KR20190005425A - 이차전지 - Google Patents

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KR20190005425A
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름이 구비되는 전극조립체를 포함하며, 상기 전극조립체는, 상기 분리필름 중 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름에 각각 적층되는 보호단위체를 포함하고, 상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름으로부터 차례로 제2 보호전극, 분리막 및 제1 보호전극으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 제2 보호전극은 제2 집전체, 및 상기 제2 집전체의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지고, 상기 내측면은 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면일 수 있다.

Description

이차전지{Secondary Battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 특히 침상 관통시 발생하는 쇼트전류를 분산시켜서 안전성을 확보할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
상기한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 파우치형 이차전지는 전극조립체, 전해액, 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다. 그리고 상기 전극조립체는 복수의 전극과 복수의 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가지며, 상기 복수의 전극은 양극과 음극으로 구비된다.
그러나 상기한 이차전지는 침상 관통시 전극조립체의 양극과 음극이 단락되면서 과도한 쇼트전류가 흐르게 되고, 이 쇼트전류로 인해 높은 발열이 발생하면서 발화 또는 폭발이 발생하는 문제점이 있었다.
특허등록번호 제10-0958649호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 침상 관통시 발생하는 과도한 쇼트전류를 분산시켜서 열량을 크게 감소시키며, 이에 따라 발화 또는 폭발을 방지할 수 있는 이차전지를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름이 구비되는 전극조립체를 포함하며, 상기 전극조립체는, 상기 분리필름 중 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름에 각각 적층되는 보호단위체를 포함하고, 상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름으로부터 차례로 제2 보호전극, 분리막 및 제1 보호전극으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 제2 보호전극은 제2 집전체, 및 상기 제2 집전체의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지고, 상기 내측면은 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면일 수 있다.
상기 보호단위체는 침상 관통으로 인한 상기 전극조립체의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 상기 제2 보호전극으로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시켜서 열량을 감소시킬 수 있다.
상기 제1 보호전극은 제1 집전체와, 상기 제1 집전체의 양면에 구비되는 제1 전극활물질부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름이 구비되는 전극조립체를 포함하며, 상기 전극조립체는, 상기 분리필름 중 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름에 각각 적층되는 보호단위체를 포함하고, 상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름으로부터 차례로 제2 보호전극, 분리막 및 제1 보호전극으로 적층되는 구조를 가지며, 상기 제2 보호전극은 제2 집전체, 및 상기 제2 집전체의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지되, 상기 제2 집전체의 내측면은 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면이고, 상기 제1 보호전극은 제1 집전체와, 상기 제1 집전체의 내측면에 제1 활물질이 코팅되는 제1 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지되, 상기 제1 집전체의 내측면에는 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면일 수 있다.
상기 보호단위체는 침상 관통으로 인한 상기 전극조립체의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 단면 코팅 구조를 가진 상기 제2 보호전극과 상기 제1 보호전극으로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시켜서 열량을 감소시킬 수 있다.
상기 복수개의 기본단위체는 동일한 극성의 전극이 양단에 위치한 바이셀(bicell)로 구비되되, 상기 전극조립체의 최상단과 최하단에 위치한 상기 바이셀의 양단은 제1 전극이 위치할 수 있다.
상기 제2 집전체는 Cu, Al, Ni, Fe, 및 Pb 중 어느 하나의 금속으로 마련될 수 있다.
상기 제2 집전체는 Al의 금속으로 마련될 수 있고, 상기 제1 집전체는 Cu의 금속으로 마련될 수 있다.
상기 제1 전극과 제1 보호전극은 음극이고, 상기 제2 전극과 제2 보호전극은 양극일 수 있다.
상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체를 감싸는 보호필름을 포함할 수 있다.
상기 제2 보호전극에 포함된 제2 집전체의 두께는 상기 기본단위체의 제2 전극에 포함된 제2 집전체의 두께 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 상기 최외각 분리필름에 결합되지 않거나 또는 상기 기본단위체 내에서 상기 제1 전극과 분리막 또는 제2 전극과 분리막의 결합력 보다 작은 결합력으로 상기 최외각 분리필름에 결합될 수 있다.
상기 보호단위체가 적층된 전극조립체를 수용하는 케이스를 더 포함하며, 상기 전극조립체는 상기 보호단위체가 상기 케이스의 내측 표면을 향한 상태로 상기 케이스에 수용될 수 있다.
상기 보호필름은 상기 분리필름의 말단부에 일체로 연결된 상태로 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체를 감쌀 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명의 이차전지는 제1 보호전극, 분리막 및 제2 보호전극을 포함하는 보호단위체를 포함하되, 상기 제2 보호전극은 일면에만 전극활물질이 코팅된 단면 코팅 구조를 가지는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 침상 관통으로 인한 전극조립체의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 상기 제2 보호전극으로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시킬 수 있다. 즉, 쇼트 전류를 상기 제2 보호전극으로 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 쇼트 전류에 의해 발생하는 열량을 크게 감소시킬 수 있고, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지하여 안전성을 크게 확보할 수 있다.
둘째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체에서 제1 보호전극은 양면에 전극활물질이 코팅된 구조를 가지는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 보호 단위체의 강도를 높일 수 있고, 특히 이차전지에 포함된 제1 전극을 제1 보호전극으로 사용할 수 있어 사용의 편의성과 효율성을 높일 수 있다.
셋째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체에서 제1 보호전극은 일면에만 전극활물질이 코팅된 단면 코팅 구조를 가지는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 침상 관통으로 인한 전극조립체의 쇼트시 발생하는 쇼트전류를 상기 침상을 통해 제1 및 제2 보호전극으로 동시에 바이패스(bypass)시킬 수 있다. 즉, 쇼트 전류를 상기 제1 및 제2 보호전극으로 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 쇼트 전류에 의해 발생하는 열량을 크게 감소시킬 수 있고, 그 결과 발화 또는 폭발을 크게 방지하여 안전성을 크게 확보할 수 있다.
넷째: 본 발명의 이차전지의 기본단위체는 동일한 극성의 전극이 양단에 위치한 바이셀로 구비되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 복수개의 기본단위체를 제1 방향으로 적층하여 전지용량을 크게 확보할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체에서 제2 보호전극의 제2 집전체는 Al으로 형성하고, 제1 보호전극의 제1 집전체는 Cu로 형성하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 쇼트 전류를 보다 안정적으로 바이패스 시켜서 열량을 낮출 수 있다.
여섯째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체는 분리필름의 말단부에 연결된 보호필름에 의해 보호되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 외부 충격으로부터 보호단위체를 보호할 수 있고, 안정된 고정력을 얻을 수 있다.
일곱째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체에서 제2 보호전극의 제2 집전체 두께는 기본단위체에 포함된 제2 전극의 제2 집전체 보다 크게 형성하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 쇼트 전류를 보다 안정적으로 바이패스시킬 수 있고, 그 결과 발화 또는 폭발을 크게 방지할 수 있다.
여덟째: 본 발명의 이차전지의 보호단위체는 최외각 분리필름에 결합되지 않거나 또는 작은 결합력으로 상기 최외각 분리필름에 결합되는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 최외각 분리필름으로부터 상기 보호단위체를 쉽게 분리시킬 수 있다.
아홉째: 본 발명의 이차전지는 보호단위체가 적층된 전극조립체를 케이스에 수용하되, 상기 보호단위체가 케이스의 내측 표면을 향한 상태로 수용하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 상기 케이스를 관통한 침상은 상기 보호단위체를 관통하고, 이에 따라 쇼트 전류를 안정적으로 바이패스시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 적층 전 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 적층 후 상태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 보호단위체를 도시한 확대 단면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체에 침상이 관통한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100), 전해액(미도시), 및 상기 전극조립체(100)와 전해액을 수용하는 케이스(130)를 포함한다.
전극조립체
상기 전극조립체(100)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름(130)을 포함한다.
상기 복수개의 기본단위체는 동일한 극성의 전극이 양단에 위치한 바이셀(bicell)로 구비되되, 상기 전극조립체(100)의 최상단과 최하단에 위치한 상기 바이셀의 양단은 제1 전극이 위치한다. 예를 들면, 상기 복수개의 기본단위체는 제1 바이셀(110)과 제2 바이셀(120)을 포함하며, 상기 제1 바이셀(110)은 제1전극(10), 분리막(20), 제2 전극(30), 분리막(20) 및 제1 전극(10)이 순차적으로 적층되는 5층 구조를 가지고, 상기 제2 바이셀(120)은 제2 전극(30), 분리막(20), 제1 전극(10), 분리막(20) 및 제2 전극(30)이 순차적으로 적층되는 5층 구조를 가진다.
이와 같은 전극조립체(100)는 상기 제1 바이셀(110)과 상기 제2 바이셀(120)을 교대로 적층되면서 형성되되, 상기 전극조립체(100)의 최외각(최상단과 최하단)에는 제1 바이셀(110)이 적층된다.
상기 분리필름(130)는 상기 제1 바이셀(110)과 상기 제2 바이셀(120) 사이에 개재되는 것으로, 긴 시트 형태를 가지며, 상면에 상기 제1 바이셀(110)과 상기 제2 바이셀(120)이 교대로 적층될 수 있도록 배치된다. 예를 들면, 상기 분리필름(130)은 도 2를 참조하면, 왼쪽부터 오른쪽 방향으로 제1 바이셀(110), 제1 바이셀(110), 제2 바이셀(120), 제2 바이셀(120) 및 제1 바이셀(110) 순으로 배치된다. 그리고 상기 분리필름(130)은 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 감으면 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 분리필름(130)이 사이에 개재된 상태로 제1 바이셀(110), 제2 바이셀(120), 제1 바이셀(110), 제2 바이셀(120) 및 제1 바이셀(110)이 순차적으로 적층되면서 전극조립체(100)를 제조할 수 있다. 이때 분리필름(130)의 말단부는 적층된 전극조립체(100)의 외측에 1회 이상 감겨지면서 전극조립체(100)를 보호할 수 있다.
여기서 상기 제1 전극(10)은 음극이고, 상기 제2 전극(30)은 양극일 수 있다.
케이스
상기 케이스(200)는 전극조립체 및 전해액을 밀봉되게 수용하기 위한 것으로, 전극조립체(100) 및 전해액을 수용하는 수용부(210)와, 상기 수용부(210)를 밀봉되게 실링하는 실링부(220)를 포함한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체에 침상 관통시 발생하는 쇼트전류를 바이패스, 즉 분산시켜서 열량을 감소시키고, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지하여 안전성을 확보하는 보호단위체(140)를 포함한다.
보호단위체
상기 보호단위체(140)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름(130)에 각각 적층되고, 상기 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름(130)으로부터 차례로 제2 보호전극(141), 분리막(142) 및 제1 보호전극(143)으로 적층되는 구조를 가진다.
상기 제2 보호전극(141)은 단면 코팅 구조를 가진다. 예를 들면, 상기 제2 보호전극(141)은 제2 집전체(141a), 및 상기 제2 집전체(141a)의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부(141b)를 포함하며, 상기 제2 집전체(141a)의 내측면은 상기 전극조립체(100)의 중심을 바라보는 면이다. 한편, 상기 제2 집전체(141a)의 외측면은 제2 전극활물질이 없는 무지부가 형성된다.
이와 같은 제2 보호전극(141)은 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 내측면에 코팅된 제2 전극활물질부(141b)과 최외각 분리필름(130)에 접하는 제1 바이셀(110)의 제1 전극(10)과의 상호 반응을 통해 전지 용량을 높이는 한편, 침상(1) 관통으로 인한 상기 전극조립체(100)의 쇼트 발생시 상기 침상(1)을 통해 연결되는 상기 제2 보호전극(141)으로, 보다 상세하게는 상기 제2 보호전극(141)의 제2 집전체(141a) 외측면에 형성된 무지부 전체로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시켜서 열량을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 전극조립체(100)의 온도 감소로 인해 발화 또는 폭발을 방지할 수 있고, 그 결과 이차전지의 안정성을 크게 확보할 수 있다.
한편, 제1 보호전극(143)은 제2 보호전극(141)을 보호하기 위한 것으로, 제1 집전체(143a), 및 상기 제1 집전체(143a)의 양면에 구비되는 제1 전극활물질부(143b)를 포함한다.
여기서 제1 보호전극(143)은 음극이고, 제2 보호전극(141)은 양극일 수 있다.
한편, 제2 집전체(141a)는 쇼트전류를 보다 안정적으로 분산시키기 위해 Cu, Al, Ni, Fe, 및 Pb 중 어느 하나의 금속으로 마련될 수 있으며, 특히 쇼트 전류의 분산력을 크게 높일 수 있는 Al의 금속으로 마련될 수 있다.
한편, 제1 집전체(143a)는 제2 보호전극(141)을 보다 안정적으로 보호하기 위해 Cu의 금속으로 마련될 수 있다.
한편, 상기 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체(140)의 보호하기 위해 보호필름(131)을 포함할 수 있으며, 상기 보호필름(131)은 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체(140)를 포함한 상태로 전극조립체(100)를 1회 이상 감싸게 된다. 여기서 상기 보호필름(131)과 상기 분리필름(130)은 동일한 소재로 형성된다.
한편, 상기 보호단위체(140)는 상기 전극조립체(100)의 상기 최외각 분리필름(130)에 결합되지 않거나 또는 상기 기본단위체 내에서 상기 제1 전극(10)과 분리막(20) 또는 제2 전극(30)과 분리막(20)의 결합력 보다 작은 결합력으로 상기 최외각 분리필름(130)에 결합된다.
즉, 상기 기본단위체와 상기 보호단위체(140)의 접착력 차이로 인해 상기 최외각 분리필름(130)으로부터 상기 보호단위체(140)를 쉽게 분리시킬 수 있다. 이때 상기 기본단위체와 상기 보호단위체(140)의 접착력 차이로 인해 기본단위체의 전극과 분리막의 박리 현상을 방지할 수 있다.
한편, 보호단위체(140)를 포함하는 전극조립체(100)는 상기 케이스(200)에 수용할 때 상기 보호단위체(140)가 상기 케이스(200)의 내측 표면(도 1에서 보았을 때 내측 상면 또는 하면)을 향한 상태로 상기 케이스(200)에 수용된다. 즉, 침상 관통에 발생할 가능성이 높은 부분을 향하게 보호단위체(140)를 배치한다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지는 보호단위체(140)를 포함하는 전극조립체(100)를 구비함으로써 침상관통시 발생하는 쇼트 전류를 보다 효과적으로 분산시킬 수 있고, 이에 따라 전극조립체의 열량을 크게 감소시킬 수 있으며, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지하여 안전성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 형태와 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100')를 포함하고, 상기 전극조립체(100')는 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름(130)을 포함한다.
상기 복수개의 기본단위체는 동일한 극성의 전극이 양단에 위치한 바이셀(bicell)로 구비되되, 상기 전극조립체(100')의 최상단과 최하단에 위치한 상기 바이셀의 양단은 제1 전극이 위치한다. 즉, 상기 복수개의 기본단위체는 제1 바이셀(110)과 제2 바이셀(120)(도 6에서는 미도시 됨)을 포함한다.
여기서 상기 복수개의 기본단위체는 앞에서 설명한 제1 실시예의 복수개의 기본단위체와 동일한 구성과 기능을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체(100')에 침상 관통시 발생하는 쇼트전류를 바이패스, 즉 분산시켜서 열량을 감소시키고, 그 결과 발화 또는 폭발을 방지하여 안전성을 확보하는 보호단위체(140')를 포함하며, 상기 보호단위체(140')는 상기 전극조립체(100')의 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름(130)에 각각 적층되고, 상기 전극조립체(100')의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름(130)으로부터 차례로 제2 보호전극(141), 분리막(142) 및 제1 보호전극(143')으로 적층되는 구조를 가진다.
상기 제2 보호전극(141)은 제2 집전체(141a), 및 상기 제2 집전체(141a)의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부(141b)를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지며, 상기 제2 집전체(141a)의 내측면은 상기 전극조립체(100)의 중심을 바라보는 면이다.
상기 제1 보호전극(143')은 제1 집전체(143a)와, 상기 제1 집전체(143a)의 내측면에 제1 활물질이 코팅되는 제1 전극활물질부(143b)를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지되, 상기 제1 집전체(143a)의 내측면에는 상기 전극조립체(100')의 중심을 바라보는 면일 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 보호단위체(140')는 제1 및 제2 보호전극(143')(141)을 한면에만 전극활물질이 코팅된 단면 코팅구조로 형성하며, 이에 따라 침상 관통으로 인한 상기 전극조립체(100')의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 상기 제1 및 제2 보호전극(143')(141)으로, 보다 정확하게는 상기 제1 및 제2 집전체(143a)(141a)로 쇼트(Short Circuit) 전류를 각각 바이패스(bypass)시켜서 열량을 크게 감소시킬 수 있으며, 그 결과 전극조립체(100')가 온도가 크게 감소되면서 발화 또는 폭발을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지는 보호단위체(140')를 포함하는 전극조립체(100')를 구비하되, 상기 보호단위체(140')의 제1 및 제2 보호전극(143')(141)은 한면에만 전극활물질이 코팅된 단면 코팅 구조로 형성함으로써 이차전지의 안전성을 크게 확보할 수 있다.
[본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 제2 보호전극(141)의 제2 집전체(141a)를 포함하되, 상기 제2 집전체(141a)의 두께는 상기 기본단위체의 제2 전극(30)에 포함된 제2 집전체의 두께 보다 크게 형성할 수 있으며, 이에 따라 상기 제2 보호전극(141)에 포함된 제2 집전체(141a)의 면적을 크게 확보하여 쇼트전류의 분산력을 크게 향상시킬 수 있고, 이에 따라 이차전지의 안전성을 보다 크게 확보할 수 있다.
[본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제4 실시예에 따른 이차전지는 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름(130)에 각각 적층되는 보호단위체(140)를 2개 이상 연속하여 적층할 수도 있다. 즉, 최외각 분리필름(130)에 2개 이상의 보호단위체(140)를 연속하여 적층하며, 이에 따라 침상 관통으로 인한 안전성을 크게 확보할 수 있다.
[본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지에서 보호필름(131)은 최외각 분리필름(130)의 말단부에 일체로 연결된 상태로 전극조립체(100)의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체(140)를 감싸게 된다.
즉, 본 발명의 제5 실시예에 따른 이차전지는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 보호필름이 일체로 연결된 분리필름(130)의 상면에 2개의 보호단위체(140)와 복수의 기본단위체를 배치한 다음, 상기 분리필름(130)을 권취하여 최상단 또는 최하단에 보호단위체(140)가 배치된 전극조립체(100)를 제조할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전극조립체
110: 제1 바이셀
120: 제2 바이셀
130: 분리필름
140: 보호단위체

Claims (15)

  1. 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름이 구비되는 전극조립체를 포함하며,
    상기 전극조립체는, 상기 분리필름 중 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름에 각각 적층되는 보호단위체를 포함하고,
    상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름으로부터 차례로 제2 보호전극, 분리막 및 제1 보호전극으로 적층되는 구조를 가지며,
    상기 제2 보호전극은 제2 집전체, 및 상기 제2 집전체의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지고,
    상기 내측면은 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면인 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호단위체는 침상 관통으로 인한 상기 전극조립체의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 상기 제2 보호전극으로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시켜서 열량을 감소시키는 이차전지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보호전극은 제1 집전체와, 상기 제1 집전체의 양면에 구비되는 제1 전극활물질부를 포함하는 이차전지.
  4. 분리막을 개재한 상태로 제1 전극과 제2 전극이 교대로 적층되는 복수개의 기본단위체와, 상기 복수개의 기본단위체가 반복적으로 적층되도록 감싸는 분리필름이 구비되는 전극조립체를 포함하며,
    상기 전극조립체는, 상기 분리필름 중 최상단 또는 최하단에 위치하는 최외각 분리필름에 각각 적층되는 보호단위체를 포함하고,
    상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 위치하는 상기 최외각 분리필름으로부터 차례로 제1 보호전극, 분리막 및 제2 보호전극으로 적층되는 구조를 가지며,
    상기 제2 보호전극은 제2 집전체, 및 상기 제2 집전체의 내측면에 제2 전극활물질이 코팅되는 제2 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지되, 상기 제2 집전체의 내측면은 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면이고,
    상기 제1 보호전극은 제1 집전체와, 상기 제1 집전체의 내측면에 제1 활물질이 코팅되는 제1 전극활물질부를 포함하는 단면 코팅 구조를 가지되, 상기 제1 집전체의 내측면에는 상기 전극조립체의 중심을 바라보는 면인 이차전지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보호단위체는 침상 관통으로 인한 상기 전극조립체의 쇼트 발생시 상기 침상을 통해 연결되는 단면 코팅 구조를 가진 상기 제2 보호전극과 상기 제1 보호전극으로 쇼트(Short Circuit) 전류를 바이패스(bypass)시켜서 열량을 감소시키는 이차전지.
  6. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 복수개의 기본단위체는 동일한 극성의 전극이 양단에 위치한 바이셀(bicell)로 구비되되, 상기 전극조립체의 최상단과 최하단에 위치한 상기 바이셀의 양단은 제1 전극이 위치하는 이차전지.
  7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 집전체는 Cu, Al, Ni, Fe, 및 Pb 중 어느 하나의 금속으로 마련되는 이차전지.
  8. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 집전체는 Al의 금속으로 마련되는 이차전지.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 집전체는 Cu의 금속으로 마련되는 이차전지.
  10. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 전극과 제1 보호전극은 음극이고, 상기 제2 전극과 제2 보호전극은 양극인 이차전지.
  11. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체를 감싸는 보호필름을 포함하는 이차전지.
  12. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 보호전극에 포함된 제2 집전체의 두께는 상기 기본단위체의 제2 전극에 포함된 제2 집전체의 두께 보다 크게 형성되는 이차전지.
  13. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 보호단위체는 상기 전극조립체의 상기 최외각 분리필름에 결합되지 않거나 또는 상기 기본단위체 내에서 상기 제1 전극과 분리막 또는 제2 전극과 분리막의 결합력 보다 작은 결합력으로 상기 최외각 분리필름에 결합되는 이차전지.
  14. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 보호단위체가 적층된 전극조립체를 수용하는 케이스를 더 포함하며,
    상기 전극조립체는 상기 보호단위체가 상기 케이스의 내측 표면을 향한 상태로 상기 케이스에 수용되는 이차전지.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 보호필름은 상기 분리필름의 말단부에 일체로 연결된 상태로 상기 전극조립체의 최상단 또는 최하단에 적층된 보호단위체를 감싸는 이차전지.
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