KR20140070260A - 젤리롤 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

젤리롤 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 젤리롤 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며, 상기 무지부는 상기 만곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체에 관한 것이다.

Description

젤리롤 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지{Electrode assembly of jelly roll type and secondary battery comprising the same}
본 발명은 젤리롤 형태로 권취된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하고 있는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 이러한 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 충방전이 가능한 전극조립체를 전지케이스에 장착한 구조로 이루어져 있으며, 상기 전극조립체의 대표적인 예로는 젤리롤 형태의 전극조립체를 들 수 있다. 그러나, 이러한 젤리롤 형태의 전극조립체의 경우 권취 및 압착되는 과정에서 평탄부와 굴곡부가 존재하여 굴곡부에서 부러짐 또는 크랙이 발생하게 되는 문제가 있다.
본 발명의 일실시예는 전극조립체의 권취시 굴곡부에서 부러짐 또는 크랙이 발생하지 않는 젤리롤 형태의 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며, 상기 무지부는 상기 만곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 3 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 전극조립체의 권취 중심부에 가장 인접한 선단에서 최초 권취되어 형성된 제1 만곡부, 두번째로 권취되어 형성된 제2 만곡부 및 세번째로 권취되어 형성된 제3 만곡부를 포함하고, 상기 제1 만곡부, 제2 만곡부 및 제3 만곡부는 각각 제1 무지부, 제2 무지부 및 제3 무지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며, 상기 무지부는 상기 만곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체; 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및 상기 전극 조립체에 함침되는 전해질을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명은 전극에서의 전극 활물질의 압축율을 최대화할 수 있어 에너지 밀도를 향상시킬 수 있으므로, 고용량 이차전지의 제조가 가능하다.
또한, 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 2 이상 형성함으로써 이차전지의 제조시 또는 충방전시 발생하는 양극 활물질의 부러짐 및 크랙을 효과적으로 방지할 수 있고 내부 저항 감소로 인해 이차전지의 충방전 효율이 증가하고 급속충전을 할 수 있다.
또한, 충방전시(사이클 진행시) 음극의 부피 팽창으로 발생되는 내부 압력으로 인해 전극조립체의 내부, 특히 만곡부에서 뒤틀림(deform) 현상이 발생하지만 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 무지부를 구비하여 음극의 부피 팽창으로 발생하는 압력을 완충해줄 수 있으므로, 이차전지의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 형성된 무지부를 통해 전해액의 이동 공간이 확보되고, 이에 따라 전해액이 균일하게 분포될 수 있으므로, 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(도 1의 (a)) 및 상기 전극 조립체의 양극의 코팅부와 무지부(도 1의 (b))를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음극/분리막/양극/분리막이 순차적으로 적층된 단위셀이 권취 중심부에서 음극 방향으로 권취된 전극조립체를 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양극/분리막/음극/분리막으로 순차적으로 적층된 단위셀이 권취 중심부에서 양극 방향으로 권취된 전극조립체를 나타낸 확대도이다.
본 발명의 일실시예는 양극집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며, 상기 무지부는 상기 만곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.
일반적으로 젤리롤 형태의 전극조립체의 만곡부에서 발생하는 부러짐 및 크랙을 개선하기 위해서는 압연 공정을 통해 전극에서의 전극 활물질의 압축율을 높이거나 권취 중심부에 가장 인접한 최초 선단의 압축율을 낮추고 끝단의 압축율을 최대화하는 방식을 이용하여 전극의 단위 부피당 활물질의 함량이 낮아져 고용량의 이차전지 제조가 불리하나, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 전극에서의 전극 활물질의 압축율을 최대화할 수 있어 에너지 밀도를 향상시킬 수 있으므로, 고용량 이차전지의 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 2 이상 형성함으로써 이차전지의 제조시 또는 충방전시 발생하는 양극 활물질의 부러짐 및 크랙을 효과적으로 방지할 수 있고 내부 저항 감소로 인해 이차전지의 충방전 효율이 증가하고 급속충전을 할 수 있다. 또한, 충방전시(사이클 진행시) 음극의 부피 팽창으로 발생되는 내부 압력으로 인해 전극조립체의 내부에, 특히 만곡부에서 뒤틀림(deform) 현상이 발생하지만 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 무지부를 구비하여 음극의 부피 팽창으로 발생하는 압력을 완충해줄 수 있으므로, 이차전지의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 형성된 무지부를 통해 전해액의 이동 공간이 확보되고, 이에 따라 전해액이 균일하게 분포될 수 있으므로, 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 젤리롤 형태로 권취되어 있으며, 전극조립체는 평탄한 부분 및 전극조립체가 권취되어 만곡부를 형성하는 부분으로 이루어지고, 상기 권취되어 형성된 만곡부에 무지부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 집전체는 활물질이 코팅되어 있으며, 양극 집전체 및 음극 집전체의 일면에만 활물질이 코팅될 수 있으나, 이차전지의 용량을 극대화하기 위해 집전체의 양면에 활물질이 코팅될 수도 있다. 본 발명의 일실시예에서는 집전체의 양면에 활물질이 코팅된 전극조립체를 바탕으로 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 상기 만곡부는 변곡점(굴곡의 방향이 바뀌는 자리에서의 곡선 위의 점)을 포함하고, 상기 만곡부의 변곡점은 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부에 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 전극조립체의 권취 중심부에 가장 인접하는 최초 선단에서부터 끝단까지 양극의 폭이 일정하며, 최초 선단에서부터 끝단으로 갈수록 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부의 면적이 증가하고, 양극 활물질이 코팅된 코팅부의 면적도 증가한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 상기 양극 활물질은 하기 화학식 1 내지 4로 표기되는 화합물 중 어느 하나의 화합물을 사용할 수 있다:
[화학식 1]
Li1 + aA1 - xCxO2 - bXb(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
[화학식 2]
Li1 + aAxB2 -x- yCyO4 - bXb(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤2, 0≤y≤0.1)
[화학식 3]
Li1 + aA1 - xCx(YO4 - bXb)(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
[화학식 4]
Li1 + aA2 - xCx(YO4 - bXb)3(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
상기 식에서, A는 6배위 구조를 갖는 전이금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이며; B는 4배위 구조를 갖는 전이금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이며; C는 알칼리 토금속, 3B족으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며; X는 5B, 6B 및 7B족으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며; Y는 4배위 구조를 갖는 (준)금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.
또한, 상기 양극 활물질은 LiMPO4(M은 Fe, Mn, Co, Ni, Cu 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종임)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 상기 양극 활물질은 양극 집전체에 도포되고 압연되어 양극 활물질 코팅층을 형성할 수 있다. 전술한 양극 활물질을 젤리롤 형태의 전극조립체에 적용하면 상기 양극 활물질은 연성(softness)이 낮아 전극조립체의 권취시 굴곡부에서 양극 활물질이 양극 집전체와 박리되거나 양극 활물질에 크랙이 쉽게 발생하는 문제가 있다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체는 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 형성되어 권취시 양극 활물질이 박리되거나 크랙이 발생하지 않고, 전술한 양극 활물질은 양극 집전체에 치밀(dense)하게 코팅될 수 있으므로 이차전지의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 양극의 제조시 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부를 4 이상 형성시키는 것은 제조공정 측면에서 구현하기 어려운 문제가 있을 수 있으나, 본 발명의 일실시예에서와 같이 무지부를 세부분으로 형성시켜 무지부의 형성을 최소화함으로써 무지부 면적의 증가로 인하 이차전지의 용량 저하를 방지하고, 권취 중심부에서 멀어질수록 만곡부가 완만하게 형성되므로 양극 활물질이 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 3 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 전극조립체의 권취 중심부에 가장 인접한 선단에서 최초 권취되어 형성된 제1 만곡부, 두번째로 권취되어 형성된 제2 만곡부 및 세번째로 권취되어 형성된 제3 만곡부를 포함하고, 상기 제1 만곡부, 제2 만곡부 및 제3 만곡부는 각각 제1 무지부, 제2 무지부 및 제3 무지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.
상기 제1 무지부의 길이는 제1 만곡부의 곡률반경이 R1인 경우 πR1 이하이고, 상기 제1 만곡부의 변곡점은 상기 제1 무지부에 포함될 수 있다. 상기 전극조립체가 음극/분리막/양극/분리막으로 순차적으로 적층된 단위셀을 권취 중심부에서 음극 방향으로 권취될 경우, 상기 제1 만곡부의 곡률반경 R1은 (분리막 두께×3)/2, (음극의 두께×2)/2 및 (양극의 두께×2)/2를 모두 합한 값이다.
상기 제2 무지부의 길이는 제2 만곡부의 곡률반경이 R2인 경우 πR2 이하이고, 상기 제2 만곡부의 변곡점은 상기 제2 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제2 만곡부의 곡률반경 R2는 (분리막 두께×5)/2, (음극의 두께×3)/2 및 (양극의 두께×3)/2를 모두 합한 값이다.
상기 제3 무지부의 길이는 제3 만곡부의 곡률반경이 R3인 경우 πR3 이하이고, 상기 제3 만곡부의 변곡점은 상기 제3 무지부에 포함될 수 있다. 상기 전극조립체가 음극/분리막/양극/분리막으로 순차적으로 적층될 경우, 상기 제3 만곡부의 곡률반경 R3는 (분리막 두께×7)/2, (음극의 두께×4)/2 및 (양극의 두께×4)/2를 모두 합한 값이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체가 양극/분리막/음극/분리막으로 순차적으로 적층된 단위셀을 권취 중심부에서 양극 방향으로 귄취될 경우, 상기 제 1 만곡부의 곡률반경 R1은 분리막 두께/2과 (양극의 두께×2)/2를 합한 값이다.
상기 제2 만곡부의 곡률반경 R2는 (분리막 두께×3)/2, (양극의 두께×3)/2 및 음극의 두께/2를 모두 합한 값이다.
상기 제3 만곡부의 곡률반경 R3는 (분리막의 두께×5)/2, (양극의 두께×4)/2 및 (음극의 두께×2)/2를 모두 합한 값이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 상기 양극은 전극탭 형성을 위한 무지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고, 상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며, 상기 무지부는 상기 만곡부에 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체; 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및 상기 전극 조립체에 함침되는 전해질을 포함하는 이차전지를 제공한다.
상기 전극조립체는 원통형 이차전지, 각형 이차전지, 파우치형 이차전지에 모두 사용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서 젤리롤 형태의 전극조립체는 권취 및 압착되어 제조되는바 각형 이차전지에 사용되는 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로, 상기 전극조립체를 구비하는 각형 이차전지는 전극조립체가 각형의 금속 케이스에 내장되어 있고 케이스의 개방 상단에 돌출형 전극단자가 형성되어 있는 탑 캡을 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다. 전극조립체의 음극은 음극탭을 통해 탑 캡 상의 음극단자의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자는 절연부재에 의해 탑 캡으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체의 양극은 그것의 양극탭이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다. 또한, 전극탭들을 제외하고 전극조립체와 탑 캡의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 케이스와 전극조립체 사이에 시트형 절연부재를 삽입한 뒤, 탑 캡을 장착하고, 탑 캡과 케이스의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구를 통해 전해액을 주입한 후 금속 볼 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 젤리롤 형태의 전극조립체를 구비하는 각형 이차전지가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 상기 이차전지 다수를 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈 또는 전지팩을 제공한다. 상기 중대형 전지모듈 또는 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(도 1의 (a)) 및 상기 전극 조립체의 양극의 코팅부와 무지부(도 1의 (b))를 나타낸 모식도이다.
도 1의 (a)을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)는 양극(200)과 음극(100) 사이에 분리막(300)이 개재된 상태에서 양극(200)과 음극(100)이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 젤리롤 형태로 권취된다.
더욱 구체적으로 도 1의 (b)를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)는 분리막(300)과 상기 분리막(300)의 양면에 배치되는 양극(200)과 음극(100)이 권취되어 젤리롤 형태로 제조되며, 상기 양극(200)은 양극 활물질이 코팅되는 코팅부(210)가 2 이상 형성되고 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부(220)가 2 이상 형성될 수 있다. 한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)에서 상기 양극(200)은 전극조립체(10)의 권취 중심부에 가장 인접한 최초 선단에서부터 끝단까지 양극(200)의 폭은 일정하며, 최초 선단에서부터 끝단으로 갈수록 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부(220)의 면적이 증가하고, 양극 활물질이 코팅된 코팅부(210)의 면적도 증가한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음극(100)/분리막(300)/양극(200)/분리막(300)이 순차적으로 적층된 단위셀이 권취 중심부에서 음극(100) 방향으로 권취된 전극조립체(10)의 확대도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)는 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 3개 형성된 양극(200)을 포함한다. 상기 양극(200)은 전극조립체(10)의 권취 중심부에 가장 인접한 선단에서 최초 권취되어 형성된 제1 만곡부(400), 두번째로 권취되어 형성된 제2 만곡부(500) 및 세번째로 권취되어 형성된 제3 만곡부(600)를 포함하고, 상기 제1 만곡부(400), 제2 만곡부(500) 및 제3 만곡부(600)는 각각 양극 활물질이 코팅되지 않은 제1 무지부, 제2 무지부 및 제3 무지부를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체에서 상기 만곡부(400, 500, 600)는 변곡점(굴곡의 방향이 바뀌는 자리에서의 곡선 위의 점, 410, 510, 610)을 포함하고, 상기 만곡부의 변곡점(410, 510, 610)은 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부에 포함될 수 있다.
상기 제1 무지부의 길이는 제1 만곡부(400)의 곡률반경이 R1인 경우 πR1 이하이고, 상기 제1 만곡부(400)의 변곡점(410)은 상기 제1 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제1 만곡부(400)의 곡률반경 R1은 (분리막 두께×3)/2, (음극의 두께×2)/2 및 (양극의 두께×2)/2를 모두 합한 값이다. 상기 제2 무지부의 길이는 제2 만곡부(500)의 곡률반경이 R2인 경우 πR2 이하이고, 상기 제2 만곡부(500)의 변곡점(510)은 상기 제2 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제2 만곡부(500)의 곡률반경 R2는 (분리막 두께×5)/2, (음극의 두께×3)/2 및 (양극의 두께×3)/2를 모두 합한 값이다. 또한, 상기 제3 무지부(600)의 길이는 제3 만곡부(600)의 곡률반경이 R3인 경우 πR3 이하이고, 상기 제3 만곡부(600)의 변곡점(610)은 상기 제3 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제3 만곡부(600)의 곡률반경 R3는 (분리막 두께×7)/2, (음극의 두께×4)/2 및 (양극의 두께×4)/2를 모두 합한 값이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(10)에서 상기 무지부의 길이는 전극조립체(10)의 권취 중심부에 가장 인접하는 최초 선단에서부터 권취될수록 길어진다. 즉, 제1 무지부의 길이보다 제2 무지부의 길이가 길어지고, 제2 무지부의 길이보다 제3 무지부의 길이가 길어진다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양극(200)/분리막(300)/음극(100)/분리막(300)으로 순차적으로 적층된 단위셀이 권취 중심부에서 양극(200) 방향으로 권취된 전극조립체(20)의 확대도이다.
상기 양극(200)은 전극조립체(20)의 권취 중심부에 가장 인접한 선단에서 최초 권취되어 형성된 제1 만곡부(400'), 두번째로 권취되어 형성된 제2 만곡부(500') 및 세번째로 권취되어 형성된 제3 만곡부(600')를 포함하고, 상기 제1 만곡부(400'), 제2 만곡부(500') 및 제3 만곡부(600')는 각각 양극 활물질이 코팅되지 않은 제1 무지부, 제2 무지부 및 제3 무지부를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 전극조립체(20)에서 상기 만곡부(400', 500', 600')는 변곡점(굴곡의 방향이 바뀌는 자리에서의 곡선 위의 점, 410', 510', 610')을 포함하고, 상기 만곡부의 변곡점(410', 510', 610')은 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부에 포함될 수 있다.
상기 제1 무지부의 길이는 제1 만곡부(400')의 곡률반경이 R1'인 경우 πR1'이하이고, 상기 제1 만곡부(400')의 변곡점(410')은 상기 제1 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제1 만곡부(400')의 곡률반경 R1'는 분리막 두께/2과 (양극의 두께×2)/2를 합한 값이다. 상기 제2 무지부의 길이는 제2 만곡부(500')의 곡률반경이 R2'인 경우 πR2' 이하이고, 상기 제2 만곡부(500')의 변곡점(510')은 상기 제2 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제2 만곡부의 곡률반경 R2'는 (분리막 두께×3)/2, (양극의 두께×3)/2 및 음극의 두께/2를 모두 합한 값이다. 또한, 상기 제3 무지부(600')의 길이는 제3 만곡부(600')의 곡률반경이 R3'인 경우 πR3' 이하이고, 상기 제3 만곡부(600')의 변곡점(610')은 상기 제3 무지부에 포함될 수 있다. 상기 제3 만곡부의 곡률반경 R3'는 (분리막의 두께×5)/2, (양극의 두께×4)/2 및 (음극의 두께×2)/2를 모두 합한 값이다.
10: 전극조립체
100: 음극 200: 양극
210: 코팅부 220: 무지부
300: 분리막 400, 400': 제1 만곡부
410, 410': 제1 만곡부의 변곡점 500, 500': 제2 만곡부
510, 510': 제2 만곡부의 변곡점 600, 600': 제3 만곡부
610, 610': 제3 만곡부의 변곡점

Claims (11)

  1. 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 2 이상 형성된 양극을 포함하고,
    상기 양극은 2 이상의 만곡부에서 만곡되어 젤리롤 형태로 권취되며,
    상기 무지부는 상기 만곡부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 만곡부의 변곡점은 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부에 포함되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질은 하기 화학식 1 내지 4로 표기되는 화합물 중 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체:
    [화학식 1]
    Li1 + aA1 - xCxO2 - bXb(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
    [화학식 2]
    Li1 + aAxB2 -x- yCyO4 - bXb(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤2, 0≤y≤0.1)
    [화학식 3]
    Li1 + aA1 - xCx(YO4 - bXb)(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
    [화학식 4]
    Li1 + aA2 - xCx(YO4 - bXb)3(-0.5≤a≤0.5, 0≤b≤0.1, 0≤x≤0.1)
    상기 식에서,
    A는 6배위 구조를 갖는 전이금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이며;
    B는 4배위 구조를 갖는 전이금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이며;
    C는 알칼리 토금속, 3B족으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며;
    X는 5B, 6B 및 7B족으로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 원소이며;
    Y는 4배위 구조를 갖는 (준)금속 중에서 선택되는 1종 이상의 원소이다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 활물질은 LiMPO4(M은 Fe, Mn, Co, Ni, Cu 및 Cr로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종임)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극조립체의 권취 중심부에 가장 인접하는 최초 선단에서부터 끝단으로 갈수록 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부의 면적이 증가하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 양극 집전체 상에 양극 활물질이 코팅되지 않은 무지부가 3 이상 형성된 양극을 포함하고,
    상기 양극은 전극조립체의 권취 중심부에 가장 인접한 선단에서 최초 권취되어 형성된 제1 만곡부, 두번째로 권취되어 형성된 제2 만곡부 및 세번째로 권취되어 형성된 제3 만곡부를 포함하고,
    상기 제1 만곡부, 제2 만곡부 및 제3 만곡부는 각각 제1 무지부, 제2 무지부 및 제3 무지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 무지부의 길이는 제1 만곡부의 곡률반경이 R1인 경우 πR1 이하이고, 상기 제1 만곡부의 변곡점은 상기 제1 무지부에 포함되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 무지부의 길이는 제2 만곡부의 곡률반경이 R2인 경우 πR2 이하이고, 상기 제2 만곡부의 변곡점은 상기 제2 무지부에 포함되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 무지부의 길이는 제3 만곡부의 곡률반경이 R3인 경우 πR3 이하이고, 상기 제3 만곡부의 변곡점은 상기 제3 무지부에 포함되는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 양극은 전극탭 형성을 위한 무지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  11. 청구항 1의 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 내장하는 케이스; 및 상기 전극 조립체에 함침되는 전해질을 포함하는 이차전지.
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