KR20180085139A - 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 - Google Patents
절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180085139A KR20180085139A KR1020170008378A KR20170008378A KR20180085139A KR 20180085139 A KR20180085139 A KR 20180085139A KR 1020170008378 A KR1020170008378 A KR 1020170008378A KR 20170008378 A KR20170008378 A KR 20170008378A KR 20180085139 A KR20180085139 A KR 20180085139A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coating layer
- battery cell
- outermost
- electrode plate
- battery
- Prior art date
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 22
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 14
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 10
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 3
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Natural products C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 claims description 3
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) oxide Chemical compound O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 229910021432 inorganic complex Inorganic materials 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 6
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 5
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N Pyrrole Chemical compound C=1C=CNC=1 KAESVJOAVNADME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 2
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N trimethyl orthoformate Chemical compound COC(OC)OC PYOKUURKVVELLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical compound FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon Chemical compound CN1CCN(C)C1=O CYSGHNMQYZDMIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 2-methyltetrahydrofuran Chemical compound CC1CCCO1 JWUJQDFVADABEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000925 Cd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007969 Li-Co-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008163 Li1+x Mn2-x O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012722 Li3N-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012716 Li3N-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012734 Li3N—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013043 Li3PO4-Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013035 Li3PO4-Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012810 Li3PO4—Li2S-SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012797 Li3PO4—Li2S—SiS2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012047 Li4SiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012075 Li4SiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012057 Li4SiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010238 LiAlCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015044 LiB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013709 LiNi 1-x M Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012573 LiSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012346 LiSiO4-LiI-LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012345 LiSiO4-LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012348 LiSiO4—LiI—LiOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006555 Li—Co—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- ZHGDJTMNXSOQDT-UHFFFAOYSA-N NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O Chemical compound NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O.NP(N)(N)=O ZHGDJTMNXSOQDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020213 PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020210 Pb(Mg3Nb2/3)O3—PbTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical class C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N [Cu]=O.[Li] Chemical compound [Cu]=O.[Li] QDDVNKWVBSLTMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N [Li].BCl Chemical compound [Li].BCl BEKPOUATRPPTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical compound [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- AXDCOWAMLFDLEP-UHFFFAOYSA-N dimethoxyphosphoryl dimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OP(=O)(OC)OC AXDCOWAMLFDLEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004862 dioxolanes Chemical class 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 150000002019 disulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- BLBBMBKUUHYSMI-UHFFFAOYSA-N furan-2,3,4,5-tetrol Chemical compound OC=1OC(O)=C(O)C=1O BLBBMBKUUHYSMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N germanium monoxide Inorganic materials [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 230000010220 ion permeability Effects 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000006233 lamp black Substances 0.000 description 1
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Inorganic materials [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- QEXMICRJPVUPSN-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) oxygen(2-) Chemical group [O-2].[Mn+2].[Li+] QEXMICRJPVUPSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)nickel Chemical group [Li+].[O-][Ni]=O VROAXDSNYPAOBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N nitromethane Chemical compound C[N+]([O-])=O LYGJENNIWJXYER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006284 nylon film Polymers 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 description 1
- BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphite Chemical compound CCOP(OCC)OCC BDZBKCUKTQZUTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015041 whisky Nutrition 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
-
- H01M2/0277—
-
- H01M2/028—
-
- H01M2/0287—
-
- H01M2/0292—
-
- H01M2/08—
-
- H01M2/1016—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/105—Pouches or flexible bags
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/117—Inorganic material
- H01M50/119—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
- H01M50/121—Organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/183—Sealing members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y02E60/122—
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
본 발명은 전극조립체를 구성하는 단위셀 중 최외곽에 위치한 단위셀의 최외측, 즉, 전지케이스와 내면하는 전극판 상에 절연 코팅층이 형성된 전지셀에 관한 것으로, 상기 절연 코팅층은 절연성의 담보와 기존의 분리막이 높은 생산 단가와 두께 증가의 원인인 것에 비해, 생단 단가가 저렴하고, 두께가 더 얇은 바, 전극의 두께 증가를 최소화시켜 충분한 에너지 밀도를 얻을 수 있는 이점을 제공한다.
Description
본 발명은 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 전지셀은 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 상기 전지셀은 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목 받고 있으며, 이외에도, 고출력이 요구되는 파워 툴(power tool), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter), 전기 골프 카트(electric golf cart), 또는 전력저장용 시스템에도 이용되고 있다.
일반적으로 전지셀은 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지셀 및 각형 전지셀과, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지셀로 분류된다. 모바일 기기의 소형화에 대한 최근의 경향으로 인해, 두께가 얇은 각형 전지셀, 파우치형 전지셀에 대한 수요가 증가하고 있으며, 특히, 형태의 변형이 용이하고 중량이 작은 파우치형 전지셀에 대한 관심이 높은 실정이다.
전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
이러한 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.
또한, 기존 스택형 전극조립체의 공정성을 향상시키고, 다양한 형태의 전지셀 수요를 충족시키기 위해, 전극과 분리막이 교대로 적층되어 접합(lamination)되어 있는 단위셀들을 적층한 구조의 라미네이션/스택형 전극조립체도 개발되었다.
한편, 전극조립체에서 외곽 전극이 전지케이스의 내면과 직접적으로 접촉될 경우, 전지케이스와 전극이 대전될 뿐만 아니라, 전극의 접촉 저항이 증가하게 되어 전지셀의 성능이 저하될 수 있다.
이러한 문제를 완화하기 위하여, 절연성의 분리막을 상기 전지케이스의 내면과 외곽 전극의 사이에 개재한 구조가 일반적으로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 분리막은 고가이므로 전지셀의 높은 생산 단가의 원인이 될 수 있고, 분리막은 두께가 상대적으로 두꺼운 바, 전지셀의 부피는 증가하는 반면, 그만큼 전극조립체의 체적 대비 용량은 상대적으로 작게 설계되어야 한다.
따라서, 상술한 전지셀의 기술적 한계를 극복할 수 있는 기술에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지케이스의 내면에 대면되는 최외측 전극판 상에 절연 코팅층이 도포되어 있는 전극조립체 구조에 기반하여, 전지케이스에 대한 전극조립체의 절연성을 담보하면서도, 상술한 접촉 저항의 문제를 해소할 수 있는 전지셀을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
둘 이상의 단위셀들이 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀로서,
상기 단위셀들 각각은, 다공성 필름 기재의 양면에 유/무기 복합 코팅층이 도포된 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막이 개재되어 있는 상태에서, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 접합되어 있는 구조로 이루어져 있고;
상기 단위셀들 중에서 최외곽에 각각 위치하는 최외곽 단위셀은, 전지케이스의 내면에 대면하는 최외측 전극판 상에 절연 코팅층이 도포되어 있고, 상기 절연 코팅층이 전지케이스의 내면에 접하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 둘 이상의 단위셀들이 적층되어 있는 구조에서 상기 단위셀들 중 최외곽에 각각 위치하는 최외곽 단위셀에 SRS 분리막 대비 두께가 상대적으로 얇은 절연 코팅층이 형성되어 있는 바, 전극조립체의 두께가 상대적으로 감소된 구조이고, 상기 감소된 두께만큼 활물질의 도포량을 증가 시킬 수 있으므로, 상대적으로 고 에너지밀도의 구현이 가능하다.
또한, 절연 코팅층은, 전지케이스 내면에 대해 전극조립체의 최외곽 전극이 대전하는 것을 효과적으로 방지함으로써, 앞서 설명한 전극조립체의 절연성 담보와 접촉 저항 최소화가 달성될 수 있다.
상기 절연 코팅층은 전극조립체의 두께를 최소화 하면서도 절연에 대한 신뢰성이 담보될 수 있는 두께로 이루어질 수 있으며, 상세하게는 상기 절연 코팅층의 두께가 SRS 분리막 두께의 10% 내지 90%의 범위로 이루어질 수 있다.
이러한 절연 코팅층은 세라믹 분말과 바인더의 혼합물인 세라믹 코팅층을 최외측 전극판 상에 부가하여 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 세라믹 코팅층은 세라믹 분말을 최외측 전극판 상에 산포한 후 가압하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 산포를 통하여 고르게 분산된 세라믹 코팅층을 얻을 수 있으며, 가압 공정으로 두께가 균일한 코팅층을 얻을 수 있게 된다.
또한, 가압 공정을 거치며 세라믹 코팅층을 구성하는 분말들이 충진되어 세라믹 코팅층의 두께가 더욱 감소되는 효과와 이에 따라 세라믹 코팅층의 강도 또한 증가될 수 있다.
상기 세라믹 코팅층을 구성하는 물질은 Al2O3, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), Resin 및 hafnia (HfO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹 분말을 포함할 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 절연 코팅층은 절연성 유기물을 최외측 전극판 상에 부가하여 형성될 수 있다.
상기 절연성 유기물은 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무 및 불소 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이들만으로 한정되지 않는 것은 물론이다.
본 명세서에서 전극판은 집전체에 양극 활물질을 포함하는 양극 합제가 도포되어 있는 양극판 및 집전체에 음극 활물질을 포함하는 음극 합제가 도포되어 있는 음극판을 모두 지칭한다.
기본적으로, 본 발명의 용어인 "양면 전극판"은 집전체의 양면에 모두 전극 합제가 도포되어 있는 전극판을 의미한다.
또한, 본 발명의 용어인 "단면 전극판"은 집전체의 일면에 전극 합제가 도포되어 있지만, 상기 집전체의 타면에는 전극 합제가 도포되어 있지 않은 전극판을 의미한다.
이에 대하여, 상기 최외곽 단위셀에서 최외측 전극판은 집전체의 양면에 활물질 코팅층이 형성되어 있는 구조로 이루어져 있을 수 있고;
상기 최외측 전극판에서 전지케이스의 내면에 대면하는 활물질 코팅층 상에 절연 코팅층이 도포되어 있을 수 있다.
다만, 상기 양면 전극판이 최외곽 단위셀의 최외측에 배치될 경우, 전지케이스와 대면하는 전극 활물질 코팅층은 상호 반대 극성의 전극과 직접 대면하는 코팅 층이 아닌 바, 전지셀의 용량 발현에 크게 기여하기 어렵다.
이에, 본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 상기 전지셀은, 최외곽 단위셀에서 최외측 전극판이 SRS 분리막에 대면하는 집전체의 일면에 활물질 코팅층이 형성되어 있고, 전지케이스의 내면에 대면하는 집전체의 타면에 절연 코팅층이 도포되어 있는 단면 전극판의 형태일 수 있다.
한편, 이러한 구성을 포함하는 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들이 동일한 극성으로 이루어진 바이셀일 수 있다.
구체적으로, 상기 바이셀은 양면 전극판, 분리막, 양면 전극판, 분리막 및 양면 전극판이 차례로 적층된 구조일 수 있으며, 상기 바이셀이 전극조립체의 최외곽에 배치될 경우 단면 전극판, 분리막, 양면 전극판, 분리막 및 양면 전극판이 차례로 적층된 구조일 수 있다.
또한, 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들이 반대 극성으로 이루어진 풀셀일 수 있다.
구체적으로, 상기 풀셀은 양면 전극판, 분리막 및 양면전극판이 차례로 적층된 구조일 수 있으며, 상기 풀셀이 전극조립체의 최외곽에 배치될 경우 단면 전극판, 분리막 및 양면전극판이 차례로 적층된 구조일 수 있다.
이러한 단위셀은 전력을 발생시킬 수 있는 기본 단위로써, 다양한 방식으로 이들을 조합하여 전극조립체를 구성할 수 있다.
이에 대하여, 전극조립체를 구성하기 위하여 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들 중에서 하나의 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합된 구조이며, 상기 최외곽 단위셀은 전지케이스의 내면에 대면하는 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합되어 있지 않은 것으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체의 예로서, 상기 전극조립체는 긴 시트형의 분리필름상에 단위셀을 배열한 상태로, 분리필름을 권취하여, 단위셀 간의 분리필름을 사이에 두고 적층된 스택/폴딩 구조일 수 있다. 이러한 스택/폴딩 구조는 공정의 자동화가 용이한 장점을 가진다.
상세하게는, 상기 전극조립체는 단위셀 사이에 PVDF등의 접착제가 도포되어 있는 분리막을 개재한 후, 열융착으로 상호 적층한 형태의 스택/라미네이션 구조일 수 있다. 이러한 구조는, 분리필름의 두께에 따른 전극조립체의 체적증가가 없다는 장점이 있으며, 상기 최외곽 단위셀은 전지케이스의 내면에 대면하는 집전체의 일면에 본 발명에 따른 절연 코팅층이 형성되므로, SRS 분리막이 접합되어 있지 않을 수 있다.
본 발명의 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어질 수 있으며, 상세하게는, 외층인 제 1 수지층, 물질의 투과를 차단하는 중간층인 금속층, 및 열 융착성 수지로 이루어진 내층인 제 2 수지층을 포함하고 있다.
상기 제 1 수지층은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 것이 필요하다. 그러한 측면에서 수지 외곽층의 고분자 수지로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 연신 나일론 필름이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 금속층은 가스, 습기 등 이물질의 유입 내지 누출을 방지하는 기능 이외에 전지케이스의 강도를 향상시키는 기능을 발휘할 수 있도록, 상세하게는 알루미늄이 사용될 수 있다.
상기 제 2 수지층의 분자 수지로는 열융착성(열접착성)을 가지고, 전해액의 침입을 억제하기 위해 흡습성이 낮으며, 전해액에 의해 팽창하거나 침식되지 않는 폴리올레핀(polyolefin)계 수지가 바람직하게 사용될 수 있으며, 더욱 상세하게는 무연신 폴리프로필렌(CPP)이 사용될 수 있다.
일반적으로 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 금속과의 접착력이 낮으므로, 상기 금속층과의 접착력을 향상시키기 위한 방안으로서, 상세하게는 상기 금속층과 수지 실란트층 사이에 접착층을 추가로 포함하여 접착력 및 차단 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 접착층의 소재로는, 예를 들어, 우레탄(urethane)계 물질, 아크릴(acryl)계 물질, 열가소성 일래스토머(elastomer)를 함유하는 조성물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 상기한 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공한다.
상기 전지셀은 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 이차전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 이차전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 이차전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극판, 음극판, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.
상기 양극판은, 예를 들어, 양극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체 및 연장 집전부는, 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 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 및 연장 집전부는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극판의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극판은 음극 집전체 및/또는 연장 집전부 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.
상기 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체 및/또는 연장 집전부는, 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 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 분리막은 양극판과 음극판 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 마이크로미터이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 마이크로미터다. 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.
상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 비수 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 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 전지팩, 또는 상기 전지팩을 둘 이상 포함하는 전지모듈, 또는 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은, 둘 이상의 단위셀들이 적층되어 있는 구조에서 상기 단위셀들 중 최외곽에 각각 위치하는 최외곽 단위셀에 분리막 대비 두께가 상대적으로 얇은 절연 코팅층이 형성되어 있는 바, 전극조립체의 두께가 상대적으로 감소된 구조이고, 상기 감소된 두께만큼 활물질의 도포량을 증가 시킬 수 있으므로, 상대적으로 고 에너지밀도의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 5는 도2에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 6는 도3에 따른 전지셀의 수직 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단위셀의 수직 단면도이다;
도 5는 도2에 따른 전지셀의 수직 단면도이다;
도 6는 도3에 따른 전지셀의 수직 단면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀의 모식도가 도시되어 있다.
본 발명에 따른 전지셀(10)은 전극조립체(1)와 전해액(도시하지 않음)이 함께 라미네이트 시트의 전지케이스(2)에 수납된 상태로 밀봉된 구조의 파우치형 전지셀이다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라 전극조립체의 최외측에 위치하는 단위셀의 수직 단면이 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 전극조립체를 구성하는 단위셀들 중에서 최외곽에 위치하는 바이셀(100)은 절연 코팅층/양면 양극판/분리막/양면 음극판/분리막/양면 양극판의 단위 구조를 가지는 A형 바이셀(100a)일 수 있고, 절연 코팅층/양면 음극판/분리막/양면 양극판/분리막/양면 음극판의 단위 구조를 가지는 C형 바이셀(100c)일 수 있다.
구체적으로, A형 바이셀(100a)의 경우, 절연 코팅층(101a), 양면 양극판(103a), 분리막(104a), 양면 음극판(102a), 분리막(104a'), 양면 양극판(103a')이 차례로 적층된 구조로 이루어져 있으며, C형 바이셀(100c)의 경우, 절연 코팅층(101c), 양면 음극판(102c), 분리막(104c), 양면 양극판(103c), 분리막(104c') 및 양면 음극판(102c')이 차례로 적층된 구조일 수 있다.
분리막들(104a, 104a', 104c, 104c')은 무기물 코팅층이 폴리올레핀 계열 분리막 기재의 표면 및/또는 기재 중에 형성되는 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막이다.
도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 전극조립체의 최외측에 위치하는 단위셀의 수직 단면이 모식적으로 도시되어 있다.
전극조립체를 구성하는 단위셀들 중에서 최외곽에 위치하는 단위셀로, 바이셀(200a)는 절연 코팅층(201a), 단면 양극판(203a), 분리막(204a), 양면 음극판(202a), 분리막(204a') 및 양면 양극판(203a')이 차례로 적층되어 있다.
단면 양극판(203a)은 양면 음극판(202a)과 대면하는 방향을 기준으로 양극 집전체(205a)의 일면에 양극 활물질이 도포되어 있으며, 양면 양극판(203a')은 집전체의 양면에 양극 활물질이 도포되어 있고, 양면 음극판(202a) 또한 집전체의 양면에 음극 활물질이 도포되어 있다.
상기 바이셀(200)은 상기한 바이셀(200a)의 구조에 한정되지 않으며, 절연 코팅층(201c), 단면 음극판(202c), 분리막(204c), 양면 양극판(203c), 분리막(204c') 및 양면 음극판(202c')이 차례로 적층된 바이셀(200c)의 구조 또한 도3에 도시되어 있다.
마찬가지로, 분리막들(204a, 204a', 204c, 204c')은 무기물 코팅층이 폴리올레핀 계열 분리막 기재의 표면 및/또는 기재 중에 형성되는 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막이다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 단위셀이 도시된 도 4를 참조하면, 전극 조립체를 구성하는 단위셀 중 최외곽에 위치하는 단위셀로, 풀셀(300)이 도시되어 있으며, 상기 풀셀(300)은 절연 코팅층(301a), 양면 양극판(302a), 분리막(304a) 및 양면 음극판(303a)의 순서로 양면 전극판을 포함하는 단위 구조를 가질 수 있고, 절연 코팅층(301a'), 단면 양극판(302a'), 분리막(304a'), 양면 음극판(303a')의 순서로 단면 전극판을 포함하는 단위 구조를 가질 수 있다.
상기 풀셀(300)의 전극판들은 반대 극성으로 이루어져 있으므로, 양극과 음극의 위치는 필요에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.
도 5는 도 2에 따른 단위셀이 최외곽에 위치하는 스택/라미네이션형 전극조립체가 전지케이스에 내장된 파우치형 전지셀의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
또한, 도 6는 도 3에 따른 단위셀이 최외곽에 위치하는 스택/라미네이션형 전극조립체가 전지케이스에 내장된 파우치형 전지셀의 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
먼저 도 5를 참조하면, 양면 전극판(403, 404)을 포함하는 도 2의 바이셀(100)이 최외곽에 배치된 전극조립체가 전지케이스에 내장되어 있으며, 상기 바이셀들(403, 404)의 최외측에는 절연 코팅층(421, 422)이 각각 형성되어 있다.
절연 코팅층(421, 422)은 최외곽 단위셀(403, 404)의 최외측 전극판 상에서 전지케이스(450)의 내면과 대면하고 있으므로, 상기 절연 코팅층(421, 422)은 전지케이스 내면에 대해 전극조립체의 최외곽 전극판이 대전하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이러한 구조는, 전극조립체의 절연성 담보와 접속 저항을 최소화시켜 전지셀의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 6를 참조하면, 단면 전극판(403', 404')을 포함하는 도 3의 바이셀(200)이 최외곽에 단위셀로 각각 배치되어 있으며, 상기 바이셀(403', 404')의 최외측에는 절연 코팅층(421', 422')이 각각 형성되어 있다.
마찬가지로, 도 6에 따른 전지셀은 절연 코팅층(421', 422')이 전지케이스의 내면과 대면하고 있는 구조로 이루어져 있다. 이에 따라 전지케이스 내면과 전극조립체의 최외곽 전극판이 대전하는 것이 효과적으로 방지되어, 전극조립체의 절연성의 담보와 접속 저항이 최소화될 수 있고, 전지셀의 안정성이 향상될 수 있다.
상기한 도 5 와 도6의 전극조립체는 각각의 바이셀들(403, 411, 412, 413, 414, 404, 403', 411', 412', 413', 414', 404') 사이의 계면에는 분리막(410, 410')이 개재되어 있고, 이 분리막(410, 410')은 바이셀들(403, 411, 412, 413, 414, 404, 403', 411', 412', 413', 414', 404')의 적층 시, 열융착에 의해 바이셀들(403, 411, 412, 413, 414, 404, 403', 411', 412', 413', 414', 404')의 적층 계면에 높은 접착력을 제공한다.
상기 분리막(410, 410')은 SRS 분리막일 수 있으며, 단위셀에 포함된 SRS 분리막 대비 단위셀간에 개재되어 높은 접착력을 제공하는 분리막의 두께는 더 두꺼울 수 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Claims (16)
- 둘 이상의 단위셀들이 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 전지케이스의 내부에 밀봉되어 있는 전지셀로서,
상기 단위셀들 각각은, 다공성 필름 기재의 양면에 유/무기 복합 코팅층이 도포된 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막이 개재되어 있는 상태에서, 하나 이상의 양극판과 하나 이상의 음극판이 접합되어 있는 구조로 이루어져 있고;
상기 단위셀들 중에서 최외곽에 각각 위치하는 최외곽 단위셀은, 전지케이스의 내면에 대면하는 최외측 전극판 상에 절연 코팅층이 도포되어 있고, 상기 절연 코팅층이 전지케이스의 내면에 접하는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 2 항에 있어서, 상기 라미네이트 시트는, 외층인 제 1 수지층, 물질의 투과를 차단하는 중간층인 금속층, 및 열융착성 수지로 이루어진 내층인 제 2 수지층을 포함하고 있는 것을 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들이 동일한 극성으로 이루어진 바이셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들이 반대 극성으로 이루어진 풀셀인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 코팅층은 세라믹 분말과 바인더의 혼합물인 세라믹 코팅층을 최외측 전극판 상에 부가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 코팅층은 절연성 유기물을 최외측 전극판 상에 부가하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 6 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 Al2O3, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), Resin 및 hafnia (HfO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 세라믹 분말을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 7 항에 있어서, 상기 절연성 유기물은 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무 및 불소 고무에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서,
상기 최외곽 단위셀에서 최외측 전극판은 집전체의 양면에 활물질 코팅층이 형성되어 있는 구조로 이루어져 있고;
상기 최외측 전극판에서 전지케이스의 내면에 대면하는 활물질 코팅층 상에 절연 코팅층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀. - 제 1 항에 있어서, 상기 최외곽 단위셀에서 최외측 전극판은, SRS 분리막에 대면하는 집전체의 일면에 활물질 코팅층이 형성되어 있고, 전지케이스의 내면에 대면하는 집전체의 타면에는 절연 코팅층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 코팅층의 두께는 SRS 분리막의 두께보다 상대적으로 얇은 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연 코팅층의 두께는 SRS 분리막 두께의 10% 내지 90%의 범위인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항에 있어서, 상기 단위셀은 양측 단부에 위치한 전극판들 중에서 하나의 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합된 구조이며, 상기 최외곽 단위셀은 전지케이스의 내면에 대면하는 전극판의 외면에 SRS 분리막이 접합되어 있지 않은 것을 특징인 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 6 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 세라믹 분말을 최외측 전극판 상에 산포한 후 가압하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전지셀.
- 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나에 따른 전지셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170008378A KR102215833B1 (ko) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170008378A KR102215833B1 (ko) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180085139A true KR20180085139A (ko) | 2018-07-26 |
KR102215833B1 KR102215833B1 (ko) | 2021-02-16 |
Family
ID=63047889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170008378A KR102215833B1 (ko) | 2017-01-18 | 2017-01-18 | 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102215833B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200077195A (ko) | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 주식회사 엘지화학 | 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 그의 제조방법 |
CN112687834A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 一种电芯、电芯的制作方法和电池 |
WO2023090980A1 (ko) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 단면 전극, 이를 포함하는 전극 조립체, 및 단면 전극 제조 방법 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150028457A (ko) * | 2013-09-06 | 2015-03-16 | 주식회사 엘지화학 | 최외각면에 절연성 물질이 부가되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150083258A (ko) * | 2014-01-09 | 2015-07-17 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150083281A (ko) * | 2014-01-09 | 2015-07-17 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150131513A (ko) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20160075197A (ko) * | 2014-12-19 | 2016-06-29 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 |
-
2017
- 2017-01-18 KR KR1020170008378A patent/KR102215833B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150028457A (ko) * | 2013-09-06 | 2015-03-16 | 주식회사 엘지화학 | 최외각면에 절연성 물질이 부가되어 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150083258A (ko) * | 2014-01-09 | 2015-07-17 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150083281A (ko) * | 2014-01-09 | 2015-07-17 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20150131513A (ko) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 주식회사 엘지화학 | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
KR20160075197A (ko) * | 2014-12-19 | 2016-06-29 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200077195A (ko) | 2018-12-20 | 2020-06-30 | 주식회사 엘지화학 | 전극조립체, 그를 포함하는 이차전지 및 그의 제조방법 |
CN112687834A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-20 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 一种电芯、电芯的制作方法和电池 |
CN112687834B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-11-15 | 珠海冠宇动力电池有限公司 | 一种电芯、电芯的制作方法和电池 |
WO2023090980A1 (ko) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 단면 전극, 이를 포함하는 전극 조립체, 및 단면 전극 제조 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102215833B1 (ko) | 2021-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102101906B1 (ko) | 조립 가이드 기능의 체결 부재를 포함하는 전지팩 | |
CN107431232B (zh) | 包含位于空隙部分的电极接头与电极引线之间的联结部的电极组件 | |
KR101822841B1 (ko) | 탭-리드 결합부가 일측에 접하는 구조를 가진 전극조립체를 포함하는 전지 셀 및 이의 제조방법 | |
KR101154881B1 (ko) | 바이폴라 셀을 포함하는 이차전지 | |
KR101667520B1 (ko) | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR101408539B1 (ko) | 이차전지용 파우치 및 파우치형 이차전지 | |
KR101643593B1 (ko) | 전해액 함침성이 향상된 스택-폴딩형 전극조립체 및 이의 제조방법 | |
KR20170055144A (ko) | 이중 절곡 구조의 실링부를 포함하는 파우치형 전지셀 | |
KR101881584B1 (ko) | 무기물 코팅부와 점착부가 형성된 분리막을 포함하는 단위셀 및 이를 포함하는 전극조립체 | |
KR101519372B1 (ko) | 전지셀 제조 장치 | |
KR101650053B1 (ko) | 무기물 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR20170043240A (ko) | 집전체 중심 부위에 높은 활물질 로딩량을 가지는 전극을 포함하는 전극조립체 | |
KR101414334B1 (ko) | 고전압 전기화학 소자 및 이의 제조방법 | |
KR102028737B1 (ko) | 절곡 구조의 전극 리드를 포함하는 파우치형 전지셀 | |
KR102215833B1 (ko) | 절연 코팅층을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 | |
KR102070907B1 (ko) | 충방전 시 발생하는 가스를 수용할 수 있는 잉여부를 포함하는 전지셀 | |
KR102025564B1 (ko) | 전지 소자들 사이에 개재되어 있는 단위셀을 포함하는 전극조립체 | |
KR101464966B1 (ko) | 전극리드-전극 탭 결합부로 이루어진 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학 셀 | |
KR20170022289A (ko) | 활물질 로딩량의 구배를 가진 전극을 포함하는 전극조립체 | |
KR20170027976A (ko) | 점진적으로 증가하는 전극 로딩 구조의 전지셀 | |
KR20150083237A (ko) | 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR101645463B1 (ko) | 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR102225091B1 (ko) | 고용량화를 위한 분리막 구조를 가진 전극조립체 및 이를 포함하는 전지셀 | |
KR101661254B1 (ko) | 하이브리드 스택-폴딩형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 | |
KR101684381B1 (ko) | 안전 분리막을 가진 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |