KR20210128123A - 이차 전지용 전극 - Google Patents

이차 전지용 전극 Download PDF

Info

Publication number
KR20210128123A
KR20210128123A KR1020200045907A KR20200045907A KR20210128123A KR 20210128123 A KR20210128123 A KR 20210128123A KR 1020200045907 A KR1020200045907 A KR 1020200045907A KR 20200045907 A KR20200045907 A KR 20200045907A KR 20210128123 A KR20210128123 A KR 20210128123A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
line
line portion
region
current collector
Prior art date
Application number
KR1020200045907A
Other languages
English (en)
Inventor
조주현
김원년
정수택
권순관
이병규
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to KR1020200045907A priority Critical patent/KR20210128123A/ko
Priority to EP21788363.6A priority patent/EP4092823A1/en
Priority to CN202180014555.XA priority patent/CN115088131A/zh
Priority to US17/909,053 priority patent/US20230092071A1/en
Priority to JP2022544389A priority patent/JP7391461B2/ja
Priority to PCT/KR2021/001339 priority patent/WO2021210766A1/ko
Publication of KR20210128123A publication Critical patent/KR20210128123A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/56—Insulating bodies
    • H01B17/62—Insulating-layers or insulating-films on metal bodies
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • 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
    • H01M10/04—Construction or 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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • 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
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • 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
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • 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
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • 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
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극은, 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 전극 집전체, 상기 전극 집전체의 제1 영역 상에 위치하는 활물질층, 및 상기 전극 집전체의 제2 영역 상에 위치하는 절연층을 포함하고, 상기 절연층은 적어도 2개의 라인부를 포함한다.

Description

이차 전지용 전극{SECONDARY BATTERY ELECTRODE}
본 발명은 이차 전지용 전극에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전극 탭이 부착되는 전극 집전체 단부의 강성을 향상시키는 이차 전지용 전극에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.
이차 전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체를 케이스에 삽입한 후 밀봉되어 형성될 수 있다. 양극 또는 음극(이하 "전극판"이라 함)은 양극 도전 집전체 또는 음극 도전 집전체에 각각 활물질 슬러리를 일정한 두께로 코팅한 것이고, 상기 양극 도전 집전체와 상기 음극 도전 집전체 사이에는 분리막이 개재되도록 하여 젤리롤 형태로 다수회 권취하거나 복수층으로 적층하여 전극 조립체를 형성할 수 있다.
전극판은 활물질 슬러리가 코팅된 활물질층과 코팅되지 않은 무지부로 형성될 수 있다. 상기 활물질층은 전극 집전체와 접착성이 증가되고, 활물질 용량 밀도가 증가되도록 압연 공정이 포함될 수 있다. 상기 압연된 전극판은 건조 후 일정한 폭의 커터를 통과하여 소정의 크기로 절단되어 사용될 수 있다.
종래의 이차 전지는 고온에서 분리막 수축에 의해 양극 집전체와 음극 및/또는 음극 집전체와 양극이 서로 닿아 단락을 일으키는 문제를 해결하기 위해, 각각의 전극판에서 상기 무지부에 절연 부재를 코팅하였다.
도 1은 종래의 전극의 일부를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2 및 도 3은 도 1의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다. 도 3은 도 2의 전극의 일부가 접히거나 구부러진 구조를 나타내는 도면으로, 도 3(a)는 도 2의 단면도에서 전극의 일부가 접힌 구조를 나타내는 도면이고, 도 3(b)는 도 2의 단면도에서 전극의 일부가 구부러진 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전극(1)은 집전체(10) 상에 활물질이 코팅되어 있는 활물질층(20)을 포함하고, 집전체(10) 상에 활물질층(20)의 단부와 대응되는 경계에 절연 물질이 코팅되어 있는 절연층(30)을 포함할 수 있다. 이 때, 절연층(30)은 활물질층(20)의 단부가 위치한 경계면과 인접하게 위치할 수 있고, 절연 코팅액의 종류에 따라 절연층(30)이 활물질층(20)의 단부와 중첩되는 영역이 생기도록 위치할 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2에서 설명된 전극(1)은 집전체(10) 상에 활물질층(20) 및 절연층(30)이 코팅되지 않은 노출 영역이 집전체 단부에 인접하게 형성될 수 있어, 노출 영역은 전극(1)이 후속 공정이 진행됨에 따라 주행 롤러를 통과할 때 접히거나 구부러지는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 집전체(10) 상에 활물질층(20)이 및 절연층(30)이 코팅되지 않은 노출 영역은 추후 공정에 따라 전극 탭(미도시)이 용접 등의 방법을 통해 부착될 수 있고, 이후 공정에서 주행 롤러를 통과할 때 접히거나 구부러지는 문제가 발생된 노출 영역에 부착된 전극 탭은 쉽게 접히거나 단선될 가능성이 높아져, 불량률이 높아지고 생산성이 낮아질 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전극 탭이 부착되는 전극 집전체 부분의 강성을 향상시키는 이차 전지용 전극을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극은, 제1 경계로 구획되는 제1 영역 및 제2 영역을 포함하되, 상기 제2 영역의 적어도 일부의 영역이 노출되어 있는 전극 집전체; 상기 전극 집전체의 상기 제1 영역에 위치하되 활물질을 포함하는 제1 코팅층; 및 상기 전극 집전체의 상기 제2 영역에 위치하되 절연물질을 포함하는 제2 코팅층을 포함하고, 상기 제2 코팅층은 제1 라인부를 포함하되, 상기 제1 라인부는 상기 제1 경계와 대응되도록 위치하고, 상기 제2 코팅층은 소정의 패턴을 가지는 적어도 하나 이상의 제2 라인부를 더 포함하되, 상기 제2 라인부는 상기 제1 경계와 대응되면서 상기 제1 라인부와 소정의 간격으로 이격되어 있다.
또한, 상기 제1 경계는 상기 전극 집전체의 일단부와 소정의 거리로 이격되어 있는 상기 제1 코팅층의 일단부와 대응할 수 있다.
또한, 상기 제1 라인부 및 상기 적어도 하나 이상의 제2 라인부는 서로 동일한 간격으로 이격되어 있을 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제2 라인부는 상기 제1 라인부와 동일한 패턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제2 라인부는 상기 제1 라인부와 상이한 패턴을 가지되, 상기 제2 라인부의 일단 및 타단을 연결한 선이 상기 제2 경계와 평행할 수 있다.
또한, 상기 제2 영역 중 적어도 일부 영역에 전극 탭이 부착될 수 있다.
또한, 상기 제1 라인부 및 상기 적어도 둘 이상의 제2 라인부 사이에 노출되어 있는 영역에 전극 탭이 부착될 수 있다.
또한, 상기 제2 코팅층은 상기 제1 코팅층의 높이보다 같거나 작은 높이를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 코팅층은 적어도 하나 이상의 제3 라인부를 더 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부는 상기 제1 경계와 수직인 제2 경계와 대응하면서 소정의 간격으로 이격되어 있을 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부는 서로 동일한 간격으로 이격되어 있을 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부는 상기 제1 라인부와 동일한 패턴을 가질 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부는 상기 제1 라인부와 상이한 패턴을 가지되, 상기 제3 라인부의 일단 및 타단을 연결한 선이 상기 제2 경계와 평행할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나 이상의 제2 라인부와 상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부가 서로 상이한 두께를 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 전극 집전체에서 활물질이 코팅되지 않은 노출 영역에 소정의 패턴을 가진 절연층이 코팅됨으로써, 절연층이 갖는 패턴에 의해 전극 집전체의 노출 영역의 강성이 증가될 수 있다. 상기 노출 영역은 전극 탭이 부착되는 부분이고, 전극 제조 공정 중에 전극 탭이 구부러지거나 접히는 것으로 인한 단선을 방지하여 불량률이 낮아지고 생산성이 높아질 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전극의 일부를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 절단선 A-A’를 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2의 전극의 일부가 접히거나 구부러진 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극을 나타내는 평면도이다.
도 7는 도 6의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면도이다.
도 8은 도 6의 절단선 D-D’를 따라 자른 단면도이다.
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, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극에 대해 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전극은 집전체의 상하면 중 상면을 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 하면인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극을 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4의 절단선 B-B’를 따라 자른 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 이차 전지용 전극(100)은 전극 집전체(110), 활물질층(120), 및 절연층(130)을 포함한다. 전극 집전체(110)는 활물질층(120)이 형성된 제1 영역과, 활물질층(120)으로 덮이지 않은 제2 영역을 포함한다. 활물질층(120)은 전극 집전체(110) 상에 전극 슬러리를 코팅함에 따라 형성된다. 절연층(130)은 전극 집전체(110)에서 활물질층(120)이 코팅되지 않은 노출 영역에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(130)은 활물질층(120)이 형성되지 않은 영역에 절연액을 코팅하여 형성될 수 있다.
전극(100)의 단부는 후속 공정에서 전극 탭을 부착하기 위해 소정의 크기 및 형상 등으로 절삭될 수 있고, 특히 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 전극 집전체(110) 상에서 절연층(130)이 위치한 단부(A로 표시된 위치)가 소정의 크기 및 형상 등으로 절삭될 수 있다. 다만, 도 4 및 도 5에서 나타난 크기 및 형상은 예시적인 것에 불과하며, 전극 탭을 부착하기에 적합한 다른 크기 및 형상 등도 적용될 수 있다.
이하에서는 본 출원의 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극(100)의 각 구성에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다만, 여기서 전극(100)은 양극인 경우를 기준으로 설명될 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 음극인 경우에도 동일하거나 유사한 내용으로 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 활물질층(120)은 전극 집전체(110) 상에서 전극 슬러리가 코팅됨에 따라 형성될 수 있다. 활물질층(120)은 전극 집전체(110)가 노출되는 영역을 가지도록 전극 집전체(110)의 일 영역 상에서 전극 슬러리가 코팅됨에 따라 형성될 수 있다. 활물질층(120)은 전극 집전체(110)에서 일 단부와 평행한 제1 경계(B1)로 구획되는 영역 중 일 영역 상에서 전극 슬러리가 코팅됨에 따라 형성될 수 있고, 전극 슬러리가 코팅되지 않은 영역은 전극 집전체(110)가 노출되는 영역일 수 있다. 전극 집전체(110)는 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역을 가지되, 노출 영역은 전극 탭이 형성될 부위인 무지부(115)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 절연층(130)은 전극 집전체(110) 상에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 영역으로써, 전극 집전체(110)가 노출된 영역 중 일부에 대해 절연액이 코팅된 영역일 수 있다. 또한, 절연층(130)은 전극 집전체(110)가 노출된 영역에서 활물질층(120)과 인접한 위치에 절연액이 코팅된 영역일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 절연층(130)은 적어도 2개의 라인부(131, 135)를 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 라인부(131)와 제2 라인부(135)는 전극 집전체(110)가 노출된 영역 중 일부에 대해 절연액이 소정의 라인을 따라 코팅된 부분일 수 있다. 또한, 전극 집전체(110)의 노출된 영역 중 일부에 대해 절연액이 코팅되지 않은 영역은 전극 탭이 형성될 부위인 무지부(115)를 포함할 수 있다.
제1 라인부(131)는 활물질층(120)의 일단부와 인접하여 배치될 수 있다. 이때, 제1 라인부(131)는 활물질층(120)의 일단부와 접촉하거나 소정 거리 이격되어 배치되도록 절연액이 코팅되어 형성된 부분일 수 있다.
제2 라인부(135)는 제1 라인부(131)로부터 이격되어 배치될 수 있다. 제2 라인부(135)는 제1 라인부(131)와 평행하게 뻗는 구조를 가질 수 있다. 도 4 및 도 5에서 설명하는 실시예에서 제1 라인부(131)와 제2 라인부(135)는 직선 형태의 라인부도 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1, 2 라인부(131, 135)는 소정의 패턴을 가질 수 있다. 일 예로, 소정의 패턴은 곡선, 빗금, 대시선, 점선 등일 수 있다.
변형 실시예로, 제1 라인부(131)와 제2 라인부(135)는 서로 상이한 패턴을 가질 수 있다. 이때, 제2 라인부(135)의 일단 및 타단을 연결한 선은 제1 라인부(131)와 평행할 수 있다. 또한, 제2 라인부(135)는 제1 라인부(131)와 동일하거나 상이한 두께를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다.
또한, 절연층(130)에 포함되는 제1 라인부(131) 및 제2 라인부(135)는 각각 활물질층(120) 대비하여 동일하거나 작은 높이를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다. 절연층(130)에 포함되는 제1 라인부(131) 및 제2 라인부(135)는 동일한 높이를 가지되, 활물질층(120)과 동일하거나 이보다 작은 높이를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다. 절연층(130)이 활물질층(120)에 비해 큰 높이를 가지게 되면 절연층(130) 또는 절연층(130)과 활물질층(120)이 중첩된 부분이 돌출될 수 있어, 최종 셀 외관에 영향을 미칠 수 있고, 전극 집전체(110)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역이 구부러지거나 접히는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 전극(100)은 절연층(130)이 활물질층(120)과 최인접한 제1 라인부(131) 뿐만 아니라, 제2 라인부(135)를 더 포함함에 따라, 전극 집전체(110)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역의 강성이 높아질 수 있다. 따라서, 전극 집전체(110)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역이 쉽게 구부러지거나 접히지 않을 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 종래의 전극에 비해 무지부(115)의 영역이 줄어들 수 있어, 전극 집전체(110)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역에 포함된 무지부(115)에 전극 탭이 형성되더라도 쉽게 구부러지거나 접히지 않을 수 있다. 즉, 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(100)은 절연층(130)이 가지는 기본적인 효과인 단락 방지와 함께 단선을 방지하고 전지의 수명 향상과 더불어 생산성을 높이는 복합적인 효과가 기대될 수 있다.
절연층(130)에 코팅되는 절연액은 비전도 물질이고, 절연층(130)은 절연액이 코팅 및 건조되어 형성될 수 있다. 다만, 상기 절연액은 본 실시예에 따른 전극을 사용한 이차 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 비전도 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 제1 라인부(131) 및 제2 라인부(135)는 비전도 물질을 포함하되, 서로 동일하거나 상이한 비전도 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연액과 전극 슬러리를 형성하는 물질들이 확산에 의해 혼합되는 정도를 줄이기 위해 절연액의 점도가 조절될 수 있다. 일 예로, 제1 라인부(131) 및 제2 라인부(135)는 동일한 점도의 절연액으로 코팅된 것일 수 있다. 또한, 제1 라인부(131)는 전극 슬러리로 코팅된 활물질층(120)과 인접하게 위치하여 점도가 높게 조절될 수 있고, 이에 비해 제2 라인부(135)는 점도가 낮게 조절될 수 있다. 또한, 절연층(130)은 이차 전지가 고온에서 사용됨에 따라 발생되는 분리막 수축에 의해 전극 집전체(110)와 다른 극성을 갖는 전극이 닿아 단락을 일으키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 절연층(130)은 위와 같은 단락 방지를 통해 전지셀의 안정성을 높일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 제조 방법을 설명하고자 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전극 제조 방법은 전극 집전체(110)를 롤링하면서, 전극 집전체(110)에 전극 슬러리를 코팅하여 활물질층(120)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 활물질층(120)을 형성하는 단계는 전극 슬러리가 건조되는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 전극 집전체(110)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역에 절연액을 코팅하여 절연층(130)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 절연층(130)을 형성하는 단계는 활물질층(120)의 전극 슬러리가 완전히 건조된 후에 진행될 수 있다. 또한, 절연층(130)을 형성하는 단계는 절연액이 건조되는 단계를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 이차 전지용 전극을 나타내는 평면도이다. 도 7은 도 6의 절단선 C-C’를 따라 자른 단면도이다. 도 8은 도 6의 절단선 D-D’를 따라 자른 단면도이다. 다만, 도 4 및 도 5에서 설명한 것과 일부 중복되는 내용이 있어, 상이한 특징을 위주로 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예에 따른 이차 전지용 전극(200)은 전극 집전체(210), 활물질층(220), 및 절연층(230)을 포함한다. 전극 집전체(210) 및 활물질층(220)의 경우에는 상술한 내용과 동일한 바, 이하에서는 생략하고자 한다. 또한, 전극 집전체(210)의 노출된 영역 중 일부에 대해 절연액이 코팅되지 않은 영역은 전극 탭이 형성될 부위인 무지부(215)를 포함할 수 있다. 무지부(215)는 활물질층(220)으로부터 멀어지는 방향으로 위치하는 절연층(230) 단부로부터 벗어나는 전극 집전체(210) 노출 영역일 수 있다.
또한, 절연층(130)은 적어도 하나 이상의 라인부를 포함하되, 전극 집전체(110)의 노출된 영역 중 일부에 대해 절연액이 소정의 패턴을 가지도록 코팅된 영역일 수 있다.
본 실시예에 따른 절연층(230)은 적어도 2개의 라인부를 포함하되, 상기 라인부는 제1 라인부(231), 제2 라인부(235)를 포함할 수 있고, 추가적으로 제3 라인부(239)를 포함할 수 있다. 제1 라인부(231) 및 제2 라인부(235)에 대한 설명은 상술한 내용과 동일한 바, 이하에서는 생략하고자 한다.
제3 라인부(239)는 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)에 교차하는 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 라인부를 포함할 수 있다. 제3 라인부(239)는 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)에 교차하는 방향으로 연장되는 적어도 둘 이상의 라인부를 포함할 수 있고, 상기 적어도 둘 이상의 라인부는 소정의 간격으로 서로 이격될 수 있다. 제3 라인부(239)는 제1 라인부(231) 또는 제2 라인부(235)와 동일한 패턴을 가질 수 있다.
또한, 제3 라인부(239)는 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)에 교차하는 방향으로 연장되는 적어도 하나 이상의 라인부를 포함하되, 적어도 둘 이상의 라인부는 소정의 패턴을 가질 수 있다. 일 예로, 소정의 패턴은 직선, 곡선, 빗금, 대시선, 점선 등일 수 있다. 도 6 내지 도 8에서는 설명의 편의상, 소정의 패턴을 직선으로 표시하였다. 일 예로, 제1 라인부(231), 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)는 전극 집전체(210)의 노출 영역 상에서 소정의 패턴에 따라 격자 무늬를 형성할 수 있다. 또한, 제3 라인부(239)가 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)와 상이한 패턴을 가지는 경우, 제3 라인부(239)의 일단 및 타단을 연결한 선은 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)와 수직할 수 있다. 또한, 제3 라인부(239)는 제1 라인부(231) 및/또는 제2 라인부(235)와 동일하거나 상이한 두께를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다.
또한, 절연층(230)에 포함되는 제3 라인부(239)는 각각 활물질층(220)에 비해 동일하거나 작은 높이를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다. 절연층(230)에 포함되는 제1 라인부(231), 제2 라인부(235), 및 제3 라인부(239)는 동일한 높이를 가지되, 상기 활물질층(220)에 비해 동일하거나 작은 높이를 가지도록 코팅된 영역일 수 있다. 절연층(230)이 활물질층(220)에 비해 큰 높이를 가지게 되면 절연층(230) 또는 절연층(230)과 활물질층(220)이 중첩된 부분이 돌출될 수 있어, 최종 셀 외관에 영향을 미칠 수 있고, 전극 집전체에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역이 구부러지거나 접히는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 절연층(230)에 코팅되는 절연액은 비전도 물질이고, 절연층(230)은 절연액이 코팅 및 건조되어 형성될 수 있다. 다만, 상기 절연액은 본 실시예에 따른 전극을 사용한 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 비전도 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 제1 라인부(231), 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)는 비전도 물질을 포함하되, 서로 동일하거나 서로 상이한 비전도 물질을 포함할 수 있다. 또한, 절연액과 전극 슬러리를 형성하는 물질들이 확산에 의해 혼합되는 정도를 줄이기 위해 절연액의 점도가 조절될 수 있다. 일 예로, 제1 라인부(231) 내지 제3 라인부(239)는 동일한 점도의 절연액으로 코팅된 것일 수 있다. 또한, 제1 라인부(231)는 전극 슬러리로 코팅된 활물질층(220)과 인접하게 위치하여 점도가 높게 조절될 수 있고, 이에 비해 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)는 점도가 낮게 조절될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 전극(200)은 절연층(230)이 활물질층(220)과 인접한 제1 라인부(231) 뿐 아니라, 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)를 더 포함함에 따라, 전극 집전체(210)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역의 강성이 높아질 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시 예에 따른 전극(200)은 절연층(230)이 활물질층(220)과 인접한 제1 라인부(231) 뿐 아니라, 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)를 더 포함함에 따라, 전극 집전체(210)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역이 쉽게 구부러지거나 접히지 않을 수 있다. 또한, 본 출원의 일 실시 예에 따른 전극(200)은 절연층(130)이 활물질층(220)과 인접한 제1 라인부(231) 뿐 아니라, 제2 라인부(235) 및 제3 라인부(239)를 더 포함함에 따라 종래의 전극에 비해 무지부(215)의 영역이 줄어들 수 있어, 전극 집전체(210)에서 전극 슬러리가 코팅되지 않은 노출 영역에 전극 탭이 형성되더라도 쉽게 구부러지거나 접히지 않을 수 있다. 즉, 이를 통해, 본 출원의 일 실시 예에 따른 전극(200)은 절연층(230)이 가지는 기본적인 효과인 단락 방지와 함께 단선을 방지하고 전지의 수명을 높이는 복합적인 효과가 기대될 수 있다. 또한, 이를 통해, 본 출원의 일 실시 예에 따른 전극(200)은 이후 공정에서 발생될 수 있는 단선과 같은 불량을 줄임에 따라 생산성이 높아질 수 있다.
변형 실시예로, 제1 라인부(231)와 제2 라인부(235) 중 하나가 생략될 수 있다. 이때, 제1 라인부(231)와 제2 라인부(235) 중 하나의 라인부와 제3 라인부(239)는 역시 격자 무늬를 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 차이점 외에 도 4 및 도 5를 참고하여 설명한 내용은 본 실시예에 모두 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
100: 전극
110, 210: 전극 집전체
120, 220: 활물질층
130, 230: 절연층

Claims (11)

  1. 제1 영역과 제2 영역을 포함하는 전극 집전체,
    상기 전극 집전체의 제1 영역 상에 위치하는 활물질층, 및
    상기 전극 집전체의 제2 영역 상에 위치하는 절연층을 포함하고,
    상기 절연층은 적어도 2개의 라인부를 포함하는 이차 전지용 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 구획하는 제1 경계는 상기 활물질층의 일단부와 대응되고, 상기 제1 라인부 및 상기 제2 라인부는 서로 동일한 간격으로 이격되어 있는 이차 전지용 전극.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 라인부는 상기 제1 라인부와 동일한 패턴을 가지는 이차 전지용 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 라인부와 상기 제2 라인부는 서로 상이한 패턴을 갖고,
    상기 제2 라인부의 일단 및 타단을 연결한 선은 상기 제1 라인부와 평행한 이차 전지용 전극.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영역 중 적어도 일부 영역에 전극 탭이 부착되는 이차 전지용 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 활물질층 대비하여 동일하거나 작은 높이를 갖는 이차 전지용 전극.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 제3 라인부를 더 포함하고,
    상기 제3 라인부는 상기 라인부와 교차하는 이차 전지용 전극.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 제3 라인부는 서로 동일한 간격으로 이격되어 있는 이차 전지용 전극.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제3 라인부는 상기 제1 라인부와 동일한 패턴을 가지는 이차 전지용 전극.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제3 라인부는 상기 제1 라인부와 상이한 패턴을 가지되,
    상기 제3 라인부의 일단 및 타단을 연결한 선이 상기 제2 경계와 평행한 이차 전지용 전극.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 라인부와 상기 제3 라인부가 서로 상이한 두께를 가지는 이차 전지용 전극.
KR1020200045907A 2020-04-16 2020-04-16 이차 전지용 전극 KR20210128123A (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200045907A KR20210128123A (ko) 2020-04-16 2020-04-16 이차 전지용 전극
EP21788363.6A EP4092823A1 (en) 2020-04-16 2021-02-02 Secondary battery electrode
CN202180014555.XA CN115088131A (zh) 2020-04-16 2021-02-02 二次电池电极
US17/909,053 US20230092071A1 (en) 2020-04-16 2021-02-02 Secondary Battery Electrode
JP2022544389A JP7391461B2 (ja) 2020-04-16 2021-02-02 二次電池用電極
PCT/KR2021/001339 WO2021210766A1 (ko) 2020-04-16 2021-02-02 이차 전지용 전극

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200045907A KR20210128123A (ko) 2020-04-16 2020-04-16 이차 전지용 전극

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210128123A true KR20210128123A (ko) 2021-10-26

Family

ID=78084589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200045907A KR20210128123A (ko) 2020-04-16 2020-04-16 이차 전지용 전극

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230092071A1 (ko)
EP (1) EP4092823A1 (ko)
JP (1) JP7391461B2 (ko)
KR (1) KR20210128123A (ko)
CN (1) CN115088131A (ko)
WO (1) WO2021210766A1 (ko)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709863B1 (ko) * 2005-12-27 2007-04-23 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101264422B1 (ko) * 2006-05-08 2013-05-14 삼성에스디아이 주식회사 전극조립체와 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101586530B1 (ko) * 2013-03-11 2016-01-21 주식회사 엘지화학 양극 탭 상에 절연층을 포함하는 양극 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20150034564A (ko) * 2013-09-26 2015-04-03 주식회사 엘지화학 리튬 이차전지
JP2016012499A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
KR101729815B1 (ko) * 2014-07-29 2017-04-24 주식회사 엘지화학 전극 조립체 및 이를 위한 기본 단위체
CN205985209U (zh) * 2016-09-20 2017-02-22 东莞新能源科技有限公司 一种电芯及二次电池
KR102279224B1 (ko) * 2017-12-06 2021-07-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JP7317823B2 (ja) * 2018-06-20 2023-07-31 パナソニックエナジー株式会社 非水電解質二次電池
CN208507818U (zh) * 2018-06-29 2019-02-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其极片
CN210136952U (zh) * 2019-08-07 2020-03-10 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池及其电极构件

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023511180A (ja) 2023-03-16
JP7391461B2 (ja) 2023-12-05
EP4092823A1 (en) 2022-11-23
WO2021210766A1 (ko) 2021-10-21
US20230092071A1 (en) 2023-03-23
CN115088131A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9685679B2 (en) Stepwise electrode assembly having variously-shaped corner and secondary battery, battery pack and device comprising the same
US20120196167A1 (en) Electrode assembly for a battery and method for manufacturing same
US20150044555A1 (en) Rechargeable battery
JP7187667B2 (ja) 電極部材、電極アセンブリ及び二次電池
KR20180023634A (ko) 이차전지의 전극탭 용접 방법 및 그에 따른 전극탭 용접 구조
CN113193165A (zh) 极耳极片及卷绕电池
CN114122630A (zh) 多极耳极片的制作方法及电芯的制作方法
KR20240017862A (ko) 전극 시트 및 배터리
JP2012204305A (ja) 電池セル
KR20200100435A (ko) 이차 전지용 전극 및 그 제조 방법
KR20210128123A (ko) 이차 전지용 전극
JP2022513137A (ja) 円筒型二次電池およびその製造方法
JP2013507727A (ja) 改良された内部抵抗を有する薄型電池
JP2012181922A (ja) 塗布型電極群を用いた電池
KR20180115152A (ko) 잔류응력 편차 해소를 위한 전지의 단위 전극 및 그를 포함하는 리튬 이온 폴리머 전지
CN214754076U (zh) 电芯结构以及锂离子电池
JP2020535611A (ja) 捲回型電池セル
KR20230150988A (ko) 양극판의 제조 방법, 양극판, 및 이를 포함하는 전지
KR20210144311A (ko) 전극, 이차 전지, 전극 제조 장치 및 방법
KR20200065946A (ko) 원통형 이차 전지 및 이의 제조 방법
JP7484071B2 (ja) 電極の積層特性を改善した負極シート及び負極を含む電極組立体及びその製造方法
CN219246716U (zh) 一种电池极片、电芯及电池
KR102676475B1 (ko) 함습성이 개선된 이차전지
KR20220080336A (ko) 전극 노칭 장치 및 방법
KR20220139676A (ko) 이차전지