KR20210035591A - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20210035591A
KR20210035591A KR1020190117579A KR20190117579A KR20210035591A KR 20210035591 A KR20210035591 A KR 20210035591A KR 1020190117579 A KR1020190117579 A KR 1020190117579A KR 20190117579 A KR20190117579 A KR 20190117579A KR 20210035591 A KR20210035591 A KR 20210035591A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separator
electrode plate
plate
electrode assembly
positive electrode
Prior art date
Application number
KR1020190117579A
Other languages
English (en)
Inventor
임이레
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190117579A priority Critical patent/KR20210035591A/ko
Publication of KR20210035591A publication Critical patent/KR20210035591A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • 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
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463—Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 양극판, 상기 양극판에 대응하는 음극판, 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제를 포함하며, 상기 분리막은 상기 양극판 또는 상기 음극판을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 분리막과 제2 분리막을 포함하고, 상기 제1 분리막의 일단은 상기 양극판의 일단 또는 상기 음극판의 일단을 덮으면서 상기 제2 분리막의 일단을 향해 구부러진다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 분리막의 수축 환경에서도 양극과 음극을 격리하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차 전지에 대한 연구가 많이 행해지고 있다.
이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전기, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 모으고 있다.
휴대폰, 카메라 등의 소형 디바이스에는 하나의 전지셀이 팩킹되어 있는 소형 전지팩이 사용되나, 노트북, 전기 자동차 등의 중대형 디바이스에는 둘 또는 그 이상의 전지셀들을 병렬 및/또는 직렬로 연결한 전지팩이 팩킹되어 있는 중형 또는 대형 전지팩이 사용되고 있다.
리튬 이차 전지의 경우, 우수한 전기적 특성을 가지고 있음에 비해 안정성이 낮은 문제점이 있다. 예를 들어, 리튬 이차 전지는 과충전, 과방전, 고온에 노출, 전기적 단락 등 비정상적인 작동 상태에서 전지 구성 요소들인 활물질, 전해질 등의 분해 반응이 유발되어 열과 가스가 발생하고, 이로 인해 초래된 고온 고압의 조건은 상기 분해 반응을 더욱 촉진하여 발화 또는 폭발을 일으킬 수 있다. 특히, 고온 환경에서 분리막 수축에 따른 양극과 음극이 직접적으로 대면하여 쇼트 현상이 발생할 수 있다.
도 1은 종래의 전극 조립체에서 고온 환경에서 분리막 수축에 따라 쇼트 현상이 발생하는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 전극 조립체는 양극판(10), 음극판(30) 및 양극판(10)과 음극판(30) 사이에 위치하는 분리막(20)을 포함한다. 전극 조립체가 고온 환경에 놓이게 되면 분리막(20)이 수축하게 되고, 이에 따라 양극판(10), 음극판(30)이 직접적으로 대면하게 되어 쇼트 가능성이 높아질 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분리막 수축에 따른 양극과 음극이 쇼트되는 것을 방지하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 양극판, 상기 양극판에 대응하는 음극판, 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제를 포함하며, 상기 분리막은 상기 양극판 또는 상기 음극판을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 분리막과 제2 분리막을 포함하고, 상기 제1 분리막의 일단은 상기 양극판의 일단 또는 상기 음극판의 일단을 덮으면서 상기 제2 분리막의 일단을 향해 구부러진다.
상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이에 상기 양극판이 위치하고, 상기 제1 분리막의 일단은 상기 제2 분리막의 일단과 접착(adhesion)할 수 있다.
상기 제1 분리막의 일단과 상기 제2 분리막의 일단의 접착부는 상기 양극판의 길이 방향으로의 단부를 감쌀 수 있다.
상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막은, 상기 양극판보다 길게 뻗은 상태에서 상기 접착부를 형성할 수 있다.
상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 중 적어도 하나가 상기 양극판에 접착될 수 있다.
상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이에 상기 음극판이 위치하고, 상기 제1 분리막은 상기 음극판에 접착될 수 있다.
상기 제1 분리막의 일단은 상기 제2 분리막의 일단과 접착(adhesion)할 수 있다.
상기 제1 분리막의 일단과 상기 제2 분리막의 일단의 접착부는 상기 음극판의 길이 방향으로의 단부를 감쌀 수 있다.
상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막은, 상기 음극판보다 길게 뻗은 상태에서 상기 접착부를 형성할 수 있다.
상기 전극 조립체는 상기 분리막의 일면에 부착된 접착층을 더 포함하고, 상기 접착층에 첨가제가 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지는 상기에서 설명한 전극 조립체를 포함한다.
실시예들에 따르면, 분리막에 고온에서 접착력을 발현하는 첨가제를 추가함으로써, 고온 환경에서 분리막이 수축할 때, 분리막 내 접착제가 발현될 수 있다. 따라서, 서로 이웃하는 분리막과 분리막 간의 결합이 발생하여 분리막에 작용하는 응력이 커지게 되고 분리막의 수축률을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 전극 조립체에서 고온 환경에서 분리막 수축에 따라 쇼트 현상이 발생하는 것을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체는 제품의 출하 상태에서 분리막과 각 전극들이 접착되어 있지 않은 상태에 놓여 있다. 다시 말해, 도 2의 왼쪽에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 전극 조립체는, 양극판(110), 양극판(110)에 대응하도록 음극판(130)이 배치되고, 양극판(110)과 음극판(130) 사이에 분리막(120)이 위치하며, 서로 이웃하는 양극판(110), 음극판(130) 및 분리막(120)이 물리적으로 접촉하고 있으나, 접착되어 있지는 않은 상태이다. 도 2에서 양극판(110), 음극판(130) 및 분리막(120)이 이격되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 접착되는 구조와 구별하기 위해 편의상 떨어뜨려 도시한 것이고, 실제로 서로 이웃하는 양극판(110), 음극판(130) 및 분리막(120)은 물리적으로 접촉하고 있다. 본 실시예에서 물리적으로 접촉하고 있다는 것은, 서로 맞닿아 있지만 접착 성분에 의해 접착되어 있지 않은 상태를 의미한다.
본 실시예에 따른 분리막(120)은, 양극판(110)을 사이에 두고 위치하는 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)을 포함한다. 양극판(110) 기준으로 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)의 외측에 각각 제1 음극판(130a)과 제2 음극판(130b)이 위치한다. 이때, 분리막(120)의 길이 대비하여 음극판(130)의 길이가 짧고, 음극판(130)의 길이 대비하여 양극판(110)의 길이가 짧을 수 있다.
도 2의 오른쪽에 도시한 본 실시예에 따른 전극 조립체는 대략 섭씨 110도 이상의 온도 조건의 고온 환경에서 분리막(120) 수축이 일어날 수 있다. 본 실시예에 따른 분리막(120)은 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제를 포함하고 있다. 이러한 첨가제는 핫 멜트 접착제일 수 있다. 핫 멜트 접착제는 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물 중 선택된 하나일 수 있다.
상기 고온 환경에서 분리막(120) 수축이 일어나며, 양극판(110)의 길이 또는 폭보다 작게 분리막(120)이 줄어들기 이전에, 분리막(120)에 포함된 첨가제가 접착력을 발현하여 서로 이웃하는 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)이 접착될 수 있다. 구체적으로, 제1 분리막(120a)의 일단과 제2 분리막(120b)의 일단이 접착하여 접착부(CP)를 형성할 수 있다. 이때, 제1 분리막(120a)의 일단과 제2 분리막(120b)의 일단의 접착부(CP)는 길이 방향(LD)으로의 양극판(110)의 단부를 감싸고 있을 수 있다. 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)이 양극판(110)보다 길게 뻗은 상태에서 접착부(CP)가 형성될 수 있다. 이러한 접착부(CP)에 의해 더 이상의 분리막(120) 수축을 억제하여 양극판(110)과 음극판(130)이 쇼트될 가능성을 줄일 수 있다. 구체적으로, 접착부(CP)에 의해 분리막(120)에 작용하는 응력이 커지게 되고, 결국 분리막(120)의 수축률을 감소시킬 수 있다. 분리막(120)의 단부가 응력이 커서 수축이 더 일어나기 쉽다.
본 실시예에서 분리막(120)은 양극판(110)과 음극판(130)을 전기적으로 절연하는 역할을 한다. 양극판(110)은 양극 집전체, 상기 양극 집전체와 분리막(120) 사이에 위치하는 양극 활물질층을 포함한다.
양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들 수 있다. 양극 집전체는 본 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 갖는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 결합력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 양극 집전체가 가질 수 있다.
양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이 금속으로 치환된 화합물, 화학식 Li1+yMn2-yO4(여기서, y는 0 내지 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물, 리튬 동 산화물(Li2CuO2), LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물, 화학식 LiNi1-yMyO2(여기서, M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga이고, y=0.01 내지 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물, 화학식 LiMn2-yMyO2(여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, y=0.01 내지 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물, 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4, 디설파이드 화합물, Fe2(MnO4)3 등을 들 수 있지만, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
양극 활물질층은 상기 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 포함하는 양극 합제를 양극 집전체 상에 탭이 형성될 부위를 제외한 나머지 부위에 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가할 수 있다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본 블랙, 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유, 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말, 산화 아연, 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 50 중량%로 첨가될 수 있다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈, 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머, 술폰화 에틸렐-프로필렌-디엔 테르 폴리머, 스티렌 부타디엔 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체를 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 본 실시예에 따른 전극 조립체를 사용한 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체, 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 섬유상 물질이 사용될 수 있다.
음극판(130)은 음극 집전체, 음극 집전체와 분리막(120) 사이에 위치하는 음극 활물질층을 포함한다. 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들 수 있다. 음극 집전체는 본 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 갖는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태를 음극 집전체가 가질 수 있다
음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하고, 음극 활물질은 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소, LixFeO3(0
Figure pat00001
x
Figure pat00002
1), LixWO2(0
Figure pat00003
x
Figure pat00004
1), SnxMe1-xMe'yOz(Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0
Figure pat00005
x
Figure pat00006
1; 1
Figure pat00007
y
Figure pat00008
3; 1
Figure pat00009
z
Figure pat00010
8) 등의 금속 복합 산화물, 리튬 금속, 리튬 합금, 규소계 합금, 주석계 합금, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 또는 Bi2O5 등의 금속 산화물, 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자, Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
음극 활물질층은 상기 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 포함하는 음극 합제를 음극 집전체 상에 탭이 형성될 부위를 제외한 나머지 부위에 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가할 수 있다.
분리막(120)은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용될 수 있다. 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머, 유리 섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다.
도 3은 도 2의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 도 2에서 설명한 전극 조립체에서 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b) 중 적어도 하나가 양극판(110)에 접착될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 분리막(120)이 수축하는 과정에서 제1 분리막(120a) 및/또는 제2 분리막(120b)이 양극판(110)에 접착하기 때문에 도 2의 실시예와 같은 접착부(CP)를 형성하지 않더라도 분리막(120) 수축을 억제하여 양극판(110)과 음극판(130)이 쇼트될 가능성을 줄일 수 있다. 추가 변형 실시예로, 도 3의 실시예의 경우에도 도 2의 실시예와 같은 접착부(CP) 형성도 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 양극판(110)을 기준으로 서로 대응하는 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)이, 제1 분리막(120a)은 제1 음극판(130a)에 접착되고, 제2 분리막(120b)은 제2 음극판(130b)에 접착되어 있다. 이때, 제1 분리막(120a)의 일단은 제1 음극판(130a)을 기준으로 제1 분리막(120a)의 반대편에 위치하는 또 다른 분리막의 일단을 향해 구부러질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 분리막(120)이 음극판(130)의 일단을 덮기 때문에 양극판(110)과 음극판(130)을 분리시킬 수 있다.
도 5는 도 4의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 도 4에서 설명한 전극 조립체에서 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b) 중 적어도 하나의 일단이, 도 5 상에서 가장 바깥에 위치하는 분리막(120)의 일단과 접착하여 접착부(CP)를 형성할 수 있다. 이때, 접착부(CP)는 음극판(130)의 길이 방향으로의 단부를 감쌀 수 있다. 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)이 음극판(130)보다 길게 뻗은 상태에서 접착부(CP)가 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체는 분리막(120)의 일면에 부착된 접착층(121)을 더 포함한다. 본 실시예에서는, 도 2에서 설명한 실시예와 달리 분리막(120)에 첨가제가 포함되어 있지 않고, 접착층(121)에 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제가 포함되어 있다.
상기 고온 환경에서 분리막(120) 수축이 일어나고, 분리막(120) 일면에 부착된 접착층(121) 역시 수축되며, 양극판(110)의 길이 또는 폭보다 작게 분리막(120)이 줄어들기 이전에, 접착층(121)에 포함된 첨가제가 접착력을 발현하여 서로 이웃하는 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)이 접착층(121)에 의해 접착될 수 있다. 이상에서 설명한 차이점 외에 도 2에서 설명한 내용은 모두 본 실시예에 적용될 수 있다.
도 7은 도 5의 변형 실시예에 따른 전극 조립체를 나타내는 도면이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b) 중 적어도 하나의 일면에 부착된 접착층(121)을 더 포함한다. 또한, 전극 조립체에서 가장 바깥에 위치하는 분리막에도 접착층(121)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 도 5에서 설명한 실시예와 달리 제1 분리막(120a)과 제2 분리막(120b)에 첨가제가 포함되어 있지 않고, 접착층(121)에 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제가 포함되어 있다. 상기 고온 환경에서 분리막(120) 수축이 일어나고, 접착층(121) 역시 수축되어, 도 7 상에서 가장 바깥에 위치하는 분리막(120)의 일면 또는 접착층(121)과 접착하여 접착부(CP)를 형성할 수 있다. 이상에서 설명한 차이점 외에 도 2에서 설명한 내용은 모두 본 실시예에 적용될 수 있다.
이상에서는 분리막(120), 양극판(110), 음극판(130)의 길이 방향을 기준으로 전극 간의 쇼트가 방지되는 구조를 설명하였으나, 폭 방향을 기준으로도 동일한 현상에 따른 쇼트 방지 구조를 형성할 수 있다.
앞에서 설명한 본 실시예에 따른 전극 조립체는 전해액에 함침되어 이차 전지를 구성할 수 있다. 이러한 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 이러한 디바이스에는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
110: 양극판
120: 분리막
130: 음극판

Claims (11)

  1. 양극판,
    상기 양극판에 대응하는 음극판, 및
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 위치하는 분리막을 포함하고,
    상기 분리막은 섭씨 110도 이상의 온도에서 접착력을 발현하는 첨가제를 포함하며,
    상기 분리막은 상기 양극판 또는 상기 음극판을 사이에 두고 서로 이웃하는 제1 분리막과 제2 분리막을 포함하고,
    상기 제1 분리막의 일단은 상기 양극판의 일단 또는 상기 음극판의 일단을 덮으면서 상기 제2 분리막의 일단을 향해 구부러진 전극 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이에 상기 양극판이 위치하고,
    상기 제1 분리막의 일단은 상기 제2 분리막의 일단과 접착(adhesion)하는 전극 조립체.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 분리막의 일단과 상기 제2 분리막의 일단의 접착부는 상기 양극판의 길이 방향으로의 단부를 감싸는 전극 조립체.
  4. 제3항에서,
    상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막은, 상기 양극판보다 길게 뻗은 상태에서 상기 접착부를 형성하는 전극 조립체.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 중 적어도 하나가 상기 양극판에 접착되어 있는 전극 조립체.
  6. 제1항에서,
    상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막 사이에 상기 음극판이 위치하고,
    상기 제1 분리막은 상기 음극판에 접착되어 있는 전극 조립체.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 분리막의 일단은 상기 제2 분리막의 일단과 접착(adhesion)하는 전극 조립체.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 분리막의 일단과 상기 제2 분리막의 일단의 접착부는 상기 음극판의 길이 방향으로의 단부를 감싸는 전극 조립체.
  9. 제8항에서,
    상기 제1 분리막과 상기 제2 분리막은, 상기 음극판보다 길게 뻗은 상태에서 상기 접착부를 형성하는 전극 조립체.
  10. 제1항에서,
    상기 분리막의 일면에 부착된 접착층을 더 포함하고,
    상기 접착층에 첨가제가 포함되어 있는 전극 조립체.
  11. 제1항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
KR1020190117579A 2019-09-24 2019-09-24 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 KR20210035591A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190117579A KR20210035591A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190117579A KR20210035591A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210035591A true KR20210035591A (ko) 2021-04-01

Family

ID=75441636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190117579A KR20210035591A (ko) 2019-09-24 2019-09-24 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210035591A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022197156A1 (ko) 2021-03-19 2022-09-22 주식회사 엘지에너지솔루션 내열성이 향상된 리튬 이차전지용 분리막
WO2023132596A1 (ko) * 2022-01-04 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 연장부가 구비된 음극을 포함하는 전극조립체

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022197156A1 (ko) 2021-03-19 2022-09-22 주식회사 엘지에너지솔루션 내열성이 향상된 리튬 이차전지용 분리막
WO2023132596A1 (ko) * 2022-01-04 2023-07-13 주식회사 엘지에너지솔루션 연장부가 구비된 음극을 포함하는 전극조립체

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5697276B2 (ja) 新規な構造を有する電極組立体およびその製造方法
JP2018513524A (ja) 安全性が向上した二次電池
KR101528027B1 (ko) 전극조립체의 제조공정
KR102273100B1 (ko) 전극 조립체 및 이차 전지 안정화 방법
KR20080099890A (ko) 바이폴라 셀을 포함하는 이차전지
KR101266109B1 (ko) 내부 단락을 방지할 수 있는 구조의 이차전지
KR102046000B1 (ko) 온도 센싱 기능이 향상된 전지팩
KR100875607B1 (ko) 스택형 전극 조립체를 포함하고 있는 안전성이 향상된 이차전지
KR102051930B1 (ko) 실링 외주변의 기계적 강성이 향상된 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR20210035591A (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101794939B1 (ko) 서로 다른 크기의 전극조립체를 포함하는 전지셀 및 그의 제조 방법
EP4044331A1 (en) Pouch-type secondary battery having increased energy density, and method for manufacturing same
US20220384851A1 (en) Electrode Assembly and Method for Manufacturing the Same
US20210288351A1 (en) Secondary battery
KR20180024162A (ko) 외력으로 인한 전극조립체 손상을 억제할 수 있는 인슐레이터 어셈블리를 포함하는 이차전지
KR20120070851A (ko) 전도성 고분자를 포함하고 있는 전극 리드를 사용하는 이차전지
KR101798929B1 (ko) 보강용 라벨을 포함하는 전지케이스 및 이를 포함하고 있는 이차전지
KR101738542B1 (ko) 전극조립체 고정용 필름을 포함하는 전지셀
KR20200090497A (ko) 전극 및 전극 조립체
KR102666729B1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
US20240079751A1 (en) Electrode Assembly and Secondary Battery Including the Same
US20230387471A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
US20240154205A1 (en) Battery case having natural heat dissipation function
KR20170094916A (ko) 전극조립체 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극조립체
KR102128094B1 (ko) 케이블형 이차전지 및 그의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant