KR20140014839A - 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극에 대면되도록 적층되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 대면되는 적층면 사이에 형성되며, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 외측면을 감싸도록 취되는 배치되는 분리막;을 포함하고, 상기 분리막에는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 발생되는 가스가 배출되기 위한 적어도 하나 이상의 패턴가공부가 형성된 전극조립체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 전극조립체를 감싸도록 배치되어 있는 분리막에 일정 패턴을 가공함으로써 전극조립체 내부의 가스배출을 원활히 할 수 있는 효과가 있다.

Description

이차전지{Secondary Battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 역방향인 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이며, 그 종류로는 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(Ni-Ion) 전지 및 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등이 있다.
이차전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되며, 서로 다른 양극 및 음극 소재의 전압차이를 이용하여 전기를 저장 및 발생시킨다. 여기서, 방전이란 전압이 높은 음극에서 낮은 양극으로 전자를 이동시키는 것이며(양극의 전압 차이만큼 전기를 발생), 충전이란 전자를 다시 양극에서 음극으로 이동시키는 것으로 이때 양극물질은 전자와 리튬이온을 받아들여 원래의 금속산화물로 복귀하게 된다. 즉, 이차전지는 충전될 때 금속 원자가 분리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동함에 따라 충전 전류가 흐르게 되고, 반대로 방전될 때 금속 원자는 음극에서 양극으로 이동하며 방전 전류가 흐르게 된다.
최근 이차전지는 IT제품, 자동차분야 및 에너지 저장분야 등에서 널리 사용됨으로써 각광받는 에너지원으로 주목받고 있다. IT제품 분야에서 이차전지는 장시간 연속사용이 가능하며, 소형화, 경량화가 요구되고 있으며, 자동차 분야에서는 고출력, 내구성 및 폭발위험을 해소하기 위한 안정성 등을 요구하고 있다. 에너지 저장분야는 풍력, 태양광 발전 등으로 생산한 잉여전력을 저장하는 것으로, 고정형으로 사용됨에 따라 보다 완화된 조건의 이차전지를 적용할 수 있다. 특히, 리튬 이차전지는 1970년대 초부터 연구개발이 진행되었고, 1990년 리튬금속 대신 탄소를 음극으로 이용한 리튬 이온전지가 개발되면서 실용화되었으며, 500회 이상의 사이클 수명과 1 내지 2시간의 짧은 충전시간을 특징으로 하여 이차전지 중 가장 판매 신장률이 높고 니켈-수소 전지에 비해서 30 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하다. 또한, 리튬 이차전지는 현존하는 이차전지 중 단위전지 전압(3.0 내지 3.7V)이 가장 높고 에너지밀도가 우수하여, 이동기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는 일반적으로 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머전지라 한다. 또한, 리튬 이차전지의 외장재는 여러가지 종류로 형성될 수 있고, 대표적인 외장재의 종류는 원통형(Cylindrical), 각형(Prismatic), 파우치(Pouch) 등이 있다. 상기 리튬 이차전지의 외장재 내부에는 양극판, 음극판 및 그 사이에 개재되는 분리막(세퍼레이터, Separator)가 적층되거나 권취된 전극조립체가 구비된다.
한편, 이차전지의 제조공정에서는 내부 전지로부터 발생되는 가스를 배출시키는 것이 이차전지의 안정성이나 적용되는 디바이스의 작동 신뢰성을 위해 무엇보다도 중요한 요소이다. 그러나, 종래기술에 따른 이차전지는 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 이차전지 외장재 내부에 수용되는 전극조립체상에 가스 배출을 위한 구성이 없고, 따라서, 전극조립체 내부로부터 발생된 가스의 원활한 배출이 어려운 문제점이 있었다. 특히, 전극조립체를 감싸고 있는 분리막으로 인해 필요한 구간에서 가스가 적절하게 배출되지 못하는 문제점이 있었다. 이로 인해, 전극조립체 자체의 폭발위험성이 증가하고, 이차 전지의 작동 신뢰성 또한 저하될 수 있으며, 전극조립체 내부에 잔여가스로 인한 미충전 등 이차전지 작동성능에도 치명적인 영향을 미치는 문제점이 있었다.
KR 2008-0052869 A
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은 전극조립체를 형성하고 있는 분리막에 일정 패턴을 가공함으로써, 전극조립체 내부의 가스배출을 원활히 함과 동시에, 전해액 함침 과정에서 전해액을 전극조립체 내부에 보다 효과적으로 충진하고, 전체적인 전해액 분포를 고르게 하기 위한 이차전지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는, 제1 전극, 상기 제1 전극에 대면되도록 적층되는 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 대면되는 적층면 사이에 형성되며, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 외측면을 감싸도록 권취되는 분리막;을 포함하고, 상기 분리막에는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 발생되는 가스가 배출되기 위한 적어도 하나 이상의 패턴가공부가 형성된 전극조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 분리막은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 마주보는 적층면 사이에 형성되고, 대응면이 상호 마주하도록 복수회 접히는 폴딩부가 형성되도록 지그재그 형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 패턴가공부는 상기 분리막의 일측 또는 타측에 형성된 폴딩부에 각각 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 전극조립체는 스택방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 패턴가공부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 적층되어 형성된 전극조립체의 적층방향에 수직한 방향으로 가스가 배출되도록 전극조립체 양측단에 형성될 수 있다 .
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 패턴가공부는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 감싸는 상기 분리막에 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 발생되는 가스가 배출될 수 있도록 상기 분리막을 관통하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 전극조립체를 내부에 수용하도록 테두리를 따라서 밀봉된 실링부가 형성된 외장재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 외장재는 파우치형 또는 각형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 제1 전극은 양극 집전판 및 양극 활물질층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 제2 전극은 음극 집전판 및 음극 활물질층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 이차전지로써, 상기 제1 전극의 일측면상에 돌출되어 형성되는 제1 탭부; 및 상기 제2 전극의 일측면상에 돌출되어 형성되는 제2 탭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따르면, 전극조립체를 감싸도록 배치되어 있는 분리막에 일정 패턴을 가공함으로써 전극조립체 내부의 가스배출을 원활히 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스택 방식의 전극조립체에서 지그재그 형태의 분리막에 형성된 폴딩부에 패턴가공부를 가공하여, 전극조립체 내부로부터 발생되는 가스의 배출방향과 패턴가공부의 형성위치를 일치시킴으로써, 보다 원활하게 전극조립체 내부의 가스를 배출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극조립체 양단부에 가공된 패턴가공부는 전해액 주입을 위한 전극조립체의 가압 및 감압 공정에서 양끝단의 가공된 패턴가공부를 통해 전해액이 원활하게 순환함으로써, 보다 효과적으로 전극조립체내에 전해액을 함침시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이치전지의 전극조립체 내부의 유해가스를 보다 효과적으로 제거함으로써, 이차전지의 안정적인 작동성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이차전지의 작동성능의 신뢰성을 확보함에 따라, 이차전지가 적용될 수 있는 각종 디바이스의 작동성능 및 그 신뢰성을 함께 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 분리 사시도;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 결합사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 단면도; 및
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체를 포함한 이차전지의 제조공정을 나타내는 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 결합사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체의 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는, 제1 전극(11), 상기 제1 전극(11)에 대면되도록 적층되는 제2 전극(12); 및 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)이 대면되는 적층면 사이에 형성되며, 상기 제1 전극(11) 또는 상기 제2 전극(12) 외측면을 감싸도록 배치되는 분리막(13)을 포함하고, 상기 분리막(13)에는 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)으로부터 발생되는 가스가 배출되기 위한 적어도 하나 이상의 패턴가공부(20a)가 형성된 전극조립체(10)를 포함할 수 있다.
전극조립체(10)는 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(13)을 포함하여 형성되며, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)이 적층되는 사이에 분리막(13)이 형성된다. 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(13)을 결합하는 방법에 따라, 젤리-롤(Jelly-roll)로 권취된 타입(Winding type)이거나, 스택형/ 스택폴딩형 등으로 형성될 수 있다. 이하에서는, 특히, 스택방식으로 적층된 전극조립체의 구조를 기준으로 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.
여기서, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)은 편의상 각각 양극판(11) 및 음극판(12)으로 정의하고, 제1 탭부(11a) 및 제2 탭부(12a)는 각각 전극돠 대응되어 양극탭부와 음극탭부로 정의하여 설명하기로 하며, 그 순서는 임의적인 것이므로 각각 어느 것을 택하여 적용하는 것도 당업자에 의해서 가능하다.
양극판(11)은 일측면상에 돌출되어 형성되는 제1 탭부(11a), 양극 집전판(11b) 및 양극 활물질층(11c)을 포함하여 형성될 수 있다. 양극 집전판(11b)은 높은 도전성을 가진 물질로 형성되는 것으로, 화학적 변화를 유발하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 양극 집전판(11b)으로는 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등이 사용될 수 있다. 양극판(11)양극판(11) 활물질 등이 도포된 양극 활물질층(11c)과 도포되지 않은 양극 무지부로 이루어진다. 양극 활물질층(11c)은 양극 활물질과 양극 활물질을 결착시키는 바인더 및 도전재를 더 포함할 수 있다. 양극 활물질층(11c)은 용매에 양극 활무질, 바인더 및 도전재를 첨가하여 슬러리 형태로 만든 후, 상기 슬러리를 양극 집전판(11b)에 도포하여 형성될 수 있다.
여기서, 사용될 수 있는 용매는 NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone), 양극 활물질로는 코발트산리튬(LiCoO2), 3원계 등의 층상계 구조의 리튬금속산화물(LiMO2)을 비롯하여 리튬망간산화물(LiMn2O4)로 대표되는 스피넬계 재료(LiM2O4), 또는 인산철리튬(LiFePO4) 같은 올리빈(Olivine)계 재료(LiMPO4)가 이용될 수 있고, 도전재로는 아세틸블랙, 카본 블랙, 흑연, 바인더로는 폴리불화비닐리덴을 사용할 수 있으나,이에 한정되는 것은 아니다.
제1 탭부(11a)는 니켈 emdd으로 형성될 수 있다. 제1 탭부(11a)는 초음파 용접, 저항용접 및 레이저 용접 중 어느 하나의 방식에 의하여 양극무지부의 상면에 부착될 수 있다.
음극판(12)은 일측면상에 돌출되어 형성되는 제2 탭부(12a), 음극 집전판(12b) 및 음극 활물질층(12c)을 포함하여 형성될 수 있다. 음극판(12)은 음극 집전판(12b)에 음극 활물질을 도포하여 형성된 음극 활물질층(12c)과 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부로 이루어진다. 음극 집전판(12b)은 도전성을 가진 것으로, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈 등으로 형성될 수 있다. 음극 활물질층(12c)은 음극 활물질로 이루어지는데, 음극 활물질로는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드(Tin Oxide), 틴 합금 복합체(Composite Tin Alloys), 전이 금속 산화물 또는 리튬 금속 산화물 등이 이용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
분리막(13)은 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12) 외측면을 감싸도록 배치될 수 있다. 특히, 본 발명에서는 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)으로부터 발생되는 가스가 배출되기 위해 적어도 하나 이상의 패턴가공부(20a)가 시트 형태의 분리막(13)상에 형성될 수 있다. 분리막(13)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지그재그 형태로 형성됨으로써, 복수회 접히는 폴딩부(20)를 각각 형성할 수 있다. 분리막(13)은 시트형으로 길게 연장되어 형성될 수 있으며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리불화비닐리덴을 포함하는 다공질 필름, 부직포 등을 사용할 수 있으나, 그 재질에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 분리막(13)은 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 마주보는 적층면 사이에 형성되며, 상호 동일면이 마주보도록 지그재그 형태로 형성될 수 있다. 제1 전극(11)과 제2 전극(12)은 지그재그 형태로 이루어진 분리막(13)에 양 측면에서 교호적으로 삽입되어 적층됨으로써 전극조립체(10)를 형성할 수 있다. 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)의 적층이 끝나면, 분리막(13)의 일측단을 접착하거나, 별도의 테이프(도면 미도시) 등을 사용하여 마감작업할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제1 전극(11), 제2 전극(12) 및 분리막(13)을 포함하는 전극조립체(10)의 양 끝단의 패턴가공부(20a)가 가공될 수 있다. 패턴가공부(20a)는 분리막(13)을 관통하여 형성되며, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)으로부터 발생될 수 있는 가스를 외부로 배출시키는 역할을 한다. 그러므로, 제1 전극(11) 또는 제2 전극(12)으로부터 외부로 연결되는 공간이 형성되도록 가공되는 것이 바람직할 것이다.
분리막(13)에 상기와 같은 패턴가공부(20a)를 가공함으로써, 후술하는 이차전지의 제조공정 중 초기의 유해 가스를 배출시키는 디개싱(De-gassing)작업의 신뢰성을 보다 확보할 수 있으며, 최종 제작된 이차전지의 전극조립체 내부에 잔여 가스가 남지 않게 할 수 있다. 이를 통해 이차전지의 폭발 등을 사전에 예방할 수 있어, 이차전지의 작동 성능뿐만 아니라 안정성에도 크게 기여할 수 있다. 또한, 전극조립체(10)를 외장재(30)에 수용하고, 전해액을 함침시키는 공정에서, 가압 및 감압이 번갈아 일어나는 공정에서, 전극조립체(10) 양 끝단에 각각 패턴가공부(20a)를 형성하여 전해질이 원활히 순환할 수 있도록 함으로써 전해질의 함침이 보다 용이하게 이루어 질 수 있다. 즉, 양 끝의 패턴가공부(20a)를 통해 전해질이 수시로 양 단으로 흐르게 됨으로써, 전극조립체(10) 내부에 보다 효과적이고, 균형있는 전해질 함침 분포를 형성할 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 전극조립체(10)는 스택방식으로 형성될 수 있어, 분리막(13)의 패턴가공부(20a)를 전극조립체 양단에 위치되도록 가공함으로써, 전극조립체 내부로부터 발생될 수 있는 가스를 원활히 배출할 수 있다. 특히, 패턴가공부(20a)의 가공은 도면에 도시된 바와 같이, 원형의 홀을 다수 가공할 수 있지만, 그 형태는 분리막(13) 폴딩부(20)의 외측면을 따라 라인(line)형태로 형성될 수도 있으므로, 특별히 본 명세서의 도면에 도시된 패턴가공부(20a)의 형상 및 모양에 한정되는 것은 아니다. 다만, 디개싱(De-gassing) 작업시에, 전극조립체(10) 내부의 가스를 원활히 배출하기 위해, 가스가 배출되는 방향 즉, 제1 전극(11) 및 제2 전극(12)이 적층되는 방향의 수직한 방향으로 패턴가공부(20a)를 가공하는 것이 바람직할 것이다(도 3 참조)
또한, 본 발명은, 전극조립체(10)를 내부에 수용하기 위한 외장재(30)를 더 포함할 수 있다. 외장재(30)는 전극조립체(10)를 수용하는 역할을 하는 것으로, 테두리를 따라서 밀봉된 실링부(32)가 형성된다. 여기서, 외장재(30)의 재질은 알루미늄인 파우치(Pouch)일 수 있으나, 외장재(30)의 형태는 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 외장재(30)는 전극조립체(10)가 전해질과 함께 내부에 수용되는 수용부(31)와 수용부(31)의 개방된 상면을 덮어주는 커버를 포함할 수 있다.
이때, 외장재(30)는 내부에 수용된 전극조립체(10)의 제1 탭부(11a)와 제2 탭부(12a)가 외부로 돌출된 상태에서, 수용부(31)를 포함하는 외장재(30) 테두리와 커버의 마주보는 테두리가 접합하여 실링부(32)를 형성함으로써 밀봉시킬 수 있다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)를 포함한 이차전지의 제조공정을 나타내는 도면이다. 도면을 참고하여, 본 발명의 이차전지의 가스 배출 및 기타 공정을 설명하기로 한다.
다만, 상기 일실시예에 따른 전극조립체를 포함하는 이차전지의 각 구성 및 설명은 중복되므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 전극조립체(10)를 수용하기 위한 외장재(30)를 준비한다. 특히, 후술하는 디개싱(De-gassing)단계에서 가스배출을 위한 배출부(33)를 포함하도록 외장재(30)를 형성할 수 있다.
다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극조립체(10)를 외장재(30)의 수용부(31)에 삽입되도록 안착시킨다. 여기서, 전극조립체(10)의 제1 탭부(11a) 및 제2 탭부(12a)가 외장재(30)의 외부로 돌출된 상태에서, 외부 전원과 연결되도록 한다.
다음, 도 6에서는 외장재(30)에 수용된 전극조립체(10) 상에 전해액을 함침시키는 단계이다. 이차전지는 종류에 따라, 전해질의 액체 상태로 외장재(30) 내부에 충진될 수 있다. 또한, 전해질을 액체 상태로 외장재(30) 내부에 충전한 다음 폴리머화될 수 있는 성분을 첨가하여 최종적으로 폴리머 상태의 전해질이 되도록 할 수 있다.
다음, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전해질이 외장내 내부에 충진된 다음, 프리-차지(Pre-Charge)를 위해 제1 탭부(11a)와 제2 탭부(12a)에 제1 단자(41)와 제2 단자(42)를 포함하는 전원연결부(40)를 연결한다. 전원연결부(40)를 통해 전류를 흘려줌으로써 전극조립체(10) 내부에 발생될 수 있는 초기 불순가스를 제거할 수 있다. 이러한 작업을 디개싱(De-gassing)공정 이라고 하는데, 일반적으로 본 단계에서 전극조립체(10) 내부로부터 발생되는 가스가 외장재(30)의 배출부(33)를 통해 배출될 수 있다. 본 단계에서 전극조립체(10) 내부에서 발생되는 가스가 원활히 배출될 때, 외장재(30)를 포함한 이차전지의 신뢰성이 향상될 수 있는 것이다.
그러나, 종래 전극조립체(10)를 감싸고 있는 분리막(13)은 전극조립체(10) 내부의 전극으로부터 발생되는 가스의 배출에 오히려 장애가 될 수 있었다. 그러므로, 종래에는 프리-차지단계에서 전극조립체(10) 내부에 발생되는 가스를 원활히 배출하지 못함으로써, 최종 제조되는 이차전지의 충전시의 성능 저하 및 폭발 등의 위험성이 증가하는 문제점이 있었다. 본 발명은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극조립체(10)의 양측단으로 가스가 배출될 수 있어, 도 7의 외장재(30) 배출부(33)의 파단부(33a)를 통해 가스 배출을 더욱 원활하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 전극조립체(10) 내부에 발생된 가스 제거의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 전극조립체(10) 내부의 가스를 배출한 다음에는, 외장재(30)의 배출부(33)를 절단가공함으로써, 이차전지의 제조가 완료된다. 이후, 전극조립체(10)를 포함한 전지팩 등을 통해 관련 디바이스에 적용할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
10: 전극조립체 11: 제1 전극
11a: 제1 탭부 11b: 양극 집전판
11c: 양극 활물질층 12: 제2 전극
12a: 제2 탭부 12b: 음극 집전판
12c: 음극 활물질층 13: 분리막
20: 폴딩부 20a: 패턴가공부
30: 외장재 31: 수용부
32: 실링부 33: 배출부
33a: 파단부 40: 전원연결부
41: 제1 단자 42: 제2 단자

Claims (11)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극에 대면되도록 적층되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 대면되는 적층면 사이에 형성되며, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 외측면을 감싸도록 배치되는 분리막;을 포함하고,
    상기 분리막에는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 발생되는 가스가 배출되기 위한 적어도 하나 이상의 패턴가공부가 형성된 전극조립체를 포함하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리막은 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 마주보는 적층면 사이에 형성되고, 대응면이 상호 마주하도록 복수회 접히는 폴딩부가 형성되도록 지그재그 형태로 이루어진 이차전지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 패턴가공부는 상기 분리막의 일측 또는 타측에 형성된 폴딩부에 각각 형성되는 이차전지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체는 스택방식으로 형성되는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴가공부는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 적층되어 형성된 전극조립체의 적층방향에 수직한 방향으로 가스가 배출되도록 전극조립체 양측단에 형성되는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴가공부는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 감싸는 상기 분리막에 형성되고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로부터 발생되는 가스가 배출될 수 있도록 상기 분리막을 관통하여 형성되는 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체를 내부에 수용하도록 테두리를 따라서 밀봉된 실링부가 형성된 외장재를 더 포함하는 이차전지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 외장재는 파우치형 또는 각형인 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 양극 집전판 및 양극 활물질층을 더 포함하는 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 전극은 음극 집전판 및 음극 활물질층을 더 포함하는 이차전지.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극의 일측면상에 돌출되어 형성되는 제1 탭부; 및
    상기 제2 전극의 일측면상에 돌출되어 형성되는 제2 탭부를 더 포함하는 이차전지.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160090108A (ko) * 2015-01-21 2016-07-29 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스
KR20180027262A (ko) * 2016-09-06 2018-03-14 삼성에스디아이 주식회사 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지
KR20180029743A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20190039982A (ko) * 2016-08-15 2019-04-16 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 천공된 연속 세퍼레이터를 구비한 배터리
KR102107410B1 (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 이노메트리 각형 이차전지 셀의 분리막 제공 방법
WO2021230455A1 (ko) * 2020-05-11 2021-11-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 이차전지의 제조방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170124298A (ko) * 2016-05-02 2017-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체
KR102260835B1 (ko) * 2016-09-20 2021-06-03 삼성에스디아이 주식회사 이차전지, 전극 조립체 및 전극 조립체 제조 방법
KR102217445B1 (ko) 2017-05-25 2021-02-22 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그 전극조립체의 제조 방법
CN109546230B (zh) * 2017-12-29 2022-03-29 蜂巢能源科技股份有限公司 电极层叠组件的制造方法以及电极层叠组件
CN113571761B (zh) * 2021-09-26 2022-02-08 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种夹叠式电极组件及其制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080052869A (ko) 2006-12-08 2008-06-12 주식회사 엘지화학 이차 전지용 전극탭과 전극단자의 접합 구조 및 이를이용한 이차 전지
KR100861705B1 (ko) * 2006-05-29 2008-10-06 주식회사 엘지화학 구조적 안정성과 전해액의 젖음성이 우수한 전극조립체 및이를 포함하는 이차전지
KR20110122378A (ko) * 2010-05-04 2011-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20120026266A (ko) * 2010-09-09 2012-03-19 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20120082580A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 스택/폴딩형 리튬 이차전지 및 그 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100286939B1 (ko) * 1997-12-30 2001-04-16 김순택 원통형 이차전지의 전극롤

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861705B1 (ko) * 2006-05-29 2008-10-06 주식회사 엘지화학 구조적 안정성과 전해액의 젖음성이 우수한 전극조립체 및이를 포함하는 이차전지
KR20080052869A (ko) 2006-12-08 2008-06-12 주식회사 엘지화학 이차 전지용 전극탭과 전극단자의 접합 구조 및 이를이용한 이차 전지
KR20110122378A (ko) * 2010-05-04 2011-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20120026266A (ko) * 2010-09-09 2012-03-19 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR20120082580A (ko) * 2011-01-14 2012-07-24 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 스택/폴딩형 리튬 이차전지 및 그 제조방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160090108A (ko) * 2015-01-21 2016-07-29 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스
KR20190039982A (ko) * 2016-08-15 2019-04-16 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 천공된 연속 세퍼레이터를 구비한 배터리
KR20180027262A (ko) * 2016-09-06 2018-03-14 삼성에스디아이 주식회사 적층형 전극 조립체 및 이를 포함하는 플렉서블 이차 전지
US11437651B2 (en) 2016-09-06 2022-09-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Stacked electrode assembly and flexible rechargeable battery comprising the same
KR20180029743A (ko) * 2016-09-13 2018-03-21 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
WO2018052211A1 (ko) * 2016-09-13 2018-03-22 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
KR102107410B1 (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 이노메트리 각형 이차전지 셀의 분리막 제공 방법
WO2021230455A1 (ko) * 2020-05-11 2021-11-18 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 및 이차전지의 제조방법

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Publication number Publication date
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