KR20150060106A - Electrode Stack of Enhanced Rate Performance and Battery Comprising The Same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electrode stack which is characterized by comprising one or more positive electrode including a positive electrode material layer on one surface or both surfaces both electrode current collector; one or more negative electrode including a negative material layer on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector; one or more first separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and including one surface or both surfaces laminated with a first electrode material layer of low porosity; and one or more second separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and including one surface of both surfaces contacting with a second electrode material layer of relative high porosity compared with the first electrode material layer in a non-contacting state, and to a secondary battery comprising the same.

Description

율속특성이 향상된 전극 적층체 및 이를 포함하는 전지 {Electrode Stack of Enhanced Rate Performance and Battery Comprising The Same}[0001] The present invention relates to an electrode stack having improved rate characteristics and a battery including the electrode stack.

본 발명은, 반복적인 충방전이 가능한 이차전지 및 이를 구성하는 전극 적층체에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery capable of repeated charge and discharge and an electrode laminate constituting the same.

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. As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a "ubiquitous society" capable of providing high quality information services regardless of time and place.

이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 이차전지가 중요한 위치를 차지하고 있다. 상기 리튬 이차전지는, 전지 케이스의 수납부에 전극 적층체와 전해질을 내장하고 상기 수납부의 외주면을 열융착함으로써 제작할 수 있다. As a development base for such a ubiquitous society, a lithium secondary battery occupies an important position. The lithium secondary battery can be manufactured by incorporating an electrode stack body and an electrolyte in a housing portion of a battery case and thermally fusing an outer peripheral surface of the housing portion.

상기 전극 적층체는, 소정의 크기의 양극판, 분리막판, 음극판을, 양극판과 음극판 사이에 분리막판이 개재되도록 하나씩 순서대로 반복하여 적층한 스택형(적층형), 소정의 크기의 양극시트, 분리막시트, 음극시트를 양극시트와 음극시트의 사이에 분리막시트가 개재되도록 적층한 후, 분리막시트를 일방향으로 권취한 권취형(젤리-롤형), 소정의 개수의 스택형 전극 적층체들을 분리막 시트 상에 배열한 후, 분리막 시트를 절곡 또는 일방향으로 권취하여 소정의 개수의 전극 적층체들을 적층시킨 스택 앤 폴딩형(Stack ＆ Folding) 등으로 분류할 수 있다. The electrode laminate includes a positive electrode plate, a separator plate, and a negative electrode plate of a predetermined size stacked in a stacked manner (one on top of the other) so that the separator plate is interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, Rolled type (jelly-roll type) in which a separator sheet is wound in one direction, a predetermined number of stacked electrode assemblies are stacked on a separator sheet so that a separator sheet is interposed between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, A stack and folding type in which a predetermined number of electrode stacks are laminated by winding the separator sheet in a folded or unidirectional manner, and stacking and folding.

도 1에는, 종래의 스택 앤 폴딩형 전극 적층체의 모식적인 분해 사시도가 도시되어있다. 상기 스택 앤 폴딩형 전극 적층체(22)는, 양극 탭(11)을 구비한 양극, 음극 탭(12)을 구비한 음극, 분리막이 적층된 상태에서 접합(laminate)되어 있는 스택형 전극 적층체(21)들을 분리막 시트(30) 상에 배열한 후, 분리막 시트를 일방향으로 권취하여 스택형 전극 적층체(21)들을 적층시키므로, 스택형 전극 적층체(21)와 분리막 시트(30)의 적층계면에서의 계면저항이 스택형 전극 적층체(21) 내의 전극과 분리막의 적층계면에서의 계면저항에 비해 큰 문제가 있다.Fig. 1 is a schematic exploded perspective view of a conventional stack and folding type electrode laminate. The stacked and folded electrode stacked body 22 includes a positive electrode having a positive electrode tab 11, a negative electrode having a negative electrode tab 12, a stacked electrode stacked body laminated with a separator laminated, The stacked electrode laminate 21 and the separator sheet 30 are laminated by stacking the stacked electrode laminate members 21 by winding the separator sheet in one direction after arranging the stacked electrode assembly 21 on the separator sheet 30, There is a problem that the interfacial resistance at the interface is larger than the interfacial resistance at the interface between the electrode in the stacked electrode laminate 21 and the separator.

본 발명은, 율특성을 향상된 이차전지와 이를 구성하는 전극 적층체를 제공함으로써상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a secondary battery having improved rate characteristics and an electrode laminate constituting the secondary battery.

본 발명의 하나의 비제한적인 예에 따른 전극 적층체는, An electrode stack according to one non-limiting example of the present invention,

양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 양극;At least one positive electrode having a positive electrode layer formed on one surface or both surfaces of the positive electrode collector;

음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 음극;At least one negative electrode having a negative electrode layer formed on one side or both sides of the negative electrode current collector;

양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 저공극률의 제 1 전극재 층과 접합(laminate)되어 있는 하나 이상의 제 1 분리막; 및 At least one first separator interposed between the anode and the cathode and laminated to the first electrode material layer having a low porosity on one side or on both sides; And

양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 상기 제 1 전극재 층에 비해 상대적으로 고공극률의 제 2 전극재 층과 미접합 상태로 접촉(contact)되어 있는 하나 이상의 제 2 분리막;을 포함할 수 있다.And at least one second separator interposed between the anode and the cathode and having one or both surfaces thereof contacted with the second electrode material layer having a relatively high porosity relative to the first electrode material layer in an unbonded state .

상기 전극 적층체는, 하기의 전극 적층체와 달리, 제 2 분리막과 미접합 상태에서 접촉하는 전극이, 일면에는 제 2 전극재 층이 형성되고, 타면에는, 제 1 전극재 층이 형성된 구조일 수 있다. Unlike the following electrode laminate, the electrode laminate has a structure in which an electrode which is in contact with the second separation film in an unbonded state is formed with a second electrode material layer on one surface and a first electrode material layer on the other surface .

반면에, 하기의 전극 적층체는, 제 2 분리막과 미접합 상태에서 접촉하는 전극의 일면과 타면에 모두 제 2 전극재 층이 형성된 구조일 수 있다. On the other hand, the following electrode laminate may have a structure in which a second electrode material layer is formed on one surface and the other surface of the electrode which are in contact with the second separation film in an unmated state.

본 발명의 하나의 비제한적인 예에 따른 전극 적층체는, An electrode stack according to one non-limiting example of the present invention,

양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 양극;At least one positive electrode having a positive electrode layer formed on one surface or both surfaces of the positive electrode collector;

음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 음극;At least one negative electrode having a negative electrode layer formed on one side or both sides of the negative electrode current collector;

양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 저공극률의 제 1 전극재 층 및 상기 제 1 전극재 층에 비해 상대적으로 고공극률의 제 2 전극재 층과 접합(laminate)되어 있는 하나 이상의 제 1 분리막; 및 A first electrode material layer interposed between the anode and the cathode and having a low porosity on one side or both surfaces and a second electrode material layer laminated on the second electrode material layer having a relatively high porosity relative to the first electrode material layer, Separation membrane; And

양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 상기 제 1 전극재 층에 비해 상대적으로 고공극률의 제 2 전극재 층과 미접합 상태로 접촉(contact)되어 있는 하나 이상의 제 2 분리막;을 포함할 수 있다.And at least one second separator interposed between the anode and the cathode and having one or both surfaces thereof contacted with the second electrode material layer having a relatively high porosity relative to the first electrode material layer in an unbonded state .

비제한적인 예에서, 상기 제 1 전극재 층은, 공극률이 20 % 이상 내지 40 % 이하의 범위 내일 수 있다.In a non-limiting example, the first electrode material layer may have a porosity ranging from 20% or more to 40% or less.

비제한적인 예에서, 상기 제 2 전극재 층은, 공극률이 40 % 초과 내지 90% 이하의 범위 내일 수 있다.In a non-limiting example, the second electrode material layer may have a porosity in the range of more than 40% to less than 90%.

상기 제 1 전극 활물질 및 상기 제 2 전극 활물질은, 양극 활물질 또는 음극 활물질일 수 있다. 비제한적인 예에서, 상기 제 1 전극 활물질 및 상기 제 2 전극 활물질은, 양극 활물질일 수 있다. The first electrode active material and the second electrode active material may be a positive electrode active material or a negative electrode active material. In a non-limiting example, the first electrode active material and the second electrode active material may be a cathode active material.

상기 제 1 전극 활물질은, 상기 제 2 전극 활물질과 화학적 조성이 동일한 물질 또는 화합물일 수 있다. 상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬 전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 양극 활물질일 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극 활물질은, 상기 전이금속의 일부가 Ni, Co, Mg, Ti, Sr, Zn, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 도펀트로 치환된 물질 또는 화합물일 수 있다.The first electrode active material may be a material or a compound having the same chemical composition as the second electrode active material. The first electrode active material may be a cathode active material selected from the group consisting of a lithium-transition metal oxide having a layered structure, a lithium transition metal oxide having a spinel structure, a lithium transition metal phosphate having an olivine structure, and a complex thereof. The first electrode active material may be at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mg, Ti, Sr, Zn, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, , Zr, Y, and Fe.

상기 제 1 전극 활물질은, 상기 제 2 전극 활물질과 화학적 조성이 상이한 물질 또는 화합물일 수 있다. The first electrode active material may be a substance or a compound having a chemical composition different from that of the second electrode active material.

비제한적인 예에서, 상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트(dopant)로 비치환된 화합물일 수 있고, 상기 제 2 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트로 치환된 화합물일 수 있다.In a non-limiting example, the first electrode active material is at least one selected from the group consisting of a lithium-transition metal oxide in a layered structure, a lithium transition metal oxide in a spinel structure, a lithium transition metal phosphate in an olivine structure, and a complex thereof And a part of the transition metal is unsubstituted as a dopant, and the second electrode active material may be a lithium transition metal oxide of a layered structure, a lithium transition metal oxide of a spinel structure, a lithium transition metal of an olivine structure Phosphates, and complexes thereof, and a compound in which a part of the transition metal is substituted with a dopant.

비제한적인 예에서, 상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트(dopant)로 치환된 화합물일 수 있고, 상기 제 2 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트로 비치환된 화합물일 수 있다.In a non-limiting example, the first electrode active material is at least one selected from the group consisting of a lithium-transition metal oxide in a layered structure, a lithium transition metal oxide in a spinel structure, a lithium transition metal phosphate in an olivine structure, and a complex thereof , And a part of the transition metal may be substituted with a dopant, and the second electrode active material may be a layered lithium-transition metal oxide, a spinel-structured lithium-transition metal oxide, an olivine-structured lithium- And a complex thereof, and a compound in which a part of the transition metal is unsubstituted as a dopant.

본 발명의 하나의 비제한적인 예에서, 상기 도펀트는, 전체 전이금속의 몰 함량을 기준으로 1 몰% 이상 내지 5 몰% 이하의 범위에서 전이금속의 일부를 치환할 수 있다.In one non-limiting example of the present invention, the dopant may substitute a portion of the transition metal in the range of 1 mol% to 5 mol%, based on the molar content of the total transition metal.

도펀트의 치환량이 1 몰% 미만인 경우에는, 소망하는 율 특성 향상의 효과를 얻을 수 없고, 5 몰%를 초과하는 경우에는 용량이 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.If the substitution amount of the dopant is less than 1 mol%, the desired rate characteristic improvement effect can not be obtained. If the substitution amount exceeds 5 mol%, the capacity may be lowered.

비제한적인 예에서, 상기 제 1 전극 활물질은, 음극 활물질로서, 결정질 탄소계 물질, 실리콘 및 주석으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 합금일 수 있다.In a non-limiting example, the first electrode active material may be an anode active material, one selected from the group consisting of crystalline carbon-based materials, silicon and tin, or a mixture thereof or an alloy thereof.

비제한적인 예에서, 상기 제 2 전극 활물질은, 음극 활물질로서, 비정질 탄소계 물질, 리튬 티타늄 산화물, 실리콘 및 주석으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In a non-limiting example, the second electrode active material may be an anode active material selected from the group consisting of amorphous carbon-based materials, lithium titanium oxide, silicon, and tin, or a mixture thereof.

상기 전극 적층체는, 일면 또는 양면에 제 1 분리막이 접합(laminate)되어 있는 개량된 전극을 하나 이상 포함하고 있는 신규한 전극 적층체일 수 있다. 이 때, 양극, 제 1 분리막, 음극, 제 2 분리막은 각각, 일단과 타단이 서로 교차하지 않을 수 있다. 상기한 신규한 전극 적층체는, 양극, 제 1 분리막, 음극이 각각, 일단과 타단이 서로 교차하지 않고, 제 2 분리막이 전극 탭이 형성되지 않은 전극의 측면을 감싸고 있는 스택 앤 폴딩형 전극 적층체와 구별된다. The electrode laminate may be a novel electrode laminate including one or more improved electrodes laminated on one or both surfaces of the first separator. At this time, one end and the other end of the anode, the first separator, the cathode, and the second separator may not cross each other. The above-described novel electrode laminate is characterized in that the positive electrode, the first separator, and the negative electrode each have a stacked and folded electrode stacked structure in which one end and the other end do not intersect with each other and the second separator surrounds a side surface of the electrode, It is distinguished from the sieve.

상기 개량된 전극은, 예를 들어, 제 1 분리막이 양극 또는 음극의 일면에, 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 또한, 제 1 분리막이 양극의 양면 또는 음극의 양면에, 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 또한, 양극과 음극의 사이에 제 1 분리막이 개재된 상태에서 양극, 제 1 분리막 및 음극이 서로 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, 양극과 음극의 사이에 제 1 분리막이 개재된 상태에서 양극, 제 1 분리막 및 음극이 서로 접합되어 있는 구현예를 전극군으로 정의할 수 있다. The improved electrode may be realized, for example, in such a structure that the first separation membrane is bonded to one surface of the anode or the cathode. Further, the first separator may be formed on both surfaces of the anode or on both surfaces of the cathode. The positive electrode, the first separator, and the negative electrode may be bonded to each other with the first separator interposed between the positive and negative electrodes. In this specification, an electrode group can be defined as an embodiment in which the anode, the first separator, and the cathode are bonded to each other with the first separator interposed between the anode and the cathode.

상기 전극군은 최외측 전극들의 극성이 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 최외측 전극들의 극성이 동일한 경우, S형 전극군이라 칭할 수 있고, 최외측 전극군들의 극성이 서로 상이한 경우, D형 전극군이라 칭할 수 있다. 상기 최외측 전극들 중 하나 이상은 제 1 분리막들 사이에 개재된 상태로 제 1 분리막들과 접합되어 있을 수 있다. The polarities of the outermost electrodes of the electrode group may be equal to or different from each other. When the polarities of the outermost electrodes are the same, they can be referred to as S-type electrode groups, and when the polarities of the outermost electrode groups are different from each other, they can be referred to as D-type electrode groups. At least one of the outermost electrodes may be bonded to the first separators in a state interposed between the first separators.

또한, 상기 개량된 전극은, 양극 및 음극 중 어느 하나와 제 1 분리막을 포함하고, 양극 및 음극 중 어느 하나와 제 1 분리막이 서로 접합되어 있는 구조로 구현될 수 있다. 이를 전극소자로 정의할 수 있다. 상기 전극소자는 양극 및 음극 중 어느 하나가 제 1 분리막들 사이에 개재되고, 양극 및 음극 중 어느 하나가 제 1 분리막과 접합되어 있을 수 있다.In addition, the improved electrode may include any one of an anode and a cathode, and a first separator, and any one of an anode and a cathode may be bonded to the first separator. It can be defined as an electrode element. One of the positive electrode and the negative electrode may be interposed between the first separators, and either the positive electrode or the negative electrode may be bonded to the first separator.

상기 전극, 개량된 전극, 제 1 분리막, 제 2 분리막, 전극군, 전극소자 등의 조합으로서, 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조의 전극 적층체는, 본 발명의 범위에 포함된다. The electrode laminate having the structure in which the separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode as a combination of the electrode, the improved electrode, the first separator, the second separator, the electrode group, and the electrode element is included in the scope of the present invention.

본 발명은, 상기한 신규 전극 적층체와 스택 앤 폴딩형 전극 적층체가 전해질과 함께 전지 케이스에 내장되어 있는 이차전지를 제공할 수 있다. 상기 이차전지는, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 이온 전지, 및 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나의 리튬 이차전지일 수 있고, 상기 전지 케이스는, 금속 캔 또는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스일 수 있다. 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지의 공지의 구조 및 구성요소는 본 명세서에 합체된다.The present invention can provide a secondary battery in which the novel electrode stack body and the stacked and folded electrode stack body are embedded in a battery case together with an electrolyte. The secondary battery may be a lithium secondary battery selected from the group consisting of a lithium ion polymer battery, a lithium ion battery, and a lithium polymer battery. The battery case may include a metal can or a laminate sheet including a metal layer and a resin layer It may be a pouch-type battery case. Known structures and components of a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery are incorporated herein.

또한, 본 발명은, 상기한 이차전지를 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 동력원으로 사용하는 디바이스를 제공할 수 있다. 상기 디바이스는, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그 인 전기자동차 또는 전력 저장장치일 수 있다.Further, the present invention can provide a battery pack including the secondary battery and a device using the battery pack as a power source. The device may be an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in electric vehicle or a power storage device.

본 발명의 비제한적인 예에 따른 전극 적층체는, 종래의 스택 앤 폴딩형 전극 적층체와 달리, 스택형 전극 적층체와 분리막 시트의 적층계면에서의 계면저항과, 스택형 전극 적층체를 구성하는 전극과 분리막의 적층계면에서의 계면저항의 차이를 최소화할 수 있으므로, 종래의 스택 앤 폴딩형 전극 적층체를 포함하는 이차전지에 비해 향상된 율속특성을 발휘할 수 있다.The electrode stacked body according to a non-limiting example of the present invention is different from the conventional stacked and folded electrode stacked body in that the interface resistance at the stacked interface of the stacked electrode stacked body and the separator sheet and the stacked electrode stacked structure The difference in the interfacial resistance between the electrode and the separator at the lamination interface can be minimized, so that it is possible to exhibit improved rate-limiting characteristics as compared with the secondary battery including the conventional stack and folding type electrode laminate.

도 1은 종래의 스택 앤 폴딩형 전극 적층체의 모식적인 분해 사시도이다;
도 2는 본 발명의 비제한적인 예에 따른 전극 적층체의 모식적인 단면도이다;
도 3 내지 도 7은, 개량된 전극의 다양한 구현예들의 모식적인 단면도이다.1 is a schematic exploded perspective view of a conventional stacked and folded electrode stack;
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an electrode stack according to a non-limiting example of the present invention;
3-7 are schematic cross-sectional views of various embodiments of the improved electrode.

이하, 본 발명의 비제한적인 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings according to a non-limiting embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2에는 본 발명의 비제한적인 예에 따른 전극 적층체의 모식적인 단면도가 도시되어 있다.2 is a schematic cross-sectional view of an electrode stack according to a non-limiting example of the present invention.

도 2를 참고하면, 전극 적층체(400)은, 스택형 전극 적층체(310), 스택형 전극 적층체(320) 및 스택형 전극 적층체(330), 및 스택형 전극 적층체들 사이에 개재되고 스택형 전극 적층체들(310, 320, 330)의 측면을 감싸는 제 2 분리막(140)을 포함할 수 있다.2, electrode stack 400 includes stacked electrode stacks 310, stacked electrode stacks 320 and stacked electrode stacks 330, and stacked electrode stacks 330, And a second separator 140 that surrounds the sides of the stacked electrode stacks 310, 320, and 330.

스택형 전극 적층체(310)은, 양극(110), 음극(120) 및 제 1 분리막(130)이, 양극(110)과 음극(120)의 사이에 제 1 분리막(130)이 개재한 상태에서 적층 및 접합되고, 최외측 전극으로 음극(120)이 적층된 구조일 수 있다.The stacked electrode assembly 310 has a structure in which the anode 110, the cathode 120 and the first separator 130 are formed in a state in which the first separator 130 is interposed between the anode 110 and the cathode 120 And the cathode 120 may be laminated as the outermost electrode.

스택형 전극 적층체(320)은, 양극(110), 음극(120) 및 제 1 분리막(130)이, 양극(110)과 음극(120)의 사이에 제 1 분리막(130)이 개재한 상태에서 적층 및 접합되고, 최외측 전극으로 양극(110)이 적층된 구조일 수 있다.The stacked electrode stacked body 320 has a structure in which the anode 110, the cathode 120 and the first separator 130 are formed in a state in which the first separator 130 is interposed between the anode 110 and the cathode 120 And the anode 110 may be laminated as the outermost electrode.

스택형 전극 적층체(330)은, 양극(110), 음극(120) 및 제 1 분리막(130)이, 양극(110)과 음극(120)의 사이에 제 1 분리막(130)이 개재한 상태에서 적층 및 접합되고, 최외측 전극으로 음극(120)이 적층된 구조일 수 있다.The stacked electrode stacked body 330 has a structure in which the anode 110, the cathode 120 and the first separator 130 are separated from each other by a state in which the first separator 130 is interposed between the anode 110 and the cathode 120 And the cathode 120 may be laminated as the outermost electrode.

전극 적층체(400)은, 양극(110), 음극(120), 제 1 분리막(130) 및 제 2 분리막(140)을 포함하고, 양극(110)과 음극(120)의 사이에 제 1 분리막(130) 및 제 2 분리막(140)이 개재되도록, 양극(110), 음극(120), 제 1 분리막(130) 및 제 2 분리막(140)이 적층되어 있고, 제 2 분리막은 양극(110), 음극(120)의 전극 탭 비형성 부위인 측면을 감싸고 있을 수 있다.The electrode stack 400 includes an anode 110, a cathode 120, a first separator 130 and a second separator 140. The first separator 130 and the second separator 140 are disposed between the anode 110 and the cathode 120, A cathode 120, a first separator 130 and a second separator 140 are stacked so that the first separator 130 and the second separator 140 are interposed between the first separator 130 and the second separator 140. The second separator is formed by stacking the anode 110, And a side surface of the cathode 120, which is an electrode tab non-forming portion.

도 2의 A 영역을 참고하면, 제 2 분리막(140)을 사이에 두고 대면하는, 양극과 음극이 제 2 분리막(140)과 미접합 상태로 접촉하고 있다. 제 2 분리막(140)을 사이에 두고 서로 대면하는 양극과 음극은, 각각 양극 집전체(110E)의 양면에 고공극률의 제 2 양극재 층(112)가 형성되어 있고, 음극 집전체(120E)의 양면에 제 2 음극재 층(122)가 형성되어 있을 수 있다. Referring to region A in Fig. 2, the positive electrode and the negative electrode, which face each other with the second separator 140 therebetween, are in contact with the second separator 140 in an unbonded state. The positive electrode and the negative electrode facing each other with the second separator 140 therebetween are each formed with a second positive electrode layer 112 having a high porosity on both surfaces of the positive electrode collector 110E, The second anode material layer 122 may be formed on both sides of the second anode material layer 122.

고공극률의 제 2 양극재 층(112)는 제 1 분리막(130)을 사이에 두고 제 1 음극재 층(121)과 대면하고 있고, 고공극률의 제 2 양극재 층(112), 제 1 분리막(130), 및 제 1 음극재 층(121)은 서로 접합되어 있다. The second anode material layer 112 having a high porosity faces the first anode material layer 121 with the first separator 130 interposed therebetween. The second anode material layer 112 having a high porosity, The first anode layer 130, and the first anode layer 121 are bonded to each other.

제 2 음극재 층(122)는 제 1 분리막(130)을 사이에 두고 저공극률의 제 1 양극재 층(111)과 대면하고 있고, 제 2 음극재 층(122), 제 1 분리막(130), 및 제 1 양극재 층(111)은 서로 접합되어 있다. The second anode material layer 122 faces the first anode material layer 111 having a low porosity with the first separator 130 therebetween. The second anode material layer 122, the first separator 130, And the first cathode material layer 111 are bonded to each other.

제 1 음극재 층(121)과 제 2 음극재 층(122)는 공극률이 동일할 수 있다. 경우에 따라서는, 제 1 음극재 층(121)은 저공극률을 가질 수 있고, 제 2 음극재 층(122)는 고공극률을 가질 수 있다.The first anode material layer 121 and the second anode material layer 122 may have the same porosity. In some cases, the first anode material layer 121 may have a low porosity and the second anode material layer 122 may have a high porosity.

제 2 분리막(140)을 사이에 두고 서로 대면하는 양극과 음극은, 각각 양극 집전체(110E)의 일면에 제 2 양극재 층이 형성되고, 타면에 제 1 양극재 층이 형성될 수 있고, 음극 집전체(120E)의 일면에 제 2 음극재 층이 형성되고, 타면에 제 1 음극재 층이 형성될 수 있다. The positive electrode and the negative electrode facing each other with the second separator 140 therebetween may be formed with a second positive electrode layer on one surface of the positive electrode collector 110E and a first positive electrode layer on the other surface, A second anode material layer may be formed on one surface of the anode current collector 120E and a first anode material layer may be formed on the other surface.

양극 집전체의 타면에 형성되는 제 1 양극재 층과 음극 집전체의 타면에 형성되는 제 1 음극재 층은, 각각 제 1 분리막과 접합되어 있을 수 있다. The first anode material layer formed on the other surface of the anode current collector and the first anode material layer formed on the other surface of the anode current collector may be respectively bonded to the first separation membrane.

전극의 일면 또는 양면이 분리막과 접합되어 있는 구조의 개량된 전극은, 도 3 내지 도 7에서와 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 다만, 도 3 내지 도 7에 도시된 구조에만 한정되는 것은 아니다. 상기 개량된 전극은, 복수의 전극들 중 하나 이상일 수 있다.The improved electrode having a structure in which one or both surfaces of the electrode are bonded to the separator may be implemented in various forms as shown in FIGS. However, the present invention is not limited to the structures shown in Figs. The improved electrode may be one or more of a plurality of electrodes.

도 3에는, 양극(110)의 일면에 제 1 분리막(130)이 접합되어 있는 구조의 제 1 구현예(210)이 모식적으로 도시되어 있다. 도 4에는, 양극(110)의 양면에 제 1 분리막(130)이 접합되어 있는 구조의 제 2 구현예(220)이 모식적으로 도시되어 있다. 도 5에는, 양극(110)과 음극(120)의 사이에 제 1 분리막(130)이 개재된 상태에서, 양극(110), 제 1 분리막(130), 음극(120)이 접합되어 있는 구조의 제 3 구현예(230)이 모식적으로 도시되어 있다. 도 6에는, 도 4의 제 3 구현예(230)의 최외측 전극들 중 하나의 전극(110)이 제 1 분리막들(130) 사이에 개재된 상태에서 제 1 분리막들(130)과 접합되어 있는 구조의 제 4 구현예(240)이 모식적으로 도시되어 있다. 도 7에는, 도 4의 제 3 구현예(230)의 최외측 전극들(110, 120)이 제 1 분리막들(130) 사이에 개재된 상태에서 분리막들(130)과 접합되어 있는 구조의 제 5 구현예(250)이 모식적으로 도시되어 있다. 이 때, 제 2 구현예(220)은 전극소자로 대체하여 칭할 수 있고, 제 3 구현예(230)은, 전극군으로 대체하여 칭할 수 있다.FIG. 3 schematically shows a first embodiment 210 in which a first separator 130 is bonded to one surface of an anode 110. FIG. 4 schematically shows a second embodiment 220 having a structure in which a first separator 130 is bonded to both surfaces of an anode 110. 5 shows a structure in which the anode 110, the first separator 130, and the cathode 120 are bonded to each other with the first separator 130 interposed between the anode 110 and the cathode 120 A third embodiment 230 is schematically illustrated. In FIG. 6, one electrode 110 of the outermost electrodes of the third embodiment 230 of FIG. 4 is bonded to the first separators 130 with the first separators 130 interposed therebetween Lt; RTI ID = 0.0 > 240 < / RTI > 7 shows a structure of a structure in which the outermost electrodes 110 and 120 of the third embodiment 230 of FIG. 4 are bonded to the separation membranes 130 in a state where the outermost electrodes 110 and 120 are interposed between the first separation membranes 130 5 embodiment (250) is schematically illustrated. In this case, the second embodiment 220 can be replaced with an electrode element, and the third embodiment 230 can be replaced with an electrode group.

전극 적층체(300)은, 복수의 양극들(110), 복수의 분리막들(130, 140), 복수의 음극들(120)과, 제 1 구현예(210), 제 2 구현예(220), 제 3 구현예(230), 제 4 구현예(240), 제 5 구현예(250)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 구현예의 조합을 포함할 수 있다.
The electrode stack 300 includes a plurality of anodes 110, a plurality of separators 130 and 140, a plurality of cathodes 120, a first embodiment 210, a second embodiment 220, , A third embodiment 230, a fourth embodiment 240, and a fifth embodiment 250. The embodiment of FIG.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

Claims (23)

양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 양극;
음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 음극;
양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 저공극률의 제 1 전극재 층과 접합(laminate)되어 있는 하나 이상의 제 1 분리막; 및
양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 상기 제 1 전극재 층에 비해 상대적으로 고공극률의 제 2 전극재 층과 미접합 상태로 접촉(contact)되어 있는 하나 이상의 제 2 분리막;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.At least one positive electrode having a positive electrode layer formed on one surface or both surfaces of the positive electrode collector;
At least one negative electrode having a negative electrode layer formed on one side or both sides of the negative electrode current collector;
At least one first separator interposed between the anode and the cathode and laminated to the first electrode material layer having a low porosity on one side or on both sides; And
At least one second separator interposed between the anode and the cathode and having one or both surfaces thereof contacted with a second electrode material layer having a relatively high porosity relative to the first electrode material layer in an unbonded state;
And an electrode layer laminated thereon. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극재 층은, 공극률이 20 % 이상 내지 40 % 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode material layer has a porosity of 20% or more to 40% or less. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극재 층은, 공극률이 40 % 초과 내지 90% 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the second electrode material layer has a porosity in a range of more than 40% to 90% or less. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극재 층을 구성하는 제 1 전극 활물질은, 상기 제 2 전극재 층을 구성하는 제 2 전극 활물질과 화학적 조성이 동일한 물질인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode active material constituting the first electrode material layer is a material having the same chemical composition as the second electrode active material constituting the second electrode material layer. 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬 전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 Ni, Co, Mg, Ti, Sr, Zn, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Y 및 Fe로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 도펀트로 치환 또는 비치환된 양극 활물질인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.5. The method of claim 4,
Wherein the first electrode active material is at least one selected from the group consisting of a layered lithium-transition metal oxide, a spinel-structured lithium-transition metal oxide, an olivine-structured lithium-transition metal phosphate, At least one selected from the group consisting of Ni, Co, Mg, Ti, Sr, Zn, Ca, Cr, Si, Ga, Sn, P, V, Sb, Nb, Ta, Mo, W, Zr, Wherein the cathode active material is a cathode active material substituted or unsubstituted with a dopant. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극재 층을 구성하는 제 1 전극 활물질은, 상기 제 2 전극재 층을 구성하는 제 2 전극 활물질과 화학적 조성이 상이한 물질인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the first electrode active material constituting the first electrode material layer is a material having a chemical composition different from that of the second electrode active material constituting the second electrode material layer. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트(dopant)로 비치환된 것을 특징으로 하는 화합물이고,
상기 제 2 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트로 치환된 것을 특징으로 하는 화합물인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 6,
Wherein the first electrode active material is at least one selected from the group consisting of a lithium transition metal oxide having a layered structure, a lithium transition metal oxide having a spinel structure, a lithium transition metal phosphate having an olivine structure, and a complex thereof, Is unsubstituted as a dopant,
Wherein the second electrode active material is at least one selected from the group consisting of a lithium transition metal oxide having a layered structure, a lithium transition metal oxide having a spinel structure, a lithium transition metal phosphate having an olivine structure, and a complex thereof, Is substituted with a dopant. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트(dopant)로 치환된 것을 특징으로 하는 화합물이고,
상기 제 2 전극 활물질은, 층상구조의 리튬 전이금속 산화물, 스피넬 구조의 리튬전이금속 산화물, 올리빈 구조의 리튬 전이금속 인산화물 및 이들의 복합체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이고, 상기 전이금속의 일부가 도펀트로 비치환된 것을 특징으로 하는 화합물인 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 6,
Wherein the first electrode active material is at least one selected from the group consisting of a layered lithium-transition metal oxide, a spinel-structured lithium-transition metal oxide, an olivine-structured lithium-transition metal phosphate, Is substituted with a dopant,
Wherein the second electrode active material is at least one selected from the group consisting of a lithium transition metal oxide having a layered structure, a lithium transition metal oxide having a spinel structure, a lithium transition metal phosphate having an olivine structure, and a complex thereof, Is a compound which is unsubstituted with a dopant. 제 1 항에 있어서,
상기 전극 적층체는, 하나 이상의 양극, 하나 이상의 음극, 및 하나 이상의 제 1 분리막을 포함하고, 양극과 음극의 사이에 제 1 분리막이 개재된 상태에서 양극, 제 1 분리막, 및 음극이 서로 접합되어 있는 전극군을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
The electrode laminate includes at least one anode, at least one cathode, and at least one first separator, and the anode, the first separator, and the cathode are bonded to each other with the first separator interposed between the anode and the cathode Wherein the electrode assembly comprises a plurality of electrode assemblies. 제 9 항에 있어서,
상기 전극군은, 최외측 전극들의 극성이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전극 적층체.10. The method of claim 9,
Wherein the outermost electrodes of the electrode group have the same polarity. 제 10 항에 있어서,
상기 최외측 전극들 중 하나 이상은, 제 1 분리막들 사이에 개재된 상태로 제 1 분리막과 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.11. The method of claim 10,
Wherein at least one of the outermost electrodes is bonded to the first separator interposed between the first separators. 제 11 항에 있어서,
상기 전극군은, 최외측 전극들의 극성이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 전극 적층체.12. The method of claim 11,
Wherein the polarities of the outermost electrodes of the electrode group are different from each other. 제 12 항에 있어서,
상기 최외측 전극들 중 하나 이상은, 제 1 분리막들 사이에 개재된 상태로 제 1 분리막과 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.13. The method of claim 12,
Wherein at least one of the outermost electrodes is bonded to the first separator interposed between the first separators. 제 1 항에 있어서,
상기 전극 적층체는, 양극 및 음극 중 어느 하나와 제 1 분리막을 포함하고, 양극 및 음극 중 어느 하나와 제 1 분리막이 서로 접합되어 있는 전극소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the electrode laminate includes an electrode element including any one of an anode and a cathode and a first separator and in which one of an anode and a cathode and a first separator are bonded to each other. 제 14 항에 있어서,
상기 전극소자는, 양극 및 음극 중 어느 하나가 제 1 분리막들 사이에 개재되고, 양극 및 음극 중 어느 하나가 제 1 분리막과 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.15. The method of claim 14,
Wherein one of the positive electrode and the negative electrode is interposed between the first separating films and either one of the positive electrode and the negative electrode is bonded to the first separating film. 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 분리막은, 전극 탭 비형성 부위인 전극의 측면을 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.The method according to claim 1,
Wherein the second separation film surrounds a side surface of the electrode which is a portion where the electrode tab is not formed. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 하나에 따른 전극 적층체가 전해질과 함께 전지 케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.A battery, wherein the electrode laminate according to any one of claims 1 to 16 is embedded in a battery case together with an electrolyte. 제 17 항에 있어서,
상기 전지 케이스는, 금속 캔 또는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 전지 케이스인 것을 특징으로 하는 전지.18. The method of claim 17,
Wherein the battery case is a pouch-shaped battery case of a laminate sheet including a metal can or metal layer and a resin layer. 제 17 항에 있어서,
상기 전지는, 리튬 이온 폴리머 전지, 리튬 이온 전지, 및 리튬 폴리머 전지로 이루어진 군에서 선택된 하나의 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지.18. The method of claim 17,
Wherein the battery is one lithium secondary battery selected from the group consisting of a lithium ion polymer battery, a lithium ion battery, and a lithium polymer battery. 제 17 항에 따른 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the battery according to claim 17. 제 20 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 20. 제 21 항에 있어서,
상기 디바이스는, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그 인 전기자동차 또는 전력 저장장치인 것을 특징으로 하는 디바이스.22. The method of claim 21,
Wherein the device is an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in electric vehicle or a power storage device. 양극 집전체의 일면 또는 양면에 양극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 양극;
음극 집전체의 일면 또는 양면에 음극재 층이 형성되어 있는 하나 이상의 음극;
양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 저공극률의 제 1 전극재 층 및상기 제 1 전극재 층에 비해 상대적으로 고공극률의 제 2 전극재 층과 접합(laminate)되어 있는 하나 이상의 제 1 분리막; 및
양극과 음극의 사이에 개재되고 일면 또는 양면이 상기 제 2 전극재 층과 미접합 상태로 접촉(contact)되어 있는 하나 이상의 제 2 분리막;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 적층체.At least one positive electrode having a positive electrode layer formed on one surface or both surfaces of the positive electrode collector;
At least one negative electrode having a negative electrode layer formed on one side or both sides of the negative electrode current collector;
A first electrode material layer interposed between the anode and the cathode and having a low porosity on one side or both surfaces and a second electrode material layer laminated on the second electrode material layer having a relatively high porosity relative to the first electrode material layer, Separation membrane; And
At least one second separator interposed between the anode and the cathode and having one or both surfaces thereof in contact with the second electrode material layer in an unbonded state;
And an electrode layer laminated thereon.
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