KR20110025023A - 전극군과 이를 적용한 이차 전지 - Google Patents

전극군과 이를 적용한 이차 전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극군 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전극군은, 제1 전극, 제2 전극, 제1 세퍼레이터 및 제2 세퍼레이터를 포함한다. 제1 세퍼레이터는 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며 제1 방향으로 이어진 제1 기공들을 가진다. 제2 세퍼레이터는 제1 세퍼레이터로부터 제1 전극의 반대 면에 배치되며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공들을 가진다.
이차 전지, 전극군, 세퍼레이터, 기공

Description

전극군과 이를 적용한 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY, AND RECHARGEABLE BATTERY USING THEREOF}
본 발명은 전극군과 이를 구비한 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 대용량 고출력 이차 전지가 개발되고 있으며, 상기한 대용량 고출력 이차 전지는 대전력을 필요로 하는 기기(예컨대, 전기 자동차 등)의 모터 구동에 사용될 수 있도록 복수 개의 이차 전지를 직렬로 연결하여 고출력의 전지 모듈로 구성된다.
또한, 하나의 대용량 고출력 이차 전지는 통상 직렬로 연결되는 복수개의 이차 전지로 이루어지며, 이차 전지는 원통형과 각형, 파우치형 등으로 이루어질 수 있다.
전극군은 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함한 다. 여기서, 세퍼레이터는 양극과 음극을 분리하여 단락을 방지하고, 전지 반응에 필요한 전해액을 흡수하여 높은 이온전도도를 유지하는 기능을 한다.
안정적인 출력을 유지하기 위해서는 세퍼레이터가 충분한 전해액을 흡수할 필요가 있다. 그러나 충전과 방전을 되풀이 하는 동안 양극과 음극이 팽창하여 세퍼레이터에 있는 전해액이 외부로 이탈(squeeze out)되는 문제가 발생한다.
이와 같이 세퍼레이터 내에 전해액이 충분히 함유되어 있지 않으면 이온의 이동이 제대로 이루어지지 아니하여 출력이 저하될 뿐만 아니라 전극군이 열화되어 이차 전지의 수명이 단축되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전해액 보액 기능이 향상된 전극군 및 이를 구비한 이차 전지를 제공함에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지용 전극군은, 제1 전극, 제2 전극, 제1 세퍼레이터 및 제2 세퍼레이터를 포함한다. 제1 세퍼레이터는 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며 제1 방향으로 이어진 제1 기공들을 가진다. 제2 세퍼레이터는 제1 세퍼레이터로부터 제1 전극의 반대 면에 배치되며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공들을 가진다.
제1 방향과 상기 제2 방향이 직교할 수 있다.
제1 전극, 제1 세퍼레이터, 제2 전극 및 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되거나 권회축을 중심으로 권취될 수 있다. 제1 방향과 제2 방향이 직교할 수 있다.
제1 전극, 제1 세퍼레이터, 제2 전극 및 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되어 권회축을 중심으로 권취될 수 있다. 제1 방향은 권회축과 평행할 수 있다. 제1 방향 및 제2 방향은 상기 권회축에 대하여 경사진 방향일 수 있다. 전극군은 단면이 타원형 또는 원형인 원통형상을 가질 수 있다.
제1 기공들과 상기 제2 기공들은 타원형일 수 있다.
제1 기공들은, 제1 방향으로 측정한 길이가 제1 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 길 수 있다. 제2 기공들은, 제2 방향으로 측정한 길이가 제2 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 길 수 있다.
제1 기공들과 제2 기공들이 중첩 영역에서 중첩될 수 있다.
이차 전지는 전해액을 포함하고, 제1 기공들과 제2 기공들은 서로 중첩되지 않는 비중첩 영역을 가질 수 있다. 세퍼레이터들은 중첩 영역보다 상기 비중첩 영역에서 더 많은 양의 전해액이 함유될 수 있다.
제1 전극은 복수의 제1 전극들을 포함하고, 제2 전극은 복수의 제2 전극들을 포함하고, 제1 전극들은 각기 이와 인접한 제2 전극들과 제1 세퍼레이터 또는 제2 세퍼레이터에 의해 이격 배치될 수 있다.
제1 기공들은 크기 및 형상 중 적어도 어느 하나가 상기 제2 기공들과 다를 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는, 개구를 가지는 케이스, 이 케 이스 내에 내장되는 전극군, 및 이 케이스 내에 전극군을 밀봉하도록 개구를 덮는 캡 플레이트를 포함한다. 제1 전극, 제2 전극, 제1 세퍼레이터 및 제2 세퍼레이터를 포함한다. 제1 세퍼레이터는 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며 제1 방향으로 이어진 제1 기공들을 가진다. 제2 세퍼레이터는 제1 세퍼레이터가 위치한 제1 전극의 면에 반대되는 면에 배치되며, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공들을 가진다.
이차 전지는, 제1 전극에 전기적으로 연결되며 캡 플레이트를 관통하여 케이스의 내부로부터 외측까지 연장된 제1 단자, 및 제2 전극에 전기적으로 연결되며 캡 플레이트를 관통하여 케이스의 내부로부터 외측까지 연장된 제2 단자를 더 포함할 수 있다.
제1 방향과 제2 방향이 직교할 수 있다.
제1 전극, 제1 세퍼레이터, 제2 전극 및 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되거나 권회축을 중심으로 권취될 수 있다. 상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 직교할 수 있다.
제1 전극, 제1 세퍼레이터, 제2 전극 및 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되어 권회축을 중심으로 권취될 수 있다. 제1 방향은 권회축과 평행할 수 있다. 제1 방향과 제2 방향은 권회축에 대하여 경사진 방향일 수 있다. 전극군은 단면이 타원형 또는 원형인 원통형상을 가질 수 있다.
제1 기공들과 상기 제2 기공들은 타원형일 수 있다.
제1 기공들은, 제1 방향으로 측정한 길이가 제1 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 길 수 있다. 제2 기공들은, 제2 방향으로 측정한 길이가 제2 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 길 수 있다.
제1 기공들과 제2 기공들이 중첩 영역에서 중첩될 수 있다. 이차 전지는 케이스 내에 위치하는 전해액을 포함하고, 제1 기공들과 제2 기공들은 서로 중첩되지 않는 비중첩 영역을 가질 수 있다. 세퍼레이터들에는 상기 중첩 영역보다 상기 비중첩 영역에서 더 많은 양의 전해액이 함유될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는 양극 집전체에 양극 활물질이 도포된 양극과, 음극 집전체에 음극 활물질이 도포된 음극과, 양극과 음극 사이에 배치되며, 제1 방향으로 이어진 제1 기공이 형성된 제1 세퍼레이터와, 양극 또는 음극의 반대면에 제1 세퍼레이터와 이격 배치되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공이 형성된 제2 세퍼레이터를 포함하는 전극군과, 상기 전극군이 내장되는 케이스, 및 상기 전극군과 전기적으로 연결되며 상기 케이스의 외측으로 노출된 단자를 포함한다.
상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 직교할 수 있으며, 상기 전극군은 상기 양극, 상기 제1 세퍼레이터, 상기 음극, 상기 제2 세퍼레이터를 차례로 적층한 후, 권회축을 중심으로 권취하여 형성될 수 있다.
상기 제1 방향은 상기 권회축과 직교하는 방향일 수 있으며, 상기 제1 방향은 상기 권회축과 경사진 방향일 수 있다. 또한, 상기 전극군은 복수 개의 상기 양극과 상기 음극이 상기 제1 세퍼레이터 및/또는 상기 제2 세퍼레이터를 사이에 두고, 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 세퍼레이터에 형성된 기공과 제2 세퍼레이터에 형성된 기공의 방향이 서로 상이하여 세퍼레이터의 전해액 보액 기능이 향상된다. 이에 따라 안정적인 출력을 제공할 수 있으며, 수명이 향상된다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 이루는 전극군의 분해 사시도이다.
도 1, 및 도 2를 참조하여 설명하면, 이차 전지는 충전과 방전을 행하는 전극군(10)과 전극군(10)이 내장되는 케이스(20)와 케이스(20)를 덮는 캡 플레이트(25)를 포함한다.
케이스(20)는 이차 전지(100)의 전체적인 외관을 형성하며, 전극군(10)을 내장하는 공간을 제공한다. 예를 들면, 케이스(20)는 직육면체에 대응하는 형상의 전극군(10)을 수용하도록 일측에 개구를 가지는 직육면체의 각형이나 파우치형으로 이루어질 수 있다. 또는, 전극군(10) 뿐만 아니라 케이스(20)는 다른 적절한 형상을 가질 수 있다. 또한, 케이스(20)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈이 도금된 스 틸 등의 금속이나 파우치를 이루는 라미네이트 필름, 또는 다른 적절한 물질 등으로 이루어질 수 있다.
캡 플레이트(25)는 판 형상으로 이루어지며, 케이스(20)에 결합되어케이스(20) 형성된 개구를 덮어 밀봉한다.
전극군(10)에는 양극 단자(21)와 음극 단자(22)가 전기적으로 연결되고, 양극 단자(21)와 음극 단자(22)는 케이스(20)의 외측으로 돌출된다. 양극 단자(21)는 양극 무지부(11c)에 전기적으로 연결되고, 음극 단자(22)는 음극 무지부(12c)에 전기적으로 연결된다.
양극 단자(21)와 음극 단자(22)는 캡 플레이트(25)를 관통하여 케이스(20)의 외측으로 돌출되며 양극 단자(21) 및 음극 단자(22)와 캡 플레이트(25) 사이에는 절연을 위한 개스킷(23, 24)이 설치된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전극군(10)은 양극(11), 음극(12), 이 양극(11)과 음극(12) 사이에 배치되며, 제1 방향으로 이어진 기공(13a)이 형성된 제1 세퍼레이터(13), 및 양극(11)과 음극(12) 사이에 배치되며 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 기공(14a)이 형성된 제2 세퍼레이터(14)를 포함한다. 예를 들어, 본 실시예에서 기공(13a, 14a)은 각기 제1 방향 및 제2 방향으로 연장되어, 일반적인 타원형의 형상을 가질 수 있다. 또는, 기공(13a, 14a)이 다른 적절한 크기 및/또는 형상을 가질 수 있으며, 기공(13a, 14)의 기공 및.또는 형상은 서로 다를 수 있다.
전극군(10)은 복수 개의 양극(11), 제1 세퍼레이터(13), 음극(12), 제2 세퍼레이터(14)가 교대로 적층된 구조로 이루어진다. 본 실시예에서, 전극군(10)은 복 수의 양극들(11) 및/또는 복수의 음극들(12)을 포함한다.
제1 세퍼레이터(13)와 제2 세퍼레이터(14) 사이에는 양극(11) 또는 음극(12)이 배치되어 제2 세퍼레이터(14)는 제1 세퍼레이터(13)가 위치하는 양극(11) 또는 음극(12)의 면에 반대되는 면에 배치되어 제1 세퍼레이터(13)와 이격 배치된다. 제1 세퍼레이터(13)와 제2 세퍼레이터(14) 사이에서 양극(11)과 음극(12)은 교대로 배치된다. 또한, 양극(11)과 음극(12) 사이에는 제1 세퍼레이터(13) 또는 제2 세퍼레이터(14)가 배치되는데, 양극(11)과 음극(12) 사이에는 제1 세퍼레이터(13) 또는 제2 세퍼레이터(14)가 교대로 배치된다.
양극(11)은 양극 집전체(11a)에 양극 활물질층(11b)이 도포된 구조로 이루어진다. 양극 집전체(11a)는 사각판 형상으로 형성되며, 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 소재로 이루어진다. 양극 활물질층(11b)은 LiCoO2, LiMnO2, LiFePO4, LiNiO2, LiMn2O4, 또는 탄소계 활물질, 3원계 활물질 등과 도전제, 바인더 등으로 이루어진다. 양극(11)의 상단에는 양극 활물질층(11b)이 형성되지 아니하고 집전체(11a)가 노출된 양극 무지부(11c)가 형성된다.
음극(12)은 음극 집전체(12a)에 음극 활물질층(12b)이 도포된 구조로 이루어진다. 음극 집전체(12a)는 사각판 형상으로 형성되며, 구리, 또는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 등의 소재로 이루어진다. 음극 활물질층(12b)은 Li4Ti5O12 또는 탄소계 활물질, 도전제, 바인더 등으로 이루어진다. 음극(12)의 상단에는 음극 활물질층(12b)이 형성되지 아니하고 집전체(12a)가 노출된 음극 무지부(12c)가 형성된 다.
제1 세퍼레이터(13)와 제2 세퍼레이터(14)는 다공성 재료로 이루어지는데, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계의 단일 또는 복합 필름, 마닐라 페이퍼 등으로 이루어질 수 있다.
제1 세퍼레이터(13)에는 제1 방향으로 이어진 기공(13a)이 형성되는 바, 제1 방향은 도 2에서 x축 방향을 말한다. 한편, 제2 세퍼레이터(14)에는 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 기공(14a)이 형성되는 바, 제2 방향은 도 2에서 y축 방향을 말한다. 여기서 x축 방향과 y축 방향은 서로 직교한다.
본 실시예에서는 제1 방향과 제2 방향이 직교 또는 실질적으로 직교하는 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 제1 방향과 제2 방향은 평행하지 아니하고 빗각(oblique angle) 등을 가지면서 교차하는 것으로 충분하다.
도 3에 도시된 바와 같이 적층된 전극군(10)에서 제1 세퍼레이터(13)의 기공(13a)과 제2 세퍼레이터(14)의 기공(14a)은 서로 교차하며, 제1 세퍼레이터(13)의 기공(13a)은 제2 세퍼레이터(14)의 기공(14a)과 겹쳐지는 중첩부(13aa)와 제2 세퍼레이터(14)의 기공(14a)과 겹쳐지지 않는 단일부(13ab)를 포함한다. 또한, 제2 세퍼레이터(14)의 기공(14a)은 제1 세퍼레이터(13)의 기공(13a)과 겹쳐지는 중첩부(14aa)와 제1 세퍼레이터(13)의 기공(13a)과 겹쳐지지 않는 단일부(비중첩부)(14ab)를 포함한다.
이와 같이 제1 세퍼레이터(13)와 제2 세퍼레이터(14)의 기공(13a, 14a)이 교 차하도록 형성하면, 기공(13a, 14a)이 중첩되는 부분이 감소하고, 기공 내에 전해액이 충분히 함유될 수 있다.
기공(13a, 14a)이 중첩되어 있으면 기공(13a, 14a)을 통해서 전해액이 아래로 흘러 내리는 현상이 생겨서 시간이 경과함에 따라 전극군(10)의 하부에는 전해액 밀도가 높아지고, 전극군(10)의 상부에는 전해액 밀도가 낮아지는 문제가 있다. 이와 같이 전극군(10) 상부의 전해액 밀도가 낮아지면 전극군(10)의 열화가 촉진되고 수명이 단축된다.
그러나 본 실시예와 같이 기공(13a, 14a)이 교차하면 기공(13a, 14a)에 더 많은 전해액이 포함될 수 있으므로 전극군(10) 상부의 전해액 밀도가 낮아지는 현상을 감소시켜서 전극군(10)의 열화를 최소화할 수 있다.
또한 전극군(10)이 팽창하여 제1 세퍼레이터(13)와 제2 세퍼레이터(14)에 압력이 가해질 때에도 기공(13a, 14a)을 통해서 유출되는 전해액이 종래에 비하여 현저히 감소한다. 본 실시예에 따른 전극군(10)의 세퍼레이터(13, 14)에 전해액이 충분히 함유되어 있으므로 안정적인 출력을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 전극군(10)의 열화를 방지 또는 저감하여 수명이 향상된다.
또한, 세퍼레이터(13, 14)에 가해지는 압력이 분산되므로 내부 열의 증가로 인하여 세퍼레이터(13, 14)가 용융되어 내부 단락이 발생하는 현상을 감소시킬 수 있다. 세퍼레이터(13, 14)의 용융은 열과 압력의 상승으로 인하여 발생하는 바, 압력이 분산되면 세퍼레이터가 용융되는 것이 감소된다. 이에 따라 이차 전지(100) 및 전극군(10)의 신뢰성이 향상된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전극군(40)은 양극(41)과 음극(42), 양극(41)과 음극(42) 사이에 배치된 제1 세퍼레이터(43), 음극(42)의 외측에 배치된 제2 세퍼레이터(44), 또는 제1 세퍼레이터(43)를 포함한다. 본 실시예에서는 제1 세퍼레이터(43)가 양극(41)과 음극(42) 사이에 배치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 세퍼레이터(44)가 양극(41)과 음극(42) 사이에 배치되고, 제1 세퍼레이터(43)가 양극(41)의 외측 또는 음극(42)의 외측에 배치될 수 있다.
전극군(40)은 양극(41), 제1 세퍼레이터(43), 음극(42), 제2 세퍼레이터(44)가 차례로 배치된 상태에서 권회축(Z1)을 중심을 권취되어 젤리-롤 형상으로 형성된다. 또는 이들이 적층되어 형성될 수도 있다. 또한, 전극군(40)은 권취된 후에 납작하게 가압된다.
양극(41), 음극(42), 제1 세퍼레이터(43), 제2 세퍼레이터(44)는 일방향으로 길게 이어진 띠 형상으로 이루어진다. 양극(41)의 측방향 일단에 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(41a)가 형성되고, 음극(42)의 측방향 타단에 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부(42a)가 형성된다.
제1 세퍼레이터(43)에는 권회축(Z1)에 수직인 y축 방향으로 이어진 기공(43a)이 형성되며, 제2 세퍼레이터(44)에는 권회축(Z1)과 평행한 z축 방향으로 이어진 기공(44a)이 형성된다.
이에 따라 제1 세퍼레이터(43)에 형성된 기공(43a)이 이어진 제1 방향과 제2 세퍼레이터(44)에 형성된 기공(44a)이 이어진 제2 방향은 서로 교차한다.
도 4의 전극군(40)에서는, 제1 세퍼레이터(43)에 형성된 기공(43a) 과 제2 세퍼레이터(44)에 형성된 기공(44a)의 크기 및/또는 형상이 권회축(Z1)으로의 권취 공정에서의 응력(strees) 또는 장력(tension)에 의해 변형(잡아당겨짐)되어 있다. 기공(43a)과 기공(44a)가 서로 다른 방향으로 연장되어 있으므로, 기공(43a)과 기공(44a)의 변형량 또는 잡아당겨진 정도가 같을 수 없다. 따라서, 기공(43a)은 크기 또는 형상이 기공(44a)와 다를 수 있다. 다른 실시예에서, 제 권취 공정 중의 응력 또는 장력 이외의 다른 이유로, 제1 세퍼레이터에 형성된 기공과 제2 세퍼레이터에 형성된 기공의 형상 및/또는 크기가 다른 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전극군(50)은 양극(51)과 음극(52), 이 양극(51)과 음극(52) 사이에 배치된 제1 세퍼레이터(53), 음극(52) 또는 양극(51)의 외측에 배치된 제2 세퍼레이터(54)를 포함한다. 본 실시예에서는, 제1 세퍼레이터(53)가 양극(51)과 음극(52) 사이에 위치하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 세퍼레이터(54)는 양극(51)과 음극(52) 사이에 위치하고, 제1 세퍼레이터(53)가 음극(52) 또는 양극(51)의 외측에 위치할 수도 있다.
전극군(50)은 양극(51), 제1 세퍼레이터(53), 음극(52), 제2 세퍼레이터(54)가 차례로 배치된 상태에서 권회축(Z1)을 중심을 권취되어 젤리-롤 형상으로 형성된다. 또한, 전극군(50)은 권취된 후에 납작하게 가압된다.
양극(51), 음극(52), 제1 세퍼레이터(53), 제2 세퍼레이터(54)는 일방향으로 길게 이어진 띠 형상으로 이루어진다. 양극(51)의 측방향 일단에 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(51a)가 형성되고, 음극(52)의 측방향 타단에 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부(52a)가 형성된다.
제1 세퍼레이터(53)에는 권회축(Z1)에 대하여 경사진 제1 방향으로 이어진 기공(53a)이 형성되며, 제2 세퍼레이터(54)에는 권회축(Z1)에 대하여 경사진 제2 방향으로 이어진 기공(54a)이 형성된다. 이때, 제2 방향은 제1 방향과 반대 방향으로 경사져서 제1 방향과 제2 방향은 서로 교차한다. 또한, 제2 방향은 제1 방향에 대하여 수직인 방향으로 이루어질 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 전극군(60)은 양극(61)과 음극(62), 양극(61)과 음극(62) 사이에 배치된 제1 세퍼레이터(63), 음극(62) 또는 양극(61)의 외측에 배치된 제2 세퍼레이터(64)를 포함한다. 본 실시예에서는 제1 세퍼레이터(63)가 양극(61)과 음극(62) 사이에 배치된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 세퍼레이터(64)가 양극(61)과 음극(62) 사이에 배치되고, 제1 세퍼레이터(63)가 음극(62) 또는 양극(61)의 외측에 배치될 수도 있다.
전극군(60)은 양극(61), 제1 세퍼레이터(63), 음극(62), 제2 세퍼레이터(64)가 차례로 배치된 상태에서 권회축(Z1)을 중심을 권취되어 원통형상으로 형성된다. 또는 이들이 서로 적층될 수도 있다.
양극(61), 음극(62), 제1 세퍼레이터(63), 제2 세퍼레이터(64)는 일방향으로 길게 이어진 띠 형상으로 이루어지며, 양극(61)의 측방향 일단에 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부(61)가 형성되고, 음극(62)의 측방향 타단에 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부(62a)가 형성된다. 양극 무지부(61a)는 양극(61)에서 적절한 단부 또는 측면(예를 들면, 상단부, 하단부 또는 측단부)에 형성될 수 있다. 음극 무지부(62a) 또한 음극(62)에서 적절한 단부 또는 측면(예를 들면, 상단부, 하단부 또는 측단부)에 형성될 수 있다.
제1 세퍼레이터(63)에는 권회축(Z1)에 수직인 y축 방향으로 이어진 기공(63a)이 형성되며, 제2 세퍼레이터(64)에는 권회축(Z1)과 평행한 z축 방향으로 이어진 기공(61a)이 형성된다.
이에 따라 제1 세퍼레이터(63)에 형성된 기공(63a)이 이어진 제1 방향과 제2 세퍼레이터(64)에 형성된 기공(64a)이 이어진 제2 방향은 서로 교차한다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지의 단면도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지를 이루는 전극군의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전극군을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전극군을 도시한 사시도이다.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
100: 이차 전지 10: 전극군
11: 양극 11a: 양극 집전체
11b: 양극 활물질층 11c: 양극 무지부
12: 음극 12a: 음극 집전체
12b: 음극 활물질층 12c: 음극 무지부
13: 제1 세퍼레이터 13a, 14a: 기공
13aa, 14aa: 중첩부 13ab, 14ab: 비중첩부
14: 제2 세퍼레이터 20: 케이스
21: 양극 단자 22: 음극 단자
25: 캡 플레이트 Z1: 권회축

Claims (27)

  1. 제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 제1 방향으로 이어진 제1 기공들을 가지는 제1 세퍼레이터; 및
    제2 세퍼레이터는 제1 세퍼레이터가 위치한 제1 전극의 면에 반대되는 면에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공들을 가지는 제2 세퍼레이터
    를 포함하는 이차 전지용 전극군.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 직교하는 이차 전지용 전극군.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 세퍼레이터, 상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되거나 권회축을 중심으로 권취되는 이차 전지용 전극군.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 직교하는 이차 전지용 전극군.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 세퍼레이터, 상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되어 권회축을 중심으로 권취되는 이차 전지용 전극군.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 권회축과 평행한 이차 전지용 전극군.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 방향 및 상기 제2 방향은 상기 권회축에 대하여 경사진 방향인 이차 전지용 전극군.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전극군은 단면이 타원 또는 원형인 원통형상인 이차 전지용 전극군.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들은 타원형인 이차 전지용 전극군.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기공들은, 상기 제1 방향으로 측정한 길이가 상기 제1 방향과 직교 하는 방향으로 측정한 폭보다 길고,
    상기 제2 기공들은, 상기 제2 방향으로 측정한 길이가 상기 제2 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 긴 이차 전지용 전극군.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들이 중첩 영역에서 중첩되는 이차 전지용 전극군.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이차 전지는 전해액을 포함하고,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들은 서로 중첩되지 않는 비중첩 영역을 가지고,
    상기 세퍼레이터들에는 기 중첩 영역보다 상기 비중첩 영역에서 더 많은 양의 전해액이 함유되는 이차 전지용 전극군.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 복수의 제1 전극들을 포함하고,
    상기 제2 전극은 복수의 제2 전극들을 포함하고,
    상기 제1 전극들은 각기 이와 인접한 상기 제2 전극들과 상기 제1 세퍼레이터 또는 상기 제2 세퍼레이터에 의해 이격 배치되는 이차 전지용 전극군.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기공들은 크기 및 형상 중 적어도 어느 하나가 상기 제2 기공들과 다른 이차 전지용 전극군.
  15. 개구를 가지는 케이스;
    상기 케이스 내에 내장되는 전극군; 및
    상기 케이스 내에 상기 전극군을 밀봉하도록 상기 개구를 덮는 캡 플레이트
    를 포함하고,
    상기 전극군이,
    제1 전극;
    제2 전극;
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 제1 방향으로 이어진 제1 기공들을 가지는 제1 세퍼레이터; 및
    상기 제1 세퍼레이터로부터 상기 제1 전극의 반대 면에 배치되며, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이어진 제2 기공들을 가지는 제2 세퍼레이터
    를 포함하는 이차 전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 전극에 전기적으로 연결되며, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 내부로부터 외측까지 연장된 제1 단자; 및
    상기 제2 전극에 전기적으로 연결되며, 상기 캡 플레이트를 관통하여 상기 케이스의 내부로부터 외측까지 연장된 제2 단자
    를 더 포함하는 이차 전지.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 직교하는 이차 전지.
  18. 제15에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 세퍼레이터, 상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되거나 권회축을 중심으로 권취되는 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향이 직교하는 이차 전지.
  20. 제15에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제1 세퍼레이터, 상기 제2 전극 및 상기 제2 세퍼레이터는, 서로 적층되어 권회축을 중심으로 권취되는 이차 전지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 방향은 상기 권회축과 평행한 이차 전지.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 제1 방향과 상기 제2 방향은 상기 권회축에 대하여 경사진 방향인 이차 전지.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 전극군은 단면이 타원 또는 원형인 원통형상인 이차 전지.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들은 타원형인 이차 전지.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기공들은, 상기 제1 방향으로 측정한 길이가 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 길고,
    상기 제2 기공들은, 상기 제2 방향으로 측정한 길이가 상기 제2 방향과 직교하는 방향으로 측정한 폭보다 긴 이차 전지.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들이 중첩 영역에서 중첩되는 이차 전지.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 케이스 내에 위치하는 전해액을 포함하고,
    상기 제1 기공들과 상기 제2 기공들은 서로 중첩되지 않는 비중첩 영역을 가지고,
    상기 세퍼레이터들에는 상기 중첩 영역보다 상기 비중첩 영역에서 더 많은 양의 전해액이 함유되는 이차 전지.
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