KR102439660B1 - 전극 조립체 - Google Patents

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Abstract

전극 조립체가 개시된다.
본 발명에 따르면 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 이차전지용 전극 조립체를 제조할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극 조립체로서, 상기 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선은 곡선 형상을 포함하는 전극 조립체가 제공된다.

Description

전극 조립체{electrode assembly}
본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비정형적인 형상을 갖는 전극 조립체에 관한 것이다.
반복적인 충전 및 방전이 가능한 이차전지(secondary battery)는 제조 방법 및 구조에 따라 다양하게 구별될 수 있다.
예를 들어, 원통형 캔에 전극 조립체가 수용된 구조를 갖는 원통형 전지의 경우 전극 시트와 분리막 시트를 교대로 적층하여 묶음을 형성한 후 상기 묶음을 와인딩하여 제조되는 전극 조립체를 사용하는 경우가 많다. 이러한 전극 조립체를 통상 젤리롤 형 전극 조립체라고 부른다.
한편, 이차전지가 장착되는 전자기기의 종류 및 형상이 다양해짐에 따라 이차전지에 요구되는 형상의 종류 역시 다양해지고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 이차전지용 전극 조립체를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극 조립체로서, 상기 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선은 곡선 형상을 포함하는 전극 조립체가 제공된다.
상기 적층 방향선은 폐곡선일 수 있다.
상기 적층 방향선은 개곡선일 수 있다.
상기 적층 방향선은 나선 형상을 포함할 수 있다.
상기 적층 방향선은 원 형상을 가질 수 있다.
상기 나선 형상의 피치(pitch)의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다.
상기 나선 형상의 피치의 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치에 따라 변할 수 있다.
상기 전극 조립체는 중앙부에 관통홀이 형성된 도넛 형상을 가질 수 있다.
상기 적층 방향선은 비정형의 3차원 곡선을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 이차전지용 전극 조립체를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극, 음극 및 분리막의 구조와 양극, 음극 및 분리막이 교대로 적층된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 전극 조립체의 구조에 대해 설명하도록 한다.
전극 조립체의 구조
도 1은 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극, 음극 및 분리막의 구조와 양극, 음극 및 분리막이 교대로 적층된 모습을 나타낸 측단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전극 조립체를 구성하는 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)은 판 형상을 가질 수 있다. 도 1의 (a)에는 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)이 원판 형상으로 형성된 경우가 도시되어 있다. 그러나, 이와 달리, 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)은 삼각형 또는 사각형 등의 다각형의 판 형상을 가질 수도 있다.
한편, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 전극 조립체(100)가 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 교대로 적층된 구조를 갖는 경우 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 적층되는 방향을 표시한 가상의 선을 생각해볼 수 있다. 본 발명의 명세서에서는 이러한 가상의 선을 '적층 방향선'이라 명명하기로 한다. 도 1의 (b)에는 전극 조립체(100)의 양극(10), 분리막(30) 및 음극(20)이 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선(L)이 도시되어 있다.
한편, 적층 방향선은 전극 조립체를 구성하는 양극, 분리막 및 음극 각각의 무게 중심을 연결한 가상의 선일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 조립체는 이러한 적층 방향선은 곡선 형상을 포함할 수 있다.
종래 기술에 따른 전극 조립체는 양극, 분리막 및 음극이 순차적으로 가지런하게 적층되는 구조를 갖는 것이 일반적이었다. 따라서, 전극 조립체는 두께 방향으로 일직선 방향으로 양극, 분리막 및 음극이 적층된 구조를 가질 수 밖에 없어, 전극 조립체의 두께 방향의 형상의 자유도가 떨어지는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 따르면 적층 방향선이 곡선 형상을 포함하도록 함으로써, 전극 조립체의 두께 방향의 형상의 자유도가 향상될 수 있어, 종래에 비해 다양한 구조를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 전극 조립체의 양극, 분리막 및 음극은 적층 방향선이 폐곡선이 되도록 적층될 수 있다. 또는, 본 발명에 따른 전극 조립체의 양극, 분리막 및 음극은 적층 방향선이 개곡선이 되도록 적층될 수 있다.
이때, '폐곡선'은 시작점으로부터 곡선을 그리기 시작하여 끝점까지 도달하였을 때 시작점과 끝점이 동일한 곡선을 의미할 수 있고, '개곡선'은 시작점으로부터 시작점으로부터 곡선을 그리기 시작하여 끝점까지 도달하였을 때 시작점과 끝점이 상이한 곡선을 의미할 수 있다.
한편, 상기 폐곡선 및 개곡선은 2차원 상의 곡선에 한정되지 않으며, 3차원 상의 곡선도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 조립체(100a)의 적층 방향선(La)은 나선(helix) 형상을 가질 수 있다. 따라서, 전극 조립체(100a) 역시 나선 형상을 가질 수 있다.
한편, 이러한 나선 형상은 비슷한 구조가 반복되는 특성 상 피치(pitch, 유사한 것이 반복적으로 늘어서 있는 경우 그 간격을 나타내는 치수)라는 개념을 생각해볼 수 있다. 도 2에서도 동일 또는 유사한 것이 반복되는 간격인 피치(P)가 도시되어 있다.
또한, 나선 형상의 폭(width)이라는 개념도 생각해볼 수 있다. 도 2에서는 나선 형상의 적층 방향선(La)을 갖는 전극 조립체(100a)의 폭(W)도 함께 도시되어 있다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 나선 형상을 갖는 적층 방향선(La)의 피치(P)의 크기는 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다. 또는, 이와 달리 나선 형상의 적층 방향선(La)의 피치(P)의 크기는 피치 크기의 측정 위치에 따라 변할 수도 있다. 피치 크기의 측정 위치와 무관하게 피치(P)의 크기가 일정한 경우, 형상의 자유도가 높은 전극 조립체를 간단한 공정으로 제조할 수 있으며, 피치 크기의 측정 위치에 따라 피치(P)의 크기가 변하는 경우, 보다 높은 형상의 자유도를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.
한편, 피치(P)의 경우와 유사하게, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 나선 형상을 갖는 적층 방향선(La)의 폭(W)의 크기는 측정 위치와 무관하게 일정할 수 있다. 또는, 이와 달리 나선 형상의 적층 방향선(La)의 폭(W)의 크기는 측정 위치에 따라 변할 수도 있다. 폭 크기의 측정 위치와 무관하게 폭(W)의 크기가 일정한 경우, 형상의 자유도가 높은 전극 조립체를 간단한 공정으로 제조할 수 있으며, 폭 크기의 측정 위치에 따라 폭(W)의 크기가 변하는 경우, 보다 높은 형상의 자유도를 갖는 전극 조립체를 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(100b)의 적층 방향선(Lb)은 폐곡선 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 적층 방향선(Lb)은 원 또는 타원 형상을 가질 수 있다.
계속해서 도 3을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체(100b)의 중앙부에는 관통홀이 형성될 수 있다. 이는 전극 조립체(100b)가 도넛 또는 도넛과 유사한 형상을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면 전극 조립체(100b)의 적층 방향선(Lb)이 원 또는 타원 형상 등의 개곡선 구조를 갖는 동시에 전극 조립체(100b)의 중앙부에 관통홀이 형성되도록, 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 적층함으로써, 이차전지가 수용되는 전자기기의 내부 공간의 활용도를 극대화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 구조를 나타낸 사시도이다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)는 비정형의 3차원 형상을 가질 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)의 적층 방향선(Lc)는 비정형의 3차원 곡선으로 이루어질 수 있다.
이때, '적층 방향선이 비정형의 3차원 곡선으로 이루어진다'라는 것은 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가, 적층 방향선이 이루는 곡선의 형상이 일정한 규칙을 따라 이루어지지 않았다고 인식할 수 있는 경우를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
또한, 도 4에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체(100c)의 적층 방향선(Lc)이 비정형의 3차원 개곡선인 경우만이 도시되어 있지만, 이와 달리 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극 조립체의 적층 방향선은 비정형 3차원 폐곡선일 수도 있다.
한편, 상기에서 설명된 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체는 서로 양립 불가능하지 않으며, 본 발명에 따른 전극 조립체는 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체가 조합된 구조일 수도 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 전극 조립체는 본 발명의 제1 실시예와 제2 실시예에 따른 전극 조립체가 결합된 구조를 가질 수도 있고, 제1 실시예 내지 제3 실시예에 따른 전극 조립체가 결합된 구조를 가질 수도 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
10 : 양극
20 : 음극
30 : 분리막
100, 100a, 100b, 100c : 전극 조립체
L, La, Lb, Lc : 적층 방향선

Claims (9)

  1. 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극 조립체로서,
    상기 양극, 분리막 및 음극이 교대로 적층되는 방향을 표시한 가상의 적층 방향선은 나선 형상을 포함하고,
    상기 나선 형상의 피치(pitch) 크기는 상기 피치 크기의 측정 위치에 따라 변하는 전극 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층 방향선은 폐곡선인 전극 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층 방향선은 개곡선인 전극 조립체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층 방향선은 비정형의 3차원 곡선을 포함하는 전극 조립체.
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