KR102588085B1 - 리튬이차전지용 전극조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체는, 양극체; 및 상기 양극체의 상측 및 하측 중 어느 일측에 위치하는 음극체;를 포함하며, 상기 양극체는 제1 분리막, 제2 분리막 및 절연성 부재에 의해 상하면 및 두께면이 둘러싸이는 형태로 마련되고, 상기 양극체 및 상기 음극체 각각의 일단 또는 일부분이 서로 교대로 상하 교번하는 상태에서 지그재그 형태로 폴딩된 형태로 마련될 수 있다.

Description

리튬이차전지용 전극조립체{ELECTRODE ASSEMBLY BODY FOR LITHIUM SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이차전지의 용량을 극대화할 수 있고 공정을 단순화할 수 있는 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 첨단 전자산업의 발달로 전자장비의 소량화 및 경량화가 가능하게 됨에 따라 휴대용 전자 기기, 다양한 형태의 모바일 기기의 사용이 증대되고 있다. 이러한 휴대용 전자 기기, 모바일 기기 등의 전원으로 높은 에너지 밀도를 가진 전지의 필요성이 증대되어 리튬이차전지의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 전자기기 및 모바일 기기 등의 급속한 박형화와 소형화는 얇은 두께의 박형 리튬 이차전지에 대한 수요를 급속히 확대시키고 있는 반면, 기존의 원통형이나 각형 리튬 이차전지의 구조 및/또는 제조 방법은 전지의 박형화에 따르는 부피당 에너지 밀도 면에서 우수하지 못하다는 한계가 있다. 따라서, 통상 5mm 이하의 두께를 갖는 박형 전지를 휴대전화, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 고성능 휴대용 전자기기, 모바일 기기 등에 채용할 경우, 충분한 구동시간을 얻기 힘든 실정이다.
구체적으로, 각형 리튬 이차전지는 젤리롤 형상을 갖는 전극체 구조로 인하여 용적 대비 전지의 효율성이 좋지 않고, 저온 연신으로 제조된 금속 포장재의 벽체 두께를 감소시키는 데 대한 기술적 제약으로 인하여, 전지 두께가 줄어들어 에너지 밀도가 저하된다.
반면, 적층된 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 포장재로 밀봉하여 형성되는 파우치형 리튬이차전지의 경우, 젤리롤에 의해 발생되는 공간의 낭비를 감소시킬 수 있으나, 전극의 무지부로 인해 전지의 내부 공간이 소비되고 이로 인해 전지의 용량을 손해보는 문제가 있다. 즉, 전극의 활물질이 도포되지 않은 무지부는 전극에서부터 돌출 형성되고 이러한 무지부 역시 파우치의 내부에 수용되는데 무지부를 수용하는 공간은 낭비되는 공간이 되는 문제가 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체(10)를 포함하는 리튬이차전지(1)는 파우치 형의 전지케이스(101), 전지케이스(101)의 내부에 수납되는 전극조립체(10)를 포함할 수 있다.
전지케이스(101)는 유연성을 가지는 재질로 제조된 파우치(pouch)인 것이 바람직하다. 그리고 전지케이스(101)는 양극탭 및 음극탭(210,310)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극조립체(10)를 수용하고 밀봉 내지 실링(sealing)될 수 있다. 이러한 전지케이스(101)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)를 포함할 수 있다. 하부 파우치(103)에는 컵부(105)가 형성되어 전극조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(104)이 마련되고, 상부 파우치(102)는 전극조립체(10)가 전지케이스(101)의 외부로 이탈되지 않도록 수용 공간(104)을 상부에서 커버한다. 도 1에서는 컵부(105)가 하부 파우치(103)에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 상부 파우치(102)에도 형성될 수 있는 등 다양하게 형성될 수 있다. 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)는 도 1에 도시된 바와 같이 일측이 서로 연결되어 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 서로 분리되어 별도로 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(10)의 무지부(미도시)에 양극탭 및 음극탭(210,310)이 각각 연결되고, 양극탭 및 음극탭(210,310)의 일부분에 절연부(220,320)가 형성되며, 하부 파우치(103)의 컵부(105)에 마련된 수용 공간(104)에 전극조립체(10)가 수용되고, 상부 파우치(102)가 수용 공간(104)을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)의 테두리에 형성된 실링부를 실링할 수 있다.
전해액은 리튬이차전지(1)의 충, 방전 시 전극의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해, 파우치 형 리튬이차전지(1)가 제조될 수 있다.
그런데, 상기한 적층 형태(stack type)의 전극조립체(10)에 이용되는, 고분자 절연 필름과 분리막을 이용하여 양극을 둘러싸는 형태의 양극체의 경우에는 음극체와의 적층 및 얼라인먼트 편의성은 있지만 양극의 두께방향을 따라 양극을 둘러싸는 고분자 절연 필름으로 인해서 전지의 용량이 감소될 수 있다.
또한, 다수의 양극 및 다수의 음극을 적층한 상태에 양극의 무지부끼리 모으고 음극의 무지부끼리 모은 후 전극탭을 각각 용접해야 하는데 이러한 과정으로 인해 공정이 복잡해지고 생산성이 저하되는 문제도 있다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
한국등록특허 제10-1168651호(등록공고 2012.07.25.)
리튬이차전지의 용량을 향상시키거나 개선할 수 있는 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 양극을 둘러싸는 절연성 부재의 낭비를 줄일 수 있고 줄어드는 절연성 부재의 면적 만큼 양극의 면적 또는 크기를 늘일 수 있는 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 다수개가 적층된 상태에서 양극의 무지부 및 음극의 무지부에 각각 전극탭을 용접할 필요가 없기 때문에 생산 공정을 단순화하고 생산성을 높일 수 있는 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체는, 양극체; 및 상기 양극체의 상측 및 하측 중 어느 일측에 위치하는 음극체;를 포함하며, 상기 양극체는 제1 분리막, 제2 분리막 및 절연성 부재에 의해 상하면 및 두께면이 둘러싸이는 형태로 마련되고, 상기 양극체 및 상기 음극체 각각의 일단 또는 일부분이 서로 교대로 상하 교번하는 상태에서 지그재그 형태로 폴딩된 형태로 마련될 수 있다.
상기 양극체는, 양극; 상기 양극의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅 또는 도포되는 양극활물질; 상기 양극활물질이 코팅 또는 도포되어 있는 상기 양극이 놓이는 상기 제1 분리막; 상기 양극활물질 및 상기 양극의 두께면을 둘러싸도록 상기 제1 분리막의 상면에 형성되는 상기 절연성 부재; 및 상기 양극활물질 및 상기 양극을 덮도록 상기 절연성 부재의 상면과 접합되는 상기 제2 분리막;을 포함하고, 서로 이웃하는 상기 양극활물질 사이에는 상기 양극 및 상기 양극활물질이 존재하지 않는 양극절개부가 형성될 수 있다.
상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막에는 상기 양극절개부에 대응하는 부분이 형성될 수 있다.
상기 양극체는 상기 양극 중 상기 양극활물질이 존재하지 않는 양극무지부를 포함하고, 상기 양극무지부에 양극탭이 연결될 수 있다.
상기 절연성 부재는 상기 양극탭만 노출되도록 상기 양극 및 상기 양극활물질의 두께면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 음극체는, 음극 및 상기 음극의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅 또는 도포되는 음극활물질;을 포함하고, 상기 음극 및 상기 음극활물질에는 상기 음극의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 음극절개부가 형성될 수 있다.
상기 음극체는 상기 음극 중 상기 음극활물질이 존재하지 않는 음극무지부를 포함하고, 상기 음극무지부에 음극탭이 연결될 수 있다.
상기 양극체 및 상기 음극체는 일단 또는 일부분이 교대로 상하 교번하도록 상기 양극절개부와 상기 음극절개부가 서로 끼워진 상태에서 교대로 지그재그 형태로 접힐 수 있다.
상기 양극체 및 상기 음극체는 상기 양극절개부 및 상기 음극절개부가 교대로 지그재그 형태로 접힐 수 있다.
상기 양극체는 상기 양극절개부의 일단에 위치하는 브릿지 양극무지부를 포함하고, 상기 음극체는 상기 음극절개부의 일단에 위치하는 브릿지 음극무지부를 포함하며, 상기 양극절개부와 상기 음극절개부가 서로 끼워진 상태에서 서로 마주 보는 상기 브릿지 양극무지부 및 상기 브릿지 음극무지부는 동일한 방향으로 접힐 수 있다.
상기 양극체는 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 절연성 부재가 상기 양극과 동일하게 지그재그 형태로 접힐 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법은 양극의 두께면을 둘러싸는 절연성 부재의 크기 또는 폭을 최소화할 수 있기 때문에 양극의 크기가 커짐에 따라 양극체를 포함하는 리튬이차전지의 용량을 향상시키거나 개선할 수 있다. 왜냐하면, 양극의 두께면을 둘러싸는 절연성 부재를 타발하는 대신 분리막에 절연성 부재를 프린팅 할 수 있기 때문에 절연성 부재의 양 또는 크기를 줄이더라도 양극의 두께면을 절연성 부재로 둘러싸는 것이 가능해진다.
본 발명에 따른 리튬이차전지용 전극조립체는 양극체와 음극체가 지그재그 모양으로 접힌 형태이기 때문에 전극조립체를 구성하는 양극체와 음극체는 각각 연결된 하나의 전류 패스를 가지므로 전극탭을 용접하기 위해서 무지를 하나로 모으고 이것에 전극탭을 용접할 필요가 없고, 양극체 및 음극체의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 전극탭을 용접하면 된다. 이로 인해, 전극탭을 용접하는 공정을 단순화할 수 있고 생산성을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬이차전지용 전극조립체 및 그의 제조방법은 양극절개부 및 음극절개부가 서로 끼워진 상태로 지그재그 접히기 때문에 Z 폴딩(folding) 구조를 가지면서도 양극와 음극의 대향 면적을 최대화할 수 있고 이러한 전극조립체를 포함하는 리튬이차전지의 용량을 늘릴 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 전극조립체를 포함하는 리튬이차전지를 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 양극체를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 음극체를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체의 양극체 및 음극체의 단면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체의 양극체와 음극체를 Z 폴딩하여 전극조립체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 양극체 및 음극체의 다른 형태를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 양극체를 도시한 도면, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 음극체를 도시한 도면, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체의 양극체 및 음극체의 단면을 도시한 도면, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체의 양극체와 음극체를 Z 폴딩하여 전극조립체를 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체에 사용되는 양극체 및 음극체의 다른 형태를 도시한 도면이다.
이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체(110) 및 그의 제조방법은 리튬이차전지에 사용되는 것으로서, 파우치 타입(pouch type)의 리튬이차전지를 예로써 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체(100) 및 전극조립체(100)의 제조방법에 대해서 자세하게 설명한다. 참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체(100)는 도 1에 도시된 전지케이스(101)에 수납되는 리튬이차전지에 대해서 설명하므로, 리튬이차전지용 전극조립체(100)를 제외한 부분은 도 1의 경우와 동일하므로 반복적인 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 전극조립체(10)와 달리 이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지용 전극조립체(100, 이하 "전극조립체"라 함)는, 여러 장의 양극체와 여러 장의 음극체가 교대로 적층된 구조를 가지는 대신 1장의 양극체와 1장의 음극체가 지그재그 형태로 접힌 구조(Z-folding)를 가진다.
도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100, 도 9 참조)는, 양극체(110); 및 상기 양극체(110)의 상측 및 하측 중 어느 일측에 위치하는 음극체(140);를 포함하며, 상기 양극체(110)는 제1 분리막(160), 제2 분리막(160) 및 절연성 부재(170)에 의해 상하면 및 두께면이 둘러싸이는 형태로 마련되고, 상기 양극체(110) 및 상기 음극체(140) 각각의 일단 또는 일부분이 서로 교대로 상하 교번하는 상태에서 지그재그 형태로 폴딩된 형태로 마련될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는 양극체(110)와 음극체(140)가 교대로 즉, 지그재그 형태로 접힌 구조를 가지는데, 1장의 양극체(110)와 1장의 음극체(140)를 상하로 위치시킨 상태에서 이를 지그재그 형태로 접게 되면 같은 극성끼리 직접 접촉하는 부분이 생기기 때문에 단락이 발생할 위험이 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는 1장의 양극체(110)와 1장의 음극체(140)를 지그재그(zigzag) 형태로 접기 전에 양극체(110)와 음극체(140)의 일부분이 상하 교대로 위치하도록 마련되기 때문에 지그재그 형태로 접는 경우에는 같은 극성끼리(특히, 음극체끼리) 직접 접촉하는 경우가 발생하지 않는다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)의 구조 및 제조방법에 대해서 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 양극체(110)는 양극(111) 및 양극(111)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅되거나 도포되는 양극활물질(113)을 포함할 수 있다. 도 2(a)를 참조하면, 시트(sheet) 모양의 양극(111)의 표면에 긴 띠모양으로 양극활물질(113)이 코팅 또는 도포될 수 있다. 양극활물질(113)은 양극(111)의 표면(상면 및 하면)에 띠모양으로 패턴 코팅(pattern coating)으로 형성될 수 있다.
여기서, 양극(111)은 양극 집전체(cathode current collector)이다.
양극활물질(113)은 양극(111)의 표면 전체에 형성되는 것이 아니라, 일정한 간격을 두고 띠모양으로 양극(111)의 상면 및 하면에 형성되는 것이 바람직하다. 양극활물질(113) 사이의 간격 부분에는 양극(111)의 표면이 노출된 상태가 된다. 여기서, 양극(111) 중에서 양극활물질(113) 사이에 위치하는 부분(112)은 후술하는 브릿지 양극무지부(112)가 된다.
또한, 양극(111)의 양단 중 적어도 일단에는 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극무지부(111C)가 형성될 수 있다. 여기서, 양극활물질(113)이 형성되지 않는 양극무지부(111C)는 브릿지 양극무지부(112) 보다 큰 폭으로 형성된다. 즉, 양극무지부(111C)의 폭은 띠모양 양극활물질(113)의 폭과 거의 유사하지만, 브릿지 양극무지부(112)의 폭은 양극활물질(113)의 폭 보다는 작게 형성되어야 한다. 왜냐하면, 양극무지부(111C)는 양극탭(210)을 연결 또는 용접하기 위한 부분이므로 충분한 크기를 확보해야 하는 반면에, 브릿지 양극무지부(112)는 전극의 반응에 기여하지 않고 단순히 연결의 기능을 하는 부분이므로 크게 형성될 필요는 없다. 만약, 브릿지 양극무지부(112)가 큰 폭으로 형성되는 경우에는 전극조립체(100)의 크기는 커지는 반면에 그만큼 전지의 용량이 커지는 것은 아니다. 여기서, 브릿지 양극무지부(112)는 양극체(110)를 지그재그 형태로 접을 때 접히는 부분이다.
한편, 양극활물질(113)은 양극(111)의 상면 및 하면에 코팅 또는 도포되며, 양극무지부(111C)의 경우에는 양극(111)의 상면 및 하면에 양극활물질(113)이 존재하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 상면 및 하면에 띠모양의 양극활물질(113)이 일정한 간격으로 형성된 양극(111)을 도 2(b)의 커팅라인(CL1)을 따라 타발 또는 커팅(cutting)하여 제조될 수 있다.
도 2(b)를 참조하면, 커팅라인(CL1)은 양극(111)의 폭방향 양단 중 어느 일단에 위치하는 양극무지부(111C)와 양극활물질(113)을 포함하도록 형성될 수 있다. 커팅라인(CL1)은 띠모양 양극활물질(113)의 배치방향 즉, 양극(111)의 폭방향을 따라 형성되되 브릿지 양극무지부(112)는 일부분만 남겨두는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 방법에 의할 경우 1장의 양극(111)에 대해서 여러 장(개)의 양극체(110)를 제조할 수 있다. 도 2(b)의 경우에는 7장(개)의 양극체(110)를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)는 양극활물질(113)을 띠모양으로 패턴 코팅하여 형성될 수 있을 뿐만 아니라 도 3에 도시된 바와 같이 양극활물질(113)을 분할 코팅하여 형성될 수도 있다.
도 3(a)를 참조하면, 양극활물질(113)은 양극(111)의 표면(상면 및 하면)에 동일한 모양(직사각형 모양 또는 사각형 모양)으로 다수개가 분할 형성될 수 있다. 여기서, 양극활물질(113) 사이의 간격에 해당하는 양극(111)은 도 2의 브릿지 양극무지부(112)에 해당하는 부분이다. 또한, 양극(111)의 길이방향 양단 중 어느 일단에는 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극무지부(111C)가 형성될 수 있다. 참고로, 도 3(b)는 도 3(a)의 일부분을 확대 도시한 도면이다.
양극체(110)는 도 3(b)의 양극(111) 및 양극활물질(113)을 도 3(c)의 커팅라인(CL1)을 따라 타발하거나 커팅함으로써 얻어질 수 있다. 도 3(c)의 커팅라인(CL1)을 따라 타발 또는 커팅하면 도 2(b)의 커팅라인(CL1)을 따라 타발 또는 커팅한 것과 동일한 양극체(110)를 얻을 수 있다.
도 3(c)를 참조하면, 커팅라인(CL1)은 양극(111)의 길이방향 양단 중 어느 일단(도면의 경우는 상단)에 위치하는 양극무지부(111C)와 양극활물질(113)을 포함하도록 형성될 수 있다. 커팅라인(CL1)은 사각형 양극활물질(113)의 배치방향 즉, 양극(111)의 길이방향을 따라 형성되되 브릿지 양극무지부(112)는 일부분만 남겨두는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 양극체(110)와 후술하는 음극체(140) 사이에 분리막(160)이 위치해야 하는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 경우는 양극(111)과 분리막(160)이 하나의 유닛처럼 형성된 양극체(110)를 이용한다. 즉, 본 출원인의 고유 기술인 양극 포케팅 기술이 적용된 포케팅 양극체(110)를 이용하는 것에 특징이 있다. 이하에서, 양극체(110)는 포케팅 양극체를 의미하며, 이하에서는 도 4를 참조하여 포케팅 양극체(110)를 제조하는 과정에 대해서 설명한다.
도 2(b) 및 도 3(c)의 커팅라인(CL1)을 따라 타발하거나 커팅하면 도 4(a)에 도시된 양극체(110)를 얻게 된다. 도 4(a)를 참조하면, 양극체(110)는 어느 일측에 형성된 양극무지부(111C), 양극활물질(113)이 형성된 양극(111), 양극활물질(113)을 연결하는 브릿지 양극무지부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 브릿지 양극무지부(112)는 양극활물질(113)이 형성된 부분의 하측에 형성되며, 브릿지 양극무지부(112)의 상부에는 양극(111) 및 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극절개부(114)가 형성되어 있다.
양극절개부(114)는 이웃하는 양극활물질(113) 즉, 양극활물질(113)이 형성되어 있는 양극(111) 사이를 이격시키는 간격에 해당한다. 여기서, 커팅라인(CL1)은 양극절개부(114), 브릿지 양극무지부(112), 양극활물질(113) 및 양극무지부(111C)가 동시에 타발 또는 커팅될 수 있도록 전체의 가장자리와 일치하도록 형성된다.
도 4(a)에 도시된 양극체(110)의 경우, 양극활물질(113)이 형성된 양극(111) 부분과 양극무지부(111C)는 연결되어 있는데, 양극활물질(113)이 형성된 양극(111)은 7개이다. 여기서, 양극활물질(113)이 형성된 각각의 양극(111)은 종래 기술에서 1장의 양극체에 대응한다. 그런데, 종래기술의 경우 7장의 양극체를 전기적으로 연결하기 위해서는 각각의 양극체에 형성되어 있는 양극무지부를 한군데 모으고 한군데 모은 양극무지부에 다시 양극탭을 용접해야 하는 공정이 필요하다. 반면에, 도 4(a)에 도시된 양극체(110)의 경우에는 양극활물질(113)이 형성되어 있는 7개의 양극(111)과 양극무지부(111C)가 브릿지 양극무지부(112)에 의해 연결되어 있기 때문에 기존의 양극무지부를 한군데 모으는 공정이 필요하지 않다. 그 대신 도 4(b)에 도시된 바와 같이 양극무지부(111C)에 양극탭(210)을 용접하기만 하면, 양극활물질(113) 및 브릿지 양극무지부(112)를 포함하는 양극(111) 전체가 양극탭(210)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4(b)에서 도면부호 "220"은 절연부이고, "230"은 용접부이다.
한편, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양극체(110)는 절연성 부재(170)와 분리막(160)으로 양극(111)과 양극활물질(113)이 둘러싸이는 포케팅 양극체이다. 도 4(c)에는 포케팅 양극체(110)를 설명하는 도면이 도시되어 있다.
참고로, 도 2 내지 도 4는 양극체(110)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 4(c)를 참조하면, 절연성 부재(170)가 양극무지부(111C), 양극활물질(113) 및 브릿지 양극무지부(112)를 포함하는 양극(111)의 전체 가장자리를 따라 형성되어 있다. 이러한 절연성 부재(170)는 양극(111) 및 양극활물질(113)의 두께면을 둘러싸는 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 양극무지부(111C), 양극활물질(113) 및 브릿지 양극무지부(112)를 포함하는 양극(111)의 하면 및 상면에는 각각 제1 및 제2 분리막(160)이 위치하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)는 양극활물질(113)이 형성되어 있는 양극(111)의 하면 및 상면은 제1 및 제2 분리막(160)에 의해서 덮이고 양극활물질(113)과 양극(111)의 두께면은 절연성 부재(170)로 둘러싸이기 때문에 양극(111) 및 양극활물질(113)이 분리막(160) 및 절연성 부재(170)의 바깥으로 노출되지 않는다. 즉, 양극체(110)는 양극(111)과 양극활물질(113)이 분리막(160)과 절연성 부재(170)로 둘러싸이는 포케팅 양극체의 형태로 마련된다.
도 4(c)를 참조하면, 굵은 실선으로 도시되어 있는 절연성 부재(170)는 커팅라인(CL1)과 동일한 모양으로 양극(111)의 가장자리에서 양극(111)과 양극활물질(113)의 두께면을 둘러싸게 된다.
제1 및 제2 분리막(160)은 양극활물질(113)이 형성된 양극(111)의 하면 및 상면에 위치하게 되는데, 도 4(c)에는 양극(111)의 상면에 위치하는 제2 분리막(160)이 도시되어 있다. 도 4(c)에서 제2 분리막(160)은 빗금으로 표시된 부분이다.
그리고, 양극탭(210) 역시 제1 및 제2 분리막(160)에 의해서 덮이게 되는데, 도 4(c)에는 양극탭(210)과 양극무지부(111C), 절연성 부재(170)의 위치 관계를 설명하기 위해서 양극탭(210)이 제2 분리막(160)에 의해 덮이지 않는 상태로 도시하였다. 양극(111)은 절연성 부재(170)로 둘러싸이는 반면에 양극탭(210)은 절연성 부재(170)에 의해 둘러싸이지 않고 절연성 부재(170)의 외측으로 돌출되거나 노출되어 있다. 양극탭(210)에는 외부기기(미도시) 등이 전기적으로 연결되어야 하기 때문에 양극탭(210)은 절연성 부재(170)에 의해서 둘러싸이지 않는다.
도 8(a)는 도 4(c)의 절단선 A-A에 따른 단면도이다. 도 8(a)를 참조하면, 양극체(111), 양극활물질(113), 제1 및 제2 분리막(160), 절연성 부재(170), 양극탭(210)의 위치관계를 볼 수 있다.
또한, 도 4(c)를 참조하면, 양극절개부(114)는 절연성 부재(170) 사이에 형성된다. 즉, 절연성 부재(170) 사이의 간격(틈새)이 양극절개부(114)에 해당한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)는, 양극(111); 상기 양극(111)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅 또는 도포되는 양극활물질(113); 상기 양극활물질(113)이 코팅 또는 도포되어 있는 상기 양극(111)이 놓이는 상기 제1 분리막(160); 상기 양극활물질(113) 및 상기 양극(111)의 두께면을 둘러싸도록 상기 제1 분리막(160)의 상면에 형성되는 상기 절연성 부재(170); 및 상기 양극활물질(113) 및 상기 양극(111)을 덮도록 상기 절연성 부재(170)의 상면과 접합되는 상기 제2 분리막(160);을 포함하고, 서로 이웃하는 상기 양극활물질(113) 사이에는 상기 양극(111) 및 상기 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극절개부(114)가 형성될 수 있다.
양극절개부(114)는 양극(111), 양극활물질(113), 분리막(160) 및 절연성 부재(170)가 모두 존재하지 않는 부분이다. 양극절개부(114)는 음극체(140)와 양극체(110)을 결합하기 위한 체결홈과 유사한 기능을 하는 부분이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극체(110)는 포케팅 양극체인데, 양극(111)의 하면에 놓이는 제1 분리막(160)의 상면에 절연성 부재(170)를 먼저 형성한 후에 절연성 부재(170)로 둘러싸이는 포케팅 공간(미도시)에 도 4(b)의 양극체(110)를 넣고 양극(111)의 상면을 제2 분리막(160)으로 덮는 공정에 의해서 제조될 수 있다.
제1 분리막 및 제2 분리막(160)은 절연성 부재(170)과 서로 열접착 또는 접합됨으로써 포케팅 공간을 형성하게 된다. 여기서, 상기 포케팅 공간은 상하에 위치하는 제1 및 제2 분리막(160), 제1 및 제2 분리막(160) 사이에 위치하는 절연성 부재(170)로 둘러싸여서 형성되는 공간으로서 양극(111)이 위치하게 되는 공간을 의미한다.
상기 포케팅 공간은, 도 4(a)에 도시된 양극(111)의 가장자리와 동일한 형태를 잘라낸 절연성 부재(170)를 제1 분리막(160)의 상면에 접착하여 형성되거나, 제1 분리막(160)의 상면에 도 4(a)에 도시된 양극(111)의 가장자리와 동일한 형태로 절연성 부재(170)를 프린팅 하여 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 양극체(110)의 경우에는 절연성 부재(170)를 타발하거나 프린팅하여 포케팅 공간을 형성하기 때문에 절연성 부재(170)을 낭비를 줄일 수 있다. 특히, 제1 분리막(160)의 상면에 절연성 부재(170)를 프린팅해서 포케팅 공간을 형성하는 경우에는 제1 분리막(160)과 절연성 부재(170)를 접착하는 과정을 생략할 수 있기 때문에 양극체(110)의 생산 공정을 단순화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극체(110)는 절연성 부재(170) 뿐만 아니라 절연성 부재(170)의 하면 및 상면에 위치하는 제1 분리막 및 제2 분리막(160)에도 양극절개부(114)에 대응하는 부분이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 음극체(140)에 대해서 설명한다.
도 5를 참조하면, 음극체(140)는 음극(141) 및 음극(141)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅되거나 도포되는 음극활물질(143)을 포함할 수 있다. 도 5(a)를 참조하면, 시트(sheet) 모양의 음극(141)의 표면에 긴 띠모양으로 음극활물질(143)이 코팅 또는 도포될 수 있다. 음극활물질(143)은 음극(141)의 표면(상면 및 하면)에 띠모양으로 패턴 코팅(pattern coating)으로 형성될 수 있다.
여기서, 음극(141)은 음극 집전체(anode current collector)이다.
음극활물질(143)은 음극(141)의 표면 전체에 형성되는 것이 아니라, 일정한 간격을 두고 띠모양으로 음극(141)의 상면 및 하면에 형성되는 것이 바람직하다. 음극활물질(143) 사이의 간격 부분에는 음극(141)의 표면이 노출된 상태가 된다. 여기서, 음극(141) 중에서 음극활물질(143) 사이에 위치하는 부분(142)은 후술하는 브릿지 음극무지부(142)가 된다.
또한, 음극(141)의 양단 중 적어도 일단에는 음극활물질(143)이 존재하지 않는 음극무지부(141C)가 형성될 수 있다. 여기서, 음극활물질(143)이 형성되지 않는 음극무지부(141C)는 브릿지 음극무지부(142) 보다 큰 폭으로 형성된다. 즉, 음극무지부(141C)의 폭은 띠모양 음극활물질(143)의 폭과 거의 유사하지만, 브릿지 음극무지부(142)의 폭은 음극활물질(143)의 폭 보다는 작게 형성되어야 한다. 왜냐하면, 음극무지부(141C)는 음극탭(310)을 연결 또는 용접하기 위한 부분이므로 충분한 크기를 확보해야 하는 반면에, 브릿지 음극무지부(142)는 전극의 반응에 기여하지 않고 단순히 연결의 기능을 하는 부분이므로 크게 형성될 필요는 없다. 만약, 브릿지 음극무지부(142)가 큰 폭으로 형성되는 경우에는 전극조립체(100)의 크기는 커지는 반면에 그만큼 전지의 용량이 커지는 것은 아니다. 여기서, 브릿지 음극무지부(142)는 음극체(140)를 지그재그 형태로 접을 때 접히는 부분이다.
한편, 음극활물질(143)은 음극(141)의 상면 및 하면에 코팅 또는 도포되며, 음극무지부(141C)의 경우에는 음극(141)의 상면 및 하면에 음극활물질(143)이 존재하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 음극체(140)는, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 상면 및 하면에 띠모양의 음극활물질(143)이 일정한 간격으로 형성된 음극(141)을 도 5(b)의 커팅라인(CL2)을 따라 타발 또는 커팅(cutting)하여 제조될 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 커팅라인(CL2)은 음극(141)의 폭방향 양단 중 어느 일단에 위치하는 음극무지부(141C)와 음극활물질(143)을 포함하도록 형성될 수 있다. 커팅라인(CL2)은 띠모양 음극활물질(143)의 배치방향 즉, 음극(141)의 폭방향을 따라 형성되되 브릿지 음극무지부(142)는 일부분만 남겨두는 형태로 형성될 수 있다. 이러한 방법에 의할 경우 1장의 음극(141)으로부터 여러 장(개)의 음극체(140)를 제조할 수 있다. 도 5(b)의 경우에는 7장(개)의 음극체(140)를 얻을 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)의 음극체(140)는 음극활물질(143)을 띠모양으로 패턴 코팅하여 형성될 수 있을 뿐만 아니라 도 6에 도시된 바와 같이 음극활물질(143)을 분할 코팅하여 형성될 수도 있다.
도 6(a)를 참조하면, 음극활물질(143)은 음극(141)의 표면(상면 및 하면)에 동일한 모양(직사각형 모양 또는 사각형 모양)으로 다수개가 분할 형성될 수 있다. 여기서, 음극활물질(143) 사이의 간격에 해당하는 음극(141)은 도 5의 브릿지 음극무지부(142)에 해당하는 부분이다. 또한, 음극(141)의 길이방향 양단 중 어느 일단에는 음극활물질(143)이 존재하지 않는 음극무지부(141C)가 형성될 수 있다. 참고로, 도 6(b)는 도 6(a)의 일부분을 확대 도시한 도면이다.
음극체(140)는 도 6(b)의 음극(141) 및 음극활물질(143)을 도 6(c)의 커팅라인(CL2)을 따라 타발하거나 커팅함으로써 얻어질 수 있다. 도 6(c)의 커팅라인(CL2)을 따라 타발 또는 커팅하면 도 5(b)의 커팅라인(CL2)을 따라 타발 또는 커팅한 것과 동일한 음극체(140)를 얻을 수 있다.
도 6(c)를 참조하면, 커팅라인(CL2)은 음극(141)의 길이방향 양단 중 어느 일단(도면의 경우는 상단)에 위치하는 음극무지부(141C)와 음극활물질(143)을 포함하도록 형성될 수 있다. 커팅라인(CL2)은 사각형 음극활물질(143)의 배치방향 즉, 음극(141)의 길이방향을 따라 형성되되 브릿지 음극무지부(142)는 일부분만 남겨두는 형태로 형성될 수 있다.
도 5(b) 및 도 6(c)의 커팅라인(CL2)을 따라 타발하거나 커팅하면 도 7(a)에 도시된 음극체(140)를 얻게 된다. 도 7(a)를 참조하면, 음극체(140)는 어느 일측에 형성된 음극무지부(141C), 음극활물질(143)이 형성된 음극(141), 음극활물질(143)을 연결하는 브릿지 음극무지부(142)를 포함할 수 있다. 이때, 브릿지 음극무지부(142)는 음극활물질(143)이 형성된 부분의 하측에 형성되며, 브릿지 음극무지부(142)의 상부에는 음극(141) 및 음극활물질(143)이 존재하지 않는 음극절개부(144)가 형성되어 있다.
음극절개부(144)는 이웃하는 음극활물질(143) 즉, 음극활물질(143)이 형성되어 있는 음극(141) 사이를 이격시키는 간격에 해당한다. 여기서, 커팅라인(CL2)은 음극절개부(144), 브릿지 음극무지부(142), 음극활물질(143) 및 음극무지부(141C)가 동시에 타발 또는 커팅될 수 있도록 전체의 가장자리와 일치하도록 형성된다.
도 7(a)에 도시된 음극체(140)의 경우, 음극활물질(143)이 형성된 음극(141) 부분과 음극무지부(141C)는 연결되어 있는데, 음극활물질(143)이 형성된 음극(141)은 7개이다. 여기서, 음극활물질(143)이 형성된 각각의 음극(141)은 종래 기술에서 1장의 음극체에 대응한다. 그런데, 종래기술의 경우 7장의 음극체를 전기적으로 연결하기 위해서는 각각의 음극체에 형성되어 있는 음극무지부를 한군데 모으고 한군데 모은 음극무지부에 다시 음극탭을 용접해야 하는 공정이 필요하다. 반면에, 도 7(a)에 도시된 음극체(140)의 경우에는 음극활물질(143)이 형성되어 있는 7개의 음극(141)과 음극무지부(141C)가 브릿지 음극무지부(142)에 의해 연결되어 있기 때문에 기존의 음극무지부를 한군데 모으는 공정이 필요하지 않다. 그 대신 도 7(b)에 도시된 바와 같이 음극무지부(141C)에 음극탭(310)을 용접하기만 하면, 음극활물질(143) 및 브릿지 음극무지부(142)를 포함하는 음극(141) 전체가 음극탭(310)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7(b)에서 도면부호 "320"은 절연부이고, "330"은 용접부이다.
도 8(b)는 도 7(b)의 절단선 B-B에 따른 단면도이다. 도 8(b)를 참조하면, 음극체(141), 음극활물질(143), 음극무지부(141C), 브릿지 음극무지부(142), 음극절개부(144) 및 음극탭(310)의 위치관계를 볼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는 도 4(c)에 도시된 양극체(110) 즉, 포케팅 양극체(110)와 도 7(b)에 도시된 음극체(140)를 상하로 위치시킨 상태에서 양극체(110)와 음극체(140)를 지그재그 형태로 접어서 형성될 수 있다. 이때, 양극체(110)와 음극체(140)의 전체를 상하로 위치시킨 상태에서 지그재그 형태로 접게 되면 음극체(140)끼리 직접 접촉하는 부분이 생기고 이 부분에서 전지의 단락이 발생할 수 있다.
이러한 문제의 발생을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는, 양극체(110)와 양극절개부(114)와 음극체(140)의 음극절개부(144)를 서로 끼우되, 이때 양극체(110) 및 음극체(140)는 일단 또는 일부분이 교대로 상하 교번하도록 양극절개부(114)와 음극절개부(144)가 서로 끼워진 상태에서 교대로 지그재그 형태로 접혀서 형성될 수 있다.
도 9(a)를 참조하면, 양극체(110)는 양극절개부(114)가 위쪽을 향하게 두고 음극체(140)는 음극절개부(144)가 아래쪽을 향하게 둔 상태에서 양극절개부(114)와 음극절개부(144)를 서로 끼우게 되는데, 이때 양극활물질(113)이 형성된 부분과 음극활물질(143)이 형성된 부분이 교대로 위아래에 위치하도록 양극절개부(114)와 음극절개부(144)를 서로 끼운다.
도 9(a)의 경우, 좌측에서부터 우측으로 양극무지부(111C), 음극활물질(143), 양극활물질(113), 음극활물질(143), 양극활물질(113), 음극활물질(143), 양극활물질(113), 음극활물질(143)이 위쪽에 위치하는 상태가 된다.
도 9(a)가 평면도라고 하면 도 9(b)는 도 9(a)의 정면도 또는 배면도라고 할 수 있다. 도 9(b)를 참조하면, 양극체(110)와 음극체(140)가 상하 교대로 교번되는 형태로 양극절개부(114)와 음극절개부(144)가 끼워져 있음을 알 수 있다.
도 9(a)의 상태에서, 도 9(c)에 도시된 바와 같이 양극체(110) 및 음극체(140)는 양극절개부(114) 및 음극절개부(144)가 교대로 지그재그 형태로 접힐 수 있다. 도 9(c)에 도시된 바와 같이 양극체(110)와 음극체(140)가 교대로 지그재그 형태로 접히면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)가 얻어지게 된다.
상기한 바와 같이, 양극체(110)는 양극절개부(114)의 일단에 위치하는 브릿지 양극무지부(112)를 포함하고, 음극체(140)는 음극절개부(144)의 일단에 위치하는 브릿지 음극무지부(142)를 포함하게 되는데, 양극절개부(114)와 음극절개부(144)가 서로 끼워진 상태에서 서로 마주 보는 브릿지 양극무지부(112) 및 브릿지 음극무지부(142)를 동일한 방향으로 접어서 전극조립체(100)를 형성하게 된다.
즉, 도 9(a)의 상태에서 지그재그 방향(형태)으로 접히는 부분은 양극절개부(114) 및 브릿지 양극무지부(112), 음극절개부(144) 및 브릿지 음극무지부(142)이다.
여기서, 양극체(110)의 경우에는 양극(111) 및 브릿지 양극무지부(112) 뿐만 아니라 제1 및 제2 분리막(160) 그리고 절연성 부재(170)도 양극(111) 내지 브릿지 양극무지부(112)와 동일하게 지그재그 형태로 접힐 수 있다.
한편, 도 10에는 양극체(410) 및 음극체(4400)의 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 10(a) 및 (b)는 양극체(410)를 도시하고 있으며, 도 10(c)는 음극체(440)를 도시하고 있으며, 도 10(d)는 양극체(410)와 음극체(440)의 양극절개부(414)와 음극절개부(444)가 끼워진 상태를 도시하고 있다.
도 10(a) 및 (b)를 참조하면, 양극체(410)는 양극활물질(413), 양극절개부(414), 브릿지 양극무지부(412), 양극무지부(411C), 제1 및 제2 분리막(460) 및 절연성 부재(470)를 포함할 수 있다. 또한, 음극체(440)는 음극활물질(443), 음극절개부(444), 브릿지 음극무지부(442) 및 음극무지부(414C)를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 양극체(410) 및 음극체(440)는 양극무지부(411C) 및 음극무지부(441C)의 모양이 앞서 설명한 경우와 다르고, 나머지 부분은 대부분 동일하다. 도 10에 도시된 경우는 양극체(410)와 음극체(440)를 세로방향으로 배치한 상태에서 양극절개부(414)와 음극절개부(444)를 서로 끼운 후 지그재그 방향으로 접어서(Z-folding) 전극조립체(100)를 얻게 된다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기에서 설명한 전극조립체(100)의 제조방법은 도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 양극체(110)를 마련하는 단계; 상기 양극체(110)의 상측 또는 하측 중 어느 일측에 음극체(140)를 마련하는 단계; 및 상기 양극체(110)와 상기 음극체(140)를 지그재그 형태로 폴딩하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 양극체(110)의 상측 또는 하측 중 어느 일측에 음극체(140)를 마련하는 단계에서 상기 양극체(110) 및 상기 음극체(140)는 각각의 일단 또는 일부분이 서로 교대로 상하 교번하도록 양극체(110)와 음극체(140)를 위치시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 양극체(110)를 마련하는 단계는, 양극(111)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 양극활물질(113)을 코팅하거나 도포하는 단계; 상기 양극활물질(113)이 형성된 상기 양극(111)을 타발하거나 커팅하는 단계; 상면 또는 하면 중 어느 일면에 절연성 부재(170)가 형성된 제1 분리막(160)에 타발 또는 커팅된 상기 양극(111)을 위치시키는 단계; 상기 절연성 부재(170) 및 상기 양극활물질(113)을 덮도록 제2 분리막(160)을 위치시키는 단계; 및 상기 절연성 부재(170)와 상기 제2 분리막(160)을 결합 또는 접합시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 양극(111)을 타발하거나 커팅하는 단계에서, 서로 이웃하는 상기 양극활물질(113) 사이에는 상기 양극(111) 및 상기 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극절개부(114)가 형성될 수 있다.
상기 양극활물질(113)이 형성된 상기 양극(111)을 타발하거나 커팅하는 단계에서, 타발 또는 커팅된 상기 양극(111) 중 길이방향의 일단에는 상기 양극활물질(113)이 존재하지 않는 양극무지부(111C)가 형성될 수 있다.
상기 양극활물질(113)이 형성된 상기 양극(111)을 타발하거나 커팅하는 단계와 상면 또는 하면 중 어느 일면에 절연성 부재(170)가 형성된 제1 분리막(160)에 타발 또는 커팅된 상기 양극(111)을 위치시키는 단계 사이에, 상기 양극무지부(111C)에 양극탭(210)이 연결되는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 양극활물질(113)이 형성된 상기 양극(111)을 타발하거나 커팅하는 단계와 상기 제1 분리막(160)에 타발 또는 커팅된 상기 양극(111)을 위치시키는 단계 사이에, 상기 제1 분리막(160)의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 상기 절연성 부재(170)가 접합되거나 상기 절연성 부재(170)가 프린팅 되는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 절연성 부재(170)는 타발 또는 커팅된 상기 양극(111)이 상기 절연성 부재(170)로 둘러싸이는 공간(상기 포케팅 공간) 내에 삽입될 수 있도록 타발된 후 상기 제1 분리막(160)에 접합되거나 프린팅 될 수 있다.
상기 음극체(140)를 마련하는 단계는, 음극(141)의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 음극활물질(143)을 코팅하거나 도포하는 단계; 및 상기 음극활물질(143)이 형성된 상기 음극(141)을 타발하거나 커팅하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 음극(141)을 타발하거나 커팅하는 단계에서, 상기 음극(141) 및 상기 음극활물질(143)에는 상기 음극(141)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 음극절개부(144)가 형성될 수 있다.
상기 음극활물질(143)이 형성된 상기 음극(141)을 타발하거나 커팅하는 단계에서, 타발 또는 커팅된 상기 음극(141) 중 길이방향의 일단에는 상기 음극활물질(143)이 존재하지 않는 음극무지부(141C)가 형성되며, 상기 음극무지부(141C)에는 음극탭(310)이 연결될 수 있다.
상기 양극체(110)의 상측 또는 하측 중 어느 일측에 음극체(140)를 마련하는 단계에서, 상기 양극체(110) 및 상기 음극체(140)의 일단 또는 일부분이 교대로 상하 교번하도록 상기 양극절개부(114)와 상기 음극절개부(144)가 서로 끼워질 수 있다.
상기 양극체(110)와 상기 음극체(140)를 지그재그 형태로 폴딩하는 단계에서, 서로 끼워진 상기 양극절개부(114) 및 상기 음극절개부(144)가 교대로 지그재그 형태로 접힐 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 리튬이차전지용 전극조립체
110: 양극체
111: 양극 112: 브릿지 양극무지부
113: 양극활물질 114; 양극절개부
140: 음극체 141: 음극
142: 브릿지 음극무지부 1431: 음극활물질
144: 양극절개부 160: 분리막
170: 절연성 부재

Claims (11)

  1. 양극체; 및
    상기 양극체의 상측 및 하측 중 어느 일측에 위치하는 음극체;를 포함하며,
    상기 양극체는 제1 분리막, 제2 분리막 및 절연성 부재에 의해 상하면 및 두께면이 둘러싸이는 형태로 마련되고,
    상기 양극체 및 상기 음극체 각각의 일단 또는 일부분이 서로 교대로 상하 교번하는 상태에서 지그재그 형태로 폴딩된 형태로 마련되며,
    상기 양극체는,
    양극; 상기 양극의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅 또는 도포되는 양극활물질; 상기 양극활물질이 코팅 또는 도포되어 있는 상기 양극이 놓이는 상기 제1 분리막; 상기 양극활물질 및 상기 양극의 두께면을 둘러싸도록 상기 제1 분리막의 상면에 형성되는 상기 절연성 부재; 및 상기 양극활물질 및 상기 양극을 덮도록 상기 절연성 부재의 상면과 접합되는 상기 제2 분리막;을 포함하고,
    서로 이웃하는 상기 양극활물질 사이에는 상기 양극 및 상기 양극활물질이 존재하지 않는 양극절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분리막 및 상기 제2 분리막에는 상기 양극절개부에 대응하는 부분이 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 양극체는 상기 양극 중 상기 양극활물질이 존재하지 않는 양극무지부를 포함하고, 상기 양극무지부에 양극탭이 연결되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연성 부재는 상기 양극탭만 노출되도록 상기 양극 및 상기 양극활물질의 두께면을 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 음극체는,
    음극 및 상기 음극의 상면 또는 하면 중 적어도 일면에 코팅 또는 도포되는 음극활물질;을 포함하고,
    상기 음극 및 상기 음극활물질에는 상기 음극의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 음극절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 음극체는 상기 음극 중 상기 음극활물질이 존재하지 않는 음극무지부를 포함하고, 상기 음극무지부에 음극탭이 연결되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 양극체 및 상기 음극체는 일단 또는 일부분이 교대로 상하 교번하도록 상기 양극절개부와 상기 음극절개부가 서로 끼워진 상태에서 교대로 지그재그 형태로 접히는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극체 및 상기 음극체는 상기 양극절개부 및 상기 음극절개부가 교대로 지그재그 형태로 접히는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 양극체는 상기 양극절개부의 일단에 위치하는 브릿지 양극무지부를 포함하고,
    상기 음극체는 상기 음극절개부의 일단에 위치하는 브릿지 음극무지부를 포함하며,
    상기 양극절개부와 상기 음극절개부가 서로 끼워진 상태에서 서로 마주 보는 상기 브릿지 양극무지부 및 상기 브릿지 음극무지부는 동일한 방향으로 접히는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 양극체는 상기 제1 분리막, 상기 제2 분리막 및 상기 절연성 부재가 상기 양극과 동일하게 지그재그 형태로 접히는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
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