KR20130063890A - 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전류 입출력 경로가 대향되는 반대 방향에 각각 형성되도록 하여 셀 열화를 억제할 수 있는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 대향되는 반대 영역에 각각 양극탭들이 부착된 양극판; 대향되는 반대 영역에 각각 음극탭들이 부착된 음극판; 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 개시한다.

Description

전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지{Electrode assembly and secondary battery having the same}
본 발명의 일 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 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 일 실시예는 전류의 입출력 경로가 대향되는 반대 방향에 각각 형성되어, 국부적인 발열 현상의 집중을 억제하고 셀 열화를 억제할 수 있는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 대향되는 반대 영역에 각각 양극탭들이 부착된 양극판; 대향되는 반대 영역에 각각 음극탭들이 부착된 음극판; 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다.
상기 양극판은 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하고, 상기 음극판도 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하며, 상기 양극탭들은 상기 양극판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭과, 상기 양극판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭을 포함하고, 상기 음극탭들은 상기 음극판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭과, 상기 음극판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭을 포함한다.
상기 제1양극탭 및 상기 제2양극탭을 연결하는 가상의 제1선과, 상기 제1음극탭 및 상기 제2음극탭을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 평행하다.
상기 제1양극탭 및 상기 제2양극탭을 연결하는 가상의 제1선과, 상기 제1음극탭 및 상기 제2음극탭을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 교차한다.
상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 스택된다.
상기 양극탭들 및 상기 음극탭들도 스택된다.
상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 권취된다.
상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 정사각 형태 또는 직사각 형태이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 양극 집전판, 상기 양극 집전판에 코팅된 양극 활물질 및 상기 양극 집전판의 대향되는 반대 영역에 각각 부착된 양극탭들을 포함하는 양극판; 음극 집전판, 상기 음극 집전판에 코팅된 음극 활물질 및 상기 음극 집전판의 대향되는 반대 영역에 각각 부착된 음극탭들을 포함하는 음극판; 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다.
상기 양극 집전판은 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하고, 상기 음극 집전판도 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하며, 상기 양극탭들은 상기 양극 집전판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭과, 상기 양극 집전판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭을 포함하고, 상기 음극탭들은 상기 음극 집전판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭과, 상기 음극 집전판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 상술한 전극 조립체를 포함한다.
상기 전극 조립체를 감싸는 외장재를 더 포함하고, 상기 외장재는 상기 전극 조립체의 일측에 밀착된 제1외장재; 및 상기 전극 조립체의 타측에 밀착되어 상기 전극 조립체를 감싸는 제2외장재를 더 포함한다.
상기 외장재는 상기 전극 조립체의 외측과 대응되는 영역에, 상기 제1,2외장재를 상호간 접착시키는 접착부가 형성된다.
상기 양극탭들 및 상기 음극탭들은 상기 접착부를 통하여 상기 외장재의 외측으로 연장된다.
상기 접착부를 통하여 양극부재 및 음극부재가 상기 외장재의 외측으로 연장되고, 상기 양극부재에는 상기 외장재의 내측에서 양극탭들이 접합되고, 상기 음극부재에는 상기 외장재의 내측에서 상기 음극탭들이 접합된다.
본 발명의 일 실시예는 전류의 입출력 경로가 대향되는 반대 방향에 각각 형성되어, 국부적인 발열 현상의 집중을 억제하고 셀 열화를 억제할 수 있는 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 제공한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 평면도이고, 도 1b는 분해 사시도이며, 도 1c는 도 1a의 1c-1c선 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 평면도이고, 도 2b는 분해 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 전극 조립체의 권취전 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 전극 조립체의 권취전 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 5b는 도 5a의 5a-5a선 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 6b는 도 6a의 6a-6a선 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a의 7a-7a선 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a의 8a-8a선 단면도이다.
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 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 평면도이고, 도 1b는 분해 사시도이며, 도 1c는 도 1a의 1c-1c선 단면도이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극탭들(113a,113b)을 갖는 양극판(110), 음극탭들(123a,123b)을 갖는 음극판(120) 및 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120)의 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함한다.
좀더 구체적으로, 상기 양극탭들(113a,113b)은 상기 양극판(110) 중에서 대향되는 반대 영역에 각각 부착될 수 있고, 상기 음극탭들(123a,123b)은 상기 음극판(120) 중에서 대향되는 반대 영역에 각각 부착될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극탭들(113a,113b) 및 음극탭들(123a,123b)을 통한 전류의 입출력 경로가 대향되는 반대 방향에 각각 형성됨으로써, 국부적인 발열 집중 현상을 억제할 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화를 억제할 수 있게 된다.
한편, 상기 양극판(110)은 상호간 평행하게 이격된 제1변(111a)과 제2변(111b)을 포함한다. 또한, 상기 음극판(120)도 상호간 평행하게 이격된 제1변(121a)과 제2변(121b)을 포함한다. 물론, 상기 양극판(110)의 제1변(111a)과 상기 음극판(120)의 제1변(121a)은 대략 중첩되어 위치되고, 상기 양극판(110)의 제2변(111b)과 상기 음극판(120)의 제2변(121b) 역시 대략 중첩되어 위치될 수 있다. 물론, 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120)은 서로 다른 층에 위치한다.
여기서, 상기 양극탭들은 제1양극탭(113a)과 제2양극탭(113b)을 포함한다. 좀더 구체적으로, 상기 양극탭들은 상기 양극판(110)의 제1변(111a)을 통해 외측으로 일정 길이 연장된 제1양극탭(113a)과, 상기 양극판(110)의 제2변(111b)을 통해 외측으로 일정 길이 연장된 제2양극탭(113b)을 포함한다. 또한, 상기 음극탭들은 제1음극탭(123a)과 상기 제2음극탭(123b)을 포함한다. 좀더 구체적으로, 상기 음극탭들은 상기 음극판(120)의 제1변(121a)을 통해 외측으로 일정 길이 연장된 제2음극탭(123b)과, 상기 음극판(120)의 제2변(121b)을 통해 외측으로 일정 길이 연장된 제2음극탭(123b)을 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 양극탭들중 제1양극탭(113a)이 제1방향을 향하여 연장되고, 상기 제2양극탭(113b)은 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향을 향하여 연장된다. 더불어, 음극탭들중 제1음극탭(123a)은 제1방향을 향하여 연장되고, 상기 제2양극탭(113b)은 상기 제1방향과 반대 방향인 제2방향을 향하여 연장된다. 이에 따라, 전류의 입출력 경로가 어느 한 영역에 집중되는 것이 아니라, 제1 방향 및 이의 반대 방향인 제2방향으로 분산된다.
더불어, 상기 제1양극탭(113a) 및 상기 제2양극탭(113b)의 사이에는 가상의 제1선(1)을 그을 수 있고, 상기 제1음극탭(123a) 및 상기 제2음극탭(123b)의 사이에도 가상의 제2선(2)을 그을 수 있다. 여기서, 상기 제1선(1) 및 상기 제2선(2)은 모두 직선으로 가정한다. 그러면, 도 1a에 도시된 바와 같이 상기 가상의 제1선(1)과 가상의 제2선(2)은 상호간 평행하게 이격된 형태를 할 수 있다. 즉, 제1양극탭(113a) 및 제2양극탭(113b)은 가상의 제1선(1)을 따라 서로 반대 방향을 향하여 일정 길이 연장된 형태로 형성되고, 상기 제1음극탭(123a) 및 제2음극탭(123b) 역시 가상의 제2선(2)을 따라 서로 반대 방향으로 향하여 일정 길이 연장된 형태로 형성된다. 또한, 제1양극탭(113a) 및 제1음극탭(123a)은 제1변(111,121)으로부터 외측 방향을 향하여 상호간 평행하게 형성되고, 제2양극탭(113b) 및 제2음극탭(123b) 역시 제2변(112,122)으로부터 외측 방향을 향하여 상호간 평행하게 형성된다.
따라서, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 제1방향 및 이에 대향되는 반대 방향인 제2방향을 통하여 양의 전류 경로가 형성되고, 또한 제1방향 및 이에 대향되는 반대 방향인 제2방향을 통하여 음의 전류 경로가 각각 형성됨으로써, 전류 경로가 분산될 뿐만 아니라, 이에 따라 셀의 국부적인 발열 집중 현상 및 셀 열화 현상이 억제된다.
한편, 상기 양극판(110), 상기 세퍼레이터(130) 및 상기 음극판(120)은 스택된 형태일 수 있으며, 본 발명에서 상기 스택된 부재의 개수가 한정되는 것은 아니다. 더불어, 이와 같은 스택 구조에서, 상기 양극탭들(113a,113b) 및 상기 음극탭들(123a,123b)도 당연히 스택된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 소면적 및 소용량 셀보다는 대면적 또는 대용량 셀에 적합하다. 특히, 대면적 셀의 경우 전류 입출력 경로가 다양하게 존재함으로써, 국부적인 발열 현상의 집중을 효율적으로 억제할 수 있고, 이에 따른 셀의 열화 현상도 효율적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 양극판(110), 상기 세퍼레이터(130) 및 상기 음극판(120)은 사각 형태, 정사각 형태 및 직사각 형태 형태 중에서 어느 한 형태일 수 있으나, 본 발명에서 이러한 형태를 한정하는 것은 아니다. 이와 같이 하여, 본 발명에 전극 조립체(100)는 상술한 스택형 구조 뿐만 아니라 권취형 구조도 가능하다. 이러한 권취형 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 양극판(110)은 양극 집전판(111) 및 상기 양극 집전판(111)에 코팅된 양극 활물질(112)을 포함한다. 또한, 상기 음극판(120)은 음극 집전판(121) 및 상기 음극 집전판(121)에 코팅된 음극 활물질(122)을 포함한다. 더불어, 세퍼레이터(130)는 상기 양극판(110)과 상기 음극판(120)의 사이에 개재된다.
상기 양극 집전판(111)은 대략 평평한 판 형태이며, 알루미늄 포일(foil), 알루미늄 메시(mesh) 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 양극 활물질(112)은 상기 양극 집전판(111)중 상기 양극탭들(113a,113b)을 제외한 영역에 코팅된다. 이러한 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 음극 집전판(121)은 대략 평평한 판 형태이며, 구리 포일, 구리 메시 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다. 상기 음극 활물질(122)은 상기 음극 집전판(121)중 상기 음극탭들(123a,123b)을 제외한 영역에 코팅된다. 이러한 음극 활물질(122)은 흑연 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
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 등가물 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
한편, 도 1c에 도시되어 있지는 않지만, 양극탭들(113a,113b)은 기본적으로 상기 양극 집전판(111)에 전기적으로 접속되기 때문에, 상기 양극 집전판(111)과 같거나 비슷한 재질로 형성된다. 일례로, 상기 양극탭들(113a,113b)은 알루미늄 포일일 수 있다. 또한, 상기 음극탭들(123a,123b) 역시 기본적으로 상기 음극 집전판(121)에 전기적으로 접속되기 때문에, 상기 음극 집전판(121)과 같거나 비슷한 재질일 수 있다. 일례로, 상기 음극탭들(123a,123b)은 구리 포일 또는 니켈 포일일 수 있다.
더불어, 실질적으로 양극판(110)의 제1변(111a)은 상기 양극 집전판(111)의 제1변일 수 있고, 양극판(110)의 제2변(111b)은 상기 양극 집전판(111)의 제2변일 수 있다. 더불어, 실질적으로 음극판(120)의 제1변(121a)은 상기 음극 집전판(121)의 제1변일 수 있고, 음극판(120)의 제2변(121b)은 상기 음극 집전판(121)의 제2변일 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 평면도이고, 도 2b는 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 상술한 전극 조립체(100)와 거의 유사한 구조를 한다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
양극판(210)은 상호간 평행하게 이격된 제1변(211a)과 제2변(211b)을 포함한다. 또한, 상기 음극판(220)도 상호간 평행하게 이격된 제1변(221a)과 제2변(221b)을 포함한다. 더불어, 양극탭들 역시 상기 양극판(210)의 제1변(211a)을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭(213a)과, 상기 양극판(210)의 제2변(211b)을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭(213b)을 포함한다. 또한, 상기 음극탭들 역시 상기 음극판(220)의 제1변(221a)을 통해 외측으로 연장된 제1음극탭(223a)과, 상기 음극판(220)의 제2변(221b)을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭(223b)을 포함한다.
여기서, 상기 제1양극탭(213a) 및 상기 제2양극탭(213b)을 연결하는 가상의 제1선(11)과, 상기 제1음극탭(223a) 및 상기 제2음극탭(223b)을 연결하는 가상의 제2선(12)은 상호간 교차된 형태를 한다. 다르게 표현하면, 제1양극탭(213a)의 길이 방향에 제2음극탭(223b)이 형성되고, 상기 제1음극탭(223a)의 길이 방향에 제2양극탭(213b)이 형성된다. 반대로 표현하면, 제2음극탭(223b)의 길이 방향에 제1양극탭(213a)이 형성되고, 상기 제2양극탭(213b)의 길이 방향에 제1음극탭(223a)이 형성된다. 또다르게 표현하면, 양극판(210)중 가상의 대각선 양끝단에 각각 제1양극탭(213a) 및 제2양극탭(213b)이 형성되고, 음극판(220)중 가상의 대각선 양끝단에 각각 제1음극탭(223a) 및 제2음극탭(223b)이 형성된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전극 조립체(200)는 전류 입출력 경로가 대략 상호간 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 전류 입출력에 따른 국부적인 발열 현상의 집중이 더욱 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 더욱 효율적으로 억제된다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 전극 조립체의 권취전 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(300)는 상술한 스택 구조뿐만 아니라 권취 구조도 가능하다. 물론, 권취형 전극 조립체에서도 상술한 바와 같은 동일한 개념의 전극탭이 적용됨은 당연하다. 이를 좀더 구체적으로 설명한다.
양극판(310)은 상호간 평행하게 이격된 제1변(311a)과 제2변(311b)을 포함한다. 또한, 음극판(320)도 상호간 평행하게 이격된 제1변(321a)과 제2변(321b)을 포함한다. 더불어, 상기 양극판(310)의 제1변(311a)을 통하여 제1양극탭(313a)이 외측으로 연장되고, 상기 양극판(310)의 제2변(311b)을 통하여 제2양극탭(313b)이 외측으로 연장된다. 또한, 상기 음극판(320)의 제1변(321a)을 통하여 제1음극탭(323a)이 외측으로 연장되고, 상기 음극판(320)의 제2변(321b)을 통하여 제2음극탭(323b)이 외측으로 연장된다.
여기서, 상기 제1양극탭(313a) 및 상기 제2양극탭(313b)을 연결하는 가상의 제1선과, 상기 제1음극탭(323a) 및 상기 제2음극탭(323b)을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 평행한 동시에 이격되어 있다. 물론, 여기에 개시된 전극 조립체(300)는 권취형이기 때문에, 권취 횟수를 고려하여 상기 제1,2양극탭 및 상기 제1,2음극탭이 이격되도록 설계되어야 한다.
더불어, 상기 전극 조립체(300)는 권취전 상기 양극판(310), 상기 음극판(320) 및 상기 세퍼레이터(330)가 길다란 직사각 형태를 한다. 따라서, 상기 전극 조립체(300)는 대략 육면체 형태로 권취될 수 있다. 통상적으로, 이러한 권취에 의한 전극 조립체(300)의 제조 방법이 스택에 의한 전극 조립체(300)의 제조 방법에 비해 쉬운 것으로 알려져 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 권취형 전극 조립체(300) 역시 양극탭들(313a,313b) 및 음극탭들(323a,323b)이 서로 반대 방향으로 형성됨으로써, 전류 경로가 분산되고, 이에 따라 국부 발열 집중 현상 및 셀 열화 현상이 방지된다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 전극 조립체의 권취전 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(400)는 상술한 전극 조립체(300)와 거의 유사한 구조를 한다. 따라서, 그 차이점을 중심으로 설명한다.
양극판(410)은 상호간 평행하게 이격된 제1변(411a)과 제2변(411b)을 포함한다. 또한, 음극판(420)도 상호간 평행하게 이격된 제1변(421a)과 제2변(421b)을 포함한다. 더불어, 양극탭들 역시 상기 양극판(410)의 제1변(411a)을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭(413a)과, 상기 양극판(410)의 제2변(411b)을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭(413b)을 포함한다. 또한, 음극탭들(423a) 역시 상기 음극판(420)의 제1변(421a)을 통해 외측으로 연장된 제1음극탭(423a)과, 상기 음극판(420)의 제2변(421b)을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭(423b)을 포함한다.
한편, 상기 제1양극탭(413a) 및 상기 제2양극탭(413b)을 연결하는 가상의 제1선과, 상기 제1음극탭(423a) 및 상기 제2음극탭(423b)을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 교차된 형태를 한다. 다르게 표현하면, 제1양극탭(413a)의 길이 방향에 제2음극탭(423b)이 형성되고, 상기 제1음극탭(423a)의 길이 방향에 제2양극탭(413b)이 형성된다. 반대로 표현하면, 제2음극탭(423b)의 길이 방향에 제1양극탭(413a)이 형성되고, 상기 제2양극탭(413b)의 길이 방향에 제1음극탭(423a)이 형성된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 전극 조립체(400)는 전류 입출력 경로가 대략 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 전류 입출력에 따른 국부적인 발열 현상이 더욱 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 더욱 효율적으로 억제된다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 5b는 도 5a의 5a-5a선 단면도이다.
여기서, 전극 조립체(100)는 실질적으로 도 1a 내지 도 1c에 도시된 것과 동일하다. 따라서, 이러한 전극 조립체(100)에 대한 설명은 생략한다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(100)는 외장재(510)로 완전히 감싸인다. 상기 외장재(510)는 제1외장재(511) 및 제2외장재(512)를 포함한다. 상기 제1외장재(511)는 상기 전극 조립체(100)의 일측(하면)에 밀착되고, 상기 제2외장재(512)는 상기 전극 조립체(100)의 타측(상면 및 네개의 측면)에 밀착된다. 또한, 상기 외장재(510)는 상기 전극 조립체(100)의 외측과 대응되는 영역에, 상기 제1외장재(511) 및 상기 제2외장재(512)를 상호간 접착시키는 접착부(520)를 갖는다.
여기서, 상기 외장재(510)는 예를 들면, 금속 포일을 중심으로 양측 표면에 절연층이 코팅된 형태일 수 있다. 더불어, 상기 접착부(520)는 접착제로 형성되거나, 또는 제1,2외장재(511,512)가 상호간 용융되어 용착된 부분일 수 있다.
한편, 상기 접착부(520)는 상호간 평행하게 이격된 제1영역(521)과, 제2영역(522)으로 구분할 수 있다. 이때, 상기 제1영역(521)을 통해서는 제1양극부재(531a) 및 제1음극부재(532a)가 외장재(510)의 내측에서 외측으로 연장될 수 있다. 더불어, 상기 제2영역(522)을 통해서는 제2양극부재(531b) 및 제2음극부재(532b)가 외장재(510)의 내측에서 외측으로 연장될 수 있다.
더불어, 상기 외장재(510)의 내측에서는 전극 조립체(100)의 제1양극탭(113a)들이 상기 제1양극부재(531a)에 접속되고, 제1음극탭(123a)들이 상기 제1음극부재(532a)에 접속된다. 또한, 상기 외장재(510)의 내측에서는 전극 조립체(100)의 제2양극탭(113b)들이 상기 제2양극부재(531b)에 접속되고, 상기 제2음극탭(123b)들이 상기 제2음극부재(532b)에 접속된다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 이차 전지(500) 역시 제1양극부재(531a) 및 제2양극부재(531b)의 사이에 가상의 제1선을 긋고, 제1음극부재(532a) 및 제2음극부재(532b)의 사이에 가산의 제2선을 긋는다면, 상기 제1선과 상기 제2선은 상호간 평행하게 이격된 형태를 한다.
이와 같이 하여, 본 발명에 이차 전지(500)는 전류 입출력 경로가 서로 반대 방향으로 형성된다. 따라서, 전류 입출력에 따른 국부적인 발열 현상이 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 효율적으로 억제된다.
더불어, 여기서 비록 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 외장재(510)의 내측에 액체 전해액, 폴리머 전해액 및 그 등가물 중에서 선택된 어느 하나가 수용됨은 당연하다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 6b는 도 6a의 6a-6a선 단면도이다.
여기서, 전극 조립체(200)는 실질적으로 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 동일하다. 따라서, 이러한 전극 조립체(200)에 대한 설명은 생략한다. 또한, 외장재(610) 역시 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명도 생략한다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지(500)는 제1양극부재(631a) 및 제2양극부재(631b)의 사이에 가상의 제1선을 긋고, 제1음극부재(632a) 및 제2음극부재(632b)의 사이에 가상의 제2선을 긋는다면, 상기 제1선과 상기 제2선은 상호간 교차하는 형태를 한다.
물론, 상기 제1양극부재(631a)에는 전극 조립체(200)의 제1양극탭(213a)이 접속되고, 상기 제2양극부재(631b)에는 전극 조립체(200)의 제2양극탭(213b)이 접속된다. 더불어, 상기 제1음극부재(632a)에는 전극 조립체(200)의 제1음극탭(223a)이 접속되고, 상기 제2음극부재(632b)에는 전극 조립체(200)의 제2양극탭(223b)이 접속된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 이차 전지(500)는 전류 입출력 경로가 대략 교차하는 방향으로 형성된다. 따라서, 전류 입출력에 따른 국부적인 발열 현상이 더욱 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 더욱 효율적으로 억제된다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 7b는 도 7a의 7a-7a선 단면도이다.
여기서, 전극 조립체(300)는 실질적으로 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 동일하다. 따라서, 이러한 전극 조립체(300)에 대한 설명은 생략한다. 또한, 외장재(710) 역시 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명도 생략한다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 제1양극탭(313a) 및 제2양극탭(313b)은 직접 외장재(710)의 제1접착부(721) 및 제2접착부(722)를 통해 각각 외측으로 연장될 수 있다. 또한, 제1음극탭(323a) 및 제2음극탭(323b) 역시 직접 외장재(710)의 제1접착부(721) 및 제2접착부(722)를 통해 외측으로 연장될 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지(700)는 제1양극탭(313a) 및 제2양극탭(313b)의 사이에 가상의 제1선을 긋고, 제1음극탭(323a) 및 제2음극탭(323b)의 사이에 가상의 제2선을 긋는다면, 상기 제1선과 상기 제2선은 상호간 평행하게 이격된 형태를 한다.
따라서, 본 발명에 따른 이차 전지(700)는 서로 반대 방향의 전류 입출력 경로를 가짐으로써, 국부적인 발열 현상이 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 효율적으로 억제된다.
더불어, 본 발명에 따른 이차 전지(700)는 상술한 이차 전지(600)와 다르게 다수의 양극탭들을 하나의 양극 부재에 접속하는 공정 및 다수의 음극탭들을 하나의 음극 부재에 접속하는 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 권취형 전극 조립체(300)를 이용한 이차 전지(700)는 그 제조 공정이 스택형 전극 조립체를 이용한 이차 전지(500,600)에 비해 더욱 간단해진다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 도면이고, 도 8b는 도 8a의 8a-8a선 단면도이다.
여기서, 전극 조립체(400)는 실질적으로 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 동일하다. 따라서, 이러한 전극 조립체(400)에 대한 설명은 생략한다. 또한, 외장재(810) 역시 상술한 바와 동일하므로 이에 대한 설명도 생략한다.
본 발명에 따른 이차 전지(800)는 제1양극탭(413a) 및 제2양극탭(413b)의 사이에 가상의 제1선을 긋고, 제1음극탭(423a) 및 제2음극탭(423b)의 사이에 가상의 제2선을 긋는다면, 상기 제1선과 상기 제2선은 상호간 교차하는 형태를 한다. 즉, 제1양극탭(413a)의 길이 방향에 제2음극탭(423b)이 형성되고, 제1음극탭(423a)의 길이 방향에 제2양극탭(413b)이 형성된다.
따라서, 본 발명에 따른 이차 전지(800)는 서로 교차하는 방향의 전류 입출력 경로를 가짐으로써, 국부적인 발열 현상이 더욱 효율적으로 억제될 뿐만 아니라 이에 따른 셀 열화 현상도 더욱 효율적으로 억제된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전극 조립체 및 이를 갖는 이차 전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 전극 조립체 110; 양극판
111; 양극 집전판 112; 양극 활물질
113a; 제1양극탭 113b; 제2양극탭
120; 음극판 121; 음극 집전판
122; 음극 활물질 123a; 제1음극탭
123b; 제2음극탭 130; 세퍼레이터
500; 이차 전지 510; 외장재
511; 제1외장재 512; 제2외장재
520; 접착부 531; 양극부재
532; 음극부재

Claims (15)

  1. 대향되는 반대 영역에 각각 양극탭들이 부착된 양극판;
    대향되는 반대 영역에 각각 음극탭들이 부착된 음극판; 및
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판은 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하고,
    상기 음극판도 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하며,
    상기 양극탭들은 상기 양극판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭과, 상기 양극판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭을 포함하고,
    상기 음극탭들은 상기 음극판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭과, 상기 음극판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭을 포함함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1양극탭 및 상기 제2양극탭을 연결하는 가상의 제1선과,
    상기 제1음극탭 및 상기 제2음극탭을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 평행함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1양극탭 및 상기 제2양극탭을 연결하는 가상의 제1선과,
    상기 제1음극탭 및 상기 제2음극탭을 연결하는 가상의 제2선은 상호간 교차함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 스택됨을 특징으로 하는 전극 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극탭들 및 상기 음극탭들도 스택됨을 특징으로 하는 전극 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 권취됨을 특징으로 하는 전극 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극판은 정사각 형태 또는 직사각 형태인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
  9. 양극 집전판, 상기 양극 집전판에 코팅된 양극 활물질 및 상기 양극 집전판의 대향되는 반대 영역에 각각 부착된 양극탭들을 포함하는 양극판;
    음극 집전판, 상기 음극 집전판에 코팅된 음극 활물질 및 상기 음극 집전판의 대향되는 반대 영역에 각각 부착된 음극탭들을 포함하는 음극판; 및
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 양극 집전판은 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하고,
    상기 음극 집전판도 상호간 평행한 제1변과 제2변을 포함하며,
    상기 양극탭들은 상기 양극 집전판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제1양극탭과, 상기 양극 집전판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2양극탭을 포함하고,
    상기 음극탭들은 상기 음극 집전판의 제1변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭과, 상기 음극 집전판의 제2변을 통해 외측으로 연장된 제2음극탭을 포함함을 특징으로 하는 전극 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 하나에 기재된 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 감싸는 외장재를 더 포함하고,
    상기 외장재는
    상기 전극 조립체의 일측에 밀착된 제1외장재; 및
    상기 전극 조립체의 타측에 밀착되어 상기 전극 조립체를 감싸는 제2외장재를 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외장재는
    상기 전극 조립체의 외측과 대응되는 영역에, 상기 제1,2외장재를 상호간 접착시키는 접착부가 형성됨을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 양극탭들 및 상기 음극탭들은 상기 접착부를 통하여 상기 외장재의 외측으로 연장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 접착부를 통하여 양극부재 및 음극부재가 상기 외장재의 외측으로 연장되고,
    상기 양극부재에는 상기 외장재의 내측에서 양극탭들이 접합되고, 상기 음극부재에는 상기 외장재의 내측에서 상기 음극탭들이 접합된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
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