KR20170139306A - 이차전지용 전극 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 전극 조립체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 조립체는, 전극과 분리막이 적층되어 형성되는 전극 적층체 및 상기 전극 적층체의 외면을 감싸도록 튜브 형태로 형성되어 상기 전극 적층체의 스웰링을 억제하는 스웰링 억제 부재를 포함한다.

Description

이차전지용 전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY FOR RECHARGEABLE BATTERY}
본 발명은 이차전지용 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.
한국 공개특허 제10-2013-0132230호
본 발명의 하나의 관점은 전극 적층체의 스웰링을 억제할 수 있는 이차전지용 전극 조립체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체는, 전극과 분리막이 적층되어 형성되는 전극 적층체 및 상기 전극 적층체의 외면을 감싸도록 튜브 형태로 형성되어 상기 전극 적층체의 스웰링을 억제하는 스웰링 억제 부재를 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지용 전극 조립체는 전극 적층체의 외면에 스웰링 억제 부재를 구비하여 전극 적층체의 지속적인 팽창을 억제할 수 있습니다. 따라서, 전극 적층체의 충방전시 스웰링 증가로 전극이 탈리하거나 전극 적층체가 뒤틀림 등의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있습니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 전극 적층체를 나태낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제1 예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제2 예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에서 A-A'선을 따라 절개한 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제3 예를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6에서 B-B'선을 따라 절개한 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제3 예를 적용한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제4 예를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9에서 C-C'선을 따라 절개한 절개 사시도이다.
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 이차전지용 전극 조립체를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체(100)는, 전극(111)과 분리막(112)이 적층 형성되는 전극 적층체(110) 및 전극 적층체(110)의 외면을 감싸는 스웰링 억제 부재(130)를 포함한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체(100)는 전극(111)의 일면에 전기적으로 연결되는 전극 단자(120)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 전극 적층체를 나태낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제1 예를 나타낸 사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 10참조하여, 본 발명의 일 실시예인 이차전지용 전극 조립체에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 전극 적층체(110)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극(111)과 분리막(112)이 교대로 적층되어 형성될 수 있다.
전극(111)은 양극(111a) 및 음극(111b)으로 구성될 수 있다. 이때, 전극 적층체(110)는 양극(111a)/분리막(112)/음극(111b)이 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
분리막(112)은 절연 재질로 이루어져 양극(111a)과 음극(111b) 사이를 전기적으로 절연한다. 여기서, 분리막(112)은 예를 들어 미다공성을 가지는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀계 수지막으로 형성될 수 있다.
여기서, 전극 적층체(110)는 전극(111) 및 분리막(112)이 권취된 젤리 롤(Jelly-roll)형 또는 전극(111) 및 분리막(112)이 폴딩(folding)된 폴디드(folded)형으로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참고하면 스웰링 억제 부재(130)는 전극 적층체(110)의 외면을 감싸도록 튜브(Tube) 형태로 형성되어 전극 적층체(110)의 스웰링(Swelling)을 억제할 수 있다. 여기서, 스웰링 억제 부재(130)는 신축성이 작거나 없는 비신축성 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 스웰링 억제 부재(130)는 원통형 또는 사각통형 형태로 형성될 수 있다. 이때, 스웰링 억제 부재(130)는 일체형으로 형성될 수 있다.
한편, 스웰링 억제 부재(130)는 예를 들어 전극 적층체(110)의 둘레를 링(Ring) 형태로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 즉, 스웰링 억제 부재(130)는 전극 적층체(110)의 둘레를 연속적으로 감싸는 루프(Loop)를 형성할 수 있다. 여기서, 스웰링 억제 부재(130)는 전극 적층체(110)를 원형링 또는 사각링 형태로 둘러싸도록 형성될 수 있다.
아울러, 스웰링 억제 부재(130)의 내주면은 전극 적층체(110)의 외주면 보다 일정 범위 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 일정 범위 까지는 전극 적층체(110)의 부피 팽창이 가능하고, 일정 범위 이상의 전극 적층체(110)의 부피 팽창은 스웰링 억제 부재(130)에 의해 억제될 수 있다. 즉, 전극 적층체(110)가 충방전시 부피가 일정 범위 이상 지속적으로 증가되면 전극 적층체(110)의 외주면이 스웰링 억제 부재(130)의 내주면에 밀착 및 압박된다. 따라서, 스웰링 억제 부재(130)가 전극 적층체(110)의 부피 팽창시 전극 적층체(110)를 압박하는 외압으로 작용한다. 결국, 전극 적층체(110)는 스웰링 억제 부재(130)의 크기 이상으로 부피가 팽창되는 것이 억제될 수 있다.
또한, 스웰링 억제 부재(130)는 막 또는 필름 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 스웰링 억제 부재(130)는 오에이치피(OHP) 필름(Film)으로 이루어질 수 있다. 이때, 스웰링 억제 부재(130)는 예를 들어 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene Terephthalate) 재질을 포함하는 필름으로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제2 예를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에서 A-A'선을 따라 절개한 절개 사시도이다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제3 예를 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6에서 B-B'선을 따라 절개한 절개 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제3 예를 적용한 상태를 나타낸 사시도이다.
아울러, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 조립체에서 스웰링 억제 부재의 제4 예를 나타낸 사시도이고, 도 10은 도 9에서 C-C'선을 따라 절개한 절개 사시도이다.
도 3 내지 도 10을 참고하면, 스웰링 억제 부재(130)는 길이방향 단부에 형성되어, 전극 적층체(110)의 길이방향 스웰링을 방지하는 길이방향 스웰링 억제부(131,132)를 더 포함할 수 있다.
또한, 길이방향 스웰링 억제부(131,132)는 전극 적층체(110)의 길이방향 단부를 감싸도록 형성될 수 있다.
아울러, 길이방향 스웰링 억제부(131,132)는 스웰링 억제 부재(130)의 길이방향 양단부 중 어느 하나 이상의 단부에 형성될 수 있다.
한편, 전극 적층체(110)는 스웰링 억제 부재(130)에 끼워질 수 있다. 이때, 스웰링 억제 부재(130)의 내면에는 접착제가 도포되어 있지 않고, 전극 적층체(110)는 스웰링 억제 부재(130)에 끼워져 고정될 수 있다.
보다 상세히, 도 3을 참고 하면, 스웰링 억제 부재(130)는, 제1 예로, 양단이 개구된 통형으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고 하면, 스웰링 억제 부재(130')는, 제2 예로, 일단부가 폐쇄되고, 타단부가 개구된 통형으로 형성될 수 있다. 이때, 스웰링 억제 부재(130)는 일단부에 판 또는 막 형태의 길이방향 스웰링 억제부(131)가 연장 형성될 수 있다.
아울러, 도 6 내지 도 8을 참고 하면, 스웰링 억제 부재(130”)는, 제3 예로, 양단부에 밴드(Band) 형태의 길이방향 스웰링 억제부(132)가 연장 형성될 수 있다. 이에 따라, 스웰링 억제 부재(130”)의 양단부에 구비된 길이방향 스웰링 억제부(132)를 통해 전극 적층체(110)의 길이방향 스웰링을 억제할 수 있고, 전극 적층체(110)가 스웰링 억제 부재(130”)로 부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참고 하면, 스웰링 억제 부재(130”')는, 제4 예로, 일단부에 판 또는 막 형태의 길이방향 스웰링 억제부(131)가 연장 형성되고, 타단부에 밴드 형태의 길이방향 스웰링 억제부(132)가 연장 형성 될 수 있다. 이에 따라, 스웰링 억제 부재(130”')의 일단부 및 타단부에 구비된 길이방향 스웰링 억제부(131,132)를 통해 전극 적층체(110)의 길이방향 스웰링을 억제할 수 있고, 전극 적층체(110)가 스웰링 억제 부재(130”')로 부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 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
111a: 양극
111b: 음극
112: 분리막
120: 전극 단자
130, 130', 130", 130"': 스웰링 억제 부재
131,132: 길이방향 스웰링 억제부

Claims (20)

  1. 전극과 분리막이 적층되어 형성되는 전극 적층체; 및
    상기 전극 적층체의 외면을 감싸도록 튜브(Tube) 형태로 형성되어 상기 전극 적층체의 스웰링(Swelling)을 억제하는 스웰링 억제 부재를 포함하는 이차전지용 전극 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 원통형 또는 사각통형 형태로 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 일체형으로 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 상기 전극 적층체의 둘레를 링(Ring) 형태로 둘러싸도록 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 상기 전극 적층체의 둘레를 원형링 또는 사각링 형태로 둘러싸도록 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재의 내주면은 상기 전극 적층체의 외주면 보다 일정 범위 크게 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 비신축성 재질로 이루어지는 이차전지용 전극 조립체.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 막 또는 필름 형태로 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 오에이치피(OHP) 필름으로 이루어지는 이차전지용 전극 조립체.
  10. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene Terephthalate) 재질을 포함하는 필름으로 이루어지는 이차전지용 전극 조립체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 상기 전극 적층체의 두께 및 폭 방향 스웰링을 억제하도록 상기 전극 적층체의 두께 및 폭 방향 둘레를 감싸도록 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 상기 전극 적층체의 두께 및 폭 방향 외주면 전체를 감싸도록 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재는 길이방향 단부에 형성되어, 상기 전극 적층체의 길이방향 스웰링을 방지하는 길이방향 스웰링 억제부를 더 포함하는 이차전지용 전극 조립체.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 길이방향 스웰링 억제부는 상기 전극 적층체의 길이방향 단부를 감싸도록 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  15. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 길이방향 스웰링 억제부는 상기 스웰링 억제 부재의 길이방향 양단부 중 어느 하나 이상의 단부에 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 길이방향 스웰링 억제부는 밴드(Band) 형태로 연장 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  17. 청구항 13 또는 청구항 14에 있어서,
    상기 길이방향 스웰링 억제부는 상기 스웰링 억제 부재의 길이방향 일단부를 폐쇄하도록 판 또는 막 형태로 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 길이방향 스웰링 억제부는 상기 스웰링 억제 부재의 길이방향 타단부에 밴드 형태로 연장 형성되는 이차전지용 전극 조립체.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극 적층체는 상기 스웰링 억제 부재에 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 조립체.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 스웰링 억제 부재의 내면에는 접착제가 도포되어 있지 않고,
    상기 전극 적층체는 상기 스웰링 억제 부재에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 조립체.
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