KR20050020552A - 권취형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 권취형 전극 조립체의 전극 탭이 위치한 부분에서 발생되는 전기적 단락 위험을 줄이기 위한 것으로, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판과, 적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치되며, 상기 제 1 전극판과 함께 권취된 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 개재된 극판간 세퍼레이터를 포함한 것으로, 적어도 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 일체로 연장된 적어도 한 겹의 보호 세퍼레이터가 더 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지에 관한 것이다.

Description

권취형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지{Jelly-roll type electrode assembly and secondary battery therewith}
본 발명은 권취형 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전극 탭이 형성된 부분에서 전극 간 쇼트 문제를 개선한 권취형 전극 조립체와 이를 구비한 이차 전지에 관한 것이다.
통상적으로, 이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.
이들 이차 전지는 기재에 활물질을 도포하고 이를 건조, 롤 프레스 및 절단하여 형성시킨 양극 및 음극과 그 사이에 세퍼레이터를 삽입하여 권취시킨 젤리 롤형 전극 조립체를 사용한다. 곧, 원통형 전지는 상기 전극 조립체를 원통형 캔에 수납하고 전해액을 주입 후, 밀봉하는 것이고, 각형 전지는 상기 전극 조립체를 압박하여 평평하게 한 다음 각형 캔에 수납하는 것이다.
이러한 이차 전지에 있어서, 젤리 롤형 전극 조립체는 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 개재하여 젤리 롤(Jelly-roll)형으로 권취된 것을 말한다. 이러한 전극 조립체에서는 각 극판으로부터 양극 탭 및 음극 탭이 외부로 인출되는 데, 이중 하나의 탭은 상방으로 인출되어 캔을 밀봉하는 캡 조립체에 전기적으로 연결되고, 다른 탭은 하방으로 인출되어 캔의 바닥부에 형성된 돌기부에 전기적으로 연결된다. 이 때, 각형 이차전지의 경우 두 개의 전극 탭이 모두 상방으로 인출될 수도 있다.
한편, 종래의 원통형 전지는 정극판과 부극판이 한 장의 세퍼레이터를 개재하여 권취되어 있었다. 그런데, 이 때, 상기 전극판들 중 전극 탭이 용접된 부분에서는 용접된 전극 탭이 세퍼레이터를 파열시켜 전기적 단락을 시킬 가능성이 높아지는 문제가 있다. 전극 탭은 이를 통해 외부로 전하가 이동되는 부분이 되는 데, 이 전극 탭에 전하의 집중이 발생하면 발열이 일어나게 되고, 이에 따라, 이 전극 탭이 위치한 전극판과 타극성의 전극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 있다 하여도 상기 전극 탭 및 이 전극 탭이 위치한 전극판의 부분이 발열되어 타극성의 전극판과의 사이에 위치한 세퍼레이터를 파열시키게 되고, 이에 따라 이 세퍼레이터 너머에 위치한 타극성의 전극판과 전기적 단락을 일으키게 되는 것이다.
또한, 전극 탭의 경우, 그 단부에 형성과정에서 버어(bur)가 발생될 수 있는 데, 이 버어로 인해 얇은 두께의 세퍼레이터가 찧어지게 되고, 이렇게 찧어진 세퍼레이터의 부분을 통해 전기적 단락이 일어나게 된다.
이렇게 전극 탭 부분에서의 전기적 단락 위험이 증대되는 것을 방지하기 위하여, 일본 공개 특허공보 제 평11-273660호에는 전극판의 탭 용접부를 폴리머 물질로 코팅하여 탭의 버어 부분으로 인한 세퍼레이터의 찧어짐을 방지하는 방법이 제안되었다.
그러나, 이렇게 폴리머 물질을 코팅하는 방법은 기존의 전지 제조공정에 폴리머 코팅 공정을 추가하여야 하므로, 공정이 복잡해지고, 제조비용이 증대되는 문제가 있다.
일본 공개 특허공보 제 평4-109551호에는 전극 탭이 권취된 전극 조립체보다 안쪽(內方)으로 꺾여지게 하고, 이 꺾여진 전극 탭의 부분이 전극 조립체의 내부 지름의 중심부에 존재하도록 설계하는 기술이 개시되어 있으나, 이 경우에도 전극 탭을 권심에 위치하도록 하기 어렵고, 다음 공정에서 전극 탭을 캔의 밑면에 용접 시 용접봉의 삽입을 방해하는 요소로 작용하여 실제 공정에서 사용하기는 어려운 문제가 있다.
한편, 미국 특허 제5,508,122호에는 권심 부분에 위치한 전극 탭의 부분은 세퍼레이터를 사이에 두고 동일 극성의 전극판과 만나도록 하고, 다른 한 전극판의 전극 탭은 전극 조립체의 최외주에 위치하도록 하는 이차전지가 개시되어 있다. 이 경우, 전극 탭이 위치한 전극판의 표리면에 동일한 극성의 전극판이 위치되므로, 설사 세퍼레이터에 파열이 발생한다 하여도 전기적 단락을 방지할 수 있게 되는 것이다.
그러나, 이 경우 권심부의 전극 탭이 용접된 전극판은 양측면에서 동일 극성의 전극판을 만나야 하기 때문에 그 무지부를 길게 형성하여야 하고, 반면, 다른 한 전극판은 그 권취되는 시작점을 뒤늦게 가져가야 하기 때문에, 결과적으로, 전극 반응에 참여하지 않는 극판의 부분이 많이 생기게 된다. 이는 전지에 있어서, 불필요한 부분을 증대시키는 결과가 되어 제조단가를 상승시키는 문제를 초래하며, 이는 특히, 원주길이가 긴 각형 이차전지에 적용할 경우 더욱 심하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 권취형 전극 조립체의 전극 탭이 위치한 부분에서 발생되는 전기적 단락 위험을 줄일 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 전극 탭에 버어 등의 표면 결함이 있을 경우에도 전기적 단락을 방지할 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존의 공정 설비를 그대로 채용하면서 극판간 전기적 단락의 위험을 방지할 수 있는 전극 조립체 및 이를 구비한 이차전지를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판과, 적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치되며, 상기 제 1 전극판과 함께 권취된 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 개재된 극판간 세퍼레이터를 포함한 것으로, 적어도 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 일체로 연장된 적어도 한 겹의 보호 세퍼레이터가 더 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 전극 조립체의 중심부에 위치할 수 있고, 이 때, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 극판간 세퍼레이터 및 보호 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 세퍼레이터만 위치하도록 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터의 단부일 수 있다. 이 때, 상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 보호 세퍼레이터는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 적어도 일측면에 배치된 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치한 극판간 세퍼레이터의 바깥층 면에 접하도록 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전극 조립체는 한 장의 극판간 세퍼레이터, 제 1 전극판, 다른 한 장의 극판간 세퍼레이터 및 제 2 전극판이 순차로 적층된 후 권취된 것으로, 상기 보호 세퍼레이터는 상기 두 장의 극판간 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 극판간 세퍼레이터로부터 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포되는 시작 위치와 제 2 전극 활물질이 도포되는 시작 위치가 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 보호 세퍼레이터가 더 개재된 상태로 상기 제 2 전극판이 위치하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 적어도 일측면에 배치된 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치한 극판간 세퍼레이터의 바깥층 면에 접하도록 연장될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판과, 적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치된 제 2 전극판을 포함한 것으로, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판은 2장의 세퍼레이터의 사이 및 그 어느 하나의 일면에 각각 개재되어 적층되고, 이 적층체를 권심에 삽입시켜 권취되도록 하며, 상기 2장의 세퍼레이터 중 적어도 하나는 상기 권심을 통과하여 상기 권심 원주길이의 절반 이상이 되도록 연장된 후 권취되도록 한 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 연장된 세퍼레이터는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터 및 상기 전극판간의 세퍼레이터를 개재하여 제 2 전극판이 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 세퍼레이터만이 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터의 길이는 상기 권심 원주 길이의 절반 및 상기 권심으로부터 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분까지의 거리의 합보다 길게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터가 적어도 반바퀴 권취된 후에 상기 제 1 전극판이 권취될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터는 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장될 수 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판과, 적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치되며, 상기 제 1 전극판과 함께 권취된 제 2 전극판과, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 개재된 극판간 세퍼레이터를 포함한 것으로, 적어도 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 일체로 연장된 적어도 한 겹의 보호 세퍼레이터와, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부가 더 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 전극 조립체의 중심부에 위치할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 극판간 세퍼레이터 및 보호 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 세퍼레이터만 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터의 단부일 수 있으며, 상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 보호 세퍼레이터는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 제 1 전극 집전체로부터 연장된 것일 수 있고, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 제 1 집전체로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전극 조립체는 한 장의 극판간 세퍼레이터, 제 1 전극판, 다른 한 장의 극판간 세퍼레이터 및 제 2 전극판이 순차로 적층된 후 권취된 것으로, 상기 보호 세퍼레이터는 상기 두 장의 극판간 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 극판간 세퍼레이터로부터 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포되는 시작 위치와 제 2 전극 활물질이 도포되는 시작 위치가 동일할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 보호 세퍼레이터와, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부가 더 개재된 상태로 상기 제 2 전극판이 위치하도록 구비될 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판과, 적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치된 제 2 전극판을 포함한 것으로, 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판은 2장의 세퍼레이터의 사이 및 그 어느 하나의 일면에 각각 개재되어 적층되고, 이 적층체를 권심에 삽입시켜 권취되도록 하며, 상기 2장의 세퍼레이터 중 적어도 하나와 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 권심을 통과하여 상기 권심 원주 길이의 절반 이상이 되도록 연장된 후 권취되도록 한 것을 특징으로 하는 전극 조립체를 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 연장된 세퍼레이터는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터 및 상기 전극판간의 세퍼레이터를 개재하여 제 2 전극판이 위치할 수 있다.
이 때, 상기 연장된 제 1 집전체의 노출부는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장되고, 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장된 제 1 집전체의 노출부의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터를 개재하여 제 2 전극판이 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부의 길이는 상기 권심 원주 길이의 절반 및 상기 권심으로부터 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분까지의 거리의 합보다 길고, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터의 길이는 상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부의 길이보다 긴 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부가 적어도 반바퀴 권취된 후에 상기 제 1 전극판이 권취된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터 및 제 1 전극 집전체의 노출부는 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것일 수 있다.
이러한 본 발명에 있어서, 상기 극판간 세퍼레이터, 보호 세퍼레이터 및 세퍼레이터 중 적어도 하나는 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 및 이것을 중합한 코폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 구비될 수 있으며, 이는 또한, 다층 구조로 구비되거나, 분자량이 35만 이상인 폴리 올레핀계 폴리머로 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 또한, 상기 제 1 및 제 2 전극판 중 인접하는 다른 극성의 전극판의 활물질과 세퍼레이터를 게재하여 만나지 않는 전극판의 부분은 활물질이 도포되어 있지 않는 것일 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 제 1 전극활물질은 리튬계 산화물이고, 제 2 전극활물질은 탄소물질일 수 있으며, 상기 제 1 전극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구비되고, 상기 제 2 전극 집전체는 구리 또는 구리 합금으로 구비될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체는 원통형 캔, 각형 캔 또는 파우치 케이스에 수용되어 이차전지로 조립될 수 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상술한 바와 같은 전극 조립체를 캔에 수용한 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예로서 본 발명의 전극 젤리 롤을 구비한 원통형 전지에 대해 설명하나, 이것은 단지 원통형 전지에 국한될 것이 아니며, 본 실시예와 같은 전극 젤리 롤을 구비할 수 있는 전지는 어떠한 형태의 것도 적용 가능하다 할 것이다. 뿐만 아니라, 본 발명은 이차전지 외에도, 일차전지에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 권취형 전극 조립체를 구비한 원통형 이차전지의 횡단면도이다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 원통형 캔(1)의 내부에 제 1전극판(21), 제 2전극판(31)이 서로 절연되도록 세퍼레이터(40)가 개재되어 권취된 권취형 전극 조립체(20)가 수납되어 있다. 상기 원통형 캔(1)은 금속제로 구비되어 그 자체가 제 1전극판 또는 제 2전극판의 단자 역할을 수행할 수 있는 것으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구비되어 제 2전극판에 전기적으로 연결되어 제 2 전극 단자를 형성하도록 할 수 있다.
상기 전극 조립체(20)는 제 1 전극판(21) 및 제 2 전극판(31)으로부터 각각 제 1 전극탭(25) 및 제 2 전극탭(35)이 외부로 인출되어 있다. 상기 제 1 전극 탭(25) 및 제 2 전극 탭(35)은 각각 상기 전극 조립체(20)의 중심부 및 외곽부로부터 인출되는 것으로, 상기 제 1전극 탭(25)은 상방으로 인출되어 캔(1)을 밀봉하는 캡 조립체(2)에 전기적으로 연결되고, 상기 제 2전극 탭(35)은 하방으로 인출되어 캔(1)의 바닥부(3)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 제 1전극 탭(25)이 연결된 캡 조립체(2)는 제 1전극 단자부로서 기능을 하게 되고, 상기 제 2 전극 탭(35)이 연결된 캔(1)은 전체가 제 2전극 단자부로서 기능하게 된다.
한편, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 전극 조립체(20)는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같은 제 1 전극판(21) 및 제 2 전극판(31)을 갖는다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 전극판(21)은 정극판이 될 수 있고, 상기 제 2 전극판(31)은 부극판이 될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 그 극성을 반대로 하여도 무방하다. 이하에서는 상기 제 1 전극판(21)이 정극판으로, 상기 제 2 전극판(31)이 부극판으로 구비된 경우를 그 일예로서 설명토록 하겠다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 전극판들(21)(31)은 제 1 및 제 2 전극 집전체(22)(32)에 전극 활물질을 포함한 전극 합제(23)(33)가 형성된 것이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전극 조립체(20)의 권심부를 나타낸 것이고, 도 3은 도 2에 따른 전극 조립체를 권취하는 방법을 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3을 참조로 본 발명의 전극 조립체(20)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 전극 조립체가 리튬 이차전지의 전극 조립체로서 사용될 경우, 상기 제 1 전극판(21)은 정극판으로 사용될 수 있다. 이 때, 상기 제 1 전극 집전체(22)는 스트립 형상의 금속박판으로 구비되고, 바람직하게는 알루미늄 박판이 사용될 수 있다. 상기 제 1 전극 집전체(22)의 적어도 일면에 형성되는 제 1 전극 합제(23)는 리튬계 산화물의 제 1 전극 활물질에, 바인더, 가소제, 도전재 등이 함유된 혼합물로 이루어질 수 있다. 이러한 제 1 전극판(21)은 상기 제 1 전극 집전체(22)의 적어도 일면에 상기 제 1 전극 합제(23)를 도포하여 코팅부를 형성하고, 상기 제 1 전극 집전체(22)의 선단에는 이 제 1 전극 합제(23)가 형성되지 않고 노출되어 있는 제 1 전극 노출부(24)를 구비한다.
한편, 부극판으로 사용되는 제 2 전극판(31)은 제 2 전극 집전체(32)로 구리 박판이 사용될 수 있으며, 상기 제 2 전극 집전체(32)의 적어도 일면에 형성되는 제 2 전극 합제(33)는 탄소재의 제 2전극 활물질에, 바인더, 가소제, 도전재 등이 함유된 혼합물로 이루어질 수 있다. 이러한 제 2 전극판(31)은 상기 제 2 전극 집전체(32)의 적어도 일면에 상기 제 2 전극 합제(33)가 도포되어 코팅부를 형성하고, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 전극 조립체(20)의 최외곽부에 제 2 전극 합제(33)가 형성되지 않고, 제 2 전극 집전체(32)가 노출된 제 2 전극 노출부가 구비될 수 있고, 이 최외곽의 제 2 전극 노출부에 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 제 2 전극 탭(35)이 용접될 수 있다. 한편, 도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 전극 조립체(20)의 중심부에도 제 2 전극 노출부(34)가 약간 정도 남아 있도록 하여 권취 시 권심에 보다 용이하게 삽입되어 권취가 수월하게 이루어지도록 할 수 있다.
상기 제 1 전극 노출부(24)에 용접되는 제 1 전극 탭(25)은 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으며, 상기 전극 조립체의 최외곽부에 용접될 제 2 전극 탭(35)은 니켈(Ni)로 구비될 수 있다.
이러한 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)은 그 사이에 세퍼레이터(40)가 개재되어 서로 절연되도록 적층된 후, 권취되어 전극 조립체(20)를 형성하는 데, 상기 세퍼레이터(40)는 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31) 사이를 상호 절연하는 한편, 극판들간에 활물질 이온이 교환되어 전지 반응을 행할 수 있게 한다. 상기 세퍼레이터(40)는 전극 조립체(20)의 각 전극판이 수축 및 팽창되더라도 전극판들 사이를 완전히 절연할 수 있도록 충분한 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 세퍼레이터(40)는 리튬 이차 전지에 적용 가능한 모든 세퍼레이터가 사용될 수 있는 데, 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 및 이들을 중합한 코폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있고, 또한, 분자량이 35만 이상인 폴리 올레핀계 풀리머로 이루어질 수 있으며, 다층구조의 폴리머로 이루어질 수 있다.
이러한 세퍼레이터(40)로서는, 평균 분자량 200~250만의 UHMWPE 18중량%와 평균 분자량 40~50만의 HDPE 82중량%로 이루어진 조성물의 용액에서 형성된 겔상의 시트를 이축연신하고 탈용매하여 형성된 세퍼레이터로 형성될 수 있다. 또한, 세공의 직경이 0.01~0.05㎛인 폴리 프로필렌, 폴리 에틸렌, 및 폴리 프로필렌의 3층 구조를 갖는 세퍼레이터로 형성될 수 있고, 폴리 에틸렌 2장을 맞대어 열을 가해 융착시키거나, 폴리 에틸렌 단층인 세퍼레이터로 형성될 수 있다.
그리고, 이러한 전극 조립체(20)는 상기 캔(1)에 수납되며, 이 캔(1)에는 전해액이 채워진다. 전해액은 리튬염에 카보네이트(carbonate)계 유기용매가 혼합된 액을 사용할 수 있다. 플로로 벤젠과 같은 할로겐화된 방향족 화합물 등을 첨가할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기와 같은 세퍼레이터(40)는 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)의 2장의 세퍼레이터로 구비될 수 있으며, 상기 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)은 상기 2장의 세퍼레이터의 사이 및 그 일측면에 각각 개재되어 권취된다. 즉, 도 2에서 볼 수 있듯이, 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)의 사이에 제 1 세퍼레이터(41)가 위치되고, 권취되는 방향의 외측인 제 1 전극판(21)의 일측면에 제 2 세퍼레이터(42)가 위치되도록 한 상태에서 제 1 세퍼레이터(41)가 내측에 오도록 권취시킨다. 이렇게 2장의 세퍼레이터를 이용해 권취시킴에 따라 전극 조립체(20)의 각 전극판의 사이는 절연될 수 있게 된다. 이러한 세퍼레이터의 배치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 권취된 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)이 서로 절연되도록 하는 구조이면 어떠한 구조이던 적용 가능하고, 1장의 세퍼레이터를 사용하여 이것이 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이 및 어느 한 전극판의 일측면에 배치되도록 하여 권취시킬 수도 있다.
한편, 상기 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)는 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)와, 이 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)로부터 연장된 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)로 구비된다. 상기 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)는 각각 제 1 및 제 2 전극판(21)(31)의 제 1 및 제 2 전극합제(23)(33)가 코팅되어 있는 부분의 사이에서 각 극판간 활물질 이온이 교환되도록 함으로써 전지의 격리막으로 사용되는 부분을 말하며, 상기 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)는 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)로부터 연장된 것으로, 그 중 적어도 하나가 상기 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 일측면에 더 개재되도록 하여, 극판 간 전기적 단락을 방지하도록 한 부분을 말한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)가 각각 상기 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)의 단부가 되며, 이들 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)는 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분의 제 1 전극판(21)의 외측면에 더 개재되도록 한 것이다. 이 때, 도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 상기 제 1 전극 탭이 위치한 부분의 제 1 전극판(21)의 외측면에는 제 2 전극판(31)이 배치되도록 할 수 있다.
이는 전술한 바와 같이, 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분에서는 전하의 집중에 따른 발열로 인하여 얇은 두께의 세퍼레이터가 파열되기 쉽고, 이로 인해 극판간 전기적 단락이 발생할 우려가 있기 때문이다.
즉, 도 2에서와 같이, 상기 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)의 단부인 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)를 이 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분의 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)의 사이에 더 개재되도록 함으로써, 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분에서의 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31) 사이의 절연 효과를 더욱 증대시킬 수 있는 것이다. 따라서, 이 부분에서의 극판간 세퍼레이터가 발열에 의해 파열된다 하더라도 상기와 같이 보호 세퍼레이터가 있음으로 인해 극판간 전기적 단락은 방지된다.
이러한 효과는 상기와 같이 발열로 인한 세퍼레이터의 파열 외에도 제 1 전극 탭(25)에 버어(bur)가 발생하는 등 표면거칠기가 좋지 않을 때, 이러한 표면 결함 등으로 인해 세퍼레이터가 파열되어 극판간 전기적 단락이 발생하는 경우에도 동일하게 이러한 위험을 차단할 수 있게 된다. 이 때, 상기 제 1 전극판(21)의 상기 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 타측면에는 도 2에서 볼 수 있듯이, 세퍼레이터만이 배치되도록 하여 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분에서의 전기적 단락 위험을 철저히 방지하는 것이다.
이렇게 세퍼레이터의 파열로 인한 극판간의 전기적 단락 현상을 방지하기 위한 보호 세퍼레이터는 도 2에서 볼 수 있는 것처럼, 제 1 보호 세퍼레이터(41b)와 제 2 보호 세퍼레이터(42b) 모두가 상기 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분으로 삽입되도록 함으로써 구비되도록 할 수도 있고, 이들 보호 세퍼레이터(41b)(42b) 중 어느 하나의 보호 세퍼레이터(41b)(42b)만이 상기 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분으로 삽입되도록 함으로써 구비되도록 할 수도 있다.
한편, 상기와 같은 보호 세퍼레이터(41b)(42b)는 도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 제 1 및 제 2 극판간 세퍼레이터(41a)(42a)로부터 2단 절곡되어 연장되며, 이렇게 2단 절곡된 후에는 상기 전극 조립체(20)의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장되어 상기 제 1 전극판(21)과 제 2 전극판(31)의 사이에 개재된 제 1 극판간 세퍼레이터(41a)의 외측면으로 삽입된다. 물론, 만일 보호 세퍼레이터로서, 제 2 보호 세퍼레이터(42b)만이 연장되어 상술한 위치로 삽입될 경우에는, 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기 제 2 보호 세퍼레이터(42b)는 제 1 극판간 세퍼레이터(41a)와 제 1 전극판(21)의 사이로 삽입되어 상기 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분까지 연장되도록 할 수도 있음은 물론이다.
또한, 비록 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기 제 1 전극 집전체(22)의 상기 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 외측으로는 제 1 극판간 세퍼레이터(41a)와 제 2 극판간 세퍼레이터(42a)가 배치되어 두 장의 세퍼레이터가 배치되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제 1 전극 집전체(22)의 상기 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 외측으로는 이처럼 두 장 이상의 세퍼레이터가 개재된 상태로 제 1 전극 집전체(22)의 노출부가 개재될 수도 있다.
한편, 이러한 보호 세퍼레이터(41b)(42b)의 삽입은 현재 사용되고 있는 전극 조립체의 권취 설비에 의해서 간단하게 이루어질 수 있다.
즉, 도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 맨드럴과 같은 권심(50)을 이용하여 전극 조립체를 권취할 경우, 2장의 세퍼레이터, 즉, 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)를 권심(50)에 끼우고, 이 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)의 사이에 제 1 전극판(21)을 개재시키고, 제 1 세퍼레이터(41)의 다른 일면에는 제 2 전극판(31)을 위치시킨 후, 도 3의 화살표 방향으로 상기 권심(50)을 회전시킴으로써 전극 조립체를 형성하는 것이다.
이 때, 상기 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)만이 먼저 권심(50)을 통과하여 충분한 길이(L1)만큼 연장되도록 한 후, 권심(50)을 회전시킨다. 그러면, 권심(50)을 통과한 여분의 길이(L1)만큼의 제 1 및 제 2 세퍼레이터의 부분이 도 3의 화살표 방향과 같이, 권심(50)의 회전방향과 반대되는 방향으로 회전하게 되고, 이렇게 반대 방향으로 권취된 세퍼레이터의 부분이 제 1 전극 탭(25)이 배치된 제 1 전극판(21)의 부분까지 연장되어 도 3에서 볼 때, 제 1 세퍼레이터(41)의 상면을 덮게 되고, 그 상태에서 계속 권취되어 도 3에서와 같은 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)가 되는 것이다.
따라서, 상기와 같이, 권심(50)을 통과한 세퍼레이터의 길이(L1)는 적어도 상기 권심(50)의 원주길이의 절반 이상은 되어야 한다. 이렇게 권심(50)을 통과한 세퍼레이터의 길이(L1)가 상기 권심(50)의 원주길이의 절반 정도인 경우는 도 3에서 볼 때, 제 1 전극 탭(25)이 제 1 전극 노출부(24)의 최선단에 용접되어 있고, 이러한 제 1 전극판(21)의 선단이 권심(50)의 입구에 인접하도록 한 상태에서 권취하였을 때이고, 엄밀하게는 상기 권심(50)을 통과한 세퍼레이터의 길이(L1)는 상기 권심(50)의 원주길이의 절반 및 상기 권심(50)으로부터 상기 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분까지의 거리의 합보다는 길어야 한다. 그래야 이 여분의 세퍼레이터가 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 상측면을 덮어 이 부분을 보호할 수 있기 때문이다.
이러한 여분의 세퍼레이터의 길이(L1)가 너무 길 경우에는, 전극 조립체의 두께를 불필요하게 두껍게 만들기 때문에 너무 길지 않도록 하는 것이 바람직한 데, 도 3에서 볼 때, 상기 권심(50)을 통과한 제 1 및 제 2 세퍼레이터(41)(42)의 보호 세퍼레이터(41b)(42b) 부분이 권심(50)을 반바퀴 돌아 제 2 전극판(31)이 시작되는 부분까지 연장될 정도의 길이, 즉, 권심(50)의 원주길이의 절반 및 상기 권심(50)으로부터 상기 제 2 전극판(31)이 시작되는 부분까지의 거리의 합 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 권취된 전극 조립체는 권취된 후에 도 3에서 볼 수 있는 권심(50)을 제거하여 도 2와 같은 상태로 만들 수 있고, 아니면, 이 권심(50)을 그대로 유지하여도 무방하다.
한편, 상기와 같은 극판간 전기적 단락 현상을 방지하는 효과는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제 1 전극 탭(25)을 상기 제 1 전극 집전체(22)의 권심부를 향한 내측면에 용접함으로써 그 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
즉, 도 2에서 볼 수 있듯이, 제 1 전극 탭(25)이 제 1 전극 집전체(22)의 권심부를 향한 내측면, 즉, 상기 전극 조립체(20)의 중심부를 향한 면에 용접되도록 할 경우에는 제 1 전극 탭(25)이 전극 조립체(20)의 중심부를 향하고, 이 제 1 전극 탭(25)과 직접적으로 만나는 것은 세퍼레이터들 뿐이므로 제 1 전극 탭(25)에 설혹 버어가 있다 하더라도 이 버어로 인하여 전기적 단락 현상이 발생할 여지가 없게 된다.
또한, 제 1 전극 탭(25)의 버어가 전극 조립체의 외측을 향해 돌출되어 있다 하더라도 이 버어로 인해 전기적 단락이 발생하기 위해서는 제 1 전극 집전체(22)와 보호 세퍼레이터 등 세퍼레이터들을 동시에 찢어야 하기 때문에, 전기적 단락의 가능성은 더욱 낮아집니다.
그리고, 제 1 전극 탭(25)이 위치한 부분에서의 발열에 따른 세퍼레이터의 파열로 인해 극판간 전기적 단락이 발생하는 현상은 제 1 전극 탭(25)이 위치한 외측면에 존재하는 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)로 인해 충분하게 방지될 수 있다.
이상 설명한 것은, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 전극 탭(25)이 제 1 전극 집전체(22)의 권심부를 향한 내측면에 용접된 경우였으나, 본 발명은 이 외에도 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제 1 전극 탭(25)을 제 1 전극 집전체(22)의 외측면, 즉, 상기 전극 조립체(20)의 바깥측을 향한 면에 용접되도록 할 수도 있다. 이 경우에도, 전술한 바와 같이, 보호 세퍼레이터들에 의해 전기적 단락 형상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기와 같이, 보호 세퍼레이터를 사용하여 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분을 보호하게 되면, 도 2 내지 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 전극판(21)(31)의 전극 합제(23)(33)가 시작되는 점을 동일하게 할 수 있다. 따라서, 동일 권취량에 의해서도 전지 반응 영역을 넓힐 수 있어 용량 극대화를 이룰 수 있다. 따라서, 비록 도면으로는 나타내지 않았지만, 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 합제(23)가 시작되는 점을 제 1 전극 탭(25)에 인접하도록 하여, 전지 반응에 참여할 수 있는 영역을 넓힐 수 있다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 전극판 중 인접하는 다른 극성의 전극판의 활물질과 세퍼레이터를 게재하여 만나지 않는 전극판의 부분은 활물질이 도포되어 있지 않는 것일 수 있다. 즉, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 권취되는 권취 중심부에 있어서, 제 1 전극판(21)과 세퍼레이터를 게재하여 만나는 제 2 전극판(31)의 선단부는 제 2 전극 집전체(32)를 중심으로 내측에 위치한 활물질층(33a)과 외측에 위치한 활물질층(33b)의 시작부의 위치를 달리 하여 전지 반응에 참여할 수 없는 면에는 전극 합제를 도포하지 않도록 한다. 이에 따라, 불필요하게 전극 조립체의 부피를 증대시키지 않도록 할 수 있다. 이렇게 비대칭적인 활물질의 도포는 제 1 전극판 및 제 2 전극판에 각각 적용될 수 있으며, 전지의 최외곽부에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
이러한 전극 조립체의 권취 설계, 즉, 각 전극판에 있어, 전극 합제가 도포되기 시작하는 부분, 또는 전극 합제가 도포되지 않은 극판 노출부의 시작점 등은 설계 조건에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분에서의 전기적 단락 현상을 더욱 방지할 수 있도록 하기 위하여, 전술한 바와 같은 보호 세퍼레이터의 부가에 더하여, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 일측면에 제 1 전극 집전체의 제 1 전극 노출부가 더 개재되도록 할 수 있다.
즉, 도 6에서 볼 수 있듯이, 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분 외측의 제 1 극판간 세퍼레이터(41a) 외측면에 제 1 보호 세퍼레이터(41b)와 제 2 보호 세퍼레이터(42b)가 위치되도록 한 상태에서, 이 제 1 보호 세퍼레이터(41b)와 제 2 보호 세퍼레이터(42b)의 사이에 제 1 전극 노출부(24)의 연장된 부분(24a)이 개재되도록 한다. 이에 따라, 설사, 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분에서 세퍼레이터의 파열이 발생한다 하더라도, 그 외측면에 동일한 극성의 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)가 위치하므로, 극판간의 전기적 단락을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.
이러한 전극 조립체의 제조방법은 도 7에서 볼 수 있는 바와 같은 데, 이는 전술한 도 3에 따른 제조방법과 대략 동일하다. 전술한 바와 같이, 권심(50)을 통과하도록 제 1 보호 세퍼레이터(41b)와 제 2 보호 세퍼레이터(42b)를 길이 L1 만큼 연장함과 동시에 제 1 세퍼레이터(41)와 제 2 세퍼레이터(42)의 사이에 배치된 제 1 전극판(21)으로부터 제 1 전극 노출부(24)를 권심(50)을 통과하여 소정의 길이(L2)만큼 연장되도록 한 후, 권심(50)을 도 7의 화살표 방향으로 회전시켜 권취시킨다. 이 때, 권심(50)을 통과한 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)의 길이(L2)는 전술한 바와 같이, 적어도 권심(50)의 원주 길이의 절반 이상은 되어야 하며, 더욱 엄밀히는 권심(50)의 원주 길이의 절반 및 권심(50)으로부터 제 1 전극 탭(25)까지의 거리의 합보다는 길어야 한다. 다만, 이 때, 권심(50)을 통과한 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)의 길이(L2)는 권심(50)을 통과한 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b)(42b)의 길이(L1)보다는 짧아야 한다. 상기 L2가 L1보다 길게 되면 권취에 따라 되말렸을 때, 제 2 전극판(31)과 접촉될 염려가 있기 때문이다.
상기와 같은 방법에 의해 권취된 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)는 제 1 및 제 2 보호 세퍼레이터(41b(42b)와 마찬가지로 상기 권심(50)에 의해 2단 절곡되어 제 1 전극 탭(25)이 배치된 외측에 놓이게 되고, 결과적으로, 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 일측면으로 연장되게 된다.
이상 설명한 것은 제 1 전극 탭(25)이 제 1 전극 집전체(22)의 권심부를 향한 내측면에 용접된 경우이며, 이는 동일하게 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이 제 1 전극 탭(25)이 제 1 전극 집전체(22)의 외측면에 용접된 경우에도 적용될 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 상기와 같이, 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)가 제 1 보호 세퍼레이터(41b)와 제 2 보호 세퍼레이터(42b)의 사이에 위치하도록 하는 대신, 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 보호 세퍼레이터(41a)만이 연장되어 제 1 전극판(21)의 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 일측면으로 연장되도록 할 수도 있다. 이 경우에도 제 1 전극 탭(25)이 배치된 부분의 외측으로는 제 1 전극 노출부(24)의 연장부(24a)가 보호기능을 하게 되므로, 상기와 같은 효과는 충분히 구유할 수 있게 된다.
상기와 같은 전극 조립체는 또한, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 전극판 중 인접하는 다른 극성의 전극판의 활물질과 세퍼레이터를 게재하여 만나지 않는 전극판의 부분에 활물질이 도포되어 있지 않도록 할 수 있다. 즉, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 권취되는 권취 중심부에 있어서, 제 1 전극판(21)과 세퍼레이터를 게재하여 만나는 제 2 전극판(31)의 선단부는 제 2 전극 집전체(32)를 중심으로 내측에 위치한 활물질층(33a)과 외측에 위치한 활물질층(33b)의 시작부의 위치를 달리 하여 전지 반응에 참여할 수 없는 면에는 전극 합제를 도포하지 않도록 한다. 이에 따라, 불필요하게 전극 조립체의 부피를 증대시키지 않도록 할 수 있다. 이렇게 비대칭적인 활물질의 도포는 제 1 전극판 및 제 2 전극판에 각각 적용될 수 있으며, 전지의 최외곽부에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
이 외에도 상술한 바와 같은 기술적 사상은 전술한 바와 같은 다양한 전극 조립체의 설계에 그대로 채용될 수 있을 뿐 아니라, 도 1 내지 도 10에 나타난 바와 같은 원통형 전지 뿐 아니라, 각형 전지 및 파우치형 전지에도 그대로 채용될 수 있다. 이는 상술한 바와 같이 제조된 전극 조립체를 가압하여 편평하게 한 후에 각형 캔 및 파우치 케이스에 수납할 수 있기 때문이다.
또한, 이상에서는 제 1 전극 탭이 배치된 부분에서의 보호기능을 설명하였으나, 이는 제 2 전극 탭이 배치된 부분에서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
아래의 표1은 위의 도 2에 따른 실시예에 따른 이차전지와 종래의 한 겹의 세퍼레이터가 전극 탭이 위치한 부분에 개재된 이차전지의 안전성을 평가한 결과를 나타낸 것이다. 표1에 따른 시험에서는 본 발명에 따른 실시예와 비교예의 이차전지를 각각 5개씩 시험하였다.
실시예와 비교예의 이차전지는 동일한 종류의 세퍼레이터를 사용하였으며, 비교예의 경우, 권취 중심부에서 전극 탭이 위치한 부분에 한 겹의 세퍼레이터가 개재되어 있고, 실시예의 경우, 권취 중심부에서 전극 탭이 위치한 부분에 세 겹의 세퍼레이터가 개재되어 있다.
아래의 시험에서 과충전(overcharge) 시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 정격용량의 250%까지 충전시킨 후 전지 외관을 관찰한다.
관통 시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 표준충전시킨 후 10분 이상 72시간 이내에서 휴지시킨 다음, 이 전지를 평평한 면에 놓고 못이나 정 등의 도전성 소재로 관통시킨 후, 전지 표면 온도가 40℃이하로 될 때까지 유지시키고, 그 후, 관통한 소재를 치우고 10분간 전지 표면온도와 외관을 관찰한다.
충돌(impact) 시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 표준충전시킨 후 10분 이상 72시간 이내에서 휴지시킨 다음, 이 전지를 평평한 면에 놓고 전지의 길이방향에 수직하게 직경 15.8Φ의 봉을 올려 놓고, 61㎝의 높이에서 9.1㎏의 무게를 떨어뜨린다. 그리고, 전지 표면 온도가 40℃이하로 될 때까지 유지한 후, 지그를 치우고 10분간 전지 표면온도와 외관을 관찰한다.
압괴(crush) 시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 표준충전시킨 후 10분 이상 72시간 이내에서 휴지시킨 다음, 이 전지를 두장의 철판 사이에 놓고 13KN의 힘을 가해 압착하거나, 초기 두께의 2/3까지 압착한다. 그런 후, 전지 표면온도가 40℃이하로 될 때까지 유지한 후, 지그를 치우고 10분간 전지 표면온도 및 외관을 관찰한다.
낙하시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 1.9m 및 10m에서 낙하하였을 때, 전지의 외관을 관찰하는 것이다.
열노출 시험은 실시예와 비교예의 이차전지를 표준충전시킨 후 10분 이상 72시간 이내에서 휴지시킨 다음, 이들을 챔버 내에 놓고, 1분당 5℃씩 온도를 상승시켜, 150℃에 도달했을 때로부터 1시간 유지시키면서 그 표면온도 및 외관을 관찰한다.
아래의 표 1에서 L0는 외관상 변화가 없는 경우를 나타내는 것으로, 누액이 없고 섬광만 있는 경우,또는 전지의 밀폐성을 유지하면서 시험 중의 충격을 의하여 변형된 경우를 포함한다.
L1은 전해액과 같은 내부 구성물의 일부가 손실되어 초기 전지무게의 0.1%이상감소한 경우, 또는, Vent등 전지 설계상 파괴될 수 있는 부분이 파괴된 경우, 또는, 육안확인시 전지 외관에 전해액등이 분출된 흔적이 있는 경우를 말한다. 누액여부를 확인하기 위해서는 반드시 해당 시험후 무게를 측정 하여 초기 무게와 비교하여야 하나, 안전성 시험 항목의 경우에는 이를 생략할 수 있다. 발연,개스(Gas)분출,발화를 동반하지 않고 시험 중의 충격에 의해 전지의 기구물이 파괴되어 내부의 전해액이 누출된 경우를 포함 한다.
L2는 열폭주를 동반하지 않는 연기 발생하고 전지표면온도가 200℃를 초과하지 않는 상태를 말하는 것으로, 전지내부로부터의 증기발생 등의 경우를 말한다.
L3는 열폭주를 동반하는 연기가 발생하고 전지표면온도가 200℃를 초과하며 격렬히 개스가 방출되는 상태 혹은 외관상 연기 발생 흔적이 관찰되지 않더라도 열폭주에 의해 전지표면온도가 200℃를 초과하는 상태를 말한다.
L4는 전지의 내용물이 자기발화하여 불꽃이 나오고 타는 상태로 격렬히 불꽃이 발생 되어 지속되는 상태 또는 외장재에 탄 흔적이 남아 발화로 추정되는 상태를 말한다.
L5는 전지내부로부터의 압력으로 인해 내부구조물이 방출되고 전지 케이스가 전지 설계상 파괴될 수 있는 부분 이외의 부분이 파괴되어 파편이 방출되는 상태를 말한다.
아래의 열노출 시험에서는 전지들이 챔버의 온도가 150℃가 된 시점부터 L5에 도달된 시간을 말한다.
항목 실시예 비교예
L0 L1 L2 L3 L4 L5 L0 L1 L2 L3 L4 L5
과충전시험 5개 5개
관통시험 5개 5개
압괴시험 5개 2개 3개
충돌시험 5개 3개 2개
낙하시험(1.9M) 5개 5개
낙하시험(10M) 5개 5개
열노출시험 13분이상 10분이상
위의 표 1에서 볼 수 있듯이, 과충전, 관통 및 낙하 시험에서는 본 발명에 따른 실시예와 비교예 모두 동일한 결과를 나타내었다.
그러나, 압괴시험에서는 본 발명에 따른 실시예에서는 5개 전체에서 누액만이 발생하였으나, 비교예의 경우에는 압괴시험에서 2개는 누액이 발생하였으나, 3개에는 섬광이 발생하였다. 그리고, 충돌시험에서는본 발명에 따른 실시예에서는 5개 모두 아무 이상도 없었으나, 종래기술에 따른 비교예의 경우에는 2개가 발화되어 불꽃이 일어나는 결과가 발생되었다.
한편, 열노출 시험에서는 본 발명에 따른 실시예에서는 13분 이상이 되어서야 파열되었는 데 반하여, 비교예의 경우에는 10분이 지나서 파열되었다.
위의 결과에서도 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 전극 조립체를 채용하게 되면, 안전성이 좋아짐을 알 수 있는 데, 특히 열노출 시험의 경우에는 최소 3분 이상의 차이를 보임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이차 전지에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 전극 탭이 위치된 부분에서 발열로 인해 세퍼레이터가 파열되어 전극간 전기적 단락이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 전극 탭에 버어 등의 표면 결함이 존재하여, 이 버어에 의해 세퍼레이터가 손상될 경우에도 전극간 전기적 단락을 방지할 수 있다.
셋째, 전지의 안전성이 더욱 향상된다.
넷째, 전극 탭이 위치한 부분의 전기적 단락의 방지를 기존의 설비를 그대로 이용하여 행할 수 있다.
다섯째, 제 1 전극판과 제 2 전극판의 전극 합제의 시작위치를 동일하게 하여 전극 조립체 부피의 불필요한 증대를 막을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 전극 조립체를 수용하는 원통형 이차전지의 일 실시예를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전극 조립체의 중심부를 도시한 단면도,
도 3은 도 2의 전극 조립체의 권취 방법을 나타내는 도면,
도 4는 도 2에 따른 전극 조립체의 다른 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 5는 도 2에 따른 전극 조립체의 다른 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체의 중심부를 도시한 단면도,
도 7은 도 6의 전극 조립체의 권취 방법을 나타내는 도면,
도 8은 도 6에 따른 전극 조립체의 다른 일 실시예를 나타내는 단면도,
도 9 및 도 10은 각각 도 6에 따른 전극 조립체의 또 다른 일 실시예를 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
20: 전극 조립체 21: 제1전극판
22: 제1전극 집전체 23: 제1전극 합제
24: 제1전극 노출부 24a: 제1전극 노출부의 연장부
25: 제1전극 탭 31: 제2전극판
32: 제2전극 집전체 33: 제2전극 합제
34: 제2전극 노출부 35: 제2전극 탭
40: 세퍼레이터 41: 제1세퍼레이터
41a: 제1극판간 세퍼레이터 41b: 제1보호 세퍼레이터
42: 제2세퍼레이터 42a: 제2극판간 세퍼레이터
42b: 제2보호 세퍼레이터 50: 권심

Claims (47)

  1. 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판;
    적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치되며, 상기 제 1 전극판과 함께 권취된 제 2 전극판; 및
    상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 개재된 극판간 세퍼레이터;를 포함한 것으로,
    적어도 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 일체로 연장된 적어도 한 겹의 보호 세퍼레이터가 더 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 전극 조립체의 권심부에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 극판간 세퍼레이터 및 보호 세퍼레이터 중 적어도 하나의 세퍼레이터만 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 보호 세퍼레이터는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 중심부를 향한 내측면에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 한 장의 극판간 세퍼레이터, 제 1 전극판, 다른 한 장의 극판간 세퍼레이터 및 제 2 전극판이 순차로 적층된 후 권취된 것으로, 상기 보호 세퍼레이터는 상기 두 장의 극판간 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 극판간 세퍼레이터로부터 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 제 1 전극 활물질이 도포되는 시작 위치와 제 2 전극 활물질이 도포되는 시작 위치가 동일한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 보호 세퍼레이터가 더 개재된 상태로 상기 제 2 전극판이 위치하도록 구비된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 적어도 일측면에 배치된 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 위치한 극판간 세퍼레이터의 바깥층 면에 접하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  12. 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판; 및
    적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치된 제 2 전극판;을 포함한 것으로,
    상기 제 1 전극판과 제 2 전극판은 2장의 세퍼레이터의 사이 및 그 어느 하나의 일면에 각각 개재되어 적층되고, 이 적층체를 권심에 삽입시켜 권취되도록 하며, 상기 2장의 세퍼레이터 중 적어도 하나는 상기 권심을 통과하여 상기 권심 원주길이의 절반 이상이 되도록 연장된 후 권취되도록 한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연장된 세퍼레이터는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터 및 상기 전극판간의 세퍼레이터를 개재하여 제 2 전극판이 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 세퍼레이터만이 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 세퍼레이터의 길이는 상기 권심 원주 길이의 절반 및 상기 권심으로부터 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분까지의 거리의 합보다 긴 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 세퍼레이터가 상기 권심에 적어도 반바퀴 권취된 후에 상기 제 1 전극판이 권취된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 세퍼레이터는 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  20. 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판;
    적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치되며, 상기 제 1 전극판과 함께 권취된 제 2 전극판; 및
    상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이에 개재된 극판간 세퍼레이터;를 포함한 것으로,
    적어도 상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 일체로 연장된 적어도 한 겹의 보호 세퍼레이터와 상기 제 1 전극 집전체의 노출부가 더 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 전극 조립체의 중심부에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 타측면에는 극판간 세퍼레이터 및 보호 세퍼레이터 중 적어도 하나의 세퍼레이터만 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 극판간 세퍼레이터의 단부인 보호 세퍼레이터는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 제 1 전극 집전체로부터 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 2단 절곡되어 상기 제 1 전극판과 제 2 전극판의 사이로 개재된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 중심부를 향한 내측면에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 보호 세퍼레이터들 중 적어도 하나는 상기 극판간 세퍼레이터로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면으로 연장된 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 제 1 집전체로부터 상기 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 한 장의 극판간 세퍼레이터, 제 1 전극판, 다른 한 장의 극판간 세퍼레이터 및 제 2 전극판이 순차로 적층된 후 권취된 것으로, 상기 보호 세퍼레이터는 상기 두 장의 극판간 세퍼레이터 중 적어도 어느 하나의 극판간 세퍼레이터로부터 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  31. 제 20 항에 있어서,
    적어도 제 1 전극 활물질이 도포되는 시작 위치와 제 2 전극 활물질이 도포되는 시작 위치가 동일한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  32. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 보호 세퍼레이터와, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부가 더 개재된 상태로 상기 제 2 전극판이 위치하도록 구비된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  33. 적어도 제 1 전극 활물질이 도포된 제 1 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 1 전극 집전체의 노출부에 제 1 전극 탭이 배치된 제 1 전극판; 및
    적어도 제 2 전극 활물질이 도포된 제 2 전극 집전체로 이루어지고, 상기 제 2 전극 집전체의 노출부에 제 2 전극 탭이 배치된 제 2 전극판;을 포함한 것으로,
    상기 제 1 전극판과 제 2 전극판은 2장의 세퍼레이터의 사이 및 그 어느 하나의 일면에 각각 개재되어 적층되고, 이 적층체를 권심에 삽입시켜 권취되도록 하며, 상기 2장의 세퍼레이터 중 적어도 하나와 상기 제 1 전극 집전체의 노출부는 상기 권심을 통과하여 상기 권심 원주 길이의 절반 이상이 되도록 연장된 후 권취되도록 한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 연장된 세퍼레이터는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터 및 상기 전극판간의 세퍼레이터 중 적어도 하나가 개재되어 제 2 전극판이 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 연장된 제 1 집전체의 노출부는 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장되고, 상기 제 1 전극판의 제 1 전극 탭이 배치된 부분의 일측면까지 연장된 제 1 집전체의 노출부의 일측면에는 상기 연장된 세퍼레이터를 개재하여 제 2 전극판이 위치하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부의 길이는 상기 권심 원주 길이의 절반 및 상기 권심으로부터 상기 제 1 전극 탭이 배치된 부분까지의 거리의 합보다 길고, 상기 권심을 통과한 세퍼레이터의 길이는 상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  38. 제 33 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 제 1 집전체의 노출부가 적어도 반바퀴 권취된 후에 상기 제 1 전극판이 권취된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 탭은 상기 제 1 전극 집전체의 상기 권심을 향한 내측면에 위치한 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  40. 제 33 항에 있어서,
    상기 권심을 통과한 세퍼레이터 및 제 1 전극 집전체의 노출부는 전극 조립체의 권취 방향과 반대되는 방향으로 감기면서 연장된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  41. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극판간 세퍼레이터, 보호 세퍼레이터 및 세퍼레이터 중 적어도 하나는 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 및 이것을 중합한 코폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나로 구비된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  42. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극판간 세퍼레이터, 보호 세퍼레이터 및 세퍼레이터 중 적어도 하나는 다층 구조인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  43. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 극판간 세퍼레이터, 보호 세퍼레이터 및 세퍼레이터 중 적어도 하나는 분자량이 35만 이상인 폴리 올레핀계 폴리머로 구비된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  44. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전극판 중 인접하는 다른 극성의 전극판의 활물질과 세퍼레이터를 게재하여 만나지 않는 전극판의 부분은 활물질이 도포되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  45. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극활물질은 리튬계 산화물이고, 제 2 전극활물질은 탄소물질인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  46. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구비되고, 상기 제 2 전극 집전체는 구리 또는 구리 합금으로 구비된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  47. 제 1항 내지 제 40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 원통형 캔, 각형 캔 또는 파우치 케이스에 수용한 것을 특징으로 하는 이차전지.
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