KR20140102383A - 복합 구조로 형성된 전극조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어져 있고 전극 탭들이 각각의 전극으로부터 돌출되어 형성되어 있는 단위셀들을 둘 이상 포함하는 전극조립체로서, 각각의 단위셀은 폴딩형, 또는 스택형, 또는 스택/폴딩형, 또는 라미네이션/스택형의 전극 구조를 가지고 있고, 상기 단위셀들 중의 적어도 2개의 단위셀들은 전극 구조가 다르며, 상기 단위셀들은 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 상기 단위셀들 사이에는 분리막 또는 분리필름이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.

Description

복합 구조로 형성된 전극조립체 {Electrode Assembly of Combination Structure}
본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어져 있고 전극 탭들이 각각의 전극으로부터 돌출되어 형성되어 있는 단위셀들을 둘 이상 포함하는 전극조립체로서, 각각의 단위셀은 폴딩형, 또는 스택형, 또는 스택/폴딩형, 또는 라미네이션/스택형의 전극 구조를 가지고 있고, 상기 단위셀들 중의 적어도 2개의 단위셀들은 전극 구조가 다르며, 상기 단위셀들은 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고, 상기 단위셀들 사이에는 분리막 또는 분리필름이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 그것의 외형에 따라 크게 원통형 전지, 각형 전지, 파우치형 전지 등으로 분류되며, 전해액의 형태에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 한다.
모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지, 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며 중량이 작은 파우치형 전지에 대한 관심이 높은 실정이다.
일반적으로, 파우치형 전지는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 전극조립체와 전해질이 밀봉되어 있는 전지를 말한다. 전지케이스에 수납되는 전극조립체는 폴딩형(권취형), 스택형(적층형), 또는 스택/폴딩형(복합형)의 구조로 이루어져 있다.
도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 파우치형 전지케이스(20)의 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(30)가 그것의 양극 및 음극 탭들(31, 32)과 전기적으로 연결되는 두 개의 전극리드(40, 41)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 전극조립체(30)가 안착될 수 있는 오목한 형상의 수납부(23)를 포함하는 케이스 본체(21)와 그러한 본체(21)에 일체로서 연결되어 있는 커버(22)로 이루어져 있다.
전지케이스(20)는 라미네이트 시트로 이루어져 있으며, 최외각을 이루는 외측 수지층(20a), 물질의 관통을 방지하는 차단성 금속층(20b), 및 밀봉을 위한 내측 수지층(20c)으로 구성되어 있다.
스택형 전극조립체(30)는 다수의 양극 탭들(31)과 다수의 음극 탭들(32)이 각각 융착되어 전극리드(40, 41)에 함께 결합되어 있다. 또한, 케이스 본체(21)의 상단부(24)와 커버(22)의 상단부가 열융착기(도시하지 않음)에 의해 열융착될 때 그러한 열융착기와 전극리드(40, 41) 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지하고 전극리드(40, 41)와 전지케이스(20)와의 밀봉성을 확보하기 위하여, 전극리드(40, 41)의 상하면에 절연필름(50)이 부착된다.
그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이고, 그에 따라, 다양한 디자인의 디바이스를 제작하고자 하는 고객의 요구에 부응하여, 당업계에서는 계단형 구조의 전지셀과 같은, 장착되는 디바이스의 형상에 대응하는 다양한 형상의 전지셀이 연구되고 있다. 이러한 전지셀들은 일반적으로 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체를 이용하여 제조된다.
그러나, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체는 일반적으로 육면체 형상으로 이루어져 있으며, 이를 이용하여 다양한 형상의 전지셀을 제조하기 위해서는, 다수의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 주조의 전극조립체를 각각 크기를 달리하여 수회 추가로 절취한 후 적층해야 하므로, 이에 따라 제조 공정이 복잡해지고, 제조 공정의 시간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 구조의 전극조립체가 육면체 형상으로 이루어져 있음으로 해서, 디바이스에 대응하는 형상을 구현하기 어렵다는 문제점도 있다.
따라서, 전지셀이 장착되는 디바이스의 다양한 형상에 보다 정밀하게 대응할 수 있는 전극조립체에 대한 필요성이 높으며, 동시에, 이러한 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 제조 공정이 간소하여 용이하게 제조될 수 있는 전극조립체에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀이 장착되는 디바이스의 다양한 형상에 대응하는 전지셀을 제조하는데 있어서, 디바이스의 다양한 형상에 보다 정밀하게 대응할 수 있고, 제조 공정이 간소하여 용이하게 제조될 수 있는 구조의 전극조립체를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체는,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어져 있고 전극 탭들이 각각의 전극으로부터 돌출되어 형성되어 있는 단위셀들을 둘 이상 포함하는 전극조립체로서,
각각의 단위셀은 폴딩형, 또는 스택형, 또는 스택/폴딩형, 또는 라미네이션/스택형의 전극 구조를 가지고 있고, 상기 단위셀들 중의 적어도 2개의 단위셀들은 전극 구조가 다르며,
상기 단위셀들은 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고,
상기 단위셀들 사이에는 분리막 또는 분리필름이 개재되어있는 구조로 이루어져 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는 상기와 같은 특정한 구조에 기반하여 다양한 전극이 복합되어 있는 구조로 이루어진 전지셀로 제작될 수 있고, 이러한 전극조립체의 제조에 있어서, 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형, 스택/폴딩형 및/또는 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀을 이용함으로써, 제조 공정을 단순화 하고 공정 시간을 단축시켜, 공정 효율성을 높일 있다.
상기 폴딩형, 스택형, 스택/폴딩형, 및 라미네이션/스택형의 전극 구조에 대해 상술하면 다음과 같다.
우선, 폴딩형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극활물질을 포함하는 합제를 코팅한 후 건조 및 프레싱한 시트 형태의 양극과 음극 사이에 분리막 시트를 위치시키고, 권취함으로써 제조할 수 있다.
스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱한 후 소정의 크기로 절취한 양극판과 음극판 사이에 상기 양극판과 음극판에 대응하는 소정의 크기로 절취한 분리막을 개재시킨 후 적층함으로써 제조할 수 있다.
스택/폴딩형 구조의 단위셀은, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 둘 이상의 극판들이 적층되어 있는 유닛셀들을 둘 이상 포함하고, 중첩되지 않은 형태로 하나 이상의 분리필름으로 유닛셀들을 권취하거나, 또는 유닛셀의 크기로 분리필름을 절곡하여 유닛셀들 사이에 개재함으로써 제조될 수 있다.
경우에 따라서는, 양극과 음극이 대면하는 구조로, 임의의 유닛셀들 사이 및/또는 최외측 유니셀의 외면에 하나 이상의 단일 극판이 추가로 포함될 수도 있다.
상기 유닛셀은 양측 최외곽의 극판들이 동일한 전극을 가진 S형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 반대 전극을 가진 D형 유닛셀일 수 있다.
상기 S형 유닛셀은, 양측 최외곽의 극판들이 양극인 SC형 유닛셀과, 양측 최외곽의 극판들이 음극인 SA형 유닛셀일 수 있다.
라미네이션/스택형 구조의 단위셀은, 각각의 금속 집전체에 전극 합제를 코팅한 뒤 건조 및 프레싱하고 소정의 크기로 절취한 후, 하부로부터 순차적으로 음극, 음극의 상부에 분리막, 그리고 양극, 그리고 그 상부에 분리막을 적층하여 제조할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 폴딩형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 타원 형상일 수 있고, 상기 스택형, 스택/폴딩형 및 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 직사각형 형상일 수 있다. 여기서 수직 단면이라 함은, 전극 탭들이 극판으로부터 돌출되는 방향에 수직인 단면을 의미한다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체를 구성하는 단위셀들은 각각의 크기가 동일한 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 단위셀들은 단위셀의 폭, 높이 및 길이가 모두 동일할 수 있다. 여기서 폭은 수직 단면 상으로 가로 방향 변의 크기일 수 있고, 높이는 수직 단면 상으로 세로 방향 변의 크기일 수 있으며, 길이는 전극 탭들이 극판으로부터 돌출되는 방향의 변의 크기일 수 있다.
본 명세서에서는, 동일한 전극 구조의 단위셀들로 구성되어 있는 전극조립체 뿐만 아니라, 서로 다른 전극 구조인 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 또는 스택/폴딩형 또는 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀들이 적층되어 전극조립체를 구성하고 있을 경우, 상기 단위셀들의 외면 형상이 서로 상이하다 하더라도 단위셀들의 폭, 높이 및 길이가 모두 동일하다면, 단위셀들의 크기가 동일한 것으로 정의되고, 이러한 구조 또한 본 발명의 하나의 실시예로서 포함됨은 물론이다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 단위셀들 중의 2개 이상의 단위셀들은 크기가 서로 다른 구조일 수 있다. 구체적으로, 상기 2개 이상의 단위셀들은 단위셀의 폭, 높이 및 길이 중에서 적어도 하나 이상의 크기가 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 2개 이상의 단위셀들은, 높이가 동일하고 폭이 상이하거나, 폭과 높이가 모두 상이한 구조일 수 있다.
크기가 서로 다른 단위셀들은, 평면을 기준으로 높이 방향에서 상대적으로 작은 크기의 단위셀이 상부에 위치하고 상대적으로 큰 크기의 단위셀이 하부에 위치하도록 적층되어 있을 수 있다. 이와는 반대로, 상대적으로 큰 크기의 단위셀이 상부에 위치하고 상대적으로 작은 크기의 단위셀이 하부에 위치하도록 적층되어 있을 수도 있음은 물론이다.
또한, 상대적으로 작은 크기의 단위셀과 상대적으로 큰 크기의 단위셀이 번갈아 적층되어 있을 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 단위셀들의 폭, 높이 및 길이 중에서 적어도 하나 이상의 크기를 달리하고, 상기 단위셀들의 적층 순서를 달리함으로써, 다양한 형상의 전극조립체를 구성할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀들은 전극 탭들이 동일한 위치에 배열되도록 적층되어 있을 수 있다. 구체적으로, 상기 단위셀들은, 상기 전극 탭들이 평면을 기준으로 높이 방향에서 가상의 동일 수직선 상에 모두 위치할 수 있도록 적층되어 있을 수 있다. 이러한 구조는, 상기 전극조립체를 내장하여 전지셀을 제조하는 과정에서, 각 전극 탭들을 하나의 전극 리드에 결합하여 전극 단자를 형성하는 공정을 용이하게 할 수 있다. 참고로, 권취형 전극조립체에서는 전극 리드가 필요치 않으므로, 전극 탭 자체로 전극 단자를 구성한다.
본 발명에 따르면, 상기 단위셀들은 단위셀들 사이에 분리막 또는 분리필름이 개재되어 있는 구조뿐만 아니라, 하나 또는 둘 이상의 단위셀들 별로 하나 또는 둘 이상의 분리필름에 의해 권취되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 서로 다른 전극 구조를 가진 단위셀들은 각각 서로 다른 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 전극조립체가 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 전극 구조의 단위셀로 이루어져 있는 경우, 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 전극 구조의 단위셀은 각각 다른 2개의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 서로 다른 전극 구조를 가진 단위셀들은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 전극조립체가 폴딩형, 스택형, 및 스택/폴딩형 전극 구조의 3개의 단위셀들로 순차적으로 적층되어 이루어져 있는 경우, 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 스택형 전극 구조의 단위셀이 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있고, 스택/폴딩형 전극 구조의 단위셀이 다른 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다. 이와는 반대로, 폴딩형 전극 구조의 단위셀이 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있고, 스택형 전극 구조의 단위셀과 스택/폴딩형 전극 구조의 단위셀이 다른 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 서로 동일한 구조의 전극 구조를 가진 단위셀들은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 전극조립체가 폴딩형 전극 구조의 단위셀과 2개의 스택형 전극 구조의 단위셀로 이루어져 있는 경우, 폴딩형 전극 구조의 단위셀은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있고, 2개의 스택형 전극 구조의 단위셀들은 다른 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있을 수 있다.
상기한 바와 같이, 다수의 단위셀들을 다수의 분리필름에 의해 권취하는 구조뿐만 아니라, 모든 단위셀들을 하나의 분리필름에 의해 권취하는 구조 또한 본 발명에 포함됨은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기한 전극조립체가 전지케이스 내에 내장되어 전해질로 함침되고 밀봉된 구조로 이루어진 전지셀을 제공한다.
상기 전지케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스일 수 있고, 또는 금속 캔일 수 있다.
상기 라미네이트 시트의 전지케이스와 금속 캔에는, 본 발명에 따른 전극조립체가 내장되는 수납부가 형성되어 있을 수 있고, 상기 수납부는 본 발명에 따른 전극조립체의 형상에 대응하는 내면 구조를 가질 수 있다.
상기 전지셀을 이루고 있는 전극조립체 중 단위셀들의 전극 탭들은 하나의 전극 리드에 결합되어 전극 단자를 형성하는 구조로 이루어져 있을 수 있다. 즉, 다수의 전극 탭들이 서로 다른 전극 구조의 단위셀로부터 돌출되어 형성되어 있더라도, 상기 전극 탭들은 하나의 전극 리드에 결합되어 전지셀의 전극 단자를 형성하는 구조일 수 있다.
상기 전지셀은 리튬이온 전지 또는 리튬이온 폴리머 전지셀일 수 있지만, 이들만으로 한정되지 않음은 물론이다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등으로부터 선택되는 것일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 단위전지로서 둘 이상 포함하고 있는 전지팩을 제공한다. 즉, 상기 전지셀을 단위전지로서 둘 이상을 직렬 및/또는 병렬로 연결한 구조의 전지팩을 제공하고, 이러한 전지팩은 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치 등의 디바이스에 사용될 수 있다.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는 복합 전극 구조로 이루어짐으로써, 전지셀이 장착되는 디바이스의 다양한 형상에 보다 정밀하게 대응할 수 있고, 그에 따라 디바이스를 더욱 소형화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제조 공정을 간소화하고 공정 시간을 단축시켜, 공정 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전지셀에 대한 사시도이다;
도 2는 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀의 수직 단면도이다;
도 3는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 5는 도 4의 측면도이다;
도 6는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수직 단면도이다;
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스의 사시도이다;
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 사시도이다;
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀은, 최하단에는 음극(140)이 위치하고, 음극(140)의 상부에는 분리막(130)이 적층되고, 분리막(130)의 상부에는 양극(140)이 적층되고, 양극(120)의 상부에는 분리막(110)이 적층되는 구조로 이루어져 있다. 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀은 전극의 수와 분리막의 수가 동일한 구조를 가진다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 전극조립체(200)는 폴딩형 전극 구조의 단위셀(210)과 스택형 전극 구조의 단위셀(220)이 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다. 폴딩형 전극 구조의 단위셀(210)과 스택형 전극 구조의 단위셀(220)의 사이에는 분리막(230)이 개재되어 있다. 수직 단면 상에서, 폴딩형 전극 구조의 단위셀(210)은 타원 형상으로 이루어져 있고, 스택형 전극 구조의 단위셀(220)은 직사각형 형상으로 이루어져 있다. 폴딩형 전극 구조의 단위셀(210)의 폭(W1) 및 높이(H1)는 스택형 전극 구조의 단위셀(220)의 폭(W2) 및 높이(W2)와 동일한 크기를 갖는다.
도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 전극조립체(300)는 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)과 스택형 전극 구조의 단위셀(320)이 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다. 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 폭(W3)은 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 폭(W4)보다 작고, 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 높이(H3)는 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 높이(H4)보다 작다. 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 폭(W3)과 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 폭(W4)은 크기가 다르고, 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 높이(H3)와 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 높이(H4)는 크기가 같은 구조도 본 발명의 또 다른 실시예로서 가능함은 물론이다.
예를 들어, 단위셀(310)의 폭(W3)은 단위셀(320)의 폭(W4)의 10 내지 95% 크기일 수 있고, 단위셀(310)의 높이(H3)는 단위셀(320)의 높이(H4)의 10 내지 95% 크기일 수 있다.
폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)과 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 폭과 높이가 다름으로 인해서, 전극조립체(300)는 크기가 작은 단위셀(310)이 상부에 위치하고, 크기가 큰 단위셀(320)이 하부에 위치하여 적층되어 있다.
도 5에는 도 4의 측면도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위하여, 도 5에서는 크기 배율 만을 표시하였고, 그러한 크기 배율을 도 4에 비례하도록 조절하지는 않았다.
도 5를 도 4과 함께 참조하면, 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 폭(W3) 및 높이(H3)는 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 폭(W4) 및 높이(H4) 보다 작을 뿐만 아니라, 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 길이(L1)는 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 길이(L2)보다 작다. 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 전극 탭(311)과 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 전극 탭(321)은 평면을 기준으로 높이방향에서 동일한 위치에 배열되어 있다. 예를 들어, 단위셀(310)의 길이(L1)는 단위셀(320)의 길이(L2)의 10 내지 95% 크기일 수 있다. 이러한 구조는, 상기 전극조립체를 내장하여 전지셀을 제조하는 과정에서, 각 전극 탭들을 하나의 전극 리드에 결합하여 전극 단자를 형성하는 공정을 용이하게 할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 전극조립체(400)는 제 1 스택형 전극 구조의 단위셀(410)과 폴딩형 전극 구조의 단위셀(420)과 제 2 스택형 전극 구조의 단위셀(430)이 순차적으로 적층되어 있는 구조로 이루어져 있다. 제 1 스택형 전극 구조의 단위셀(410)과 폴딩형 전극 구조의 단위셀(420)은 제 1 분리필름(440)으로 권취되어 있고, 제 2 스택형 전극 구조의 단위셀(430)은 제 2 분리필름(450)으로 권취되어 있다. 제 1 스택형 전극 구조의 단위셀(410)과 폴딩형 전극 구조의 단위셀(420)이 하나의 분리필름인 제 1 분리필름(440)으로 권취되어 있는 구조이므로, 이들을 하나의 분리필름으로 함께 권취하여 적층 구조를 용이하게 만들 수 있다.
도면에 도시하지 않았지만, 각각의 단위셀들을 각각의 다른 분리필름으로 권취하는 구조와, 모든 단위셀들을 하나의 분리필름으로 권취하는 구조 또한 가능한 것은 물론이다.
도 7 및 도 8에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지케이스 및 전지셀의 사시도가 각각 도시되어 있다.
도 7 및 도 8을 도 4와 함께 참조하면, 전지케이스(500)는 상단 수납부(510) 및 하단 수납부(520)를 포함하고 있다. 상단 수납부(510)는 폴딩형 전극 구조의 단위셀(310)의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있고, 하단 수납부(520)는 스택형 전극 구조의 단위셀(320)의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가지고 있다. 전지셀(600)은 전극조립체(300)를 전지케이스(500)에 내장한 후, 전해질로 함침하고 밀봉하여 제조된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (22)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막으로 이루어져 있고 전극 탭들이 각각의 전극으로부터 돌출되어 형성되어 있는 단위셀들을 둘 이상 포함하는 전극조립체로서,
    각각의 단위셀은 폴딩형, 또는 스택형, 또는 스택/폴딩형, 또는 라미네이션/스택형의 전극 구조를 가지고 있고, 상기 단위셀들 중의 적어도 2개의 단위셀들은 전극 구조가 다르며;
    상기 단위셀들은 평면을 기준으로 높이 방향으로 적층되어 있고;
    상기 단위셀들 사이에는 분리막 또는 분리필름이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴딩형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 타원 형상이고, 상기 스택형 및 스택/폴딩형 및 라미네이션/스택형 전극 구조의 단위셀은 수직 단면 상으로 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들 중의 2개 이상의 단위셀들은 크기가 다른 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 2개 이상의 단위셀들은 단위셀의 폭, 높이 및 길이 중에서 적어도 하나 이상의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 2개 이상의 단위셀들은, (i) 높이가 동일하고 폭이 상이하거나, 또는 (ii) 폭과 높이가 모두 상이한 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  7. 제 4 항에 있어서, 상대적으로 작은 크기의 단위셀이 상부에 위치하고 상대적으로 큰 크기의 단위셀이 하부에 위치하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀들은 전극 탭들이 동일한 위치에 배열되도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  9. 제 1 항에 있어서, 서로 다른 전극 구조를 가진 단위셀들은 서로 다른 분리필름에 의해 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  10. 제 1 항에 있어서, 서로 다른 전극 구조를 가진 단위셀들은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  11. 제 1 항에 있어서, 서로 같은 전극 구조를 가진 단위셀들은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  12. 제 1 항에 있어서, 모든 단위셀들은 하나의 분리필름에 의해 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체가 전지케이스 내에 내장되어 전해질로 함침되고 밀봉된 구조로 이루어진 전지셀.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전지케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스, 또는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전지케이스에는 상기 전극조립체의 외면 형상에 대응하는 내면 구조를 가진 수납부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 전극조립체 중 단위셀들의 전극 탭들은 하나의 전극 리드에 결합되어 전극 단자를 형성하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  18. 제 13 항에 따른 전지셀을 단위전지로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  19. 제 13 항에 따른 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  21. 제 18 항에 따른 전지팩을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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