KR102525618B1 - 전극 조립체와 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 전극판, 상기 제1 전극판으로부터 돌출한 복수의 제1 전극 무지부를 포함하는 제1 전극, 제1 전극과 중첩하는 세퍼레이터, 세퍼레이터와 중첩하는 제2 전극판, 상기 제2 전극판으로부터 돌출한 복수의 제2 전극 무지부를 포함하는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 제2 전극은 각각 기재, 상기 기재의 양면 중 적어도 일면에 형성되어 있는 합재를 포함하며, 합재 두께(T2)/기재 두께(T1)는 3 이상 6이하일 수 있다.

Description

전극 조립체와 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND RECHARGEABLE BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로, 특히 이차 전지용 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
최근 들어 고에너지 밀도의 비수전해액을 이용한 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 대용량의 이차 전지로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형 등으로 이루어질 수 있다. 또한 이차 전지는 충전과 방전을 수행하는 전극 어셈블리를 갖는데, 전극 어셈블리는 양극과 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다. 전극 어셈블리는 복수의 양극판과 음극판이 적층된 구조로 이루어지거나, 띠 형상의 양극과 음극이 권취된 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 이차 전지 중 차량의 시동용 전지는 고출력 특성을 필요로 하므로, 이에 대한 연구가 진행되고 있다.
따라서 본 발명은 이차 전지의 고출력 특성을 향상시킨 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 전극판, 상기 제1 전극판으로부터 돌출한 복수의 제1 전극 무지부를 포함하는 제1 전극, 제1 전극과 중첩하는 세퍼레이터, 세퍼레이터와 중첩하는 제2 전극판, 상기 제2 전극판으로부터 돌출한 복수의 제2 전극 무지부를 포함하는 제2 전극을 포함하고, 제1 전극 제2 전극은 각각 기재, 상기 기재의 양면 중 적어도 일면에 형성되어 있는 합재를 포함하며, 합재 두께(T2)/기재 두께(T1)는 3 이상 6이하일 수 있다.
상기 제1 전극 무지부는 상기 제1 전극의 기재와 일체로 형성되고, 제2 전극 무지부는 상기 제2 전극의 기재와 일체로 형성되어 있을 수 있다.
상기 제1 전극의 기재는 알루미늄을 포함하는 금속 포일이고, 제2 전극의 기재는 구리 또는 니켈를 포함하는 금속 포일일 수 있다.
상기 제1 전극의 합재는 LiPF6를 포함하고, 제2 전극의 합재는 흑연 또는 탄소를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극은 젤리 롤 형태로 권취되어 있는 전극 조립체.
이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격과 이웃하는 제2 전극 무지부 사이의 간격은 각각 250mm이하일 수 있다.
이웃하는 제1 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적과 이웃하는 제2 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적은 각각 40㎠ 내지 300㎠일 수 있다.
상기 제1 전극 무지부와 제1 용접 영역에서 용접으로 연결된 제1 리드 탭, 제2 전극 무지부와 제2 용접 영역에서 용접으로 연결된 제2 리드 탭, 제1 용접 영역을 감싸는 제1 밀봉 테이프, 제2 용접 영역을 감싸는 제2 밀봉 테이프를 더 포함하고, 제1 용접 영역은 상기 제1 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제1 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%이고, 제2 용접 영역은 상기 제2 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제2 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%일 수 있다.
상기 제1 용접 영역 및 상기 제2 용접 영역은 각각 복수의 소 용접 영역을 포함할 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차 전지는 제1 전극, 세퍼레이터, 제2 전극을 포함하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스를 포함하고, 제1 전극은 제1 기재, 상기 제1 기재의 양면 중 적어도 일면에 형성되어 있는 제1 합재를 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 기재, 상기 제2 기재의 양면 중 적어도 일면에 형성되어 있는 제2 합재를 포함하고, 제1 합재의 두께(T2)/제1 기재 두께(T1)는 3 이상 6이하이고, 제2 합재의 두께(T2)/제1 기재 두께(T1)는 3 이상 6이하이다.
상기 제1 전극은 상기 제1 합재가 형성되어 있는 제1 전극판, 상기 제1 전극판으로부터 돌출된 제1 전극 무지부를 포함하고,기 제2 전극은 상기 제2 합재가 형성되어 있는 제2 전극판, 상기 제2 전극판으로부터 돌출된 제2 전극 무지부를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체는 젤리 롤 형태로 권취되어 있으며, 이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격과 이웃하는 제2 전극 무지부 사이의 간격은 각각 250mm이하일 수 있다.
이웃하는 제1 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적과 이웃하는 제2 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적은 각각 40㎠ 내지 300㎠일 수 있다.
상기 제1 전극 무지부와 제1 용접 영역에서 용접으로 연결된 제1 리드 탭, 제2 전극 무지부와 제2 용접 영역에서 용접으로 연결된 제2 리드 탭, 제1 용접 영역을 감싸는 제1 밀봉 테이프, 제2 용접 영역을 감싸는 제2 밀봉 테이프를 더 포함하고, 제1 용접 영역은 상기 제1 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제1 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%이고, 제2 용접 영역은 상기 제2 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제2 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%일 수 있다.
상기 제1 용접 영역 및 상기 제2 용접 영역은 각각 복수의 소 용접 영역을 포함할 수 있다.
상기 케이스는 상기 제1 밀봉 테이프와 상기 제2 밀봉 테이프와 접촉하여 가장자리가 융착되어 있는 파우치일 수 있다.
상기 제1 기재는 알루미늄을 포함하는 금속 포일이고, 제2 기재는 구리 또는 니켈를 포함하는 금속 포일일 수있다.
상기 제1 합재는 LiPF6를 포함하고, 제2 합재는 흑연 또는 탄소를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 전극을 포함하는 전극 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5의 전극을 포함하는 전극 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들과 종래 기술에 따른 비교예들의 상온에서, C-rate에 대한 상대 용량율(%)을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들과 종래 기술에 따른 비교예들의 상온에서, 시간에 대한 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 11은 도 9의 A 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 9의 A 부분을 확대 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 전극 조립체의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 제1 전극(11), 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 위치하는 세퍼레이터(13)를 포함한다. 세퍼레이터는 절연을 위한 것으로, 제1 전극(11), 세퍼레이터(13), 제2 전극(12), 세퍼레이터(13) 순으로 적층될 수도 있다.
전극 조립체(100)는 제1 전극(11), 세퍼레이터(13), 제2 전극(12), 세퍼레이터(13)가 적층된 상태로 권회축을 중심으로 권취된 젤리 롤(jelly roll) 형태일 수 있다. 필요에 따라서 전극 조립체는 권취된 후 납작하게 가압될 수 있다.
제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 각각 띠 형상의 금속 포일(foil)로 형성되는 박판에 활물질이 도포된 전극판(11a, 12a)과 활물질이 도포되지 않은 전극 무지부(11b, 12b)를 포함한다.
세퍼레이터(13)는 다공성 소재로 이루어지며, 폴리올레핀, 폴리에틸렌 폴리프로필렌 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 제1 전극 및 제2 전극에 대해서 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 개략적인 평면도이고, 도 4는 도 3의 전극을 포함하는 전극 조립체의 개략적인 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극 및 제2 전극의 개략적인 평면도이고, 도 6은 도 5의 전극을 포함하는 전극 조립체의 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 전극(11)은 전극판(11a), 전극판으로부터 돌출한 복수의 전극 무지부(11b)를 포함하고, 제2 전극(12)는 전극판(12a), 전극판으로부터 돌출한 복수의 전극 무지부(12b)를 포함한다.
제1 전극의 전극판(11a)은 기재(11a1), 기재(11a1)의 양면에 각각 형성되어 있는 제1 활물질층(11a3), 제2 활물질층(11a5)을 포함하고, 제2 전극의 전극판(12a)은 기재(12a1), 기재(12a1)의 양면에 각각 형성되어 있는 제1 활물질층(12a3), 제2 활물질층(12a5)을 포함한다.
예를 들어, 제1 전극판은 알루미늄과 같은 금속 포일에 LiPF6와 같은 리튬 화합물을 포함하는 활물질을 도포함으로써 형성되며, 제2 전극판은 구리 또는 니켈과 같은 금속 포일에 흑연 또는 탄소 등의 활물질을 도포함으로써 형성될 수 있다.
제1 전극의 복수의 전극 무지부(11b)는 전극판(11a)의 일변을 따라서 서로 이격되어 배치되어 있다. 전극 무지부(11b) 사이의 간격은 제1 전극(11)이 권회축에 대해서 회전함에 따라서 전극 무지부(11b)는 항상 같은 위치에 배치될 수 있는 간격으로 이격되어 있다. 즉, 전극 무지부(11b)는 1회전 마다 하나씩 형성하여 중첩하도록 하거나, 1회전 마다 두 개씩 형성하여 중첩하도록 형성할 수 있다. 이때, 1회전은 제1 전극이 권회축을 중심으로 회전하여 시작점에 도착할 때까지의 회전이다.
또한, 제2 전극(12)도 제1 전극과 동일한 형태로 형성될 수 있으며, 복수의 전극 무지부(12b)는 전극판(12a)의 일변을 따라서 서로 이격되어 배치되어 있다. 전극 무지부(12b) 사이의 간격은 제2 전극(12)이 권회축에 대해서 회전함에 따라서 전극 무지부(12b)는 항상 같은 위치에 배치될 수 있는 간격으로 이격되어 있다.
한편, 제2 전극의 전극 무지부(12b)는 제1 전극 및 세퍼레이터와 적층할 때, 제1 전극(11)의 전극 무지부(11b)와 중첩하지 않도록 형성되어 있다. 즉, 제1 전극(11)의 첫번 째 전극 무지부(11b)와 제2 전극(12)의 첫번 째 전극 무지부(12b)가 서로 이격된 상태로 적층한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체는 젤리 롤 타입으로, 권회축을 중심으로 반복해서 전극 조립체를 감을 경우, 상대적으로 먼저 감겨진 부분으로 인해서 나중에 감겨지는 전극 조립체의 회전 반경이 증가한다.
따라서, 본 발명에서와 같이 반복적으로 감아서 형성되는 젤리 롤 타입의 전극 조립체에서 제1 전극 무지부(11b)를 동일한 위치에 정렬시키기 위해서 먼저 감아지는 제1 전극 무지부(11b)들 사이의 간격(D1)보다 나중에 감아지는 제1 전극의 제1 전극 무지부(11b)들 사이의 간격(Dn)이 더 넓을 수 있으며, 이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격은 250mm이하인 것이 바람직하다. 이때, 동일한 위치는 각각의 제1 전극 무지부(11b)의 중심축(C1)이 중첩하는 위치이다.
제2 전극 무지부(12b) 또한 제1 전극 무지부(11b)와 동일한 형태로 감아지므로, 나중에 감겨지는 제2 전극 무지부(12b)들 사이의 간격이 나중에 감아지는 전극 무지부(12b)들 사이의 간격보다 넓을 수 있으며, 이웃하는 제2 전극 무지부 사이의 간격은 250mm이하인 것이 바람직하다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 도 3에서와 같이 한 회당(또는 1턴당) 하나의 제1 전극 무지부를 형성할 경우 감아지는 횟수가 증가할수록 이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격은 증가한다. 한 회전 마다 하나의 제1 전극 무지부를 형성할 경우 도 4에서와 같이, 전극 조립체를 가로 지르는 중심선(S1)에 대해서 상측 또는 하층 중 어느 한 측에만 제1 전극 무지부(11b)가 중첩된다.
그리고 도 5에서와 같이 한 회전 마다 두 개의 제1 전극 무지부(11b)를 형성할 경우 이웃하는 제1 전극 무지부(11b) 사이의 간격은 제1 간격(L1), 제1 간격보다 넓은 폭의 제2 간격(L2)이 교대로 반복될 수 있다. 이때, 감아지는 횟수가 증가할수록 제1 간격(L1)은 점진적으로 증가할 수 있고, 제2 간격(L2)도 점진적으로 증가할 수 있다.
도 5에서와 같이 한 회전 마다 두 개의 제1 전극 무지부(11b)를 형성할 경우 도 6에서와 같이, 전극 조립체(102)를 가로 지는 중심선(S1)에 대해서 상측 및 하측 모두에 제1 전극 무지부(11b)가 중첩되고, 제2 전극 무지부(12b) 또한 상측 및 하측 모두에 중첩된다.
이때, 제1 전극 무지부(11b)들 사이의 간격(L1, L2), 제2 전극 무지부(12b)들 사이의 간격(L1, L2)은 250mm이하인 것이 바람직하다.
다시 도 2를 참조하면, 제1 전극판(11a) 및 제2 전극판(12a)의 기재(11a1)의 두께(T1)는 각각 10㎛ 내지 20㎛의 범위로 형성될 수 있고, 제1 활물질층(11a3, 12a3) 및 제2 활물질층(11a5, 12a5)의 두께(T2) 는 각각 30㎛ 이하, 40㎛ 이하의 범위로 형성될 수 있다.
제1 활물질층(11a3, 12a3) 및 제2 활물질층(11a5, 12a5)을 합쳐서 합재라고 하면, 합재 두께(T2*2)/기재 두께(T1)는 3 이상 6이하, 즉, 3≤(T2*2)/T1≤6일 수 있다.
그리고 이웃하는 제1 전극 무지부 사이에 위치하는 합재의 면적 또는 이웃하는 제2 전극 무지부 사이에 위치하는 합재의 면적은 각각 40㎠ 내지 300㎠일 수 있다. 이때 합재의 면적은 일면에 위치하는 제1 활물질층 또는 제2 활물질층의 면적이다.
도 7은 본 발명의 실시예들과 종래 기술에 따른 비교예들의 상온에서, C-rate에 대한 상대 용량율(%)을 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예들과 종래 기술에 따른 비교예들의 상온에서, 시간에 대한 전압 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 실시예들과 종래 기술에 따른 비교예들의 출력 전압은 3.8V 내지 2V이고, 2Ah용량을 갖는 이차 전지로, 전해액은 LiPF6 1몰(mol)이 용해된 EC(ethylene carbonate):DMC(dimethyl carbonate):DEC(diethyl carbonate)이고, 제1 전극 및 제2 전극의 무지 전극부의 돌출된 길이는 15mm이고, 두께는 0.15t이다. 그리고, 본 발명의 실시예들의 합재 두께(T2*2)/기재 두께(T1)는 3≤(T2*2)/T1≤6이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극 무지부 사이의 간격은 50mm이하이고, 제2 실시예에 따른 전극 무지부 사이의 간격은 50mm초과 150mm이하이고, 제3 실시예에 다른 전극 무지부 사이의 간격은 150mm 초과 250mm이하이고, 종래 기술에 따른 제1 비교예의 전극 무지부 사이의 간격은 250mm 초과 600mm이하이고, 제2 비교예의 전극 무지부 사이의 간격은 600mm초과이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제1 내지 제3 실시예에 따른 이차 전지는 낮은 C-rate에서는 제1 비교예 및 제2 비교예와 유사한 상대 용량율(relative capacity, %)을 보였다.
도 7에서, 상대 용량율이란 이차 전지를 제작한 후, 1C 값의 전류를 흘렸을 때 방전 용량 대비 C-rate 값을 증가함에 따라 변화하는 방전 용량의 백분율을 나타낸다. C-rate 값 증가에 따른 용량 감소율이 적을수록 고출력 특성이 우수하다고 판단할 수 있다. 그리고 1C 는 한 시간에 전지의 용량이 모두 충전 또는 방전 가능한 전류값을 나타내며, 예를 들어 50C의 전류를 사용할 경우, 1/50 시간에 완전히 충전 또는 방전하는 것을 나타낸다.
도 7에서, 본 발명에 따른 실시예들에서는 30C이상의 높은 C-rate에서, 상대 용량율이 70%이상인 반면, 제1 비교예 및 제2 비교예는 상대 용량율이 70%이하로 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 50C이상에서도 상대 용량율이 60%이상인 것을 확인할 수 있다.
그리고 도 8에서, 실시예들과 비교예의 이차 전지들은 3.6V까지 1C 전류값으로 충전 하고 0.05C로 컷오프 한 뒤, 100C로 1sec간 방전하였다.
도 8에서와 같이, 본 발명에 따른 실시예들은 하한 전압이 2V이상을 유지하는 반면 비교예들은 하한 전압이 1V이하인 것을 확인할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따른 실시예들은 100C의 고율 방전을 실시하더라도, 2V이상의 높은 출력 특성을 유지하는 반면, 비교예들은 1V이하로 급격이 전압이 떨어지는 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예들에 따른 이차 전지들은 비교예들에 비해서 고율 방전시에 현저히 우수한 상대 방전율 특성 및 전압 특성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 이차 전지는 자동차 엔진 등의 시동과 같이 고율 방전이 요구되는 전지에 적용될 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 6에 도시한 전극 조립체를 포함하는 이차 전지에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이고, 도 10은 도 9의 X-X선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 11은 도 9의 A 부분을 확대 도시한 평면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 9의 A 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 이차 전지(300)는 전극 조립체(100), 전극 조립체(100)를 내장하는 케이스, 전극 조립체와 전기적으로 연결되며 케이스(120)의 외측으로 돌출한 제1 리드 탭(21)과 제2 리드 탭(22)을 포함한다.
본 실시예에 따른 이차 전지는 엔진의 시동용 전지로서 30C(C-rate) 내지 50C(C-rate)로 방전되는 전지일 수 있다. 여기서 C는 충방전율을 의미한다.
전극 조립체(100)는 도 1 내지 도 6에 도시한 전극 조립체로, 젤리롤 형태로, 권취된 후 가압되어 횡단면이 대략 타원형일 수 있다.
케이스는 각형 또는 파우치형과 같이 필요에 따라서 선택할 수 있으며, 이하에서는 파우치형 케이스(이하, "파우치"라 함)를 예로 들어 설명한다.
파우치(120)는 다층 시트 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치는 내면을 형성하며 절연 및 열융착 작용하는 폴리머 시트, 외면을 형성하여 보호 작용하는 PET(polyethyleneterephthalate) 시트, 나일론 시트 또는 PET-나일론 복합 시트, 기계적 강도를 제공하는 금속 시트를 포함한다. 금속 시트는 예를 들어 알루미늄 시트일 수 있으며, 폴리머 시트와 나일론 시트 사이에 위치한다.
파우치(120)는 전극 조립체(100)가 삽입되는 수용부(31)와 수용부의 외측에 위치하며 밀봉(sealing)을 위하여 열융착에 의해서 접합된 테두리부(33)를 포함한다. 제1 리드탭(21)과 제2 리드 탭(22)은 일측 테두리부 밖에 위치하도록 배치된다.
제1 리드 탭(21)과 제2 리드 탭(22)은 각각 전극 조립체(100)의 제1 전극 무지부(11b)와 제2 전극 무지부(12b, 도 1 참조)와 전기적으로 연결된다. 제1 리드 탭(21)과 제2 리드 탭(22)은 파우치(120)의 일 단부에서 외부로 인출되어 일정 간격을 두고 위치한다.
그리고 제1 리드 탭(21)과 제1 전극 무지부(11b)가 중첩하는 부분, 제2 리드 탭(22)과 제2 전극 무지부(12b)가 중첩하는 부분은 밀봉 테이프(sealing tape)(40)로 감싸져 밀봉될 수 있다.
도 11를 참조하면, 제1 리드 탭(21)의 폭(L5)은 제1 전극 무지부(11b)의 폭(L6)보다 클 수 있으며, 제1 전극 무지부의 폭(L6)에 대해서 10% 정도 큰 폭을 가질 수 있다. 그리고 제2 리드탭(22)의 폭도 제2 전극 무지부(12b)의 폭보다 클 수 있으며, 제2 전극 무지부의 폭에 대해서 10%정도 큰 폭을 가질 수 있다.
제1 리드 탭(21) 및 제2 리드 탭(22)은 각각 제1 전극 무지부(11b) 및 제2 전극 무지부(12b)와 초음파 용접 등에 의해서 전기적으로 연결될 수 있다.
밀봉 테이프(40)는 제1 리드탭(21)과 제1 전극 무지부(11b)가 용접된 영역, 제2 리드 탭(22)과 제2 전극 무지부(12b)가 용접된 영역이 노출되지 않도록 각각 이들을 감쌀 수 있다. 이때, 리드 탭(21, 22)과 전극 무지부(11b, 12b)가 용접되는 영역의 면적(P1)은 밀봉 테이프에 의해서 전극탭 및 전극 무지부가 감싸지는 부분에 위치하는 전극 무지부(11b, 12b) 면적(P2)에 대해서 10% 내지 90%일 수 있다.
리드 탭과 전극 무지부가 용접되는 형태는, 도 12에서와 같이 점(dot) 형태, 또는 복수의 부분 용접 영역으로 이루어질 수 있다. 이때, 부분 용접 영역의 면적(P1)은 밀봉 테이프에 의해서 감싸지는 전극 무지부(11b, 12b) 면적(P2)에 대해서 10% 내지 90%일 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
11: 제1 전극 11a: 제1 전극판
11b: 제1 전극 무지부 11a1, 12a1: 기재
11a3, 12a3: 제1 활물질층 11a3, 12a5: 제2 활물질층
12: 제2 전극 12a: 제2 전극판
12b: 제2 전극 무지부 13: 세퍼레이터
21: 제1 리드 탭 22: 제2 리드 탭
31: 수용부 33: 테두리부
40: 밀봉 테이프 100, 102: 전극 조립체
300: 이차 전지

Claims (18)

  1. 권취형 전극 조립체에 있어서,
    상기 전극 조립체는 제1 전극판, 상기 제1 전극판으로부터 돌출한 복수의 제1 전극 무지부를 포함하는 제1 전극,
    상기 제1 전극과 중첩하는 세퍼레이터,
    상기 세퍼레이터와 중첩하는 제2 전극판, 상기 제2 전극판으로부터 돌출한 복수의 제2 전극 무지부를 포함하는 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 각각 기재, 상기 기재의 양면에 각각 형성되어 있는 합재를 포함하며,
    상기 합재 두께(T2)*2/기재 두께(T1)는 3 이상 6이하이고,
    권취 방향으로 이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격과 상기 권취 방향으로 이웃하는 제2 전극 무지부 사이의 간격은 각각 250mm이하인 전극 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 전극 무지부는 상기 제1 전극의 기재와 일체로 형성되고,
    상기 제2 전극 무지부는 상기 제2 전극의 기재와 일체로 형성되어 있는 전극 조립체.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 전극의 기재는 알루미늄을 포함하는 금속 포일이고,
    상기 제2 전극의 기재는 구리 또는 니켈를 포함하는 금속 포일인 전극 조립체.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 전극의 합재는 LiPF6를 포함하고,
    상기 제2 전극의 합재는 흑연 또는 탄소를 포함하는 전극 조립체.
  5. 제1항에서,
    상기 제1 전극, 세퍼레이터 및 제2 전극은 젤리 롤 형태로 권취되어 있는 전극 조립체.
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 권취 방향에 수직한 상기 제1 전극 무지부의 중심축을 기준으로, 상기 권취 방향으로 이웃하는 제1 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적과 상기 권취 방향에 수직한 상기 제2 전극 무지부의 중심축을 기준으로, 상기 권취 방향으로 이웃하는 제2 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적은 각각 40㎠ 내지 300㎠인 전극 조립체.
  8. 제1항에서,
    상기 제1 전극 무지부와 제1 용접 영역에서 용접으로 연결된 제1 리드 탭,
    상기 제2 전극 무지부와 제2 용접 영역에서 용접으로 연결된 제2 리드 탭,
    상기 제1 용접 영역을 감싸는 제1 밀봉 테이프,
    상기 제2 용접 영역을 감싸는 제2 밀봉 테이프
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용접 영역은 상기 제1 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제1 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%이고,
    상기 제2 용접 영역은 상기 제2 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제2 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%인 전극 조립체.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 용접 영역 및 상기 제2 용접 영역은 각각 복수의 소 용접 영역을 포함하는 전극 조립체.
  10. 제1 기재, 상기 제1 기재의 양면에 각각 형성되어 있는 제1 합재를 포함하는 제1 전극, 제2 기재, 상기 제2 기재의 양면에 각각 형성되어 있는 제2 합재를 포함하는 제2 전극, 및 세퍼레이터를 포함하는 권취형 전극 조립체,
    상기 전극 조립체를 수용하는 케이스
    를 포함하고,
    상기 제1 기재로부터 돌출된 복수의 제1 전극 무지부, 상기 제2 기재로부터 돌출된 복수의 제2 전극 무지부
    를 포함하며,
    상기 제1 합재의 두께(T2)*2/제1 기재 두께(T1)는 3 이상 6이하이고,
    상기 제2 합재의 두께(T2)*2/제2 기재 두께(T1)는 3 이상 6이하이고, 권취 방향으로 이웃하는 제1 전극 무지부 사이의 간격과 상기 권취 방향으로 이웃하는 상기 제2 전극 무지부 사이의 간격은 각각 250mm이하인 이차 전지.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 전극은 상기 제1 합재가 형성되어 있는 제1 전극판, 상기 제1 전극판으로부터 돌출된 제1 전극 무지부를 포함하고,
    상기 제2 전극은 상기 제2 합재가 형성되어 있는 제2 전극판, 상기 제2 전극판으로부터 돌출된 제2 전극 무지부를 포함하는 이차 전지.
  12. 삭제
  13. 제10항에서,
    상기 권취 방향에 수직한 상기 제1 전극 무지부의 중심축을 기준으로, 상기 권취 방향으로 이웃하는 제1 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적과 상기 권취 방향에 수직한 상기 제2 전극 무지부의 중심축을 기준으로, 상기 권취 방향으로 이웃하는 제2 전극 무지부의 중심축 사이에 위치하는 합재의 면적은 각각 40㎠ 내지 300㎠인 이차 전지.
  14. 제11항에서,
    상기 제1 전극 무지부와 제1 용접 영역에서 용접으로 연결된 제1 리드 탭,
    상기 제2 전극 무지부와 제2 용접 영역에서 용접으로 연결된 제2 리드 탭,
    상기 제1 용접 영역을 감싸는 제1 밀봉 테이프,
    상기 제2 용접 영역을 감싸는 제2 밀봉 테이프
    를 더 포함하고,
    상기 제1 용접 영역은 상기 제1 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제1 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%이고,
    상기 제2 용접 영역은 상기 제2 밀봉 테이프로 감싸지는 상기 제2 전극 무지부 면적의 10% 내지 90%인 이차 전지.
  15. 제14항에서,
    상기 제1 용접 영역 및 상기 제2 용접 영역은 각각 복수의 소 용접 영역을 포함하는 이차 전지.
  16. 제14항에서,
    상기 케이스는 상기 제1 밀봉 테이프와 상기 제2 밀봉 테이프와 접촉하여 가장자리가 융착되어 있는 파우치인 이차 전지.
  17. 제10항에서,
    상기 제1 기재는 알루미늄을 포함하는 금속 포일이고,
    상기 제2 기재는 구리 또는 니켈를 포함하는 금속 포일인 이차 전지.
  18. 제17항에서,
    상기 제1 합재는 LiPF6를 포함하고,
    상기 제2 합재는 흑연 또는 탄소를 포함하는 이차 전지.
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