112331963A (zh) * 2019-09-19 2021-02-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 壳体、二次电池、电池包、车辆及二次电池的制造方法
CN114188673B (zh) * 2021-12-09 2024-03-19 远景动力技术(江苏)有限公司 电芯及电子设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010030606A2 (en) * 2008-09-09 2010-03-18 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Electrochemical cell having a folded electrode
JP2013178997A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0973915A (ja) * 1995-09-04 1997-03-18 Sony Corp 平角型二次電池の製造方法
JP2002298825A (ja) 2001-03-29 2002-10-11 Tdk Corp 電気化学デバイスの製造方法、および電気化学デバイス
JP2005129393A (ja) 2003-10-24 2005-05-19 Nissan Motor Co Ltd 二次電池
JP4599314B2 (ja) 2006-02-22 2010-12-15 株式会社東芝 非水電解質電池、電池パック及び自動車
GB0815335D0 (en) 2008-08-22 2008-10-01 Absl Power Solutions Ltd Calibration load
JP5618515B2 (ja) * 2009-09-25 2014-11-05 株式会社東芝 電池
KR101136156B1 (ko) 2009-11-02 2012-04-17 삼성에스디아이 주식회사 이차전지 및 그 이차전지의 제조방법
JP5357799B2 (ja) 2010-02-09 2013-12-04 三菱重工業株式会社 二次電池、二次電池の製造装置および製造方法
US20110206976A1 (en) 2010-02-19 2011-08-25 Kyung-Mo Yoo Electrode assembly and secondary battery using the same
JP2012099317A (ja) 2010-11-01 2012-05-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池、及び電池の構成要素であるリードの折曲げ装置
JP6070552B2 (ja) 2011-06-28 2017-02-01 日本ケミコン株式会社 蓄電デバイスの製造方法
US9627677B2 (en) * 2011-12-23 2017-04-18 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
CN103988339A (zh) 2012-02-07 2014-08-13 株式会社Lg化学 具有新型结构的二次电池
JP5803713B2 (ja) * 2012-02-08 2015-11-04 株式会社豊田自動織機 蓄電装置及び車両
CN203774413U (zh) 2014-03-24 2014-08-13 深圳格林德能源有限公司 聚合物锂离子电池电芯结构

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010030606A2 (en) * 2008-09-09 2010-03-18 Johnson Controls - Saft Advanced Power Solutions Llc Electrochemical cell having a folded electrode
JP2013178997A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US10686165B2 (en) 2020-06-16
CN105428691A (zh) 2016-03-23
CN105428691B (zh) 2020-09-01
US20160079574A1 (en) 2016-03-17
KR20160032930A (ko) 2016-03-25
JP6669452B2 (ja) 2020-03-18
EP2999029B1 (en) 2020-10-28
JP2016062892A (ja) 2016-04-25
EP2999029A1 (en) 2016-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102257679B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR102303828B1 (ko) 전기적으로 연결된 전극조립체들을 구비하는 플렉서블 전기화학소자
KR101379985B1 (ko) 전극조립체 및 이를 이용한 이차전지
KR102263200B1 (ko) 배터리 팩
KR101984265B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
US10355262B2 (en) Electrode assembly and battery pack having the same
KR102018693B1 (ko) 이차 전지 팩
CN107851852B (zh) 蓄电装置
WO2016137141A1 (ko) 파우치형 이차전지
US10658631B2 (en) Secondary battery
JP2020515022A (ja) 保護回路モジュールを備えたパウチ型二次電池パック
US20130149601A1 (en) Secondary battery
KR20130054842A (ko) 이차전지 팩
KR102099905B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
CN111630699B (zh) 二次电池
KR102256293B1 (ko) 배터리 팩
US11189889B2 (en) Rechargeable battery
KR101825007B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 그 제조방법
KR102505609B1 (ko) 전지 팩
US20200259222A1 (en) Secondary battery
KR102319238B1 (ko) 이차 전지
KR20080047153A (ko) 이차전지
KR101792578B1 (ko) 변형된 형태의 리드 필름을 포함하는 전지셀
KR20130107574A (ko) 배터리 셀
KR20180122074A (ko) 최외곽 전극 및 내부 전극 상에 확장형 금속을 이용한 보강 구조를 갖는 플렉서블 전극 조립체

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant