KR20160004737A - 전해액 함침용 홀을 포함하고 있는 전지셀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 있는 분리필름을 포함하는 전극조립체가, 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며; 상기 전극조립체에서 양극, 음극, 분리막 및 분리필름은 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.
도 2

Description

전해액 함침용 홀을 포함하고 있는 전지셀 {Battery Cell Having Hole for Electrolyte Wetting}
본 발명은 전해액 함침용 홀을 포함하고 있는 전지셀에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤형(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있으며, 최근에는, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 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.
특히, 최근에는 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
그러나, 이러한 이차전지의 경우, 전극조립체가 전해액과 함께 전지케이스에 내장됨으로써, 상기 전해액에 충분히 함침 및 습윤(wetting)되어 전기적 성능을 발휘하는 바, 상기 전해액에 대한 함침시, 전극조립체의 크기 및 적층 구조 등의 영향으로 인해, 전극조립체의 중앙 부위를 비롯한 전면적에 결쳐 균일한 습윤이 어려워지고, 이에 따라, 충, 방전 싸이클이 진행될 때 전극의 전면적에 걸친 균일한 전극 반응이 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점은 전극조립체의 크기 및 적층되는 전극의 수량이 증가할수록 심각해지는 바, 최근, 전지의 고용량화 추세 및 그에 따른 전지의 전극판의 면적이 증가되면서 전해액의 습윤에 대한 중요성이 커지고 있다.
만일, 전극조립체에 대한 전해액의 습윤이 불완전할 경우, 전지의 용량이 저하됨은 물론, 전극 상태의 불균일성이 심화되어 전극 반응이 국부적으로 집중되어 그곳에서 리튬 금속이 국부적으로 석출되어 전지의 안전성에도 문제를 일으킬 수 있으며, 전해액의 습윤에 소요되는 시간이 상대적으로 증가함으로써 전지의 생산성이 저하되는 문제점도 있다.
더욱이, 전해질의 습윤 불량은 다른 전극 상태가 양호함에도 불구하고 전극의 퇴화를 가속시켜 전지의 수명을 단축시킬 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 전극조립체의 양극, 음극, 분리막 및 분리필름이 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함하도록 구성함으로써, 상기 관통 홀을 통해 전극조립체의 중앙 부위에 대한 전해액의 습윤성이 향상되고, 전극조립체의 모든 부위에 대한 균일한 습윤이 가능하며, 이에 따라, 전지의 전기적 성능을 향상시킬 수 있고, 상기 전해액의 습윤에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 전지의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 단위셀 및 전극조립체를 제조하는 과정에서, 베이스 플레이트의 침상부재에 의해 양극 및 음극의 관통 홀에 대응되는 부위에 분리막과 분리필름의 관통 홀이 천공되므로, 제작이 용이하고, 단위셀 및 전극조립체가 상기 베이스 플레이트 상에서 침상부재에 의해 고정된 상태인 단위셀 스택 및 전극조립체 스택의 형태로 보관되므로, 상기 단위셀 및 전극조립체의 유동에 따른 배열의 어긋남 없이, 보관 및 이동이 용이함을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 있는 분리필름을 포함하는 전극조립체가, 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며;
상기 전극조립체에서 양극, 음극, 분리막 및 분리필름은 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 상기 관통 홀을 통해 전극조립체의 중앙 부위에 대한 전해액의 습윤성이 향상되고, 전극조립체의 모든 부위에 대한 균일한 습윤이 가능하며, 이에 따라, 전지의 전기적 성능을 향상시킬 수 있고, 상기 전해액의 습윤에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 서로 대응되는 부위에서 연통되는 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 관통 홀들은 서로 동일한 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 관통 홀들은 서로 대응되는 부위에서 연통되므로, 만일, 상기 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 관통 홀들이 각각 서로 다른 형상일 경우, 상기 관통 홀들의 형상의 차이에 의해, 상기 관통 홀들의 형성 부위에서, 분리막 또는 분리필름의 개재 없이, 양극과 음극이 직접 접촉함으로써, 전지셀의 내부 단락 및 이에 따른 화재를 유발할 수 있다.
따라서, 상기 서로 대응되는 부위에서 연통되는 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 관통 홀들은 서로 동일한 형상으로 이루어진 구조일 수 있다.
이 때, 상기 관통 홀들의 형상은 전극조립체의 전기적 성능에 영향을 미치지 않는 동시에, 전극조립체의 전해액에 대한 습윤성을 향상시킬 수 있는 형상이라면, 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는 평면상으로 사각형, 원형 또는 타원형으로 이루어진 구조일 수 있다.
한편, 상기 전극조립체에는 둘 이상의 관통 홀들이 천공되어 있고, 적어도 하나의 관통 홀은 전극조립체의 중앙 부위에 대한 전해액의 습윤성을 향상시킬 수 있도록, 평면상으로 전지셀의 중앙에 위치하는 구조일 수 있다.
이 때, 상기 관통 홀들 중에서 전지셀의 중앙에 위치하는 관통 홀의 크기가 가장 큰 구조일 수 있다.
또한, 상기 관통 홀들은 전지셀의 중앙에 위치하는 관통 홀을 기준으로 일직선 상에 배열되어 있는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 관통 홀들 중 적어도 하나의 관통 홀은 전지셀의 중앙에 위치할 수 있고, 상기 관통 홀들은 평면상 전지셀의 중앙에 위치하는 관통 홀을 지나는 일직선 상에 배열되어 있는 구조일 수 있으며, 이 때, 상기 직선은 평면상 사각형의 전지셀인 경우, 서로 대향하는 양변 사이의 중앙에서, 상기 전지셀의 양변에 평행하거나, 상기 전지셀의 양변을 수직으로 지나는 구조일 수 있다.
따라서, 전극조립체의 다른 부위에 비해 전해액의 침투가 어려운 중앙 부위에 대한 전해액의 습윤성이 향상될 수 있고, 이에 따라, 전극조립체의 모든 부위에 대한 균일한 전해액의 습윤이 가능해져, 전지셀의 전기적인 성능을 향상시킬 수 있으며, 전해액의 습윤에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적은 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적보다 작은 구조일 수 있다.
따라서, 양극 및 음극의 관통 홀 부위에서, 상기 양극과 음극 사이에 분리막 또는 분리필름에 의해, 상기 양극과 음극의 직접적인 접촉을 방지하고, 이에 따라, 전지셀의 내부 단락 및 화재의 발생을 예방할 수 있다.
이러한 경우에, 상기 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적은 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적에 대해 30% 내지 95%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적이 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적에 대해 30% 미만의 크기일 경우, 지나치게 작은 관통 홀로 인해, 수직 단면 상으로 전극조립체의 중앙에 적층되어 있는 양극 또는 음극까지 전해액의 침투가 어려워져 소망하는 전해액의 습윤성 향상 및 균일한 습윤의 효과를 발휘할 수 없다.
이와 반대로, 상기 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적이 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적에 대해 95%를 초과하는 크기일 경우, 상기 관통 홀의 형성 부위에서, 분리막 또는 분리필름에 의해 양극과 음극의 직접 접촉을 안정적으로 예방할 수 없어, 전지셀의 내부 단락 및 이에 따른 화재를 유발할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 상기 관통 홀의 면적은 평면상으로 전지셀 일면의 전체 면적에 대해 1% 내지 30%의 크기일 수 있다.
만일, 상기 관통 홀의 면적은 평면상으로 전지셀 일면의 전체 면적에 대해 1% 미만의 크기일 경우, 상기 관통 홀을 통한 전해액의 침투가 어려워져 소망하는 전해액의 습윤성 향상 및 균일한 습윤의 효과를 발휘할 수 없고, 30%의 크기를 초과할 경우, 전극조립체의 불용 면적이 증가함으로써, 상기 전극조립체의 크기에 비해, 용량이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 관통 홀의 면적은 평면상으로 전지셀 일면의 전체 면적에 대해 1% 내지 30%의 크기일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어진 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스일 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
또한, 하나의 구체적인 예에서, 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.
이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다.
또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 다비이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명은 서로 대응되는 부위에서 서로 연통되는 관통 홀들을 포함하고 있는 단위셀 및 전극조립체의 용이한 제작 및 보관을 위한 형태로서, 단위셀 스택 및 전극조립체 스택을 제공한다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 단위셀 스택은,
전지셀을 제조하기 위한 단위셀들이 적층되어 있는 단위셀 스택으로서,
집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들로서, 상기 양극과 음극에는 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀이 적어도 하나 이상 천공되어 있는 구조를 가진 단위셀들;
상기 단위셀들이 적층된 상태로 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트로부터 상향 돌출되어 있고 단위셀들의 관통 홀에 삽입되는 하나 이상의 침상부재;
를 포함하고 있는 구조로 이루어져 있다.
이러한 경우에, 상기 단위셀의 분리막은 단위셀을 베이스 플레이트 상에 탑재하는 과정에서 침상부재에 의해 관통 홀이 천공되는 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 단위셀 스택은 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 단위셀이 베이스 플레이트의 상면에 탑재되기 전, 상기 단위셀의 분리막을 제외한 양극 및 음극에만 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀이 형성되어 있는 구조로서, 상기 양극 및 음극의 관통 홀에 대응되는 분리막의 관통 홀은, 상기 단위셀을 베이스 플레이트의 상면에 탑재하는 과정에서 천공될 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 단위셀이 탑재되는 베이스 플레이트의 상면에는, 상기 베이스 플레이트로부터 상향 돌출되어 있는 침상부재가 형성되어 있고, 상기 침상부재는 단위셀의 양극 및 음극의 관통 홀에 대응되는 부위에 형성되어 있는 바, 상기 단위셀이 베이스 플레이트의 상면에 탑재되는 과정에서, 베이스 플레이트의 침상부재가 단위셀의 양극 및 음극의 관통 홀에 삽입됨으로써, 상기 침상부재에 의해, 양극 및 음극의 관통 홀에 대응되는 분리막의 관통 홀이 천공되는 구조일 수 있다.
상기 구조에 따라, 본 발명에 따른 전지셀의 제작을 위한 단위셀은 단위셀 스택의 형태로 용이하게 제작될 수 있으며, 상기 구조의 단위셀 스택 형태로 보관 및 이동됨으로써, 단위셀의 양극, 음극 및 분리막의 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀에 삽입된 베이스 플레이트의 침상부재에 의해, 단위셀의 유동이 방지되며, 이에 따라, 단위셀 배열의 어긋남 없이, 단위셀 스택을 보관 및 이동할 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전극조립체 스택은,
전지셀을 제조하기 위한 전극조립체가 적층되어 있는 전극조립체 스택으로서,
집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 있는 분리필름을 포함하는 전극조립체로서, 상기 양극과 음극에는 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀이 적어도 하나 이상 천공되어 있는 구조를 가진 하나 이상의 전극조립체;
상기 전극조립체가 적층된 상태로 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트로부터 상향 돌출되어 있고 전극조립체의 관통 홀에 삽입되는 하나 이상의 침상부재;
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이러한 경우에, 상기 단위셀의 분리막과 분리필름은 전극조립체를 베이스 플레이트 상에 탑재하는 과정에서 침상부재에 의해 관통 홀이 천공되는 구조일 수 있다.
상기 구조의 전극조립체 스택을 제조하는 방법 및 상기 구조에 따른 효과는 앞서 설명한 단위셀 스택의 경우와 동일하다.
구체적으로, 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 포함하는 양극과 음극은 분리막을 사이에 두고 적층되어 단위셀을 형성하고, 상기 단위셀들은 분리필름에 의해 연속적으로 권취되어 전극조립체로 제조된다.
이 때, 전극조립체는 분리막 및 분리필름을 제외한 각 단위셀의 양극 및 음극에만 관통 홀이 형성되어 있는 상태에서, 상기 전극조립체를 베이스 플레이트 상에 탑재하는 과정 중, 상기 베이스플레이트의 상면에 상향으로 돌출되어 있는 침상부재가 서로 대응하는 부위에서 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀을 따라 삽입됨으로써, 상기 양극 및 음극의 관통 홀에 대응하여 연통되는 분리막 및 분리필름의 관통 홀이 천공될 수 있다.
따라서, 상기 단위셀 스택과 마찬가지로, 본 발명에 따른 전지셀의 제작을 위한 전극조립체는 전극조립체 스택의 형태로 용이하게 제작될 수 있으며, 상기 전극조립체 스택의 형태로 보관 및 이동될 수 있는 바, 전극조립체의 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀에 삽입된 베이스 플레이트의 침상부재에 의해, 전극조립체의 유동이 방지되며, 이에 따라, 전극조립체를 구성하는 요소들의 배열의 어긋남 없이, 전극조립체 스택을 보다 안정적으로 보관 및 이동할 수 있다.
또한, 상기 단위셀 스택 및 전극조립체 스택에서, 침상부재가 상향 돌출되어 있는 베이스 플레이트는 관통 홀이 형성되어 있는 양극 및 음극만을 각각 보관하는 용도로 사용할 수도 있다.
또한, 상기 단위셀 스택 및 전극조립체 스택에서, 베이스 플레이트의 침상부재는 직경이 수평 단면상 양극 및 음극의 관통 홀의 직경에 비해 작은 크기로서, 분리막 및/또는 분리필름에 천공되는 관통 홀의 면적이 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적보다 작도록 형성할 수 있다.
물론, 본 발명에 따른 전지셀을 제조하기 위한 단위셀 또는 전극조립체에 대해, 보관의 필요성이 없는 경우, 침상부재만으로 상기 단위셀 또는 전극조립체의 분리막 및 분리필름에 대해, 양극 및 음극의 관통 홀들과 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀들을 천공할 수도 있다.
한편, 상기 단위셀 및 전극조립체를 제작하는데 있어서, 분리막 및또는 분리필름에 관통 홀을 천공하기 전, 상기 단위셀 및 전극조립체를 구성하는 양극 및 음극의 관통 홀들은 분리막 및 분리필름에 의해 육안으로 식별이 불가능하므로, X-Ray 등을 이용한 투시 장비를 활용함으로써, 상기 관통 홀들의 정렬이 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 양극 및 음극의 관통 홀들이 올바르게 정렬될 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 전극조립체를 제작하는데 있어서, 단위셀들을 분리필름으로 권취하는 과정에서도, 상기 X-Ray 등을 이용한 투시 장비를 활용함으로써, 단위셀들의 어긋남을 방지하고, 올바른 정렬이 수행될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전극조립체의 양극, 음극, 분리막 및 분리필름이 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함하도록 구성함으로써, 상기 관통 홀을 통해 전극조립체의 중앙 부위에 대한 전해액의 습윤성이 향상되고, 전극조립체의 모든 부위에 대한 균일한 습윤이 가능하며, 이에 따라, 전지의 전기적 성능을 향상시킬 수 있고, 상기 전해액의 습윤에 소요되는 시간을 단축시킴으로써, 전지의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 단위셀 및 전극조립체를 제조하는 과정에서, 베이스 플레이트의 침상부재에 의해 양극 및 음극의 관통 홀에 대응되는 부위에 분리막과 분리필름의 관통 홀이 천공되므로, 제작이 용이하고, 단위셀 및 전극조립체가 상기 베이스 플레이트 상에서 침상부재에 의해 고정된 상태인 단위셀 스택 및 전극조립체 스택의 형태로 보관되므로, 상기 단위셀 및 전극조립체의 유동에 따른 배열의 어긋남 없이, 용이하게 보관 및 이동시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다;
도 2는 도 1의 A-A’를 따라 절단한 전극조립체의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 3은 도 2의 전극조립체를 이루는 단위셀의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도이다;
도 4 내지 도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 구성 방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체 스택의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀 스택의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 평면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(100)는 평면상 3개의 관통 홀들(101, 102, 103)이 천공되어 있다.
관통 홀들(101, 102, 103) 중 하나의 관통 홀(102)은 전극조립체(100)의 중앙에 위치해 있고, 나머지 관통 홀들(101, 103)은, 전극조립체(100)의 서로 대향하는 양 측변(104, 105) 사이에서, 상기 양 측변(104, 105)에 평행한 상태로, 중앙에 위치한 관통 홀(102)을 지나는 일직선(B-B’) 상에 배열되어 있다.
관통 홀들(101, 102, 103)은 원형으로서, 모두 동일한 형상으로 이루어져 있고, 전극조립체(100)의 중앙에 위치한 관통 홀(102)은 나머지 관통 홀들(101, 103)에 비해서, 평면상 넓은 면적으로 형성되어 있다.
따라서, 전극조립체(100)의 중앙 부위에 전해액이 용이하게 침투함으로써, 전해액에 대한 습윤성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 2에는 도 1의 A-A’를 따라 절단한 전극조립체의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체(100)는 두 개의 양극들(111, 115) 사이에 하나의 음극(113)이 개재되어 있고, 상기 양극들(111, 115)과 음극(113) 사이에는 분리막들(112, 114)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀(110) 4개와 두 개의 음극들(121, 125) 사이에 하나의 양극(123)이 개재되어 있고, 상기 음극들(121, 125)과 양극(123) 사이에는 분리막들(122, 124)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀(120) 3개를 포함하고 있다.
단위셀들(110, 120)은 분리필름(106)에 의해 연속적으로 권취되어 있으며, 단위셀들(110, 120) 및 분리필름(106)에는 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀(102)이 천공되어 있다.
관통 홀(102)은 전극조립체(100)의 양 측변(104, 105) 사이의 중앙에 위치해 있다.
도 3에는 도 2의 전극조립체를 이루는 단위셀의 적층 구조를 개략적으로 나타낸 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 단위셀(110)은 두 개의 양극들(111, 115) 사이에 하나의 음극(113)이 개재되어 있고, 상기 양극들(111, 115)과 음극(113) 사이에는 분리막들(112, 114)이 각각 개재되어 있는 적층 구조로 이루어져 있으며, 단위셀(110)의 상하면은 각각 분리필름(106)과 대면해 있다.
단위셀(110)의 양극(111, 115), 음극(113), 분리막(112, 114) 및 분리필름(106)은 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀들(111a, 112a, 113a, 106a)을 각각 포함하고 있다.
단위셀(110)의 양극들(111, 115)과 음극(113)의 관통 홀들(111a, 113a) 및 분리막들(112, 114)과 분리필름(106)의 관통 홀들(112a, 106a)은 각각 서로 동일한 형상 및 크기로 형성되어 있으며, 양극들(111, 115)과 음극(113)의 관통 홀들(111a, 113a)은 분리막들(112, 114)과 분리필름(106)의 관통 홀들(112a, 106a)에 비해 작은 크기로 형성되어 있다.
따라서, 관통 홀(102)의 형성 부위에서 양극들(111, 115)과 음극(113)의 직접 접촉을 안정적으로 방지함으로써, 전지셀(110)의 내부 단락 및 이에 따른 화재를 예방할 수 있다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀을 이루는 전극조립체의 구성 방법을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 하나의 단위셀(410)은 두 개의 양극들(411, 415) 사이에 하나의 음극(413)이 개재되어 있고, 상기 양극들(411, 415)과 음극(413) 사이에는 분리막들(412, 414)이 각각 개재되어 있는 적층 구조로 구성된다.
또 다른 단위셀(420)은 두 개의 음극들(421, 425) 사이에 하나의 양극(423)이 개재되어 있고, 상기 음극들(421, 425)과 양극(423) 사이에는 분리막들(422, 424)이 각각 개재되어 있는 적층 구조로 구성된다.
단위셀들(410, 420)은 분리막들(412, 414, 422, 424)을 제외한 양극들(411, 415, 423) 및 음극들(413, 421, 425)의 서로 대응되는 부위에 동일한 형상 및 크기로 형성되어 있는 관통 홀들(411a, 413a, 415a, 421a, 423a, 425a)을 각각 포함하고 있다.
단위셀들(410, 420)은 양극들(411, 415, 423)과 음극들(413, 421, 425)의 적층 구조가 서로 상이한 바, 상이한 적층 구조로 이루어진 단위셀들(410, 420)이 분리필름(501) 상에서 교번방식으로 배열된 상태에서, 순차적으로 권취됨으로써, 전극조립체(600)가 제조된다.
이 때, 각 단위셀들(410, 420)은 X-Ray 등을 이용한 투시 장비를 사용해, 양극들(411, 415, 423)과 음극들(413, 421, 425)에서 서로 대응되는 부위에 형성되어 있는 관통 홀들(410a, 420a)이 배열됨으로써, 전극조립체(600)를 이루는 단위셀들(410, 420)이 전체적으로 올바르게 적층 및 배열될 수 있다.
전극조립체(600)는 분리필름(501)과 단위셀들(410, 420)의 분리막들(412, 414, 422, 424)을 제외한 양극들(411, 415, 423)과 음극들(413, 421, 425)만이 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀들(410a, 420a)을 각각 포함하고 있다.
전극조립체(600)는 침상부재(610)에 의해 양극들(411, 415, 423)과 음극들(413, 421, 425)의 관통 홀들(410a, 420a)을 따라 일면으로부터 타면까지 관통되고, 이에 따라, 단위셀들(410, 420)의 양극들(411, 415, 423)과 음극들(413, 421, 425)에 형성되어 있는 관통 홀들(410a, 420a)과 연통되는 관통 홀이 분리막들(412, 414, 422, 424)과 분리필름(501)에 천공된다.
침상부재(610)는 직경(610a)이 수평 단면상 양극들(411, 415, 423) 및 음극들(413, 421, 425)의 관통 홀들(410a, 420a)의 직경(601a)에 비해 작은 크기로서, 이에 따라, 서로 대응되는 부위에서 분리막들(412, 414, 422, 424) 및 분리필름(501)에 천공되는 관통 홀이 양극들(411, 415, 423) 및 음극들(413, 421, 425)의 관통 홀들(410a, 420a)의 면적보다 작게 형성된다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체 스택의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 전극조립체 스택(700)은 양극들(711, 715, 723)과 음극들(713, 721, 725) 사이에 개재되는 분리막들(712, 714, 722, 724)로 구성된 적층 구조의 단위셀들(710, 720)이 분리필름(701)에 의해 연속적으로 권취된 구조의 전극조립체(730)가 베이스 플레이트(740)의 상면에 탑재되어 있다.
베이스 플레이트(740)의 상면에는 침상부재(741)가 상향 돌출되어 있고, 침상부재(741)는 전극조립체(730)의 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀에 삽입되어 있다.
이 때, 전극조립체(730)는 분리막들(712, 714, 722, 724) 및 분리필름(701)을 제외한 각 단위셀들(710, 720)의 양극들(711, 715, 723)과 음극들(713, 721, 725)에만 관통 홀이 형성되어 있는 상태에서, 상기 전극조립체(730)를 베이스 플레이트(740) 상에 탑재하는 과정 중, 베이스 플레이트(740)의 상면에 상향으로 돌출되어 있는 침상부재(741)가, 서로 대응하는 부위에서 연통되는 양극들(711, 715, 723) 및 음극들(713, 721, 725)의 관통 홀을 따라 삽입됨으로써, 상기 양극들(711, 715, 723) 및 음극들(713, 721, 725)의 관통 홀에 대응하여 연통되는 분리막들(712, 714, 722, 724) 및 분리필름(701)의 관통 홀이 천공될 수 있다.
따라서, 전극조립체(730)는 전극조립체 스택(700)의 형태로 용이하게 제작될 수 있으며, 상기 전극조립체 스택(700)의 형태로 보관 및 이동될 수 있는 바, 전극조립체(730)의 양극들(711, 715, 723), 음극들(713, 721, 725), 분리막들(712, 714, 722, 724) 및 분리필름(701)의 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀에 삽입된 베이스 플레이트(740)의 침상부재(741)에 의해, 전극조립체(730)의 유동이 방지되며, 이에 따라, 전극조립체(730)를 구성하는 요소들의 배열의 어긋남 없이, 전극조립체 스택(700)을 보다 안정적으로 보관 및 이동할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀 스택의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 8을 참조하면, 단위셀 스택들(801, 802)은 각각 두 개의 양극들(811, 815) 사이에 하나의 음극(813)이 개재된 상태에서, 상기 양극들(811, 815)과 음극(813) 사이에 분리막들(812, 814)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀 (810) 5개가 베이스 플레이트(830)의 상면에 탑재되어 있는 구조와, 두 개의 음극들(821, 825) 사이에 하나의 양극(823)이 개재된 상태에서, 상기 음극들(821, 825)과 양극(823) 사이에 분리막들(822, 824)이 개재되어 있는 적층 구조의 단위셀(820) 5개가 베이스 플레이트(840)의 상면에 탑재되어 있는 구조를 포함하고 있다.
단위셀 스택들(801, 802)의 구조, 제조 방법 및 효과는, 앞서 도 7에서 설명한 전극조립체 스택(700)의 구조, 제조 방법 및 효과에서, 분리필름(701)에 관한 내용을 제외하고 모두 동일하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

  1. 집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 있는 분리필름을 포함하는 전극조립체가, 전지케이스의 수납부에 장착되어 있으며;
    상기 전극조립체에서 양극, 음극, 분리막 및 분리필름은 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀을 적어도 하나 이상 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서로 대응되는 부위에서 연통되는 양극, 음극, 분리막 및 분리필름의 관통 홀들은 서로 동일한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 관통 홀들은 평면상으로 사각형, 원형 또는 타원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극조립체에는 둘 이상의 관통 홀들이 천공되어 있고, 적어도 하나의 관통 홀은 평면상으로 전지셀의 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 관통 홀들 중에서 전지셀의 중앙에 위치하는 관통 홀의 크기가 가장 큰 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 관통 홀들은 전지셀의 중앙에 위치하는 관통 홀을 기준으로 일직선 상에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적은 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적보다 작은 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 분리막 및 분리필름에 형성되어 있는 관통 홀의 면적은 상기 관통 홀과 연통되는 양극 및 음극의 관통 홀의 면적에 대해 30% 내지 95%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 관통 홀의 면적은 평면상으로 전지셀 일면의 전체 면적에 대해 1% 내지 30%의 크기인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 원통형 또는 각형 캔, 및 상기 캔의 개방 상단부에 탑재되는 캡을 포함하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막인 것을 특징으로 하는 전지셀.
  14. 제 1 항에 따른 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 파워 툴, 웨어러블 전자기기, 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장 장치로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 전지셀을 제조하기 위한 단위셀들이 적층되어 있는 단위셀 스택으로서,
    집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들로서, 상기 양극과 음극에는 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀이 적어도 하나 이상 천공되어 있는 구조를 가진 단위셀들;
    상기 단위셀들이 적층된 상태로 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트로부터 상향 돌출되어 있고 단위셀들의 관통 홀에 삽입되는 하나 이상의 침상부재;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 단위셀 스택.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 단위셀의 분리막은 단위셀을 베이스 플레이트 상에 탑재하는 과정에서 침상부재에 의해 관통 홀이 천공되는 것을 특징으로 하는 단위셀 스택.
  18. 전지셀을 제조하기 위한 전극조립체가 적층되어 있는 전극조립체 스택으로서,
    집전체의 일면 또는 양면에 전극활물질이 각각 도포되어 있는 하나 이상의 양극과 하나 이상의 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 적층 구조의 단위셀들, 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 있는 분리필름을 포함하는 전극조립체로서, 상기 양극과 음극에는 서로 대응되는 부위에서 연통되는 관통 홀이 적어도 하나 이상 천공되어 있는 구조를 가진 하나 이상의 전극조립체;
    상기 전극조립체가 적층된 상태로 상면에 탑재되는 베이스 플레이트; 및
    상기 베이스 플레이트로부터 상향 돌출되어 있고 전극조립체의 관통 홀에 삽입되는 하나 이상의 침상부재;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체 스택.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 단위셀의 분리막과 분리필름은 전극조립체를 베이스 플레이트 상에 탑재하는 과정에서 침상부재에 의해 관통 홀이 천공되는 것을 특징으로 하는 전극조립체 스택.
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