KR20120017595A - 젤리 롤 및 이를 구비한 전극 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 젤리 롤 및 이를 구비한 전극 조립체에 대한 것으로서, 본 발명에 의한 젤리롤은 제1 및 제2 보조 집전체, 권심 절연층 및 전극 플레이트를 포함한다. 제1 및 제2 보조 집전체는 서로 이격되고, 반대측 단부에 각각 권심돌기가 형성된다. 권심 절연층은 상기 보조 집전체 사이 및 상기 보조 집전체와 외부를 절연시킨다. 전극 플레이트는 세퍼레이터, 제1전극 플레이트, 세퍼레이터 및 제2 전극 플레이트 순으로 적층하여 형성되고, 상기 권심 절연층 외부에 권취된다.
본 발명에 따르면 권취 작업을 보다 용이하게 할 수 있으며, 보조 집전체가 주 집전판에 견고하게 고정됨으로써 이차 전지의 충방전시 뒤틀림(Deform)이 최소화 되고, 낙하 시에도 충분한 강성을 유지할 수 있다.

Description

젤리 롤 및 이를 구비한 전극 조립체{Jelly-roll and electrode assembly having the same}
본 발명은 젤리 롤 및 이를 구비한 전극 조립체에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 작업이 용이하고 구조적 안정성을 갖는 젤리 롤과 전극 조립체에 대한 것이다.
이차전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학전지이다. 최근 정보통신기기의 급속한 보급 추세와 대용량 고출력을 필요로 하는 자동차용 전지의 출현에 따라 이차전지는 높은 전압과 고에너지 밀도의 용량특성을 갖는 리튬이차전지를 필요로 하게 되었다.
모든 재료는 전지의 구성이 가능하지만, 실용적인 전지는 용량이 커야 한다. 이는 사용 전위 구간에서 충전 및 방전전기량이 큰 재료이어야 한다. 용량은 중량 특성인 비용량(specific capacity )과 체적특성인 용량밀도(capacity density )로 구분할 수 있다. 고비용량과 함께 고밀도재료로서 고용량 밀도를 갖추어야 상품적 부가가치가 높은 전지라고 할 수 있다.
한편, 리튬 이온 이차전지의 주요구성은 양극 활물질, 음극 활물질, 전해액, 분리막 등으로 구성된다. 현재 양극 활물질은 LiCoO2가 주류를 이루고 있으며, 음극재료로서는 리튬을 이온형으로 흡장, 방출이 가능한 흑연 등의 탄소재료를 사용하고 있다.
본 발명의 과제는 권취 작업이 용이한 젤리 롤을 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 불필요한 공간을 최소화 할 수 있는 단자부 및 집전부를 구비한 전극 조립체를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 젤리 롤이 견고하게 고정되어 충방전시 뒤틀림(Deform)이 최소화 되고, 외부 충격에 강한 구조를 갖는 전극 조립체를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 젤리롤은 제1 및 제2 보조 집전체, 권심 절연층 및 전극 플레이트를 포함한다. 제1 및 제2 보조 집전체는 서로 이격되고, 반대측 단부에 각각 권심돌기가 형성된다. 권심 절연층은 상기 보조 집전체 사이 및 상기 보조 집전체와 외부를 절연시킨다. 전극 플레이트는 세퍼레이터, 제1전극 플레이트, 세퍼레이터 및 제2 전극 플레이트 순으로 적층하여 형성되고, 상기 권심 절연층 외부에 권취된다.
또한 상기 제1 전극 플레이트는 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부로 구분되고, 상기 제2 전극 플레이트는 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부로 구분된다. 이 때 상기 전극 플레이트는 세퍼레이터의 일측면부에는 양극 무지부가 노출되고, 타 측면부에는 음극 부지부가 노출되도록 적층된다.
또한 제1 보조 집전체는 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 중 적어도 어느 하나의 합금일 수 있다.
또한 제2 보조 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈 중 적어도 어느 하나의 합금일 수 있다.
또한 상기 권심 돌기는 하나의 보조 집전체에 둘 이상 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 전극 조립체는 제1 및 제2 보조 집전체, 권심 절연층, 전극 플레이트, 제1 및 제2 주 집전체 및 집전체 절연부를 포함한다.
제1 및 제2 보조 집전체는 서로 이격되고, 반대측 단부에 각각 권심돌기가 형성된다. 권심 절연층은 상기 보조 집전체 사이 및 상기 보조 집전체와 외부를 절연시킨다. 전극 플레이트는 세퍼레이터, 제1전극 플레이트, 세퍼레이터 및 제2 전극 플레이트 순으로 적층하여 형성되고, 상기 권심 절연층 외부에 권취된다. 제1 및 제2 주 집전체는 상기 권심 돌기를 수용하는 권심 돌기 수용구가 형성되는 측면플레이트와 상기 측면플레이트로부터 직각방향으로 연장형성되고 전극 단자가 형성되는 캡플레이트를 구비한다. 집전체 절연부는 상기 제1 및 제2 주 집전체의 캡플레이트를 연결한다.
또한 상기 제1 및 제2 주 집전체와 상기 집전체 절연부는 일체형으로 형성될 수 있다.
또한 상기 제1 전극 플레이트는 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부로 구분되고, 상기 제2 전극 플레이트는 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부로 구분될 수 있다. 이 때 상기 전극 플레이트는 세퍼레이터의 일측면부에는 양극 무지부가 노출되고, 타 측면부에는 음극 부지부가 노출되도록 적층될 수 있다.
나아가 상기 제1 및 제2 주 집전체의 측면플레이트에는 접착제가 투입되는 접착제 투입구가 형성될 수 있다.
더 나아가 상기 접착제 투입구에 투입되는 접착제는 도전성인 전극 조립체일 수 있다. 또한 상기 접착제는 상기 제1 주 집전체와 양극 무지부간과 상기 제2 주집전체와 음극 무지부간을 접착할 수 있다.
더 나아가 상기 접착제는 상기 제1 보조 집전체와 양극 무지부간과 상기 제2 보조 집전체와 음극 무지부간을 접착할 수 있다.
또한 상기 권심 돌기는 하나의 보조 집전체에 둘 이상 형성될 수 있다.
나아가 상기 접착제 투입구는 상기 권심 돌기 사이에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
또한 상기 권심 돌기 수용구에 도전성 접착제가 투입될 수 있다.
또한 상기 권심 돌기 수용구와 상기 권심 돌기 수용구에 삽입된 권심 돌기는 용접에 의한 용착부가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면 권취 작업 시 권심의 역할을 할 수 있는 보조 집전체를 구비함으로써 권취 작업을 보다 용이하게 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 불필요한 공간의 최소화를 통하여 이차전지의 합제 밀도를 최대한 높여서 고출력의 전지의 제조가 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 보조 집전체가 주 집전체에 견고하게 고정됨으로써 이차 전지의 충방전시 뒤틀림(Deform)이 최소화 되고, 낙하 시에도 충분한 강성을 유지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 보조 집전체의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 보조 집전체와 권심 절연층의 모습을 나타내는 투시도이다.
도 3a는 전극 플레이트의 절개된 모습을 나타내는 평면도이다.
도 3b는 전극 플레이트의 적층된 모습을 나타내는 측면도이다.
도 4a는 일 실시예에 의한 젤리롤을 권취하는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4b는 일 실시예에 의한 권취된 젤리롤의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 의한 집전부의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 집전부와 젤리롤의 연결된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 전착제를 도포하는 모습을 나타내는 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 '상하좌우' 등 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다.
본 실시예는 크게 젤리롤(100)과 집전부(200)로 구분할 수 있다. 이하 상세히 설명한다.
젤리롤(100)은 다시 보조 집전체(110), 권심 절연층(120) 및 절연 플레이트(150)로 구성된다. 보조 집전체(110)는 제1 보조 집전체(110a) 및 제2 보조 집전체(110b)로 구분된다. 이 때 설명의 편의를 위하여 제1 보조 집전체 (110a)양극 보조 집전체라 하고, 제2 보조 집전체(110b)를 음극 보조 집전체라 가정한다.
양극 보조 집전체(110a)와 음극 보조 집전체(110b)는 사각형의 플레이트 형상으로 형성된다. 양극 집전체(110a)와 음극 집전체(110b)는 서로 이격된 상태로 배치된다. 또한 양극 보조 집전체(110a)에는 음극 보조 집전체(110b)의 반대측 단부에 권심돌기(111)가 형성되고, 음극 보조 집전체(110b)에도 양극 보조 집전체(110a)의 반대측 단부에 권심돌기(111)가 형성된다. 권심돌기(111)는 후술할 전극 플레이트(150; 도 2 참조)를 권취하여 젤리롤을 제조하는 단계에서 권심역할을 하게 된다. 이 때 권취기(300; 도 4a 참조)에 권심돌기(111)가 잘 고정되도록 하나의 보조 집전체에 둘 이상의 권심돌기(111)를 형성할 수 있다.
한편, 양극 보조 집전판(110a)으로는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금을 사용할 수 있으며, 음극 보조 집전판(110b)으로는 구리(Cu) 또는 구리 합금을 사용할 수 있다.
권심 절연층(120)은 절연 재질로서 상술한 보조 집전판(110)의 외부를 둘러쌓도록 조형(Molding)된다. 권심 절연층(120)은 양극 보조 집전체(110a)와 음극 보조 집전체(110b)의 사이를 절연시키고, 보조 집전체(110)와 후술할 전극 플레이트(150)를 절연시키게 된다.
[도 3a] 및 [도 3b]를 참조하여 전극 플레이트(150)를 설명한다. [도 3a]는 전극 플레이트(150)의 일부를 절개한 평면도이며, [도 3b]는 전극 플레이트(150)의 측면도이다. 전극 플레이트(150)는 제1전극 플레이트(160)와 제2전극 플레이트(170) 및 세퍼레이터(180)를 구비한다. 다만 설명의 편의를 위하여 이하 제1전극을 양극으로 제2전극을 음극으로 설정하여 설명한다.
양극 플레이트(160)는 양극 집전체의 양면 혹은 단면에 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층(161)과 양극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부 (162)로 구분될 수 있다. 양극 집전체로는 높은 도전성을 가진 물질로서 화학적 안정성이 높은 재료를 주로 사용하게 된다. 예컨대, 양극 집전체로는 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등이 사용될 수 있다. 양극 활물질층(161)은 양극 활물질과 도전재 및 바인더를 용매와 함께 혼합하여 슬러리 형태로 만든 후, 상기 슬러리를 양극 집전체에 도포함으로써 형성될 수 있다. 음극 플레이트(170)에는 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층(171)과, 음극활물질이 도포되지 않은 음극 무지부 (172)로 구분된다. 음극플레이트(170)는 전도성 금속, 예컨대 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈 등으로 형성될 수 있다. 음극 활물질층(171)은 음극 활물질 및 상기 음극 활물질의 결합력을 향상시키는 바인더를 용매와 혼합하여 슬러리 형태로 만든 후, 상기 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 형성될 수 있다.
세퍼레이터(180)는 양극 활물질층(161)과 음극 활물질층(171) 사이에 개재된다. 세퍼레이터(180)는 이온의 통로가 되는 동시에 제1 전극 플레이트(160)와 음극 플레이트(170)가 직접 접촉하는 것을 막는 기능을 한다. 따라서, 세퍼레이터 (180)는 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막으로 형성된다. 예컨대, 세퍼레이터(180)로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리불화비닐리덴을 포함하는 다공질 필름이나 부직포 등을 사용할 수 있다.
이차 전지에 사용되는 전극 조립체는 권취형 전극 조립체, 적층형 전극 조립체 등으로 분류될 수 있다. 권취형 전극 조립체는 길게 연장된 시트형의 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 절연된 상태에서 권취한다. 권취형 전극 조립체의 경우, 전지의 용량을 높이는 가장 손쉬운 방법 중 하나는 권취수를 증가시키는 것이다. 그러나 권취수를 증가시킬수록 전극 조립체를 구성하는 극판들 또는 세퍼레이터가 이탈하여 전극 조립체가 변형되기 쉽다. 또한, 심한 경우에는 양극판과 음극판이 직접 접촉하여 단락 등이 발생할 수 있다.
[도 3b]를 참조하여 전극 플레이트(150)의 적층구조에 대하여 설명한다. 전극 플레이트(150)는 세퍼레이터(180), 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180) 및 음극 플레이트(170) 순으로 적층하여 형성된다. 이 때 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180), 음극 플레이트(170) 및 세퍼레이터(180)의 순으로 적층되어도 무방하다. 권취 시 이러한 층간 구조가 반복되기 때문이다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 양극 플레이트(160)는 양극 활물질층(161)과 양극 무지부(162)로 구분되고, 음극 전극 플레이트(170)는 음극 활물질층(171)과 음극 무지부(172)로 구분된다. 세퍼레이터(180) 상에 양극 플레이트(160)가 적층되는 경우 세퍼레이터(180)의 일측면부로 양극 무지부(162)가 노출되도록 한다. 마찬가지로 세퍼레이터(180) 상에 음극 플레이트(170)가 적층되는 경우 세퍼레이터(180)의 타 측면부로 음극 무지부(172)가 노출되도록 한다. 이러한 전극 플레이트(170)를 권취하게 되면 결국 [도 4b]에 도시된 바와 같이 세퍼레이터(180)의 일측면에는 양극 무지부(162)가 노출되고, 타측면에는 음극 무지부(172)가 노출된다.
[도 4a] 및 [도 4b]를 참조하여 권취 단계를 설명한다. [도 4a]는 젤리롤(100)을 권취하는 모습을 나타내는 사시도이다. [도 4b]는 권취된 젤리롤(100)의 모습을 나타내는 사시도이다.
권취기(300)는 공급되는 전극 플레이트(160)를 상술한 권심 절연층 외부에 권취(Winding)하기 위한 장치이다. 권취기(300)는 서보모터의 회전축 상에 권심 돌기(111)를 수용 및 고정시킬 수 있는 권심 돌기 고정부(310)를 구비하여 권취 작업을 진행한다. 이 때 양극 플레이트(160), 세퍼레이터(180) 및 음극 플레이트(170)의 위치 정렬(Align)이 중요하기 때문에 가지런히 감기도록 한다.
한편, 각 보조 집전체(110)는 단락의 위험성을 고려하여 권심돌기(111)만 노출되도록 권취되는 것이 바람직하다.
[도 5]를 참조하여 집전부(200)를 설명한다. [도 5]는 집전부의 모습을 나타내는 사시도이다. 한편, 주 집전체(210)는 양극측의 측면플레이트(210a)와 캡플레이트(210c), 음극측의 측면플레이트(210b)와 캡플레이트(210d)를 통칭하는 의미로 사용한다. 주 집전체(210)는 하나의 플레이트를 직각으로 두 번 절곡한 형상으로 형성된다. 이 때 마주보는 두 플레이트를 측면플레이트(210a, 210b)라 하고 두 측면 플레이트(210a, 210b)를 연결하는 부분을 캡 플레이트(210c, 210d)라고 한다. 두 캡 플레이트(210c, 210d)사이에는 집전체 절연부(230)가 구비되어 절연시키게 된다. 한편, 측면플레이트(210a, 210b), 캡플레이트(210c, 210d) 및 집전체 절연부(230)는 공정상 이중 사출 등의 방법으로 일체형으로 형성될 수도 있고 각각의 구성을 제조한 뒤에 용접이나 납땜 방식을 이용하여 연결할 수도 있다.
측면플레이트(210a, 210b)에는 권심 돌기 수용구(212)가 형성된다. 권심돌기 수용구(212)는 상술한 보조 집전체(110a, 110b)에 형성된 권심 돌기(111)가 삽입된다. 또한 측면플레이트(210a, 210b)에는 접착제 투입구(211)가 형성될 수 있다. 접착제 투입구(211)는 권취된 젤리롤(100)이 집전부(200)에 삽입된 후 접착제가 투입된다. 이 때 접착제 투입구(211)는 둘 이상 형성된 권심돌기 수용구(212) 사이에 구비될 수 있다. 권심돌기 수용구(212) 사이에 구비된 접착제 투입구(211)로 도전성 접착제가 투입되는 경우 보조 집전체(110)에까지 도전성 접착제가 미칠 수 있게 된다. 한편, 측면 플레이트(210a, 210b)와 캡플레이트(210c, 210d)는 상술한 보조 집전체와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
[도 6]을 참조하여 젤리롤(100)과 집전부(200)의 연결 과정을 설명한다. [도 6]은 젤리롤(100)과 집전부(200)가 연결된 상태를 나타내는 사시도이다. 젤리롤(100)의 두 권심 돌기(111)가 집전부(200)의 측면플레이트(210a, 210b)에 형성된 권심돌기 수용구(212)에 삽입됨으로써 젤리롤(100)과 집전부(200)가 연결된다. 이 때 삽입되는 젤리롤(100)을 가이드하고, 젤리롤(100)이 연결된 후에는 젤리롤(100) 양측에 형성되어 있는 양극 및 음극 무지부(162, 172)가 이탈하는 것을 방지하기 위한 젤리롤 가이드부(215)를 구비할 수 있다. 젤리롤 가이드부(215)는 측면플레이트(210a, 210b)의 양측면으로부터 캡플레이트(210c, 210d) 방향으로 연장형성된다.
연결이 완료된 후 [도 6]에 도시된 바와 같이 접착제 투입구(211)로는 내부의 양극 또는 음극 무지부(162, 172)를 관찰할 수 있으며, 상술한 권심돌기 수용구(212)로는 내부로부터 삽입된 권심돌기(111)를 관찰할 수 있다.
[도 7]을 참조하여 접착제 도포 과정을 설명한다. [도 7]은 접착제를 도포하는 과정을 나타내는 개략도이다. 먼저 보조측판(400)을 하나의 측면플레이트(210a, 210b)와 평행하게 인접하도록 구비한다. 다음으로 보조측판(400) 상에 접착제(42)를 일정량 도포한 후 블레이드(410)로 측면플레이트(210a, 210b)에 이르기 까지 접착제(420)를 긁어 올리게 된다. 이러한 과정을 통하여 접착제(420)는 권심돌기 수용구(212) 및 접착제 투입구(211)를 통하여 젤리롤(100)에까지 투입된다.
이 때 접착제(420)는 전도성 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 접착제(420)는 양극측 측면 플레이트(100a)와 양극 무지부(162)를 접착하고, 음극측 측면플레이트(210a)와 음극 무지부(172)를 접착할 수 있다. 이와는 별도로 또는 동시에 접착제(420)는 양극 보조 집전체(110a)와 양극 무지부간(162)을 접착하고 음극 보조 집전체(110b)와 음극 무지부(172)를 접착할 수 있다.
한편, 전도성 접착제를 사용하지 않는 경우에는 앞서 설명한 전극 플레이트(150)의 각 무지부(162, 172)와 보조 집전체(110a, 110b)간 또는 전극 플레이트(150)의 각 무지부(162, 172)와 측면플레이트(210a, 210b)를 연결하는 전도성 연결부재를 별도로 구비하여야 한다.
도전성 접착제(420)를 도포한 후 다음공정에서는 UV 조사 방식등에 의해 이차전지의 분리막(Separator)등이 손상되지 않도록 가열하고, 도전성 접착제를 저온 경화 시키게 된다.
한편, 젤리롤(100)과 집전부(200)의 고정력을 향상시키기 위하여 접착제 투입 전에 권심 돌기 수용구(212)와 권심 돌기 수용구(212)에 삽입된 권심 돌기(111)를 용접할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 젤리롤 및 이를 구비한 전극 조립체로 구현될 수 있다.
100: 젤리롤
110, 110a, 110b: 보조 집전체 111: 권심돌기
120: 권심 절연층 150: 전극 플레이트
160: 양극 플레이트 161: 양극 활물질층
162: 양극 무지부 170: 음극 플레이트
171: 음극 활물질층 172: 음극 무지부
180: 세퍼레이터 200: 집전부
210: 주 집전체 210a, 210b: 측면플레이트
210c, 210d: 캡 플레이트 211: 접착제 투입구
212: 권심돌기 수용구 230: 집전체 절연부
241: 양극 단자 242: 음극 단자

Claims (20)

  1. 반대측 단부에 각각 권심돌기가 형성되는 제1 및 제2 보조 집전체;
    상기 보조 집전체 사이 및 상기 보조 집전체와 외부를 절연시키는 권심 절연층; 및
    제1 전극 플레이트와 제2 전극 플레이트와 상기 제1 전극플레이트 및 제2 전극 플레이트간을 절연시키는 세퍼레이터가 적층하여 형성되고, 상기 권심 절연층 외부에 권취되는 전극 플레이트:를 포함하는 젤리롤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 플레이트는 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 구비하고,
    상기 제2 전극 플레이트는 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 구비하며,
    상기 전극 플레이트는 세퍼레이터의 일측면부에는 양극 무지부가 노출되고, 타 측면부에는 음극 부지부가 노출되도록 적층되는 젤리롤.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 보조 집전체는 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 중 적어도 어느 하나의 합금인 젤리롤.
  4. 제2항에 있어서,
    제2 보조 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈 중 적어도 어느 하나의 합금인 젤리롤.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 권심 돌기는 하나의 보조 집전체에 둘 이상 형성되는 젤리 롤.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보조 집전체와 제2 보조 집전체는 서로 이격되는 젤리 롤.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 보조 집전체와 상기 제2 보조 집전체는 상기 권심돌기만 노출되도록 전극 플레이트로 권취되는 젤리 롤.
  8. 반대측 단부에 각각 권심돌기가 형성되는 제1 및 제2 보조 집전체;
    상기 보조 집전체 사이 및 상기 보조 집전체와 외부를 절연시키는 권심 절연층;
    제1 전극 플레이트와 제2 전극 플레이트와 상기 제1 전극플레이트 및 제2 전극 플레이트간을 절연시키는 세퍼레이터가 적층하여 형성되고, 상기 권심 절연층 외부에 권취되는 전극 플레이트;
    상기 권심 돌기를 수용하는 권심 돌기 수용구가 형성되는 측면플레이트와 상기 측면플레이트로부터 직각방향으로 연장형성되고 전극 단자가 형성되는 캡플레이트를 구비하는 제1 및 제2 주 집전체; 및
    상기 제1 및 제2 주 집전체의 캡플레이트를 연결하는 집전체 절연부;를 포함하는 전극 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주 집전체와 상기 집전체 절연부는 일체형으로 형성되는 전극 조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극 플레이트는 양극 활물질이 도포된 양극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 구비하고,
    상기 제2 전극 플레이트는 음극 활물질이 도포된 음극 활물질층과 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 구비되며,
    상기 전극 플레이트는 세퍼레이터의 일 측면부에는 양극 무지부가 노출되고, 타 측면부에는 음극 부지부가 노출되도록 적층되는 전극 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주 집전체의 측면플레이트에는 접착제가 투입되는 접착제 투입구가 형성되는 전극 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접착제 투입구에 투입되는 접착제는 도전성인 전극 조립체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 제1 주 집전체와 양극 무지부간과 상기 제2 주집전체와 음극 무지부간을 접착하는 전극 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 제1 보조 집전체와 양극 무지부간과 상기 제2 보조 집전체와 음극 무지부간을 접착하는 전극 조립체.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 권심 돌기는 하나의 보조 집전체에 둘 이상 형성되는 전극 조립체.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접착제 투입구는 상기 권심 돌기 사이에 적어도 하나 이상 구비되는 전극 조립체.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 권심 돌기 수용구에 도전성 접착제가 투입되는 전극 조립체.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 권심 돌기 수용구와 상기 권심 돌기 수용구에 삽입된 권심 돌기는 용접에 의한 용착부가 형성되는 전극 조립체.
  19. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보조 집전체와 제2 보조 집전체는 서로 이격되는 젤리 롤.
  20. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보조 집전체와 상기 제2 보조 집전체는 상기 권심돌기만 노출되도록 전극 플레이트로 권취되는 젤리 롤.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE2251078A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-17 Northvolt Ab A secondary cell

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4073210A (en) * 1976-09-10 1978-02-14 Katsuyuki Totsu Screw
US4539272A (en) 1983-12-07 1985-09-03 Gte Government Systems Corporation Electrochemical cell having a plurality of battery stacks
EP1213783A1 (fr) 2000-12-08 2002-06-12 Renata AG Batterie à électrodes bobinées avec dissipateur de chaleur
KR100467690B1 (ko) * 2001-11-06 2005-01-24 삼성에스디아이 주식회사 이차전지의 전극 젤리 롤용 마감 테이프를 구비한 이차전지의 전극 조합체
WO2004105162A1 (ja) * 2003-05-26 2004-12-02 Nec Corporation 二次電池用正極活物質、二次電池用正極、二次電池、および二次電池用正極活物質の製造方法
JP4588331B2 (ja) 2004-02-02 2010-12-01 パナソニック株式会社 角形電池とその製造方法
KR100599714B1 (ko) 2004-06-25 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR20060033643A (ko) 2004-10-15 2006-04-19 주식회사 에너랜드 리벳에 의해 전극탭과 리드선이 접합되는 적층형리튬이차전지의 전극탭 처리방법
JP4553751B2 (ja) 2005-02-25 2010-09-29 三洋電機株式会社 角型二次電池
JP2008016411A (ja) 2006-07-10 2008-01-24 Hissho Go リチウム二次電池の極巻き導電構造
KR101256061B1 (ko) 2006-07-27 2013-04-18 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR100808093B1 (ko) 2006-07-28 2008-03-03 피에이치 유 도날드 리튬 이차 전지의 전극 조립체용 도전성 구조체
US20080076019A1 (en) 2006-09-22 2008-03-27 Wu Donald P H Core Structure for a Square Lithium Secondary Battery
JP5260857B2 (ja) 2006-11-13 2013-08-14 三洋電機株式会社 角形非水電解質二次電池及びその製造方法
TWI377717B (en) * 2006-12-29 2012-11-21 Ind Tech Res Inst Nonaqueous electrolyte having maleimide additives and rechargeable cells employing the same
KR101154884B1 (ko) 2007-01-12 2012-06-18 주식회사 엘지화학 상부 절연체가 젤리-롤에 결합되어 있는 이차전지
JP4976174B2 (ja) 2007-03-26 2012-07-18 日立ビークルエナジー株式会社 密閉型二次電池
DE102007000428A1 (de) * 2007-08-07 2009-02-19 Dilo Trading Ag Wickeldorn, Lithium-Ionen-Zelle und Verfahren zur Polung einer Lithium-Ionen-Zelle mittels eines Wickeldorns
JP5242364B2 (ja) 2008-12-19 2013-07-24 日立ビークルエナジー株式会社 扁平形二次電池
CN201397861Y (zh) 2009-03-31 2010-02-03 天津力神电池股份有限公司 一种方形锂离子电池卷针
JP5211086B2 (ja) 2010-02-08 2013-06-12 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池

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