KR20160059688A - Electrode assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 이차 전지의 용량을 극대화하고, 안전성을 향상시키며, 이차 전지의 외관을 개선할 수 있는 전극 조립체에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly capable of maximizing a capacity of a secondary battery, improving safety, and improving the appearance of the secondary battery.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.Unlike primary batteries, rechargeable secondary batteries can be recharged, and they are being researched and developed recently due to their small size and high capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing.
이차 전지는 전지 케이스에 전극 조립체가 내장되어 구성될 수 있다. 전지 케이스의 내부에 장착되는 전극 조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다. The secondary battery may be configured such that an electrode assembly is embedded in the battery case. The electrode assembly mounted inside the battery case is a charge / dischargeable power generating device formed of a stacked structure of a positive electrode / separator / negative electrode.
도 1은 종래의 전극 조립체가 이차 전지의 케이스에 내장되는 구조를 도시하는 분해 사시도 이다. 도 2는 도 1의 도면에서 이차 전지가 조립된 상태를 도시하는 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a structure in which a conventional electrode assembly is embedded in a case of a secondary battery. 2 is a perspective view showing a state in which the secondary battery is assembled in the drawing of FIG.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 전극 조립체(30)는 복수 개의 전극(31)과 분리막(33)이 교대로 적층되어 형성된다. 복수 개의 전극(31)의 일측에는 전극 탭(51)이 연결되어 있다. 이러한 전극 탭(51)들은 서로간에 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. 케이스(10)의 외부로 전극 단자를 형성시키기 위하여 전극 리드(55)가 전극 탭(51)에 연결될 수 있는데, 이러한 연결부(50)는 V자 형태의 절곡 홈을 가질 수 있다. 1 and 2, the
종래의 전극 조립체는 최외각 층에 분리막을 위치시키는 것이 바람직한 것으로 인식되었었다. 그러나 이러한 형태는 이차 전지의 용량, 안전성, 및 이차 전지의 외관적 특성 등의 부분에서 많은 한계를 가지고 있어 문제되었다. Conventional electrode assemblies have been found to be desirable for placing the separator on the outermost layer. However, this form has a problem because it has many limitations in terms of capacity, safety, and appearance characteristics of the secondary battery.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 이차 전지의 용량을 극대화하고, 안전성을 향상시키며, 이차 전지의 외관을 개선할 수 있는 전극 조립체를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an electrode assembly that maximizes the capacity of a secondary battery, improves safety, and improves the appearance of the secondary battery.
본 발명에 따른 전극 조립체는 복수 개의 전극 및 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 단위체 스택부; 및 단위체 스택부의 최외각 전극의 외측면에 접하도록 배치되는 고분자 필름부를 포함하고, 고분자 필름부의 크기는 최외각 전극의 크기와 같거나 최외각 전극의 크기보다 크다.An electrode assembly according to the present invention includes: a unit stack having a structure in which a plurality of electrodes and a separator are alternately stacked; And a polymer film part arranged to be in contact with the outer surface of the outermost electrode of the unit stack part. The size of the polymer film part is equal to or larger than the size of the outermost electrode.
본 발명에 따른 전극 조립체는 복수 개의 전극 및 분리막이 교대로 적층된 구조를 가지는 단위체 스택부; 및 단위체 스택부의 최외각 전극의 외측면에 접하도록 배치되는 고분자 필름부를 포함함으로써, 이차 전지의 용량을 극대화하고, 안전성을 향상시키며, 이차 전지의 외관을 개선할 수 있다.An electrode assembly according to the present invention includes: a unit stack having a structure in which a plurality of electrodes and a separator are alternately stacked; And the polymer film portion disposed so as to be in contact with the outer surface of the outermost electrode of the unit stack portion, thereby maximizing the capacity of the secondary battery, improving safety, and improving the appearance of the secondary battery.
도 1은 종래의 전극 조립체가 이차 전지의 케이스에 내장되는 구조를 도시하는 분해 사시도 이다.
도 2는 도 1의 도면에서 이차 전지가 조립된 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 4는 전극과 고분자 필름을 접착하는 과정을 도시하는 단면도이다.
도 5는 기본 단위체의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 6은 기본 단위체의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 7은 도 5의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도이다.
도 8은 기본 단위체의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 9는 기본 단위체의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 10은 도 8의 기본 단위체와 도 9의 기본 단위체의 적층으로 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도이다.
도 11은 기본 단위체를 제조하는 공정을 도시하고 있는 공정도이다.
도 12는 다른 크기를 가지는 기본 단위체가 적층되어 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 사시도이다.
도 13은 도 12의 단위체 스택부를 도시하고 있는 측면도이다.
도 14는 다른 기하학적 형상을 가지는 기본 단위체가 적층되어 형성되는 단위체 스택부를 도시하고 있는 사시도이다.
도 15는 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제1 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 16은 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제2 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 17은 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제3 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 18은 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제4 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 19는 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제5 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 20은 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제6 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 21은 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제7 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 22는 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제8 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 23은 기본 단위체와 제1 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제9 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 24는 기본 단위체, 제1 보조 단위체 및 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제10 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 25는 기본 단위체와 제2 보조 단위체를 포함한 단위체 스택부의 제11 구조를 도시하고 있는 측면도이다.
도 26은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서, 보조 단위체를 포함하는 단위체 스택부에 부착되는 고분자 필름부를 도시하는 단면도이다.
도 27는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다.
도 28은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a structure in which a conventional electrode assembly is embedded in a case of a secondary battery.
2 is a perspective view showing a state in which the secondary battery is assembled in the drawing of FIG.
3 is a perspective view showing an electrode assembly according to Embodiment 1 of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a process of bonding an electrode and a polymer film.
5 is a side view showing the first structure of the basic unit.
6 is a side view showing the second structure of the basic unit.
FIG. 7 is a side view showing a unit stack formed by stacking the basic unit of FIG. 5;
8 is a side view showing the third structure of the basic unit.
9 is a side view showing a fourth structure of the basic unit.
10 is a side view showing a unit stack formed by stacking the basic unit of FIG. 8 and the basic unit of FIG. 9. FIG.
11 is a process drawing showing a process of manufacturing a basic unit.
12 is a perspective view showing a unit stack formed by stacking basic unit bodies having different sizes.
13 is a side view showing the unit stack of FIG.
14 is a perspective view showing a unit stack portion in which basic unit pieces having different geometric shapes are laminated.
15 is a side view showing a first structure of the unit stack portion including the basic unit and the first auxiliary unit.
16 is a side view showing the second structure of the unit stack portion including the basic unit and the first auxiliary unit.
17 is a side view showing a third structure of the unit stack portion including the basic unit and the second auxiliary unit.
18 is a side view showing a fourth structure of the unit stack portion including the basic unit and the second auxiliary unit.
19 is a side view showing a fifth structure of the unit stack portion including the basic unit and the first auxiliary unit.
20 is a side view showing a sixth structure of the unit stack portion including the basic unit and the first auxiliary unit.
21 is a side view showing a seventh structure of the unit stack portion including the basic unit and the second auxiliary unit.
22 is a side view showing an eighth structure of a unit stack portion including a basic unit and a second auxiliary unit.
23 is a side view showing a ninth structure of the unit stack portion including the basic unit and the first auxiliary unit.
24 is a side view showing a tenth structure of the unit stack portion including the basic unit body, the first auxiliary unit body, and the second auxiliary unit body.
25 is a side view showing an eleventh structure of the unit stack portion including the basic unit and the second auxiliary unit.
26 is a cross-sectional view showing a polymer film portion attached to a unit stack portion including an auxiliary unit in the electrode assembly according to Embodiment 1 of the present invention.
27 is a perspective view showing an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention.
28 is a perspective view showing an electrode assembly according to a third embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the following examples.
실시예Example 1 One
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다. 3 is a perspective view showing an electrode assembly according to Embodiment 1 of the present invention.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에 대하여 설명한다. Hereinafter, an electrode assembly according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)는 단위체 스택부(1700) 및 고분자 필름부(1300)를 포함한다. Referring to FIG. 3, an
단위체 스택부(1700)는 복수 개의 전극 및 분리막(1115)이 교대로 적층된 구조를 가진다. 단위체 스택부(1700)는 동일한 개수의 전극과 분리막(1115)이 교대로 배치되어 일체로 결합된 기본단위체가 반복적으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 기본 단위체를 포함하는 단위체 스택부(1700)의 상세한 구조는 후술하기로 한다. The
한편, 단위체 스택부(1700)의 복수 개의 전극 중에서 가장 바깥쪽에 위치하는 전극이 최외각 전극(1191)이다. 도 3에서 가장 위쪽에 위치하는 전극 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극이 최외각 전극(1191)이 된다. On the other hand, the outermost electrode among the plurality of electrodes of the
도 3에서 최외각 전극(1191)의 배치 상태를 확인할 수 있다. 도 3에서는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)의 최상부의 단면을 도시하는 최상부 확대도(U)와 최하부의 단면을 도시하는 최하부 확대(D)도가 도시되고 있다. 최외각 전극(1191)의 배치 상태는 최상부 확대도(U) 및 최하부 확대도(D)에서 구체적으로 도시되고 있다. In FIG. 3, the arrangement of the
본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)에서, 고분자 필름부(1300)는 단위체 스택부(1700)의 최외각 전극(1191)의 외측면에 접하도록 배치된다. 고분자 필름부(1300)는 구체적으로 전기적 전도성을 갖지 않는 절연체, 또는 절연성 고분자 필름일 수 있다. 특히, 고분자 필름부(1300)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 풀리이미드(Polyimide, PI)의 물질로 이루어질 수 있고, 또는 이들의 합성물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. In the
전기적 절연성을 위하여 고분자 필름부(1300)의 크기는 최외각 전극(1191)의 크기와 같거나 최외각 전극(1191)의 크기보다 클 수 있다. The size of the
상기와 같이 고분자 필름부(1300)를 최외각 전극(1191)의 외측면에 접하도록 배치하면, 고분자 필름부(1300)가 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치하게 된다. When the
고분자 필름부(1300)가 이처럼 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치하게 되면, 이차전지의 안전성이 현저하게 향상될 수 있다. 종래의 이차 전지에서 분리막이 가장 바깥 층에 위치되는 것과 비교할 때, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)에서처럼 고분자 필름부(1300)가 가장 바깥 층에 위치하게 되면 전지의 안전성이 더욱 현저하게 향상될 수 있다. When the
분리막(1115)은 얇고, 기공도가 높아서 뾰족한 못 등으로 찌를 경우 즉시 찢어지는 성질을 가진다. 이에 반하여 고분자 필름부(1300)는 늘어나는 성질인 연신율이 높다. 따라서 뾰족한 못 등으로 찌를 경우, 고분자 필름부(1300)는 찢어지기 보다는 늘어나는 성질을 가진다. 만일 못 등의 뾰족한 물체에 의하여 이차 전지가 외부로부터 관통되는 경우를 상정해 보면, 분리막이 최외각 층에 있을 경우 분리막이 즉시 찢어지고, 그에 따라 단시간에 쇼트 사고가 발생할 수 있다. The
그러나 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 고분자 필름부(1300)가 있을 경우 못 등의 뾰족한 물체에 의하여 이차 전지가 외부로부터 관통되더라도, 고분자 필름부(1300)가 연신되어 그 뾰족한 물체를 따라 관통구(미도시) 속으로 딸려 들어가므로, 그에 따라 즉각 적인 쇼트(또는 단락)가 방지될 수 있고, 쇼트되는 타임이 지연될 수 있다. 이렇게 전기적인 쇼트를 방지 및 지연 시킴으로써 이차 전지의 안전성을 현저히 향상시킬 수 있다. However, if the
또한, 고분자 필름부(1300)가 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치하게 되면, 전극 조립체(1000)가 내부에 삽입되어 형성되는 이차 전지의 외관을, 분리막이 가장 바깥 층에 위치되는 것과 비교하여, 현저하게 개선시킬 수 있다. When the
분리막(1115)은 기공(hole)이 많으며, 그에 따라 전해액에 의하여 충분히 함침되어 있다. 그에 따라 강성이 떨어지는 성질을 가진다. 그러므로, 전극 조립체의 가장 바깥 층에 이러한 분리막(1115)이 위치하는 경우 외관이 매끈하지 못하고 굴곡지는 형상이 생길 수 있다. 또한, 분리막(1115)은 고온 저장 시 수축되는 성질을 가지기 때문에, 이차 전지의 표면이 울퉁불퉁해지는 경우가 발생할 수 있다. The
이에 반하여, 고분자 필름부(1300)는 기공이 없고, 전해액에 함침되는 정도가 현저히 떨어지므로, 강성이 분리막(1115)보다 현저히 높다. 따라서 고분자 필름부(1300)가 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치할 경우 이차 전지의 외관이 매끈하고 평평해질 수 있다. 고온 저장 시에도 고분자 필름부(1300)는 수축되는 정도가 현저히 작으므로 고온 저장으로 인하여 이차 전지 표면이 울퉁불퉁해지는 현상도 방지될 수 있다. On the other hand, since the
한편, 고분자 필름부(1300)가 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치하게 됨에 따라, 이차 전지 제조 과정에서 발생할 수 있는 점착성의 문제도 개선될 수 있다. Meanwhile, since the
분리막이 가장 바깥 층에 위치한 상태에서 다른 단위체 스택부(미도시) 또는 다른 기본 단위체(미도시)와 함께 적층하는 경우에 있어서, 분리막끼리 점착되는 문제가 발생할 수 있다. 분리막은 기공(hole)이 다수 존재하므로 분리막의 안쪽면에 바른 접착 물질이 분리막의 바깥쪽으로 새어나올 수 있고, 그에 따라 분리막은 양쪽면에 접착층이 형성될 수 있다. 이 경우 분리막의 바깥쪽에 추가적으로 적층되는 단위체 스택부 또는 기본단위체가 아래쪽에 위치하는 단위체 스택부 또는 기본 단위체와 붙어서 안 떨어지는 점착성의 문제가 발생할 수 있는 것이다. When the separator is laminated together with another unit stack (not shown) or another basic unit (not shown) while the separator is located on the outermost layer, the separation membranes may stick to each other. Since there are many holes in the separation membrane, the adhesive material applied on the inner side of the separation membrane can leak out to the outer side of the separation membrane, so that the separation membrane can be formed with adhesive layers on both sides. In this case, there may arise a problem that the unit stack portion, which is additionally stacked on the outer side of the separator, or the sticking property of the base unit stack, which is attached to the unit stack portion or the basic unit,
분리막은 또한 정전기가 많은 성질을 가지므로, 분리막이 가장 바깥 층에 위치할 경우, 점착성의 문제는 정전기에 의하여 더욱 크게 발생할 수 있다. The separator also has a high electrostatic property, so that when the separator is located on the outermost layer, the problem of stickiness can be caused more by static electricity.
단위체 스택부나 기본단위체를 잠시 쌓아 놓았다가 다시 분리하여 이동시켜야 할 일이 있을 때, 이러한 점착성의 문제는 전지 제조 공정 과정에서 커다란 어려움을 야기시킬 수 있다. When there is a need to temporarily stack the unit stack or the basic unit, and then remove it again, this stickiness problem can cause great difficulty in the battery manufacturing process.
따라서, 고분자 필름부(1300)가 전극 조립체(1000)의 가장 바깥 층에 위치하게 되면, 이러한 점착성의 문제가 방지될 수 있다. Therefore, if the
고분자 필름부(1300)는 기공(hole)을 가지고 있지 않으므로, 안쪽면에 바른 접착 물질이 바깥쪽으로 새어 나오지 않으며, 그에 따라 적층된 단위체 스택부(1700) 또는 기본 단위체 상호간에 점착성의 문제는 발생되지 않는다. Since the
도 3의 최상부 확대도(U) 및 최하부 확대도(D)에서 도시되듯이, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)에서, 최외각 전극(1191)은 분리막(1115)과 접하는 영역에만 전극 활물질(또는 활물질)이 코팅될 수 있다. 최외각 전극(1119)이 음극인 경우는 전극 활물질은 음극 활물질(1117)을 의미한다. In the
이를 다르게 표현하면, 최외각 전극(1191)의 양 면 중에서 고분자 필름부(1300)를 향하는 면에는 음극 활물질(1117)이 코팅되지 않을 수 있다(최외각 전극이 음극인 경우). 한쪽 면에만 활물질을 코팅하는 전극을 단면 전극이라고 칭할 수 있는데, 이처럼 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)에서는 최외각 전극(1191)을 단면 전극으로 형성시킬 수 있다. In other words, the negative electrode
이렇게 최외각 전극(1191)을 단면 전극으로 형성하여 전극 조립체(1000)를 효과적으로 제작할 수 있는 것은 전극 조립체(1000)의 가장 바깥쪽에 고분자 필름부(1300)를 배치시키기 때문에 가능할 수 있다. 만일 분리막(1115)이 전극 조립체의 가장 바깥쪽에 위치하는 경우, 단면 전극을 사용하게 되면 분리막에 부착된 단면 전극이 휘거나 말릴 수 있다. 고분자 필름부(1300)와 달리 분리막(1115)은 기공(hole)을 다수 구비하고 있어서 강성이 떨어지기 때문이다. The
고분자 필름부(1300)의 경우 기공이 존재하지 않고, 소정의 강성을 지니고 있기 때문에 단면 전극과 함께 부착되더라도 단면 전극이 휘지 않을 수 있다. 이러한 방식으로 고분자 필름부(1300)는 단면 전극의 사용을 가능하게 해줄 수 있다. In the case of the
전극 조립체(1000)에서 최외각 전극(1191)으로 단면 전극을 사용할 수 있으면, 이차 전지의 용량을 극대화 시킬 수 있다. If the end face electrode can be used as the
최외각 전극의 외측면에 활물질이 코팅되어 있는 경우, 이 활물질은 전기 에너지를 발생시키는 반응(이하 전지 반응)을 하지 않는 부분이다. 따라서, 최외각 전극 외측면의 활물질을 없애더라도 이차 전지 용량에는 큰 차이가 없게 된다. 즉, 단면 전극은 양면이 활물질 코팅된 전극(이하 양면 전극) 보다 더 작은 두께를 가지고 동일한 전기 용량을 가질 수 있다. 결과적으로 단면 전극을 사용한 이차 전지는 더 작은 두께를 가지고도 동일한 용량을 발휘할 수 있다. When the active material is coated on the outer surface of the outermost electrode, the active material is a part that does not react to generate electrical energy (hereinafter referred to as a battery reaction). Therefore, even if the active material on the outer surface of the outermost electrode is eliminated, there is no great difference in the capacity of the secondary battery. That is, the cross-sectional electrode can have the same capacitance with a thickness smaller than that of the electrode coated with active material on both sides (hereinafter referred to as a double-sided electrode). As a result, the secondary battery using the single-sided electrode can exhibit the same capacity even with a smaller thickness.
한편, 이렇게 줄어든 두께만큼 전지 반응을 하는 곳의 활물질을 늘려준다면, 이 경우, 기존의 이차 전지와 동일한 두께를 가지면서 전기 용량이 극대화된 이차 전지를 만들 수 있다. In this case, if the active material of the battery reaction area is increased by the reduced thickness, the secondary battery having the same thickness as the existing secondary battery and maximizing the electric capacity can be produced.
한편, 전극 조립체에(1000)서 최외각 전극(1191)으로 단면 전극을 사용할 수 있게 되면, 이차 전지의 안전성이 향상되는 효과도 추가적으로 발생될 수 있다. Meanwhile, if the end face electrode can be used as the
활물질(1111,1117) 자체가 화학반응을 일으키기 쉬운 불안정한 물질이므로, 이를 일부 없애는 단면 전극 자체로도 안전성이 더 향상되는 것을 의미할 수 있다.Since the
또한, 이렇게 없어진 활물질로 인하여 발생된 공간을 이용하여 활물질이 코팅되는 기재인 양극 집전체(1113), 또는 음극 집전체의(1119)의 두께를 더 두껍게 할 수도 있는데, 더 두꺼워진 전극 집전체(1113, 1119)는 안전성을 더욱 현저히 향상시킬 수 있다.Further, the thickness of the
도 4는 전극과 고분자 필름을 접착하는 과정을 도시하는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a process of bonding an electrode and a polymer film.
도 4를 참조하면, 최외각 전극(1191)과 고분자 필름부(1300)는 서로 접착되는 공정을 거칠 수 있다. 이때, 전극과 고분자 필름부(1300) 간의 접착은 롤 프레스(P)를 이용하여 압력을 가하는 것에 의한 접착일 수 있다. 또는 전극과 고분자 필름부(1300) 간의 접착은 압력과 열을 함께 가하는 것에 의한 접착일 수 있다. 또한, 전극과 고분자 필름부(1300) 간의 접착은 라미네이션(lamination)에 의한 접착일 수도 있다. 이러한 방식들에 의해서 전극과 고분자 필름부(1300)는 서로 견고하게 부착될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
[단위체 스택부의 구조][Structure of Unit Stack Part]
앞서 본 발명의 실시예 1 따른 전극 조립체 내부에 포함되는 단위체 스택부(1700)는 전극과 분리막(1115)이 교대로 적층되어 형성된다. 그런데 이러한 단위체 스택부(1700)는 좀더 구체적이고 특별한 내부 구성을 가질 수 있다. The
즉, 본 발명의 실시예 1 따른 전극 조립체(1000)에 포함되는 단위체 스택부(1700)는 기본 단위체를 적층하여 형성되는 구조를 가질 수 있다. That is, the
여기서, 단위체 스택부는 1종의 기본 단위체가 반복적으로 배치된 구조를 가지거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체가 정해진 순서에 따라, 예를 들어 교호적으로 배치된 구조를 가질 수 있다. Here, the unit stack portion may have a structure in which one kind of basic unit bodies are repeatedly arranged, or two or more kinds of basic unit bodies may have a structure, for example, alternately arranged in a predetermined order.
이러한 단위체 스택부의 구체적인 구성을 설명하기 위하여, 이하에서 우선 기본 단위체가 무엇인가에 대한 내용을 살펴본다.In order to explain the concrete structure of the unit stack portion, the contents of what is the basic unit body will be described below.
[기본 단위체의 구조][Structure of Basic Unit Structure]
본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)에서 기본 단위체는 전극과 분리막이 교대로 배치되어 형성된다. 이때 전극과 분리막은 같은 수만큼 배치된다. 예를 들어, 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체(110a)는 2개의 전극(111, 113)과 2개의 분리막(112, 114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 양극과 음극은 당연히 분리막을 통해 서로 마주 볼 수 있다. 기본 단위체가 이와 같이 형성되면, 기본 단위체의 일측 말단에 전극(도 5와 도 6에서 도면부호 111의 전극 참조)이 위치하게 되고, 기본 단위체의 타측 말단에 분리막(도 5와 도 6에서 도면부호 114의 분리막 참조)이 위치하게 된다. In the
본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체(1000)는 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부를 형성할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 즉, 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하여, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 형성할 수 있다는 점에 기본적인 특징이 있다. 이와 같은 특징을 구현하기 위해 기본 단위체는 이하와 같은 구조를 가질 수 있다. The
첫째로, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 기본 단위체(110a, 110b)는 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성되거나, 또는 도 6에서 도시하고 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제1 기본 단위체라 한다. 이때 제1 전극(111)과 제2 전극(113)은 서로 반대되는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(111)이 양극이면 제2 전극(113)은 음극이다. First, the basic unit may be formed by sequentially stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, and a second separator. 5, the
이와 같이 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 기본 단위체가 형성되면, 도 7에서 도시하고 있는 것과 같이 1종의 기본 단위체(110a)를 반복적으로 적층하는 것만으로도 단위체 스택부(100a)를 형성할 수 있다. 여기서 기본 단위체는 이와 같은 4층 구조 이외에도 8층 구조나 12층 구조를 가질 수 있다. 즉, 기본 단위체는 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수도 있다. When the first electrode, the first separator, the second electrode, and the second separator are stacked in this order to form the basic unit, as shown in FIG. 7, only one
둘째로, 기본 단위체는, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 적층되어 형성되거나, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 전자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제2 기본 단위체라 하고, 후자의 구조를 가지는 기본 단위체를 이하에서 제3 기본 단위체라 한다. Second, the basic unit may be formed by stacking a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, and a first separator in this order, or a second electrode, a second separator, 1 separator, a second electrode, and a second separator may be sequentially stacked. The basic unit having the former structure will hereinafter be referred to as a second basic unit and the basic unit having the latter structure will be referred to as a third basic unit hereinafter.
보다 구체적으로 제2 기본 단위체(110c)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111) 및 제1 분리막(112)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 제3 기본 단위체(110d)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이 제2 전극(113), 제2 분리막(114), 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 상측에서 하측으로 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이와 반대로 하측에서 상측으로 차례로 적층되어 형성될 수도 있다.More specifically, as shown in FIG. 8, the second
제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩만 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조가 형성된다. 따라서 제2 기본 단위체(110c)와 제3 기본 단위체(110d)를 하나씩 교대로 계속 적층하면, 도 10에서 도시하고 있는 것과 같이 제2 및 제3 기본 단위체의 적층만으로도 단위체 스택부(100b)를 형성할 수 있다. When only one second
이와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서, 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 배치된 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가진다. 또한 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 배치하면, 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조가 형성된다. 예를 들어, 전술한 제1 기본 단위체는 4층 구조를 가지고, 전술한 제2 기본 단위체와 제3 기본 단위체를 각각 1개씩 총 2개를 적층하면 4층 구조가 반복적으로 적층된 12층 구조가 형성된다. As described above, in the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention, one kind of basic unit body has a four-layer structure or a four-layer structure in which the first electrode, the first separation membrane, the second electrode and the second separation membrane are sequentially arranged, As shown in FIG. When two or more kinds of basic unit bodies are arranged in a predetermined order, a structure in which a four-layer structure or a four-layer structure is repeatedly arranged is formed. For example, when the first basic unit has a four-layer structure and two second basic units and three second basic units are stacked one upon the other, a twelve-layer structure in which a four-layer structure is repeatedly stacked .
따라서 1종의 기본 단위체를 반복적으로 적층하거나, 또는 2종 이상의 기본 단위체를 정해진 순서에 따라 적층하면, 단지 적층만으로도 단위체 스택부를 형성할 수 있다. Therefore, when one kind of basic unit body is repeatedly laminated or two or more kinds of basic unit bodies are laminated in a predetermined order, a unit stack can be formed only by lamination.
본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서, 단위체 스택부는 기본 단위체가 기본 단위체 단위로 적층되어 형성된다. 즉, 먼저 기본 단위체를 제작한 다음에 이를 반복적으로 또는 정해진 순서에 따라 적층하여 단위체 스택부를 제작한다. 이와 같이 기본 단위체의 적층만으로 단위체 스택부를 형성할 수 있다. 따라서 이 경우 기본 단위체를 매우 정밀하게 정렬시킬 수 있다. 기본 단위체가 정밀하게 정렬되면 전극과 분리막도 단위체 스택부에서 정밀하게 정렬될 수 있다. 또한 단위체 스택부의 생산성을 매우 향상시킬 수 있다. 공정이 매우 단순해지기 때문이다.In the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention, the unit stack portion is formed by stacking the basic unit units in units of basic units. That is, first, a basic unit body is manufactured, and then it is repeatedly or stacked in a predetermined order to produce a unit body stack portion. Thus, the unit stack can be formed only by stacking the basic unit pieces. In this case, the basic unit can be very precisely aligned. When the basic unit is precisely aligned, the electrode and the separator can be precisely aligned in the unit stack. In addition, the productivity of the unit stack can be greatly improved. This is because the process becomes very simple.
[기본 단위체의 제조][Production of basic unit]
도 11을 참조하여 대표적으로 제1 기본 단위체를 제조하는 공정에 대해 살펴본다. 먼저 제1 전극 재료(121), 제1 분리막 재료(122), 제2 전극 재료(123) 및 제2 분리막 재료(124)를 준비한다. 여기서 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)는 서로 동일한 재료일 수 있다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 커터(C1)를 통해 소정 크기로 절단하고, 제2 전극 재료(123)도 커터(C2)를 통해 소정 크기로 절단한다. 그런 다음 제1 전극 재료(121)를 제1 분리막 재료(122)에 적층하고, 제2 전극 재료(123)를 제2 분리막 재료(124)에 적층한다. Referring to FIG. 11, a process for manufacturing the first basic unit will be described. First, a
그런 다음 라미네이터(L1, L2)에서 전극 재료와 분리막 재료를 서로 접착시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 접착으로 전극과 분리막이 일체로 결합된 기본 단위체가 제조될 수 있다. 결합의 방법은 다양할 수 있다. 라미네이터(L1, L2)는 접착을 위해 재료에 압력을 가하거나 압력과 열을 가한다. 이와 같은 접착은 단위체 스택부를 제조할 때 기본 단위체의 적층을 보다 용이하게 한다. 또한 이와 같은 접착은 기본 단위체의 정렬에도 유리하다. 이와 같은 접착 후에 제1 분리막 재료(122)와 제2 분리막 재료(124)를 커터(C3)를 통해 소정 크기로 절단하면, 기본 단위체(110a)가 제조될 수 있다. 이와 같은 과정 중에 분리막의 말단은 인접한 분리막의 말단과 접합되지 않을 수 있다. It is then preferable to adhere the electrode material and the separation membrane material to each other in the laminator (L 1 , L 2 ). By such adhesion, a basic unit in which the electrode and the separator are integrally combined can be produced. The methods of combining can vary. The laminator (L 1 , L 2 ) applies pressure or heat to the material for adhesion. Such adhesion makes it easier to laminate the base unit when the unit unit stack is manufactured. Such bonding is also advantageous for alignment of the basic unit. When the first
상기와 같이 기본 단위체에서 전극은 인접한 분리막에 접착될 수 있다. 또는 분리막이 전극에 접착된다고 볼 수도 있다. 이때 전극은 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 분리막에 접착되는 것이 바람직하다. 이와 같으면 전극이 안정적으로 분리막에 고정될 수 있기 때문이다. 통상적으로 전극은 분리막보다 작다.As described above, in the basic unit, the electrodes can be adhered to the adjacent separation membrane. Or the separator is bonded to the electrode. At this time, it is preferable that the electrodes are adhered to the separator as a whole on the surface facing the separator. This is because the electrode can be stably fixed to the separator. Typically, the electrode is smaller than the separator.
이를 위해 접착제를 분리막에 도포할 수 있다. 그러나 이와 같이 접착제를 이용하려면 접착제를 접착면에 걸쳐 매시(mesh) 형태나 도트(dot) 형태로 도포할 필요가 있다. 접착제를 접착면의 전체에 빈틈없이 도포한다면, 리튬 이온과 같은 반응 이온이 분리막을 통과할 수 없기 때문이다. 따라서 접착제를 이용하면, 전극을 전체적으로 (즉, 접착면의 전체에 걸쳐서) 분리막에 접착시킬 수는 있다 하더라도 전체적으로 빈틈없이 접착시키기는 어렵다.To this end, an adhesive may be applied to the separator. However, in order to use the adhesive in this way, it is necessary to apply the adhesive in the form of a mesh or a dot over the adhesive surface. If an adhesive is applied to the entire adhesion surface without any gaps, reactive ions such as lithium ions can not pass through the separation membrane. Therefore, if an adhesive is used, it is difficult to bond the electrode as a whole even though the electrode can be adhered to the separator as a whole (that is, over the entire adhesive surface).
또는 접착력을 가지는 코팅층을 구비하는 분리막을 통해 전체적으로 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 보다 상술한다. 분리막은 폴리올레핀 계열의 분리막 기재와 같은 다공성의 분리막 기재, 및 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함할 수 있다. 이때 코팅층은 무기물 입자들과 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성될 수 있다. Alternatively, the electrodes can be adhered to the separator as a whole through the separator having the coating layer having the adhesive force. Will be described in detail. The separator may comprise a porous separator substrate, such as a polyolefin-based separator substrate, and a porous coating layer that is entirely coated on one or both sides of the separator substrate. Wherein the coating layer can be formed of a mixture of binder polymers that connect and fix the inorganic particles and the inorganic particles to each other.
여기서 무기물 입자는 분리막의 열적 안정성을 향상시킬 수 있다. 즉, 무기물 입자는 고온에서 분리막이 수축되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 바인더 고분자는 무기물 입자를 고정시켜 분리막의 기계적 안정성도 향상시킬 수 있다. 또한 바인더 고분자는 전극을 분리막에 접착시킬 수 있다. 바인더 고분자는 코팅층에 전체적으로 분포하므로, 전술한 접착제와 다르게 접착면의 전체에서 빈틈없이 접착이 일어날 수 있다. 따라서 이와 같은 분리막을 이용하면 전극을 보다 안정적으로 분리막에 고정 시킬 수 있다. 이와 같은 접착을 강화하기 위해 전술한 라미네이터를 이용할 수 있다.Herein, the inorganic particles can improve the thermal stability of the separator. That is, the inorganic particles can prevent the separation membrane from contracting at a high temperature. And the binder polymer can fix the inorganic particles and improve the mechanical stability of the separator. Further, the binder polymer can adhere the electrode to the separation membrane. Since the binder polymer is distributed throughout the coating layer, unlike the above-mentioned adhesive, adhesion can be gently formed on the whole of the adhesion surface. Therefore, by using such a separation membrane, the electrode can be more stably fixed to the separation membrane. In order to enhance such adhesion, the laminator described above can be used.
그런데 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성할 수 있다. 이때 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 코팅층에는 기공 구조가 형성될 수 있다. 이러한 기공 구조로 인해 분리막에 코팅층이 형성되어 있더라도 리튬 이온이 분리막을 양호하게 통과할 수 있다. 참고로 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨은 위치에 따라 바인더 고분자에 의해 막혀 있을 수도 있다.However, the inorganic particles may form a densely packed structure to form interstitial volumes between the inorganic particles as a whole in the coating layer. At this time, a pore structure can be formed in the coating layer by the interstitial volume defined by the inorganic particles. Even if a coating layer is formed on the separation membrane due to such a pore structure, lithium ions can pass through the separation membrane well. For reference, the interstitial volume defined by the inorganic particles may be blocked by the binder polymer depending on the position.
여기서 충전 구조는 유리병에 자갈이 담겨 있는 것과 같은 구조로 설명될 수 있다. 따라서 무기물 입자들이 충전 구조를 이루면, 코팅층에서 국부적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성되는 것이 아니라, 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨이 형성된다. 이에 따라 무기물 입자의 크기가 증가하면 인터스티셜 볼륨에 의한 기공의 크기도 함께 증가한다. 이와 같은 충전 구조로 인해 분리막의 전체면에서 리튬 이온이 원활하게 분리막을 통과할 수 있다. Here, the filling structure can be described as a structure in which gravel is contained in a glass bottle. Accordingly, when the inorganic particles are filled, the interstitial volume between the inorganic particles is not locally formed in the coating layer, but the interstitial volume is formed between the inorganic particles as a whole in the coating layer. Accordingly, as the size of the inorganic particles increases, the pore size due to the interstitial volume also increases. Due to such a charging structure, lithium ions can smoothly pass through the separator on the entire surface of the separator.
한편, 단위체 스택부에서 기본 단위체도 기본 단위체끼리 서로 접착될 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 제2 분리막(114)의 하면에 접착제가 도포된다거나 전술한 코팅층이 코팅된다면, 제2 분리막(114)의 하면에 다른 기본 단위체가 접착될 수 있다. On the other hand, the basic unit bodies in the unit body stack portion can also be bonded to each other. For example, in FIG. 5, if the lower surface of the
이때 기본 단위체에서 전극과 분리막 간의 접착력은 단위체 스택부에서 기본 단위체간의 접착력보다 클 수 있다. 물론 기본 단위체간의 접착력은 없을 수도 있다. 이와 같으면 단위체 스택부를 분리할 때 접착력의 차이로 인해 기본 단위체 단위로 분리될 가능성이 높다. 참고로, 접착력은 박리력으로 표현할 수도 있다. 예를 들어, 전극과 분리막 간의 접착력은 전극과 분리막을 서로 떼어낼 때 필요한 힘으로 표현할 수도 있다. 이와 같이 단위체 스택부 내에서 기본 단위체는 인접한 기본 단위체와 결합되지 않거나, 또는 기본 단위체 내에서 전극과 분리막이 서로 결합된 결합력과 다른 결합력으로 인접한 기본 단위체와 결합될 수 있다. In this case, the adhesion force between the electrode and the separator in the basic unit may be greater than the adhesion between the basic units in the unit stack. Of course, there may be no adhesion between the base units. In this case, when the unit stack portion is separated, there is a high possibility that it is separated into units of the basic unit due to the difference in the adhesive strength. For reference, the adhesive force may be expressed by the peeling force. For example, the adhesive force between the electrode and the separator may be expressed as the force required to separate the electrode and the separator from each other. In this way, the basic unit body in the unit stack can not be combined with the adjacent basic unit body, or can be combined with the adjacent basic unit body in a bonding force different from that of the electrode and separator bonded to each other in the basic unit body.
참고로, 분리막이 전술한 코팅층을 포함할 경우 분리막에 대한 초음파 융착은 바람직하지 않다. 분리막은 통상적으로 전극보다 크다. 이에 따라 제1 분리막(112)의 말단과 제2 분리막(114)의 말단을 초음파 융착으로 서로 결합시키려는 시도가 있을 수 있다. 그런데 초음파 융착은 혼으로 대상을 직접 가압할 필요가 있다. 그러나 혼으로 분리막의 말단을 직접 가압하면, 접착력을 가지는 코팅층으로 인해 분리막에 혼이 들러붙을 수 있다. 이로 인해 장치의 고장이 초래될 수 있다. For reference, ultrasonic welding of the separator is not preferable when the separator includes the above-mentioned coating layer. The separator is typically larger than the electrode. Accordingly, there is an attempt to bond the ends of the
[기본 단위체의 변형][Variation of basic unit body]
지금까지 서로 같은 크기를 가지는 기본 단위체만을 설명했다. 그러나 기본 단위체는 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 서로 다른 크기를 가지는 기본 단위체를 적층하면 단위체 스택부를 다양한 형상으로 제조할 수 있다. 여기서 기본 단위체의 크기는 분리막의 크기를 기준으로 설명한다. 통상적으로 분리막이 전극보다 크기 때문이다. Up to now, only basic unit pieces having the same size have been described. However, the basic unit may have different sizes. By stacking the basic unit bodies having different sizes, the unit body stack unit can be manufactured in various shapes. Here, the size of the basic unit is described based on the size of the separation membrane. This is because the separator is usually larger than the electrode.
도 12와 도 13를 참조하여 보다 상술하면, 기본 단위체는 복수 개로 마련되어 서로 다른 크기를 가지는 적어도 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다(도 13의 도면부호 1101a, 1102a, 1103a 참조). 이와 같은 기본 단위체들을 크기에 따라 적층하면, 복수 단의 구조를 가지는 단위체 스택부(100c)가 형성될 수 있다. 도 12와 도 13는 3개의 그룹으로 나뉘는 기본 단위체들(1101a, 1102a, 1103a)이 서로 같은 크기의 기본 단위체끼리 적층되어 3개의 단을 형성한 예를 도시하고 있다. 참고로, 한 개의 그룹에 속하는 기본 단위체들이 2개 이상의 단을 형성해도 무방하다. 12 and 13, the basic unit pieces may be divided into at least two groups having a plurality of different sizes (see
그런데 이처럼 복수 단을 형성하는 경우, 기본 단위체는 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조, 즉 제1 기본 단위체의 구조를 가지는 것이 가장 바람직하다. (본 명세서에서 기본 단위체들이 서로 적층 구조가 동일하면 서로 크기가 다르더라도 1종의 기본 단위체에 속하는 것으로 본다.)However, when the plurality of stages are formed, it is most preferable that the basic unit has a structure in which the above-described four-layer structure or four-layer structure is repeatedly laminated, that is, the structure of the first basic unit. (In the present specification, the basic unit bodies are regarded as belonging to one kind of basic unit body even if they are different in size if they have the same lamination structure.)
이에 대해 상술하면, 1개의 단에서 양극과 음극은 서로 같은 수만큼 적층되는 것이 바람직하다. 그리고 단과 단의 사이에서 서로 반대되는 전극이 분리막을 통해 서로 대향하는 것이 바람직하다. 그런데 예를 들어 제2 및 제3 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 2종의 기본 단위체가 필요하게 된다. In detail, it is preferable that the number of the positive electrodes and the number of the negative electrodes are the same. It is preferable that electrodes opposite to each other between the first and second ends are opposed to each other through the separator. However, for example, in the case of the second and third basic unit bodies, two kinds of basic unit bodies are required to form one stage as described above.
그러나 도 13에 도시되어 있는 것과 같이 제1 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 1종의 기본 단위체만 필요하게 된다. 따라서 기본 단위체가 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지면, 복수 단을 형성하더라도 기본 단위체의 가짓수를 줄일 수 있다. However, as shown in FIG. 13, in the case of the first basic unit, only one basic unit is required to form one stage as described above. Therefore, if the basic unit has a structure in which the above-described four-layer structure or four-layer structure is repeatedly laminated, the number of basic unit pieces can be reduced even if a plurality of stages are formed.
또한 예를 들어 제2 및 제3 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 2종의 기본 단위체를 적어도 1개씩 적층할 필요가 있으므로, 1개의 단은 최소 12층의 구조를 가지게 된다. 그러나 제1 기본 단위체의 경우 위와 같이 1개의 단을 형성하기 위해 1종의 기본 단위체만 적층하면 되므로, 1개의 단은 최소 4층의 구조를 가지게 된다. 따라서 기본 단위체가 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지면, 복수 단을 형성할 때 각 단의 두께를 매우 용이하게 조절할 수 있다. Also, for example, in the case of the second and third basic unit bodies, at least one of the two basic unit bodies needs to be stacked in order to form one stage as described above, so that one stage has a structure of at least 12 layers. However, in the case of the first basic unit, only one basic unit may be stacked to form one stage as described above, so that one stage has a structure of at least four layers. Therefore, when the basic unit has a structure in which the above-described four-layer structure or four-layer structure is repeatedly laminated, the thickness of each end can be very easily adjusted when forming a plurality of stages.
한편, 기본 단위체는 서로 다른 크기를 가질 수도 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 기하학적 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 도 14에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체들은 크기뿐만 아니라, 모서리 형상에 있어 차이가 있을 수 있고, 천공 유무에 있어 차이가 있을 수 있다. 보다 구체적으로 도 14에서 도시하고 있는 것과 같이, 3개의 그룹으로 나뉘는 기본 단위체들이 서로 같은 기하학적 형상의 기본 단위체끼리 적층되어 3개의 단을 형성할 수도 있다. 이를 위해 기본 단위체는 적어도 2개의 그룹(각 그룹은 서로 다른 기하학적 형상을 가짐)으로 나뉠 수 있다. 이때도 동일하게 기본 단위체는 전술한 4층 구조나 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조, 즉 제1 기본 단위체의 구조를 가지는 것이 가장 바람직하다. (본 명세서에서 기본 단위체들이 서로 적층 구조가 동일하면 서로 기하학적 형상이 다르더라도 1종의 기본 단위체에 속하는 것으로 본다.) On the other hand, the basic unit bodies may have different sizes or may have different geometric shapes. For example, as shown in FIG. 14, the basic unit bodies may have a difference in edge shape as well as a size, and there may be a difference in the presence or absence of punching. More specifically, as shown in Fig. 14, the basic unit pieces divided into three groups may be stacked with each other to form three stages, in which the basic unit pieces having the same geometric shape are stacked. For this purpose, the basic unit may be divided into at least two groups (each group having a different geometric shape). Also in this case, it is most preferable that the basic unit has a structure in which the above-described four-layer structure or four-layer structure is repeatedly laminated, that is, the structure of the first basic unit. (In the present specification, if the basic unit bodies have the same lamination structure, they are regarded as belonging to one kind of basic unit body even though their geometrical shapes are different from each other.)
[보조 단위체][Auxiliary unit]
단위체 스택부는 제1 보조 단위체와 제2 보조 단위체 중의 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 먼저 제1 보조 단위체에 대해 살펴본다. 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서, 기본 단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본 단위체를 순차적으로 적층하면, 단위체 스택부의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 전극(도 15에서 도면부호 116의 전극 참조, 이하 '말단 전극'이라 한다)이 위치하게 된다. 제1 보조 단위체는 이와 같은 말단 전극에 추가적으로 적층된다. The unit stack may further include at least one of the first auxiliary unit and the second auxiliary unit. First, the first auxiliary unit will be described. In the electrode assembly according to the first embodiment of the present invention, the basic unit has electrodes at one end and a separator at the other end. Accordingly, when the basic unit bodies are sequentially stacked, the electrodes (
보다 구체적으로 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조 단위체(130a)는 도 15에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조 단위체(130b)는 도 16에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 전극(116)으로부터 차례로, 즉 말단 전극(116)으로부터 외측으로 분리막(114) 및 양극(113)이 순차적으로 적층 되어 형성될 수 있다. More specifically, if the
단위체 스택부(100d, 100e)는 도 15와 도 16에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조 단위체(130a, 130b)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제1 보조 단위체의 양극은 집전체의 양면 중에 기본 단위체를 바라보는 일면(도 15를 기준으로 아래쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직하다. 이와 같이 활물질층이 코팅되면, 말단 전극 측의 가장 외측에 활물질층이 위치하지 않게 되므로, 활물질층이 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 참고로, 양극은 (예를 들어) 리튬 이온을 방출하는 구성이므로 가장 외측에 양극을 위치시키면 전지 용량에 있어 유리할 수 있다. As shown in FIGS. 15 and 16, the unit stacks 100d and 100e can position the anode at the outermost side of the terminal electrode through the first
다음으로 제2 보조 단위체에 대해 살펴본다. 제2 보조 단위체는 기본적으로 제1 보조 단위체와 동일한 역할을 수행한다. 보다 상술한다. 기본 단위체는 일측 말단에 전극이 위치하고 타측 말단에 분리막이 위치한다. 따라서 기본 단위체를 순차적으로 적층하면, 단위체 스택부의 가장 위쪽이나 가장 아래쪽에 분리막(도 17에서 도면부호 117의 분리막 참조, 이하 '말단 분리막'이라 한다)이 위치하게 된다. 제2 보조 단위체는 이와 같은 말단 분리막에 추가적으로 적층된다. Next, the second auxiliary unit will be described. The second auxiliary unit basically performs the same function as the first auxiliary unit. Will be described in detail. The basic unit has an electrode at one end and a separator at the other end. Accordingly, when the basic unit bodies are sequentially stacked, the separation membrane (refer to
보다 구체적으로 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조 단위체(140a)는 도 17에서 도시하고 있는 것과 같이, 말단 분리막(117)으로부터 차례로 음극(111), 분리막(112) 및 양극(113)이 적층되어 형성될 수 있다. 또한 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조 단위체(140b)는 도 18에서 도시하고 있는 것과 같이 양극(111)으로 형성될 수 있다. More specifically, if the
단위체 스택부(100f, 100g)는 도 17과 도 18에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조 단위체(140a, 140b)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 양극을 위치시킬 수 있다. 이때 가장 외측에 위치하는 양극, 즉 제2 보조 단위체의 양극도 제1 보조 단위체의 양극과 동일하게, 집전체의 양면 중에 기본 단위체를 바라보는 일면(도 17을 기준으로 위쪽을 바라보는 일면)에만 활물질층이 코팅되는 것이 바람직할 수 있다. As shown in FIGS. 17 and 18, the
그런데 제1 보조 단위체와 제2 보조 단위체는 전술한 구조와 다른 구조를 가질 수도 있다. 먼저 제1 보조 단위체에 대해 살펴본다. 도 19에서 도시하고 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 양극이면, 제1 보조 단위체(130c)는 분리막(114) 및 음극(113)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 또한 도 20에 도시되어 있는 것과 같이 말단 전극(116)이 음극이면, 제1 보조 단위체(130d)는 분리막(114), 양극(113), 분리막(112) 및 음극(111)이 말단 전극(116)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. However, the first auxiliary unit and the second auxiliary unit may have structures different from those described above. First, the first auxiliary unit will be described. 19, if the
단위체 스택부(100h, 100i)는 도 19와 도 20에 도시되어 있는 것과 같이, 제1 보조 단위체(130c, 130d)를 통해 말단 전극 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다.As shown in FIGS. 19 and 20, the
다음으로 제2 보조 단위체에 대해 살펴본다. 도 21에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 양극이면, 제2 보조 단위체(140c)는 음극(111)으로 형성될 수 있다. 또한 도 22에서 도시하고 있는 것과 같이, 기본 단위체에서 말단 분리막(117)에 접한 전극(113)이 음극이면, 제2 보조 단위체(140d)는 양극(111), 분리막(112) 및 음극(13)이 말단 분리막(117)으로부터 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 단위체 스택부(100j, 100k)는 도 21과 도 22에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보조 단위체(140c, 140d)를 통해 말단 분리막 측의 가장 외측에 음극을 위치시킬 수 있다. Next, the second auxiliary unit will be described. As shown in FIG. 21, if the
참고로, 음극은 전위차로 인해 전지 케이스(예를 들어, 파우치형 케이스)의 알루미늄층과 반응을 일으킬 수 있다. 따라서 음극은 분리막을 통해 전지 케이스로부터 절연되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해 도 19 내지 도 22에서 제1 및 제2 보조 단위체는 음극의 외측에 분리막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 19의 제1 보조 단위체(130c)와 대비하여 도 23의 제1 보조 단위체(130e)는 가장 외측에 분리막(112)을 더 포함할 수도 있다. 다만, 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서는 가장 외측의 분리막(112) 대신 고분자 필름을 이용할 수 있다.
For reference, the cathode may cause a reaction with an aluminum layer of a battery case (e.g., a pouch-shaped case) due to a potential difference. Therefore, it is preferable that the negative electrode is insulated from the battery case through the separator. To this end, the first and second auxiliary unit bodies may further include a separation membrane on the outer side of the cathode in FIG. 19 to FIG. For example, in contrast to the first
한편, 도 24에서 도시하고 있는 것과 같이 단위체 스택부(100m)를 형성할 수도 있다. 기본 단위체(110b)는 하측에서 상측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 차례로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 양극일 수 있고 제2 전극(113)은 음극일 수 있다. On the other hand, the
그리고 제1 보조 단위체(130f)는 분리막(114), 음극(113), 분리막(112) 및 양극(111)이 말단 전극(116)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 보조 단위체(130f)의 양극(111)은 집전체의 양면 중에 기본 단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다. The first
또한 제2 보조 단위체(140e)는 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 양극(111, 제1 양극), 분리막(112), 음극(113), 분리막(114) 및 양극(118, 제2 양극)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제2 보조 단위체(140e)의 양극 중 가장 외측에 위치한 양극(118, 제2 양극)은 집전체의 양면 중에 기본 단위체(110b)를 바라보는 일면에만 활물질층이 형성될 수 있다. The second
마지막으로 도 25에서 도시하고 있는 것과 같이 단위체 스택부(100n)를 형성할 수도 있다. 기본 단위체(110e)는 상측에서 하측으로 제1 전극(111), 제1 분리막(112), 제2 전극(113) 및 제2 분리막(114)이 적층되어 형성될 수 있다. 이때 제1 전극(111)은 음극일 수 있고 제2 전극(113)은 양극일 수 있다. 그리고 제2 보조 단위체(140f)는 음극(111), 분리막(112), 양극(113), 분리막(114) 및 음극(119)이 말단 분리막(117)으로부터 순차적으로 적층되어 형성될 수 있다.
Finally, the
도 26은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에서, 보조 단위체를 포함하는 단위체 스택부에 부착되는 고분자 필름부를 도시하는 단면도이다.26 is a cross-sectional view showing a polymer film portion attached to a unit stack portion including an auxiliary unit in the electrode assembly according to Embodiment 1 of the present invention.
도 26을 참조하면 기본 단위체(1500)는 양극(1131), 분리막(1115), 음극(1151), 분리막(1115)이 적층된 구조를 가진다. 기본 단위체(1500)가 순차적으로 적층된 구성에서, 최상층에 위치하는 전극이 말단 전극(1211)일 수 있다. 이 경우 말단 전극(1211)은 양극일 수 있다. 한편, 기본 단위체(1500)가 순차적으로 적층된 구성에서 최하층에는 말단 분리막(1231)이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 26, the
말단 전극(1211)의 윗쪽으로 제1 보조 단위체(1510)가 더 적층될 수 있고, 말단 분리막(1231)의 하측으로 제2 보조 단위체(1530)가 배치될 수 있다. 여기서 제1 보조 단위체(1510)는 말단 전극(1211)으로부터 분리막(1115), 음극(1151)이 차례로 배치되어 형성될 수 있다. 또 제2 보조 단위체(1530)는 말단 분리막(1231)으로부터 양극(1131), 분리막(1115), 음극(1151)이 차례로 배치되어 형성될 수 있다. The first
그리고, 제1 보조 단위체(1510) 및 제2 보조 단위체(1530)의 최외각 음극(1151)의 외측면으로 고분자 필름부(1300)가 배치될 수 있다. 또한, 최외각 음극(1151)과 고분자 필름부(1300)는 서로 접착되어 형성될 수 있다.
The
실시예Example 2 2
도 27는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다. 27 is a perspective view showing an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체는 전술한 실시예 1에 따른 전극 조립체와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 전극 탭 및 연장부를 더 포함한다는 점에서 실시예 1과 차이가 있다. The electrode assembly according to the second embodiment of the present invention has a configuration similar to that of the electrode assembly according to the first embodiment described above. However, the second embodiment differs from the first embodiment in that it further includes an electrode tab and an extension.
참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.For the sake of reference, the same (or significant) reference numerals are given to the same (or significant) parts as those of the above-described configuration, and a detailed description thereof will be omitted.
이하에서는 도 27를 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체에 대해 설명한다. Hereinafter, an electrode assembly according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 27에서 도시되듯이, 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체(2000)는 복수 개의 전극 및 분리막(1115)이 교대로 적층된 구조를 가지는 단위체 스택부(1700) 및 단위체 스택부(1700)의 최외각 전극(1191)의 외측면에 접하도록 배치되는 고분자 필름부(1300)를 포함한다. 이점은 실시예 1과 같으나 실시예 2의 전극 조립체(2000)는 복수 개의 전극의 단부로부터 연장되는 전극 탭(1251), 및 고분자 필름부(1300)로부터 전극 탭(1251)이 있는 방향으로 연장되는 연장부(1310)를 더 포함한다.27, the
연장부(1310)는 구체적으로 전기적 전도성을 갖지 않는 절연체, 또는 절연성 고분자 필름일 수 있다. 특히, 연장부(1310)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 풀리이미드(Polyimide, PI)의 물질로 이루어질 수 있고, 또는 이들의 합성물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. The
이때, 연장부(1310)는 고분자 필름부(1300)와 동일한 재질로 형성될 수 있으며, 또한 고분자 필름부(1300)와 일체형으로 형성될 수 있다. At this time, the
연장부(1310)가 있음으로 인하여 전극 탭(1251)이 보호될 수 있는 효과가 있다. 연장부(1310)는 전극 탭(1251)을 덮을 수 있으므로, 전극 탭(1251)이 훼손되는 것이 방지될 수 있는 것이다. There is an effect that the
뿐만 아니라 연장부(1310)는 전지의 안전성을 현저히 향상시키는 효과도 가진다. 즉, 연장부(1310)는 전극 탭(1251)이 다른 도전 부재와 접촉되어 발생하는 쇼트 사고를 방지할 수 있어, 전지의 안전성을 현저히 증가시킬 수 있다. In addition, the
특히, 연장부(1310)를 전극 탭(1251)과 함께 용접하는 방식을 사용할 경우에는, 기존에 전극 탭(1251)을 보호하기 위하여 사용하던 전극 탭(1251) 보호용 테이프를 더 이상 사용하지 않아도 될 수 있다. 그에 따라 공정 비용 및 공정 시간을 절감할 수 있다. 연장부(1310)와 전극 탭(1251)의 용접은 초음파 용접에 의하여 수행될 수 있다.
Particularly, when the
실시예Example 3 3
도 28은 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체를 도시하는 사시도이다. 28 is a perspective view showing an electrode assembly according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체는 전술한 실시예 2에 따른 전극 조립체와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 3은 연장부가 굽어져 있다는 점에서 실시예 2와 차이가 있다. The electrode assembly according to the third embodiment of the present invention has a configuration similar to that of the electrode assembly according to the second embodiment described above. However, the third embodiment differs from the second embodiment in that the extension portion is curved.
참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.For the sake of reference, the same (or significant) reference numerals are given to the same (or significant) parts as those of the above-described configuration, and a detailed description thereof will be omitted.
이하에서는 도 28를 참조하여 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체에 대해 설명한다. Hereinafter, an electrode assembly according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 28에서 도시되듯이, 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체(3000)는 복수 개의 전극의 단부로부터 연장되는 복수 개의 전극 탭(1251)을 구비하고, 이러한 복수개의 전극 탭(1251)은 서로간에 용접되어 용접부(1253)를 형성할 수 있다. As shown in FIG. 28, the
이때, 연장부(1310)는 상기 용접부(1253)를 향하여 굽어진 형태를 가질 수 있다. 도 28을 참조하면, 최상측에 있는 연장부(1310)는 도면 상에서 용접부(1253)를 향하는 아래 방향으로 굽어져 있고, 최하측에 있는 연장부(1310)는 도면 상에서 용접부(1253)를 향하는 윗 방향으로 굽어져 있다. At this time, the
연장부(1310)는 기본적으로 전지 케이스인 파우치와 전극 탭(1251)이 쇼트(단락)되는 것을 방지할 수 있는 역할을 할 수 있는데, 굽어진 형태를 가지는 연장부(1310)는 추가적인 효과로서 용접부(1253)와 리드부(1271)가 서로 쇼트 되는 것을 방지할 수 있다. 달리 표현하면, 단위체 스택부(1700)를 향하는 전극 탭(1251)의 단부와 리드부(1271)가 서로 쇼트 되는 것을 방지할 수 있다. The
종래의 이차 전지의 경우, 전지의 이동 등으로 인하여 전지의 흔들림이 발생하면, 용접부(1253)와 리드부(1271)가 서로 닿아서 쇼트 사고가 발생할 수 있었다. 본 발명의 실시예 3에 따른 전극 조립체(3000)는 굽어진 연장부(1310)를 구비함으로 인하여, 용접부(1253)와 리드부(1271)가 서로 쇼트 되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 이차 전지의 안전성을 더욱 보장할 수 있다.
In the case of the conventional secondary battery, if the battery shakes due to the movement of the battery or the like, the welded
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments and drawings, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
1: 이차 전지
10: 케이스
30: 전극 조립체
31: 전극
33: 분리막
50: 연결부
51: 전극 탭
55: 전극 리드
100a ~ 100n: 단위체 스택부
110a ~ 110e: 기본 단위체
111: 제1 전극
112: 제1 분리막
113: 제2 전극
114: 제2 분리막
116: 말단 전극
117: 말단 분리막
121: 제1 전극 재료
122: 제1 분리막 재료
123: 제2 전극 재료
124: 제2 분리막 재료
130a ~ 130f: 제1 보조 단위체
140a ~ 140f: 제2 보조 단위체
1111: 양극 활물질
1113: 양극 집전체
1115: 분리막
1117: 음극 활물질
1119: 음극 집전체
1131: 양극
1151: 음극
1191: 최외각 전극
1211: 말단 전극
1231: 말단 분리막
1251: 전극 탭
1253: 용접부
1271: 리드부
1300: 고분자 필름부
1310: 연장부
1500: 기본 단위체
1510: 제1 보조 단위체
1530: 제2 보조 단위체
1700: 단위체 스택부
P: 롤 프레스1: secondary battery
10: Case
30: Electrode assembly
31: Electrode
33: Membrane
50: Connection
51: Electrode tab
55: Electrode lead
100a to 100n:
110a to 110e: basic unit
111: first electrode
112: first separator
113: second electrode
114: second separator
116: terminal electrode
117: terminal membrane
121: first electrode material
122: first separation membrane material
123: second electrode material
124: Second separation membrane material
130a to 130f: a first auxiliary unit body
140a to 140f: a second auxiliary unit
1111: cathode active material
1113: positive collector
1115: Membrane
1117: anode active material
1119: cathode collector
1131: anode
1151: cathode
1191: Outermost electrode
1211: terminal electrode
1231: terminal membrane
1251: electrode tab
1253:
1271:
1300: Polymer film part
1310: Extension part
1500: basic unit
1510: First auxiliary unit
1530: Second auxiliary unit
1700: unit stack unit
P: roll press
Claims (32)
상기 단위체 스택부의 최외각 전극의 외측면에 접하도록 배치되는 고분자 필름부를 포함하고,
상기 고분자 필름부의 크기는 상기 최외각 전극의 크기와 같거나 상기 최외각 전극의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 조립체.A unit stack portion having a structure in which a plurality of electrodes and a separation membrane are alternately stacked; And
And a polymer film portion disposed to be in contact with an outer surface of the outermost electrode of the unit stack portion,
Wherein the size of the polymer film portion is equal to or greater than the size of the outermost electrode.
상기 고분자 필름부는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 풀리이미드(Polyimide, PI) 또는 이들의 합성물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
The polymer film part may be made of any one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyimide (PI) The electrode assembly comprising:
상기 최외각 전극은 상기 분리막과 접촉하는 영역에만 활물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the outermost electrode is coated with an active material only in a region where the outermost electrode is in contact with the separation membrane.
상기 최외각 전극과 상기 고분자 필름부는 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
Wherein the outermost electrode and the polymer film portion are bonded to each other.
상기 최외각 전극과 상기 고분자 필름부 간의 접착은, 압력에 의한 접착, 또는 압력과 열에 의한 접착인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 4,
Wherein the adhesion between the outermost electrode and the polymer film part is adhesion by pressure or adhesion by pressure and heat.
상기 복수 개의 전극의 단부로부터 연장되는 전극 탭; 및
상기 고분자 필름부로부터 상기 전극 탭이 있는 방향으로 연장되는 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to claim 1,
An electrode tab extending from an end of the plurality of electrodes; And
And an extension extending from the polymer film portion in a direction in which the electrode tab is formed.
상기 연장부는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 풀리이미드(Polyimide, PI) 또는 이들의 합성물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 6,
The extended portion may be formed of any one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyimide (PI) .
상기 연장부는 상기 전극 탭과 함께 용접되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 6,
Wherein the extension is welded together with the electrode tab.
상기 복수 개의 전극으로부터 각각 연장되는 상기 전극 탭은 서로 간에 용접되어 용접부를 형성하고,
상기 연장부는 상기 용접부를 향하여 굽어진 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 6,
The electrode tabs extending from the plurality of electrodes are welded to each other to form a welded portion,
Wherein the extension portion is bent toward the welded portion.
상기 단위체 스택부는 (a) 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 배치되어 일체로 결합된 1종의 기본 단위체가 반복적으로 배치된 구조나, 또는 (b) 서로 동일한 개수의 전극과 분리막이 교대로 배치되어 일체로 결합된 2종 이상의 기본 단위체가 정해진 순서에 따라 배치된 구조를 가지며,
상기 (a)의 1종의 기본 단위체는 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 순차적으로 적층된 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 적층된 구조를 가지고,
상기 (b)의 2종 이상의 기본 단위체를 각각 1개씩 정해진 순서에 따라 적층하면, 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method according to any one of claims 1 to 9,
The unit stack portion may include (a) a structure in which one kind of basic unit bodies, in which the same number of electrodes and separation membranes are alternately arranged and integrally combined, are repeatedly arranged, or (b) Two or more kinds of basic unit bodies arranged and integrally joined are arranged in a predetermined order,
The one type of basic unit of (a) has a four-layer structure in which a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, and a second separation membrane are sequentially stacked, or a structure in which the four-layer structure is repeatedly laminated,
Wherein a structure in which the four-layer structure or the four-layer structure is repeatedly formed is formed by laminating the two or more kinds of the basic unit bodies of (b) one by one in a predetermined order.
상기 단위체 스택부 내에서 상기 기본 단위체는 인접한 기본 단위체와 결합되지 않거나, 또는 상기 기본 단위체 내에서 상기 전극과 상기 분리막이 서로 결합된 결합력과 다른 결합력으로 인접한 기본 단위체와 결합되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
Wherein the basic unit body is not coupled to the adjacent basic unit body in the unit body stack unit or is coupled with the adjacent basic unit body in a bonding force different from the coupling force of the electrode and the separation membrane in the basic unit body. .
상기 (a)의 1종의 기본 단위체는 상기 4층 구조나 상기 4층 구조가 반복적으로 배치된 구조를 가지는 제1 기본 단위체를 포함하며,
상기 단위체 스택부는 상기 제1 기본 단위체가 반복적으로 배치된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The one kind of basic unit (a) includes a first basic unit having a structure in which the four-layer structure or the four-layer structure is repeatedly arranged,
Wherein the unit stack portion has a structure in which the first basic unit is repeatedly arranged.
상기 (b)의 2종 이상의 기본 단위체는,
제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극 및 제1 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제2 기본 단위체와,
제2 전극, 제2 분리막, 제1 전극, 제1 분리막, 제2 전극 및 제2 분리막이 차례로 배치되어 일체로 결합된 제3 기본 단위체를 포함하며,
상기 단위체 스택부는 상기 제2 기본 단위체와 상기 제3 기본 단위체가 교호적으로 배치된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The two or more kinds of basic units of (b)
A first electrode, a first electrode, a first electrode, a first separator, a second electrode, a second separator, a first electrode, and a first separator,
A third electrode, a second electrode, a second electrode, a first electrode, a first electrode, a first electrode, a second electrode, and a second separator in this order,
Wherein the unit stack portion has a structure in which the second basic unit and the third basic unit are alternately arranged.
상기 (a)의 1종의 기본 단위체는 복수 개로 마련되어 서로 다른 크기를 가지는 적어도 2개의 그룹으로 나뉘며,
상기 단위체 스택부는 상기 (a)의 1종의 기본 단위체들이 크기에 따라 적층되어 복수 단을 형성한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The one kind of the basic unit (a) is provided in a plurality of groups and is divided into at least two groups having different sizes,
Wherein the unit stack portion has a structure in which one kind of basic unit bodies of (a) are stacked according to the size to form a plurality of stages.
상기 (a)의 1종의 기본 단위체는 복수 개로 마련되어 서로 다른 기하학적 형상을 가지는 적어도 2개의 그룹으로 나뉘며,
상기 단위체 스택부는 상기 (a)의 1종의 기본 단위체들이 기하학적 형상에 따라 적층되어 복수 단을 형성한 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The one kind of the basic unit (a) is divided into at least two groups having a plurality of different geometrical shapes,
Wherein the unit stack portion has a structure in which one kind of basic unit bodies of (a) are stacked according to a geometrical shape to form a plurality of stages.
상기 전극은 각각의 기본 단위체 내에서 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
Wherein the electrodes are adhered to adjacent separation membranes in each basic unit.
상기 전극은 상기 인접한 분리막을 바라보는 면에서 전체적으로 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.18. The method of claim 16,
Wherein the electrode is adhered to the adjacent separation membrane as a whole on a surface facing the adjacent separation membrane.
상기 전극과 상기 분리막 간의 접착은, 상기 전극과 상기 인접한 분리막에 압력을 가하는 것에 의한 접착, 또는 상기 전극과 상기 인접한 분리막에 압력과 열을 가하는 것에 의한 접착인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.18. The method of claim 16,
Wherein the adhesion between the electrode and the separation membrane is an adhesion by applying pressure to the electrode and the adjacent separation membrane or by applying pressure and heat to the electrode and the adjacent separation membrane.
상기 기본 단위체 내에서 상기 전극과 상기 인접한 분리막 간의 접착력은 상기 단위체 스택부 내에서 상기 기본 단위체간의 접착력보다 큰 것을 특징으로 하는 전극 조립체.18. The method of claim 16,
Wherein an adhesion force between the electrode and the adjacent separation membrane in the basic unit body is greater than an adhesion force between the basic unit body in the unit body stack unit.
상기 분리막은 다공성의 분리막 기재, 및 상기 분리막 기재의 일면 또는 양면에 전체적으로 코팅되는 다공성의 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 무기물 입자들과 상기 무기물 입자들을 서로 연결 및 고정하는 바인더 고분자의 혼합물로 형성되며.
상기 전극은 상기 코팅층에 의해 상기 인접한 분리막에 접착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.18. The method of claim 16,
Wherein the separation membrane comprises a porous membrane base material and a porous coating layer entirely coated on one or both sides of the membrane base material,
The coating layer is formed of a mixture of inorganic particles and binder polymers that connect and fix the inorganic particles to each other.
Wherein the electrode is bonded to the adjacent separation membrane by the coating layer.
상기 무기물 입자들은 충전 구조(densely packed structure)를 이루어 상기 코팅층에서 전체적으로 무기물 입자들간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volumes)을 형성하고, 상기 무기물 입자들이 한정하는 인터스티셜 볼륨에 의해 상기 코팅층에 기공 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체. The method of claim 20,
Wherein the inorganic particles form a densely packed structure to form interstitial volumes between the inorganic particles as a whole in the coating layer and form a pore structure in the coating layer by the interstitial volume defined by the inorganic particles. Is formed on the surface of the electrode assembly.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 적층되는 제1 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a first auxiliary unit stacked on a terminal electrode, which is an electrode located at the uppermost or bottommost position,
When the terminal electrode is an anode, the first auxiliary unit body is formed by sequentially stacking a separation membrane, a cathode, a separation membrane and an anode from the terminal electrode,
Wherein when the terminal electrode is a cathode, the first auxiliary unit body is formed by sequentially stacking a separation membrane and an anode from the terminal electrode.
상기 제1 보조 단위체의 양극은,
집전체; 및
상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.23. The method of claim 22,
Wherein the positive electrode of the first auxiliary unit body comprises:
Collecting house; And
And an active material coated on only one surface of the current collector facing the basic unit.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 적층되는 제2 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 음극, 분리막 및 양극이 적층되어 형성되고,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 양극으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a second auxiliary unit stacked on a terminal separation membrane, which is a separation membrane located at the uppermost or bottommost position,
When the electrode in contact with the terminal separator in the basic unit body is an anode, the second auxiliary unit body is formed by laminating a cathode, a separator and an anode sequentially from the terminal separator,
Wherein the second auxiliary unit body is formed as an anode when the electrode adjacent to the terminal separation membrane in the basic unit body is a cathode.
상기 제2 보조 단위체의 양극은,
집전체; 및
상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.27. The method of claim 24,
Wherein the positive electrode of the second auxiliary unit body comprises:
Collecting house; And
And an active material coated on only one surface of the current collector facing the basic unit.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 전극인 말단 전극에 적층되는 제1 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 말단 전극이 양극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막 및 음극이 적층되어 형성되고,
상기 말단 전극이 음극일 때 상기 제1 보조 단위체는 상기 말단 전극으로부터 차례로 분리막, 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a first auxiliary unit stacked on a terminal electrode, which is an electrode located at the uppermost or bottommost position,
Wherein when the terminal electrode is an anode, the first auxiliary unit body is formed by sequentially stacking a separation membrane and a cathode from the terminal electrode,
Wherein when the terminal electrode is a cathode, the first auxiliary unit body is formed by sequentially stacking a separation membrane, an anode, a separation membrane, and a cathode from the terminal electrode.
상기 제1 보조 단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.27. The method of claim 26,
Wherein the first auxiliary unit further comprises a separation membrane on the outer side of the cathode.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 적층되는 제2 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 음극으로 형성되고,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 양극, 분리막 및 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a second auxiliary unit stacked on a terminal separation membrane, which is a separation membrane located at the uppermost or bottommost position,
The second auxiliary unit body is formed as a cathode when the electrode in contact with the terminal separation membrane in the basic unit body is an anode,
Wherein the second auxiliary unit body is formed by sequentially stacking an anode, a separator and a cathode from the terminal separator when the electrode adjacent to the separator in the basic unit is a cathode.
상기 제2 보조 단위체는 상기 음극의 외측에 분리막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.29. The method of claim 28,
Wherein the second auxiliary unit further comprises a separation membrane on the outer side of the cathode.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 적층되는 제2 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 음극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 양극, 분리막, 음극, 분리막 및 제2 양극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a second auxiliary unit stacked on a terminal separation membrane, which is a separation membrane located at the uppermost or bottommost position,
Wherein the second auxiliary unit is formed by stacking a first anode, a separator, a cathode, a separator and a second anode in order from the terminal separator when the electrode adjacent to the separator in the basic unit is a cathode.
상기 제2 보조 단위체의 제2 양극은,
집전체; 및
상기 집전체의 양면 중에 상기 기본 단위체를 바라보는 일면에만 코팅되는 활물질을 구비하는 것을 특징으로 전극 조립체.32. The method of claim 30,
And a second anode of the second auxiliary unit body,
Collecting house; And
And an active material coated on only one side of the current collector facing the basic unit.
상기 단위체 스택부는 가장 위쪽 또는 가장 아래쪽에 위치하는 분리막인 말단 분리막에 적층되는 제2 보조 단위체를 더 포함하며,
상기 기본 단위체에서 상기 말단 분리막에 접한 전극이 양극일 때 상기 제2 보조 단위체는 상기 말단 분리막으로부터 차례로 제1 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 제2 음극이 적층되어 형성되는 것을 특징으로 전극 조립체.The method of claim 10,
The unit stack may further include a second auxiliary unit stacked on a terminal separation membrane, which is a separation membrane located at the uppermost or bottommost position,
Wherein the second auxiliary unit is formed by stacking a first cathode, a separator, a cathode, a separator, and a second cathode in order from the terminal separator when the electrode adjacent to the separator in the basic unit is an anode.
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