KR20170117653A

KR20170117653A - 전극 조립체

Info

Publication number: KR20170117653A
Application number: KR1020160045329A
Authority: KR
Inventors: 김민기; 왕희승; 이윤태; 정혁순; 이동훈
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2017-10-24
Also published as: KR102141123B1

Abstract

본 발명은 전극 조립체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는, 전극과 분리막이 결집되어 형성되는 전극 적층체와, 상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭 및 상기 전극 탭의 복수의 부위를 각각 감싸도록 구비되는 복수개의 보호부재를 포함한다.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}

본 발명은 전극 조립체에 관한 것이다.

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.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재(介在)하여 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. 이중 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.

한국 공개특허 제10-2016-0010121호

본 발명의 하나의 관점은 전극의 권취시 전극의 쏠림을 방지할 수 있는 전극 조립체를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극과 분리막이 결집되어 형성되는 전극 적층체와, 상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭 및 상기 전극 탭의 복수의 부위를 각각 감싸도록 구비되는 복수개의 보호부재를 포함하고, 상기 복수개의 보호부재 중에서 어느 하나는 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지는 부분과, 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계 상에 위치되며, 상기 복수개의 보호부재 중 또 다른 하나는 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지는 부분에 위치될 수 있다.

본 발명에 따른 전극 조립체는 전극 탭에 복수개의 보호테이프를 대칭되도록 부착하여 전극 전체에 균일한 장력이 작용하도록 할 수 있다. 또한, 이로 인하여 전극의 권취시 전극의 쏠림을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 내장되는 이차 전지를 나타낸 분리 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 전극을 나타낸 평면도; 및
도 4는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 내장되는 이차 전지를 나타낸 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는, 전극(111)과 분리막(114)이 결집되어 형성되는 전극 적층체(110)와, 전극(111)에 전기적으로 연결되는 전극 탭(120) 및 전극 탭(Tap)(120)에 부착되는 복수개의 보호부재를 포함하여 이루어진다. 이때, 복수개의 보호부재는 복수개의 보호테이프(130)로 이루어질 수 있다.

이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 전극 조립체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 전극 적층체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(111)과 분리막(114)이 결집되어 적층된 구조를 형성한다. 이때, 전극 적층체(110)는 권취된 형태로 형성될 수 있다.

전극(111)은 양극 시트(Sheet)(112)와 음극 시트(113)로 구성된다. 그리고 분리막(114)은 양극 시트(112)와 음극 시트(113)를 분리하여 전기적으로 절연시킨다. 이때, 양극 시트(112)와 음극 시트(113)는 분리막(114)과 함께 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성될 수 있다.

분리막(114)은 절연 재질로 이루어져 음극 시트(113)와 양극 시트(112) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(114)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.

전극 탭(120)은 복수개로 구비되어 복수의 전극(111)에 각각 부착되며, 복수의 전극(111)에 각각 전기적으로 연결된다. 이때, 전극 탭(120)은 양극 탭(122) 및 음극 탭(123)으로 구성되어, 양극 탭(122)은 양극 시트(112)에 전기적으로 연결되고, 음극 탭(123)은 음극 시트(113)에 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예인 전극 조립체(100)가 내장되는 이차전지(10)는 예를 들어 전극 케이스(11)의 개방 상단에 돌출형 음극단자(12a)가 형성되어 있는 탑 캡(12)을 결합되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 여기서, 음극 시트(113)는 음극 탭(123)을 통해 탑 캡(12) 상의 음극단자(12a)의 하단에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 음극단자(12a)는 절연부재(13)에 의해 탑 캡(12)으로부터 절연되어 있다. 반면에, 양극시트(112)는 그것의 양극 탭(114)이 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 도전성 소재로 되어 있는 탑 캡(12)에 전기적으로 연결되어 그 자체로서 양극단자를 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에서 전극을 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에서 A-A'선을 따라 절개한 단면도이다. 여기서, 도 4의 A-A'선은 도 3에 도시된 전극 탭의 길이방향으로 연장된 가상의 선이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 양극 시트(112)는 양극 집전체(112a) 및 양극 집전체(112a)에 도포된 양극 활물질(112b)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 양극 시트(112)의 양극 집전체(112a)는 예를 들어 알루미늄 재질의 시트(sheet)로 이루어질 수 있고, 양극 활물질(112b)은 LiCoO2(리듐코발트옥사이드, 리튬코발트산화물)을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 여기서, 양극 탭(114)은 양극 활물질(112b)이 도포되지 않은 무지부에 구비될 수 있다.

음극 시트(113)는 음극 집전체(미도시)와, 음극 집전체에 도포된 음극 활물질(미도시)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 음극 시트(113)의 음극 집전체는 예를 들어 구리 재질로 이루어진 시트로 이루어질 수 있고, 음극 활물질은 인조흑연을 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.

보호부재는 보호테이프(130)로 이루어져 전극 탭(120)에 부착된다. 여기서, 보호테이프(130)는 전기 절연성 재질의 필름으로 이루어질 수 있고, 일면에 접착층이 구비될 수 있다. 이에 따라, 보호테이프(130)는 전극 탭(120)에 부착되어 전극 탭(120)의 부착 부위를 외부와 절연시킬 수 있다.

아울러, 보호테이프(130)는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프랄레이트 또는 폴리이미드를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고, 보호테이프(130)는 전극 탭(120)의 외면을 따라 부착될 수 있다. 이때, 보호테이프(130)는 전극 탭(120)의 폭방향을 따라 전극 탭(120)에 권취되며 부착될 수 있다. 여기서, 전극 탭(120)의 폭방향은 전극 탭(120)의 길이방향에 대하여 수직인 방향일 수 있다.

한편, 보호테이프(130)는 복수개로 구성되어 전극(111)과 인접된 전극 탭(120)의 복수의 부위에 각각 부착될 수 있다. 이때, 복수개의 보호테이프(130) 중에서 어느 하나는 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지는 부분과, 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계 상에 위치되어, 전극 탭(120)의 단락을 방지할 수 있다. 즉, 복수개의 보호테이프(130) 중에서 어느 하나는 양극 시트(112) 및/또는 음극 시트(113)의 단부 끝단과 마주보는 위치에 구비되어 전극 탭(120)이 양극 시트(112) 및/또는 음극 시트(113)의 끝단에 의해 단락되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 복수개의 보호테이프(130) 중 또 다른 하나는 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지는 부분에 위치된다.

그리고, 복수개의 보호테이프(130)는 상호 대칭되도록 전극 탭(120)에 부착될 수 있다. 이러한 경우들에 있어, 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지는 부분과 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계 상에 위치되는 보호테이프(130)에 의하여 유발된 단차를 전극(111)과 전극 탭(120)이 겹쳐지는 부분에 위치하는 보호테이프가(130) 보완할 수 있게 된다. 그 결과, 전극(111) 폭 전체에 균일한 장력이 작용하도록 할 수 있다. 따라서, 전극(111)의 권취시 전극(111)의 쏠림을 방지할 수 있다.

여기서, 복수개의 보호테이프(130)는 전극 탭(120)에서 전극(111)과 마주보는 면 상의 길이방향 양측부에 각각 부착될 수 있다. 이에 따라, 전극 탭(120)의 전극(111)과 마주보는 면 상의 길이방향 양측부는 복수개의 보호테이프(130)를 통해 전극(111)과 이격된 거리에 위치될 수 있다. 이때, 상기 전극 탭(120)의 면 상의 길이방향 양측부와 상기 전극(111) 사이의 이격 거리는 동일하게 구비될 수 있다.

그리고, 전극 탭(120)의 중앙부는 전극(111)에 밀착되도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 전극 탭(120)의 중앙부는 전극(111)과 접촉되어 전기적으로 전극 탭(120)과 전극(111)이 연결될 수 있다.

한편, 보호테이프(130)는 양극 탭(122) 또는 음극 탭(123) 중에서 어느 하나 이상에 부착될 수 있다. 일례로 보호테이프(130)는 양극 탭(122)에 부착될 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 전극 조립체는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 실시가 가능하다고 할 것이다.

또한, 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 전극 조립체
110: 전극 적층체
111: 전극
112: 양극 시트
112a: 양극 집전체
112b: 양극 활물질
113: 음극 시트
114: 분리막
120: 전극 탭
122: 양극 탭
123: 음극 탭
130: 보호테이프

Claims

전극과 분리막이 결집되어 형성되는 전극 적층체;
상기 전극에 부착되며, 상기 전극과 전기적으로 연결되는 전극 탭; 및
상기 전극 탭의 복수의 부위를 각각 감싸도록 구비되는 복수개의 보호부재를 포함하고,
상기 복수개의 보호부재 중에서 어느 하나는 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지는 부분과, 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지지 않는 부분 사이의 경계 상에 위치되며,
상기 복수개의 보호부재 중 또 다른 하나는 상기 전극과 상기 전극 탭이 겹쳐지는 부분에 위치되는 전극 조립체.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 보호부재는 복수개의 보호테이프로 이루어져 상기 전극 탭에 부착되는 전극 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 복수개의 보호테이프는 대칭되도록 상기 전극 탭에 부착되는 전극 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 복수개의 보호테이프는 상기 전극 탭에서 상기 전극과 마주보는 면 상의 길이방향 양측부에 각각 구비되는 전극 조립체.
청구항 4에 있어서,
상기 전극 탭의 중앙부가 상기 전극에 접촉되는 전극 조립체.
청구항 4에 있어서,
상기 전극 탭에서 상기 전극과 마주보는 면 상의 길이방향 양측부는 상기 복수개의 보호테이프를 통해 상기 전극과 이격되는 전극 조립체.
청구항 6에 있어서,
상기 전극 탭의 양측부와 상기 전극 사이의 이격 거리는 동일하게 구비되는 전극 조립체.
청구항 2에 있어서,
상기 보호테이프는 상기 전극 탭의 외면을 따라 부착되는 전극 조립체.
청구항 8에 있어서,
상기 보호테이프는 상기 전극 탭의 폭방향을 따라 권취되는 전극 조립체.
청구항 2 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보호테이프는 절연성 재질로 이루어지는 전극 조립체.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 적층체는 권취된 형태로 구비되는 전극 조립체.
청구항 11에 있어서,
상기 전극은 양극 시트 및 음극 시트 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 분리막은 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트를 분리하여 전기적으로 절연시키는 전극 조립체.
청구항 12에 있어서,
상기 전극 탭은
상기 양극 시트에 연결된 양극 탭; 및
상기 음극 시트에 연결된 음극 탭 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전극 조립체.
청구항 12에 있어서,
상기 전극 탭은 상기 양극 시트에 연결된 양극 탭을 포함하고,
상기 복수개의 보호테이프는 상기 양극 탭에 부착되는 전극 조립체.
청구항 14에 있어서,
상기 복수개의 보호테이프 중에서 어느 하나는 상기 양극 시트의 단부 끝단과 마주보는 위치에 구비되는 전극 조립체.
청구항 14에 있어서,
상기 양극 시트는
양극 집전체; 및
상기 양극 집전체에 도포된 양극 활물질을 포함하고,
상기 양극 탭은 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 무지부에 구비되는 전극 조립체.