KR20220014767A - 전극, 전극 조립체 및 이차 전지 - Google Patents
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Abstract
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극은 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부; 상기 활물질 도포부의 일측에 형성되며, 상기 전극 활물질이 미도포된 활물질 미도포부; 및 상기 활물질 도포부와 상기 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 코팅부를 포함한다.
Description
본 발명은 전극, 전극 조립체 및 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리막과 강력하게 접착함으로써 분리막의 수축을 억제하여 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 전극 및 이러한 전극을 포함하는 전극 조립체, 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
전극 조립체를 제조하기 위해, 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)을 제조하고, 이들을 적층한다. 구체적으로, 양극 활물질 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질 슬러리를 음극 집전체에 도포하여 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 상기 제조된 양극 및 음극의 사이에 분리막(Separator)이 개재되어 적층되면 단위 셀(Unit Cell)들이 형성되고, 단위 셀들이 서로 적층됨으로써, 전극 조립체가 형성된다. 그리고 이러한 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되고 전해액을 주입하면 이차 전지가 제조된다.
도 1은 종래의 전극 조립체(20)의 개략도이고, 도 2는 종래의 전극 조립체(20)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(20)는 제1 전극(201), 분리막(103) 및 제2 전극(202)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 그리고 제1 전극(201)은 제1 전극 집전체(2011)에 제1 전극 활물질(2012)이 도포되어 형성되고, 제2 전극(202)은 제2 전극 집전체(2021)에 제2 전극 활물질(2022)이 도포되어 형성된다. 여기서 제1 전극(201) 및 제2 전극(202) 중 하나는 양극이고 하나는 음극이다.
그러나, 종래에는 이차 전지가 고온에 노출되거나 내부/외부 단락, 과충전 또는 과방전되는 등 비정상적으로 작동되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 발열에 의해 분리막이 수축하면서 양극과 음극이 서로 직접 접촉하여 단락(쇼트, Short)이 발생할 가능성이 높아진다. 이러한 단락으로 인해 전지 내부에 급격한 전자 이동이 발생하고, 그럼으로써 발열과 부반응이 발생하면 이차 전지가 폭발하여 안전성에 문제가 발생할 수 있었다. 특히, 과충전, 과방전, 외부 단락 등 전기적인 오작동 발생 시, 높은 전류가 흐르고 집전체의 열전도율이 낮기 때문에 집전체의 온도가 활물질 층보다 높은 열이 발생된다. 이후 열이 확산되어 활물질, 전해액 등 구성요소의 열적, 화학적, 전기화학적 반응이 더해져 열폭주까지 이어질 수 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분리막과 강력하게 접착함으로써 분리막의 수축을 억제하여 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있는 전극 및 이러한 전극을 포함하는 전극 조립체, 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극은 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부; 상기 활물질 도포부의 일측에 형성되며, 상기 전극 활물질이 미도포된 활물질 미도포부; 및 상기 활물질 도포부와 상기 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 코팅부를 포함한다.
또한, 상기 전극 집전체는, 양극 집전체이고, 상기 전극 활물질은, 양극 활물질일 수 있다.
또한, 상기 코팅부는, PVDF 만으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 코팅부는, 상기 활물질 도포부 및 상기 활물질 미도포부 사이의 경계면을 포함하여 코팅될 수 있다.
또한, 상기 활물질 도포부와 상기 활물질 미도포부는, 상기 전극 집전체의 같은 면에 형성될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 전극; 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함하되, 상기 제1 전극은, 제1 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 제1 전극 활물질이 도포된 제1 활물질 도포부; 상기 제1 활물질 도포부의 일측에 형성되며 상기 제1 전극 활물질이 미도포된 제1 활물질 미도포부; 및 상기 제1 활물질 도포부와 상기 제1 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제1 코팅부를 포함하고, 상기 제2 전극은, 제2 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 제2 전극 활물질이 도포된 제2 활물질 도포부; 및 상기 제2 활물질 도포부의 일측에 형성되며 상기 제2 전극 활물질이 미도포된 제2 활물질 미도포부를 포함하는 제2 전극을 포함한다.
또한, 상기 제1 코팅부는, PVDF 만으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 전극은, 양극이고, 상기 제2 전극은, 음극일 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은, 상기 제2 활물질 도포부와 상기 제2 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제2 코팅부를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 또한, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
또한, 상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 전지 케이스; 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 각각 연결되고, 상기 전극 조립체로부터 외부로 돌출되는 전극 탭; 및 일단이 상기 전극 탭과 각각 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 각각 돌출되는 전극 리드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
전극의 활물질 도포부와 활물질 미도포부 사이에, PVDF를 포함하는 코팅부가 코팅되므로, 전극과 분리막 사이를 강력하게 접착하고 분리막의 수축을 억제하여 전극들이 서로 접촉하는 것을 방지함으로써 안전성을 확보할 수 있다.
또한, 일반 접착제보다 PVDF는 내전해액성이 우수하므로, 전해액이 접촉하더라도 접착력이 저하되지 않아 분리막의 수축을 강력하게 억제할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 전극 조립체(20)의 개략도이다.
도 2는 종래의 전극 조립체(20)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 일부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(10a)의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
도 13은 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 미주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래의 전극 조립체(20)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 일부 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(10a)의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 평면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
도 13은 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 미주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 조립도이다.
전극 조립체(10)는 전극(101, 102) 및 분리막(103)을 교대로 적층하여 형성한다. 먼저 양극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 양극 집전체에 도포하고, 음극 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 슬러리를 음극 집전체에 도포하여, 양극(Cathode)과 음극(Anode)을 제조한다. 그리고 이를 분리막(Separator, 103)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(10)를 형성한 다음에, 전극 조립체(10)를 전지 케이스(13)에 삽입하고 전해질 주입 후 실링한다.
구체적으로, 전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 양극 및 음극 두 종류의 전극(101, 102)과, 상기 전극(101, 102)들을 상호 절연시키기 위해 전극(101, 102)들 사이에 개재되는 분리막(103)을 포함한다. 이러한 전극 조립체(10)는 스택형, 젤리롤형, 스택 앤 폴딩형 등이 있다. 두 종류의 전극(101, 102), 즉 양극과 음극은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체(1011, 1021)에 전극 활물질(1012, 1022) 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 가소제 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 용매는 후속 공정에서 제거된다.
전극 조립체(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)로부터 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 전극 집전체(1011, 1021)는 전극 활물질(1012, 1022)이 도포된 활물질 도포부(1013, 1023)과 전극 활물질(1012, 1022)이 도포되지 않은 활물질 미도포부(1014, 1024), 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출되는 등 다양한 방향을 향해 돌출 형성될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 이차 전지(1)의 외부로 전기를 공급하는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)가 열 융착되는 실링부(134)에 한정되어 위치하여, 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시킨다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 일단이 상기 전극 탭(11)과 연결되고 타단이 상기 전지 케이스(13)의 외부로 각각 돌출된다. 즉, 전극 리드(12)는 양극 탭(111)에 일단이 연결되고, 양극 탭(111)이 돌출된 방향으로 연장되는 양극 리드(121) 및 음극 탭(112)에 일단이 연결되고, 음극 탭(112)이 돌출된 방향으로 연장되는 음극 리드(122)를 포함한다. 한편, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 도 3에 도시된 바와 같이, 모두 타단이 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된다. 그럼으로써, 전극 조립체(10)의 내부에서 생성된 전기를 외부로 공급할 수 있다. 또한, 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)이 각각 다양한 방향을 향해 돌출 형성되므로, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)도 각각 다양한 방향을 향해 연장될 수 있다.
양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
전지 케이스(13)는 전극 조립체(10)를 내부에 수납하는, 유연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 펀치 등을 이용하여 유연성을 가지는 파우치 필름(135)을 드로잉(Drawing) 성형하면, 일부가 연신되어 주머니 형태의 수용 공간(1331)을 포함하는 컵부(133)가 형성됨으로써, 전지 케이스(13)가 제조된다.
전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)를 포함한다. 제2 케이스(132)에는 컵부(133)가 형성되어 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(1331)이 마련되고, 제1 케이스(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간(1331)을 상방에서 커버한다. 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)는 도 3에 도시된 바와 같이 일측이 서로 연결되어 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 서로 분리되어 별도로 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 제2 케이스(132)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)가 수용되고, 제1 케이스(131)가 상기 공간을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해질을 주입하고 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)의 테두리에 형성된 실링부(134)를 실링한다. 전해질은 이차 전지(1)의 충, 방전 시 전극(101, 102)의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 나아가, 전해질은 황화물계, 산화물계 또는 폴리머계의 고체 전해질을 포함할 수도 있고, 이러한 고체 전해질은 외력에 의해 쉽게 변형되는 유연성을 가질 수도 있다. 이와 같은 방법을 통해, 파우치 형 이차 전지(1)가 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)의 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 제1 전극(101), 분리막(103) 및 제2 전극(102)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 그리고 제1 전극(101)은 제1 전극 집전체(1011)에 제1 전극 활물질(1012)이 도포되어 형성되고, 제2 전극(102)은 제2 전극 집전체(1021)에 제2 전극 활물질(1022)이 도포되어 형성된다. 여기서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102) 중 하나는 양극이고 하나는 음극이다. 이하, 제1 전극(101)이 양극, 제2 전극(102)이 음극인 것으로 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며 권리범위를 제한하기 위함이 아니다.
본 발명에서 사용되는 양극 및 음극의 양 전극(101, 102)으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질(1012, 1022)을 전극 집전체(1011, 1021)에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 여기서 양극은 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 슬러리를 도포한 후 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 이 때 필요에 따라, 슬러리는 충진제를 더 포함할 수도 있다. 양극은 시트 형상으로 제조되어 롤에 장착될 수도 있다.
양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 양극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 높은 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것일 수 있으나, 다만 이에 제한되지 않는다. 그리고 양극 집전체는 양극 활물질의 접착력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성할 수도 있다. 또한 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.
양극 활물질은 리튬 이차전지인 경우 예를 들어, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(x는 0 내지 0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4,V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x= 0.01 내지 0.3)으로 표현되는 니켈(Ni) 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2(M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta이고, x = 0.01 내지 0.1) 또는 Li2Mn3MO8(M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식 Li[Ni1-x-yCoxMy]O2 (M = Mn 또는 Al 등 이고, x, y = 0 내지 1) 등의 3성분계 리튬 산화물; 화학식 Li[Ni1-x-yCoxMnyAlz]O2 (x,y,z = 0 내지 1) 등의 4성분계 리튬 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리 토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등일 수 있다. 다만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 도전재는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화 아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합 등에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물의 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량% 첨가된다. 이와 같은 바인더는 대표적으로 폴리불화비닐리덴, 폴리 비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등일 수 있다.
충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용된다. 그리고 화학적 변화를 유발하지 않고 섬유상 재료라면 일반적으로 충진제로 사용될 수 있다. 충진제는 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질일 수 있다.
음극은 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포한 다음에 이를 건조하고 프레싱하여 제조될 수 있다. 필요에 따라 음극 활물질에 선택적으로 도전재, 바인더, 충진제 등을 포함시킬 수 있다. 음극은 시트 형상으로 제조되어 롤에 장착될 수도 있다.
음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 μm의 두께로 제조된다. 음극 집전체는 통상 화학적 변화를 유발하지 않고 도전성을 가지는 재료로 제조된다. 이와 같은 재료로 가장 대표적인 것인 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소나, 구리 또는 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등을 표면 처리한 것, 또는 알루미늄-카드뮴 합금 등이다. 또한 음극 집전체는 음극 활물질의 결합력을 높이기 위해 표면에 미세한 요철을 형성하기도 한다. 또한 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 제조될 수 있다.
음극 활물질은 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0=x=1), LixWO2(0=x=1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐;0<x=1; 1=y=3; 1=z=8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; Li4Ti5O12 등 티타늄계 화합물; 주석계 합금; MnOx, FeOx, CoOx, NiOx, CuOx, SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등일 수 있다.
상기 양극과 음극 사이에서 상기 전극(101, 102)들을 절연시키는 분리막(103)으로는 통상 알려진 폴리올레핀계 분리막(103)이나, 상기 올레핀계 기재에 유, 무기 복합층이 형성된 복합 분리막(103) 등을 모두 사용할 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기와 같은 구조로 이루어진 전극 조립체(10)를 전지 케이스(13)에 수납한 다음, 전해액을 주입하여 이차 전지(1)를 제조한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극(101)의 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 일부 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극(101, 102)의 활물질 도포부(1013, 1023)와 활물질 미도포부(1014, 1024) 사이에, PVDF를 포함하는 코팅부(1015)가 코팅되므로, 전극(101, 102)과 분리막(103) 사이를 강력하게 접착하고 분리막(103)의 수축을 억제하여 전극(101, 102)들이 서로 접촉하는 것을 방지함으로써 안전성을 확보할 수 있다. 또한, 일반 접착제보다 PVDF는 내전해액성이 우수하므로, 전해액이 접촉하더라도 접착력이 저하되지 않아 분리막(103)의 수축을 강력하게 억제할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(101, 102)은, 전극 집전체(1011, 1021)의 적어도 하나의 면에 전극 활물질(1012, 1022)이 도포된 활물질 도포부(1013, 1023); 상기 활물질 도포부(1013, 1023)의 일측에 형성되며, 상기 전극 활물질(1012, 1022)이 미도포된 활물질 미도포부(1014, 1024); 및 상기 활물질 도포부(1013, 1023)와 상기 활물질 미도포부(1014, 1024) 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 코팅부(1015)를 포함한다. 특히 상기 코팅부(1015)는, 오로지 PVDF 만으로 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)는 제1 전극(101); 제2 전극(102); 및 상기 제1 전극(101) 및 상기 제2 전극(102) 사이에 개재되는 분리막(103)을 포함하되, 상기 제1 전극(101)은, 제1 전극 집전체(1011)의 적어도 하나의 면에 제1 전극 활물질(1012)이 도포된 제1 활물질 도포부(1013); 상기 제1 활물질 도포부(1013)의 일측에 형성되며 상기 제1 전극 활물질(1012)이 미도포된 제1 활물질 미도포부(1014); 및 상기 제1 활물질 도포부(1013)와 상기 제1 활물질 미도포부(1014) 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 코팅부(1015)를 포함하고, 상기 제2 전극(102)은, 제2 전극 집전체(1021)의 적어도 하나의 면에 제2 전극 활물질(1022)이 도포된 제2 활물질 도포부(1023); 및 상기 제2 활물질 도포부(1023)의 일측에 형성되며 상기 제2 전극 활물질(1022)이 미도포된 제2 활물질 미도포부(1024)를 포함하는 제2 전극(102)을 포함한다.
제1 전극(101)에서, 제1 활물질 도포부(1013)는 제1 전극 집전체(1011)의 적어도 하나의 면에 제1 전극 활물질(1012)이 도포된 부분이다. 제1 활물질 도포부(1013)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전극 집전체(1011)에서 제1 전극 활물질(1012)이 도포된 부분이며, 이 때 상기 기술한 바와 같이, 제1 전극 활물질(1012)에 도전재 및 바인더가 혼합될 수 있다.
제1 활물질 미도포부(1014)는 제1 전극(101)에서 제1 활물질 도포부(1013)의 일측에 형성되며 제1 전극 활물질(1012)이 미도포된 부분이다. 제1 전극(101)이 양극이라면, 상기 기술한 바와 같이, 이러한 양극 활물질 미도포부를 재단하거나 별도의 도전부재를 연결하여 양극 탭(111)을 형성할 수도 있다. 이러한 제1 활물질 미도포부(1014)는 제1 활물질 도포부(1013)의 일측에 형성되므로, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 전극 집전체(1011)의 같은 면에 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전극(101)은 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014) 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제1 코팅부(1015)를 포함하고, 제1 전극(101)은 양극일 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 코팅부(1015)는 오로지 PVDF 만으로 형성될 수 있다.
PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드, Polyvinylidene Fluoride)는 비닐리덴 디플루오라이드(Vinylidene Difluoride)의 중합으로 생성된 열가소성 플루오르 폴리머이다. PVDF는 폴리에틸렌의 분자구조에서 수소 원자의 일부를 플루오르 원자로 치환시킨 구조를 가지며, 다른 플루오르 폴리머에 비해 밀도가 낮고 녹는점이 낮아 가공성이 우수하고 내화학성, 내부식성, 내약품성 등의 기계적 특성이 우수하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(10)가 가열되어 분리막(103)이 수축한 모습을 나타낸 개략도이다.
제1 코팅부(1015)는 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 사이에 코팅됨으로써, 제1 전극(101)의 두께를 증가시키지 않고 제1 전극(101)과 분리막(103)을 서로 강력하게 접착한다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 발열에 의해 분리막(103)이 수축하더라도, 제1 코팅부(1015)가 분리막(103)의 수축을 억제하여 양극 및 음극이 서로 접촉하는 것을 방지함으로써 안전성을 확보할 수 있다.
특히, 제1 코팅부(1015)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 경계면(1016)을 포함하여 코팅되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 전극 활물질(1012)이 제1 활물질 도포부(1013)에 먼저 도포되면, 제1 전극 활물질(1012)의 일단은, 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 활물질 미도포부(1014)의 경계면(1016)이 된다. 그러면 제1 코팅부(1015)가 상기 도포된 제1 전극 활물질(1012)의 일단을 일부 커버하면서 코팅될 수 있다. 그러면, 제1 활물질 도포부(1013)의 제1 전극 활물질(1012)이 분리막(103)과 접착되고, 제1 활물질 도포부(1013)에 인접하여 위치하는 제1 코팅부(1015)가 분리막(103)과 더욱 강력하게 접착된다. 따라서, 제1 활물질 도포부(1013)와 제1 코팅부(1015) 사이에 분리막(103)과 미접착되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 평면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극(102)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
제2 전극(102)에서, 제2 활물질 도포부(1023)는 제2 전극 집전체(1021)의 적어도 하나의 면에 제2 전극 활물질(1022)이 도포된 부분이다. 제2 활물질 도포부(1023)는 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 전극 집전체(1021)에서 제2 전극 활물질(1022)이 도포된 부분이며, 이 때 상기 기술한 바와 같이, 제2 전극 활물질(1022)에 도전재 및 바인더가 혼합될 수 있다.
제2 활물질 미도포부(1024)는 제2 전극(102)에서 제2 활물질 도포부(1023)의 일측에 형성되며 제2 전극 활물질(1022)이 미도포된 부분이다. 제2 전극(102)이 음극이라면, 상기 기술한 바와 같이, 이러한 음극 활물질 미도포부를 재단하거나 별도의 도전부재를 연결하여 음극 탭(112)을 형성할 수도 있다. 이러한 제2 활물질 미도포부(1024)는 제2 활물질 도포부(1023)의 일측에 형성되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 전극 집전체(1021)의 같은 면에 형성된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(10a)의 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 전극(102a)은 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024) 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제2 코팅부(1025)를 포함하고, 제2 전극(102a)은 음극일 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 평면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음극(102a)의 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 일부 확대도이다.
제2 코팅부(1025)는 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 사이에 코팅됨으로써, 제2 전극(102a)의 두께를 증가시키지 않고 제2 전극(102a)과 분리막(103)을 서로 강력하게 접착한다. 따라서 발열에 의해 분리막(103)이 수축하더라도, 제1 코팅부(1015)뿐만 아니라, 제2 코팅부(1025)도 분리막(103)의 수축을 더욱 억제하여 양극 및 음극이 서로 접촉하는 것을 방지함으로써 안전성을 확보할 수 있다.
특히, 제2 코팅부(1025)는 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 경계면(1026)을 포함하여 코팅되는 것이 바람직하다. 즉, 제2 전극 활물질(1022)이 제2 활물질 도포부(1023)에 먼저 도포되면, 제2 전극 활물질(1022)의 일단은, 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 활물질 미도포부(1024)의 경계면(1026)이 된다. 그러면 제2 코팅부(1025)가 상기 도포된 제2 전극 활물질(1022)의 일단을 일부 커버하면서 코팅될 수 있다. 그러면, 제2 활물질 도포부(1023)의 제2 전극 활물질(1022)이 분리막(103)과 접착되고, 제2 활물질 도포부(1023)에 인접하여 위치하는 제2 코팅부(1025)가 분리막(103)과 더욱 강력하게 접착된다. 따라서, 제2 활물질 도포부(1023)와 제2 코팅부(1025) 사이에 분리막(103)과 미접착되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있다
제조예
가로 3.7 cm, 세로 5.9 cm, 두께 15 μm를 가지는 알루미늄(Al) 호일의 일면에, 니켈, 코발트, 망간(NCM)이 각각 80 g, 10 g, 10 g 포함된 양극 활물질 슬러리를 도포하여 양극을 제조하였다.
한편, 양극에서 양극 활물질 슬러리를 도포하지 않은 활물질 미도포부에, 상기 활물질의 경계면과 접촉하도록, 가로 3.7 cm, 세로 0.5 cm, 두께 200 μm를 가지는 PVDF를 도포하였다.
그리고, 가로 3.8 cm, 세로 6.0 cm, 두께 10 μm를 가지는 구리(Cu) 호일의 일면에 그라파이트(Graphite)가 100 g 포함된 음극 활물질 슬러리를 도포하여 음극을 제조하였다.
또한, 가로 3.9 cm, 세로 6.1 cm, 두께 20 μm를 가지며 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 폴리올레핀계 다공성 고분자 필름의 양면에 세라믹 입자가 포함된 코팅층을 도포하여 양면 SRS 분리막을 제조하였다.
이러한 양극, 분리막, 음극을 순서대로 적층하고, 150 ℃의 온도, 150 N/cm2의 압력으로 60 초간 라미네이팅을 하여 전극 조립체의 단위 셀을 제조하였다.
비교예 1
양극의 활물질 미도포부에 PVDF 대신 폴리프로필렌(PP)을 도포한 것을 제외하고는, 상기 제조예와 동일하게 제조하였다.
비교예 2
양극의 활물질 미도포부에 PVDF 대신 양면 테이프(제조사: 3M)를 부착한 것을 제외하고는, 상기 제조예와 동일하게 제조하였다.
물성 측정방법 - 1. 전해액 미주액
본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들을 가열 장치(제조사: Global lab, 모델명: GLTC-D)에 투입하였다. 그리고 5 ℃/min의 속도로 증가시키며, 60 ℃, 90 ℃, 120 ℃, 150 ℃, 180 ℃, 210 ℃에 도달할 때마다 각각 30 분간 온도를 유지하였다. 그리고 30 분이 경과할 때마다, 해당 온도에서 상기 단위 셀 샘플들을 저항 측정기(제조사: HIOKI, 모델명: RM3545)를 이용하여 DC 저항을 측정하였다.
물성 측정결과 - 1. 전해액 미주액
| 온도(℃) | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 |
| 제조예 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ |
| 비교예 1 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 202 mΩ | 202 mΩ |
| 비교예 2 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ |
도 13은 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 미주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
상기 도 13에 도시되고 표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀과 비교예 2에 따른 단위 셀은, 온도가 60 ℃부터 210 ℃까지 증가하면서, 저항의 크기가 감소하지 않았다. 즉, 전극끼리 접촉하지 않아 단락이 발생하지 않았다. 반면에 비교예 1에 따른 단위 셀은 온도가 180 ℃가 되면서 저항의 크기가 급격하게 감소하였다. 즉, 전극끼리 접촉하여 단락이 발생하였다.
따라서, 제조예 및 비교예 2와 같이 활물질 미도포부의 일부에 접착력을 가지는 물질이 형성되면, 분리막의 수축을 억제하여 전극들이 서로 접촉하는 것을 방지한다는 것을 알 수 있다.
물성 측정방법 - 2. 전해액 주액
본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들을 EC와 DMC가 3 : 7로 혼합된 전해액 0.2 ml에 각각 침지하였다. 그리고 상기 샘플들을 가열 장치(제조사: Global lab, 모델명: GLTC-D)에 투입하였다. 그리고 5 ℃/min의 속도로 증가시키며, 60 ℃, 90 ℃, 120 ℃, 150 ℃, 180 ℃, 210 ℃에 도달할 때마다 각각 30 분간 온도를 유지하였다. 그리고 30 분이 경과할 때마다, 해당 온도에서 상기 단위 셀 샘플들을 저항 측정기(제조사: HIOKI, 모델명: RM3545)를 이용하여 DC 저항을 측정하였다.
물성 측정결과 - 2. 전해액 주액
| 온도(℃) | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 | 210 |
| 제조예 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ |
| 비교예 1 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 251 mΩ | 251 mΩ | 251 mΩ |
| 비교예 2 | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 1 MΩ | 246 mΩ | 246 mΩ |
도 14는 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀, 비교예 1에 따른 단위 셀, 비교예 2에 따른 단위 셀 샘플들의 전해액 주액 상태에서 온도 증가에 따른 DC 저항의 변화를 나타내는 그래프이다.
상기 도 14에 도시되고 표 2에 기재된 바와 같이, 본 발명의 제조예에 따른 단위 셀은, 온도가 60 ℃부터 210 ℃까지 증가하면서, 저항의 크기가 감소하지 않았다. 즉, 전극끼리 접촉하지 않아 단락이 발생하지 않았다. 반면에 비교예 1에 따른 단위 셀은 온도가 150 ℃가 되면서 저항의 크기가 급격하게 감소하였고, 비교예 2에 따른 단위 셀은 온도가 180 ℃가 되면서 저항의 크기가 급격하게 감소하였다. 즉, 전극끼리 접촉하여 단락이 발생하였다.
비교예 1의 단위 셀을 통해, 전해액이 주입되면 전극과 분리막 사이의 접착력도 저하되어, 더 낮은 온도에서 단락이 발생할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리고 비교예 2의 단위 셀을 통해, 전해액이 주입되면 양면 테이프의 접착력도 저하되므로, 분리막의 수축을 억제하는데 한계가 있어, 고온에서 단락이 발생할 수 있다는 것을 알 수 있다.
반면에, 본 발명의 제조예의 단위 셀을 통해, PVDF를 활물질 미도포부에 코팅하여 분리막과 접착하면, PVDF가 일반 접착제보다 내전해액성이 더욱 우수하므로, 전해액이 주입되더라도 접착력이 저하되지 않고 분리막의 수축을 강력하게 억제하여 전극들이 서로 접촉하는 것을 방지한다는 것을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 이차 전지
10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
101: 제1 전극 102: 제2 전극
103: 분리막 111: 양극 탭
112: 음극 탭 121: 양극 리드
122: 음극 리드 131: 제1 케이스
132: 제2 케이스 133: 컵부
134: 실링부 1011: 제1 전극 집전체
1012: 제1 전극 활물질 1013: 제1 활물질 도포부
1014: 제1 활물질 미도포부 1015: 제1 코팅부
1016: 경계면 1021: 제2 전극 집전체
1022: 제2 전극 활물질 1023: 제2 활물질 도포부
1024: 제2 활물질 미도포부 1025: 제2 코팅부
1026: 경계면 1331: 수용 공간
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
101: 제1 전극 102: 제2 전극
103: 분리막 111: 양극 탭
112: 음극 탭 121: 양극 리드
122: 음극 리드 131: 제1 케이스
132: 제2 케이스 133: 컵부
134: 실링부 1011: 제1 전극 집전체
1012: 제1 전극 활물질 1013: 제1 활물질 도포부
1014: 제1 활물질 미도포부 1015: 제1 코팅부
1016: 경계면 1021: 제2 전극 집전체
1022: 제2 전극 활물질 1023: 제2 활물질 도포부
1024: 제2 활물질 미도포부 1025: 제2 코팅부
1026: 경계면 1331: 수용 공간
Claims (11)
- 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 전극 활물질이 도포된 활물질 도포부;
상기 활물질 도포부의 일측에 형성되며, 상기 전극 활물질이 미도포된 활물질 미도포부; 및
상기 활물질 도포부와 상기 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 코팅부를 포함하는 전극. - 제1항에 있어서,
상기 전극 집전체는,
양극 집전체이고,
상기 전극 활물질은,
양극 활물질인 전극. - 제1항에 있어서,
상기 코팅부는,
PVDF 만으로 형성되는 전극. - 제1항에 있어서,
상기 코팅부는,
상기 활물질 도포부 및 상기 활물질 미도포부 사이의 경계면을 포함하여 코팅되는 전극. - 제1항에 있어서,
상기 활물질 도포부와 상기 활물질 미도포부는,
상기 전극 집전체의 같은 면에 형성되는 전극. - 제1 전극;
제2 전극; 및
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 개재되는 분리막을 포함하되,
상기 제1 전극은,
제1 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 제1 전극 활물질이 도포된 제1 활물질 도포부;
상기 제1 활물질 도포부의 일측에 형성되며 상기 제1 전극 활물질이 미도포된 제1 활물질 미도포부; 및
상기 제1 활물질 도포부와 상기 제1 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제1 코팅부를 포함하고,
상기 제2 전극은,
제2 전극 집전체의 적어도 하나의 면에 제2 전극 활물질이 도포된 제2 활물질 도포부; 및
상기 제2 활물질 도포부의 일측에 형성되며 상기 제2 전극 활물질이 미도포된 제2 활물질 미도포부를 포함하는 제2 전극을 포함하는 전극 조립체. - 제6항에 있어서,
상기 제1 코팅부는,
PVDF 만으로 형성되는 전극 조립체. - 제6항에 있어서,
상기 제1 전극은,
양극이고,
상기 제2 전극은,
음극인 전극 조립체. - 제6항에 있어서,
상기 제2 전극은,
상기 제2 활물질 도포부와 상기 제2 활물질 미도포부 사이에 코팅되며 PVDF가 포함된 제2 코팅부를 더 포함하는 전극 조립체. - 제6항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
- 제10항에 있어서,
상기 전극 조립체를 내부에 수납하는 전지 케이스;
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 각각 연결되고, 상기 전극 조립체로부터 외부로 돌출되는 전극 탭; 및
일단이 상기 전극 탭과 각각 연결되고, 타단이 상기 전지 케이스의 외부로 각각 돌출되는 전극 리드를 더 포함하는 이차 전지.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200094817A KR20220014767A (ko) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 전극, 전극 조립체 및 이차 전지 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200094817A KR20220014767A (ko) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 전극, 전극 조립체 및 이차 전지 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220014767A true KR20220014767A (ko) | 2022-02-07 |
Family
ID=80253509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200094817A KR20220014767A (ko) | 2020-07-29 | 2020-07-29 | 전극, 전극 조립체 및 이차 전지 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220014767A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011216403A (ja) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 角形リチウムイオン二次電池 |
-
2020
- 2020-07-29 KR KR1020200094817A patent/KR20220014767A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011216403A (ja) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | 角形リチウムイオン二次電池 |
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