KR20210155707A - Electrode assembly - Google Patents

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KR20210155707A
KR20210155707A KR1020200073276A KR20200073276A KR20210155707A KR 20210155707 A KR20210155707 A KR 20210155707A KR 1020200073276 A KR1020200073276 A KR 1020200073276A KR 20200073276 A KR20200073276 A KR 20200073276A KR 20210155707 A KR20210155707 A KR 20210155707A
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신은정
홍유식
한원상
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

The present invention relates to an electrode assembly, comprising: an electrode laminate formed by sequentially stacking and winding a first separator, a first electrode sheet, a second separator, and a second electrode sheet; a housing accommodating the electrode laminate; and a deformation restraining member disposed in a space formed between the first separator and the second separator along the circumferential direction of the electrode laminate from at least one of both ends of the first electrode sheet to support the stress against deformation of the electrode laminate to suppress the deformation. Both side surfaces of the deformation restraining member are in contact with the first separator and the second separator, and the thickness of the electrode assembly in the radial direction is formed to be less than or equal to the width in the radial direction of the space. An object of the present invention is to provide an electrode assembly including an electrode laminate capable of suppressing deformation of the electrode assembly caused by swelling.

Description

전극 조립체{ELECTRODE ASSEMBLY}Electrode assembly {ELECTRODE ASSEMBLY}

이 발명은 전극 조립체에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 제1 분리막, 제1 전극시트, 제2 분리막 및 제2 전극시트가 순차적으로 적층되고 로울 형태로 권취되어 형성되는 전극 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly, and more particularly, to an electrode assembly in which a first separator, a first electrode sheet, a second separator, and a second electrode sheet are sequentially stacked and wound in a roll shape.

이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.Secondary batteries, unlike primary batteries, are rechargeable and have been widely researched and developed in recent years due to their small size and large capacity. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing.

이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 적층체는 전극들 및 분리막들이 적층된 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전 소자이다.The secondary battery is classified into a coin-type battery, a cylindrical battery, a prismatic battery, and a pouch-type battery according to the shape of the battery case. In a secondary battery, an electrode stack mounted inside a battery case is a charging/discharging power generating device having a structure in which electrodes and separators are stacked.

전극 조립체는 활물질이 도포된 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 권취한 젤리 롤(Jelly-roll)형, 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 및 스택형의 단위 셀들을 긴 길이의 분리 필름으로 권취한 스택/폴딩형으로 대략 분류할 수 있다. 이 중에서 젤리 롤형 전극 조립체는 제조가 용이하면서도 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있어 널리 사용되고 있다.The electrode assembly is a jelly-roll type in which a separator is interposed between a sheet-type positive electrode and a negative electrode coated with an active material, a stack type in which a plurality of positive and negative electrodes are sequentially stacked with a separator interposed therebetween; And it can be roughly classified into a stacked/folding type in which the stacked unit cells are wound with a long-length separation film. Among them, the jelly roll type electrode assembly is widely used because it is easy to manufacture and has the advantage of high energy density per weight.

이러한 전극 조립체 중에서 젤리롤형 전극 조립체의 경우, 충전 시에 전극 적층체가 부풀어오르는 소위 스웰링(Swelling)이 발생하여 전극 조립체가 변형되는 문제가 있다.Among these electrode assemblies, in the case of a jelly roll type electrode assembly, there is a problem in that the electrode assembly is deformed due to so-called swelling in which the electrode stack swells during charging.

전술한 배경 기술은 발명자가 이 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나 도출 과정에서 습득한 기술 정보이고, 이 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술을 의미하는 것은 아니다.The above-mentioned background art is technical information that the inventor possessed for the derivation of the embodiments of the present invention or acquired in the process of derivation, and does not mean a known technique disclosed to the general public prior to the filing of the embodiments of the present invention.

이 발명은 전술한 문제를 해결하려는 것으로서, 스웰링에 따른 전극 조립체의 변형을 억제할 수 있는, 권취된 형태의 전극 적층체를 구비하는 전극 조립체를 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above-described problem, and to provide an electrode assembly having a wound-type electrode stack capable of suppressing deformation of the electrode assembly due to swelling.

다만, 이 발명이 해결하고자 하는 과제는 이러한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to these problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이 발명의 하나의 관점에 따른 전극 조립체는, An electrode assembly according to one aspect of the present invention,

제1 분리막, 제1 전극시트, 제2 분리막 및 제2 전극시트가 순차적으로 적층되고 권취되어 형성되는 전극 적층체; 전극 적층체를 수용하는 하우징; 및 상기 제1 전극시트의 양 단부 중 적어도 하나의 단부로부터 상기 전극 적층체의 원주방향을 따라 제1 분리막과 제2 분리막 사이에 형성되는 공간에 배치되어 전극 적층체의 변형에 대한 응력을 지지하여 변형을 억제하는 변형 억제 부재를 포함하고, an electrode laminate formed by sequentially stacking and winding a first separator, a first electrode sheet, a second separator, and a second electrode sheet; a housing accommodating the electrode stack; and disposed in a space formed between the first separator and the second separator along the circumferential direction of the electrode stack from at least one of both ends of the first electrode sheet to support the stress against deformation of the electrode stack, It includes a deformation-inhibiting member that suppresses deformation,

변형 억제 부재는 양측 표면이 제1 분리막과 제2 분리막에 접촉하여 배치되는 부재이고 전극 조립체의 직경 방향으로의 두께가 공간의 직경 방향의 폭 이하로 형성되는 것이다.The deformation suppressing member is a member disposed in contact with both surfaces of the first and second separators, and the thickness in the radial direction of the electrode assembly is formed to be less than or equal to the width in the radial direction of the space.

이러한 이 발명의 하나의 관점에 따른 전극 조립체는 제1 전극시트의 단부로부터 전극 조립체의 원주 방향으로 연장되는 위치에 형성된 공간에 변형을 억제하는 부재가 배치되어 전극 적층체를 지지하므로 스웰링 시에 전극 적층체가 변형되는 것을 억제한다.In the electrode assembly according to one aspect of the present invention, a member for suppressing deformation is disposed in a space formed at a position extending in the circumferential direction of the electrode assembly from the end of the first electrode sheet to support the electrode stack, so that when swelling It suppresses the deformation|transformation of an electrode laminated body.

이 발명의 하나의 관점에 따른 전극 조립체의 부가적 특징으로서, As an additional feature of the electrode assembly according to one aspect of the present invention,

변형 억제 부재는 전극 적층체의 원주 방향으로의 길이가 상기 공간의 길이 보다 길게 형성될 수 있다.In the deformation suppressing member, a length in a circumferential direction of the electrode stack may be longer than a length of the space.

이 발명의 실시예들과 비교예들에 대한 실험에 따르면, 변형 억제 부재는 공간에 배치되어 제1 분리막과 제2 분리막을 지지하여 스웰링 시의 응력에 의해 전극 적층체가 변형되어 전극 조립체를 이루는 요소들 사이에 형성되는 공극의 간격을 감소시키는 것을 확인할 수 있다.According to the experiments on the embodiments and comparative examples of the present invention, the deformation suppressing member is disposed in the space to support the first separator and the second separator, and the electrode stack is deformed by the stress during swelling to form the electrode assembly. It can be seen that the spacing of the voids formed between the elements is reduced.

변형 억제 부재는 공간의 직경 방향의 폭과 같은 두께를 가지는 경우에 변형 억제 효과가 크지만, 공간의 폭보다 작게 형성되는 경우에도 변형 억제 효과가 있다는 것이 확인된다.It is confirmed that the deformation restraining member has a large deformation restraining effect when it has a thickness equal to the width of the space in the radial direction, but has a deformation restraining effect even when it is formed smaller than the width of the space.

또한, 변형 억제 부재의 길이는 공간의 원주 방향 길이에 맞추어 길이에 맞추어져 공간의 전체 길이에 배치되도록 할 수도 있지만, 오히려 공간의 원주 방향의 길이보다 긴 길이를 갖는 경우에 변형 억제 작용이 더 높게 나타나는 것이 확인된다.In addition, the length of the deformation restraining member may be adapted to fit the length in the circumferential direction of the space so as to be arranged over the entire length of the space, but rather, the deformation restraining action is higher when it has a length longer than the length in the circumferential direction of the space. appears to be confirmed.

변형 억제 부재의 실시 양태로서, 이 발명의 하나의 관점에 따른 전극 조립체에 배치되는 변형 억제 부재는 제1 분리막 또는 제2 분리막에 접착 또는 점착되는 테이프로 형성될 수 있다.As an embodiment of the deformation restraining member, the deformation restraining member disposed in the electrode assembly according to one aspect of the present invention may be formed of a tape that is adhered or adhered to the first separator or the second separator.

도 1은 통상적인 전극 조립체를 갖춘 이차전지의 개략적인 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 통상적인 전극 적층체가 권취되기 전 펼쳐진 상태를 개념적으로 나타낸 종단면도이다.
도 3은 권취된 형태의 통상적인 전극 적층체의 전극 조립체의 중심측을 모식적으로 도시하는 종단면도이다.
도 4는 도 3의 'A' 부분의 확대도이다.
도 5는 도 4에 상응하는 도면으로서, 권취된 형태의 통상적인 전극 적층체에서 스웰링의 발생 전과 후를 대비하여 보여주는 것이다.
도 6은 도 4에 상응하는 도면으로서, 이 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 중심측에서 전극 적층체의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 통상적인 전극 적층체와 이 발명의 실시예들에 따른 전극 적층체에서 스웰링에 의해 형성되는 전극시트 간의 공극의 크기를 보여주는 도면이다. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of a secondary battery having a conventional electrode assembly.
2 is a longitudinal cross-sectional view conceptually illustrating an unfolded state before a conventional electrode stack is wound.
3 is a longitudinal cross-sectional view schematically showing the central side of an electrode assembly of a conventional electrode stack in a wound form.
4 is an enlarged view of part 'A' of FIG. 3 .
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 , and shows before and after the occurrence of swelling in a conventional electrode stack of a wound type.
FIG. 6 is a view corresponding to FIG. 4 , and is a cross-sectional view illustrating a portion of the electrode stack from the center side of the electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are diagrams showing the size of a void between an electrode sheet formed by swelling in a conventional electrode laminate and an electrode laminate according to embodiments of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 이 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로서, 이 발명의 실시예들을 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described as specific content for carrying out the present invention with reference to the drawings.

이 명세서 전반에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이 명세서에서 사용하는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 표현은 이 표현으로 언급하는 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하는 의미로 사용하지 않는다. 제1 , 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용하지만, 구성 요소들은 이 용어에 의해 한정되지 않는다. 이 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로만 사용하는 것이다.Throughout this specification, the singular also includes the plural unless the phrase specifically dictates otherwise. As used herein, the expressions “comprises” and/or “comprising” refer to a component, step, operation and/or element referred to by the expression as one or more other components, steps, operations. and/or is not used in the sense of excluding the presence or addition of elements. Terms such as first, second, etc. are used to describe various components, but the components are not limited by these terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

도 1은 통상적인 전극 조립체가 적용되는 이차전지를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 통상적인 전극 적층체가 권취되어 전극 조립체를 형성하기 전의 펼쳐진 상태를 개념적으로 나타낸 측면도이며, 도 3은 권취된 형태의 통상적인 전극 적층체를 구비하는 이차 전지의 비 충전 상태를 개념적으로 나타내는 단면도이다. 1 is an exploded perspective view showing a secondary battery to which a conventional electrode assembly is applied, FIG. 2 is a side view conceptually illustrating an unfolded state before a conventional electrode stack is wound to form an electrode assembly, and FIG. It is a cross-sectional view conceptually showing a non-charged state of a secondary battery having a conventional electrode laminate.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 통상적인 전극 조립체는 전극 적층체(10), 캔(20), 커버(50) 및 전극 탭(30, 40)을 포함할 수 있다.1 to 3 , a typical electrode assembly may include an electrode stack 10 , a can 20 , a cover 50 , and electrode tabs 30 and 40 .

전극 적층체(10)가 캔(20)의 내부에 수용되고 커버(50)로 밀봉되어 이차전지를 구성한다. 캔(20)에는 전해액이 수용된다.The electrode stack 10 is accommodated in the can 20 and sealed with a cover 50 to constitute a secondary battery. An electrolyte solution is accommodated in the can 20 .

전극 적층체(10)는 충방전이 가능한 발전소자로서, 제1 분리막(11), 제1 전극시트(12), 제2 분리막(13) 및 제2 전극시트(14)가 순차적으로 적층되어 원형 또는 타원형의 로울 형태로 권취되어 형성되는 것이다. The electrode stack 10 is a power generating element capable of charging and discharging, in which a first separator 11 , a first electrode sheet 12 , a second separator 13 , and a second electrode sheet 14 are sequentially stacked to form a circular shape. Or it will be formed by winding in the form of an oval roll.

제1 전극시트(12) 및 제2 전극시트(14)는 각각 양극 시트 및 음극시트일 수 있고, 각각 제1 및 제2 금속판(121, 141)의 양측 표면에 전극 활물질(122, 123, 142, 143)이 도포되는 것이다. 제1 분리막(11) 및 제2 분리막(13)은 제1 전극시트(12)와 제2 전극시트(14)를 분리하여 전기적으로 절연시키는 것이다. The first electrode sheet 12 and the second electrode sheet 14 may be a positive electrode sheet and a negative electrode sheet, respectively, and electrode active materials 122 , 123 , 142 on both surfaces of the first and second metal plates 121 and 141 , respectively. , 143) is applied. The first separator 11 and the second separator 13 separate and electrically insulate the first electrode sheet 12 and the second electrode sheet 14 .

제1 및 제2 전극시트(12, 14)는 제1 및 제2 분리막(11, 13)과 함께 상태로 권취되어 젤리 롤(Jelly roll) 형으로 형성되어 전극 적층체(10)를 이루고, 전극 적층체에서 제1 분리막(11), 제1 전극시트(12), 제2 분리막(13) 및 제2 전극시트(14)의 순으로 적층된다.The first and second electrode sheets 12 and 14 are wound together with the first and second separators 11 and 13 to form a jelly roll type to form the electrode laminate 10 , and the electrode In the laminate, the first separator 11 , the first electrode sheet 12 , the second separator 13 , and the second electrode sheet 14 are stacked in this order.

한편, 양극 시트에 해당하는 제1 전극시트(12)의 제1 금속판(121)은, 예를 들어 알루미늄(Al) 재질의 포일(Foil)로 이루어진다.On the other hand, the first metal plate 121 of the first electrode sheet 12 corresponding to the positive electrode sheet is made of, for example, aluminum (Al) material foil (Foil).

제1 금속판(121)에 도포되어 양극 활물질(122, 123)은 리튬망간 산화물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 리튬인산철 또는 이들 중 1종 이상이 포함된 화합물 및 혼합물 등으로 이루어질 수 있다.The positive electrode active materials 122 and 123 applied to the first metal plate 121 may be formed of lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron phosphate, or a compound or mixture containing at least one of these.

음극 시트에 해당하는 제2 전극시트(14)의 제2 금속판(141)은, 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 재질로 이루어진 포일(Foil)로 이루어질 수 있다.The second metal plate 141 of the second electrode sheet 14 corresponding to the negative electrode sheet may be made of, for example, a foil made of a copper (Cu) or nickel (Ni) material.

제2 금속판(141)에 도포되는 음극 활물질(142, 143)은 인조흑연, 리튬금속, 리튬합금, 카본, 석유코크, 활성화 카본, 그래파이트, 실리콘 화합물, 주석 화합물, 티타늄 화합물 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 음극 활물질(142, 143)은, 예를 들어 비흑연계의 SiO(silica, 실리카) 또는 SiC(silicon carbide, 실리콘카바이드) 등을 함유하여 이루어지는 것이다.The negative active materials 142 and 143 applied to the second metal plate 141 are made of artificial graphite, lithium metal, lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite, silicon compound, tin compound, titanium compound, or an alloy thereof. can The negative electrode active materials 142 and 143 include, for example, non-graphite-based SiO (silica, silica) or SiC (silicon carbide, silicon carbide).

제1 및 제 분리막(11, 13)은 절연 재질로 이루어져 권취 상태에서 제1 전극시트(12) 및 제2 전극시트(14)와 교호로 적층된다. 제1 및 제2 분리막(11, 13)은 각각 제1 전극시트(12)와 제2 전극시트(14) 사이 및 제1 전극시트(12) 및 제2 전극시트(14)의 외측면에 배치된다. The first and second separators 11 and 13 are made of an insulating material and are alternately stacked with the first electrode sheet 12 and the second electrode sheet 14 in a wound state. The first and second separators 11 and 13 are disposed between the first electrode sheet 12 and the second electrode sheet 14 and on the outer surfaces of the first electrode sheet 12 and the second electrode sheet 14, respectively. do.

제1 및 제2 분리막(11, 13)은, 예를 들어 PP(polypropylene; 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene; 폴리에틸렌)으로 이루어진다.The first and second separators 11 and 13 are made of, for example, polypropylene (PP) or polyethylene (PE).

도 3은 전극 조립체의 중심부(C) 측에서 제1 분리막(11), 제1 전극시트(12), 제2 분리막(13) 및 제2 전극시트(14)이 권취되어 적층된 상태를 보여주고, 도 4는 도 3의 A 부분이 확대도이다.3 shows a state in which the first separator 11, the first electrode sheet 12, the second separator 13, and the second electrode sheet 14 are wound and stacked on the central portion (C) side of the electrode assembly. , FIG. 4 is an enlarged view of part A of FIG. 3 .

도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 전극 시트(12)의 종단이 배치된 위치에서 전극 조립체의 원주 방향으로 제1 및 제2 분리막(11, 13) 및 제2 전극시트(14)는 더 연장되어 있고, 제1 전극시트(12)는 종단되므로, 제1 및 제2 분리막(11, 13)이 서로 맞닿게 된다.3 and 4, the first and second separators 11 and 13 and the second electrode sheet 14 in the circumferential direction of the electrode assembly at the position where the ends of the first electrode sheet 12 are disposed are It extends further, and since the first electrode sheet 12 is terminated, the first and second separators 11 and 13 come into contact with each other.

이와 같은 제1 전극 시트(12)의 종단으로부터 전극 조립체의 원주 방향으로는 제1 및 제2 분리막(11, 13)이 맞닿는 위치까지는 원주 방향을 따라 연장되는 공간(S)이 형성된다.A space S extending in the circumferential direction from the end of the first electrode sheet 12 to the position where the first and second separators 11 and 13 abut in the circumferential direction of the electrode assembly is formed.

도 3에 도시하지 않았지만, 전극 적층체(10)의 최외곽에도, 중심측과 마찬가지로 제1 전극시트(12)의 다른 종단으로부터 전극 적층체(100)의 원주 방향을 따라 공간이 형성된다.Although not shown in FIG. 3 , a space is formed along the circumferential direction of the electrode laminate 100 from the other end of the first electrode sheet 12 , similarly to the central side, in the outermost portion of the electrode laminate 10 .

이러한 공간(S)의 형성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 적층체(10)가 귄취되기 전 펼쳐진 상태에서 제1 분리막(111) 및 제2 분리막(13)의 길이보다 제1 전극시트(12)의 길이가 짧게 배치됨으로써, 제1 분리막(111)의 일단부 및 제2 분리막(13)의 일단부 사이에 제1 전극시트(12)가 배치되지 않기 때문에, 전극 적층체(10)의 권취시 제1 전극시트(12)의 종단으로부터, 제1 전극시트(12)로부터 이격되는 전극 적층체의 원주방향을 따라, 제1 분리막(111) 및 제2 분리막(13)이 이격되어 있는 상태의 공간(S)이 형성되는 것이다. The formation of this space (S), as shown in FIG. 2 , is longer than the length of the first separator 111 and the second separator 13 in the unfolded state before the electrode stack 10 is wound, the first electrode sheet Since the length of 12 is arranged to be short, the first electrode sheet 12 is not disposed between one end of the first separator 111 and one end of the second separator 13 , and thus the electrode laminate 10 . The first separator 111 and the second separator 13 are spaced apart from the end of the first electrode sheet 12 along the circumferential direction of the electrode stack spaced apart from the first electrode sheet 12 when winding The space (S) of the state is to be formed.

제1 전극시트(12)의 종단으로부터 전극 적층체(10)의 원주방향을 따라 제1 전극시트(12)로부터 이격될수록 공간(S)을 형성하는 제1 분리막(111) 및 제2 분리막(13) 사이의 간극은 좁아져서 제1 분리막(111) 및 제2 분리막(13)이 서로 맞닿게 된다.A first separator 111 and a second separator 13 that form a space S as the distance from the first electrode sheet 12 increases along the circumferential direction of the electrode stack 10 from the end of the first electrode sheet 12 . ) is narrowed so that the first separation membrane 111 and the second separation membrane 13 come into contact with each other.

도 5는 권취된 형태의 통상적인 전극 적층체를 구비하는 이차전지의 충전시 전극 적층체에 스웰링이 발생하기 전과 발생 후의 상태를 개념적으로 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view conceptually illustrating a state before and after swelling occurs in an electrode stack during charging of a secondary battery having a conventional electrode stack in a wound shape.

이차전지의 충전시에는 전극 적층체(10) 내부는 각 층들에 스웰링이 발생할 수 있다.During charging of the secondary battery, swelling may occur in each layer inside the electrode stack 10 .

이 때, 공간(S)은 전극 적층체를 이루는 각 요소의 스웰링에 의해 해당 공간이 협소해질 수 있고, 이 공간(S)의 변형으로 인하여 전극 적층체 전체의 변형을 더 커진다. 이러한 변형에 의해 캔(12) 내부의 전해질은 전극 적층체(10) 내부에 고르게 스며들지 못하거나 스며든다고 하더라도 배출이 정상적으로 이루어지지 않아 부산물이 생성될 수 있다. 이러한 부산물의 생성은 이차전지의 출력을 저감시키는 등 악영향을 끼치게 된다.At this time, the space S may be narrowed by swelling of each element constituting the electrode stack, and the deformation of the entire electrode stack increases due to the deformation of the space S. Due to this deformation, the electrolyte inside the can 12 does not permeate evenly into the electrode stack 10 , or even if it permeates, the electrolyte may not be discharged normally, and a by-product may be generated. The generation of these by-products has adverse effects such as reducing the output of the secondary battery.

도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 전극 적층체에서 중심측에 가까운 부분을 확대하여 보여주는, 도 4에 상응하게 도시된 모식적으로 도시한 단면도이다. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 4 showing an enlarged portion close to the center side of the electrode stack according to an embodiment of the present invention.

이 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 및 이것을 이루는 전극 적층체(10)의 대부분의 구성은 앞서 설명한 통상적인 전극 조립체 및 전극 적층체의 구성과 동일하므로, 차이만을 설명한다.Most configurations of the electrode assembly according to the embodiment of the present invention and the electrode stack 10 constituting the same are the same as those of the conventional electrode assembly and electrode stack described above, so only differences will be described.

도 6를 참조하여 설명하면, 이 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 통상의 전극 조립체과 비교하여 공간(S)에 배치되는 변형 억제 부재로서의 지지 테이프 (T)를 더 포함한다는 점에서 구별된다.Referring to FIG. 6 , the electrode assembly according to an embodiment of the present invention is distinguished from a conventional electrode assembly in that it further includes a support tape T as a deformation restraining member disposed in the space S.

지지 테이프(T)는 공간(S)에 배치되어 스웰링 시에 제1 및 제2 분리막(12, 14)이 변형되면서 서로 공간(S)에서 밀착되는 것을 방지하도록, 스웰링에 의한 변형 하중에 저항하는 변형 억제 부재로서 배치되어 있다. The support tape T is disposed in the space S so as to prevent the first and second separators 12 and 14 from being in close contact with each other in the space S while deforming during swelling, to resist the deformation load caused by swelling. It is arranged as a resisting deformation restraining member.

구체적으로, 지지 테이프(S)는 양 표면이 제1 또는 제2 분리막(11, 13)에 접착되어 제1 분리막(11) 및 제2 분리막(13) 사이에 배치되어 있다.Specifically, both surfaces of the support tape S are adhered to the first or second separators 11 and 13 and are disposed between the first separator 11 and the second separator 13 .

지지 테이프(T)는 폴리에틸렌이나 폴리우레탄 수지와 같은 합성 수지 필름의 양 표면 중의 어느 일면 또는 양면에 점착제가 도포된 점착성 테이프로 마련되며, 점착제는 지지 테이프(T)가 제1 분리막(11)과 제2 분리막(13) 중 어느 하나에 고정되어 위치할 수 있도록 점착력을 제공할 수 있다. 점착제가 아닌 접착제가 도포될 수도 있다.The support tape (T) is provided as an adhesive tape in which an adhesive is applied to either one or both surfaces of a synthetic resin film such as polyethylene or polyurethane resin, and the adhesive is a support tape (T) in which the first separator 11 and Adhesive force may be provided so that it can be fixedly positioned on any one of the second separators 13 . An adhesive other than an adhesive may be applied.

다만, 이 실시예와 달리, 지지 테이프는 절연성을 가지고 전극 조립체의 작동에 해를 끼치지 않는 것이라면 어떠한 소재 및 형상으로도 마련될 수 있다.However, unlike this embodiment, the support tape may be formed of any material and shape as long as it has insulating properties and does not harm the operation of the electrode assembly.

도 7에서 (a)는 통상의 전극 적층체를 구비하는 이차전지의 충전시 스웰링이 발생하는 상태를 모식화하여 보여주는 단면도이고, (b)와 (c)는 이 발명의 일 실시예에 따른 전극 적층체를 구비하는 이차전지의 충전시 스웰링이 발생하는 상태를 모식화하여 보여주는 단면도이다.7A is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which swelling occurs during charging of a secondary battery having a conventional electrode stacked body, and (b) and (c) are cross-sectional views according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view schematically showing a state in which swelling occurs during charging of a secondary battery having an electrode laminate.

이 도면들에 도시한 전극 적층체들은 동일한 구성을 갖되, (b)에 도시한 전극 적층체는 두께 0.061 mm, 길이 0.293 mm의 지지 테이프(T1)를 공간(S)에 배치하였고, (c)에 도시한 전극 적층체는 (b)에 도시한 것에 비해 2배의 두께인 0.122 mm의 두께를 갖고 길이가 동일한 지지 테이프(T2)를 공간에 배치한 것이다.The electrode laminates shown in these figures have the same configuration, but in the electrode laminate shown in (b), a support tape T1 having a thickness of 0.061 mm and a length of 0.293 mm is disposed in the space S, (c) The electrode stack shown in (b) has a thickness of 0.122 mm, which is twice as thick as that shown in (b), and a support tape T2 having the same length is arranged in the space.

지지 테이프 (T2)의 두께 0.122 mm는 제1 전극시트(12)의 두께 0.137mm와 실질적으로 동일하다. 따라서, 지지 테이프 (T2)는 공간(S)의 원주 방향의 폭을 채워서 양측 표면에서 제1 분리막(11)과 제2 분리막(13)에 접촉하여 지지한다.A thickness of 0.122 mm of the support tape T2 is substantially equal to a thickness of 0.137 mm of the first electrode sheet 12 . Accordingly, the support tape T2 fills the width in the circumferential direction of the space S to contact and support the first separator 11 and the second separator 13 on both surfaces.

이렇게 구성한 (a)의 비교예와 (b) 및 (c)의 실시예의 모델에 대하여 동일한 충전 조건을 인가하였고, 그에 따른 스웰링에 의해 전극 시트들 사이에 발생하는 공극(V)의 간격을 측정하였다.The same charging conditions were applied to the models of the comparative example of (a) and the examples of (b) and (c) configured in this way, and the gap between the voids (V) generated between the electrode sheets was measured by swelling accordingly. did

도 7에 나타낸 공극의 간격의 크기에서 볼 수 있는 바와 같이, 지지 테이프(T1, T2)를 배치한 실시예들에서는 지지 테이프가 배치되지 않은 통상적인 전극 적층체에 비하여 공극의 간격이 감소한 것을 확인할 수 있다.As can be seen from the size of the gap shown in FIG. 7 , in the embodiments in which the support tapes T1 and T2 are disposed, it is confirmed that the gap between the gaps is reduced compared to a conventional electrode stack in which the support tape is not disposed. can

또한, 공간(S)의 간격의 대략 절반의 두께를 갖는 (b)의 모델에서 발생하는 공극의 간격도 지지 테이프가 배치되지 않는 통상의 전극 적층체에서 발생하는 공극의 간격보다 더 감소하는 것을 확인할 수 있었다.In addition, it will be confirmed that the gap between the gaps occurring in the model of (b) having a thickness of about half the thickness of the space (S) is further reduced than the gap between the gaps occurring in a conventional electrode stack in which the support tape is not disposed. could

다음으로, 도 8은 도 7의 (c)에 도시한 전극 적층체 및 이것의 지지 테이프(T2)에 비하여 4.6배의 길이를 갖는 지지 테이프(T3)를 공간(S)에 배치한 전극 적층체의 단면을 도시하고 있다.Next, FIG. 8 is an electrode laminate in which the electrode laminate shown in FIG. 7C and the supporting tape T3 having a length 4.6 times longer than that of the supporting tape T2 are disposed in the space S. shows a cross section of

지지 테이프(T3)는 지지 테이프가 없을 때 형성되는 공간(S)의 원주 방향에서의 길이를 초과하는 것이므로, 실질적으로는 공간(S)을 확장하는 길이로 형성되는 것이다.Since the support tape T3 exceeds the length in the circumferential direction of the space S formed when there is no support tape, it is substantially formed with a length extending the space S.

이와 같은 2가지 길이의 지지 테이프(T2, T3)를 배치한 전극 적층체에 대하여 동일한 조건에서 충전을 하여 스웰링을 유도하였다.Swelling was induced by charging the electrode stack on which the support tapes T2 and T3 of two lengths were disposed under the same conditions.

이러한 스웰링에 의해 전극 적층체를 이루는 제1 및 제2 전극시트 (12, 14) 사이에 공극(V)이 발생하였고, 공간(S)을 오히려 더 넓히는 길이의 지지 테이프(T3)를 배치한 전극 적층체에서 공극의 크기가 더 작게 형성되는 것을 확인할 수 있다.A gap V was generated between the first and second electrode sheets 12 and 14 constituting the electrode stack by such swelling, and a support tape T3 having a length that rather widens the space S was disposed. It can be seen that the size of the pores in the electrode laminate is formed to be smaller.

이와 같은 실험 결과들에 비추어, 지지 테이프(T)는 공간의 직경 방향의 폭과 동일한 것이 유리하지만, 폭보다 작은 경우에도 지지 테이프가 없는 경우에 비해 스웰링에 의한 변형의 억제에 대해 효과가 있다는 점을 확인할 수 있다.In view of these experimental results, it is advantageous that the support tape T has the same width in the radial direction of the space, but even when it is smaller than the width, it is effective for suppressing deformation due to swelling compared to the case without the support tape. point can be checked.

또한, 지지 테이프(T)는 공간(T)의 원주 방향의 길이에 맞춘 것이 배치되어 스웰링에 의한 변형을 방지할 수 있지만, 공간의 원주 방향보다 길게 형성되는 경우에 스웰링에 의한 변형을 방지하는 효과가 더 크다는 것을 확인할 수 있다.In addition, the support tape T is arranged to match the length in the circumferential direction of the space T to prevent deformation due to swelling, but prevents deformation due to swelling when it is formed longer than the circumferential direction of the space It can be seen that the effect of

이 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에 의하면 전극 조립체 내부에 형성될 수 있는 공간이 협소해지는 것을 억제하여 전극 적층체의 변형을 억제할 수 있으므로, 충전시 전해질이 각 층 사이에 잘 스며들 수 있고 출력의 저감에 영향을 줄 수 있는 부산물의 생성을 억제할 수 있어서, 전극 조립체의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. According to the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, since it is possible to suppress the deformation of the electrode stack by suppressing the narrowing of the space that can be formed inside the electrode assembly, the electrolyte can be well permeated between each layer during charging, It is possible to suppress the generation of by-products that may affect the reduction in output, thereby improving the quality of the electrode assembly.

이상으로 이 발명의 여러가지 실시예들의 구성과 작용을 설명하였는 바, 이 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않고 다양한 수정이나 변형 또는 구성 요소의 부가가 가능하다.As the configuration and operation of various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications, variations, or addition of components are possible.

10 : 전극 적층체 11 : 제1 분리막
12 : 제1 전극시트 13 : 제2 분리막
14: 제2 전극시트 20 : 캔
30: 양극 탭 40 : 음극 탭
S: 공간 T: 지지 테이프
V: 공극10: electrode laminate 11: first separator
12: first electrode sheet 13: second separator
14: second electrode sheet 20: can
30: positive tab 40: negative tab
S: space T: support tape
V: void

Claims (3)

제1 분리막, 제1 전극시트, 제2 분리막 및 제2 전극시트가 순차적으로 적층되고 권취되어 형성되는 전극 적층체;
전극 적층체를 수용하는 하우징; 및
상기 제1 전극시트의 양 단부 중 적어도 하나의 단부로부터 상기 전극 적층체의 원주방향을 따라 제1 분리막과 제2 분리막 사이에 형성되는 공간에 배치되어 전극 적층체의 변형에 대한 응력을 지지하여 변형을 억제하는 변형 억제 부재
를 포함하고,
변형 억제 부재는 양측 표면이 제1 분리막과 제2 분리막에 접촉하여 배치되는 부재이고 전극 조립체의 직경 방향으로의 두께가 상기 공간의 직경 방향의 폭 이하로 형성되는 것인, 전극 조립체.an electrode laminate formed by sequentially stacking and winding a first separator, a first electrode sheet, a second separator, and a second electrode sheet;
a housing accommodating the electrode stack; and
It is disposed in a space formed between the first separator and the second separator along the circumferential direction of the electrode stack from at least one end of both ends of the first electrode sheet to support the stress against deformation of the electrode stack to deform it a strain-reducing member that restrains
including,
The deformation suppressing member is a member disposed in contact with both surfaces of the first and second separators, and the thickness of the electrode assembly in the radial direction is formed to be less than or equal to the width of the space in the radial direction, the electrode assembly. 청구항 1에 있어서,
변형 억제 부재는 전극 적층체의 원주 방향으로의 길이가 상기 공간의 길이 보다 긴 것인, 전극 조립체.The method according to claim 1,
In the deformation suppressing member, a length in a circumferential direction of the electrode stack is longer than a length of the space. 청구항 1에 있어서,
변형 억제 부재는 제1 분리막 또는 제2 분리막에 접착 또는 점착되는 테이프로 형성되는 것인, 전극 조립체.The method according to claim 1,
The deformation restraining member is formed of a tape that is adhered or adhered to the first separator or the second separator, the electrode assembly.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024019598A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 주식회사 엘지에너지솔루션 Jelly-roll type electrode assembly and secondary battery comprising same

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