KR20150041353A - Stack-folding typed electrode assembly and manufacturing methods thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention discloses a stack-folding type electrode assembly and a method for manufacturing the same. The method for manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to the present invention comprises (a) forming a plurality of unit cells, each including a positive electrode plate having a positive active material coated thereon, a first separation membrane, and a negative electrode plate having a negative active material coated thereon; (b) arranging the plurality of unit cells on a second separation membrane with a predetermined interval therebetween; and (c) folding the second separation membrane on which the plurality of unit cells are arranged, from both ends toward the center of the second separation membrane. According to the present invention, since the second separation membrane is folded from both ends thereof, time required for manufacturing the electrode assembly can be reduced.

Description

스택-폴딩형 전극 조립체 및 그 제조 방법{STACK-FOLDING TYPED ELECTRODE ASSEMBLY AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a stack-folding type electrode assembly,

본 발명은 스택-폴딩형 전극 조립체 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조 시간이 단축되고 전해질의 습윤이 향상된 스택-폴딩형 전극 조립체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a stack-folding type electrode assembly and a method of manufacturing the stack-folding type electrode assembly, and more particularly, to a stack-folding type electrode assembly in which the manufacturing time is shortened and the wettability of the electrolyte is improved.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도 및 작동 전압이 높고, 보존 및 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.The demand for rechargeable batteries is rapidly increasing due to the development of technology and demand for mobile devices. Among them, lithium rechargeable batteries having high energy density and operating voltage, excellent preservation and lifetime characteristics, It is widely used as an energy source.

일반적으로, 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위　셀이 적층 또는 권취된 구조로 금속 캔 또는 라미네이트 시트 형태의 케이스에 내장되고, 그 내부에 전해액이 주입함으로써 구성된다.In general, a secondary battery includes a unit cell composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode. The unit cell is stacked or wound, and is housed in a case of a metal can or a laminate sheet. do.

이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체는 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극 조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고, 이것을 건조 및 프레싱 한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고, 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격리시킨 후 나선형으로 감아 제조된다. 이러한 젤리-롤형 전극 조립체는 원통형 전지에는 바람직하게 사용될 수 있다. 그러나, 젤리-롤형 전극 조립체를 각형 또는 파우치형 전지에 적용할 경우, 국부적으로 응력이 집중되어 전극 활물질이 박리되거나 충방전 과정에서 반복되는 수축 및 팽창 현상에 의해 전지의 변형을 유발하는 문제점이 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely divided into a jelly-roll type (wound type) and a stack type (laminated type). The jelly-roll type electrode assembly is produced by coating an electrode active material or the like on a metal foil used as a current collector, drying and pressing the electrode active material or the like, cutting the electrode into a band shape having a desired width and length, Followed by spiral winding. Such a jelly-roll type electrode assembly can be preferably used for a cylindrical battery. However, when the jelly-roll type electrode assembly is applied to a prismatic or pouch type battery, there is a problem that the local stress is concentrated and the electrode active material is peeled off or the battery is deformed due to repeated shrinkage and expansion phenomenon during charging and discharging .

반면에, 스택형 전극 조립체는 다수의 양극 및 음극 단위　셀들이 순차적으로 적층된 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조 과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of anode and cathode unit cells are sequentially stacked, and it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태의 스택/폴딩형 전극 조립체가 개발되었다. 이것은 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full　cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의　바이-셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리 필름을 이용하여 폴딩한 것이다. 이러한 스택/폴딩형 전극 조립체의 예로서 대한민국 특허출원공개 제2011-0058657호 등에 개시되어 있다.To solve this problem, a stack / folding type electrode assembly of the jelly-roll type and stack type mixed type has been developed. This is accomplished by using a full cell of a positive electrode / separator / cathode structure or a bicell of a positive electrode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / And is folded using a separation film. An example of such a stack / folding type electrode assembly is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2011-0058657.

도 1은 종래 기술에 따른 스택/폴딩형 전극 조립체의 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a process of manufacturing a stack / folding type electrode assembly according to the prior art; FIG.

도 1을 참고하면, 스택/폴딩형 전극 조립체(10)는 긴 시트형의 분리 필름 상(16)에 풀셀　또는　바이-셀로 구성된 단위 셀들(11~15)을 소정 패턴으로 올려놓은 상태에서, 분리 필름을 두루마리 형태로 폴딩한 구조이다.1, the stack / folding type electrode assembly 10 includes a plurality of unit cells 11 to 15 formed of a pull cell or a bi-cell in a predetermined pattern on a long sheet-like separation film 16, In the form of a roll.

도 2는 종래 기술에 따라 제조된 스택/폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack / folding type electrode assembly manufactured according to the prior art.

도 2를 참고하면, 중심에 위치하는 단위 셀(11)은 다른 단위 셀(12~15)에 비해서 분리막(16)으로 더 둘러 쌓여있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 종래 기술에 따라 제조된 스택/폴딩형 전극 조립체(10)에 전해액을 습윤하는 과정에서 다른 단위 셀들(12~15)에 비해서 중심에 위치하는 단위 셀(11)은 습윤 정도가 낮을 수 있다. 이를 해결하기 위해서 상기 중심에 위치하는 단위 셀(11)에 전해액이 충분히 습윤될 때까지 기다리는 방법 밖에 없어서 이차전지를 제조하는 공정에 있어서 시간을 많이 소요하게 되는 문제점이 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the center of the unit cell 11 is surrounded by the separation membrane 16 as compared with the other unit cells 12 to 15. Therefore, in the process of wetting the electrolyte solution on the stack / folding type electrode assembly 10 manufactured according to the related art, the degree of wetting may be lower in the unit cell 11 located at the center than the other unit cells 12 to 15 . In order to solve this problem, there is a method of waiting until the electrolytic solution is sufficiently wetted in the unit cell 11 located at the center, which is a time-consuming process in the process of manufacturing the secondary battery.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 인식하여 안출된 것으로서, 제조 시간이 단축되고 전해질의 습윤이 향상된 스택-폴딩형 전극 조립체 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stack-folding type electrode assembly and a method of manufacturing the stack-folding type electrode assembly, which are shortened in manufacturing time and improved in wetting of the electrolyte.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법은, (a) 양극활물질이 도포된 양극판, 제1 분리막 및 음극활물질이 도포된 음극판을 포함하는 복수의 단위 셀들을 구비하는 단계; (b) 상기 복수의 단위 셀들을 제2 분리막에 소정의 간격으로 배치하는 단계; 및 (c) 상기 복수의 단위 셀들이 배치된 제2 분리막을 양 끝에서 중심 방향을 향해 폴딩하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stack-folding type electrode assembly comprising: (a) a plurality of unit cells including a cathode plate coated with a cathode active material, a first separator, and a cathode plate coated with the anode active material; ; (b) disposing the plurality of unit cells at a predetermined interval in the second separation membrane; And (c) folding the second separator on which the plurality of unit cells are arranged from both ends toward the center.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 단위 셀들은 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell)이다.According to an embodiment of the present invention, the plurality of unit cells are full cells of a cathode / separator / cathode structure.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 단위 셀들은 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이-셀(bi-cell)이다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of unit cells are bi-cells having a structure of anode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / anode (cathode).

한편, 상기 (b)단계에서 복수의 단위 셀들을 제2 분리막에 소정의 간격으로 배치할 때, 상기 복수의 단위 셀들이 적층될 두께에 비례하여 상기 제2 분리막의 중심 부분에 단위 셀의 간격이 벌어지게 배치하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the step (b), when a plurality of unit cells are arranged at a predetermined interval in the second separator, the interval of the unit cells in the central part of the second separator is proportional to the thickness It is preferable to dispose them so as to be opened.

또한, 상기 (b)단계에서 상기 복수의 단위 셀들은 상기 제2 분리막을 중심으로 폴딩될 때 각각의 양극과 각각의 음극이 서로 대면하도록 배치하는 것이 바람직하다.In addition, in the step (b), when the plurality of unit cells are folded about the second separator, it is preferable that the respective anodes and the cathodes face each other.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체는 양극활물질이 도포된 양극판, 제1 분리막 및 음극활물질이 도포된 음극판을 포함하는 복수의 단위 셀들; 상기 복수의 단위 셀들이 제 2 분리막을 사이에 두고 서로 대면하는 구조로 폴딩된 스택-폴딩형 전극 조립체로서, 상기 제2 분리막은 양 끝에서 중심 방향을 향해 폴딩되어 두 개의 중심을 가진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stack-folding type electrode assembly comprising: a plurality of unit cells including a cathode plate coated with a cathode active material, a first separator, and a cathode plate coated with the anode active material; The stacked-folding type electrode assembly has a structure in which the plurality of unit cells face each other with a second separator interposed therebetween, and the second separator has two centers folded from both ends toward the center.

본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체는 스택-폴딩형 전극 조립체;　상기 전극 조립체를 수납하는 케이스; 및 상기 케이스에 수납된 상기 전극 조립체에 함침된 전해질;을 포함하는 이차전지의 일 구성요소가 될 수 있다.A stack-folding type electrode assembly according to the present invention includes a stack-folding type electrode assembly; A case for housing the electrode assembly; And an electrolyte impregnated in the electrode assembly housed in the case.

본 발명에 따른 배터리 팩은 복수의 이차전지가 직렬, 병렬 또는 직/병렬로 연결된 배터리 팩의 일 구성요소가 될 수 있다.The battery pack according to the present invention may be a component of a battery pack in which a plurality of secondary batteries are connected in series, in parallel, or in series / parallel.

본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 팩; 및 상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기일 수 있다.A battery pack according to the present invention includes a battery pack; And a load that is supplied with electric power from the battery pack. The load may be an electric drive means or a portable device.

본 발명의 일 측면에 따르면, 양방향에서 폴딩이 이루어지므로 전극 조립체의 제조 시간이 단축될 수 있다.According to an aspect of the present invention, since the folding is performed in both directions, the manufacturing time of the electrode assembly can be shortened.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 폴딩의 중심에 위치한 단위 셀을 덮는 분리막의 개수가 줄어들어 전해액이 습윤되는 시간이 단축되고, 동일한 시간에 습윤도가 향상될 수 있다.According to another aspect of the present invention, the number of separation membranes covering the unit cells located at the center of folding is reduced, so that the time for the electrolyte solution to be wetted is shortened and the wettability can be improved at the same time.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 스택/폴딩형 전극 조립체의 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 제조된 스택/폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 공정도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체를 개략적으로 도시한 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a process of manufacturing a stack / folding type electrode assembly according to the prior art; FIG.
2 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack / folding type electrode assembly manufactured according to the prior art.
3 is a process diagram schematically showing a method of manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack-folding type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
5 is a process diagram schematically illustrating a method of manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack-folding type electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

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 아니되며, 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 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 공정도이다.3 is a process diagram schematically showing a method of manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 양극활물질이 도포된 양극판(+), 제1 분리막(101) 및 음극활물질이 도포된 음극판(-)을 포함하는 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)을 구비한다.Referring to FIG. 3, a plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, and 121 (FIG. 3) including a positive plate (+) coated with a positive electrode active material, a first separator 101 and a negative plate , 122).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)은 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell)이다.According to an embodiment of the present invention, the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121, and 122 are full cells of a cathode / separator / cathode structure.

다음으로, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)을 제2 분리막(102)에 소정의 간격으로 배치한다.Next, the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121, and 122 are disposed in the second separation membrane 102 at predetermined intervals.

다음으로, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)이 배치된 제2 분리막(102)을 양 끝에서 중심 방향을 향해 폴딩한다. 본 단계가 종래 기술과 다른 본 발명의 가장 큰 특징이다.Next, the second separation membrane 102 in which the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121, and 122 are disposed is folded at both ends toward the center. This step is the greatest feature of the present invention which is different from the prior art.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100)를 개략적으로 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack-folding type electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 방법에 따라 제조된 스택-폴딩형 전극 조립체(100)를 확인할 수 있다. 본 발명에 따른 두 개 스택-폴딩형 전극 조립체(100)는 2개의 중심(참조번호 110 단위 셀과 참조번호 120 단위 셀)을 가진 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, a stack-folding type electrode assembly 100 manufactured according to the present method can be identified. It can be seen that the two stack-folding type electrode assembly 100 according to the present invention has two centers (reference 110 unit cell and 120 unit cell).

또한, 도 4에서 확인할 수 있듯이, 적층된 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)의 두께(D)에 의해서 참조번호 112 단위 셀과 참조번호 122 단위 셀 사이는 제2 분리막(102)이 다른 단위 셀(110, 111, 120, 121)끼리의 사이 공간보다 더 많은 여유 공간이 필요하다는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 4, the thickness D of the stacked unit cells 110, 111, 112, 120, 121, 102 are required to have more free space than the space between the other unit cells 110, 111, 120, 121.

따라서, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)을 제2 분리막(102)에 소정의 간격을 두고 배치할 때, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)이 적층될 두께(D)에 비례하여 상기 제2 분리막(102)의 중심 부분에 단위 셀(112, 122)의 간격(L)이 벌어지게 배치하는 것이 바람직하다.Therefore, when the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121, and 122 are disposed at a predetermined interval in the second separator 102, the plurality of unit cells 110, 111, 112, It is preferable that the interval L of the unit cells 112 and 122 is set at a central portion of the second separation membrane 102 in proportion to the thickness D to be laminated with the unit cells 112 and 122.

또한, 제2 분리막을 양 끝에 배치된 단위 셀(110, 120)과 각각 인접한 단위 셀(111, 121) 사이도 폴딩을 위한 간격(L')을 두고 단위 셀들(110, 111, 120, 121)을 배치할 수 있다.The second separation membrane is divided into the unit cells 110, 111, 120 and 121 with the interval L 'for folding between the unit cells 110 and 120 disposed at both ends and the adjacent unit cells 111 and 121, Can be arranged.

한편 도 4를 참조하면, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122) 각각의 양극(+)과 각각의 음극(-)이 제2 분리막(102)을 사이에 두고 서로 대면하는 것을 확인할 수 있다.4, positive (+) and negative (-) of each of the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121 and 122 are connected to each other I can confirm that they face each other.

따라서, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)을 제2 분리막(102)에 소정의 간격을 두고 배치할 때, 상기 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)은 상기 제2 분리막(102)을 중심으로 폴딩될 때 각각의 양극(+)과 각각의 음극(-)이 서로 대면하도록 배치하는 것이 바람직하다.Therefore, when the plurality of unit cells 110, 111, 112, 120, 121, and 122 are disposed at a predetermined interval in the second separator 102, the plurality of unit cells 110, 111, 112, 121, and 122 may be disposed so that each anode (+) and each cathode (-) face each other when folded about the second separator 102.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 공정도이다.5 is a process diagram schematically illustrating a method of manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(200)를 개략적으로 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view schematically illustrating a stack-folding type electrode assembly 200 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 단위 셀들(210, 211, 212, 220, 221, 222)은 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이-셀(bi-cell)이다.According to another embodiment of the present invention, the plurality of unit cells 210, 211, 212, 220, 221, and 222 may be formed of a bipolar transistor having a structure of a positive electrode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / anode Cell (bi-cell).

도 5 및 도 6을 참조하면, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100) 및 그 제조 방법과 비교할 때, 풀셀(full cell)인 복수의 단위 셀들(110, 111, 112, 120, 121, 122)이 바이-셀(bi-cell)인 복수의 단위 셀들(210, 211, 212, 220, 221, 222)로 바뀐 것 이외에는 모두 동일하다. 따라서 반복적인 설명은 생략하도록 하겠다.Referring to FIGS. 5 and 6, in comparison with the stack-folding type electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention described above and a method of manufacturing the same, a plurality of unit cells 110 and 111 (full cells) , 112, 120, 121 and 122 are replaced with a plurality of bi-cell unit cells 210, 211, 212, 220, 221 and 222, respectively. Therefore, the repetitive description will be omitted.

본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100, 200)는 상기 스택-폴딩형 전극 조립체(100, 200), 상기 전극 조립체(100, 200)를 수납하는 케이스(미도시) 및 상기 케이스에 수납된 상기 전극 조립체(100, 200)에 함침된 전해질(미도시)을 포함하는 이차전지(미도시)의 일 구성 요소가 될 수 있다.The stack-folding type electrode assemblies 100 and 200 according to the present invention include a case (not shown) for accommodating the stack-folding type electrode assemblies 100 and 200, the electrode assemblies 100 and 200, (Not shown) including an electrolyte (not shown) impregnated into the electrode assembly 100, 200.

또한, 본 발명에 따른 이차전지는 복수의 이차전지가 직렬, 병렬 또는 직/병렬로 연결된 배터리 팩(미도시)의 일 구성 요소가 될 수 있다.In addition, the secondary battery according to the present invention may be a component of a battery pack (not shown) in which a plurality of secondary batteries are connected in series, in parallel, or in series / parallel.

상기 케이스는 상부 파우치 필름과 하부 파우치 필름으로 구성된 파우치형케이스가 될 수 있다. 상기 하부 파우치 필름에는 전극 조립체(100, 200)의 하부가 안착될 수 있도록 전극 조립체(100, 200)의 하부 형상에 대응되는 요홈이 마련된다. 또한 상부 파우치 필름에도 전극 조립체(100, 200)의 상부가 안착될 수 있도록 전극 조립체(100, 200)의 상부 형상에 대응되는 요홈이 마련된다. 상기 요홈은 경우에 따라 생략하여도 무방하다. 또한, 상부 파우치 필름과 하부 파우치 필름의 한쪽 모서리가 결합되어 있는 구조를 가진 파우치형 케이스도 사용이 가능하다. The case may be a pouch type case composed of an upper pouch film and a lower pouch film. The lower pouch film is provided with recesses corresponding to the lower shape of the electrode assemblies 100 and 200 so that the lower portions of the electrode assemblies 100 and 200 can be seated. Also, the upper pouch film is provided with recesses corresponding to the upper shape of the electrode assemblies 100 and 200 so that the upper portions of the electrode assemblies 100 and 200 can be seated. The grooves may be omitted in some cases. Further, a pouch-type case having a structure in which one corner of the upper pouch film and the lower pouch film are coupled is also usable.

상기 파우치 필름은 금속 박막의 상부 표면과 하부 표면이 절연성 폴리머로 라미네이트된 구조를 가진다. 상기 금속 박막은 외부의 수분, 가스 등이 전극 조립체(100, 200) 측으로 침투하는 것을 방지하며, 파우치 케이스의 기계적 강도 향상과 함께 파우치 케이스에 주입된 화학 물질이 외부로 유출되는 것을 방지한다. 금속 박막은 철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있는데, 이에 한하는 것은 아니다. 상기 금속 박막을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속 호일이 바람직하게 사용된다.The pouch film has a structure in which an upper surface and a lower surface of a metal thin film are laminated with an insulating polymer. The metal thin film prevents external moisture, gas, and the like from penetrating into the electrode assemblies 100 and 200, and improves the mechanical strength of the pouch case and prevents chemicals injected into the pouch case from being leaked to the outside. The metal thin film may be made of any one selected from the group consisting of iron, carbon, an alloy of chromium and manganese, an alloy of iron, chromium and nickel, and aluminum or an equivalent thereof. When the metal thin film is made of iron-containing material, the mechanical strength is strengthened, and when the metal thin film is made of aluminum-containing material, flexibility is improved. Normally, an aluminum metal foil is preferably used.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 상기 배터리 팩과 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 부하를 포함하는 배터리 구동 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다.The battery pack according to the present invention may be a component of a battery driving system including a battery pack and a load supplied from the battery pack.

상기 배터리 구동 시스템의 일예로는 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자전거(E-Bike), 전동 공구(Power tool), 전력 저장 장치(Energy Storage System), 무정전 전원 장치(UPS), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 휴대용 오디오 장치, 휴대용 비디오 장치 등이 될 수 있으며, 상기 부하의 일예로는 배터리 팩이 공급하는 전력에 의해 회전력을 제공하는 모터 또는 배터리 팩이 공급하는 전력을 각종 회로 부품이 필요로 하는 전력으로 변환하는 전력 변환 회로일 수 있다.Examples of the battery driving system include an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), an electric bicycle (E-Bike), a power tool, an energy storage system, an uninterruptible power supply (UPS) A battery pack, a portable computer, a portable telephone, a portable audio device, a portable video device, and the like. An example of the load is a power supplied from a motor or a battery pack, And may be a power conversion circuit for converting the power into a required power.

본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체(100, 200) 및 그 제조방법을 6개의 단위 셀을 사용하여 설명하였으나, 본 발명이 상기 단위 셀의 개수에 제한되는 것은 아니다. 상기 단위 셀의 개수는 상기 전극 조립체(100, 200)에 요구되는 충방전 용량, 무게, 두께 등에 의해서 다양하게 선택될 수 있음은 자명하다.Although the stack-folding type electrode assemblies 100 and 200 and the method of manufacturing the same according to the present invention have been described using six unit cells, the present invention is not limited to the number of unit cells. It is obvious that the number of the unit cells can be variously selected depending on the charge / discharge capacity, weight, thickness, etc. required for the electrode assemblies 100 and 200.

상기 양극판의 재질은 알루미늄이 주로 이용된다. 대안적으로, 상기 양극판은 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다. 나아가, 이차 전지의 화학적 변화를 야기시키지 않고 높은 도전성을 갖는 재질이라면 양극판으로 사용하는데 제한이 없다.As the material of the positive electrode plate, aluminum is mainly used. Alternatively, the positive electrode plate may be made of stainless steel, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like on the surface of aluminum or stainless steel. Furthermore, if the secondary battery is made of a material having high conductivity without causing a chemical change, there is no restriction to use it as a positive electrode plate.

상기 양극판의 일부 영역에는 양극 탭이 구비되는데 양극 탭은 상기 양극판이 연장되는 형태로 이루어질 수 있다. 대안적으로, 양극판의 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접 등을 통하여 접합하는 형태로 구성하는 것도 가능하다. 또한 양극 재료를 상기 양극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하여 양극 탭을 형성하여도 무방하다. A positive electrode tab may be provided on a part of the positive electrode plate, and the positive electrode tab may be formed to extend the positive electrode plate. Alternatively, it is also possible to form a configuration in which a member made of a conductive material is joined to a predetermined portion of the positive electrode plate through welding or the like. The positive electrode material may be applied to a part of the outer surface of the positive electrode plate and dried to form the positive electrode tab.

상기 양극판에 대응되는 음극판은 주로 구리 재질이 이용된다. 대안적으로, 음극판은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있고, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode plate corresponding to the positive electrode plate is mainly made of a copper material. Alternatively, the negative electrode plate may be formed by surface-treating a surface of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium or silver. have.

상기 음극판 또한 일부 영역에 음극 탭이 구비되며, 앞서 설명된 양극 탭(333)과 같이 상기 음극판에서 연장되는 형태로 구현될 수 있음은 물론, 음극판 소정 부위에 도전성 재질의 부재를 용접하는 등의 방법으로 접합할 수도 있으며, 음극 재료를 상기 음극판 외주면의 일부 영역에 도포 및 건조하는 방식 등으로 형성하는 것도 가능하다.The negative electrode plate may further include a negative electrode tab at a certain area. The positive electrode tab 333 may be formed to extend from the negative electrode plate 333 as described above, or may be formed by welding a conductive member to a predetermined portion of the negative electrode plate Or may be formed by a method of applying a negative electrode material to a part of the outer surface of the negative electrode plate and drying the negative electrode material.

상기 양극 리드는 상기 양극판에 구비된 양극 탭에, 음극 리드는 상기 음극판에 구비된 음극 탭에 전기적으로 접속된다. 바람직하게, 상기 양극 리드 및 상기 음극 리드는 각각 복수의 양극 탭 및 복수의 음극 탭과 접합된다.The positive electrode lead is electrically connected to the positive electrode tab provided on the positive electrode plate, and the negative electrode lead is electrically connected to the negative electrode tab provided on the negative electrode plate. Preferably, the positive electrode lead and the negative electrode lead are bonded to a plurality of positive electrode tabs and a plurality of negative electrode tabs, respectively.

상기 양극판과 상기 음극판에는 각각 양극 활물질과 음극 활물질이 코팅되어 있다. 일 예로, 상기 양극 활물질은 리튬 계열의 활물질이고, 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4 또는 Li1 + zNi1 -x-yCoxMyO2(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1, 0≤Z≤1, M은 Al, Sr, Mg, La, Mn 등의 금속) 등의 금속 산화물이 사용될 수 있다. 상기 음극 활물질은 탄소 계열의 활물질이고, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 활물질과 음극 활물질의 종류와 화학적 조성은 이차 전지의 종류에 따라 얼마든지 달라질 수 있으므로 상기에서 열거한 구체적인 예는 하나의 예시에 불과하다는 것을 이해하여야 한다. The positive electrode plate and the negative electrode plate are respectively coated with a positive electrode active material and a negative electrode active material. LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4 or Li 1 + z Ni 1 -xy Co x M y O 2 (0? 1, 0? y? 1, 0? x + y? 1, 0? Z? 1, and M is a metal such as Al, Sr, Mg, La, or Mn). The negative electrode active material is a carbonaceous active material, and examples of the negative electrode active material include a carbon material such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, lithium alloy and the like. The types and chemical compositions of the cathode active material and the anode active material may vary depending on the kind of the secondary battery. Therefore, it should be understood that the specific examples given above are only examples.

상기 제1 분리막(101) 및 제2 분리막(102)은 다공성 재질을 가진 것이라면 특별히 제한이 없다. 상기 제1 분리막(101) 및 제2 분리막(102)은 다공성이 있는 고분자막, 예컨대 다공성 폴리올레핀막, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드로, 폴리에틸렌나프탈렌, 부직포막, 다공성 웹(web) 구조를 가진 막 또는 이들의 혼합체 등으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 분리막(101) 및 제2 분리막(102)의 단면 또는 양면에는 무기 입자가 결착되어 있을 수 있다. The first separation membrane 101 and the second separation membrane 102 are not particularly limited as long as they have a porous material. The first and second separation membranes 101 and 102 may be formed of a porous polymer membrane such as a porous polyolefin membrane, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, poly Methyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl acetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, Polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl pyrrolidone, nonethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxymethyl cellulose, acrylonitrile styrene butadiene copolymer, polyimide, polyethylene terephthalate, , Polyamide, polyether etherkete The polyether may be made of polysulfone, polyphenylene oxide, a polyphenylene sulfide, polyethylene naphthalene, a non-woven film, a porous web (web) or a mixture film having a structure like. The first separator 101 and the second separator 102 may have inorganic particles bound to one or both surfaces thereof.

상기 무기 입자는 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자가 바람직하며, 10 이상의 유전율 상수를 가지며 밀도가 낮은 무기물 입자가 더욱 바람직하다. 이는 전지내에서 이동하는 리튬 이온을 용이하게 전달할 수 있기 때문이다. 5 이상의 고유전율 상수를 갖는 무기 입자의 비제한적인 예로는 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 -xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2 /3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO, Y2O3 또는 이들의 혼합체 등이 있다.The inorganic particles are preferably inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more, more preferably inorganic particles having a dielectric constant of 10 or more and a low density. This is because it can easily transfer lithium ions moving in the cell. Non-limiting examples of inorganic particles having a high dielectric constant of 5 or more is Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3, hafnia (HfO 2), SrTiO 3, TiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, SnO 2, CeO 2, MgO, CaO, ZnO, Y 2 O 3 Or a mixture thereof.

본 발명에 따르면, 양방향에서 폴딩이 이루어지므로 전극 조립체의 제조 시간이 단축될 수 있다. 또한, 폴딩의 중심에 위치한 단위 셀을 덮는 분리막의 개수가 줄어들어 전해액이 습윤되는 시간이 단축되고, 동일한 시간에 습윤도가 향상될 수 있다.According to the present invention, since the folding is performed in both directions, the manufacturing time of the electrode assembly can be shortened. In addition, the number of separation membranes covering the unit cells located at the center of folding is reduced, so that the time for wetting the electrolytic solution is shortened, and the wettability can be improved at the same time.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

10 : 종래 기술에 따른 스택/폴딩형 전극 조립체
11~15 : 단위 셀
16 : 긴 시트형 분리막
100 : 스택/폴딩형 전극 조립체
101 : 제1 분리막
102 : 제2 분리막
110, 111, 112, 120, 121, 122 : 단위 셀
200 : 스택/폴딩형 전극 조립체
210, 211, 212, 220, 221, 222 : 단위 셀10: stack / folding type electrode assembly according to the prior art
11 to 15: Unit cell
16: long sheet-like separator
100: stack / folding type electrode assembly
101: first separator
102: second separator
110, 111, 112, 120, 121, 122:
200: stack / folding type electrode assembly
210, 211, 212, 220, 221, 222:

Claims (13)

(a) 양극활물질이 도포된 양극판, 제1 분리막 및 음극활물질이 도포된 음극판을 포함하는 복수의 단위 셀들을 구비하는 단계;
(b) 상기 복수의 단위 셀들을 제2 분리막에 소정의 간격으로 배치하는 단계; 및
(c) 상기 복수의 단위 셀들이 배치된 제2 분리막을 양 끝에서 중심 방향을 향해 폴딩하는 단계;를 포함하는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법.(a) a plurality of unit cells including a cathode plate coated with a cathode active material, a first separator, and a cathode plate coated with a cathode active material;
(b) disposing the plurality of unit cells at a predetermined interval in the second separation membrane; And
(c) folding the second separator on which the plurality of unit cells are arranged from both ends toward the center. 제1항에 있어서,
상기 복수의 단위 셀들은 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell)인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of unit cells are full cells of a positive electrode / separator / negative electrode structure. 제1항에 있어서,
상기 복수의 단위 셀들은 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이-셀(bi-cell) 인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of unit cells are bi-cells having an anode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / anode (cathode) structure. 제1항에 있어서,
상기 (b)단계에서 복수의 단위 셀들을 제2 분리막에 소정의 간격으로 배치할 때, 상기 복수의 단위 셀들이 적층될 두께에 비례하여 상기 제2 분리막의 중심 부분에 단위 셀의 간격이 벌어지게 배치하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법.The method according to claim 1,
In the step (b), when the plurality of unit cells are arranged at a predetermined interval in the second separator, the interval of the unit cells may be spread in the central portion of the second separator in proportion to the thickness to which the plurality of unit cells are stacked Wherein the first electrode and the second electrode are arranged in a stacked manner. 제1항에 있어서,
상기 (b)단계에서 상기 복수의 단위 셀들은 상기 제2 분리막을 중심으로 폴딩될 때 각각의 양극과 각각의 음극이 서로 대면하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체의 제조 방법The method according to claim 1,
Wherein when the plurality of unit cells are folded about the second separator in the step (b), each of the positive electrodes and the negative electrodes are disposed to face each other. 양극활물질이 도포된 양극판, 제1 분리막 및 음극활물질이 도포된 음극판을 포함하는 복수의 단위 셀들;
상기 복수의 단위 셀들이 제 2 분리막을 사이에 두고 서로 대면하는 구조로 폴딩된 스택-폴딩형 전극 조립체에 있어서,
상기 제2 분리막은 양 끝에서 중심 방향을 향해 폴딩되어 두 개의 중심을 가진 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체.A plurality of unit cells including a cathode plate coated with a cathode active material, a first separator, and a cathode plate coated with the anode active material;
The folded stack-folding type electrode assembly according to claim 1, wherein the plurality of unit cells face each other with a second separator interposed therebetween,
Wherein the second separator has two centers folded from both ends toward the center. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제6항에 있어서,
상기 복수의 단위 셀들은 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell)인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of unit cells are full cells of a positive electrode / separator / negative electrode structure. 제6항에 있어서,
상기 복수의 단위 셀들은 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이-셀(bi-cell) 인 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of unit cells are bi-cells having an anode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator / anode (cathode) structure. 제6항에 있어서,
상기 서로 대면하는 복수의 단위 셀들은 각각의 양극과 각각의 음극이 상기 제2 분리막을 중심으로 서로 대면하도록 폴딩된 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극 조립체.The method according to claim 6,
Wherein the plurality of unit cells facing each other are folded so that each anode and each cathode face each other with the second separator facing each other. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 스택-폴딩형 전극 조립체;　
상기 전극 조립체를 수납하는 케이스; 및
상기 케이스에 수납된 상기 전극 조립체에 함침된 전해질;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. 10. A stack-folding type electrode assembly according to any one of claims 6 to 9,
A case for housing the electrode assembly; And
And an electrolyte impregnated in the electrode assembly housed in the case. 제10항에 따른 복수의 이차전지가 직렬, 병렬 또는 직/병렬로 연결된 배터리 팩.The battery pack according to claim 10, wherein the plurality of secondary batteries are connected in series, in parallel or in series / parallel. 제11항에 따른 배터리 팩; 및
상기 배터리 팩으로부터 전력을 공급 받는 부하;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.12. A battery pack according to claim 11, And
And a load supplied with power from the battery pack. 제12항에 있어서,
상기 부하는 전기 구동 수단 또는 휴대용 기기임을 특징으로 하는 배터리 구동 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the load is an electric drive means or a portable device.
KR1020130119772A 2013-10-08 2013-10-08 Stack-folding typed electrode assembly and manufacturing methods thereof KR101668356B1 (en)

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