KR20150031845A - 단차가 형성된 전극조립체를 포함하는 전지셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극 시트, 음극 시트, 상기 음극 시트와 양극 시트의 사이에 개재되는 제 1 분리 시트, 및 상기 음극 시트 또는 양극 시트를 사이에 두고 상기 제 1 분리시트와 대면하는 제 2 분리 시트로 이루어진 조립 전극 시트를 포함하고, 상기 조립 전극 시트의 일단과 타단을 각각 제 1 권심 및 제 2 권심을 이용하여 권취한 구조의 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤을 포함하며, 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭은 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭 보다 크기가 큰 구조로 형성되어 있으며, 상기 제 2 전극 롤이 평면을 기준으로 제 1 전극 롤의 수직 방향으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
Description
본 발명은 단차가 형성된 전극조립체를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 ‘유비쿼터스 사회’로 발전되고 있다.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다.
상기와 같이, 이차전지가 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 이차전지는, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.
이러한 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
또한, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
그 중 각형 전지의 일반적인 구조가 도 1에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 각형 전지(50)는 젤리-롤형 전극조립체(10)가 각형 금속 케이스(20)에 내장되어 있고 케이스(20)의 개방 상단에 돌출형 전극단자(예를 들어, 음극단자: 32)가 형성되어 있는 탑 캡(30)이 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다.
전극조립체(10)의 음극은 음극 탭(12)을 통해 탑 캡(30) 상의 음극단자(32)의 하단에 전기적으로 연결되며, 그러한 음극단자(32)는 절연부재(34)에 의해 탑 캡(30)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 전극조립체(10)의 또 다른 전극(예를 들어, 양극)은 그것의 양극 탭(14)이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(30)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성한다.
또한, 전극 탭들(12, 14)을 제외하고 전극조립체(10)와 탑 캡(30)의 전기적 절연 상태를 보장하기 위하여, 각형 케이스(20)와 전극조립체(10) 사이에 시트형 절연부재(40)를 삽입한 뒤, 탑 캡(30)을 덮고, 탑 캡(30)과 케이스(20)의 접촉면을 따라서 용접으로 이들을 결합한다. 그런 다음, 전해액 주입구(43)를 통해 전해액을 주입한 후 용접하여 밀봉하고, 에폭시 등으로 용접 부위를 도포함으로써 전지가 제조된다.
그러나, 최근에는 슬림한 타입 또는 다양한 디자인 트랜드로 인하여 새로운 형태의 전지셀이 요구되고 있는 실정이다. 구체적으로, 디바이스의 소형화 및 박형화에 따라서, 전지의 수납 공간이 충분한 여유를 갖지 못한 상태에서도 효율적인 구조로 장착될 수 있는 전지셀이 필요하다.
또한, 종래의 디바이스는 대략 직육면체 형상으로 제조되었으나, 최근에는 다양한 형태의 외형을 가지는 구조의 디바이스가 개발되는 바, 일반적으로 직육면체 또는 원통형으로 이루어진 전지셀의 경우, 상기와 같은 디바이스의 내부에 효율적으로 장착되기 어려운 경우가 발생하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 스마트 폰의 경우에는, 파지감의 향상을 위하여, 측면을 곡선 처리할 수 있다. 이렇게 곡선 처리된 부분을 가지도록 디자인된 디바이스의 경우, 직육면체 형상의 전지셀 또는 전지팩은 디바이스 내부의 공간 활용도에 한계가 있다는 문제가 있다.
즉, 곡선 처리된 부분에는 전지셀이 장착될 수 없는 사공간(dead space)이 형성되고, 이러한 사공간은 디바이스 부피 당 용량을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
따라서, 다양한 구조의 디바이스에서도 사공간을 줄이고 용량을 극대화시켜서 장착 효율을 높일 수 있는 구조의 전지셀에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀을 디바이스의 다양한 공간에 장착될 수 있도록 하는 구조로 설계하여, 디바이스의 내부 공간의 활용도를 극대화시키고, 일반적으로 장방형의 구조를 가지는 디바이스의 외형 구조에서 벗어나 여러가지 외형을 가지는 디바이스에서도 효율적으로 장착이 가능한 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은, 단차가 형성된 전극조립체를 포함하는 전지셀로서,
양극 시트, 음극 시트, 상기 음극 시트와 양극 시트의 사이에 개재되는 제 1 분리 시트, 및 상기 음극 시트 또는 양극 시트를 사이에 두고 상기 제 1 분리시트와 대면하는 제 2 분리 시트로 이루어진 조립 전극 시트를 포함하고,
상기 조립 전극 시트의 일단과 타단을 각각 제 1 권심 및 제 2 권심을 이용하여 권취한 구조의 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤을 포함하며,
상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭은 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭 보다 크기가 큰 구조로 형성되어 있으며,
상기 제 2 전극 롤이 평면을 기준으로 제 1 전극 롤의 수직 방향으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체;
를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
이러한 구조에 의하여 제 1 전극 롤에 제 2 전극 롤이 적층되었을 때, 전극 롤들의 수직 단면상의 폭이 다르므로, 수직 단면상으로 전극조립체에 계단 형상의 단차가 형성될 수 있다. 즉, 폭 방향으로 제 1 전극 롤의 단부가 제 2 전극 롤의 폭 방향의 단부보다 외부로 돌출되어 있는 구조로 이루어지므로 이 부위에 단차가 형성된다. 또한, 상기 제 1 전극 롤과 제 2 전극 롤의 크기 및 이들의 적층 위치 등은 필요에 따라 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 이에 따라 단차의 형상 및 위치도 다양한 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 상기와 같은 특정한 구조에 기반하여 다양한 용량 및 크기를 가진 전지셀로 제작될 수 있고, 이러한 전지셀을 장착하는 디바이스의 제조에 있어서, 전지셀이 디바이스의 다양한 공간에 효율적으로 장착될 수 있으므로, 디바이스 내부 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면상으로 타원형으로 형성되어 있고, 각각 수직 단면상에서 단축 방향으로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 상기 타원형의 구조는 권취를 통해 형성되며, 타원형의 중심이 권취축이 될 수 있다.
상기 제 1 전극 롤과 제 2 전극 롤의 상대적인 크기는 하기와 같이 다양하게 형성될 수 있다.
첫번째 예에서, 상기 제 1 전극 롤의 장축의 길이는 제 2 전극 롤의 장축의 길이보다 큰 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 장축은 전극 롤의 수직 단면상의 장축을 의미하며, 앞서 설명한 바와 같이 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 단축이 제 2 전극 롤의 단축보다 크기가 크고, 또한 제 1 전극 롤의 장축이 제 2 전극 롤의 장축보다 크기가 큰 구조로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전극 롤의 장축은 제 2 전극 롤의 장축의 105 내지 300 퍼센트의 크기로 형성될 수 있다.
두번째 예에서, 상기 제 1 권심 및 제 2 권심은 크기가 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤의 권취 중심 부위는 동일한 길이 및 폭을 가질 수 있으며, 이 때, 상기 제 1 전극 롤이 제 2 전극 롤보다 수직 단면상의 폭이 큰 구조를 형성하기 위해서 제 1 전극 롤이 제 2 전극 롤보다 상대적으로 더 많은 회수로 조립 전극 시트가 권취되어 있는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 롤의 권취 회수는 제 2 전극 롤의 권취 회수를 기준으로 10 내지 100 퍼센트로 더 권취된 구조를 이룰 수 있다.
세번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 권심의 수직 단면상의 폭은 제 2 권심의 수직 단면상의 폭보다 크기가 큰 구조를 이룰 수 있다. 즉, 제 2 전극 롤을 권취하는 제 2 권심보다 제 1 전극 롤을 권취하는 제 1 권심의 폭을 크게 하여, 각각의 전극 롤의 권취 시 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭을 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭보다 큰 구조로 형성시킬 수 있다. 이 때, 상기 제 1 권심의 수직 단면상의 폭은 제 2 권심의 수직 단면상의 폭보다 10 내지 150 퍼센트로 더 큰 크기로 형성될 수 있다.
네번째 예에서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 높이는 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 높이보다 큰 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 높이는 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 높이보다 5 내지 100 퍼센트 더 큰 크기로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제 1 전극 롤과 제 2 전극 롤의 상대적인 크기는 여러가지 경우로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 또 다른 다양한 구조로도 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤이 적층되어 있는 구조에서, 제 1 전극 롤 상에 제 2 전극 롤이 적층되는 위치는 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면 상으로 폭 방향의 일측 단부가 평면으로부터 수직선 상에서 일치하도록 적층되어 있을 수 있다. 이러한 경우, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 수직선 상에서 일치하는 일측 단부의 반대측 단부는 계단형의 단차 구조를 형성하게 된다.
또 다른 예로, 상기 제 1 전극 롤의 폭 방향의 양측 단부는 제 2 전극 롤의 폭 방향의 양측 단부보다 외측으로 돌출되어 있는 구조일 수 도 있다. 이 때에는 제 1 전극 롤 및 제 2 전극롤의 양측 단부 부위에 단차 구조가 형성된다.
상기 전극조립체를 구성하는 조립 전극 시트에는 양극 탭 및 음극 탭이 연결되며, 이러한 양극 탭 및 음극 탭은 제 1 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결되어 있는 구조일 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 양극 탭 및 음극 탭 중 하나는 제 1 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결될 수 있고, 다른 하나는 제 2 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결될 수 도 있으며, 양극 탭 및 음극 탭이 제 2 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트에 연결되는 구조도 가능하다.
한편, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 조립 전극 시트의 일단 및 타단이 같은 방향으로 권취되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 모두 조립 전극 시트가 시계 방향으로 권취되거나, 또는 이들이 모두 반시계 방향으로 권취될 수 있다.
본 발명에 따른 조립 전극 시트는, 평면을 기준으로 높이 방향으로 제 2 분리 시트, 음극 시트, 제 1 분리 시트 및 양극 시트가 순서대로 적층되어 있거나, 또는 제 2 분리 시트, 양극 시트, 제 1 분리 시트 및 음극 시트가 순서대로 적층되어 있는 구조일 수 있다. 이러한 조립 전극 시트의 일단 및 타단을 각각 권취하여 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤을 제조할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤 중 적어도 하나는 제 2 분리 시트가 외측을 향하도록 권취될 수 있다. 이러한 구조의 전극 롤은 최외곽에 제 2 분리 시트가 위치하게 되고, 따라서 상기 제 2 분리 시트에 의해 내측에 위치하는 양극 시트 또는 음극 시트를 전극 롤 외부로부터 보호하는 구조로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤 중 적어도 하나는 제 2 분리 시트가 내측을 향하도록 권취될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 분리 시트가 내측을 향하도록 권취되어 있는 전극 롤의 최외곽의 양극 시트 또는 음극 시트에는 그것의 내측에 접하는 제 1 분리 시트와 대면하는 면에만 활물질이 도포될 수 있다.
한편, 본 발명의 전지셀에는 상기 전극조립체의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 전지셀 케이스가 추가로 포함될 수 있다.
상기 전지셀 케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지 케이스일 수 있고, 또는, 각형 전지에 사용되는 금속 캔일 수 있다.
상기 라미네이트 시트의 전지 케이스와 금속 캔에는, 본 발명에 따른 단차가 형성된 구조의 전극조립체가 내장되는 수납부가 형성되어 있을 수 있으며, 상기 수납부는 본 발명에 따른 계단 구조의 전극조립체의 형상에 대응하는 폭과 높이가 있는 계단 구조의 형상을 가질 수 있다.
상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 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.
이들 디바이스의 구조 및 그것의 제작 방법은 당 업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 단차 구조를 형성시킴으로써, 전지셀의 장착 공간 확보를 용이하게 하고, 디바이스 내부의 사공간을 활용하여 공간 활용도를 극대화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 디바이스에 고용량의 전지셀 사용이 가능하며, 디바이스를 더욱 소형화 시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 대표적인 각형 전지의 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 3은 조립 전극 시트의 권취 과정에 관한 모식도이다;
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도들이다;
도 6은 도 2의 전지셀에 포함되는 전극조립체의 사시도이다;
도 7은 도 2의 A 부위에 관한 확대도이다;
도 8은 도 2의 B 부위에 관한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 3은 조립 전극 시트의 권취 과정에 관한 모식도이다;
도 4 및 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도들이다;
도 6은 도 2의 전지셀에 포함되는 전극조립체의 사시도이다;
도 7은 도 2의 A 부위에 관한 확대도이다;
도 8은 도 2의 B 부위에 관한 확대도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 일반적으로 전지셀에 포함되는 전극 단자, 보호회로 등은 생략하였다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 구성하는 전극조립체의 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 조립 전극 시트의 권취 과정에 관한 모식도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전지셀(100)은 제 1 전극 롤(110), 제 2 전극 롤(120)을 포함하는 전극조립체, 및 전지셀 케이스(130)를 포함하는 구조로 구성되어 있으며, 전극조립체의 제 1 전극 롤(110)의 상부에 제 2 전극 롤(120)이 적층되어 있다. 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은 양극 시트, 제 1 분리 시트, 음극 시트, 및 제 2 분리 시트가 적층된 조립 전극 시트(150)의 일단과 타단을 각각 권취하여 제조된 구조로 이루어져 있고, 제 1 전극 롤(110) 폭(W1)은 제 2 전극 롤(120)의 폭(W2)보다 큰 구조로 형성되어 있다. 따라서 제 1 전극 롤(110)과 제 2 전극 롤(120)의 폭 차이에 의해 단차 구조가 형성된다.
또한, 제 1 전극 롤(110)은 제 2 전극 롤(120)에 비해 더 많은 회수로 조립 전극 시트(150)가 권취되어 있는 구조를 이루고 있으며, 제 1 전극 롤(110)의 높이(H1)는 제 2 전극 롤(120)의 높이(H2)보다 큰 구조로 형성되어 있다.
제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은, 수직 단면상으로 대략 타원형으로 권취된 구조로 이루어져 있으며, 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)은 조립 전극 시트(150)의 일단 및 타단의 제 1 권심(115) 및 제 2 권심(125)을 각각 반시계 방향으로 회전시켜 조립 전극 시트를 권취된 구조로 형성되어 있다.
도 4에는 도 2의 전지셀에 포함되는 전극조립체의 사시도가 도시되어있다.
도 4를 참조하면, 제 1 전극 롤(110)의 권취 축 방향의 일면에 양극 탭(112) 및 음극 탭(114)이 연결되어 있다. 그러나, 도면으로 도시하지는 않았지만, 도 6과 같은 구조 외에도, 양극 탭 및 음극 탭 중 하나는 제 1 전극 롤(110)에 연결되어 있고, 다른 하나는 제 2 전극 롤(120)에 연결되어 있는 구조로 이루어질 수 도 있으며, 또한 양극 탭 및 음극 탭 모두 제 2 전극 롤(120)에 연결된 구조로도 이루어질 수 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지셀의 수직 단면도가 도시되어 있다.
먼저 도 5를 참조하면, 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극 롤(120)의 폭 방향의 일측 단부들이 평면으로부터 수직선(V) 상에서 일치하도록 적층되어 있다. 그리고 전극 롤들(110, 120)의 폭의 크기가 다른 구조에 의하여, 수직선(V) 상에서 일치하는 일측 단부들 부위의 반대측에는 계단 형상의 단차 구조가 형성되어 있다.
도 6을 참조하면, 제 1 전극 롤(110)의 폭 방향의 양측 단부는 제 2 전극 롤(120)의 폭 방향의 양측 단부보다 외측으로 돌출되어 있다. 이러한 구조에 의하여 제 1 전극 롤(110) 및 제 2 전극롤(120)의 양측 단부 부위에 단차 구조가 형성되어 있다.
도 7은 도 2의 A 부위에 관한 확대도로서, 도 7을 도 2와 함께 참조하면, 제 2 전극 롤(120)을 구성하는 조립 전극 시트(150)는 평면을 기준으로 높이 방향으로 양극 시트(152), 제 1 분리 시트(154), 음극 시트(156), 및 제 2 분리 시트(158)가 순서대로 적층되어 있다. 최외곽에 위치하는 제 2 분리 시트(158)는 내측에 위치하는 양극 시트(152) 또는 음극 시트(156)를 전극 롤 외부로부터 보호하는 구조로 형성되어 있다.
도 8은 도 2의 B 부위에 관한 확대도로서, 도 8을 도 2와 함께 참조하면, 제 1 전극 롤(110)을 구성하는 조립 전극 시트(250)는 제 2 분리 시트(258), 양극 시트(256), 제 1 분리 시트(254), 음극 시트(252)가 순서대로 적층되어 있으며, 최외곽의 음극 시트(252)는 제 1 분리 시트(256)를 사이에 두고 양극 시트(256)와 대면하는 면에만 활물질이 도포되어 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (21)
- 양극 시트, 음극 시트, 상기 음극 시트와 양극 시트의 사이에 개재되는 제 1 분리 시트, 및 상기 음극 시트 또는 양극 시트를 사이에 두고 상기 제 1 분리시트와 대면하는 제 2 분리 시트로 이루어진 조립 전극 시트를 포함하고,
상기 조립 전극 시트의 일단과 타단을 각각 제 1 권심 및 제 2 권심을 이용하여 권취한 구조의 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤을 포함하며,
상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 폭은 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 폭 보다 크기가 큰 구조로 형성되어 있으며,
상기 제 2 전극 롤이 평면을 기준으로 제 1 전극 롤의 수직 방향으로 적층되어 있는 구조의 전극조립체;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면상으로 타원형으로 형성되어 있고, 각각 수직 단면상에서 단축 방향으로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤의 장축의 길이는 제 2 전극 롤의 장축의 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 권심 및 제 2 권심은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤은 제 2 전극 롤에 비해 상대적으로 더 많은 회수로 조립 전극 시트가 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 평면을 기준으로 상기 제 1 권심의 수직 단면상의 폭은 제 2 권심의 수직 단면상의 폭보다 크기가 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤의 수직 단면상의 높이는 제 2 전극 롤의 수직 단면상의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 평면을 기준으로 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 수직 단면 상으로 폭 방향의 일측 단부가 평면으로부터 수직선 상에서 일치하도록 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤의 폭 방향의 양측 단부는 제 2 전극 롤의 폭 방향의 양측 단부보다 외측으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극 조립체의 양극 탭 및 음극 탭은 제 1 전극 롤을 구성하는 조립 전극 시트와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤은 각각 조립 전극 시트의 일단 및 타단이 서로 동일한 방향으로 권취된 구조로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조립 전극 시트는 평면을 기준으로 높이 방향으로 제 2 분리 시트, 음극 시트, 제 1 분리 시트 및 양극 시트가 순서대로 적층되어 있거나, 또는 제 2 분리 시트, 양극 시트, 제 1 분리 시트 및 음극 시트가 순서대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤 중 적어도 하나는 제 2 분리 시트가 외측을 향하도록 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 전극 롤 및 제 2 전극 롤 중 적어도 하나는 제 2 분리 시트가 내측을 향하도록 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 분리 시트가 내측을 향하도록 권취되어 있는 전극 롤의 최외곽의 양극 시트 또는 음극 시트에는 제 1 분리 시트와 대면하는 면에만 활물질이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체의 외면에 대응하는 형상으로 이루어진 전지셀 케이스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 16 항에 있어서, 상기 전지셀 케이스는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지 케이스, 또는 각형 전지에 사용되는 금속 캔인 것을 특징으로 하는 전지셀
- 제 17 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트의 전지 케이스 또는 금속 캔에는, 폭과 높이가 있는 계단 구조의 수납부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀
- 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬이온 전지셀 또는 리튬이온 폴리머 전지셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 전원으로 포함하고 있는 디바이스.
- 제 20 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.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106159332A (zh) * | 2015-04-23 | 2016-11-23 | 珠海光宇电池有限公司 | 梯形电池、电芯及其制造方法 |
| KR20190067618A (ko) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 주식회사 엘지화학 | 전극 조립체 및 그 전극 조립체를 포함하는 이차전지 |
| CN112868121A (zh) * | 2020-03-31 | 2021-05-28 | 宁德新能源科技有限公司 | 电芯、电池和电子装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030066960A (ko) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| JP3680797B2 (ja) * | 2002-02-08 | 2005-08-10 | 日本電池株式会社 | 非水電解質電池 |
-
2013
- 2013-09-17 KR KR1020130111569A patent/KR101675939B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030066960A (ko) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지 |
| JP3680797B2 (ja) * | 2002-02-08 | 2005-08-10 | 日本電池株式会社 | 非水電解質電池 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106159332A (zh) * | 2015-04-23 | 2016-11-23 | 珠海光宇电池有限公司 | 梯形电池、电芯及其制造方法 |
| KR20190067618A (ko) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 주식회사 엘지화학 | 전극 조립체 및 그 전극 조립체를 포함하는 이차전지 |
| CN112868121A (zh) * | 2020-03-31 | 2021-05-28 | 宁德新能源科技有限公司 | 电芯、电池和电子装置 |
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