KR20210154423A - Electrode assembly including an auxiliary tab, a secondary battery comprising the same and a battery evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 보조 탭을 포함하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 이차전지를 사용하는 전지 평가 방법을 제공한다.The present invention relates to an electrode assembly including an auxiliary tab and a secondary battery including the same. The present invention also provides a battery evaluation method using the secondary battery.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and among such secondary batteries, lithium secondary batteries exhibiting high energy density and operating potential, long cycle life, and low self-discharge rate. Batteries have been commercialized and widely used.
또한, 최근에는 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소 금속(Ni-MH) 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도, 높은 방전 전압 및 출력 안정성의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 되어 있다.In addition, as interest in environmental issues has increased in recent years, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) that can replace vehicles using fossil fuels such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, have been developed. There is a lot of research going on. Although nickel-metal hydride (Ni-MH) secondary batteries are mainly used as power sources for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), lithium secondary batteries with high energy density, high discharge voltage and output stability are used. Research is being actively conducted, and some have been commercialized.
이러한 리튬 이차전지는 전지 케이스 내에 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체가 수납된 구조이다.Such a lithium secondary battery has a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator is accommodated in a battery case.
도 1은 종래의 전극 조립체의 형상을 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 전극 조립체(10)는 양극(13) 및 음극(16)이 분리막(17)을 사이에 두고 교대로 적층된 구조이다. 이 때 양극(13)은 양극 집전체(11)의 일면 또는 양면에 양극 활물질층(12)이 형성된 구조이며, 음극(16)은 음극 집전체(14)의 일면 또는 양면에 음극 활물질층(15)이 형성된 구조이다. 양극, 음극 및 분리막은 도 1과 같이 각각 복수 개가 적층되어 하나의 전극 조립체를 구성할 수 있다.1 is a schematic view showing the shape of a conventional electrode assembly. Referring to FIG. 1 , the
한편, 상기와 같은 구조의 리튬 이차전지에 있어서, 리튬 이차전지를 평가하는 주요한 방법으로는 리튬 이차전지의 전압을 측정하는 방법이 있으며, 개별 전극 사이의 전압을 측정할 수도 있다. 특히 리튬 이차전지에 있어 양극과 음극 사이의 전압을 측정하기 위한 주요한 방법으로는 기준 전극을 사용하는 방법이 있다.On the other hand, in the lithium secondary battery having the above structure, as a main method of evaluating the lithium secondary battery, there is a method of measuring the voltage of the lithium secondary battery, and the voltage between individual electrodes can also be measured. In particular, in a lithium secondary battery, the main method for measuring the voltage between the positive electrode and the negative electrode is a method using a reference electrode.
한국등록특허 제 10-1806416호에는 기준 전극을 사용하여 전극 조립체를 구성하는 전극 사이의 전압을 측정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이와 같이 전압을 측정하기 위해서 기준 전극을 사용하는 경우 전극 사이에 일일이 기준 전극을 삽입하여야 하는 문제점이 있고, 기준 전극과 전극 조립체 사이의 단락을 방지하기 위한 분리막을 개재하여야 하므로 전지의 구성이 복잡해질 수 있다. 아울러 시간이 지남에 따라 기준 전극이 열화될 경우 측정값에 오차가 발생할 수 있다는 문제가 있다.Korean Patent Registration No. 10-1806416 discloses a technique for measuring a voltage between electrodes constituting an electrode assembly using a reference electrode. However, when the reference electrode is used to measure the voltage as described above, there is a problem in that the reference electrode must be inserted one by one between the electrodes, and a separator to prevent a short circuit between the reference electrode and the electrode assembly must be interposed. can be done In addition, when the reference electrode deteriorates over time, there is a problem that an error may occur in the measured value.
따라서 복수 개의 전극이 포함된 전극 조립체를 포함하는 이차전지에서, 개별 전극 사이의 전압을 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in a secondary battery including an electrode assembly including a plurality of electrodes, there is a need to develop a technology capable of simply and accurately measuring the voltage between individual electrodes.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 분리막을 사이에 두고 인접한 전극이 이루는 모노셀의 전압을 측정함으로써, 모노셀 각각의 전기화학적 평가를 정확히 할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 아울러 본 발명은 상기 이차전지를 사용한 전지 평가 방법을 제공한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by measuring the voltage of a monocell formed by adjacent electrodes with a separator interposed therebetween, an electrode assembly capable of accurately performing electrochemical evaluation of each monocell, and an electrode assembly comprising the same An object of the present invention is to provide a secondary battery. In addition, the present invention provides a battery evaluation method using the secondary battery.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 조립체는, 복수 개의 제1 전극 및 상기 제1 전극과 반대 극성을 갖는 복수 개의 제2 전극이 분리막이 개재된 상태로 교번하여 적층되며, 상기 복수 개의 제1 전극은, 각각 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 전극 탭 및 상기 제1 전극 탭이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제1 보조 탭을 포함하고, 상기 복수 개의 제2 전극은, 각각 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제2 보조 탭을 포함한다.In one example, in the electrode assembly according to the present invention, a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes having a polarity opposite to that of the first electrode are alternately stacked with a separator interposed therebetween, and the plurality of first electrodes The electrode includes a first electrode tab formed on one side of the first electrode, and a first auxiliary tab formed on either side perpendicular to a side surface on which the first electrode tab is formed, and the plurality of second electrodes Each silver includes a second electrode tab formed on one side surface of the second electrode and a second auxiliary tab formed on one of both side surfaces perpendicular to the side surface on which the second electrode tab is formed.
하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 조립체는 상기 제1 전극을 n+1개 포함하고, 제2 전극을 n개 포함한다. (단, n은 2 이상의 정수)In one example, the electrode assembly according to the present invention includes n+1 electrodes and n second electrodes. (however, n is an integer greater than or equal to 2)
다른 하나의 예에서, 본 발명에 따른 전극 조립체는 상기 제1 전극 및 제2 전극을 모두 n개 포함한다. (단, n은 2 이상의 정수)In another example, the electrode assembly according to the present invention includes n of the first electrode and the second electrode. (however, n is an integer greater than or equal to 2)
구체적인 예에서, 상기 제1 보조 탭들은 각각 제1 전극 탭이 형성된 일 측면과의 이격 거리가 서로 상이하고, 상기 제2 보조 탭들은 각각 제2 전극 탭이 형성된 일 측면과의 이격 거리가 서로 상이한다.In a specific example, each of the first auxiliary tabs has a different separation distance from one side surface on which the first electrode tab is formed, and the second auxiliary tab has a different separation distance from one side surface on which the second electrode tab is formed. do.
더욱 구체적인 예에서, 상기 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭들은 전극의 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않는다.In a more specific example, the first auxiliary tab and the second auxiliary tab do not overlap each other in the stacking direction of the electrodes.
하나의 예에서, 상기 제1 보조 탭들의 돌출 방향은 서로 동일하며, 상기 제2 보조 탭들은 제1 보조 탭들에 대하여 서로 대향하는 방향으로 돌출된다.In one example, the protruding directions of the first auxiliary tabs are the same, and the second auxiliary tabs protrude in opposite directions with respect to the first auxiliary tabs.
다른 하나의 예에서, 상기 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭들은 전극 조립체의 측면을 따라 서로 교번하여 돌출된다.In another example, the first auxiliary tab and the second auxiliary tab alternately protrude from each other along the side surface of the electrode assembly.
또한 본 발명은 이차전지를 제공하는바, 본 발명에 따른 이차전지는, 앞서 설명한 바와 같은 전극 조립체가 전지 케이스 내부에 수납된 구조이며, 상기 제1 보조 탭들 및 제2 보조 탭들 각각은 와이어에 연결되어 있고, 상기 와이어는 일단이 상기 제1 보조 탭 또는 제2 보조 탭에 전기적으로 연결되고, 타단이 전지 케이스의 외부로 인출된 구조이다.The present invention also provides a secondary battery, wherein the secondary battery according to the present invention has a structure in which the electrode assembly as described above is accommodated inside the battery case, and each of the first auxiliary tabs and the second auxiliary tabs is connected to a wire The wire has a structure in which one end is electrically connected to the first auxiliary tab or the second auxiliary tab, and the other end is drawn out of the battery case.
또한 본 발명은 상기 이차전지를 사용하는 전지 평가 방법을 제공하는바, 본 발명에 따른 전지 평가 방법은, 앞서 설명한 바와 같은 이차전지를 제조하는 단계;The present invention also provides a battery evaluation method using the secondary battery. The battery evaluation method according to the present invention includes the steps of manufacturing the secondary battery as described above;
상기 이차전지를 충방전하는 단계; 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극에 대하여, 제1 보조 탭과 제2 보조 탭에 연결된 와이어를 전기적으로 연결하는 단계; 및 상기 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압값을 측정하는 단계를 포함한다.charging and discharging the secondary battery; electrically connecting a wire connected to the first auxiliary tab and the second auxiliary tab with respect to the first and second electrodes adjacent to each other with a separator interposed therebetween; and measuring a voltage value of a monocell formed by the adjacent first electrode and the second electrode.
구체적인 예에서, 상기 모노셀의 전압값을 측정하는 단계는, 이차전지의 SOC 값에 따른 각 모노셀의 전압값을 측정하는 과정을 포함한다.In a specific example, measuring the voltage value of the monocell includes measuring the voltage value of each monocell according to the SOC value of the secondary battery.
구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지 평가 방법은 상기 모노셀의 전압값으로부터, 퇴화된 모노셀을 판별하는 단계를 더 포함한다.In a specific example, the battery evaluation method according to the present invention further comprises the step of determining a degraded monocell from the voltage value of the monocell.
본 발명은 전극 조립체를 구성하는 각 전극에 있어 일 측면에 전위를 측정할 수 있는 보조 탭이 형성되므로, 보조 탭을 통해 전극 조립체 전체의 전압뿐만 아니라 개별 전극이 이루는 모노셀의 전압을 간편하고 정확하게 측정하고, 이를 근거로 모노셀의 충전량 등을 정확하게 평가할 수 있다.In the present invention, since an auxiliary tab capable of measuring a potential is formed on one side of each electrode constituting the electrode assembly, the voltage of the monocell formed by the individual electrodes as well as the voltage of the entire electrode assembly can be easily and accurately measured through the auxiliary tab. measurement, and based on this, it is possible to accurately evaluate the charge amount of the monocell.
도 1은 종래의 전극 조립체를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 전극 및 제2 전극의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 형상을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
도 4는 도 3에 따른 전극 조립체를 A 방향에서 바라본 형상을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 전극 및 제2 전극의 형상을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 형상을 모식적으로 나타낸 상면도이다.
도 7은 도 6에 따른 전극 조립체를 A 방향에서 바라본 형상을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 10은 본 발명에 따른 전지 평가 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.1 is a schematic view showing a conventional electrode assembly.
2 is a schematic diagram illustrating shapes of a first electrode and a second electrode constituting an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
3 is a top view schematically showing the shape of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view schematically illustrating the shape of the electrode assembly according to FIG. 3 as viewed from the direction A;
5 is a schematic diagram illustrating shapes of a first electrode and a second electrode constituting an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
6 is a top view schematically showing the shape of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
7 is a side view schematically illustrating the shape of the electrode assembly according to FIG. 6 as viewed from the direction A;
8 is a schematic diagram showing the structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic diagram showing the structure of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
10 is a flowchart showing the sequence of the battery evaluation method according to the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, it includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, it includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where another part is in between. In addition, in the present application, “on” may include the case of being disposed not only on the upper part but also on the lower part.
이하 본 발명에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 전극 및 제2 전극의 형상을 나타낸 모식도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 형상을 모식적으로 나타낸 상면도이며, 도 4는 도 3에 따른 전극 조립체를 A 방향에서 바라본 형상을 모식적으로 나타낸 측면도이다.2 is a schematic diagram illustrating shapes of a first electrode and a second electrode constituting an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. 3 is a top view schematically showing the shape of the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view schematically showing the shape of the electrode assembly according to FIG. 3 as viewed from the direction A. Referring to FIG.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)는 복수 개의 제1 전극(110) 및 복수 개의 제2 전극(120)을 포함한다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 서로 반대의 극성을 가지며, 복수 개의 제1 전극(110) 및 복수 개의 제2 전극(120)은 분리막(130)이 사이에 개재된 상태에서 교번하여 적층된다. 제1 전극(110)은 제1 전극 집전체(111)의 일면 또는 양면에 제1 전극 활물질층(112)이 형성되는 구조이며, 제2 전극(120)은 제2 전극 집전체(121)의 일면 또는 양면에 제2 전극 활물질층(122)이 형성되는 구조이다. 집전체, 분리막 및 활물질층에 관한 기술은 당업자에게 이미 공지된 사항이므로 자세한 설명을 생략한다.2 to 4 , the
이에 따라 분리막을 사이에 두고 인접하는 제1 전극 및 제2 전극은 모노셀(mono cell)을 이루게 되며, 본 발명에 따른 전극 조립체는 모노셀이 복수 개 적층된 스택 셀(stack cell)을 구성하게 된다.Accordingly, the first electrode and the second electrode adjacent to each other with the separator therebetween form a mono cell, and the electrode assembly according to the present invention constitutes a stack cell in which a plurality of mono cells are stacked. do.
본 발명에 따른 전극 조립체(100)에 있어서, 복수 개의 제1 전극(110)은 각각 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 전극 탭(113) 및 상기 제1 전극 탭(113)이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제1 보조 탭(114)을 포함한다.In the
또한 복수 개의 제2 전극(120)은, 각각 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 전극 탭(123) 및 상기 제2 전극 탭(123)이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제2 보조 탭(124)을 포함한다.In addition, the plurality of
본 발명에 따른 전극 조립체(100)에서, 상기 제1 전극 탭(113) 및 제2 전극 탭(123)은 이차전지가 외부의 기기와 또는 다른 전지셀과 연결되기 위한 외부 도선 역할을 하며, 복수 개의 제1 전극 탭 및 복수 개의 제2 전극 탭이 각각 집합하여 전극 리드와 연결된다. 제1 전극 탭(113) 및 제2 전극 탭(123)에는 각각 전지를 외부와 연결하기 위한 제1 전극 리드(115)와 제2 전극 리드(125)가 연결된다.In the
제1 보조 탭(114) 및 제2 보조 탭(124)은 후술하는 바와 같이 외부로 통하는 와이어와 연결되어 각 전극 사이의 전압을 측정하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 전극 조립체는 전극에 별도로 보조 탭을 형성함으로써 전극 조립체 전체의 전압뿐만 아니라 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 간편하고 정확하게 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 전위는 모노셀 내의 리튬 충전량을 평가하는데 사용될 수 있다.The first
구체적인 예에서, 상기 전극 조립체(100)는 바이셀(bi-cell) 형태일 수 있다. 이 경우 n+1개의 제1 전극(110) 및 n개의 제2 전극(120)을 포함하며(단, n은 2 이상의 정수), 도 2에는 제1 전극이 9개이고, 제2 전극이 8개인 것을 도시하였다. 이 경우 전극 조립체(100)의 양 끝에는 제1 전극(110)이 위치하게 된다. In a specific example, the
도 2 내지 도 4를 참조하면, (a)는 제1 전극(110)을, (b)는 제2 전극(120)을 나타낸 것이다. 또한 도 2에서 각 전극의 아래에 기재된 숫자는 전극의 적층 순서를 나타낸 것으로, (1)번 전극은 가장 상부에 위치하는 전극이며, (2)번 전극은 (1)번 전극보다 하부에 위치하는 전극을 의미한다. 제1 전극(110)과 제2 전극(120)은 분리막(130)이 개재된 상태에서 교번하여 적층되므로, 전극 적층시 (k)번 제1 전극의 하부에는 (k)번 제2전극이 위치하며, (k)번 제2 전극의 하부에는 (k+1)번 제1 전극이 위치하게 된다(단, k는 1 내지 n 사이의 정수). 이러한 적층 패턴이 반복됨에 따라 전극 조립체(100)의 가장 상부에는 (1)번 제1 전극이 위치하며, 전극 조립체의 가장 하부에는 (9)번 제1 전극이 위치한다.2 to 4 , (a) shows the
도 2 내지 4에는 전극 조립체가 바이셀 형태인 경우만 도시하였으나, 상기 전극 조립체는 풀셀(full-cell) 형태일 수 있다. 이 경우 전극 조립체는 제1 전극 및 제2 전극을 모두 n개 포함하며(단, n은 2 이상의 정수), 전극 조립체의 양 끝에는 각각 제1 전극 및 제2 전극이 위치하게 된다. 예를 들어 전극 조립체가 제1 전극 및 제2 전극을 8개씩 포함하고 있을 경우, 전극 조립체의 가장 상부에 (1)번 제1 전극이 위치하며, 전극 조립체의 가장 하부에 (8)번 제2 전극이 위치하게 된다.2 to 4 illustrate only a case in which the electrode assembly has a bi-cell type, the electrode assembly may have a full-cell type. In this case, the electrode assembly includes both the first electrode and the second electrode n (where n is an integer of 2 or more), and the first electrode and the second electrode are positioned at both ends of the electrode assembly, respectively. For example, when the electrode assembly includes eight first electrodes and eight second electrodes, the first electrode (1) is positioned at the uppermost portion of the electrode assembly, and the second electrode (8) is positioned at the lowermost portion of the electrode assembly. electrodes are placed.
한편, 본 발명에 따른 전극 조립체(100)에 있어서, 각각의 전극들에 형성된 보조 탭들의 위치는 서로 상이할 수 있다. 구체적으로 제1 보조 탭(114)들은 각각 제1 전극 탭(113)이 형성된 일 측면과의 이격 거리(d1)가 서로 상이하고, 제2 보조 탭(124)들은 각각 제2 전극 탭(123)이 형성된 일 측면과의 이격 거리(d2)가 서로 상이하다. Meanwhile, in the
도 2를 참조하면, (k+1)번 제1 전극의 제1 보조 탭은 (k)번 제1 전극의 보조 탭보다 전극 탭이 형성된 일 측면과의 거리(d1)가 더 크다(단, k는 1과 n 사이의 정수). 이러한 패턴이 반복됨에 따라 제1 전극에 있어 전극 탭이 형성된 일 측면과 보조 탭 사이의 거리(d1)는 (9)번 제1 전극에서 가장 크다. Referring to FIG. 2 , the distance d 1 of the first auxiliary tab of the (k+1) first electrode is greater than that of the auxiliary tab of the (k) first electrode, d 1 ) from one side surface on which the electrode tab is formed. , where k is an integer between 1 and n). As this pattern is repeated, in the first electrode, the distance d 1 between the side on which the electrode tab is formed and the auxiliary tab is the largest in the (9) first electrode.
마찬가지로, 도 2를 참조하면, (k+1)번 제2 전극의 보조 탭은 (k)번 제2 전극의 제2 보조 탭보다 전극 탭이 형성된 일 측면과의 거리(d2)가 더 크다(k는 1과 n 사이의 정수). 이러한 패턴이 반복됨에 따라 제2 전극에 있어 전극 탭이 형성된 일 측면과 보조 탭 사이의 거리(d2)는 (8)번 제2 전극에서 가장 크다. Similarly, referring to FIG. 2 , the distance d 2 of the auxiliary tab of the (k+1) second electrode is greater than that of the second auxiliary tab of the (k) second electrode,
결과적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)들이 적층되었을 때 제1 보조 탭(114) 및 제2 보조 탭(124)들은 전극의 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않으며, 전극 조립체(100)의 측면을 따라 일정 간격으로 이격되어 배열된다.As a result, referring to FIGS. 3 and 4 , when the
이와 같이 전극 조립체(100)에서 제1 보조 탭(114) 및 제2 보조 탭(124)들이 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않도록 함으로써, 와이어를 보조 탭에 연결하는 것이 용이하고, 전극 조립체(100)의 유동에 따라 인접한 보조 탭들이 서로 접촉하여 단락을 일으키거나 전압 측정값에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.As described above, by preventing the first
한편, 복수 개의 제1 전극(114) 및 제2 전극(124)이 적층되어 전극 조립체를 형성하면, 도 3과 같이 제1 전극 탭(113) 및 제2 전극 탭(123)은 전극 조립체(100)의 일 측에 돌출되며, 제1 보조 탭(114) 및 제2 보조 탭(124)들은 전극 탭이 형성된 측면과 수직인 측면을 따라 일정 간격으로 돌출된다.Meanwhile, when a plurality of
하나의 예에서, 도 3을 참조하면, 상기 제1 보조 탭(114)들의 돌출 방향은 서로 동일하며, 상기 제2 보조 탭(124)들은 제1 보조 탭(114)들에 대하여 서로 대향하는 방향으로 돌출된다. In one example, referring to FIG. 3 , the protruding directions of the first
이를 위해, 두 개의 분리막(130) 및 한 개의 제2 전극(120)을 사이에 두고 가장 가까이 인접하는 두 개의 제1 전극(110)은 제1 보조 탭(114)의 돌출 방향이 서로 동일하도록 적층된다. 구체적으로 (k)번 제1 전극 및 이와 가장 인접한 (k+1)번 제1 전극에서 제1 보조 탭의 돌출 방향은 서로 동일하다(단, k는 1에서 n 사이의 정수). 마찬가지로, 한 개의 분리막(130) 및 한 개의 제1 전극(110)을 사이에 두고 인접하는 두 개의 제2 전극(120)은 제2 보조 탭(124)의 돌출 방향이 서로 동일하도록 적층된다. 예를 들어, (k)번 제2 전극 및 이와 가장 인접한 (k+1)번 제2 전극에서 제2 보조 탭의 돌출 방향은 서로 동일하다(단, k는 1에서 n 사이의 정수).To this end, the two
이러한 패턴이 반복됨에 따라, 전극 조립체의 일 측면에는 (1)번부터 (9)번 제1 전극에 형성된 제1 보조 탭들이 순차적으로 배열되며, 이에 대향하는 측면에는 (1)번부터 (8)번 제2 전극에 형성된 제2 보조 탭이 순차적으로 배열된다.As this pattern is repeated, first auxiliary tabs formed on the first electrodes (1) to (9) are sequentially arranged on one side of the electrode assembly, and (1) to (8) on the opposite side thereof Second auxiliary tabs formed on the No. second electrode are sequentially arranged.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체를 구성하는 제1 전극 및 제2 전극의 형상을 나타낸 모식도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 형상을 모식적으로 나타낸 상면도이며, 도 7은 도 6에 따른 전극 조립체를 A 방향에서 바라본 형상을 모식적으로 나타낸 측면도이다.5 is a schematic diagram illustrating shapes of a first electrode and a second electrode constituting an electrode assembly according to another embodiment of the present invention. 6 is a top view schematically showing the shape of the electrode assembly according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side view schematically illustrating the shape of the electrode assembly according to FIG. 6 as viewed from the A direction.
도 5 내지 도 7를 참조하면, 본 발명에 따른 전극 조립체(200)는 복수 개의 제1 전극(210) 및 복수 개의 제2 전극(220)을 포함한다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 서로 반대의 극성을 가지며, 복수 개의 제1 전극(210) 및 복수 개의 제2 전극(220)은 분리막(230)이 사이에 개재된 상태에서 교번하여 적층된다. 제1 전극(210)은 제1 전극 집전체(211)의 일면 또는 양면에 제1 전극 활물질층(212)이 형성되는 구조이며, 제2 전극(220)은 제2 전극 집전체(221)의 일면 또는 양면에 제2 전극 활물질층(222)이 형성되는 구조이다.5 to 7 , the
이에 따라 분리막을 사이에 두고 인접하는 제1 전극 및 제2 전극은 모노셀(mono cell)을 이루게 되며, 본 발명에 따른 전극 조립체는 모노셀이 복수 개 적층된 스택 셀(stack cell)을 구성하게 된다.Accordingly, the first electrode and the second electrode adjacent to each other with the separator therebetween form a mono cell, and the electrode assembly according to the present invention constitutes a stack cell in which a plurality of mono cells are stacked. do.
본 발명에 따른 전극 조립체(200)에 있어서, 복수 개의 제1 전극(210)은 각각 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 전극 탭(213) 및 상기 제1 전극 탭(213)이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제1 보조 탭(214)을 포함한다.In the
또한 복수 개의 제2 전극(220)은, 각각 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 전극 탭(223) 및 상기 제2 전극 탭(223)이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제2 보조 탭(224)을 포함한다.In addition, the plurality of
제1 전극 탭(213) 및 제2 전극 탭(223)에는 각각 전지를 외부와 연결하기 위한 제1 전극 리드(215)와 제2 전극 리드(225)가 연결된다.A
본 발명에 따른 전극 조립체는 전극에 별도로 보조 탭을 형성함으로써 전극 조립체 전체의 전압뿐만 아니라 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 간편하고 정확하게 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 전위는 모노셀 내의 리튬 충전량을 평가하는데 사용될 수 있다.In the electrode assembly according to the present invention, by separately forming auxiliary tabs on the electrodes, it is possible to simply and accurately measure the voltage of the monocell formed between the first electrode and the second electrode adjacent to each other with a separator interposed therebetween as well as the voltage of the entire electrode assembly. The potential thus measured can be used to evaluate the lithium charge in the monocell.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 조립체(200)는 바이셀 형태일 수 있으며 이 경우 n+1개의 제1 전극(210) 및 n개의 제2 전극(220)을 포함한다. 전극 조립체가 풀셀 형태인 경우 전극 조립체(200)는 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)을 모두 n개 포함한다. 도 2 내지 4는 전극 조립체가 바이셀 형태인 경우를 도시하였으며, 제1 전극(210)이 9개이고, 제2 전극(220)이 8개인 것을 도시하였다.As described above, the
도 5 내지 도 7을 참조하면, (a)는 제1 전극(210)을, (b)는 제2 전극(220)을 나타낸 것이다. 또한 도 5에서 각 전극의 아래에 기재된 숫자는 전극의 적층 순서를 나타낸 것으로, (1)번 전극은 가장 상부에 위치하는 전극이며, (2)번 전극은 (1)번 전극보다 하부에 위치하는 전극을 의미한다. 제1 전극(210)과 제2 전극(220)은 분리막(230)이 개재된 상태에서 교번하여 적층되므로, 전극 적층시 (k)번 제1 전극의 하부에는 (k)번 제2전극이 위치하며, (k)번 제2 전극의 하부에는 (k+1)번 제1 전극이 위치하게 된다(단, k는 1 내지 n 사이의 정수). 이러한 적층 패턴이 반복됨에 따라 전극 조립체(200)의 가장 상부에는 (1)번 제1 전극이 위치하며, 전극 조립체의 가장 하부에는 (9)번 제1 전극이 위치한다.5 to 7 , (a) shows the
본 발명에 따른 전극 조립체(200)에 있어서, 각각의 전극들에 형성된 보조 탭들의 위치는 서로 상이할 수 있다. 구체적으로 제1 보조 탭(214)들은 각각 제1 전극 탭(213)이 형성된 일 측면과의 이격 거리(d3)가 서로 상이하고, 제2 보조 탭(224)들은 각각 제2 전극 탭(223)이 형성된 일 측면과의 이격 거리(d4)가 서로 상이하다. In the
도 5를 참조하면, (k+1)번 제1 전극의 제1 보조 탭은 (k)번 제1 전극의 보조 탭보다 전극 탭이 형성된 일 측면과의 거리(d3)가 더 크다(단, k는 1과 n 사이의 정수). 이러한 패턴이 반복됨에 따라 제1 전극에 있어 전극 탭이 형성된 일 측면과 보조 탭 사이의 거리(d1)는 (9)번 제1 전극에서 가장 크다.Referring to FIG. 5 , the first auxiliary tab of the (k+1)-th first electrode has a greater distance d 3 from the side on which the electrode tab is formed than the auxiliary tab of the (k)-th first electrode (provided that , where k is an integer between 1 and n). As this pattern is repeated, in the first electrode, the distance d1 between the side on which the electrode tab is formed and the auxiliary tab is the largest in the (9) first electrode.
마찬가지로, (k+1)번 제2 전극의 보조 탭은 (k)번 제2 전극의 제2 보조 탭보다 전극 탭이 형성된 일 측면과의 거리(d4)가 더 크다(단, k는 1과 n 사이의 정수). 이러한 패턴이 반복됨에 따라 제2 전극에 있어 전극 탭이 형성된 일 측면과 보조 탭 사이의 거리(d4)는 (8)번 제2 전극에서 가장 크다. Likewise, the auxiliary tab of the (k+1)-th second electrode has a greater distance (d 4 ) from the side on which the electrode tab is formed than the second auxiliary tab of the (k)-th second electrode (provided that k is 1) an integer between and n). As this pattern is repeated, in the second electrode, the distance d 4 between the side on which the electrode tab is formed and the auxiliary tab is the largest in the second electrode (8).
결과적으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 전극(210) 및 제2 전극(220)들이 적층되었을 때 제1 보조 탭(214) 및 제2 보조 탭(224)들은 전극의 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않으며, 전극 조립체(200)의 측면을 따라 일정 간격으로 이격되어 배열된다.As a result, referring to FIGS. 6 and 7 , when the
이와 같이 전극 조립체(200)에서 제1 보조 탭(214) 및 제2 보조 탭(224)들이 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않도록 함으로써, 와이어를 보조 탭에 연결하는 것이 용이하고, 전극 조립체(200)의 유동에 따라 인접한 보조 탭들이 서로 접촉하여 단락을 일으키거나 전압 측정값에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.As described above, by preventing the first
한편, 복수 개의 제1 전극(214) 및 제2 전극(224)이 적층되어 전극 조립체를 형성하면, 도 6과 같이 제1 전극 탭(213) 및 제2 전극 탭(223)은 전극 조립체(200)의 일 측에 돌출되며, 제1 보조 탭(214) 및 제2 보조 탭(224)들은 전극 탭이 형성된 측면과 수직인 측면을 따라 일정 간격으로 돌출된다.Meanwhile, when the plurality of
다른 하나의 예에서, 도 6을 참조하면, 상기 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭들은 전극 조립체의 측면을 따라 서로 교번하여 돌출된다.In another example, referring to FIG. 6 , the first auxiliary tab and the second auxiliary tab alternately protrude from each other along the side surface of the electrode assembly.
이를 위해 두 개의 분리막(230) 및 한 개의 제2 전극(220)을 사이에 두고 가장 가까이 인접하는 두 개의 제1 전극(210)에 있어, 제1 보조 탭(214)은 서로 대향하는 방향으로 돌출된다. 아울러 한 개의 분리막(230) 및 한 개의 제1 전극(210)을 사이에 두고 인접하는 두 개의 제2 전극(220)에 있어, 제2 보조 탭(224)은 서로 대향하는 방향으로 돌출된다.To this end, in the two
도 5 및 도 7을 참조하면, (k)번 제1 전극 및 이와 가장 인접한 (k+1)번 제1 전극에서 제1 보조 탭은 서로 대향하는 방향으로 돌출된다(단, k는 1에서 n 사이의 정수). 마찬가지로, (k)번 제2 전극 및 이와 가장 인접한 (k+1)번 제2 전극에서 제2 보조 탭은 서로 대향하는 방향으로 돌출된다5 and 7 , in the (k)-th first electrode and the (k+1)-th first electrode closest to it, the first auxiliary tabs protrude in opposite directions (provided that k is 1 to n) integer between). Similarly, in the (k)-th second electrode and the (k+1)-th second electrode most adjacent thereto, the second auxiliary tabs protrude in opposite directions.
이러한 패턴이 반복됨에 따라 전극 조립체(200)의 양 측면에는 제1 보조 탭(214) 및 제2 보조 탭(224)이 교번하여 배열된다.As this pattern is repeated, the first
또한, 본 발명에 따른 전극 조립체는, 제1 전극 또는 제2 전극 중 어느 하나는 음극이고, 상기 음극 중 적어도 하나가 전리튬화(pre-lithiation)된 것일 수 있다. 음극 중 적어도 하나를 전리튬화함으로써, 모노셀의 전위 측정을 통한 리튬 충전량 평가에 있어서 음극의 전리튬화에 따른 영향을 평가할 수 있다.In addition, in the electrode assembly according to the present invention, any one of the first electrode and the second electrode may be a negative electrode, and at least one of the negative electrodes may be pre-lithiated. By prelithiating at least one of the anodes, it is possible to evaluate the effect of prelithiation of the anode in evaluating the amount of lithium charge through the potential measurement of the monocell.
전리튬화란 이차전지에서 첫번째 충전 및 방전 반응에서 나타나는 비가역 용량 손실을 최소화하기 위한 것이다. 이러한 초기 비가역 용량 손실은 대부분 음극 활물질 표면에서의 전해질 분해(electrolyte decomposition) 반응에 기인하는 것으로 알려져 있는데, 전리튬화를 통해 첫번째 충전시 발생되는 부반응을 미리 겪게 하는 것이다. 이러한 전리튬화 방법으로는 음극 활물질을 물리화학적 방법에 의해 리튬화 시킨 후 전극을 제조하는 방법 및 음극을 전기화학적으로 전리튬화 시키는 방법 등이 있으며, 전리튬화에 대한 방법은 통상의 기술자게에 공지된 기술이므로 자세한 설명을 생략한다.Pre-lithiation is to minimize irreversible capacity loss that occurs in the first charging and discharging reaction in a secondary battery. It is known that this initial irreversible capacity loss is mostly due to an electrolyte decomposition reaction on the surface of the anode active material, which is to undergo a side reaction that occurs during the first charge through prelithiation. As such a prelithiation method, there are a method of manufacturing an electrode after lithiating the negative active material by a physicochemical method and a method of electrochemically prelithiating the negative electrode. Since it is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 전극조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a secondary battery including the electrode assembly as described above.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 구조를 나타낸 모식도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지의 구조를 나타낸 모식도이다.8 is a schematic diagram showing the structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic diagram showing the structure of a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(300)는 전극 조립체(100)가 전지 케이스(310) 내부에 수납된 구조이며, 상기 제1 보조 탭(114)들 및 제2 보조 탭(124)들 각각은 와이어(320)에 연결되어 있고, 상기 와이어(320)는 일단이 상기 제1 보조 탭(114) 또는 제2 보조 탭(124)에 전기적으로 연결되고, 타단이 전지 케이스(310)의 외부로 인출된 구조이다. 여기서 전극 조립체는(100) 도 3 및 도 4에 도시된 것과 동일한 것을 사용한 것이다. 또한 제1 전극 리드와(115) 제2 전극 리드(125)는 전지 케이스(310) 밖으로 인출된다.Referring to FIG. 8 , a
마찬가지로, 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(400)는 전극 조립체(200)가 전지 케이스(410) 내부에 수납된 구조이며, 상기 제1 보조 탭(214)들 및 제2 보조 탭(224)들 각각은 와이어(420)에 연결되어 있고, 상기 와이어(420)는 일단이 상기 제1 보조 탭(214) 또는 제2 보조 탭(224)에 전기적으로 연결되고, 타단이 전지 케이스(410)의 외부로 인출된 구조이다. 여기서 전극 조립체(200)는 도 6 및 도 7에 도시된 것과 동일한 것을 사용한 것이다.Similarly, referring to FIG. 9 , the
본 발명에 따른 이차전지에 있어서, 전지 케이스(310, 410)는 전지의 포장을 위한 외장재로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 원통형, 각형 또는 파우치형이 사용될 수 있으나, 상세하게는 파우치형 전지 케이스가 사용될 수 있다.In the secondary battery according to the present invention, the
와이어(320, 420)는 전극 조립체의 일 측면에 돌출된 제1 보조 탭(114, 214) 및 제2 보조 탭(214, 224)들을 외부와 연결하기 위한 도선이다. 와이어는 구리 또는 알루미늄 등의 금속 소재로 형성될 수 있다. 와이어는 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭의 수와 동일한 수가 사용되며, 와이어 한 개당 보조 탭 한 개와 연결된다. 와이어는 일단이 제1 보조 탭 또는 제2 보조 탭과 연결되고, 타단은 외부로 인출되어 보조 탭의 전기적으로 연결에 이용된다. 더욱 구체적으로, 제1 보조 탭으로부터 인출된 와이어와 제2 보조 탭으로부터 인출된 와이어가 전기적으로 연결되어 하나의 회로를 구성함으로써 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 측정할 수 있다.The
한편, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 이차전지를 사용한 전지 평가 방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a battery evaluation method using the secondary battery as described above.
도 10은 본 발명에 따른 전지 평가 방법의 순서를 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a sequence of a battery evaluation method according to the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 전지 평가 방법은 앞서 설명한 바와 같은 이차전지를 제조하는 단계(S10); 상기 이차전지를 충방전하는 단계(S20); 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극에 대하여, 제1 보조 탭과 제2 보조 탭에 연결된 와이어를 전기적으로 연결하는 단계(S30); 및 상기 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압값을 측정하는 단계(S40)를 포함한다.Referring to FIG. 10 , the battery evaluation method according to the present invention includes manufacturing a secondary battery as described above (S10); charging and discharging the secondary battery (S20); electrically connecting a wire connected to the first auxiliary tab and the second auxiliary tab with respect to the adjacent first and second electrodes with a separator interposed therebetween (S30); and measuring the voltage value of the monocell formed by the adjacent first electrode and the second electrode (S40).
즉 본 발명에 따른 전지 평가 방법은 전극에 별도로 보조 탭을 형성함으로써 전극 조립체 전체의 전압뿐만 아니라 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 간편하고 정확하게 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 전위는 모노셀 내의 리튬 충전량을 평가하는데 사용될 수 있다.That is, the battery evaluation method according to the present invention can measure the voltage of the entire electrode assembly as well as the voltage of the monocell formed between the first and second electrodes adjacent to each other with a separator between them simply and accurately by separately forming auxiliary tabs on the electrodes. have. The potential thus measured can be used to evaluate the lithium charge in the monocell.
본 발명에 따른 전지 평가 방법에서 사용되는 이차전지는 앞서 설명한 바와 같이 제1 전극과 제2 전극이 분리막을 개재한 상태에서 교번하여 적층되되, 제1 전극과 제2 전극에 별도로 보조 탭이 형성된 구조이다. 이러한 보조 탭은 전극 집전체가 연장되는 구조로 형성되도록 집전체를 일체로 성형할 수도 있고, 별도의 보조 탭을 제작하여 전극 집전체에 용접 등을 통해 접합시켜 제조할 수도 있다.제1 전극 및 제2 전극은 각각 집전체에 전극 활물질을 도포하여 제조되는데, 이에 대한 자세한 설명은 앞서 설명한 바와 같다.The secondary battery used in the battery evaluation method according to the present invention has a structure in which the first electrode and the second electrode are alternately stacked with the separator interposed therebetween, as described above, in which auxiliary tabs are formed separately on the first electrode and the second electrode to be. The auxiliary tab may be manufactured by integrally molding the current collector to form a structure in which the electrode current collector is extended, or by manufacturing a separate auxiliary tab and bonding it to the electrode current collector through welding or the like. First electrode and The second electrode is manufactured by applying an electrode active material to the current collector, respectively, and a detailed description thereof is the same as described above.
상기와 같이 제조된 이차전지는 일정 수준의 SOC(State of Charge)를 나타내도록 충방전될 수 있다. 충방전 과정은 공지된 방법에 의해 행할 수 있으며, 충전기를 제1 전극 탭 및 제2 전극 탭에 각각 연결된 제1 전극 리드 및 제2 전극 리드에 연결하여 수행할 수 있다.The secondary battery manufactured as described above may be charged and discharged to exhibit a certain level of state of charge (SOC). The charging/discharging process may be performed by a known method, and may be performed by connecting the charger to the first electrode lead and the second electrode lead respectively connected to the first electrode tab and the second electrode tab.
이러한 이차전지는 전압 측정을 위해 각 전극끼리 전기적으로 연결된다. 구체적으로 분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극에 대하여, 제1 보조 탭과 제2 보조 탭에 연결된 와이어를 전기적으로 연결하게 된다. 여기서 전기적으로 연결하는 것은 전압 측정이 가능하도록 제1 전극과 제2 전극을 보조 탭에 연결되는 와이어를 통해 회로적으로 연결하는 것을 의미한다. 전압 측정을 위해 제1 보조 탭으로부터 인출된 와이어와 제2 보조 탭으로부터 인출된 와이어 사이에 전압 측정기를 연결할 수 있다.In such a secondary battery, each electrode is electrically connected to each other for voltage measurement. Specifically, the wire connected to the first auxiliary tab and the second auxiliary tab is electrically connected to the first electrode and the second electrode adjacent to each other with the separator interposed therebetween. Here, the electrical connection means that the first electrode and the second electrode are connected in a circuit through a wire connected to the auxiliary tab to enable voltage measurement. A voltage measuring device may be connected between the wire drawn out from the first auxiliary tap and the wire drawn out from the second auxiliary tap for measuring the voltage.
이후 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압값을 측정함으로써, 전극 조립체 내에 포함된 각 모노셀의 충전량을 평가할 수 있다. 전압 측정은 각 모노셀마다 별도로 측정할 수 있다. 도 8에 따른 이차전지를 예로 들면, (k)번 제1 전극의 제1 보조 탭과 (k)번 제2 전극의 제2 보조 탭을 와이어를 통해 연결한 후 전압을 측정함으로써 (k)번 제1 전극과 (k+1)번 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 측정할 수 있다. 이어서 (k)번 제2 전극의 제2 보조 탭과 (k+1)번 제1 전극의 제1 보조 탭을 와이어를 통해 연결한 후 전압을 측정함으로써 (k+1)번 제1 전극과 (k)번 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압을 측정할 수 있다(단, k는 1 과 n 사이의 정수). 이렇게 측정된 각 모노셀의 전압값은 SOC로의 환산을 통해 각 모노셀의 리튬 충전량을 평가할 수 있다. 도 8 또는 도 9와 같이 전극 조립체가 제1 전극을 9개 포함하고, 제2 전극을 8개 포함하는 경우 총 16개의 모노셀의 전압을 측정할 수 있다.Thereafter, the charge amount of each monocell included in the electrode assembly may be evaluated by measuring the voltage value of the monocell formed by the adjacent first electrode and the second electrode. Voltage measurement can be measured separately for each monocell. Taking the secondary battery according to FIG. 8 as an example, by measuring the voltage after connecting the first auxiliary tab of the (k) first electrode and the second auxiliary tab of the (k) second electrode through a wire, (k) The voltage of the monocell formed by the first electrode and the (k+1)-th second electrode may be measured. Then, after connecting the second auxiliary tab of the (k) second electrode and the first auxiliary tab of the (k+1) first electrode through a wire, the voltage is measured to connect the (k+1) first electrode and ( The voltage of the monocell formed by the second electrode k) may be measured (however, k is an integer between 1 and n). The voltage value of each monocell measured in this way can be converted into SOC to evaluate the lithium charge amount of each monocell. 8 or 9 , when the electrode assembly includes nine first electrodes and eight second electrodes, voltages of a total of 16 monocells can be measured.
또한, 상기 모노셀의 전압값을 측정하는 단계는, 이차전지의 SOC 값에 따른 각 모노셀의 전압값을 측정하는 과정을 포함한다. 이는 이차전지의 충전 과정에서 복수 개의 전극이 적층된 전극 조립체의 리튬 충전량을 모사하기 위한 것이다. 구체적으로 이차전지를 충방전하는 단계에서 이차전지를 특정 SOC로 충전시킨 후 각 모노셀의 전압을 측정하여 각 모노셀의 리튬 충전량을 평가할 수 있다. 예를 들어, 이차전지의 SOC를 10%로 맞춘 상태에서 각 모노셀의 전압을 측정하고, 이어서 SOC를 20%로 맞춘 상태에서 각 모노셀의 전압을 측정하는 것과 같이 이차전지의 SOC를 점차 변화시켜가면서 각 모노셀의 리튬 충전량이 어떻게 변화하는지를 모사할 수 있다.In addition, the step of measuring the voltage value of the monocell includes the process of measuring the voltage value of each monocell according to the SOC value of the secondary battery. This is to simulate the charge amount of lithium of an electrode assembly in which a plurality of electrodes are stacked during the charging process of the secondary battery. Specifically, in the step of charging and discharging the secondary battery, after charging the secondary battery to a specific SOC, the voltage of each monocell may be measured to evaluate the lithium charge amount of each monocell. For example, the SOC of the secondary battery is gradually changed, such as measuring the voltage of each monocell with the SOC of the secondary battery set to 10%, and then measuring the voltage of each monocell with the SOC set to 20% It is possible to simulate how the lithium charge amount of each monocell changes.
본 발명에 따른 전지 평가 방법은 상기 모노셀의 전압값으로부터, 퇴화된 모노셀을 판별하는 단계(S50)를 더 포함한다. 퇴화된 모노셀은 전지의 사용에 따라 열화되거나 불량인 전극을 포함하는 모노셀을 의미한다. 본 발명에 따른 전지 평가 방법에서 다른 모노셀들의 평균 전압 또는 설정된 기준 전압에 비해 낮은 전압을 나타내는 모노셀을 퇴화된 것으로 평가할 수 있다.The battery evaluation method according to the present invention further includes the step (S50) of determining the degraded monocell from the voltage value of the monocell. A degraded monocell means a monocell including an electrode that is deteriorated or defective according to the use of the battery. In the battery evaluation method according to the present invention, a monocell exhibiting a lower voltage than the average voltage of other monocells or a set reference voltage may be evaluated as degraded.
또한, 본 발명에 따른 전지 평가 방법에서, 상기 이차전지를 제조하는 단계는, 음극 중 적어도 하나를 전리튬화하는 과정을 포함할 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 음극 중 적어도 하나를 전리튬화함으로써 리튬 충전량 평가에 있어서 음극의 전리튬화에 따른 영향을 평가하기 위한 것이다. 앞서 설명한 바와 같이 전리튬화 방법으로는 음극 활물질을 물리화학적 방법에 의해 리튬화 시킨 후 전극을 제조하는 방법 및 음극을 전기화학적으로 전리튬화 시키는 방법 등 공지 기술을 사용 가능하다.In addition, in the battery evaluation method according to the present invention, the manufacturing of the secondary battery may include prelithiation of at least one of the negative electrodes. This is to evaluate the effect of pre-lithiation of the negative electrode in evaluating the amount of lithium charge by pre-lithiating at least one of the negative electrodes as described above. As described above, as the prelithiation method, known techniques such as a method of manufacturing an electrode after lithiating the negative active material by a physicochemical method and a method of electrochemically prelithiating the negative electrode can be used.
이에 따라, 모노셀의 전압값을 측정하는 단계에서는 전리튬화된 음극과 그렇지 않은 음극의 리튬 충전량을 비교하고, 전리튬화시 음극에 도핑되는 리튬의 양을 평가할 수 있다. 이는 방전 용량의 측정에 의해 평가할 수 있다. 구체적으로, 전극 조립체에 포함된 음극의 일부를 전리튬화한 후 이차전지를 1회 만충전하고, 이를 다시 방전시키면서 각 모노셀의 전압을 측정하고, 이로부터 각 모노셀의 방전 프로파일을 구할 수 있다. 상기 방전 프로파일로부터 각 모노셀의 방전 용량 및 비가역 용량을 계산하고, 전리튬화된 음극을 포함하는 모노셀이 그렇지 않은 모노셀에 비해 어느 정도 비가역 용량이 개선되었는지를 파악할 수 있다.Accordingly, in the step of measuring the voltage value of the monocell, the lithium charge amount of the pre-lithiated negative electrode and the non-lithiated negative electrode may be compared, and the amount of lithium doped into the negative electrode during pre-lithiation may be evaluated. This can be evaluated by measuring the discharge capacity. Specifically, after prelithiating a portion of the negative electrode included in the electrode assembly, the secondary battery is charged only once, and the voltage of each monocell is measured while discharging it again, and the discharge profile of each monocell can be obtained from this. . The discharge capacity and the irreversible capacity of each monocell are calculated from the discharge profile, and it can be understood to what extent the irreversible capacity is improved in the monocell including the pre-lithiated negative electrode compared to the monocell which does not.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the drawings disclosed in the present invention are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these drawings. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.Meanwhile, in this specification, terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, but these terms are for convenience of explanation only, and may vary depending on the location of the object or the position of the observer. It is self-evident that it can
10, 100, 200: 전극 조립체
11: 양극 집전체
12: 양극 활물질층
13: 양극
14: 음극 집전체
15: 음극 활물질층
16 음극
17: 분리막
110, 210: 제1 전극
111, 211: 제1 전극 집전체
112, 212: 제1 전극 활물질층
113, 213: 제1 전극 탭
114, 214: 제1 보조 탭
115, 215: 제1 전극 리드
120, 220: 제2 전극
121, 221: 제2 전극 집전체
122, 222: 제2 전극 활물질층
123, 223: 제2 전극 탭
124, 224: 제2 보조 탭
125, 225: 제2 전극 리드
130, 230: 분리막
300, 400: 이차전지
310, 410: 전지 케이스
320, 420: 와이어10, 100, 200: electrode assembly
11: positive electrode current collector 12: positive electrode active material layer
13: positive electrode 14: negative electrode current collector
15: negative electrode
17: separator
110, 210:
112, 212: first electrode
114, 214: first
120, 220:
122, 222: second electrode
124, 224: second
130, 230: separator
300, 400:
320, 420: wire
Claims (11)
상기 복수 개의 제1 전극은, 각각 제1 전극의 일 측면에 형성된 제1 전극 탭 및 상기 제1 전극 탭이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제1 보조 탭을 포함하고,
상기 복수 개의 제2 전극은, 각각 제2 전극의 일 측면에 형성된 제2 전극 탭 및 상기 제2 전극 탭이 형성된 측면과 수직하는 양 측면 중 어느 하나에 형성되는 제2 보조 탭을 포함하는 전극 조립체.
A plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes having a polarity opposite to that of the first electrode are alternately stacked with a separator interposed therebetween,
Each of the plurality of first electrodes includes a first electrode tab formed on one side of the first electrode and a first auxiliary tab formed on one of both sides perpendicular to the side on which the first electrode tab is formed,
Each of the plurality of second electrodes includes an electrode assembly including a second electrode tab formed on one side of the second electrode and a second auxiliary tab formed on either side perpendicular to the side surface on which the second electrode tab is formed. .
상기 제1 전극을 n+1개 포함하고, 제2 전극을 n개 포함하는 전극 조립체.
(단, n은 2 이상의 정수)
According to claim 1,
An electrode assembly including n+1 first electrodes and n second electrodes.
(however, n is an integer greater than or equal to 2)
상기 제1 전극 및 제2 전극을 모두 n개 포함하는 전극 조립체.
(단, n은 2 이상의 정수)
According to claim 1,
An electrode assembly including n of the first electrode and the second electrode.
(however, n is an integer greater than or equal to 2)
상기 제1 보조 탭들은 각각 제1 전극 탭이 형성된 일 측면과의 이격 거리가 서로 상이하고,
상기 제2 보조 탭들은 각각 제2 전극 탭이 형성된 일 측면과의 이격 거리가 서로 상이한 전극 조립체.
According to claim 1,
Each of the first auxiliary tabs has a different separation distance from one side surface on which the first electrode tab is formed,
Each of the second auxiliary tabs has a different separation distance from one side surface on which the second electrode tab is formed.
상기 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭들은 전극의 적층 방향으로 서로 겹쳐지지 않는 전극 조립체.
5. The method of claim 4,
The first auxiliary tab and the second auxiliary tab do not overlap each other in the electrode stacking direction.
상기 제1 보조 탭들의 돌출 방향은 서로 동일하며,
상기 제2 보조 탭들은 제1 보조 탭들에 대하여 서로 대향하는 방향으로 돌출되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The protrusion directions of the first auxiliary tabs are the same as each other,
The second auxiliary tabs protrude in opposite directions with respect to the first auxiliary tabs.
상기 제1 보조 탭 및 제2 보조 탭들은 전극 조립체의 측면을 따라 서로 교번하여 돌출되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The first auxiliary tab and the second auxiliary tab alternately protrude from each other along a side surface of the electrode assembly.
상기 제1 보조 탭들 및 제2 보조 탭들 각각은 와이어에 연결되어 있고,
상기 와이어는 일단이 상기 제1 보조 탭 또는 제2 보조 탭에 전기적으로 연결되고, 타단이 전지 케이스의 외부로 인출된 것을 특징으로 하는 이차전지.
The electrode assembly according to claim 1 has a structure accommodated inside the battery case,
Each of the first auxiliary tabs and the second auxiliary tabs are connected to a wire,
The wire has one end electrically connected to the first auxiliary tab or the second auxiliary tab, and the other end is drawn out of the battery case.
상기 이차전지를 충방전하는 단계;
분리막을 사이에 두고 인접한 제1 전극과 제2 전극에 대하여, 제1 보조 탭과 제2 보조 탭에 연결된 와이어를 전기적으로 연결하는 단계; 및
상기 인접한 제1 전극과 제2 전극이 이루는 모노셀의 전압값을 측정하는 단계를 포함하는 전지 평가 방법.
manufacturing the secondary battery according to claim 8;
charging and discharging the secondary battery;
electrically connecting a wire connected to the first auxiliary tab and the second auxiliary tab with respect to the first and second electrodes adjacent to each other with a separator interposed therebetween; and
and measuring a voltage value of a monocell formed by the adjacent first electrode and the second electrode.
상기 모노셀의 전압값을 측정하는 단계는,
이차전지의 SOC 값에 따른 각 모노셀의 전압값을 측정하는 과정을 포함하는 전지 평가 방법.
10. The method of claim 9,
The step of measuring the voltage value of the monocell,
A battery evaluation method comprising the step of measuring the voltage value of each monocell according to the SOC value of the secondary battery.
상기 모노셀의 전압값으로부터, 퇴화된 모노셀을 판별하는 단계를 더 포함하는 전지 평가 방법.
10. The method of claim 9,
Battery evaluation method further comprising the step of determining a degraded monocell from the voltage value of the monocell.
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---|---|---|---|
KR1020200071415A KR20210154423A (en) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | Electrode assembly including an auxiliary tab, a secondary battery comprising the same and a battery evaluation method |
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KR101806416B1 (en) | 2015-04-10 | 2017-12-07 | 주식회사 엘지화학 | A lithium ion secondary battery comprising a reference electrode |
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2020
- 2020-06-12 KR KR1020200071415A patent/KR20210154423A/en active Search and Examination
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