KR102388921B1 - 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 낙하 충격 및/또는 충돌 시 라미네이트 외장재의 내부에서 전극 조립체가 유동되지 않도록 하여, 양극판과 음극판 사이의 미세 쇼트에 의한 전압 저하 현상, 발열 현상 및/또는 발화 현상 등을 억제할 수 있는 안전성이 향상된 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명의 다양한 실시예는 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 감싸도록 평평한 장변부와 단변부를 포함하는 파우치 외장재; 및 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면하는 상기 전극 조립체중 제1전극판, 제2전극판 및 분리막 중 어느 하나에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제를 포함하는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지 및 그 제조 방법{Secondary battery and manufacturing method thereof}
본 발명의 다양한 실시예는 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 스마트폰, 피처폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량의 이차 전지는 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원 및 전력 저장용 전지 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차 전지는 양극 및 음극으로 이루어지는 전극 조립체, 이를 수용하는 라미네이트 외장재, 전극 조립체에 연결되는 전극 단자 등을 포함할 수 있다. 라미네이트 외장재는 그 형상에 따라 원형, 각형 및 파우치형 등으로 구분할 수 있다. 이 중, 파우치형 이차 전지는 다양한 형상으로 변형이 용이하고 중량이 작은 라미네이트 외장재로 형성될 수 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 낙하 충격 및/또는 충돌 시 라미네이트 외장재의 내부에서 전극 조립체가 유동되지 않도록 하여, 양극판과 음극판 사이의 미세 쇼트에 의한 전압 저하 현상, 발열 현상 및/또는 발화 현상 등을 억제할 수 있는 안전성이 향상된 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 제조 공정 중 전극 조립체가 국부적으로 가압되는 것이 아니라 전체적으로 균일하게 가압되어 수명 특성을 개선할 수 있는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 접착력을 개선할 수 있는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지는 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 감싸도록 평평한 장변부와 단변부를 포함하는 파우치 외장재; 및 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면하는 상기 전극 조립체의 최외곽에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지는 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 감싸도록 평평한 장변부와 단변부를 포함하는 파우치 외장재; 및 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면하는 상기 전극 조립체의 최외곽에 상기 파우치 외장재 및 전극 조립체의 압착 후 크기/피치의 비가 0.7 내지 1.4가 되도록 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체의 최외곽은 상기 제1전극판, 상기 제2전극판 또는 상기 세퍼레이터일 수 있다.
상기 전극 조립체의 제1전극판 또는 제2전극판이 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면할 경우, 상기 제1전극판 또는 제2전극판 중 활물질이 코팅되지 않은 제1무지부 또는 제2무지부가 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면할 수 있다. 상기 접착제는 극성 접착제를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체의 세퍼레이터가 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면할 경우, 상기 접착제는 무극성 접착제를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 권취 타입 또는 스택 타입중 어느 하나일 수 있다.
상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 정방형 형태 또는 인접한 열이 교차하는 지그재그 형태를 포함할 수 있다.
상기 파우치 외장재와 상기 전극 조립체의 압착전 상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 다각형, 원형 또는 별 모양이며, 상기 파우치 외장재와 상기 전극 조립체의 압착후 상기 접착제는 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 형태일 수 있다.
상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상호간 중첩되어 라인을 이루고, 상기 라인은 다수일 수 있다.
상기 접착제의 면적은 상기 전극 조립체중 한면의 면적 대비 30% 내지 90%일 수 있다.
상기 접착제의 면적은 상기 디스펜싱된 접착제의 최외곽 둘레가 차지하는 면적의 40%보다 클 수 있다.
상기 접착제의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.
상기 접착제의 박리 강도는 300 gf/25mm 내지 2500 gf/25mm일 수 있다.
상기 접착제는 피치가 1 mm 내지 5 mm이고, 직경이 0.8 mm 내지 5 mm일 수 있다.
상기 접착제의 압착 후 피치가 1 mm 내지 5 mm이고, 등가 지름이 1.1 mm 내지 7 mm일 수 있다.
상기 접착제는 셀룰로오스, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오 네이트(cellulose acetatepropionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐 알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 또는 폴리프로필렌-무수말레인산(polypropylene-maleic acid anhydride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 접착제의 형태는 변형된 원형이거나 또는 중첩된 부위가 맞닿아 변형된 형태일 수 있다.
상기 전극 조립체는 상호간 이격되어 대향되는 영역에 형성된 제1장변 영역 및 제2장변 영역과, 상호간 이격되어 대향되는 영역에 형성되며 상기 제1,2장변 영역을 연결하는 단변 영역을 포함하고, 상기 접착제는 상기 제1장변 영역 또는 제2장변 영역 중 어느 하나에 형성되거나, 또는 상기 제1장변 영역과 상기 제2장변 영역에 모두 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 제2장변 영역에 부착된 마감 테이프를 더 포함하고, 상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상기 마감 테이프 및 상기 마감 테이프 외측인 제2장변 영역에 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 제1전극판으로부터 외측으로 연장된 제1전극탭 및 상기 제2전극판으로부터 외측으로 연장된 제2전극탭을 더 포함하고, 상기 접착제는 상기 제1,2전극탭과 대응하는 상기 전극 조립체의 영역을 제외한 최외곽에 디스펜싱될 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 전극 조립체의 최외곽을 마감하는 마감 테이프를 더 포함하고, 상기 접착제는 상기 마감 테이프와 대응하는 상기 전극 조립체의 영역을 제외한 최외곽에 디스펜싱될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 구비하는 단계; 상기 전극 조립체의 최외곽에 돗트 어레이 형태로 접착제를 디스펜싱하는 단계; 상기 접착제가 디스펜싱되어 형성된 전극 조립체를 평평한 장변부를 갖는 파우치 외장재에 수용하는 단계; 및 상기 파우치 외장재의 장변부, 접착제 및 전극 조립체를 압착하는 단계를 포함하고, 상기 파우치 외장재의 장변부, 접착제 및 전극 조립체의 압착 전 상기 접착제의 크기/피치의 비가 0.5 내지 1.0일 수 있다.
상기 접착제는 피에조 일렉트릭 젯팅 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 낙하 충격 및/또는 충돌 시 라미네이트 외장재의 내부에서 전극 조립체가 유동되지 않도록 하여, 양극판과 음극판 사이의 미세 쇼트 현상을 억제하고, 이에 따라 이차 전지의 전압 저하 현상, 발열 현상 및/또는 발화 현상 등을 억제할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 압착 전에 전극 조립체 중 라미네이트 외장재와 접촉하는 면 또는 영역에 접착제를 돗트 어레이(dot array) 형태 또는 매트릭스 형태로 형성함으로써, 전해액 주액 공정 중 전해액이 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태의 접착제 사이로 자유롭게 이동할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 압착 후에 상술한 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태의 접착제가 넓게 퍼지면서 넓은 면적을 갖는 접착 영역을 이루도록 하고, 이에 따라 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 접착력이 향상되도록 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 제조 공정 중 전극 조립체가 국부적으로 가압되는 것이 아니라 전체적으로 균일하게 가압되도록 하여 수명 특성을 개선할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 전극 조립체의 일면 또는 양면 전체에 균일한 두께로 접착제를 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 넓게 형성함으로써, 열압착 지그에 의해 전극 조립체와 라미네이트 외장재가 열 압착될 때, 열압착 지그에 의한 힘이 전극 조립체의 전체 면적에 균일하게 인가되고, 이에 따라 전극 조립체의 특성 변화가 적고 따라서 이차 전지의 수명 특성이 향상되도록 한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 접착력을 개선할 수 있는 이차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 및 그 제조 방법은 전극 조립체의 최외곽이 금속층일 경우 극성 접착제를 이용하여 금속층이 라미네이트 외장재(절연층)에 접착되도록 하고, 전극 조립체의 최외곽이 세퍼레이터일 경우 무극성 접착제를 이용하여 세퍼레이터가 라미네이트 외장재(절연층)에 접착되도록 함으로써, 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 접착력이 향상되도록 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도, 평면도 및 부분 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체를 도시한 도면이고, 도 2d는 접착제를 통하여 전극 조립체의 무지부와 라미네이트 외장재가 접착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱하는 피에조 젯팅 디바이스의 동작예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 압착 이후 접착 영역의 일례를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 8a는 전해액 방출 경로가 없는 경우 라미네이트 외장재의 압착 후 전해액 트랩 현상을 촬영한 사진이고, 도 8b는 30% 이상의 충분한 접착 면적을 확보하여 양호한 접착력을 나타내는 전극 조립체를 촬영한 사진이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 수명 특성 향상을 위해 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 상태 및 열압착 지그로 라미네이트 외장재 및 전극 조립체를 열압착하는 상태를 도시한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 접착제를 통하여 전극 조립체의 세퍼레이터와 라미네이트 외장재가 접착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 수명 특성 향상을 위해 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 상태를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b에서 각각 접착제의 최외곽 둘레가 차지하는 면적을 개략적으로 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함할 수 있다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "하부"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)의 분해 사시도, 평면도 및 부분 사시도가 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(110)와, 라미네이트 외장재, 파우치 외장재 또는 파우치 케이스(120)와, 전극 조립체(110)를 라미네이트 외장재(120)에 접착시키는 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 디스펜싱된 접착제(130)를 포함할 수 있다.
전극 조립체(110)는 음극판(111), 양극판(112) 및 음극판(111)과 양극판(112) 사이에 개재되는 세퍼레이터(113)를 포함할 수 있다. 이러한 전극 조립체(110)는 음극판(111)과 세퍼레이터(113) 및 양극판(112)의 적층제를 젤리롤 형태로 권취하여 형성된 권취 타입이거나, 또는 음극판(111), 세퍼레이터(113) 및 양극판(112)이 순서대로 다수회 반복 스택되어 형성된 스택 타입일 수 있다. 이에 따라, 권취 타입 또는 스택 타입의 전극 조립체(110)는 그 최외곽에 음극판(111), 양극판(112) 또는 세퍼레이터(113) 중 어느 하나가 위치될 수 있다.
음극판(111)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 전도성 금속 박판, 예를 들면, 구리 또는 니켈 호일이나 메쉬로 이루어진 음극 집전판의 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 여기서 음극 활물질층은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 탄소 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체, 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이트 또는 금속 산화물 등이 사용될 수 있다. 음극 집전판에 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 무지부에는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 평평한 음극탭(114)이 고정(예를 들면, 용접)될 수 있다. 즉, 음극탭(114)의 일단은 음극 무지부에 전기적으로 연결되며, 타단은 외부로 돌출 및 연장될 수 있다. 또한, 음극탭(114)에는 절연 부재(114a)가 부착되어, 음극탭(114)이 라미네이트 외장재(120)와 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
양극판(112)은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄 호일(foil) 또는 메쉬로 이루어진 양극 집전판의 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 여기서 양극 활물질층은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 칼코게나이트(chalcogenide) 화합물이 사용될 수 있으며, 일례로, LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용될 수 있다. 양극 집전판에 양극 활물질층이 형성되지 않은 양극 무지부에는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 양극탭(115)이 고정(예를 들면, 용접)될 수 있다. 또한, 양극탭(115)에는 절연 부재(115a)가 부착되어, 양극탭(115)이 라미네이트 외장재(120)와 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
세퍼레이터(113)는 음극판(111)과 양극판(112) 사이에 개재되어 음극판(111)과 양극판(112)의 전기적 쇼트를 방지한다. 실질적으로 세퍼레이터(113)는 한쌍이 구비되며, 이러한 한쌍의 세퍼레이터(113) 사이에 음극판(111)이 협지된 형태를 한다. 또한, 세퍼레이터(113)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 다공성 공중합체로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터(113)는 음극판(111)과 양극판(112) 간의 전기적 쇼트를 방지하기 위해 음극판(111) 및 양극판(112) 보다 폭을 넓게 형성할 수 있다.
한편, 이러한 전극 조립체(110)는 상대적으로 넓고 평평한 제1장변 영역(110a)과, 제1장변 영역(110a)의 반대 영역으로서 상대적으로 넓고 평평한 제2장변 영역(110b)과, 제1,2장변 영역(110a,110b)을 연결하는 4개의 곡선형 단변 영역(110c)을 포함할 수 있다. 여기서, 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a) 또는 제2장변 영역(110b), 또는 제1,2장변 영역(110a,110b)에는 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 접착제(130)가 디스펜싱될 수 있다.
라미네이트 외장재(120)는 전극 조립체(110)를 수용하며, 전극 조립체(110)의 외주연을 실링하여 형성된다. 라미네이트 외장재(120)는 실질적으로 제1외장부(121)와 제1외장부(121)에 일단이 연결되고 전극 조립체(110)를 수용할 수 있도록 일정 깊이의 리세스(123)를 갖는 제2외장부(122)를 포함할 수 있다.
더불어, 전극 조립체(110)의 외주연에 상응하는 제1,2외장부(121,122)의 둘레(124)가 상호간 열융착됨으로써, 대략 파우치 또는 포켓 타입의 라미네이트 외장재(120)의 내측에 전극 조립체(110)가 수용된다.
즉, 라미네이트 외장재(120)는 일체로 형성된 사각 판상의 라미네이트 외장재(120)를 한 변의 길이 방향을 기준으로 중간을 절곡하여, 제1외장부(121)와 제2외장부(122)를 이루도록 형성된다. 제2외장부(122)에는 프레스(press) 또는 드로잉(drawing) 가공 등을 통해 전극 조립체(110)가 수용될 수 있는 일정 깊이의 리세스(123)가 형성되고, 리세스(123)의 외주연에 제1외장부(121)와의 실링을 위한 실링부(124)가 형성된다. 실링부(124)는 제1외장부(121)와 제2외장부(122)가 일체로 접하여 있는 한 변과 나머지 세변을 따라서 모두 형성될 수 있다.
또한, 제2외장부(122)는 제1외장부(121)로부터 멀어지는 네개의 연장 영역과, 이러한 네개의 연장 영역에 연결되는 동시에 리세스(123)의 바닥이 되는 평평 영역을 포함할 수 있다.
여기서, 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a)이 대략 평평한 제1외장부(121)와 접촉하고, 전극 조립체(110)의 제2장변 영역(110b) 및 단변 영역(110c)이 제2외장부(122)와 접촉한다. 더불어, 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a)에 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱된 경우, 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a)과 라미네이트 외장재(120)의 제1외장부(121)가 상호간 접착될 수 있다. 또한, 전극 조립체(110)의 제2장변 영역(110b)에 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱된 경우, 전극 조립체(110)의 제2장변 영역(110b)과 라미네이트 외장재(120)의 대략 평평한 제2외장부(122)가 상호간 접착될 수 있다.
한편, 전극 조립체(110)의 음극탭(114)과 양극탭(115)은 제1외장부(121)와 제2외장부(122)가 융착된 영역을 통하여 외부로 인출된다. 이때, 음극탭(114) 및 양극탭(115)에 형성된 절연 부재(114a,115b)가 실링부(124)에 함께 실링된다. 즉, 절연 부재(114a,115b)는 음극탭(114) 및 양극탭(115)과 실링부(124)가 접촉하는 부분에 형성되어 음극탭(114) 및 양극탭(115)이 라미네이트 외장재(120)와 전기적으로 쇼트되는 것을 방지한다.
라미네이트 외장재(120)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 제1절연층(120a), 금속층(120b) 및 제2절연층(120c)을 갖는 다층 구조로 형성될 수 있다. 물론, 이밖에도 다양한 접착층이나 기능층이 더 추가될 수 있으나, 본 발명의 요지를 흐리지 않도록, 이에 대한 설명은 생략한다.
제1절연층(120a)은 라미네이트 외장재(120)의 내측면으로, 절연성 및 열접착성을 가지는 물질로 형성된다. 또한, 제1절연층(120a)은 금속층(120b)의 일면에 형성되며, 전극 조립체(110)와 대향하는 라미네이트 외장재(120)의 내측면을 이룬다. 제1절연층(120a)은, 한정하는 것은 아니지만, 전해액 등과 반응하지 않는 캐스티드 폴리프로필렌(Casted Polypropylene:CPP), 변형 폴리프로필렌 또는 그 등가물로 형성될 수 있다. 제2외장부(122)의 리세스(123)에 전극 조립체(110)를 수용하고 제1외장부(121)로 덮으면, 라미네이트 외장재(120)의 제1절연층(120a)이 서로 접촉하게 된다. 따라서, 실링부(124)를 열융착시키면, 제1절연층(120a)이 서로 접착되어 라미네이트 외장재(120)가 밀봉된다.
금속층(120b)은 제1절연층(120a)과 제2절연층(120c) 사이에 개재되어 있으며, 외부로부터 수분과 산소가 유입되는 것을 막고, 만약 라미네이트 외장재(120)의 내부에 전해액이 채워진다면, 이의 외부 유출을 방지하는 역할을 한다. 또한, 금속층(120b)은 라미네이트 외장재(120)의 기계적 강도를 유지하는 역할을 한다. 일반적으로 금속층(120b)은, 한정하는 것은 아니지만, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금으로 형성될 수 있다.
제2절연층(120c)은 라미네이트 외장재(120)의 외측면으로, 외부 전자기기와의 기계적, 화학적 충격을 완화하는 역할을 한다. 또한, 제2절연층(120c)은 금속층(120b)의 타면에 형성되며, 라미네이트 외장재(120)의 외측면을 이룬다. 제2절연층(120c)은, 한정하는 것은 아니지만, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리부틸렌 나프탈레이트(PBN) 또는 그 등가물로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지(100)의 라미네이트 외장재(120)중 제2외장부(122)는 제1외장부(121)로부터 멀어지는 방향으로 연장된 다수의 연장 영역(125,126,127)과, 다수의 연장 영역(125,126,127)에 연결되고 제1외장부(121)와 대략 평행한 평평 영역(128)을 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 연장 영역(125,126,127)과 하나의 평평 영역(128)이 실질적으로 전극 조립체(110)를 수용하는 리세스(123)를 정의할 수 있다.
접착제(130)는, 예를 들면, 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a) 또는 제2장변 영역(110b), 또는 제1,2장변 영역(110a,110b)에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱될 수 있다. 즉, 접착제(130)는, 예를 들면, 행과 열을 갖는 대략 매트릭스 형태(예를 들면, 정방형 형태 또는 지그재그 형태)로 전극 조립체(110)의 최외곽에 디스펜싱될 수 있다.
이러한 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 디스펜싱된 접착제(130)의 면적은, 예를 들면, 제1장변 영역(110a)의 면적에 대하여 대략 30% 내지 90%일 수 있다. 또한 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(130)의 최외곽 둘레가 차지하는 면적은 제1장변 영역(110a)의 면적에 대하여 대략 40% 내지 90%일 수 있다. 접착제(130)의 디스펜싱 면적이 대략 30% 미만일 경우, 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재(120) 사이의 접착력이 저하될 수 있다. 접착제(130)의 디스펜싱 면적이 대략 90%를 초과할 경우, 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재(120)의 압착 공정 중 전해액이 배출될 공간이 없어 접착제(130)의 사이에 전해액이 트랩될 수 있다.
또한, 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(130)의 두께는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 대략 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 접착제(130)의 두께가 대략 1 ㎛ 미만일 경우, 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재(120) 사이의 접착력이 저하될 수 있다. 접착제(130)의 두께가 대략 50 ㎛를 초과할 경우, 불필요하게 이차 전지(100)의 두께가 두꺼워질 수 있다.
돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(130)는 셀룰로오스, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오 네이트(cellulose acetatepropionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐 알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 또는 폴리프로필렌-무수말레인산(polypropylene-maleic acid anhydride)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 여기서, 일례로, 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate) 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)은 극성 접착제이고, 폴리프로필렌-무수말레인산은 무극성 접착제일 수 있다.
또한, 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(130)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 피에조 일렉트릭 젯팅 방식으로 전극 조립체(110)의 최외곽 표면에 형성될 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체(110)를 도시한 도면이고, 도 2d는 접착제를 통하여 전극 조립체의 무지부와 라미네이트 외장재가 접착된 상태를 도시한 단면도이다. 여기서, 이해의 편의를 위해 느슨하게 권취된 전극 조립체(110)가 도시되어 있다. 즉, 실제의 이차 전지에서 전극 조립체(110)의 내부 영역에는 빈 공간이 거의 없다.
먼저, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지(100) 중 전극 조립체(110)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 권취 선단에 음극탭(114)이 형성된 음극판(111)과, 음극판(111)을 덮는 한쌍의 세퍼레이터(113a,113b)와, 권취 종단에 양극탭(115)이 형성된 양극판(112)을 포함할 수 있다.
여기서, 권취 선단은 전극 조립체(110)의 권취 공정 중 권취가 시작되는 영역을 의미하고, 권취 종단은 전극 조립체(110)의 권취 공정 중 권취가 완료되는 영역을 의미한다. 따라서, 권취 선단의 음극탭(114)은 권취된 전극 조립체(110)에서 대체로 내주(또는 내부 중심)에 위치되고, 권취 종단의 양극탭(115)은 권취된 전극 조립체(110)에서 내주 또는 외주(즉, 내부 표면 또는 외부 표면)에 위치될 수 있다.
음극판(111)은 음극 집전판(111a), 음극 제1활물질층(111g), 음극 제2활물질층(111h) 및 상술한 음극탭(114)을 포함할 수 있다. 음극 집전판(111a)은 대략 평평한 음극 제1면(111b)과, 음극 제1면(111b)의 반대면인 대략 평평한 음극 제2면(111c)을 포함할 수 있다. 또한, 음극 제1활물질층(111g)은 음극 집전판(111a)의 음극 제1면(111b)에 코팅되고, 음극 제2활물질층(111h)은 음극 집전판(111a)의 음극 제2면(111c)에 코팅된다.
여기서, 음극 제1면(111b) 중 권취 선단에 음극 제1활물질층(111g)이 코팅되지 않은 음극 제1무지부(111d)(일측 단부로부터 대략 1턴에 대응함)가 구비되고, 음극 제1면(111b) 중 권취 종단에 음극 제1활물질층(111g)이 코팅되지 않은 음극 제2무지부(111e)(타측 단부로부터 대략 2턴에 대응함)가 구비되며, 또한, 음극 제2면(111c) 중 권취 선단에 음극 제2활물질층(111h)이 코팅되지 않은 음극 제3무지부(111f)(일측 단부로부터 대략 1턴에 대응함)가 구비된다. 더불어, 음극 제2면(111c) 중 권취 종단에는 음극 무지부가 구비되지 않는다.
음극판(111) 중 음극 제1무지부(111d) 또는 음극 제2무지부(111e)에 음극탭(114)이, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 저항 용접 방식에 의해 고정될 수 있다.
한편, 한쌍의 세퍼레이터(113a,113b)는 상술한 음극판(111)의 음극 제1무지부(111d), 음극 제2무지부(111e), 음극 제3무지부(111f), 음극 제1활물질층(111g) 및 음극 제2활물질층(111h)을 덮으며, 한쌍의 세퍼레이터(113a,113b)가 갖는 길이 및 폭은 음극판(111)의 길이 및 폭과 대략 같거나 더 크다.
양극판(112)은 양극 집전판(112a), 양극 제1활물질층(112g), 양극 제2활물질층(112h), 및 상술한 양극탭(115)을 포함할 수 있다. 양극 집전판(112a)은 대략 평평한 양극 제1면(112b)과, 양극 제1면(112b)의 반대면인 대략 평평한 양극 제2면(112c)을 포함할 수 있다. 또한, 양극 제1활물질층(112g)은 양극 집전판(112a)의 양극 제1면(112b)에 코팅되고, 양극 제2활물질층(112h)은 양극 집전판(112a)의 양극 제2면(112c)에 코팅된다.
여기서, 양극 제1면(112b) 중 권취 종단에 양극 제1활물질층(112g)이 코팅되지 않은 양극 제1무지부(112d)(일측 단부로부터 대략 2턴에 대응함)가 구비되고, 양극 제1면(112b) 중 권취 선단에 양극 제1활물질층(112g)이 코팅되지 않은 양극 제2무지부(112e)(타측 단부로부터 대략 2턴에 대응함)가 구비되며, 또한, 양극 제2면(112c) 중 권취 종단에 양극 제2활물질층(112h)이 코팅되지 않은 양극 제3무지부(112f)(일측 단부로부터 대략 2턴에 대응함)가 구비된다. 더불어, 양극 제2면(112c) 중 권취 선단에는 양극 무지부가 구비되지 않는다.
여기서, 양극판(112) 중 양극 제1무지부(112d) 또는 양극 제3무지부(112f)에 양극탭(115)이, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 초음파 용접, 레이저 용접 또는 저항 용접 방식에 의해 고정될 수 있다.
한편, 도 2a에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)의 권취 종단인 양극 제3무지부(112f)의 표면, 즉, 제1장변 영역(110a)에 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱될 수 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)의 양극 제3무지부(112f) 및 양극 제3무지부(112f)를 마감처리하는 씰링 테이프(116)의 표면, 즉, 제2장변 영역(110b)에 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱될 수 있다.
더욱이, 도 2c에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)의 양극 제3무지부(112f) 및 씰링 테이프(116)를 포함하는 양극 제3무지부(112f), 즉, 제1장변 영역(110a) 및 제2장변 영역(110b)에 각각 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱될 수 있다.
더불어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 접착제(130)는 전극 조립체(110)의 양극판(112)(예를 들면, 양극 제1무지부 및/또는 양극 제3무지부)과 라미네이트 외장재(120)(예를 들면, 절연층(120a))을 상호간 접착시킨다. 여기서, 접착제(130)는 전극 조립체(110)의 극성을 갖는 금속층과 라미네이트 외장재(120)의 절연층을 상호간 접착시키므로 극성 접착제가 바람직하다. 즉, 극성 접착제가 극성의 피착제에 잘 접착되기 때문이다.
도 3a 및 도 3b 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체(110)를 도시한 평면도, 저면도 및 부분 확대도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 접착제(130)가 전극 조립체(110)의 제1장변 영역(110a)에 형성되거나, 제2장변 영역(110b)에 형성되거나, 또는 제1,2장변 영역(110a,110b)에 모두 형성될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)를 마감처리하는 씰링 테이프(116)가 있다면, 그 표면에도 돗트 어레이 형태로 접착제(130)가 디스펜싱될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱하는 피에조 젯팅 디바이스(200)의 동작예를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 피에조 젯팅 디바이스(200)는 일측에 접착제 또는 접착제 페이스트가 투입되는 투입관(211)과, 하측에 접착제(130)를 토출하는 토출관(212)을 갖는 몸체(210)와, 몸체(210)에 결합되어 투입관(211)으로부터 토출관(212)으로 정해진 양의 접착제(130)를 토출하는 피스톤(220)과, 피스톤(220)의 상부에 결합되어 피스톤(220)을 상,하 방향으로 왕복 운동시키는 피에조 소자(230)를 포함할 수 있다.
이러한 피에조 젯팅 디바이스(200)는, 통상의 접착제 스프레이 디바이스와 다르게, 정해진 량의 접착제(130)를 정해진 영역에만 정확하게 돗팅할 수 있어, 접착제(130)에 의한 다른 영역의 오염 문제를 해소할 수 있다. 일반적인 접착제 스프레이 디바이스의 경우, 분사된 접착제 중에서 미세한 알갱이, 또는 거미줄이나 실 모양의 접착제가 공기중에 부유하여 전극 조립체의 주변 영역을 오염시키는 문제가 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재 사이의 압착 이후 접착 영역(130A)의 일례를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)에 돗트 어레이 및/또는 매트릭스 형태로 디스펜싱된 접착제(130)는 전극 조립체(110)가 라미네이트 외장재에 수용된 이후 고온 및 고압으로 압착됨으로써, 전극 조립체(110)가 라미네이트 외장재에 접착 영역을 통하여 접착되며, 이때 접착제가 최초에 디스펜싱된 넓이에 비해 더 넓어지며 일정 면적의 접착 영역(130A)을 형성하게 된다. 이에 따라 압착된 다수의 접착제(130)는 상호간 좁은 간격 또는 틈을 갖거나, 또는 일부 중첩된 형태를 할 수 있다. 즉, 접착 영역(130A)은 최초의 원형으로부터 압착 후 대략 찌그러진 원형이거나 또는 압착 후 4영역(여기서, 실제로 4영역보다 많거나 작을 수 있음)이 찌그러진 원형으로 형성되며, 이러한 접착 영역(130A)이 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재를 상호간 접착시킨다.
도 5에서는 비록 접착 영역(130A)이 서로 접촉하는 것처럼 도시되어 있으나, 실제로 접착 영역(130A)이 상호간 일정 거리 이격되어 있거나 또는 일부만 접촉할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다. 여기서, 압착 전 접착제는 도면 부호 130으로, 압착 후 접착 영역은 도면 부호 130A로 표시하였다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 상호간 압착 전 대략 원형으로 돗팅된 접착제는 상호간 중첩 영역이 없어야 압착 시 전해액이 이동하여 압착 후 전해액이 접착 영역에 트랩되지 않는다. 여기서, 접착제 사이의 피치(P)는 접착제간의 수평 방향 거리 또는 수직 방향 거리를 의미하며, 접착제의 크기(D)는 접착제의 압착 전 직경을 의미한다. 대체로, 정방형 인 동시에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제의 피치는, 예를 들면, 1 mm 내지 5 mm이고, 접착제의 직경은, 예를 들면, 0.8 mm 내지 5 mm일 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 상호간 압착 후 접착제는 최초의 크기(또는 면적, 직경)에 비해 더 큰 크기를 갖도록 확장된 형태(원형)를 하며, 또한 접착제의 주변 2영역, 3영역 또는 4영역이 상호간 좁은 간격을 가지며 이격되어 있거나, 접촉하거나 또는 약간(또는 완전히) 중첩된 형태(변형된 원형)를 하게 된다. 물론, 이러한 확장된 크기를 갖는 접착제에 의해 압착 후 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 상호간 접착력이 향상된다. 여기서, 접착영역 사이의 피치(P)는 접착영역간의 수평 방향 또는 수직 방향 거리를 의미하며, 접착영역의 크기(D')는 접착제의 압착 후 직경을 의미한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 압착 전 후에 있어서 접착제의 피치 변화는 없지만, 압착 후 접착제(또는 접착영역)의 크기(또는 면적, 직경)가 더 커짐을 볼 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 대체로, 인접한 열이 교차하는 지그재그 형태인 동시에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제의 피치는, 예를 들면, 1 mm 내지 5 mm이고, 접착제의 직경은, 예를 들면, 0.8 mm 내지 5 mm일 수 있다. 이러한 지그재그 형태인 동시에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 정방형 형태인 동시에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제에 비해, 동일 피치일 경우, 압착 후 더 넓은 면적을 가질 수 있다. 즉, 정방형 돗트 어레이에 비해 지그재그형 돗트 어레이의 경우, 동일 면적에 더 많은 개수의 형성이 가능하고, 이에 따라 압착 후 상호간 빈 공간이 더 좁아지기 때문에 결과적으로 더 넓은 면적을 확보할 수 있게 된다. 참고로, 도 6b 및 7b에서, 점선은 압착 전의 접착제 돗트 크기를 의미하고, 실선은 압착 후의 접착제 돗트 크기를 의미한다.
이를 위해, 하기 표 1에서와 같이 접착제의 크기 및 피치별 압착 전 중첩율을 테스트하였다.
접착제의 압착 시 접착제 사이로 전해액이 배출되도록 접착제의 크기 및 피치가 선정되어야 하는데, 접착제의 피치가 너무 크거나 접착제의 크기가 너무 작은 경우 전해액의 배출성은 좋으나 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이에 요구되는 접착력을 얻을 수 없다.
일례로, 접착제의 피치를 1 mm 내지 5 mm로 설정하였고, 접착제의 크기를 0.8 mm 내지 5 mm로 설정하였다. 여기서, 표 1의 피치와 접착제 크기 사이의 관련 데이터중 양수는 상호간 이격된 거리를 의미하고, 음수는 상호간 중첩된 거리를 의미한다. 이러한 이격 거리 또는 중첩 거리는 수평 방향의 거리, 수직 방향의 거리 또는 대각 방향의 거리이다(도 6a에서 사각형을 이루는 어느 한 라인의 거리에 대응 또는 도 7a에서 대각선을 이루는 방향의 거리).
표 1에서 상호간 중첩 거리가 음수로 표시된 영역(황색 영역 또는 좌하단)과 대응하는 접착제의 크기 및 피치는 접착제의 압착 시 전해액 배출 통로를 제공하지 못하므로 본 발명의 접착제 크기 및 피치로 사용할 수 없는 범위이다.
Figure 112018008577459-pat00001
한편, 표 2는, 접착제의 압착 후 접착제의 크기가 대략 1.4배 커지는데(물론, 압착 조건, 접착제의 도포 높이, 물성 등의 특성에 따라 변하지만, 경험상으로 1.4배 커짐), 이를 접착제 피치 및 크기(압착 후 크기)의 비율(%)로 나타낸 것이다. 여기서, 표 2에 도시된 바와 같이, 압착 후 접착제의 피치는 여전히 대략 1 mm 내지 5 mm를 유지하나, 접착제의 등가지름 또는 상당지름(찌그러진 원형을 완전 원형으로 대치했을 때의 지름)은 대략 1.12 mm 내지 7 mm를 갖는다.
또한, 대체로, 경험상 압착 후 전체 면적 대비 접착제 도포 면적(압착 후 면적)이 대략 30~40% 이상일 경우, 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이에 소정 접착력이 확보되는 것으로 알려져 있다. 따라서, 표 2에서 30~40% 미만인 영역(살구색 영역)은 압착 후에도 소정 접착력을 얻을 수 없는 영역을 의미한다. 물론, 표 2에서 대략 160% 이상인 영역(청색 영역)은 압착 후 접착제가 과도하게 중첩되어 전해액이 빠져나갈 수 없는 영역을 의미한다.
Figure 112018008577459-pat00002
계속해서, 표 1과 표 2의 데이터를 중첩해서 보면, 표 3 및 표 4와 같이, 접착제의 압착 시 전해액이 배출되는 통로가 확보되는 동시에, 압착 후 접착력이 확보될 수 있는 접착제 크기 및 접착제 피치가 결정될 수 있다. 여기서, 표 3은 압착 전 접착제의 돗트 크기/피치의 비율을 나타내고, 표 4는 압착 후 접착제의 돗트 크기/피치의 비율을 나타낸다. 표 3 및 표 4에서 황색과 살구색 사이의 청색 영역이 본 발명의 실시예에서 사용할 수 있는 접착제의 돗트 크기 및 피치이다.
Figure 112018008577459-pat00003
Figure 112018008577459-pat00004
이와 같이하여, 본 발명의 실시예에서 접착제의 피치가 1 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 0.8 mm 내지 1 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.8 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 1.5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 0.8 mm 내지 1.5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 2 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 1.1 mm 내지 2 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.6 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 2.5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 1.3 mm 내지 2.5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 3 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 1.6 mm 내지 3 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 3.5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 1.8 mm 내지 3.5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 4 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 2.1 mm 내지 4 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 4.5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 2.3 mm 내지 4.5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타나고, 접착제의 피치가 5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 2.6 mm 내지 5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.5 내지 1.0으로 나타난다. 즉, 이러한 수치 범위로 접착제가 돗트 어레이 형태로 디스펜싱될 경우, 접착제의 압착 시 전해액 배출 통로가 마련되어 압착 후 전해액이 트랩되지 않고, 또한 접착제의 압착 후 원하는 접착력(박리력)을 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에서 접착제의 피치가 1 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 1.12 mm 내지 1.4 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 1.1 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 1.5 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 1.12 mm 내지 2.1 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 2 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 1.54 mm 내지 2.8 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.8 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 2.5 mm인 경우 접착제의 압착 전 크기가 1.82 mm 내지 3.5 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 3 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 2.24 mm 내지 4.2 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 3.5 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 2.52 mm 내지 4.9 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 4 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 3.22 mm 내지 5.6 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 4.5 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 3.22 mm 내지 6.3 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타나고, 접착제의 피치가 5 mm인 경우 접착제의 압착 후 크기가 3.46 mm 내지 7 mm인 구간에서 접착제 돗트 크기/피치의 비율이 0.7 내지 1.4로 나타난다.
표 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 피에조 젯팅 방식으로 전극 조립체의 제1장변 영역에 대략 5 ㎛의 두께인 동시에 돗트 어레이 방식으로 접착제를 디스펜싱하였을 경우 박리 강도가 대략 491 gf/25mm로 측정되었다. 즉, 전극 조립체와 라미네이트 외장재 사이의 박리 강도가 대략 491 gf/25mm로 측정되었다. 그러나, 비교예 1 내지 비교예 4와 같이 종래의 테이프(예를 들면, OPS(Oriented Polystyrene) 또는 핫멜트(hot melt))를 사용하였을 경우, 박리 강도는 대략 78 gf/25mm 내지 94 gf/25mm로 측정되었다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 돗트 어레이 방식으로 접착제를 전극 조립체의 표면에 디스펜싱하였을 경우, 가장 우수한 박리력을 얻을 수 있었다.
더불어, 상술한 바와 같이, 접착제의 피치 및 크기를 조절함에 따라 전극 조립체와 라미네이트 외장재 상호간의 박리 강도는 대략 300 gf/25mm 내지 2500 gf/25mm의 범위였다.
이러한 박리 강도는 전극 조립체와 라미네이트 외장재를 상술한 접착제 또는 테이프로 접착시킨 후, 상호간 반대 방향에서 전극 조립체 및 라미네이트 외장재를 잡아 당겨 상호간 분리되는 시점의 값이다.
Figure 112018008577459-pat00005
도 8a는 전해액 방출 경로가 없는 경우 라미네이트 외장재의 압착 후 전해액 트랩 현상을 촬영한 사진이고, 도 8b는 대략 30% 이상의 충분한 접착 면적을 확보하여 양호한 접착력을 나타내는 전극 조립체를 촬영한 사진이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 접착제의 압착 전 전해액 배출 통로가 없을 경우, 압착 후 전해액 트랩 현상을 볼 수 있다. 즉, 전해액이 접착 영역의 외측으로 배출되지 못하고 접착 영역중 일부 영역에 트랩됨으로써, 접착제의 접착력(박리력)을 저하시킨다.(적색 라인으로 표시된 영역 참조)
그러나, 도 8b에 도시된 바와 같이, 접착제 돗트 어레이를 형성하고, 접착제를 압착한 경우, 접착제의 크기가 적절하게 커져 상호간 좁은 거리를 유지하거나 또는 접착제의 2영역, 3영역 또는 4영역이 상호간 접촉함으로써, 접착제의 원하는 접착력(박리력)을 얻을 수 있다. 여기서, 접착제는 지그재그 형태인 동시에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱됨을 볼 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서 돗트 어레이 형태 또는 매트릭스 형태로 전극 조립체에 디스펜싱되는 접착제의 크기 및 피치를 최적화함으로써, 접착제의 압착 시 접착제 내에 전해액이 트랩되지 않고, 또한 접착제의 압착 후 원하는 접착력을 얻을 수 있게 된다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 수명 특성 향상을 위해 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 상태 및 열압착 지그로 라미네이트 외장재 및 전극 조립체를 열압착하는 상태를 도시한 개략도이다.
우선 도 9a에 도시된 바와 같이, 접착제(130)는 전극 조립체(110) 중 한면의 면적 대비 대략 30% 내지 90%, 두께는 대략 8 내지 10㎛로, 대략 돗트 어레이 형태(예를 들면, 정방형 형태 또는 지그재그 형태)로 형성된다. 이때, 접착제(130)는 전극 탭(114,115)과 중첩되는 영역을 제외한 나머지 영역에 형성될 수 있다.
다음으로, 도 9b에 도시된 바와 같이, 접착제(130)가 형성된 전극 조립체(110)와 라미네이트 외장재(120)는 지지 다이(211) 위에 안착된 이후, 열 압착 지그(212)에 의해 압착될 수 있다. 이때, 접착제(130)는 전극 조립체(110)의 일면 전체에 돗트 어레이 형태로 형성된 상태이므로, 열 압착 지그(212)에 의한 힘이 전극 조립체(110)의 국부적인 영역에 집중되지 않고 전극 조립체(110)의 한면 전체에 대하여 균일하게 분산된다. 따라서, 열 압착 지그(212)의 동작에 의해 전극 조립체(110), 접착제(130) 및 라미네이트 외장재(120)가 상호간 접착되며, 이때 전극 조립체(110)의 국부적인 영역이 열화되지 않음으로써, 전지 수명 특성이 저하되지 않게 된다. 더불어, 전극 탭(114,115)에 의해 전극 조립체(110)의 두께가 더 증가할 수 있으나, 전극 탭(114,115)과 대응되는 영역에는 접착제(130)가 형성되지 않음으로써, 전극 탭(114,115)과 대응되는 전극 조립체(110)의 영역에 국부적인 압력이 가해지지 않게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 전극 조립체와 라미네이트 외장재의 압착 공정 중 종래와 같은 접착 필름 사용에 의해 전극 조립체의 일정 영역만이 국부적으로 가압되는 것이 아니라, 전극 조립체의 전체 면적에 대하여 균일하게 가압됨으로써, 전극 조립체의 특정 영역이 과도하게 열화되지 않아 전지 수명 특성이 향상된다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 접착제가 전극 조립체의 최외곽을 이루는 세퍼레이터에 형성된 예를 도시한 부분 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)의 최외곽이 세퍼레이터(113)로 마감 처리된다면, 접착제(130)는 세퍼레이터(113)에 돗트 어레이 형태(예를 들면, 정방형 또는 지그재그 형태)로 형성될 수 있다. 이때, 접착제(130)는 무극성의 세퍼레이터(113)와 라미네이트 외장재(120)의 절연층(120a)(예를 들면, CPP 필름)을 상호간 접착시키는 것이므로 무극성 접착제가 바람직하다. 즉, 무극성의 접착제가 무극성의 피착제에 잘 결합되기 때문이다. 물론, 상술한 바와 같이, 전극 조립체(110)의 최외곽이 금속층(무지부)으로 마감될 경우 접착제(130)는 금속층과 라미네이트 외장재(120)의 절연층(120a)을 상호간 접착시키는 것이므로 극성 접착제가 바람직하다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 수명 특성 향상을 위해 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 상태를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)는 음극판으로부터 외측으로 일정 길이 연장된 음극탭(114) 및 양극판으로부터 외측으로 일정 길이 연장된 양극탭(115)을 포함하며, 접착제(130)는 음극탭(114) 및/또는 양극탭(115)과 대응하는 영역을 제외한 전극 조립체(110)의 최외곽(음극판, 양극판 또는 세퍼레이터)인 장변 영역(110a)에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱될 수 있다. 더욱이, 전극 조립체(110)는 전극 조립체의 최외곽을 마감하는(또는 고정하는) 마감 테이프(160)를 포함하며, 접착제(130)는 마감 테이프(116)와 대응하는 영역을 제외한 전극 조립체(110)의 최외곽(음극판, 양극판 또는 세퍼레이터)인 장변 영역(110b)에 돗트 어레이 형태로 디스펜싱될 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b에서 각각 접착제의 최외곽 둘레가 차지하는 면적을 개략적으로 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(110)에 디스펜싱된 접착제의 둘레 영역(130B)은 음극탭(114), 양극탭(115) 및/또는 마감 테이프(116)와 대응 또는 중첩되지 않는다. 따라서, 음극탭(114), 양극탭(115) 및/또는 마감 테이프(116)가 미리 정해진 두께를 차지하게 되는데, 이러한 음극탭(114), 양극탭(115) 및/또는 마감 테이프(116)와 대응하는 또는 중첩하는 전극 조립체(110)의 표면에는 접착제(130)가 디스펜싱되지 않음으로써, 전극 조립체(110) 중 특정 영역이 과도하게 두꺼워지지 않게 된다.
따라서, 열 압착 지그로 라미네이트 외장재와 전극 조립체를 열압착할 때, 전극 조립체의 특정 영역에 과도한 압력이 가해지지 않고, 전체 영역에 균일한 압력이 가해짐으로써, 이차 전지의 수명 특성이 향상된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법은 전극 조립체 구비 단계와, 접착제 디스펜싱 단계와, 전극 조립체를 파우치 외장재에 수용하는 단계와, 압착하는 단계를 포함할 수 있다.
전극 조립체 구비 단계는 상술한 바와 같이 제1전극판, 제2전극판 및 제1전극판과 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 권취 타입 또는 스택 타입 전극 조립체를 구비하여 이루어질 수 있다. 접착제 디스펜싱 단계는 상술한 바와 같이 전극 조립체중 제1전극판, 제2전극판 및 분리막 중 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 어느 하나에 예를 들면 피에조 일렉트릭 젯팅 방식을 이용하여 돗트 어레이 형태로 접착제를 디스펜싱하여 이루어질 수 있다. 이때, 접착제의 압착 전 크기/피치의 비는 대략 0.5 내지 대략 1.0일 수 있다. 비율이 대략 0.5 보다 작다면, 접착제의 도포 면적이 너무 작아 원하는 접착력을 얻을 수 없고, 비율이 대략 1.0보다 크다면 압착 후 접착제의 중첩 면적이 너무 커 전해액이 접착제 사이에 트랩될 수 있다.
전극 조립체를 파우치 외장재에 수용하는 단계에서는 상술한 바와 같이 접착제가 디스펜싱된 전극 조립체를 평평한 장변부와 단변부를 갖는 파우치 외장재의 내측에 수용하여 이루어질 수 있다. 압착 단계는 파우치 외장재의 장변부, 접착제 및 전극 조립체를 함께 압착하여 이루어질 수 있다. 여기서, 압착은 상술한 바와 같이 열 압착 지그를 통해 이루어질 수 있다. 즉, 지지 다이 위해 전극 조립체를 수용하는 파우치 외장재를 올려 놓고, 열 압착 지그로 전극 조립체 및 파우치 외장재를 가압함으로써, 디스펜싱되어 가경화된 접착제가 다시 용융되도록 하며, 이후 냉각시키면 접착제가 완전 경화되어 전극 조립체가 접착제를 통하여 파우치 외장재에 단단하게 접착된다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착전 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(330)는 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 사각형이며(즉, 서로 독립된 사각형), 도 13b에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착후 접착제(330A)는 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 형태(즉, 상호간 연결된 형태)일 수 있다. 다르게 설명하면, 접착제의 압착전에는 접착제(330)가 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 작은 사각 형태이지만, 접착제의 압착후에는 접착제(330A)가 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 넓은 사각 형태일 수 있다. 이에 따라, 접착제의 압착 후 전해액 트랩 현상이 방지될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착전 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(430)는 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 별 모양이며(즉, 서로 독립된 별모양), 도 14b에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착후 접착제(430A)는 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 형태(즉, 상호간 연결된 형태)일 수 있다. 다르게 설명하면, 접착제의 압착전에는 접착제(430)가 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 작은 별 모양이지만, 접착제의 압착후에는 접착제(430A)가 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 넓은 사각 형태일 수 있다. 이에 따라, 접착제의 압착 후 전해액 트랩 현상이 방지될 수 있다.
이밖에도, 비록 도시되어 있지 않지만, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착전 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 삼각형, 오각형, 육각형, 다각형 또는 원형이며, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착후 접착제는 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 넓은 형태일 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이차 전지 중에서 전극 조립체의 표면에 접착제를 돗트 어레이 형태로 디스펜싱한 후, 라미네이트 외장재의 압착 전 및 압착 후의 상태를 도시한 개략도이다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착전 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제(530)는 상호간 중첩되어 대략 라인 형태를 이루되, 이러한 라인은 다수개가 구비될 수 있다. 또한, 여기서, 각각의 라인은 상호간 이격된 형태일 수 있다. 더욱이, 도 15b에 도시된 바와 같이, 라미네이트 외장재와 전극 조립체의 압착후 라인 형태를 갖는 접착제(530A)는 그 폭이 상대적으로 넓어진 형태일 수 있다. 이때, 각각의 라인은 상호간 이격되거나 또는 상호간 중첩된 형태일 수 있다.
여기서, 접착제는 상술한 바와 같이, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 별 모양이며, 상호간 좁은 간격으로 도포되어 상호간 중첩될 수 있다. 1개의 라인을 기준으로, 돗트 형태 대비 라인 형태는 도포량이 증가하여, 라미네이트 외장재와 전극 조립체 사이의 접착력이 향상될 수 있다. 더욱이, 라인 사이의 간격 확보로 인해, 전해액 통로가 형성됨으로써, 전해액 트랩 현상이 발생하지 않는다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지
110; 전극 조립체 111; 음극판
112; 양극판 114; 음극탭
115; 양극탭 116; 접착층
120; 라미네이트 외장재 130; 접착제

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체를 감싸도록 평평한 장변부와 단변부를 포함하는 파우치 외장재; 및
    상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면하는 상기 전극 조립체의 최외곽에 상기 파우치 외장재 및 전극 조립체의 압착 후 크기/피치의 비가 0.7 내지 1.4가 되도록 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 최외곽은 상기 제1전극판, 상기 제2전극판 또는 상기 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 제1전극판 또는 제2전극판이 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면할 경우, 상기 제1전극판 또는 제2전극판 중 활물질이 코팅되지 않은 제1무지부 또는 제2무지부가 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면함을 특징으로 하는 이차 전지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 접착제는 극성 접착제를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극 조립체의 세퍼레이터가 상기 파우치 외장재의 평평한 장변부와 대면할 경우, 상기 접착제는 무극성 접착제를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 권취 타입 또는 스택 타입중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 정방형 형태 또는 인접한 열이 교차하는 지그재그 형태를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파우치 외장재와 상기 전극 조립체의 압착전 상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상호간 이격되어 빈 공간이 있는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 다각형, 원형 또는 별 모양이며,
    상기 파우치 외장재와 상기 전극 조립체의 압착후 상기 접착제는 상호간 중첩되어 빈 공간이 없는 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상호간 중첩되어 라인을 이루고, 상기 라인은 다수인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 면적은 상기 전극 조립체중 한면의 면적 대비 30% 내지 90%인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 면적은 상기 디스펜싱된 접착제의 최외곽 둘레가 차지하는 면적의 40%보다 큰 것을 특징으로 하는 이차 전지
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 두께는 1 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 박리 강도는 300 gf/25mm 내지 2500 gf/25mm인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제는 피치가 1 mm 내지 5 mm이고, 직경이 0.8 mm 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  16. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 압착 후 피치가 1 mm 내지 5 mm이고, 등가 지름이 1.1 mm 내지 7 mm인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제는 셀룰로오스, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoridecotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오 네이트(cellulose acetatepropionate), 시아노에틸플루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐 알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란(pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose) 또는 폴리프로필렌-무수말레인산(polypropylene-maleic acid anhydride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 접착제의 형태는 변형된 원형이거나 또는 중첩된 부위가 맞닿아 변형된 형태인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  19. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상호간 이격되어 대향되는 영역에 형성된 제1장변 영역 및 제2장변 영역과, 상호간 이격되어 대향되는 영역에 형성되며 상기 제1,2장변 영역을 연결하는 단변 영역을 포함하고,
    상기 접착제는 상기 제1장변 영역 또는 제2장변 영역 중 어느 하나에 형성되거나, 또는 상기 제1장변 영역과 상기 제2장변 영역에 모두 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제2장변 영역에 부착된 마감 테이프를 더 포함하고,
    상기 돗트 어레이 형태로 디스펜싱된 접착제는 상기 마감 테이프 및 상기 마감 테이프 외측인 제2장변 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  21. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 제1전극판으로부터 외측으로 연장된 제1전극탭 및 상기 제2전극판으로부터 외측으로 연장된 제2전극탭을 더 포함하고,
    상기 접착제는 상기 제1,2전극탭과 대응하는 상기 전극 조립체의 영역을 제외한 최외곽에 디스펜싱된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  22. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 전극 조립체의 최외곽을 마감하는 마감 테이프를 더 포함하고,
    상기 접착제는 상기 마감 테이프와 대응하는 상기 전극 조립체의 영역을 제외한 최외곽에 디스펜싱된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  23. 제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체를 구비하는 단계;
    상기 전극 조립체의 최외곽에 돗트 어레이 형태로 접착제를 디스펜싱하는 단계;
    상기 접착제가 디스펜싱되어 형성된 전극 조립체를 평평한 장변부를 갖는 파우치 외장재에 수용하는 단계; 및
    상기 파우치 외장재의 장변부, 접착제 및 전극 조립체를 압착하는 단계를 포함하고,
    상기 파우치 외장재의 장변부, 접착제 및 전극 조립체의 압착 전 상기 접착제의 크기/피치의 비가 0.5 내지 1.0것을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 접착제는 피에조 일렉트릭 젯팅 방식으로 형성됨을 특징으로 하는 이차 전지의 제조 방법.
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