KR20110036245A - 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지가 개시된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 양극 활물질 및 양극탭을 갖는 양극판, 음극 활물질 및 음극탭을 갖는 음극판, 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 양극탭과 대응되는 음극판에는 음극 무지부가 형성되고, 음극탭과 대응되는 양극판에는 양극 무지부가 형성된 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지가 개시된다. 이와 같이 하여, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 적층 두께가 균일하고, 용량이 증가되며, 제조 공정중 전극판의 손상 현상이 방지되는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 제공한다.

Description

전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지{Electrode Assembly and Rechargeable Battery having the same}
본 발명의 한 실시예는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지에 관한 것이다.
일차 전지와 다르게 이차 전지는 충방전이 가능한 전지로서, 니켈 수소 전지, 니켈 카듀뮴 전지, 리튬 이온 전지 등을 들 수 있다. 이중에서 리튬 이차 전지는 작동 전압이 대략 3.7V로서 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈 전지에 비하여 대략 3배나 크고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 뛰어나다.
리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있다. 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
리튬 이차 전지는 다양한 형태로 제조가 가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 전지에 주로 사용되는 원통형 및 각형을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 전지는 유연성을 지닌 소재로 제조되어 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.
본 발명의 한 실시예는 적층 두께가 균일하고, 용량이 증가하며, 제조 공정중 전극판의 손상 현상이 방지되는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체는 양극 활물질 및 양극탭을 갖는 양극판; 음극 활물질 및 음극탭을 갖는 음극판; 및, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 양극탭과 대응되는 상기 음극판에는 음극 무지부가 형성되고, 상기 음극탭과 대응되는 상기 양극판에는 양극 무지부가 형성된다.
상기 양극판은 제1면과 제2면을 갖는 양극 집전판을 포함하고, 상기 제1면에 상기 양극탭이 부착되고, 상기 양극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 양극 활물질이 코팅되며, 상기 제2면중 상기 음극탭과 중첩되는 위치에 상기 양극 무지부가 형성된다.
상기 양극탭은 상기 양극판에 부착된 부착 영역을 포함하고, 상기 음극 무지부는 상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된다.
상기 부착 영역은 사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다.
상기 음극판은 제1면과 제2면을 갖는 음극 집전판을 포함하고, 상기 제1면에 상기 음극탭이 부착되고, 상기 음극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 음극 활물질이 코팅되며, 상기 제2면중 상기 양극탭과 중첩되는 위치에 상기 음극 무지부가 형성된다.
상기 음극탭은 상기 음극판에 부착된 부착 영역을 포함하고, 상기 양극 무지부는 상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된다.
상기 부착 영역은 사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체는 양극 활물질 및 양극탭을 갖는 양극판; 음극 활물질 및 음극탭을 갖는 음극판; 및, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 양극탭과 대응되는 상기 음극판에는 음극 절개부가 형성되고, 상기 음극탭과 대응되는 상기 양극판에는 양극 절개부가 형성된다.
상기 양극판은 제1면과 제2면을 갖는 양극 집전판을 포함하고, 상기 제1면에 상기 양극탭이 부착되고, 상기 양극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 양극 활물질이 코팅되며, 상기 양극 집전판중 상기 음극탭과 중첩되는 위치에 상기 양극 절개부가 형성된다.
상기 양극탭은 상기 양극판에 부착된 부착 영역을 포함하고, 상기 음극 절개부는 상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된다.
상기 부착 영역은 사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다.
상기 음극판은 제1면과 제2면을 갖는 음극 집전판을 포함하고, 상기 제1면에 상기 음극탭이 부착되고, 상기 음극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 음극 활물질이 코팅되며, 상기 음극 집전판중 상기 양극탭과 중첩되는 위치에 상기 음극 절개부가 형성된다.
상기 음극탭은 상기 음극판에 부착된 부착 영역을 포함하고, 상기 양극 절개부는 상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된다.
상기 부착 영역은 사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 위에 기재된 전극 조립체를 포함하여 이루어진다.
상기 전극 조립체는 파우치 외장재에 내장된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 무지부 또는 절개부가 탭(tab)과 중첩되는 영역에 형성됨으로써, 전극 조립체의 적층 두께가 균일해진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 활물질이 탭을 제외한 전체 표면에 형성됨으로써, 이를 갖는 전지의 용량이 증가된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탭의 부착 영역이 곡면 형태로 형성됨으로써, 제조 공정중 탭에 의한 전극판의 손상 현상이 방지된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 결합 평면도, 분해 사시도 및 도 1a의 1-1선 단면도이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 양극판(110), 음극판(120) 및 세퍼레이터(130)를 포함한다. 물론, 상기 세퍼레이터(130)는 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120)의 사이에 개재(介在)된다. 또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 다수의 양극판(110), 다수의 음극판(120) 및 다수의 세퍼레이터(130)를 포함하는 적층 구조를 이룬다.
상기 양극판(110)은 양극 집전판(111), 양극 활물질(112), 양극탭(113) 및 양극 무지부(116)를 포함한다.
상기 양극 집전판(111)은 대략 평평한 제1면(111a)과, 상기 제1면(111a)의 반대면으로서 대략 평평한 제2면(111b)을 포함한다. 이러한 양극 집전판(111)은 알루미늄 포일(foil), 알루미늄 메시(mesh) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 양극 활물질(112)은 상기 양극 집전판(111)의 제1면(111a) 및 제2면(111b)에 각각 코팅된다. 즉, 상기 양극 활물질(112)은 상기 양극탭(113)을 제외한 전체 제1면(111a)에 코팅되고, 상기 양극 무지부(116)를 제외한 전체 제2면(111b)에 코팅된다. 따라서, 상기 양극탭(113)은 양극 활물질(112)을 통하여 외부로 노출된 형태를 하고, 상기 양극 무지부(116) 역시 상기 양극 활물질(112)을 통하여 외부로 노출된 형태를 한다. 실질적으로, 상기 양극 무지부(116)는 양극 활물질(112)이 코팅되지 않아 형성된 영역이다. 여기서, 상기 양극 활물질(112)은 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4와 같은 리튬계 산화물 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 양극탭(113)은 상기 양극 집전판(111)의 제1면(111a)으로서, 하기할 음극판(120)의 음극 무지부(126)와 대응되는 영역에 부착된다. 또한, 상기 양극탭(113)은 상기 양극 집전판(111)의 외측으로 소정 길이 연장된다. 즉, 상기 양극탭(113)은 상기 양극 집전판(111)중 제1면(111a)에 부착되는 부착 영역(114)과, 상기 부착 영역(114)으로부터 외부로 일정 길이 연장된 연장 영역(115)을 포함한다.
상기 양극 무지부(116)는 상기 양극 집전판(111)의 제2면(111b)으로서, 하기할 음극판(120)의 음극탭(123)과 대응되는 영역에 형성된다. 상기 양극 무지부(116)는 하기할 음극탭(123)의 부착 영역(124)과 대응되는 형태로 형성된다.
상기 음극판(120)은 음극 집전판(121), 음극 활물질(122), 음극탭(123) 및 음극 무지부(126)를 포함한다.
상기 음극 집전판(121)은 대략 평평한 제1면(121a)과, 상기 제1면(121a)의 반대면으로서 대략 평평한 제2면(121b)을 포함한다. 이러한 음극 집전판(121)은 구리 포일, 구리 메시 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 음극 활물질(122)은 상기 음극 집전판(121)의 제1면(121a) 및 제2면(121b)에 각각 코팅된다. 즉, 상기 음극 활물질(122)은 상기 음극탭(123)을 제외한 전체 제1면(121a)에 코팅되고, 상기 음극 무지부(126)를 제외한 전체 제2면(121b)에 코팅된다. 따라서, 상기 음극탭(123)은 음극 활물질(122)을 통하여 외부로 노출된 형태를 하고, 상기 음극 무지부(126)는 상기 음극 활물질(122)을 통하여 외부로 노출된 형태를 한다. 실질적으로, 상기 음극 무지부(126)는 음극 활물질(122)이 코팅되지 않아 형성된 영역이다. 여기서, 상기 음극 활물질(122)은 흑연 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 음극탭(123)은 상기 음극 집전판(121)의 제1면(121a)으로서, 상기 양극판(110)의 양극 무지부(116)와 대응되는 영역에 부착된다. 또한, 상기 음극탭(123)은 상기 음극 집전판(112)의 외측으로 소정 길이 연장된다. 즉, 상기 음극탭(123)은 상기 음극 집전판(121)중 제1면(121a)에 부착되는 부착 영역(124)과, 상기 부착 영역(124)으로부터 외부로 일정 길이 연장된 연장 영역(125)을 포함한다.
상기 음극 무지부(126)는 상기 음극 집전판(121)의 제2면(121b)으로서, 상기 양극판(110)의 양극탭(113)과 대응되는 영역에 형성된다. 상기 음극 무지부(126)는 상기 양극탭(113)의 부착 영역(114)과 대응되는 형태로 형성된다.
상기 세퍼레이터(130)는 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120) 사이에 개재된다. 상기 세퍼레이터(130)는 다수의 기공을 갖는 PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), 세라믹(SiO2, TiO2) 필름 및 그 등가물중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 양극판(110)의 양극탭(113)과 대응되는 음극판(120)에 음극 무지부(126)가 형성되고, 또한 음극판(120)의 음극탭(123)과 대응되는 양극판(110)에 양극 무지부(116)가 형성됨으로써, 전극 조립체(100)중 양극탭(113) 및 음극탭(123)과 대응되는 영역이 상대적으로 더 두꺼워지지 않는다. 즉, 양극탭(113)의 두께는 음극 무지부(126)에 의해 상쇄되고, 음극탭(123)의 두께는 양극 무지부(116)에 의해 상쇄되기 때문에, 양극탭(113) 및 음극탭(123)과 대응되는 영역의 두께가 상대적으로 더 두꺼워지지 않는다. 다르게 표현하면, 모든 영역에서 전극 조립체(100)의 적층 두께가 균일해진다.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 양극탭(113)을 제외한 양극 집전판(111)의 전체 제1면(111a)에 양극 활물질(112)이 코팅되고, 양극 무지부(116)를 제외한 양극 집전판(111)의 전체 제2면(111b)에 양극 활물질(112)이 코팅된다. 더욱이, 음극탭(123)을 제외한 음극 집전판(121)의 전체 제1면(121a)에 음극 활물질(122)이 코팅되고, 음극 무지부(126)를 제외한 음극 집전판(121)의 전체 제2면(121b)에 음극 활물질(122)이 코팅된다. 따라서, 탭 및 무지부를 제외한 전체 표면에 활물질이 코팅됨으로써, 전극 조립체 및 이를 채용한 이차 전지의 용 량이 증가한다.
이하의 설명에서는, 실질적으로 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120)이 동일한 형태를 하기 때문에, 상기 양극판(110)을 예로 하여 그 구조를 좀더 구체적으로 설명한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 일례를 도시한 평면도, 도 2a의 2-2선 단면도 및 저면도이다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 양극판(110)은 제1면(111a) 및 제2면(111b)을 갖는 양극 집전판(111), 양극 집전판(111)의 제1면(111a) 및 제2면(111b)에 각각 코팅된 양극 활물질(112), 상기 양극 집전판(111)의 제1면(111a)에 부착된 양극탭(113), 상기 양극 집전판(111)의 제2면(111b)에 형성된 양극 무지부(116)를 포함한다.
여기서, 상기 양극탭(113)은 상기 양극 집전판(111)의 제1면(111a)에 부착되는 부착 영역(114)과, 상기 부착 영역(114)으로부터 외부로 일정 길이 연장된 연장 영역(115)을 포함한다. 여기서, 상기 부착 영역(114)은 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극 무지부(116)는 상기 부착 영역(114)과 이격된 위치로서, 상기 양극 집전판(111)의 제2면(111b)에 상기 부착 영역(114)과 대응되는 형태로 형성된다. 이러한 양극 무지부(116) 역시 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 양극탭(113)은 양극 집전판(111)중 제1면(111a)의 일측 모서리에 형성되고, 상기 양극 무지부(116)는 양극 집전판(111)중 제2면(111b)의 타측 모서 리에 형성된다.
더불어, 상기 부착 영역(114)은 대략 사각 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극탭(113) 중에서 상기 부착 영역(114)의 폭과 상기 연장부(115)의 폭은 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 양극 무지부(116) 역시 사각 형태로 형성될 수 있다.
물론, 이러한 양극판(110)의 구조에 따라, 도시되지는 않았지만 양극탭(113)의 부착 영역(114)과 대응되는 음극판의 음극 무지부 역시 사각 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 양극 무지부(116)와 대응되는 음극탭의 부착 영역 역시 사각 형태로 형성될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체중에서 양극판의 다른예(110a)는 앞에서 설명한 것과 거의 유사하다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
부착 영역(114a)과 연장 영역(115a)을 갖는 양극탭(113a)은 부착 영역(114a)이 사각 형태가 아닌 삼각 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 부착 영역(114a)의 폭이 상기 연장 영역(115a)으로부터 멀어짐에 따라 점차 작아진다. 이에 따라, 상기 부착 영역(114a)의 끝단은 뾰족하게 형성된다. 물론, 이에 따라 양극 무지부(116a) 역시 사각 형태가 아닌 삼각 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 하여, 상기 부착 영역(114a)은 사각 형태에 비해 면적이 대략 절반 정도 감소한 삼각 형태이고, 상기 양극 무지부(116a) 역시 사각 형태에 비해 면적이 대략 절반 정도 감소한 삼각 형태이다. 따라서, 감소한 면적만큼 양극 활물질(112)의 코팅량이 증가한다. 이에 따라 전극 조립체 및 이를 채용한 이차 전지의 용량은 상대적으로 증가한다.
상기 양극판(110a)뿐만 아니라 도시되지 않은 음극판 역시 음극탭의 부착 영역이 삼각 형태로 형성되고, 음극 무지부 역시 삼각 형태로 형성된다.
따라서, 상기와 같은 구조의 양극판 및 음극판이 여러장 적층될 때, 양극탭 및 음극탭과 대응되는 영역의 두께가 더 두꺼워지지 않는다. 즉, 모든 영역에서 전극 조립체의 두께가 균일해진다. 물론, 양극판 및 음극판에서 각각 양극 활물질 및 음극 활물질의 코팅량이 증가함으로써, 전극 조립체 및 이를 채택한 이차 전지의 용량이 더욱 증가한다.
도 4a에 및 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 또 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체중에서 양극판의 또 다른예(110b)는 앞에서 설명한 것과 거의 유사하다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
부착 영역(114b)과 연장 영역(115b)을 갖는 양극탭(113b)은 부착 영역 (114b)이 삼각 형태가 아닌 곡면 형태로 형성될 수 있다. 물론, 이에 따라 양극 무지부(116b) 역시 삼각 형태가 아닌 곡면 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 부착 영 역(114b)은 삼각 형태에 비해 면적이 더욱 감소한 곡면 형태인 동시에, 끝단이 뾰족하지 않고 뭉뚝(blunt)한 형태를 한다. 또한, 상기 양극 무지부(116b) 역시 삼각 형태에 비해 면적이 더욱 감소한 곡면 형태인 동시에, 끝단이 뾰족하지 않고 뭉뚝한 형태를 한다. 따라서, 상기 감소한 면적만큼 양극 활물질(112)의 코팅량이 증가한다. 물론, 이에 따라 전극 조립체 및 이를 채용한 이차 전지의 용량은 상대적으로 증가한다.
또한, 상기 양극탭(113b)의 부착 영역(114b)은 사각 형태 또는 삼각 형태에서와 같은 뾰족한 부분이 없기 때문에, 전극 조립체의 제조 공정중 양극탭(113b)이 양극 집전판 또는 양극 활물질을 손상시키지 않는다. 즉, 전극 조립체의 제조 공정중 양극탭에 의한 손상 현상이 방지된다.
한편, 상기 양극판(110b)뿐만 아니라 도시되지 않은 음극판 역시 음극탭의 부착 영역이 곡면 형태로 형성되고, 음극 무지부 역시 곡면 형태로 형성된다.
따라서, 상기와 같은 구조의 양극판 및 음극판이 여러장 적층될 때, 양극탭 및 음극탭과 대응되는 영역의 두께가 더 두꺼워지지 않는다. 즉, 모든 영역에서 전극 조립체의 두께가 균일해진다. 더불어, 양극판 및 음극판에서 각각 양극 활물질 및 음극 활물질의 코팅량이 더 증가함으로써, 전극 조립체 및 이를 채택한 이차 전지의 용량이 더욱 증가한다. 물론, 양극탭의 부착 영역 및 음극탭의 부착 영역이 곡면 형태로 형성됨으로써, 양극탭 및 음극탭을 각각 양극판 및 음극판에 부착할 때, 양극탭 및 음극탭의 충격에 의한 양극판 및 음극판의 손상 현상을 방지할 수 있다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 결합 평면도, 분해 사시도 및 도 5a의 5-5선 단면도이다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 양극판(210), 음극판(220) 및 세퍼레이터(230)를 포함한다.
상기 양극판(210)은 양극 집전판(211), 양극 활물질(212), 양극탭(213) 및 양극 절개부(216)를 포함한다. 여기서, 상기 양극 집전판(211), 양극 활물질(212), 양극탭(213)은 앞에서 설명한 것과 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 양극탭(213)은 상기 양극 집전판(211)의 제1면(211a)으로서, 하기할 음극판(220)의 음극 절개부(226)와 대응되는 영역에 부착된다.
상기 양극 절개부(216)는 하기할 음극판(220)의 음극탭(223)과 대응되는 영역에 형성된다. 즉, 상기 양극 절개부(216)는 상기 양극판(210) 중에서 하기할 음극탭(223)의 부착 영역(224)과 대응되는 형태로 절개되어 형성된다. 다르게 표현하면, 상기 양극 절개부(216)는 양극 집전판(211) 및 양극 활물질(212)이 없는 영역이다.
상기 음극판(220)은 음극 집전판(221), 음극 활물질(222), 음극탭(223) 및 음극 절개부(226)를 포함한다. 여기서, 상기 음극 집전판(221), 음극 활물질(222), 음극탭(223)은 앞에서 설명한 것과 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 음극탭(223)은 상기 음극 집전판(221)의 제1면(221a)으로서, 상기 양극판(210)의 양극 절개부(216)와 대응되는 영역에 부착된다.
상기 음극 절개부(226)는 상기 양극판(210)의 양극탭(213)과 대응되는 영역에 형성된다. 즉, 상기 음극 절개부(226)는 상기 음극판(220) 중에서 상기 양극탭(213)의 부착 영역(214)과 대응되는 형태로 절개되어 형성된다. 다르게 표현하면, 상기 음극 절개부(226)는 음극 집전판(221) 및 음극 활물질(222)이 없는 영역이다.
이와 같이 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 양극판(210)의 양극탭(213)과 대응되는 음극판(220)에 음극 절개부(226)가 형성되고, 또한 음극판(220)의 음극탭(223)과 대응되는 양극판(210)에 양극 절개부(216)가 형성됨으로써, 전극 조립체(200)중 양극탭(213) 및 음극탭(223)과 대응되는 영역이 상대적으로 더 두꺼워지지 않는다. 즉, 양극탭(213)의 두께는 음극 절개부(226)에 의해 상쇄되고, 음극탭(223)의 두께는 양극 무지부(216)에 의해 상쇄되기 때문에, 양극탭(213) 및 음극탭(223)과 대응되는 영역의 두께가 상대적으로 더 두꺼워지지 않는다. 다르게 표현하면, 모든 영역에서 전극 조립체(200)의 적층 두께가 균일해진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 양극탭(213)을 제외한 양극 집전판(211)의 전체 제1면(211a)에 양극 활물질(212)이 코팅되고, 양극 절개부(216)를 제외한 양극 집전판(211)의 전체 제2면(211b)에 양극 활물질(212)이 코팅된다. 더욱이, 음극탭(223)을 제외한 음극 집전판(221)의 전체 제1면(221a)에 음극 활물질(222)이 코팅되고, 음극 절개부(226)를 제외한 음극 집전판(221)의 전 체 제2면(221b)에 음극 활물질(222)이 코팅된다. 따라서, 탭 및 절개부를 제외한 전체 표면에 활물질이 코팅됨으로써, 전극 조립체 및 이를 채용한 이차 전지의 용량이 증가한다.
이하의 설명에서는, 실질적으로 상기 양극판(210)과 음극판(220)이 동일한 형태를 하므로, 상기 양극판(210)을 예로 하여 설명한다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 일례를 도시한 평면도, 도 6a의 6-6선 단면도 및 저면도이다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 양극판(210)은 제1면(211a) 및 제2면(211b)을 갖는 양극 집전판(211)과, 양극 집전판(211)의 제1면(211a) 및 제2면(211b)에 코팅된 양극 활물질(212)과, 상기 양극 집전판(211)의 제1면(211a)에 부착된 양극탭(213)과, 상기 양극 집전판(211)이 절개되어 형성된 양극 절개부(216)를 포함한다.
여기서, 상기 양극탭(213)은 상기 양극 집전판(211)의 제1면(211a)에 부착되는 부착 영역(214)과, 상기 부착 영역(214)으로부터 외부로 일정 길이 연장된 연장 영역(215)을 포함한다. 또한, 상기 양극 절개부(216)는 상기 부착 영역(214)과 이격된 위치로서, 상기 부착 영역(214)과 대응되는 형태로 형성된다. 일례로, 상기 부착 영역(214)이 대략 사각 형태로 형성될 경우, 상기 양극 절개부(216) 역시 사각 형태로 형성된다. 실질적으로, 상기 절개부는 상호간 대략 직각을 이루는 두개의 변으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 도시되지는 않았지만 음극판 역시 상기 양극판(210)의 구조와 동일한 형태로 형성된다. 따라서, 상기와 같은 구조의 양극판 및 음극판이 여러장 적층될 때, 양극탭 또는 음극탭과 대응되는 부분이 더 두꺼워지지 않는다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 양극판(210a)은 양극탭(213a) 및 양극 절개부(216a)가 앞에서 설명한 것과 다르다.
상기 양극탭(213a) 중에서 부착 영역(214a)은 대략 삼각 형태로 형성되고, 상기 양극 절개부(216a) 역시 삼각 형태로 형성된다. 실질적으로, 상기 양극 절개부(216a)는 하나의 직선면으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 하여, 양극 활물질(212)의 코팅량을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 물론, 상기와 같은 구조의 양극판(210a) 및 음극판이 여러장 적층될 때, 양극탭 또는 음극탭과 대응되는 부분이 더 두꺼워지지 않는다. 따라서, 전극 조립체의 두께가 균일해진다.
도 8a에 및 도 8b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 또 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양극판(210b)은 양극탭(213b) 및 양극 절개부(216b)가 앞에서 설명한 것과 다르다.
상기 양극탭(213b) 중에서 부착 영역(214b)은 대략 곡면을 포함하여 형성되고, 양극 무지부(216b) 역시 곡면을 포함하여 형성된다. 실질적으로, 상기 양극 절개부(216b)는 하나의 곡면으로 이루어질 수 있다.
따라서 양극 활물질(212)의 코팅량을 상대적으로 더 증가시킬 수 있다. 물론, 상기와 같은 구조의 양극판(210b) 및 음극판이 여러장 적층될 때, 양극탭 또는 음극탭과 대응되는 부분이 더 두꺼워지지 않는다. 따라서, 전극 조립체의 두께가 균일해진다. 더불어, 양극탭(213b)의 부착 영역(214b)에는 사각형이나 삼각형에서와 같은 날카로운 끝단이 존재하지 않는다. 따라서 전극 조립체(200)의 제조 공정중 양극탭(213b)의 끝단이 뭉뚝(blunt)하기 때문에, 양극판(210b)이 손상되지 않게 된다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지(300)는 전극 조립체(100)와, 상기 전극 조립체(100)가 실장되는 파우치 케이스(320)를 포함한다. 물론, 상기 전극 조립체(100) 대신 전극 조립체(200)가 상기 파우치 케이스(320)에 실장될 수도 있다.
상술한 바와 같이 전극 조립체(100)는 양극판(110)과, 음극판(120)과, 세퍼레이터(130)가 적층되어 형성된다. 또한, 상기 양극판(110)에 접속된 모든 양극탭(113)은 하나의 상대적으로 두꺼운 양극 리드(311)에 용접된다. 더불어, 음극 판(120)에 접속된 모든 음극탭(123)은 하나의 상대적으로 두꺼운 음극 리드(312)에 용접된다. 더불어, 상기 양극 리드(311) 및 음극 리드(312)는 상기 파우치 케이스(320)의 외측으로 소정 길이 연장된다.
한편, 상기 파우치 케이스(320)는 상기 전극 조립체(100)를 실장하기 위해 캐비티(321)를 갖는 하부 케이스(322), 상기 하부 케이스(322)를 덮는 상부 케이스(323)를 포함한다. 더불어, 상기 하부 케이스(322)의 세방향 둘레에는 상기 상부 케이스(323)와 열융착되는 융착부(322a)가 형성된다. 또한, 상기 하부 케이스(322)와 상기 상부 케이스(323)의 경계 영역에는 접힘선(322b)이 형성된다. 물론, 이러한 파우치 케이스(320)에는 액체 전해액 또는 폴리머 전해액이 전극 조립체(100)와 함께 수용됨은 당연하다.
이와 같이 하여 본 발명에 따른 이차 전지(300)는 활물질의 코팅량이 상대적으로 증가된 전극 조립체(100)를 포함함으로써, 전지 용량이 증가된다. 더불어, 양극탭(113) 및 음극탭(123)의 부착 영역(214)이 곡면 형태로 형성됨으로써, 제조 공정중 양극판(110) 및 음극판(120)의 손상 현상이 최소화된다. 더불어, 양극탭(113) 및 음극탭(123)의 부착 영역(114)과 대응되는 영역에 무지부 또는 절개부가 형성됨으로써, 양극판(110) 및 음극판(120)의 두께가 균일해진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명의 한 실시예는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 한 실시예의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 한 실시예의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 결합 평면도, 분해 사시도 및 도 1a의 1-1선 단면도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 일례를 도시한 평면도, 도 2a의 2-2선 단면도 및 저면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 4a에 및 도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 또 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 결합 평면도, 분해 사시도 및 도 5a의 5-5선 단면도이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 일례를 도시한 평면도, 도 6a의 6-6선 단면도 및 저면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 8a에 및 도 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체중에서 양극판의 또 다른예를 도시한 평면도 및 저면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 분해 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명의 한 실시예에 따른 전극 조립체
110; 양극판 111; 양극 집전판
111a; 제1면 111b; 제2면
112; 양극 활물질 113; 양극탭
114; 부착 영역 115; 연장 영역
116; 양극 무지부 120; 음극판
121; 음극 집전판 121a; 제1면
121b; 제2면 122; 음극 활물질
123; 음극탭 124; 부착 영역
125; 연장 영역 126; 음극 무지부
130; 세퍼레이터
200; 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체
300; 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지

Claims (16)

  1. 양극 활물질 및 양극탭을 갖는 양극판;
    음극 활물질 및 음극탭을 갖는 음극판; 및,
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 양극탭과 대응되는 상기 음극판에는 음극 무지부가 형성되고,
    상기 음극탭과 대응되는 상기 양극판에는 양극 무지부가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극판은
    제1면과 제2면을 갖는 양극 집전판을 포함하고,
    상기 제1면에 상기 양극탭이 부착되고,
    상기 양극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 양극 활물질이 코팅되며,
    상기 제2면중 상기 음극탭과 중첩되는 위치에 상기 양극 무지부가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 양극탭은
    상기 양극판에 부착된 부착 영역을 포함하고,
    상기 음극 무지부는
    상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부착 영역은
    사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음극판은
    제1면과 제2면을 갖는 음극 집전판을 포함하고,
    상기 제1면에 상기 음극탭이 부착되고,
    상기 음극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 음극 활물질이 코팅되며,
    상기 제2면중 상기 양극탭과 중첩되는 위치에 상기 음극 무지부가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극탭은
    상기 음극판에 부착된 부착 영역을 포함하고,
    상기 양극 무지부는
    상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 부착 영역은
    사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 양극 활물질 및 양극탭을 갖는 양극판;
    음극 활물질 및 음극탭을 갖는 음극판; 및,
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 양극탭과 대응되는 상기 음극판에는 음극 절개부가 형성되고,
    상기 음극탭과 대응되는 상기 양극판에는 양극 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극판은
    제1면과 제2면을 갖는 양극 집전판을 포함하고,
    상기 제1면에 상기 양극탭이 부착되고,
    상기 양극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 양극 활물질이 코팅되며,
    상기 양극 집전판중 상기 음극탭과 중첩되는 위치에 상기 양극 절개부가 형 성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 양극탭은
    상기 양극판에 부착된 부착 영역을 포함하고,
    상기 음극 절개부는
    상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부착 영역은
    사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 음극판은
    제1면과 제2면을 갖는 음극 집전판을 포함하고,
    상기 제1면에 상기 음극탭이 부착되고,
    상기 음극탭을 제외한 상기 제1면 및 상기 제2면에 음극 활물질이 코팅되며,
    상기 음극 집전판중 상기 양극탭과 중첩되는 위치에 상기 음극 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 음극탭은
    상기 음극판에 부착된 부착 영역을 포함하고,
    상기 양극 절개부는
    상기 부착 영역과 중첩되는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부착 영역은 사각 형태, 삼각 형태 및 곡면 형태중 선택된 어느 하나의 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  15. 제 1 항 내지 상기 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 전극 조립체를 포함하여 이루어진 이차 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 파우치 외장재에 내장됨을 특징으로 하는 전지.
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