KR20210139083A - 전극조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 적층된 상태에서 권취되어 형성된 전극조립체에 있어서, 상기 분리막, 음극, 분리막, 양극의 권취 중심에 형성되는 센터홀에 삽입되는 지지부;를 포함하고, 상기 지지부는 외력에 의해 형상변형이 가능하되 온도에 따라 원래의 형상으로 복원하는 재질로 제조된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 지지부가 원래 모양으로 복원되는 재질로 제조되어 외부 충격 및 양극과 음극의 내부 변형에 따라 상기 지지부의 변형이 이뤄져 파손 및 스트레스 발생을 최소화할 수 있고, 원래 형태로 상기 지지부의 형상 복원이 이뤄지므로 전극조립체의 최적 성능을 더 길게 유지할 수 있다.

Description

전극조립체{Electrode assembly}

본 발명은 음극, 첫번째 분리막, 양극, 두번째 분리막이 적층된 상태에서 권취가 이뤄져 제조되는 전극조립체에 관한 것으로써, 외력에 의해 변형이 발생하더라도 원래의 형상으로 복원될 수 있는 전극조립체에 관한 것이다.

전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행가능하다.

여러 종류의 이차전지 중, 리튬 이차 전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층된 전극조립체가 케이스에 장착되어 제조되며, 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극으로 삽입(Intercalation) 및 탈리(Deintercalation)되는 과정이 반복되면서, 리튬 이차 전지의 충방전이 진행된다.

한편, 상기 전극조립체를 제조하는 방식으로써, 상기 음극과 양극 사이에 분리막을 적층한 후 감아서 제조하는 권취형, 요구되는 폭과 길이를 갖도록 재단하여 음극과 양극을 절단한 후, 상기 음극, 분리막, 양극이 반복되도록 적층하여 제조하는 적층형 및 폴딩분리막 위에 단위셀들을 나란히 올려놓은 후 일측부터 폴딩하여 제조하는 스택앤폴딩형 등이 공지된 바 있다.

이 중, 권취형(젤리롤형) 전극조립체는 권심에 양극, 분리막, 음극을 연결하고, 상기 권심을 회전시켜 권심의 둘레를 따라 양극, 분리막, 음극을 함께 권취하여 제조된다.

통상적인 권취형 전극조립체(1)의 제조방식은, 회전축이 되는 권심에 분리막(4)이 가장 먼저 투입되어 회전하고, 그 다음으로 음극(5)의 투입이 이뤄진 후, 그 다음으로 다른 분리막(4)이 투입되고, 마지막으로 양극(2)이 투입이 투입되어 함께 회전이 이뤄지게 된다.

따라서, 권취형 전극조립체의 모습이 나타난 도 1 에 도시된 바와 같이, 상기 권취형 전극조립체(1)는 분리막(4), 음극(5), 분리막(4), 양극(2)이 적층된 상태에서 권심(미도시)을 따라 권취된 형태를 갖는다.

그리고, 정해진 회전 수 만큼 권취가 이뤄지면 상기 권심은 전극조립체(1)에서 분리되어, 권취형 전극조립체의 중앙에는 길이방향을 따라 관통하는 센터홀(1a)이 형성된다.

제조방식 및 센터홀(1a)의 직경에 따라서, 상기 전극조립체(1)를 외측에서 가압하여 센터홀(1a)이 메워지게 제조되거나, 상기 센터홀에 지지부(센터핀)를 삽입하여 제조가 이뤄진다. 하지만, 센터홀이 메워지는 구조를 갖는 경우에는 외부 충격에 대한 지지력이 약해 파손의 우려가 있었고, 지지부가 삽입되는 경우에도 외부 충격을 효율적으로 완충하기 어려운 문제가 있었다.

아울러, 이러한 권취형 전극조립체의 경우, 이차전지에 장착된 후 반복적인 충전과 방전을 거치면서 내부적으로 음극(5)과 양극(2)의 변형이 발생하기도 한다, 이러한 변형은 지지부가 삽입되는 경우 상대적으로 적게 일어날 수도 있으나, 상기 지지부의 변형 발생없이 고정된 상태로 지지되어 음극(5)과 양극(2)의 변형이 억제되면 지속적으로 음극(5)과 양극(2)에 스트레스가 쌓일 수 있었다. 따라서, 음극(5)과 양극(2)의 변형량에 따라 어느 정도는 지지부의 탄성변형이 이뤄질 필요가 있었다.

또한, 외부충격을 지지하고 최적성능을 유지하기 위해서는 상기 지지부가 변형이 이뤄진 이후, 원래의 모습으로 복원될 필요성이 있었다.

즉, 외부충격 또는 내부 변형 발생 시 이를 완충시키며 지지하되, 최적성능을 유지하기 위해서 원래 형태로 복원이 이뤄질 수 있는 지지부의 개발이 요구되었다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 요구에 부합하도록 음극과 양극의 내부 변형 또는 외부 충격에 대응하여 변형이 이뤄질 수 있되, 원래의 형태로 복원이 가능한 지지부가 포함된 전극조립체를 제공하는 것에 주목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 적층된 상태에서 권취되어 형성된 전극조립체에 있어서, 상기 분리막, 음극, 분리막, 양극의 권취 중심에 형성되는 센터홀에 삽입되는 지지부;를 포함하고, 상기 지지부는 외력에 의해 형상변형이 가능하되 온도에 따라 원래의 형상으로 복원하는 재질로 제조되는 것을 특징으로 한다.

상기 지지부는 형상기억합금으로 제조될 수도 있을 것이나, 본 발명에서는 특정 온도조건에서 모양이 성형되면 외부 충격에 의해 형상이 변형되더라도 처음 온도조건이 조성되면 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 갖는 형상기억고분자 재질로 제조된다.

상기 지지부의 형상 복원이 시작되는 형상회복온도는 20도 내지 70도 범위 내에서 정해질 수 있다.

그리고, 상기 지지부의 제조에 사용되는 형상기억고분자는 최대 형상회복 스트레인이 400% 이상, 탄성모듈러스가 0.5~2.5Gpa 에 해당하는 재질을 선택할 수 있다.

예를들어, 상기 형상기억고분자 재질은 폴리노보넨(Polynoebornene)을 함유하는 재질, 에폭시 형상기억고분자 재질이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 지지부는 속이 빈 원통 모양(hollow cylinder)으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 지지부는 상대적으로 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 코어부 및 상대적으로 더 작은 강성을 갖는 재질로 제조되며 상기 코어부의 표면에 적층된 코팅부를 포함하도록 제조될 수 있다.

또한, 상기 지지부의 탄성변형량이 증대될 수 있도록 상기 지지부는 일정영역이 길이방향을 따라 절개된 절개부가 형성되어 'C' 자형 횡단면을 갖도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 지지부는, 속이 빈 원통 모양을 가지며, 상기 코어부와 코팅부가 포함된 본체부; 및 상기 본체부의 외주면 표면에서 돌출되도록 형성된 돌출부;를 포함할 수 있다.

그리고, 외력이 가해졌을 때, 돌출부의 형상 변형이 먼저 이뤄지고, 본체부의 형상 변형이 그 다음으로 이뤄지도록 구성될 수 있다.

상기 돌출부는 본체부의 둘레를 따라 복수 개가 연속되게 형성된다. 본 발명에서 상기 돌출부는 호형(弧形)으로 형성되어, 상기 본체부의 외주면과의 사이에서 빈 공간이 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출부는 복수 개의 아치(arch)가 연속적으로 본체부의 둘레를 따라 연결되는 형상으로 구성될 수 있다.

아울러, 복원 후 형상회복이 전혀 이뤄지지 않은 경우에는 0% 이고, 복원 후 형상이 완전히 회복되는 경우 100%로 형상회복비가 정의될 때, 상기 돌출부와 상기 본체부는 서로 다른 형상회복비를 갖는 형상기억고분자 재질로 각각 제조될 수 있다.

가령, 본 발명에서는 상기 본체부는 90 내지 95%의 형상회복비를 가지며, 상기 돌출부는 98 내지 100%의 형상회복비를 갖도록 구성된다.

아울러, 전술한 바와 같은 전극조립체가 제공됨에 따라, 본 발명은 위와 같은 구성을 갖는 전극조립체가 케이스에 내장되는 이차전지를 추가적으로 제공할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 지지부가 원래 모양으로 복원되는 재질로 제조되어 외부 충격 및 양극과 음극의 내부 변형에 따라 상기 지지부의 변형이 이뤄져 파손 및 스트레스 발생을 최소화할 수 있고, 원래 형태로 상기 지지부의 형상 복원이 이뤄지므로 전극조립체의 최적 성능을 더 길게 유지할 수 있다. 또한, 원래의 형상으로 복원되어 전극조립체 및 상기 전극조립체가 탑재되는 이차전지의 외형 변화를 방지할 수 있다.

상기 지지부는 형상 기억 고분자 재질들 중 선택된 재질로 제조되어 원하는 설계온도에 따라 형상 복원이 이뤄질 수 있다.

상기 지지부는 속이 빈 원통 모양으로 형성되어 탄성 변형이 용이하게 이뤄질 수 있다. 아울러, 상기 지지부는 일정영역이 길이방향을 따라 절개된 절개부가 형성되어 상기 절개부의 크기에 따라 변형 가능한 범위는 조절될 수 있다.

상기 지지부는 상대적으로 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 코어부 및 상대적으로 더 작은 강성을 갖는 재질로 제조되며 상기 코어부의 표면에 적층된 코팅부를 포함함으로써, 코어부와 코팅부의 조합에 따라 형상복원력, 형상복원 시간 등을 더 다양하게 셋팅할 수 있다.

그리고, 속이 빈 원통 모양을 가지며, 상기 코어부와 코팅부가 포함된 본체부; 및 상기 본체부의 외주면 표면에서 돌출되도록 형성된 돌출부;를 포함하고, 외력이 가해졌을 때, 돌출부의 형상 변형이 먼저 이뤄지고, 본체부의 형상 변형이 그 다음으로 이뤄지도록 구성함으로써, 상대적으로 약한 외력(음극과 양극의 변형)이 발생했을 때는 돌출부의 변형만으로 완충할 수 있고, 상대적으로 큰 외력(외부 충격)이 발생했을 때는 돌출부와 본체부 모두의 변형으로 완충할 수 있다. 즉, 외력의 크기에 따라 변형 및 형상복원이 이뤄지는 부분이 달라짐으로써 형상복원 효율이 증대될 수 있다.

또한, 상기 본체부와 돌출부의 형상회복비를 다르게 구성함으로써, 다양한 외부조건에 대응하여 완충력과 회복력이 더 효율적으로 발생할 수 있다.

아울러, 위와 같은 구성을 갖는 전극조립체를 제공함으로써 상기 전극조립체가 케이스 내에 탑재되는 이차전지를 추가적으로 제공할 수 있다.

도 1 은 권취형 전극조립체의 전체적인 모습 및 부분확대 모습이 나타난 사시도.
도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공형 원통 형상의 지지부가 전극조립체에 결합된 모습을 투시하여 도시한 사시도.
도 3 은 본 발명의 제2실시예에 따른 지지부의 일부분에 절개부가 형성된 모습이 도시된 사시도.
도 4 는 도 3 의 A-A를 따라 절개된 모습이 도시된 단면도.
도 5 는 본 발명의 제3실시예에 따른 지지부의 사시도.
도 6 은 도 5 의 B-B를 따라 절개된 모습이 도시된 단면도.
도 7 은 제3실시예에 따른 지지부의 변형이 이뤄지는 모습들<i, ii> 및 복원이 이뤄진 모습<iii>이 나타난 도면.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명은 외부충격 또는 내부 변형 발생 시 이를 완충시키며 지지하되, 최적성능을 유지하기 위해서 원래 형태로 복원이 이뤄질 수 있는 지지부를 포함하는 전극조립체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전극조립체는 권취형 전극조립체로써, 전술한 바와 같이 권심에 분리막이 가장 먼저 투입된 다음 음극, 분리막, 양극이 순차적으로 투입되어 함께 회전하여 제조됨으로써, 분리막, 음극, 분리막, 양극이 적층된 상태에서 권취된 구조를 가지며, 권심이 제거된 후에 그 자리에는 센터홀이 형성된 구조를 갖고 상기 센터홀에는 지지부가 삽입되는 구조를 갖는다.

본 발명에서는 이러한 전극조립체에 삽입되는 지지부의 여러 실시예들을 제공하며, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.

제1실시예

도 2 는 본 발명의 제1실시예에 따른 중공형 원통 형상의 지지부(10)가 전극조립체(1)에 결합된 모습을 투시하여 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 지지부(10)는 전극조립체(1)의 센터홀(1a)에 삽입될 수 있는 길이와 직경을 갖는 속이 빈 원통 모양 즉, 중공(11)이 형성된 모양을 가지며, 외력이 가해졌을 때 직경이 작아지는 방향으로 변형이 이뤄질 수 있고 원래의 형상으로 복원될 수 있다.

그리고, 이 실시예 뿐만 아니라 아래에서 제공되는 실시예들에서 제공되는 지지부들(10)은 외력이 가해졌을 때 형상의 변형이 가능하되, 특정 온도 범위에서 원래의 형상으로 복원이 이뤄지도록 구성된다.

즉, 본 발명에서 제공되는 지지부(10)는 온도에 따라 원래의 형상으로 복원하는 재질로 제조된다.

따라서, 상기 지지부는 형상기억합금, 형상기억고분자 등과 같이 영구적인 형상을 기억하는 능력을 가진 재질이면 모두 사용될 수 있으나, 이 실시예에서는 형상기억고분자로 제조되는 것이 바람직하다.

즉, 이 실시예에서 상기 지지부(10)는 형상기억합금으로도 제조될 수 있으나, 형상기억합금은 상대적으로 높은 외력이 발생해야 변형이 이뤄지고 가공 조건이 까다로운 관계로, 상대적으로 낮은 외력에서도 고탄성 변형이 이뤄질 수 있고 가공이 용이한 형상기억고분자 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

이 실시예에서 상기 지지부(10)는 여러 형상기억고분자 재질의 조합 및 다양한 제조방식을 통해서 형상복원이 시작되는 온도가 정해질 수 있다. 즉, 형상복원이 시작되는 온도 및 형상복원이 이뤄지는 온도(형상회복 온도)가 특정 범위로 정해질 수 있다.

예를 들어, 특정 형상기억고분자 재질들의 형상복원이 시작되는 온도 및 형상복원이 이뤄지는 온도는 알려져 있으므로, 상기 특정 형상기억고분자 재질들의 조성비 조절을 통해 지지부의 형상복원이 시작되는 온도 및 형상복원이 이뤄지는 온도범위를 정할 수 있다.

이 실시예에서는, 충방전시 전극조립체의 온도 상승 및 냉각 시 온도 등을 고려하여 상기 지지부(10)의 형상 복원이 시작되는 형상회복온도는 20도 내지 70도 범위 내에서 정해지는 것이 바람직하다. 더 상세하게는 20도 내지 40도 범위를 정해지는 것이 바람직하다. 가령, 형상기억고분자 재질인 폴리노보넨(Polynoebornene)은 형상복원의 시작온도가 35도로 알려져 있으므로 다른 형상기억고분자 재질과의 조합을 통해 상기의 온도를 더 높이거나 더 낮추도록 제조될 수 있다.

아울러, 이 실시예에서 지지부의 제조에 사용되는 형상기억고분자는 최대 형상회복 스트레인이 400% 이상, 탄성모듈러스가 0.5~2.5Gpa 에 해당하는 재질을 선택할 수 있다. 최대 형상회복 스트레인은 원래의 길이가 100% 일 때 형상회복이 가능한 최대의 변형율을 의미하는 것으로써, 가령 본래의 길이가 10cm 이고 최대 형상회복 스트레인이 400% 인 시편이 있다면, 상기 시편은 원래 길이의 400%인 40cm 까지는 원래의 모양으로 복원될 수 있으나, 40cm 이상으로 변형이 발생하면 형상회복능력을 상실한다는 의미이다. 탄성모듈러스(elastic modulus)는 응력과 변형율의 변화를 의미하고 단위인 Gpa 는 기가파스칼을 의미한다.

본 발명에서 사용가능한 형상기억고분자는 전술한 폴리노보넨 외에도, 에폭시 계열의 형상기억고분자는 물론, 폴리우레탄(polyurethane), 트랜스-폴리이소프렌(trans-polyisoprene), 스틸렌-부타디엔 공중합체(styrene-butadiene copolymer) 또는 폴리에틸렌(polyethylene) 계열의 재질이 사용될 수 있다.

제2실시예

도 3 은 본 발명의 제2실시예에 따른 지지부(10)의 일부분에 절개부(12)가 형성된 모습이 도시된 사시도이다. 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 지지부(12)도 제1실시예의 지지부와 같이 전극조립체(1)의 센터홀(1a)에 삽입될 수 있는 길이와 직경을 갖도록 중공(11)이 형성되며, 외력이 가해졌을 때 직경이 작아지는 방향으로 더 용이하게 변형이 이뤄질 수 있도록 절개부(12)가 추가적으로 형성된 구조를 갖는다.

즉, 탄성변형량이 증대될 수 있도록 이 실시예에서 상기 지지부(10)는 일정영역이 길이방향을 따라 절개된 절개부(12)가 형성됨으로써 'C' 자형 횡단면을 갖는다.

상기 절개부(12)의 크기는 지지부(10)의 허용가능한 변형량 및 형상기억고분자 재질의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 도 3 에서 상기 절개부(12)는 지지부(10)의 길이방향을 따라 한 곳에서 양단을 분할하도록 절개되었으나, 길이방향을 따라 절반 이하만 절개될 수도 있고 복수 개가 형성될 수도 있으며, 비대칭 모양을 갖도록 구성될 수도 있을 것이다.

한편, 도 3 의 A-A를 따라 절개된 단면모습이 도시된 도 4 에 나타난 바와 같이, 상기 지지부(10)는 상대적으로 더 큰 강성을 갖는(탄성변형이 상대적으로 작게 발생하는) 재질로 제조된 코어부(13a) 및 상대적으로 더 작은 강성을 갖는(탄성변형이 상대적으로 크게 발생하는) 재질로 제조되며 상기 코어부(13a)의 내주면 및 외주면 표면 각각에 적층된 코팅부(13b)를 포함하도록 제조될 수 있다.

즉, 전극조립체의 음극과 양극의 변형에 의해 발생하는 외력은 상기 코팅부(13b)의 변형만으로 완충시킬 수 있고, 외부 충격에 의한 외력은 코어부(13a)가 완충하도록 구성될 수 있다.

제3실시예

도 5 는 본 발명의 제3실시예에 따른 지지부(10)의 사시도이고, 도 6 은 도 5 의 B-B를 따라 절개된 모습이 도시된 단면도이다.

이 실시예에 따른 지지부(10)는 상대적으로 작은 외력을 완충하는 부분과 상대적으로 큰 외력을 완충하는 부분이 별개로 형성되는 구조를 갖는다. 이 실시예의 지지부(10)는 제2실시예의 지지부(10)의 구조에서 돌출부(14)가 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도시된 바와 같이, 이 실시예에서 지지부(10)는, 속이 빈 원통 모양을 가지며, 상기 코어부(13a)와 코팅부(13b)가 포함된 본체부(13) 및 상기 본체부(13)의 외주면 표면에서 돌출되도록 형성된 돌출부(14)를 포함한다.

상기 돌출부(14)는 호형(弧形), 아치형(arch)으로 형성되되 본체부(13)의 둘레를 따라 복수 개가 연속되게 형성된다. 따라서, 상기 돌출부(14)의 안쪽으로 본체부(13) 표면과의 사이에는 빈 공간(15)이 형성되며, 이러한 빈 공간(15)은 본체부(13)의 둘레를 따라 형성된다. 이러한 빈 공간은 돌출부(14)의 탄성 변형 시 변형 가능한 공간이되므로 상기 돌출부(14)는 작은 외력에도 더 용이하게 변형이 이뤄질 수 있다.

참고적으로 도 5, 6 에서, 상기 돌출부(14)는 모두 동일한 크기와 두께를 갖는 것으로 도시되었으나, 특정방향으로의 완충능력을 증대시킬 수 있도록 상기 돌출부들(14) 중 일부는 두께가 다르거나 크기가 다르게 구성될 수 도 있다. 또한, 본체부(13)의 특정부분에서 돌출부(14)는 생략될 수도 있다.

아울러, 복원 후 형상회복이 전혀 이뤄지지 않은 경우에는 0% 이고, 복원 후 형상이 완전히 회복되는 경우 100%로 형상회복비가 정의될 때, 상기 돌출부(14)와 상기 본체부(13)는 서로 다른 형상회복비를 갖는 형상기억고분자 재질로 각각 제조될 수 있다.

가령, 본 발명에서는 상기 본체부(13)는 상대적으로 큰 외력을 완충할 수 있도록 더 높은 지지력을 갖는 반면 형상회복비는 90 내지 95% 범위로 정해질 수 있고, 상기 돌출부(14)는 상대적으로 더 작은 외력을 완충할 수 있도록 더 낮은 지지력을 갖는 반면 형상회복비는 98 내지 100% 범위로 정해질 수 있다.

이 실시예에 따른 지지부(10)는 외력이 가해졌을 때, 돌출부(14)의 형상 변형이 먼저 이뤄지고, 본체부(13)의 형상 변형이 그 다음으로 이뤄지도록 구성될 수 있다.

즉, 상대적으로 약한 외력이 가해졌을 때 돌출부(14)에서 변형이 이뤄진 모습<i>, 상대적으로 더 강한 외력이 가해져 돌출부(14) 및 본체부(13) 모두의 변형이 이뤄진 모습<ii> 및 원래의 상태로 복원된 모습<iii>이 도시된 도 7 에 나타난 바와 같이, 음극과 양극의 수축에 의해 상대적으로 작은 외력이 발생하면 이 실시예에서는 본체부(13)의 변형 발생없이 돌출부(14)만 변형이 이뤄져 외력을 완충시킨 후, 특정 온도 범위가 되면 상대적으로 신속하게 원형태로 복원이 이뤄질 수 있다. 반면에, 외부 충격 등에 의해 큰 외력이 가해지면, 본체부(13)까지 변형이 발생하여(이 때, 본체부는 절개부의 크기가 작아지거나 소멸되는 방향으로 변형이 이뤄질 수 있다) 외력을 완충시킬 수 있다.

그리고, 그 후에 형상복원이 시작되는 온도에 놓이면 상기 지지부(10)는 원래의 형태를 회복할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 전극조립체가 제공됨에 따라, 본 발명은 위와 같은 구성을 갖는 전극조립체가 케이스에 내장되는 이차전지를 추가적으로 제공할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 지지부(10)가 원래 모양으로 복원되는 재질로 제조되어 외부 충격 및 양극과 음극의 내부 변형에 따라 상기 지지부(10)의 변형이 이뤄져 파손 및 스트레스 발생을 최소화할 수 있고, 원래 형태로 상기 지지부의 형상 복원이 이뤄지므로 전극조립체(1)의 최적 성능을 더 길게 유지할 수 있다.

상기 지지부(10)는 형상 기억 고분자 재질들 중 선택된 재질로 제조되어 원하는 설계온도에 따라 형상 복원이 이뤄질 수 있다.

상기 지지부(10)는 속이 빈 원통 모양으로 형성되어 탄성 변형이 용이하게 이뤄질 수 있다. 아울러, 상기 지지부(10)는 일정영역이 길이방향을 따라 절개된 절개부(12)가 형성되어 상기 절개부(12)의 크기에 따라 변형 가능한 범위는 조절될 수 있다.

상기 지지부(10)는 상대적으로 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 코어부(13a) 및 상대적으로 더 작은 강성을 갖는 재질로 제조되며 상기 코어부(13a)의 표면에 적층된 코팅부(13b)를 포함함으로써, 코어부(13a)와 코팅부(13b)의 조합에 따라 형상복원력, 형상복원 시간 등을 더 다양하게 셋팅할 수 있다.

그리고, 속이 빈 원통 모양을 가지며, 상기 코어부(13a)와 코팅부(13b)가 포함된 본체부(13); 및 상기 본체부(13)의 외주면 표면에서 돌출되도록 형성된 돌출부(14);를 포함하고, 외력이 가해졌을 때, 돌출부(14)의 형상 변형이 먼저 이뤄지고, 본체부(13)의 형상 변형이 그 다음으로 이뤄지도록 구성함으로써, 상대적으로 약한 외력(음극과 양극의 변형)이 발생했을 때는 돌출부(14)의 변형만으로 완충할 수 있고, 상대적으로 큰 외력(외부 충격)이 발생했을 때는 돌출부(14)와 본체부(13) 모두의 변형으로 완충할 수 있다. 즉, 외력의 크기에 따라 변형 및 형상복원이 이뤄지는 부분이 달라짐으로써 형상복원 효율이 증대될 수 있다.

또한, 상기 본체부(13)와 돌출부(14)의 형상회복비를 다르게 구성함으로써, 다양한 외부조건에 대응하여 완충력과 회복력이 더 효율적으로 발생할 수 있다.

아울러, 위와 같은 구성을 갖는 전극조립체(1)를 제공함으로써 상기 전극조립체(1)가 케이스(미도시) 내에 탑재되는 이차전지(미도시)를 추가적으로 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.

1 : 전극조립체
1a : 센터홀
10 : 지지부
11 : 중공
12 : 절개부
13 : 본체부
14 : 돌출부

Claims (15)

1. 분리막, 음극, 분리막, 양극이 적층된 상태에서 권취되어 형성된 전극조립체에 있어서,
   상기 분리막, 음극, 분리막, 양극의 권취 중심에 형성되는 센터홀에 삽입되는 지지부;를 포함하고,
   상기 지지부는 외력에 의해 형상변형이 가능하되 온도에 따라 원래의 형상으로 복원하는 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지부는 특정 온도조건에서 모양이 성형되면 외부 충격에 의해 형상이 변형되더라도 처음 온도조건이 조성되면 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 갖는 형상기억고분자 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지부의 형상 복원이 시작되는 형상회복온도는 20도 내지 70도 범위 내에서 정해진 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 형상기억고분자 재질은 최대 형상회복 스트레인이 400% 이상, 탄성모듈러스가 0.5~2.5Gpa 인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 형상기억고분자 재질은 폴리노보넨(Polynoebornene)을 함유하는 재질인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 지지부는 속이 빈 원통 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 지지부는, 상대적으로 더 큰 강성을 갖는 재질로 제조된 코어부 및 상대적으로 더 작은 강성을 갖는 재질로 제조되며 상기 코어부의 표면에 적층된 코팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 지지부는 일정영역이 길이방향을 따라 절개된 절개부가 형성되어 'C' 자형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 지지부는,
   속이 빈 원통 모양을 가지며, 상기 코어부와 코팅부가 포함된 본체부; 및
   상기 본체부의 외주면 표면에서 돌출되도록 형성된 돌출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    외력이 가해졌을 때, 돌출부의 형상 변형이 먼저 이뤄지고, 본체부의 형상 변형이 그 다음으로 이뤄지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 돌출부는 본체부의 둘레를 따라 복수 개가 연속되게 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 돌출부는 호형(弧形)으로 형성되어, 상기 본체부의 외주면과의 사이에서 빈 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    
13. 제 10 항에 있어서,
    복원 후 형상회복이 전혀 이뤄지지 않은 경우에는 0% 이고, 복원 후 형상이 완전히 회복되는 경우 100%로 형상회복비가 정의될 때, 상기 돌출부와 상기 본체부는 서로 다른 형상회복비를 갖는 형상기억고분자 재질로 각각 제조된 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 본체부는 90 내지 95%의 형상회복비를 가지며, 상기 돌출부는 98 내지 100%의 형상회복비를 갖는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 전극조립체; 및
    상기 전극조립체가 내장되는 케이스;를 포함하는 이차전지.

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