KR20160021514A - Jelly-Roll Type Electrode Assembly of Improved Stability and Battery Cell Comprising the Same - Google Patents

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KR20160021514A
KR20160021514A KR1020140106847A KR20140106847A KR20160021514A KR 20160021514 A KR20160021514 A KR 20160021514A KR 1020140106847 A KR1020140106847 A KR 1020140106847A KR 20140106847 A KR20140106847 A KR 20140106847A KR 20160021514 A KR20160021514 A KR 20160021514A
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Abstract

The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly and a battery cell comprising the same. The jelly-roll type electrode assembly, which is formed by being wound while a separator sheet is placed between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, comprises a fixing tape for attaching a jelly-roll wound end portion to the outer peripheral surface of the electrode assembly. The fixing tape contains an adsorptive material which can adsorb water (H_2O) that is introduced from the outside of the battery cell or generated in the battery cell, or carbon dioxide (CO_2) that is generated during the abnormal operation state of a battery or at high temperatures. The adsorptive material adsorbs water and carbon dioxide which causes the ignition and explosion of the battery at high temperatures and separates the same from the internal environment of the battery, so as to suppress side reaction and swelling phenomena of an electrolyte, thereby greatly enhancing the stability of the battery.

Description

안전성이 향상된 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀{Jelly-Roll Type Electrode Assembly of Improved Stability and Battery Cell Comprising the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly having improved safety and a battery cell including the jelly-roll type electrode assembly.

본 발명은 안전성이 향상된 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly having improved safety and a battery cell including the jelly-roll type electrode assembly.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 전압을 가지고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices are increasing, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and voltage, long cycle life and low self- It has been commercialized and widely used.

그러나, 종래의 리튬 이차전지는 고온에서 노출되었을 때 발화/폭발할 위험성이 있다. 또한 과충전, 외부단락, 침상(nail) 관통, 국부적 손상(local crush) 등에 의해 짧은 시간 내에 큰 전류가 흐르게 될 경우에도, IR 발열에 의해 전지가 가열되면서 발화/폭발의 위험성이 있다.However, the conventional lithium secondary battery has a risk of ignition / explosion when exposed at a high temperature. Also, even if large current flows in a short time due to overcharge, external short circuit, nail penetration, local crush, etc., there is a risk of ignition / explosion as the battery is heated by IR heat.

구체적으로, 전지의 온도가 상승하면 전해액과 전극 사이의 반응이 촉진된다. 그 결과, 반응열이 발생하여 전지의 온도는 추가적으로 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 따라서, 전지의 온도가 급격히 상승하게 되고, 이는 다시 전해액과 전극 사이의 반응을 가속화시킨다. 이러한 악순환에 의해, 전지의 온도가 급격히 상승하는 열폭주 현상이 일어나게 되고 온도가 일정 이상까지 상승하면 전지의 발화가 일어날 수 있다.Specifically, when the temperature of the battery rises, the reaction between the electrolyte and the electrode is promoted. As a result, a reaction heat is generated and the temperature of the battery further rises, which again accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Therefore, the temperature of the battery rapidly increases, which again accelerates the reaction between the electrolyte and the electrode. Such a vicious circle causes a thermal runaway phenomenon in which the temperature of the battery rises sharply, and when the temperature rises to a certain level or higher, the battery may ignite.

또한, 장시간 또는 고온에서 리튬 이차전지를 사용 및 보관할 경우, 전해액이 분해되거나 전해액과 전극 사이의 반응 결과, 이산화탄소 등의 가스가 발생하여 전지 내압이 상승하게 되어 스웰링 현상이 발생하므로, 일정 압력 이상에서 리튬 이차전지는 폭발하게 된다. 이와 같은 발화/폭발의 위험성은 리튬 이차전지가 가지고 있는 가장 치명적인 단점이라 할 수 있다.Further, when the lithium secondary battery is used and stored for a long time or at a high temperature, the electrolytic solution is decomposed or a gas such as carbon dioxide is generated as a result of the reaction between the electrolytic solution and the electrode, The lithium secondary battery explodes. Such a risk of ignition / explosion is the most fatal disadvantage of the lithium secondary battery.

따라서, 리튬 이차전지의 개발에 필수적으로 고려해야 할 사항은 안전성을 확보하는 것이다. Therefore, it is necessary to secure safety for the development of lithium secondary batteries.

이에, 셀 내부의 물질을 이용하는 방법의 하나로 전해액이나 전극에 안전성을 향상시키는 첨가제를 부가하는 방법이 있다. 화학적 안전장치는 추가공정 및 공간을 필요로 하지 않으며 모든 종류의 전지에 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있으나, 물질의 첨가로 인해 전지의 성능이 저하되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 물질로는 전극에 부동막을 형성하는 물질, 온도 상승시 부피 팽창이 이루어지면서 전극의 저항을 증가시키는 물질 등이 보고되어 있다. 그러나, 이들 각각은 부동막 형성시 부산물이 발생하여 전지의 성능을 저하시키거나, 전지 내부에서 차지하는 부피가 커서 전지의 용량감소를 가져오는 문제점이 있다.As a method of using the material inside the cell, there is a method of adding an additive for improving the safety to the electrolytic solution or the electrode. The chemical safety device does not require additional process and space, and has the advantage that it can be applied to all kinds of cells, but the performance of the battery is deteriorated due to the addition of the material. These materials include a material forming a floating film on the electrode and a material increasing the resistance of the electrode due to the volume expansion during temperature rise. However, each of these has a problem in that byproducts are generated during the formation of the floating film, which deteriorates the performance of the battery, or the volume of the battery is large, thereby reducing the capacity of the battery.

또한, 전지 제조 공정상의 수분 유입을 최소화하기 위하여 공정 관리를 하고 있으나, 전극 활물질 내부에 존재하는 수분까지 제거가 어렵다는 문제점이 있다.In addition, although process control is performed in order to minimize the inflow of water in the battery manufacturing process, there is a problem that it is difficult to remove moisture existing in the electrode active material.

따라서, 전지의 제반성능을 저하시키지 않고 발화/폭발을 방지하기 위한 새로운 화학적 안전 수단의 개발에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for development of novel chemical safety measures to prevent ignition / explosion without deteriorating the overall performance of the battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 전지의 충방전 과정에서 발생할 수 있는 수분 또는 이산화탄소를 흡착할 수 있는 흡착성 물질이 포함되어 있는 젤리-롤형 전극의 풀림 방지 고정 테이프를 개발하기에 이르렀고, 이러한 고정 테이프를 사용할 경우 스웰링(swelling) 현상이 개선되어 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다는 사실을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application developed an anti-loosening fixing tape for a jelly-roll type electrode containing an adsorbent material capable of adsorbing water or carbon dioxide which may be generated during charging and discharging of the battery, after intensive research and various experiments The present inventors have found that the use of such a fixing tape improves the swelling phenomenon and greatly improves the safety of the battery, and has accomplished the present invention.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 젤리-롤(Jelly-roll)형 전극 조립체는,According to an aspect of the present invention, there is provided a jelly-roll type electrode assembly,

양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 상태로 권취되어 형성되는 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서, 상기 전극 조립체는 젤리-롤의 권취 단부를 전극 조립체의 외주면에 부착하기 위한 고정 테이프를 포함하고 있고, 상기 고정 테이프에는 전지셀의 외부로부터 유입되거나 전지셀 내에서 발생하는 수분(H2O), 또는 전지의 비정상적인 작동 상태나 고온에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 흡착할 수 있는 흡착성 물질이 포함되어 있는 것으로 구성되어 있다.A jelly-roll type electrode assembly formed by winding a separator sheet between a cathode sheet and a cathode sheet, wherein the electrode assembly includes a fixing tape for attaching the winding end of the jelly-roll to the outer circumferential surface of the electrode assembly (H 2 O) flowing from the outside of the battery cell or generated in the battery cell, or an adsorbent material capable of adsorbing carbon dioxide (CO 2 ) generated at an abnormal operating state or a high temperature of the battery .

상기 “전지의 비정상적인 작동 상태나 고온”이란, 과충전, 외부 또는 내부 단락, 침상 관통, 국부적 손상 등과 같은 전지의 작동 과정에서 전해질 및/또는 전극의 이상 반응에 의해 전지의 온도가 정상적인 작동 상태의 온도 이상으로 상승한 작동 상태를 의미한다.The above-mentioned " abnormal operating condition or high temperature of the battery " refers to a temperature of the battery in a normal operation state due to an abnormal reaction of the electrolyte and / or the electrode during an operation process of the battery such as overcharge, external or internal short circuit, needle penetration, local damage, Or more.

이에 대해, 본 발명의 흡착성 물질은, 수분 또는 이산화탄소를 흡착하여 전지 내부 환경으로부터 분리하는 물질로서, 수분 또는 이산화탄소를 흡착하는 효과를 가지며 전지의 작동에 영향을 주지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다.On the contrary, the adsorptive substance of the present invention is a substance separating moisture or carbon dioxide from the internal environment of the cell by adsorption, and is not particularly limited as long as it has the effect of adsorbing moisture or carbon dioxide and does not affect the operation of the cell.

이러한 흡착성 물질은, 예를 들어, BaTiO3, PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2)SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, 소다석회, 아민-그래프트(grafted) 제올라이트, 리튬-실리카, NaOH, Ca(OH)2 및 KOH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 물질이거나 또는 2종 이상의 물질이 혼합된 것일 수 있고, 좀 더 상세하게는 CaO로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. Such adsorbent materials include, for example, BaTiO 3 , PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ) SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2, Y 2 O 3, Al 2 O 3, TiO 2, soda lime, amine-graft (grafted) zeolite, Li-silica, NaOH, Ca (OH) 2 and selected from the group consisting of KOH 1 Or may be a mixture of two or more kinds of substances, and more specifically, it may be at least one selected from the group consisting of CaO.

상기 고정 테이프는 수분 또는 이산화탄소에 대한 흡착성을 향상시키기 위하여 흡착성 물질과 고분자 소재의 테이프 기재를 포함할 수 있으며, 권취된 젤리-롤을 고정시킬 수 있도록 고정 테이프 기재의 일면에는 점착제가 부가되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The fixing tape may include a tape base material made of an adsorbent material and a polymer material in order to improve the adsorption property to water or carbon dioxide and a structure in which a pressure-sensitive adhesive is added to one surface of the fixing tape base so as to fix the wound jelly- ≪ / RTI >

상기 고분자 소재로서 사용될 수 있는 폴리올레핀계 고분자는 흡습성이 낮을 뿐 아니라 열융착성(열접착성)을 가지고 전해액의 침입을 억제할 수 있는 한편 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는다. 상기 폴리올레핀계 고분자는 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리이미드(PI)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 해당될 수 있다.The polyolefin-based polymer that can be used as the polymer material is not only low in hygroscopicity, but also has heat-sealability (thermal adhesiveness) and can inhibit the penetration of the electrolyte, while it is not expanded or eroded by the electrolyte. The polyolefin-based polymer may be, for example, selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), and polyimide (PI).

하나의 구체적인 예에서, 상기 고정 테이프는 젤리-롤이 권취된 후 풀림을 방지하기 위해 부착되어 있는 바, 젤리-롤의 권취가 끝나는 권취 종단선을 지나가면서 젤리-롤의 외면을 감싸도록 부착될 수 있으므로, 안정적으로 풀림을 방지할 수 있다.In one specific example, the fastening tape is affixed to prevent unwinding after the jelly-roll is wound, and is attached to wrap the outer surface of the jelly-roll while passing through the winding termination line where the winding of the jelly- Therefore, loosening can be prevented stably.

본 발명에 따른 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서, 상기 고정 테이프는 젤리-롤형 전극 조립체의 외주면 전체 면적의 5% 내지 100%를 덮고 있을 수 있다. 상기 고정 테이프가 젤리-롤의 외주면 전체 면적의 5% 미만을 덮고 있을 경우에는, 수분 및/또는 이산화탄소에 대한 흡착성을 충분히 발휘할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 이에, 상기 고정 테이프의 면적은 상세하게는, 전극 조립체의 외주면 전체 면적을 기준으로 10% 내지 90%의 범위일 수 있으며, 더욱 상세하게는 20% 내지 80%의 범위일 수 있다.In the jelly-roll type electrode assembly according to the present invention, the fixing tape may cover 5% to 100% of the entire outer peripheral surface area of the jelly-roll type electrode assembly. When the fixing tape covers less than 5% of the total area of the outer circumferential surface of the jelly-roll, it is not preferable because the adsorbability to moisture and / or carbon dioxide can not be sufficiently exhibited. Thus, the area of the fixing tape may be in a range of 10% to 90%, and more specifically, in a range of 20% to 80% based on the total area of the outer peripheral surface of the electrode assembly.

하나의 구체적인 예에서, 상기 고정 테이프의 길이(h)는 젤리-롤형 전극 조립체의 세로 길이(H)를 기준으로 30% 내지 100%일 수 있다. 상기 고정 테이프의 길이가 젤리-롤형 전극 조립체의 세로 길이를 기준으로 30% 미만이라면 젤리-롤의 풀림 방지라는 목적을 달성하는데 어려움이 있으며 수분 및/또는 이산화탄소에 대한 흡착성을 충분히 발휘할 수 없으므로 안정성이 문제되고, 100%를 넘는다면 젤리-롤의 양끝단에 고정 테이프의 잉여부가 생기게 되므로, 이로 인한 부피 증가로 인하여 전지케이스에 젤리-롤형 전극 조립체의 삽입시 문제가 될 수 있으므로 바람직하지 않다. 더욱 상세하게는, 상기 고정 테이프의 길이는 젤리-롤형 전극 조립체의 세로 길이의 40% 내지 95%일 수 있으며, 더욱 상세하게는 전극 조립체의 세로 길이의 50% 내지 90%일 수 있다.In one specific example, the length h of the anchoring tape may be between 30% and 100% based on the longitudinal length (H) of the jelly-roll type electrode assembly. If the length of the fixing tape is less than 30% based on the longitudinal length of the jelly-roll type electrode assembly, it is difficult to achieve the object of preventing the jelly-roll from loosening and the adsorption of moisture and / or carbon dioxide can not be sufficiently exhibited. If it exceeds 100%, surplus portions of the fixing tape are formed on both ends of the jelly-roll, which is not preferable because the increase in volume may cause a problem in inserting the jelly-roll type electrode assembly into the battery case. More specifically, the length of the fixing tape may be 40% to 95% of the longitudinal length of the jelly-roll type electrode assembly, and more particularly, 50% to 90% of the longitudinal length of the electrode assembly.

또한, 본 발명에 따른 젤리-롤형 전극 조립체에 있어서, 상기 고정 테이프는 젤리-롤의 권취 종단선을 지나는 위치에 부착되면서 권취된 젤리-롤의 풀림을 방지할 수 있어야 하므로, 전극 조립체의 둘레를 지나가는 가로 길이에 비하여 권취 종단선과 평행을 이루는 세로 길이가 길도록 구성되는 것이 바람직한 바, 평면 형상을 기준으로 세로 길이가 긴 다각형의 형상일 수 있다. 상기 다각형은 구체적으로, 사각형일 수 있으며, 또한, 전체적으로 사각형의 형상을 갖더라도 외주부의 형상은 직선, 곡선 또는 지그재그로 이루어 질 수 있다.In addition, in the jelly-roll type electrode assembly according to the present invention, the fixing tape must be able to prevent unwinding of the jelly-roll wound while being attached to a position passing through the winding termination line of the jelly- It is preferable that the longitudinal length of the winding traverse line is longer than the transverse traverse length, and may be a polygonal shape having a longer length based on the plane shape. Specifically, the polygon may be a rectangle, and the shape of the outer periphery may be a straight line, a curved line, or a zigzag, even though the rectangle has a generally rectangular shape.

하나의 구체적인 예에서, 상기 흡착성 물질은 테이프 기재에 매립 또는 도포되어 있을 수 있는 바, 테이프 기재에 매립하는 경우에는 테이프 기재와 흡착성 물질이 분리될 염려가 없으므로 안정적으로 흡착성 물질을 포함하는 구조를 이룰 수 있으며, 테이프 기재에 도포되는 경우에는 흡착성 물질이 테이프의 외면에 형성되기 때문에 수분 및/또는 이산화탄소에 대한 흡착력을 충분히 발휘할 수 있다.In one specific example, the adsorptive material may be embedded or coated on the tape substrate. When the tape substrate is embedded in the tape substrate, the tape substrate and the adsorptive material are not separated from each other. Therefore, And when it is applied to a tape base material, the adsorbing material can be sufficiently exerted on water and / or carbon dioxide since it is formed on the outer surface of the tape.

한편, 상기 테이프 기재는 다공성 필름일 수 있는 바, 다공성 필름의 기공에 흡착성 물질이 도입되는 구조로 고정 테이프를 형성하는 경우, 흡착성 물질이 상기 기공에 삽입될 수 있으므로, 흡착성 물질이 테이프 기재에 도포되는 것에 비하여 테이프 기재와 흡착성 물질의 균일한 혼합이 가능할 뿐만 아니라 수분 및/또는 이산화탄소가 상기 기공들을 통과할 수 있으므로 흡착력을 저하시킬 염려가 없으므로 바람직하다.On the other hand, the tape base material may be a porous film. When a fixing tape is formed with a structure in which an adsorbing material is introduced into the pores of the porous film, the adsorbing material may be inserted into the pores, It is possible to uniformly mix the tape base material and the adsorptive material as well as to allow the moisture and / or carbon dioxide to pass through the pores, so that there is no fear of lowering the adsorption force.

하나의 또 다른 구체적인 예에서, 상기 흡착성 물질은 테이프 기재의 일면에 부착되어 있는 점착제에 혼합되어 있을 수 있다. 이와 같이 흡착성 물질이 테이프 기재에 매립 또는 도포될 뿐만 아니라, 접착제에 혼합됨으로써 흡착성 물질의 분포 범위가 넓어지고, 수분 및/또는 이산화탄소를 발생하는 젤리-롤형 전극조립체와 직접 접하는 접착제에 혼합됨에 따라 흡착성이 더욱 향상될 수 있으므로, 전지의 안전성이 증가될 수 있다.In yet another specific example, the adsorptive material may be mixed in a tackifier attached to one side of the tape substrate. As the adsorbent material is not only buried or coated on the tape substrate but also mixed with the adhesive agent, the distribution range of the adsorbent material is widened and mixed with the adhesive agent which is in direct contact with the jelly-roll type electrode assembly which generates water and / or carbon dioxide, Can be further improved, so that the safety of the battery can be increased.

상기 흡착성 물질의 함량은 고정 테이프 전체 중량을 기준으로 0.02 중량% 내지 30 중량%의 범위일 수 있다. 상기 흡착성 물질이 고정 테이프 전체 중량을 기준으로 0.02 중량%보다 적을 경우에는 수분 및/또는 이산화탄소에 대한 흡착성을 충분히 발휘할 수 없고, 30 중량%보다 많을 경우에는 상대적으로 내부 실란트 층에 존재하는 폴리올레핀계 고분자의 함량이 적어지므로 요구되는 기계적 물성을 충분히 만족시킬 수 없어 바람직하지 않다. 이에, 상기 흡착성 물질의 함량은 상세하게는, 고정 테이프 전체 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 28 중량%의 범위일 수 있으며, 더욱 상세하게는 0.5 중량% 내지 20 중량%의 범위일 수 있다.The content of the adsorptive material may be in the range of 0.02 wt% to 30 wt% based on the total weight of the fixing tape. If the adsorbing material is less than 0.02% by weight based on the total weight of the fixing tape, the adsorbability to moisture and / or carbon dioxide can not be sufficiently exhibited. If the adsorbing material is more than 30% by weight, the polyolefin- The required mechanical properties can not be sufficiently satisfied, which is not preferable. Accordingly, the content of the adsorbent may be in the range of 0.1 wt% to 28 wt%, and more specifically, in the range of 0.5 wt% to 20 wt% based on the total weight of the fixing tape.

본 발명에 따른 젤리-롤에 부착된 상기 고정 테이프의 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛일 수 있다. 상기 고정 테이프의 두께가 10 ㎛ 보다 얇으면 흡착 물질의 함유량이 적어지기 때문에 수분 및/또는 이산화탄소의 흡착성을 충분히 발휘할 수 없고, 500 ㎛ 보다 두꺼우면 전체적인 젤리-롤형 전극조립체의 부피가 증가하게 되어 컴팩트한 크기의 전지셀을 구성할 수 없으므로 바람직하지 않다. 좀 더 상세하게는 상기 상기 고정 테이프의 두께는 30 ㎛ 내지 300 ㎛일 수 있으며, 더욱 상세하게는 50 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있다.The thickness of the fixing tape attached to the jelly-roll according to the present invention may be 10 탆 to 500 탆. If the thickness of the fixing tape is thinner than 10 탆, the content of the adsorbed material is decreased, so that the adsorption of water and / or carbon dioxide can not be sufficiently exhibited. If the thickness is larger than 500 탆, the volume of the entire jelly- It is not preferable because a battery cell of one size can not be formed. More specifically, the thickness of the fixing tape may be 30 탆 to 300 탆, more specifically, 50 탆 to 200 탆.

상기 젤리-롤형 전극 조립체는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 전해액에 함침된 상태로 전지 케이스에 내장되어 리튬 이차전지를 구성할 수 있다.The jelly-roll type electrode assembly may include a positive electrode / separator / negative electrode structure embedded in a battery case in a state where the electrode assembly is impregnated with an electrolyte to constitute a lithium secondary battery.

상기 양극은, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 충진제를 더 첨가하기도 한다. 상기 음극은 또한 음극 집전체 상에 음극 재료를 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 전도 조절제, 커플링제, 접착 촉진제 및 분자량 조절제와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The positive electrode is prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying. If necessary, a filler may be further added. The negative electrode is also manufactured by applying a negative electrode material onto the negative electrode collector and drying it, and if necessary, may further include components such as a conduction regulator, a coupling agent, an adhesion promoter and a molecular weight regulator.

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), 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.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; A lithium manganese oxide such as Li 1 + x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 규소계 활물질, 주석계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon and graphite materials such as natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotube, fullerene and activated carbon; Metals such as Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt and Ti which can be alloyed with lithium and compounds containing these elements; Complexes of metals and their compounds and carbon and graphite materials; Lithium-containing nitrides, and the like. Among them, a carbon-based active material, a silicon-based active material, a tin-based active material, or a silicon-carbon based active material is more preferable, and these may be used singly or in combination of two or more.

상기 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛고, 두께는 일반적으로 5 ㎛ 내지 300 ㎛다. 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.The pore diameter of the separation membrane is generally 0.01 to 10 mu m, and the thickness is generally 5 to 300 mu m. As such a separation membrane, for example, a sheet or a nonwoven fabric made of an olefin-based polymer such as polypropylene which is chemically resistant and hydrophobic, glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 바인더의 예로는, 앞서 설명한 것 이외에 폴리비닐 알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체, 고분자 고검화 폴리비닐 알코올 등을 들 수 있다.Examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene - diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers, highly polymerized polyvinyl alcohol and the like.

상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 30 중량%로 첨가될 수 있다. 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 나노튜브나 플러렌 등의 탄소 유도체, 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.The conductive material is a component for further improving the conductivity of the electrode active material, and may be added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the electrode material mixture. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Carbon fibers such as carbon nanotubes and fullerene; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 보조성분으로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is an auxiliary component for suppressing the expansion of the electrode. The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The viscosity adjusting agent may be added up to 30% by weight based on the total weight of the electrode mixture, so as to control the viscosity of the electrode mixture so that the mixing process of the electrode mixture and the coating process on the collector may be easy. Examples of such viscosity modifiers include carboxymethylcellulose, polyvinylidene fluoride and the like, but are not limited thereto.

상기 커플링제는 전극 활물질과 바인더 사이의 접착력을 증가시키기 위한 보조성분으로서, 두 개 이상의 관능기를 가지고 있는 것을 특징으로 하며, 바인더 중량을 기준으로 30 중량%까지 사용될 수 있다. 이러한 커플링제는, 예를 들어, 하나의 관능기가 실리콘, 주석, 또는 흑연계 활물질 표면의 히드록실기나 카르복실기와 반응하여 화학적인 결합을 형성하고, 다른 관능기가 고분자 바인더와의 반응을 통하여 화학결합을 형성하는 물질일 수 있다. 커플링제의 구체적인 예로는, 트리에톡시실릴프로필 테트라설파이드(triethoxysilylpropyl tetrasulfide), 멀캡토프로필 트리에톡시실란(mercaptopropyl triethoxysilane), 아미노프로필 트리에톡시실란(aminopropyl triethoxysilane), 클로로프로필 트리에톡시실란(chloropropyl triethoxysilane), 비닐 트리에톡시실란(vinyl triethoxysilane), 메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란(methacryloxypropyl triethoxysilane), 글리시독시프로필 트리에톡시실란(glycidoxypropyl triethoxysilane), 이소시안아토프로필 트리에톡시실란(isocyanatopropyl triethoxysilane), 시안아토프로필 트리에톡시실란(cyanatopropyl triethoxysilane) 등의 실란계 커플링제를 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The coupling agent is an auxiliary component for increasing the adhesive force between the electrode active material and the binder. The coupling agent has two or more functional groups and can be used up to 30% by weight based on the weight of the binder. Such a coupling agent can be obtained by, for example, a method in which one functional group reacts with a hydroxyl group or a carboxyl group on the surface of a silicon, a tin, or a graphite active material to form a chemical bond and the other functional group reacts with a polymeric binder to form a chemical bond Lt; / RTI > Specific examples of the coupling agent include triethoxysilylpropyl tetrasulfide, mercaptopropyl triethoxysilane, aminopropyl triethoxysilane, chloropropyltriethoxysilane, triethoxysilane, vinyl triethoxysilane, methacryloxypropyl triethoxysilane, glycidoxypropyl triethoxysilane, isocyanatopropyl triethoxysilane, isocyanatopropyl triethoxysilane, ), And cyanatopropyl triethoxysilane. However, the present invention is not limited to these.

상기 접착 촉진제는 집전체에 대한 활물질의 접착력을 향상시키기 위해 첨가되는 보조성분으로서, 바인더 대비 10 중량% 이하로 첨가될 수 있으며, 예를 들어 옥살산(oxalic acid), 아디프산(adipic acid), 포름산(formic acid), 아크릴산(acrylic acid) 유도체, 이타콘산(itaconic acid) 유도체 등을 들 수 있다.The adhesion promoter may be added in an amount of 10% by weight or less based on the binder, for example, oxalic acid, adipic acid, Formic acid, acrylic acid derivatives, itaconic acid derivatives, and the like.

상기 분자량 조절제로는 t-도데실머캅탄, n-도데실머캅탄, n-옥틸머캅탄 등을 사용할 수 있으며, 가교제로는 1,3-부탄디올 디아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타그릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 아릴 아크릴레이트, 아릴 메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠 등을 사용할 수 있다.As the molecular weight modifier, t-dodecylmercaptan, n-dodecylmercaptan, n-octylmercaptan and the like can be used. As the crosslinking agent, 1,3-butanediol diacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, aryl acrylate, aryl methacrylate, trimethylolpropane triacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, Divinylbenzene and the like can be used.

상기 전극에서 집전체는 활물질의 전기화학적 반응에서 전자의 이동이 일어나는 부위로서, 전극의 종류에 따라 음극 집전체와 양극 집전체가 존재한다.The current collector in the electrode is a portion where electrons move in the electrochemical reaction of the active material, and an anode current collector and a cathode current collector exist depending on the type of the electrode.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리 한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 [mu] m to 500 [mu] m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리 한 것 등이 사용될 수 있다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used.

이들 집전체들은 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.These current collectors may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a non-woven fabric, or the like, by forming fine irregularities on the surface of the current collectors to enhance the binding force of the electrode active material.

상기 전해액은 리튬 함유 비수계 전해액으로서 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다.The electrolytic solution is a lithium-containing non-aqueous electrolytic solution composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt.

상기 비수 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, 테트라하이드로퓨란 유도체, 에테르, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, But are not limited to, lactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, Nitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives , Tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl propionate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해액에 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.The lithium salt is a material which is soluble in the non-aqueous liquid electrolyte and includes, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

경우에 따라서는 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수도 있다.In some cases, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, etc. may be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 애지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 설파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride A polymer including an acid dissociation group, and the like can be used.

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.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

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.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명에 따른 전지셀은 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전지셀에서 상기 양극, 음극 및 분리막의 구조는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 이들 각각의 시트를 권회식(winding type) 또는 적층식(stacking type)으로 원통형, 각형 또는 파우치형의 케이스에 삽입한 형태일 수 있고, 상세하게는 파우치형 케이스에 적합하게 사용할 수 있다.The battery cell according to the present invention can be manufactured by a conventional method known in the art. The structure of the positive electrode, the negative electrode and the separator in the battery cell according to the present invention is not particularly limited. For example, each of the sheets may be formed into a cylindrical shape, a square shape or a rectangular shape by a winding type or a stacking type. It may be inserted into a pouch-type case, and more particularly, it may be suitably used in a pouch-type case.

본 발명은 상기 전지셀을 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다. The present invention provides a battery pack comprising the battery cell as a unit cell and the battery pack.

상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템에 사용될 수 있다. The device may be used in a computer, a mobile phone, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, a motorcycle, an electric golf cart, .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 젤리-롤은 수분 또는 이산화탄소 흡착성 물질이 젤리-롤의 풀림 방지 고정 테이프에 포함되어 수분 및 고온에서의 전지의 발화 및 폭발의 원인이 되는 이산화탄소를 흡착하여 전지 내부 환경과 분리시킴으로써 전해액 부반응 및 스웰링 현상을 억제하여 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, in the jelly-roll according to the present invention, the moisture or carbon dioxide adsorbing material is contained in the fixing tape for preventing the jelly-roll from loosening, thereby adsorbing carbon dioxide, which is a cause of ignition and explosion of the battery in water and at high temperature, By separating the battery from the internal environment, electrolyte side reaction and swelling phenomenon can be suppressed and the safety of the battery can be greatly improved.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고정 테이프가 부착된 젤리-롤형 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 모식도이다; 및
도 2는 본원의 고정 테이프를 구성하는 테이프 기재의 확대도를 나타낸 모식도이다.
FIG. 1 is a schematic view showing a jelly-roll type electrode assembly with a fixing tape according to an embodiment of the present invention; FIG. And
2 is a schematic diagram showing an enlarged view of a tape base constituting the fixed tape of the present application.

이하, 본 발명의 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 the embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 고정 테이프가 부착된 제릴-롤형 전극 조립체를 나타낸 모식도가 사시도로서 도시되어 있다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing a jelly-roll type electrode assembly with a fixing tape according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 상태로 권취되어 형성되는 젤리-롤형 전극 조립체(100)는 각 양극 시트 및 음극 시트에 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)이 상향 돌출한 형태로 부착된 상태로 권취되어 있고, 권취된 젤리-롤이 풀어지지 않도록 고정 테이프(130)가 권취 종단선(120)을 지나도록 부착되어 있다. 상기 고정 테이프는 젤리-롤의 외주면을 감싸도록 부착되어 있는 바, 외주면 전체 면적의 5% 내지 90%를 덮고 있다.1, a jelly-roll type electrode assembly 100 is formed by winding a separator sheet between a cathode sheet and a cathode sheet. The jelly-roll type electrode assembly 100 includes a positive electrode tab 111 and a negative electrode tab 112, And the fixing tape 130 is attached so as to pass through the winding termination line 120 so that the wound jelly-roll is not loosened. The fixing tape is attached so as to surround the outer circumferential surface of the jelly-roll and covers 5% to 90% of the entire circumferential surface area.

구체적으로, 상기 고정 테이프의 길이(h)는 젤리-롤형 전극 조립체의 세로 길이(H)를 기준으로 30% 내지 100%에 해당되며, 고정 테이프의 형상은 권취 종단선을 지나면서 권취된 젤리-롤이 풀어지는 것을 방지할 수 있어야 하는 바, 평면 형상을 기준으로, 가로 길이(w)에 비하여 세로 길이(h)가 더 긴 형상이어야 하며, 구체적으로는 전체적으로 사각형의 형상이다. Specifically, the length (h) of the fixing tape corresponds to 30% to 100% of the longitudinal length (H) of the jelly-roll type electrode assembly, and the shape of the fixing tape is a jelly- The roll should be prevented from being loosened. The roll should have a longer length (h) than the transverse length (w) based on the plane shape. Specifically, the roll has a rectangular shape as a whole.

도 2는 본원의 고정 테이프를 구성하는 테이프 기재의 확대도를 모식적으로 도시하고 있다.Fig. 2 schematically shows an enlarged view of a tape base constituting the fixed tape of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 고정 테이프는 고분자 소재의 테이프 기재를 포함하고 있으며, 상기 테이프 기재는 다공성 필름으로 구성되어 있는 바, 상기 다공성 필름에 형성된 기공에는 흡착성 물질(도시하지 않음)이 도입될 수 있다. 그러나, 상기 흡착성 물질은 테이프 기재에 매립되어 있거나, 도포되어 있도록 구성될 수 있으며, 또한, 상기 흡착성 물질은 테이프 기재의 일면에 부착된 점착제에 혼합된 상태로 고정 테이프에 포함되어 있는 구조로 구성될 수도 있다.
Referring to FIG. 2, the fixing tape includes a tape base material made of a polymer material. The tape base material is made of a porous film, and an adsorbent material (not shown) may be introduced into the pores formed in the porous film. have. However, the adsorbent material may be configured to be embedded or coated on the tape substrate, and the adsorbent material may be composed of a structure in which the adsorbent material is contained in the fixing tape in a state mixed with the adhesive agent attached to one surface of the tape substrate It is possible.

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 (18)

양극 시트와 음극 시트 사이에 분리막 시트가 위치한 상태로 권취되어 형성되는 젤리-롤(Jelly-roll)형 전극 조립체에 있어서,
상기 전극 조립체는 젤리-롤 권취 단부를 전극 조립체의 외주면에 부착하기 위한 고정 테이프를 포함하고 있고,
상기 고정 테이프에는 전지셀의 외부로부터 유입되거나 전지셀 내에서 발생하는 수분(H2O), 또는 전지의 비정상적인 작동 상태나 고온에서 발생하는 이산화탄소(CO2)를 흡착할 수 있는 흡착성 물질이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.
A jelly-roll type electrode assembly formed by winding a separator sheet between a positive electrode sheet and a negative electrode sheet,
The electrode assembly includes a fixing tape for attaching the jelly-roll winding end to the outer circumferential surface of the electrode assembly,
The fixing tape includes moisture (H 2 O) flowing from the outside of the battery cell or generated in the battery cell, or an adsorbent material capable of adsorbing carbon dioxide (CO 2 ) generated at an abnormal operating state or a high temperature of the battery Wherein the jelly-roll-type electrode assembly comprises:
제 1 항에 있어서, 상기 흡착성 물질은 BaTiO3, PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2)SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, NaOH, Ca(OH)2 및 KOH로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The method of claim 1, wherein the adsorbent material is selected from the group consisting of BaTiO 3 , PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ) SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , , At least one selected from the group consisting of CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , NaOH, Ca (OH) 2 and KOH. 제 2 항에 있어서, 상기 흡착성 물질은 CaO인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.3. The jelly-roll type electrode assembly of claim 2, wherein the adsorbent material is CaO. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프는 흡착성 물질과 고분자 소재의 테이프 기재를 포함하고 있고, 상기 테이프 기재의 일면에 점착제가 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the fixing tape includes an adsorbent material and a tape base material made of a polymer material, and a pressure-sensitive adhesive is adhered to one surface of the tape base material. 제 4 항에 있어서, 상기 고분자 소재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴리이미드(PI)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode according to claim 4, wherein the polymer material is any one selected from the group consisting of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), and polyimide Assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프는 젤리-롤형 전극 조립체의 권취가 끝나는 권취 종단선을 지나가면서 전극 조립체의 외면을 감싸도록 부착되는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the fixing tape is attached so as to surround the outer surface of the electrode assembly while passing through the winding termination line where the winding of the jelly-roll type electrode assembly ends. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프는 전극 조립체의 외주면 전체 면적의 5% 내지 90%를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the fixing tape covers 5% to 90% of the total area of the outer peripheral surface of the electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프의 길이(h)는 전극 조립체의 세로 길이(H)를 기준으로 30% 내지 100%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the length (h) of the fixing tape is 30% to 100% based on the longitudinal length (H) of the electrode assembly. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프는 평면 형상에서 세로 길이가 긴 다각형 형상인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the fixing tape has a planar shape and a polygonal shape with a long length. 제 4 항에 있어서, 상기 흡착성 물질은 테이프 기재에 매립 또는 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 4, wherein the adsorbing material is embedded or coated on a tape substrate. 제 4 항에 있어서, 상기 테이프 기재는 다공성 필름이고, 상기 다공성 필름의 기공에 흡착성 물질이 도입되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 4, wherein the tape base material is a porous film, and an adsorbent material is introduced into the pores of the porous film. 제 4 항에 있어서, 상기 흡착성 물질은 점착제에 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 4, wherein the adsorbing material is mixed with a pressure-sensitive adhesive. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착성 물질의 함량은 고정 테이프 전체 중량을 기준으로 0.02 중량% 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the content of the adsorbent is 0.02-30% by weight based on the total weight of the fixing tape. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 테이프의 두께는 10 ㎛ 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극 조립체.The jelly-roll type electrode assembly according to claim 1, wherein the fixing tape has a thickness of 10 탆 to 500 탆. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 전극 조립체가 전해액에 함침된 상태로 전지케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.The battery cell according to any one of claims 1 to 14, wherein the electrode assembly is embedded in the battery case with the electrolyte solution impregnated therein. 제 15 항에 따른 전지셀을 단위전지로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.15. A battery pack comprising a battery cell according to claim 15 as a unit cell. 제 16 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 16. 제 17 항에 있어서, 상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.18. The system of claim 17, wherein the device is a computer, a mobile phone, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle, a plug- Lt; / RTI > system.
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