KR20120105729A - 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20120105729A
KR20120105729A KR1020110023348A KR20110023348A KR20120105729A KR 20120105729 A KR20120105729 A KR 20120105729A KR 1020110023348 A KR1020110023348 A KR 1020110023348A KR 20110023348 A KR20110023348 A KR 20110023348A KR 20120105729 A KR20120105729 A KR 20120105729A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
layer
electrode assembly
material layer
porous polymer
Prior art date
Application number
KR1020110023348A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101292952B1 (ko
Inventor
안창범
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020110023348A priority Critical patent/KR101292952B1/ko
Priority to US13/137,902 priority patent/US9478781B2/en
Publication of KR20120105729A publication Critical patent/KR20120105729A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101292952B1 publication Critical patent/KR101292952B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411—Organic material
    • H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • H01M50/491—Porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H01M50/627—Filling ports
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 전극판을 제조함과 동시에 지그재그(zigzag) 형태로 적층이 가능한 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전극조립체는 다공성 폴리머층; 상기 다공성 폴리머층의 양면에 코팅된 도전성층; 및 상기 도전성층이 노출된 면에 코팅된 활물질층;을 포함한다. 이에 의하면, 공정수를 저감하여 보다 간편하게 고출력의 중대형 전지를 제조할 수 있다. 또한, 이차 전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지{Electrode assembly and secondary battery using the same}
본 발명은 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 간편하게 고출력의 전지를 제조할 수 있는 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지에서 권취형 전극조립체는 양극판과 음극판을 구비하고, 그 사이에 세퍼레이터를 개재한 뒤 권취하여 형성한다. 이때, 양극판과 음극판 각각의 무지부에는 양극탭 및 음극탭이 융착되어 부착된다.
그리고, 스택(stack)형 전극조립체는 복수개의 양극판, 복수개의 음극판 및 그 사이에 개재된 복수개의 세퍼레이터가 순차적으로 적층된 형상일 수 있다. 이때, 각 양극판들 및 음극판들로부터 양극탭 및 음극탭이 인출된다.
그리고 이와 같은 권취형 및 스택형 전극조립체의 양극판 및 음극판은 양극 집전체 및 음극 집전체 각각에 활물질층을 별도로 코팅하여 형성된다. 그리고, 양극판, 음극판 및 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 권취 또는 적층하는 공정이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 전도성을 띠는 물질이 코팅된 다공성 폴리머층의 양면에 각각 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅하여 전극판을 제조함과 동시에 지그재그(zigzag) 형태로 적층이 가능한 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 전극조립체는 다공성 폴리머층; 상기 다공성 폴리머층의 양면에 코팅된 도전성층; 및 상기 도전성층이 노출된 면에 코팅된 활물질층;을 포함한다.
여기서, 상기 다공성 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도전성층은 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 상기 도전성층은 다공성일 수 있다.
이때, 상기 도전성층 및 상기 다공성 폴리머층은 100sec/㎖ 내지 400sec/㎖ 범위의 통기도를 가질 수 있다.
또한, 상기 다공성 폴리머층은 30㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도전성층은 10㎛ 내지 50㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도전성층이 노출된 면에 코팅된 상기 활물질층은 각각 제1 활물질층 및 제2 활물질층을 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 각각 양극성 및 음극성을 띨 수 있다.
그리고, 상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 간헐코팅되어 상기 도전성층이 노출된 무지부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 무지부가 접히며 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
게다가, 상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층이 간헐코팅된 무지부에는 각각 제1 전극탭 및 제2 전극탭이 부착될 수 있다.
본 발명에 따른 이차 전지는 다공성 폴리머층과, 상기 다공성 폴리머층의 일면에 코팅된 도전성층과, 상기 도전성층이 코팅된 상기 다공성 폴리머층 양면에 각각 제1 활물질층 및 제2 활물질층이 코팅된 전극조립체; 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 캔; 및 상기 캔을 밀봉하는 캡조립체;를 포함한다.
여기서, 상기 전해액은 난연성을 띨 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 활물질 코팅과 동시에 전지를 제작할 수 있음으로써, 공정수를 저감하여 보다 간편하게 고출력의 중대형 전지를 제조할 수 있다. 또한, 이차 전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 폴리머층에 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅하는 공정을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 A-A'를 나타내는 단면도.
도 3a는 도 1의 양극 활물질이 도포된 상태를 나타내는 평면도.
도 3b는 도 1의 음극 활물질이 도포된 상태를 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 다공성 폴리머층에 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅한 후, 지그재그 형상으로 절곡시키는 상태를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 전극조립체를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 이차 전지를 나타내는 사시도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 폴리머층에 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅하는 공정을 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극조립체의 제조 시, 양면에 도전성층(11)이 코팅된 다공성 폴리머층(10)은 이송되며 코팅장치(15a, 15b)를 통과한다. 이때, 양극 활물질 코팅장치(15a)로부터 공급되는 양극 슬러리에 의해 제1 도전성층(11a) 상에는 양극 활물질층(12)이 코팅된다. 그리고, 음극 활물질 코팅장치(15b)로부터 공급되는 음극 슬러리에 의해 제2 도전성층(11b) 상에는 음극 활물질층(13)이 코팅된다.
여기서, 양극 슬러리는 용매를 통하여 양극 활물질, 도전제 및 양극바인더가 혼합된 것이다. 그리고, 양극 활물질은 리튬 이차 전지의 양극 화학 반응에 참여하여 전자를 발생시키며, 도전제는 양극 활물질에서 발생한 전자를 제1 도전성층(11a)으로 전달할 수 있다.
양극 활물질로는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi-xCoxO2(0<x>1) 및 LiMnO2 등의 리튬 복합금속 산화물들이 사용되나, 본 발명에서 이의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한, 음극 슬러리는 음극 활물질 및 음극 바인더를 포함한다. 여기서, 음극 활물질로는 하드 카본(hard carbon), 소프트 카본(soft carbon) 및 흑연(graphite) 중 어느 하나를 주로 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 형성된 다공성 폴리머층(10)은 전극조립체의 세퍼레이터 역할을 하게 된다. 이에 의해 다공성 폴리머층(10)은 리튬 이온의 이동을 위한 포어(pore)가 다수개 형성될 수 있다.
여기서, 다공성 폴리머층(10)에 도전성층(11a, 11b)을 코팅함으로써, 다공성 폴리머층(10)이 도전성을 가지는 집전체 역할을 할 수 있으며, 양극 활물질층(12) 및 음극 활물질층(13)과의 접착성을 좋게 할 수도 있다. 그리고, 도전성층(11a, 11b)에 양극 활물질층(12) 및 음극 활물질층(13)이 형성됨에 따라 양,음극 활물질 코팅과 동시에 전지를 제작할 수 있다.
도 2는 도 1의 A-A'를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 도 1의 A-A'는 양극 활물질층(12)과 음극 활물질층(13)이 코팅된 상태를 나타낸다. 이에 의해 도면 상에서 다공성 폴리머층(10)을 기준으로, 상부에는 제1 도전성층(11a)과, 제1 도전성층(11a) 상부에 양극 활물질층(12)이 형성된다. 그리고, 다공성 폴리머층(10) 하부에는 제2 도전성층(11b)와, 제2 도전성층(11b) 하부에 음극 활물질층(13)이 형성된다.
여기서, 다공성 폴리머층(10)은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성될 수 있다. PET는 절연 재질로, 세퍼레이터 역할을 할 수 있다. 그리고, 도전성층(11a, 11b)은 알루미늄(Al)으로 형성될 수 있으며, 다공성일 수 있다. 도전성층(11a, 11b)이 다공성으로 형성되어야지만, 리튬 이온이 양극 활물질층(12)과 음극 활물질층(13)을 자유롭게 이동하며 전지의 충방전이 가능하다.
이때, 다공성 폴리머층(10)은 30㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다. 다공성 폴리머층(10)이 30㎛ 미만의 두께로 형성되면, 미세 통전에 따른 쇼트의 우려가 있다. 그리고, 다공성 폴리머층(10)이 100㎛를 초과하는 두께로 형성되면, 전극조립체의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다.
또한, 도전성층(11a, 11b)은 10㎛ 내지 50㎛ 범위의 두께로 형성될 수 있다. 도전성층(11a, 11b)이 10㎛ 미만으로 형성되면, 공정적인 구현이 어려울 뿐만 아니라 저항이 증가되는 문제점이 있다. 그리고, 도전성층(11a, 11b)이 50㎛를 초과하여 형성되면, 50㎛ 이하일 경우와 비교하여 현저한 효과가 없다.
더욱이, 다공성 폴리머층(10) 및 도전성층(11a, 11b)은 100sec/㎖ 내지 400sec/㎖ 범위의 통기도를 가질 수 있다. 통기도가 100sec/㎖ 미만이면, 미세 쇼트에 의한 불량이 일어날 가능성이 높다. 그리고, 통기도가 400sec/㎖를 초과하면, 고율 특성을 내는데 따른 키네틱 발란스(kinetic balance)를 맞추기가 어렵다. 여기서, 통기도는 일정 면적을 100cc의 공기가 통과하는데 걸리는 시간을 의미하는 것이다.
도 3a는 도 1의 양극 활물질이 도포된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 3b는 도 1의 음극 활물질이 도포된 상태를 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 3a는 양극 활물질층(12)이 도포된 면을 나타내는 것으로, 제1 도전성층(11a) 상에 양극 활물질층(12)이 간헐코팅되어 있다. 즉, 양극 활물질층(12)은 양극 활물질이 코팅된 코팅부라 할 수 있고, 제1 도전성층(11a)은 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부라 할 수 있다.
그리고, 도 3b는 음극 활물질층(13)이 도포된 면을 나타내는 것으로, 제2 도전성층(11b) 상에 음극 활물질층(13)이 간헐코팅되어 있다. 즉, 음극 활물질층(13)은 음극 활물질이 코팅된 코팅부라 할 수 있고, 제2 도전성층(11b)은 음극 활물질이 코팅되지 않은 무지부라 할 수 있다.
여기서, 도전성층(11a, 11b)은 양극 활물질층(12) 하부에만 형성될 수도 있다. 그 이유는 양극 활물질층(12)은 일반적으로 도전성을 지니지 않은 결정성 산화물이고, 음극 활물질층(13)은 기본적으로 도전성을 가지고 있기 때문이다.
또한, 양극 활물질층(12)과 음극 활물질층(13)이 코팅되지 않은 무지부, 즉, 노출된 도전성층(11a, 11b)은 상하 동일한 위치에 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 다공성 폴리머층에 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅한 후, 지그재그 형상으로 절곡시키는 상태를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전극조립체를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 양극 활물질층(12) 및 음극 활물질층(13)이 코팅된 다공성 폴리머층(10, 도 1 참조)을 지그재그 형상으로 접는다. 이때, 양극 활물질층(12) 및 음극 활물질층(13)이 코팅되지 않은 부분, 즉, 도전성층(11a, 11b)이 노출된 부분이 접히며 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.
이에 의해, 양극 활물질층(12)은 양극 활물질층(12)끼리 맞닿고, 음극 활물질층(13)은 음극 활물질층(13)끼리 맞닿도록 겹쳐지므로, 단락이 발생되지 않을 수 있다.
그리고, 노출된 도전성층(11a, 11b)에는 각각 양극탭(16) 및 음극탭(17)이 부착될 수 있다. 양극탭(16) 및 음극탭(17)은 융착에 의해 도전성층(11a, 11b)에 부착될 수 있으며, 이때, 양극탭(16) 및 음극탭(17)은 서로 닿지 않도록 이격되어 있다. 또한, 양극탭(16) 및 음극탭(17)이 전극조립체로부터 인출되는 부분에는 라미네이션 테이프(16', 17')가 감겨져 있다. 라미네이션 테이프(16', 17')는 양극탭(16) 또는 음극탭(17)에서 발생하는 열을 차단하고, 양극탭(16) 또는 음극탭(17)의 가장자리에 의해 전극조립체가 압박받지 않도록 하는 역할을 수행한다.
여기서, 양극탭(16)은 니켈(Ni), 음극탭(17)은 구리(Cu)로 형성될 수 있으나, 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 형성된 전극조립체는 양극집전체 및 음극집전체를 별도로 구비하여 각각에 활물질을 코팅할 필요가 없다. 대신, 도전성층이 코팅된 다공성 폴리머층의 양면에 양극 활물질 및 음극 활물질을 코팅함에 의해 한번에 전지를 제조할 수 있다. 이에 의해 공정수가 저감되어 제조시간이 줄어들 뿐만 아니라 생산성이 향상될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이차 전지를 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 이차 전지는 도 1 내지 도 5에서 설명한 전극조립체 및 전해액(미도시)을 수용하는 캔(80) 및 캔(80)을 밀봉하는 캡조립체를 포함한다. 여기서, 전해액은 난연성을 띨 수 있다. 전해액이 난연성이 아닌 경우에는 미세 쇼트가 발생할 시, 전해액이 연료 역할을 해서 2차 발화 등의 이벤트(event) 등을 발생시킬 수 있다. 하지만, 난연성 전해액의 경우에는 내부 쇼트가 발생하더라도 2차 발화 등의 이벤트 등을 유발하지 않는다.
캔(80)은 개구된 일측으로 전극조립체를 수용하며, 캔(80)의 수평 단면은 모서리가 둥글게 처리된 사각 형상으로 형성된다. 캔(80)의 수평 단면 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 도시되지는 않았으나, 캔(80)의 수평 단면 형상은 사각 형상 또는 타원 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 또한, 캔(80)은 금속재로, 딥드로잉 방식을 이용하여 용이하게 제작할 수 있다.
캡조립체는 캡플레이트(40), 전극단자(30), 절연플레이트(50), 단자플레이트(60) 및 가스켓(35)을 포함한다. 이 중 캡플레이트(40)는 캔(80)의 결합 시에 캔(80)의 개구면을 밀봉하며 캔(80)의 일면을 형성할 수 있다. 이를 위해, 캡플레이트(40)는 용접과 같은 방법을 이용하여 캔(80)의 개구면에 결합될 수 있다. 아울러, 캡플레이트(40)는 절연케이스(70)의 리드통공(72)을 관통하여 인출되는 양극탭(16) 및 음극탭(17) 중 어느 하나와 전기적으로 연결된다. 또한, 캡플레이트(40)에는 가스켓(35)과의 결합을 위한 제1 단자홀(41) 및 전해액의 주입을 위한 전해액주입구(42)가 형성된다. 전해액주입구(42)는 캡플레이트(40)에 형성되며, 캔(80) 내부로 전해액을 주입하는 통로로 이용된다. 그리고, 전해액주입구(42)는 전해액의 주입 후 마개(43)에 의해 밀봉된다.
가스켓(35)은 전극단자(30)와 캡플레이트(40) 간의 절연을 확보하기 위한 것으로, 가스켓(35)에는 전극단자(30)와의 결합을 위한 제1 단자홀(41)이 형성되고, 전극단자(30)는 제1 단자홀(41)을 관통하는 형태로 가스켓(35)에 결합된다.
그리고, 앞서 설명한 절연플레이트(50)는 캡플레이트(40)와 단자플레이트(60) 간의 절연을 위해 그 사이에 삽입된다. 또한, 절연플레이트(50)에는 전극단자(30)가 관통할 수 있도록 제2 단자홀(51)이 형성된다.
또한, 단자플레이트(60)는 제3 단자홀(61)에 의해 전극단자(30)와 전기적으로 연결된다. 또한, 단자플레이트(61)는 양극탭(16) 및 음극탭(17) 중 캡플레이트(40)와 연결되지 않은 단자와 전기적으로 연결된다. 즉, 캡플레이트(40)가 양극탭(16)과 전기적으로 연결되는 경우, 단자플레이트(60)는 음극탭(17)과 연결되며, 이를 통해 전극단자(30)와 음극탭(17)의 전기적 연결을 중계할 수 있다.
절연케이스(70)는 전극조립체와 캡조립체가 전기적으로 절연되도록 그 사이에 위치되며, 보다 상세하게는 캔(80)의 상부에 삽입된 상태로 위치된다. 절연케이스(70)는 일반적으로 전기절연성이 우수한 경질의 플라스틱 수지를 이용하여 제조된다. 이로 인해, 절연케이스(70)를 캔(80) 내부에 삽입하는 경우, 전해액에 의한 변형이 거의 없고, 전극조립체와 캡조립체 간의 절연을 확보하기 용이하다.
이처럼 절연케이스(70)로 경질 플라스틱 수지를 사용하는 경우, 탄성이 약해 캔(80)에 결합하기 어려워지므로, 이를 보완하기 위하여 절연케이스(70)는 베이스부(74)와 지지부(75)로 구성되어 캔(80)에 안정적으로 결합되도록 할 수 있다. 여기서, 베이스부(74)는 절연케이스(70)의 하부면이고, 지지부(75)는 절연케이스(70)의 외측면이다.
절연케이스(70)의 베이스부(74)는 일정한 두께의 플레이트로 형성되며, 캔(80)의 수평 단면 형상, 특히 전극조립체 수납 후 잔여 공간의 단면 형태와 유사한 형태로 형성된다. 그리고, 절연케이스(70)의 베이스부(74)는 캔(80)과의 억지끼움 결합을 위하여 잔여 공간의 단면보다 조금 큰 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 절연케이스(70)의 베이스부(74)에는 전해액주입구(미도시) 및 리드통공(72)이 형성된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 다공성 폴리머층 11a, 11b : 도전성층
12 : 양극 활물질층 13 : 음극 활물질층
15a : 양극 활물질 공급부 15b : 음극 활물질 공급부
16 : 양극탭 16' : 양극 절연테이프
17 : 음극탭 17' : 음극 절연테이프
30 : 전극단자 40 : 캡플레이트
50 : 절연플레이트 60 : 단자플레이트
70 : 절연케이스 80 : 캔

Claims (14)

  1. 다공성 폴리머층;
    상기 다공성 폴리머층의 양면에 코팅된 도전성층; 및
    상기 도전성층이 노출된 면에 코팅된 활물질층;을 포함하는 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 폴리머층은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성되는 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전성층은 알루미늄(Al)으로 형성되는 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성층은 다공성인 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도전성층 및 상기 다공성 폴리머층은 100sec/㎖ 내지 400sec/㎖ 범위의 통기도를 가지는 전극조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 폴리머층은 30㎛ 내지 100㎛ 범위의 두께로 형성되는 전극조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성층은 10㎛ 내지 50㎛ 범위의 두께로 형성되는 전극조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성층이 노출된 면에 코팅된 상기 활물질층은 각각 제1 활물질층 및 제2 활물질층을 포함하는 전극조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 각각 양극성 및 음극성을 띠는 전극조립체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층은 간헐코팅되어 상기 도전성층이 노출된 무지부가 형성되는 전극조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무지부가 접히며 지그재그 형상으로 형성되는 전극조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 활물질층 및 제2 활물질층이 간헐코팅된 상기 무지부에는 각각 제1 전극탭 및 제2 전극탭이 부착되는 전극조립체.
  13. 상기 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 전극조립체;
    상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 캔; 및
    상기 캔을 밀봉하는 캡조립체;를 포함하는 이차 전지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전해액은 난연성인 이차 전지.
KR1020110023348A 2011-03-16 2011-03-16 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지 KR101292952B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110023348A KR101292952B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지
US13/137,902 US9478781B2 (en) 2011-03-16 2011-09-21 Electrode assembly and secondary battery using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110023348A KR101292952B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120105729A true KR20120105729A (ko) 2012-09-26
KR101292952B1 KR101292952B1 (ko) 2013-08-02

Family

ID=46828720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110023348A KR101292952B1 (ko) 2011-03-16 2011-03-16 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9478781B2 (ko)
KR (1) KR101292952B1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8956760B2 (en) * 2012-03-28 2015-02-17 Sharp Laboratories Of America, Inc. Electron transport in hexacyanometallate electrode for electrochemical applications
KR101590217B1 (ko) * 2012-11-23 2016-01-29 주식회사 엘지화학 전극조립체의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 전극조립체
WO2017087404A1 (en) 2015-11-16 2017-05-26 HHeLI, LLC Synthesized surface-functionalized, acidified metal oxide materials for energy storage, catalytic, photovoltaic, and sensor applications
US10700349B2 (en) 2016-11-15 2020-06-30 HHeLI, LLC Surface-functionalized, acidified metal oxide material in an acidified electrolyte system or an acidified electrode system
CN117727928A (zh) 2017-04-10 2024-03-19 氢氦锂有限公司 具有新型组分的电池
WO2018213449A1 (en) 2017-05-17 2018-11-22 HHeLI, LLC Battery with acidified cathode and lithium anode
US10978731B2 (en) 2017-06-21 2021-04-13 HHeLI, LLC Ultra high capacity performance battery cell
JP7057824B2 (ja) 2017-09-22 2022-04-20 ヒーリー，エルエルシー 超高容量性能電池セルの構築物
WO2019153269A1 (zh) * 2018-02-09 2019-08-15 深圳前海优容科技有限公司 电池、电池电芯、集流体及其制备方法
KR102632805B1 (ko) 2018-09-10 2024-02-02 에이치헬리, 엘엘씨 초고용량 성능 배터리 셀의 사용 방법
CN213340434U (zh) * 2020-09-22 2021-06-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件、电池单体、电池以及用电装置
CN113097435A (zh) * 2021-03-31 2021-07-09 珠海冠宇电池股份有限公司 一种电极片和电池
CN115516691A (zh) * 2021-04-22 2022-12-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 电极组件及其制造方法和制造系统、电池单体以及电池
CN114373939A (zh) * 2021-12-10 2022-04-19 江阴纳力新材料科技有限公司 复合集流体、制造方法、极片和锂电池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2749977B1 (fr) * 1996-06-14 1998-10-09 Commissariat Energie Atomique Transistor mos a puits quantique et procedes de fabrication de celui-ci
KR100313119B1 (ko) 1999-01-26 2001-11-03 김순택 이차전지의 전극군
KR100537607B1 (ko) * 1999-08-30 2005-12-19 삼성에스디아이 주식회사 폴딩형 전극군 및 이를 이용한 이차전지
KR100336395B1 (ko) 2000-06-12 2002-05-10 홍지준 리튬 이차 전지의 제조방법
JP4594590B2 (ja) * 2002-12-27 2010-12-08 パナソニック株式会社 電気化学素子
KR100497249B1 (ko) * 2003-04-28 2005-06-23 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이온 이차 전지
KR101152515B1 (ko) * 2009-12-17 2012-06-01 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체 및 이를 이용한 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR101292952B1 (ko) 2013-08-02
US20120237819A1 (en) 2012-09-20
US9478781B2 (en) 2016-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101292952B1 (ko) 전극조립체 및 이를 이용한 이차 전지
JP6608862B2 (ja) ナノ多孔性セパレータ層を利用するリチウム電池
KR101802102B1 (ko) 전극 및 전극을 갖는 전지
US11121439B2 (en) Secondary battery
TW201547085A (zh) 片積層型鋰離子二次電池及片積層型鋰離子二次電池之製造方法
JP2017069207A (ja) リチウムイオン二次電池及びその製造方法
US20160285133A1 (en) Electrode assembly, method for the production thereof, and electrochemical cell
KR20140009037A (ko) 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
WO2023241234A1 (zh) 电化学装置及用电设备
KR101387137B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
TWI398030B (zh) 鋰離子儲能電池
TW201301634A (zh) 包含絕緣體之二次電池
TWI398031B (zh) 鋰離子電池組
JP2012069283A (ja) 積層型電池の製造方法および積層型電池用セパレータ
US11374291B2 (en) Secondary cell
KR101515672B1 (ko) 2 이상의 양극 및 음극을 포함하는 전극 조립체 및 이에 의한 전기 화학 소자
KR102307904B1 (ko) 세퍼레이터 및 이를 이용한 이차 전지
JP2021144889A (ja) 電池の製造方法および電池
CN217933932U (zh) 电芯结构和电池
JP2009123583A (ja) リチウムイオン二次電池およびそれを用いた組電池
KR20130100678A (ko) 이차 전지 및 그의 제조방법
KR20020088469A (ko) 코인형 리튬이온 이차전지
CN220895546U (zh) 负极片、电极组件和锂离子电池
US20230378603A1 (en) Electrode assembly and secondary battery using for the same
JP2017098206A (ja) 電極体を有する二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160617

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180628

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190626

Year of fee payment: 7