KR20220061551A - Electrode assembly and secondary battery including the same - Google Patents

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Abstract

An electrode assembly according to an embodiment of the present invention comprises: a negative sheet; a positive sheet; and a separating film positioned between the negative sheet and the positive sheet. The electrode assembly forms a jelly roll structure by winding the negative sheet, the positive sheet, and the separating film. The negative sheet includes: a negative current collector; a first negative active material layer which is formed by applying a first negative active material on the negative current collector; and a second negative active material layer which is formed by applying a second negative active material on the negative current collector. Based on the negative sheet, the first negative active material layer is disposed closer to a center part of the jelly roll structure than the second negative active material layer. The first negative active material has a lower battery capacity per unit mass than the second negative active material.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY INCLUDING THE SAME}Electrode assembly and secondary battery including same

본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 젤리롤 형태의 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same, and more particularly, to an electrode assembly in the form of a jelly roll and a secondary battery including the same.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.In recent years, as the demand for portable electronic products such as laptops, video cameras, and mobile phones has rapidly increased, and development of electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, etc. is in full swing, secondary batteries used as driving power A lot of research is being done about it.

이차전지에는 예를 들어 니켈 카드뮴전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연전지, 리튬 이차전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.The secondary battery includes, for example, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, a nickel zinc battery, and a lithium secondary battery. Among them, lithium secondary batteries are widely used in the field of advanced electronic devices because of their advantages of free charge and discharge, a very low self-discharge rate, high operating voltage, and high energy density per unit weight, as they do not have a memory effect compared to nickel-based secondary batteries. there is.

이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.According to the shape of the battery case, a cylindrical battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical metal can, a prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a prismatic metal can, and the electrode assembly are embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. It is classified as a pouch-type battery with Among them, the cylindrical battery has an advantage in that it has a relatively large capacity and is structurally stable.

전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리롤형, 스택형 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 형태이고, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 형태이며, 스택/폴딩형은 젤리롤형과 스택형의 복합 구조이다. 그 중 젤리롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly embedded in the battery case is a charging/discharging power generating element having a stacked structure of a positive electrode, a separator, and a negative electrode, and is classified into a jelly roll type, a stack type, and a stack/folding type. The jelly roll type is a form in which a separator is interposed between a long sheet-type positive electrode and a negative electrode coated with an active material, and the stack type is a form in which a plurality of positive and negative electrodes of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, stack /Folding type is a composite structure of jelly roll type and stack type. Among them, the jelly roll type electrode assembly has advantages of being easy to manufacture and having high energy density per weight.

도 1은 종래의 젤리롤 전극조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a conventional jelly roll electrode assembly before it is wound.

도 1을 참고하면, 이차 전지에 삽입되는 종래의 젤리롤 전극 조립체(10)는 음극시트(20), 양극시트(30) 및 음극시트(20)와 양극시트(30) 사이에 개재된 분리막(40)을 포함한다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 음극시트(20)와 양극시트(30)가 서로 접하는 것을 방지하기 위해, 양극시트(30) 아래에 분리막(40)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1 , a conventional jelly roll electrode assembly 10 inserted into a secondary battery includes a negative electrode sheet 20 , a positive electrode sheet 30 , and a separator interposed between the negative electrode sheet 20 and the positive electrode sheet 30 ( 40) is included. In addition, in order to prevent the negative electrode sheet 20 and the positive electrode sheet 30 from contacting each other when wound in the form of a jelly roll, it is preferable that the separator 40 is additionally disposed under the positive electrode sheet 30 .

음극시트(20)는, 음극 집전체(21) 및 음극 집전체(21) 상에 음극 활물질을 도포하여 마련된 음극 활물질층(22)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(21) 중 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 부분에 음극탭(20t)이 용접 등에 방법에 의해 부착될 수 있다.The negative electrode sheet 20 may include a negative electrode current collector 21 and a negative electrode active material layer 22 prepared by applying a negative electrode active material on the negative electrode current collector 21 . The negative electrode tab 20t may be attached to a portion of the negative electrode current collector 21 to which the negative electrode active material is not applied by welding or the like.

또한, 양극시트(30)는, 양극 집전체(31) 및 양극 집전체(31) 상에 양극 활물질을 도포하여 마련된 양극 활물질층(32)을 포함할 수 있다. 양극 집전체(31) 중 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 부분에 양극탭(30t)이 용접 등의 방법에 의해 부착될 수 있다. In addition, the positive electrode sheet 30 may include a positive electrode current collector 31 and a positive electrode active material layer 32 prepared by coating a positive electrode active material on the positive electrode current collector 31 . The positive electrode tab 30t may be attached to a portion of the positive electrode current collector 31 to which the positive electrode active material is not applied by welding or the like.

음극 집전체(21)의 상면과 하면 각각에 단일의 음극 활물질층(22)이 형성될 수 있고, 양극 집전체(31)의 상면과 하면 각각에 단일의 양극 활물질층(32)이 형성될 수 있다. A single negative electrode active material layer 22 may be formed on each of the upper and lower surfaces of the negative electrode current collector 21 , and a single positive electrode active material layer 32 may be formed on each of the upper and lower surfaces of the positive electrode collector 31 . there is.

이러한 음극시트(20)와 양극시트(30)를 권취하여 젤리롤 전극 조립체(10)로로 제조함에 있어, 기하학적인 특성에 의해 곡률을 갖게 되므로 젤리롤 전극 조립체(10)의 중심부와 외곽부 사이에 N/P ratio가 달라진다. 이러한 N/P ratio의 차이는 젤리롤의 내부로 갈수록, 전극의 두께가 두꺼워질수록 그 값이 커지게 된다.In manufacturing the jelly roll electrode assembly 10 by winding the negative electrode sheet 20 and the positive electrode sheet 30 , it has a curvature due to its geometrical characteristics, so it is placed between the center and the outer portion of the jelly roll electrode assembly 10 . The N/P ratio is different. The difference in the N/P ratio increases as the thickness of the electrode increases and the inside of the jelly roll increases.

여기서 N/P ratio는 음극의 면적 및 질량당 용량을 감안하여 산출한 음극의 용량을, 양극의 면적 및 질량당 용량을 감안하여 얻은 양극의 용량으로 나눈 값인데, 전지의 안전성 및 용량에 중대한 영향을 미치므로 일반적으로 1이상의 값을 갖는다. 즉, 음극의 용량을 많게 제작한다. 참고로 N/P ratio가 1이 되지 않으면, 충, 방전 시 금속 리튬이 석출되기 쉽고, 이는 고율 충, 방전 시에 전지의 안전성을 급격히 열화시키는 원인으로 작용한다.Here, the N/P ratio is a value obtained by dividing the capacity of the anode calculated by considering the area and capacity per mass of the cathode by the capacity of the cathode obtained by considering the area and capacity per mass of the cathode, which has a significant effect on the safety and capacity of the battery Therefore, it usually has a value greater than 1. That is, the capacity of the negative electrode is manufactured to be large. For reference, if the N/P ratio is not 1, metallic lithium is easily precipitated during charging and discharging, which acts as a cause of rapidly deteriorating the safety of the battery during high-rate charging and discharging.

또한, 젤리롤 전극 조립체(10)의 중심부에서 외곽부로 갈수록, 양극시트(30)나 음극시트(20)의 N/P ratio의 변화가 발생한다. 특히, 젤리롤 전극 조립체(10)의 중심부에서는 N/P ratio가 낮아 충전시 리튬 석출이 일어날 가능성이 높다. 이로 인한 전지 성능과 안전성의 저하가 우려되는 실정이다. In addition, the N/P ratio of the positive electrode sheet 30 or the negative electrode sheet 20 changes from the center to the outer portion of the jelly roll electrode assembly 10 . In particular, in the central portion of the jelly roll electrode assembly 10, the N/P ratio is low, so lithium precipitation is highly likely to occur during charging. Accordingly, there are concerns about deterioration of battery performance and safety.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 중심부의 N/P ratio를 높일 수 있는 젤리롤 형태의 전극 조립체 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrode assembly in the form of a jelly roll capable of increasing the central N/P ratio, and a device including the same.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 음극시트; 양극시트; 및 상기 음극 시트 및 상기 양극 시트 사이에 위치하는 분리막을 포함하고, 상기 음극 시트, 상기 양극 시트 및 상기 분리막이 권취되어 젤리롤 구조체를 형성한다. 상기 음극시트는, 음극 집전체; 상기 음극 집전체 상에 제1 음극 활물질이 도포되어 형성된 제1 음극 활물질층; 및 상기 음극 집전체 상에 제2 음극 활물질이 도포되어 형성된 제2 음극 활물질층을 포함한다. 상기 음극시트를 기준으로, 상기 제1 음극 활물질층은 상기 제2 음극 활물질층보다 상기 젤리롤 구조체의 중심부에 가까이 위치하며, 상기 제1 음극 활물질은 상기 제2 음극 활물질에 비해 단위 질량당 전지 용량이 높다.An electrode assembly according to an embodiment of the present invention, a negative electrode sheet; anode sheet; and a separator positioned between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet, wherein the negative electrode sheet, the positive electrode sheet, and the separator are wound to form a jelly roll structure. The negative electrode sheet, the negative electrode current collector; a first anode active material layer formed by coating a first anode active material on the anode current collector; and a second anode active material layer formed by coating a second anode active material on the anode current collector. Based on the negative electrode sheet, the first negative active material layer is located closer to the center of the jelly roll structure than the second negative active material layer, and the first negative active material has a battery capacity per unit mass compared to the second negative active material this is high

상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함할 수 있고, 상기 제2 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함할 수 있다.The first negative active material may include a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge, and Pb, SiO x (0<x≤1), and carbon-based particles, and the second negative active material may include carbon-based particles. particles may be included.

상기 음극 집전체 상에서, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많을 수 있다.On the negative electrode current collector, an application amount per unit area of the second negative electrode active material may be greater than an application amount per unit area of the first negative electrode active material.

상기 음극 집전체 상에서, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량과 같을 수 있고, 상기 제2 음극 활물질의 전극밀도가 상기 제1 음극 활물질의 전극밀도보다 낮을 수 있다.On the negative electrode current collector, the application amount per unit area of the second negative electrode active material may be the same as the application amount per unit area of the first negative electrode active material, and the electrode density of the second negative electrode active material may be lower than the electrode density of the first negative electrode active material there is.

상기 음극시트는, 상기 음극 집전체 상에 제3 음극 활물질이 도포되어 형성된 제3 음극 활물질층을 더 포함할 수 있고, 상기 음극시트를 기준으로, 상기 제3 음극 활물질층은 상기 제2 음극 활물질층보다 상기 젤리롤 구조체의 외곽부에 가까이 위치할 수 있다.The negative electrode sheet may further include a third negative active material layer formed by coating a third negative active material on the negative electrode current collector, and based on the negative electrode sheet, the third negative active material layer is the second negative active material It may be located closer to the outer portion of the jelly roll structure than the layer.

상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함할 수 있고, 상기 제2 음극 활물질 및 상기 제3 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함할 수 있다.The first negative active material may include a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge, and Pb, SiO x (0<x≤1), and carbon-based particles, and the second negative active material and the first negative active material 3 The negative active material may include carbon-based particles.

상기 제2 음극 활물질과 상기 제3 음극 활물질은 동일한 활물질일 수 있다.The second negative active material and the third negative active material may be the same active material.

상기 음극 집전체 상에서, 상기 제3 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많을 수 있다.On the negative electrode current collector, an application amount per unit area of the third negative electrode active material may be greater than an application amount per unit area of the second negative electrode active material.

상기 양극시트는, 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질이 도포되어 형성된 양극 활물질층을 포함할 수 있다.The positive electrode sheet may include a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed by coating a positive electrode active material on the positive electrode current collector.

상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에서 끊김 없이 이어질 수 있다.The positive electrode active material layer may be continuously connected on the positive electrode current collector.

본 발명의 실시예들에 따르면, 음극시트의 구역마다 구성 요소가 다른 활물질을 적용함으로써, 젤리롤 전극 조립체의 중심부의 N/P ratio를 높일 수 있다. 이에 따라 젤리롤 전극 조립체의 중심부에 가까운 음극시트에서의 리튬 석출 문제를 개선할 수 있고, 전지 성능을 높일 수 있다.According to embodiments of the present invention, the N/P ratio of the central portion of the jelly roll electrode assembly may be increased by applying an active material having a different component to each region of the negative electrode sheet. Accordingly, the lithium precipitation problem on the negative electrode sheet close to the center of the jelly roll electrode assembly can be improved, and battery performance can be improved.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 종래의 젤리롤 전극조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체에 포함된 음극시트를 yz평면에서 -x축 방향으로 바라본 모습의 평면도이다.
도 4는 도 2의 전극 조립체가 권취된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5는 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 전극 조립체에 포함된 음극시트를 yz 평면에서 -x축 방향으로 바라본 모습의 평면도이다.1 is an exploded perspective view showing a conventional jelly roll electrode assembly before it is wound.
2 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly according to an embodiment of the present invention before being wound.
3 is a plan view illustrating the negative electrode sheet included in the electrode assembly of FIG. 2 as viewed from the yz plane in the -x axis direction.
4 is a perspective view illustrating a state in which the electrode assembly of FIG. 2 is wound.
5 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line A-A'.
6 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly according to another embodiment of the present invention before being wound.
7 is a plan view illustrating the negative electrode sheet included in the electrode assembly of FIG. 6 as viewed from the yz plane in the -x axis direction.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where there is another part in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and to necessarily mean to be located "on" or "on" in the direction opposite to gravity not.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to "planar", it means when the target part is viewed from above, and "cross-sectional" means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.2 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly according to an embodiment of the present invention before being wound.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는, 음극시트(200), 양극시트(300) 및 음극시트(200)와 양극시트(300) 사이에 위치하는 분리막(400)을 포함한다. 도 2는 권취되기 전 모습이 나타나 있으나, 본 실시예에 따른 음극시트(200), 양극시트(300) 및 분리막(400)이 권취되어 젤리롤 구조체를 형성한다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때 음극시트(200)와 양극시트(300)가 서로 접하는 것을 방지하기 위해 양극시트(300) 아래에 분리막(400)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2 , the electrode assembly 100 according to an embodiment of the present invention includes a negative electrode sheet 200 , a positive electrode sheet 300 , and a separator positioned between the negative electrode sheet 200 and the positive electrode sheet 300 . 400) is included. Although FIG. 2 shows a state before being wound, the negative electrode sheet 200 , the positive electrode sheet 300 and the separator 400 according to the present embodiment are wound to form a jelly roll structure. In addition, it is preferable that the separator 400 is additionally disposed under the positive electrode sheet 300 to prevent the negative electrode sheet 200 and the positive electrode sheet 300 from contacting each other when wound in the form of a jelly roll.

본 실시예에 따른 음극시트(200)는 음극 집전체(210), 음극 집전체(210) 상에 제1 음극 활물질이 도포되어 형성된 제1 음극 활물질층(220a) 및 음극 집전체(210) 상에 제2 음극 활물질이 도포되어 형성된 제2 음극 활물질층(220b)을 포함한다. 또한, 음극 집전체(210) 중 음극 활물질이 도포되지 않아 음극 집전체(210)가 노출되는 부분에 음극탭(200t)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서, 음극 집전체(210)가 노출되는 부분과 음극탭(200t)은 음극시트(200)의 일 단부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 음극시트(200)의 중앙부에 위치하는 것도 가능하다. 설명의 편의를 위해 제1 음극 활물질층(220a)과 제2 음극 활물질층(220b) 사이에 소정의 간격이 형성된 것으로 나타내었으나, 그 사이에 틈이 없도록 서로 밀착될 수 있음은 물론이다.The negative electrode sheet 200 according to this embodiment has a negative electrode current collector 210 , a first negative active material layer 220a formed by coating a first negative active material on the negative electrode current collector 210 , and a negative electrode current collector 210 . and a second anode active material layer 220b formed by coating a second anode active material thereon. In addition, the negative electrode tab 200t may be attached to a portion of the negative electrode current collector 210 where the negative electrode active material is not applied and thus the negative electrode current collector 210 is exposed by welding or the like. Here, the exposed portion of the negative electrode current collector 210 and the negative electrode tab 200t are illustrated as being located at one end of the negative electrode sheet 200 , but there is no particular limitation on the position thereof, and the negative electrode sheet 200 is located at the center of the negative electrode sheet 200 . It is also possible to position For convenience of explanation, it is shown that a predetermined gap is formed between the first anode active material layer 220a and the second anode active material layer 220b, but it is of course that they may be in close contact with each other so that there is no gap therebetween.

양극시트(300)는 양극 집전체(310) 및 양극 집전체(310) 상에 양극 활물질이 도포되어 형성된 양극 활물질층(320)을 포함할 수 있다. 또한 양극 집전체(310) 중 양극 활물질이 도포되지 않아 양극 집전체(310)가 노출되는 부분에 양극탭(300t)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서, 양극 집전체(310)가 노출되는 부분과 양극탭(300t)은 양극시트(300)의 일 단부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 양극시트(300)의 중앙부에 위치하는 것도 가능하다.The positive electrode sheet 300 may include a positive electrode current collector 310 and a positive electrode active material layer 320 formed by coating a positive electrode active material on the positive electrode current collector 310 . Also, the positive electrode tab 300t may be attached to a portion of the positive electrode current collector 310 where the positive electrode current collector 310 is exposed because the positive electrode active material is not applied by welding or the like. Here, the exposed portion of the positive electrode current collector 310 and the positive electrode tab 300t are illustrated as being located at one end of the positive electrode sheet 300 , but there is no particular limitation on the position thereof, and the positive electrode sheet 300 is located at the center of the It is also possible to position

즉, 본 실시예에 따른 음극시트(200)는 제1 및 제2 음극 활물질층(220a, 220b)을 포함하는 반면, 양극시트(300)는 단일의 양극 활물질층(320)을 포함할 수 있다. 즉, 양극 활물질층(320)은 양극 집전체(310) 상에서 끊김 없이 이어질 수 있다.That is, the negative electrode sheet 200 according to the present embodiment includes the first and second negative electrode active material layers 220a and 220b, whereas the positive electrode sheet 300 may include a single positive electrode active material layer 320 . . That is, the positive electrode active material layer 320 may be continuously connected on the positive electrode current collector 310 .

이하에서는, 도 2 내지 도 5를 참고하여, 본 실시예에 따른 제1 음극 활물질층(220a) 및 제2 음극 활물질층(220b)에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the first negative active material layer 220a and the second negative active material layer 220b according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 .

도 3은 도 2의 전극 조립체에 포함된 음극시트를 yz평면에서 -x축 방향으로 바라본 모습의 평면도이다. 도 4는 도 2의 전극 조립체가 권취된 모습을 나타낸 사시도이다. 도 5는 절단선 A-A’를 따라 자른 단면을 나타낸 단면도이다.3 is a plan view illustrating the negative electrode sheet included in the electrode assembly of FIG. 2 as viewed from the yz plane in the -x axis direction. 4 is a perspective view illustrating a state in which the electrode assembly of FIG. 2 is wound. 5 is a cross-sectional view showing a cross-section taken along the cutting line A-A'.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 음극시트(200)를 기준으로, 제1 음극 활물질층(220a)은 제2 음극 활물질층(220b)보다 젤리롤 구조체의 중심부(100C)에 가까이 위치한다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 음극 활물질층(220a)은 제2 음극 활물질층(220b)보다 젤리롤 구조체의 중심부(100C)에 인접한 음극시트(200)의 일변(y축 방향의 변)에 가까이 위치한다. 이때, 상기 제1 음극 활물질은 상기 제2 음극 활물질에 비해 단위 질량(g)당 전지 용량이 높다.2 to 5 , with respect to the negative electrode sheet 200 , the first negative electrode active material layer 220a is located closer to the central portion 100C of the jelly roll structure than the second negative electrode active material layer 220b . More specifically, the first negative active material layer 220a is closer to one side (the side in the y-axis direction) of the negative electrode sheet 200 adjacent to the central portion 100C of the jelly roll structure than the second negative active material layer 220b. Located. In this case, the battery capacity per unit mass (g) of the first negative active material is higher than that of the second negative active material.

이 때, 젤리롤 구조체의 중심부(100C)라 함은, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 권취된 전극 조립체(100)를 위에서 바라봤을 때 원형 구조의 중심으로써, 권취가 시작되는 부분과 대응하는 영역을 의미한다. 한편, 젤리롤 구조체의 외곽부(100U)라 함은, 권취된 전극 조립체(100)의 가장 바깥쪽 외주면 영역으로써, 권취가 마무리되는 부분과 대응하는 영역을 의미한다. 즉, 음극시트(200)에 있어서, 제1 음극 활물질층(220a)은 제2 음극 활물질층(220b) 보다 젤리롤 구조체의 중심부(100C)에 가까이 위치하고, 젤리롤 구조체의 외곽부(100U)와 멀리 위치한다.At this time, as shown in FIGS. 4 and 5 , the central portion 100C of the jelly roll structure is the center of the circular structure when the wound electrode assembly 100 is viewed from above, and corresponds to the portion where the winding starts. means the area On the other hand, the outer part 100U of the jelly roll structure is the outermost peripheral surface area of the wound electrode assembly 100 and means an area corresponding to the part where the winding is finished. That is, in the negative electrode sheet 200, the first negative active material layer 220a is located closer to the center 100C of the jelly roll structure than the second negative active material layer 220b, and the outer portion 100U of the jelly roll structure and located far away

상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함할 수 있다. 상기 탄소계 입자는 결정질 탄소 입자 및 비정질 탄소 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The first negative active material may include a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge, and Pb, SiO x (0<x≤1), and carbon-based particles. The carbon-based particles may include at least one of crystalline carbon particles and amorphous carbon particles.

상기 결정질 탄소입자는 천연흑연 및 인조흑연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 비정질 탄소 입자는 검아라빅, 구연산, 스티아르산, 수크로오스, 리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 페놀 수지, 퓨란 수지, 퍼푸릴 알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스피치, 저분자량 중질유 및 글루코오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 포함할 수 있다.The crystalline carbon particles may include at least one of natural graphite and artificial graphite. The amorphous carbon particles are gum arabic, citric acid, stearic acid, sucrose, vinylidene ribide, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, phenolic resin, furan resin, furfuryl alcohol, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, cellulose, styrene , polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal-based pitch, petroleum-based pitch, mesophase pitch, low molecular weight heavy oil, and may include one or more selected from the group consisting of glucose.

상기 제2 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함할 수 있다. 상기 탄소계 입자는 결정질 탄소 입자 및 비정질 탄소 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The second negative active material may include carbon-based particles. The carbon-based particles may include at least one of crystalline carbon particles and amorphous carbon particles.

상기 결정질 탄소입자는 천연흑연 및 인조흑연 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 비정질 탄소 입자는 검아라빅, 구연산, 스티아르산, 수크로오스, 리불화비닐리덴, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히드록시프로필셀룰로오스, 재생셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 전분, 페놀 수지, 퓨란 수지, 퍼푸릴 알코올, 폴리아크릴산, 폴리아크릴나트륨, 폴리아크릴로니트릴, 폴리이미드, 에폭시 수지, 셀룰로오스, 스티렌, 폴리비닐알코올, 폴리비닐 클로라이드, 석탄계 피치, 석유계 피치, 메조페이스피치, 저분자량 중질유 및 글루코오스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바 대로, 상기 제1 음극 활물질은 상기 제2 음극 활물질에 비해 단위 질량(g)당 전지 용량이 높다. The crystalline carbon particles may include at least one of natural graphite and artificial graphite. The amorphous carbon particles are gum arabic, citric acid, stearic acid, sucrose, vinylidene ribide, carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, Polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, starch, phenolic resin, furan resin, furfuryl alcohol, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyacrylonitrile, polyimide, epoxy resin, cellulose, styrene , polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, coal-based pitch, petroleum-based pitch, mesophase pitch, low molecular weight heavy oil, and may include one or more selected from the group consisting of glucose. As described above, the battery capacity per unit mass (g) of the first negative active material is higher than that of the second negative active material.

하나의 단일 음극 활물질층(22)으로 구성된 종래의 음극시트(20, 도 1 참조)의 경우, 젤리롤 전극 조립체(10)의 중심부와 인접한 영역은 N/P ratio가 낮아 충, 방전 시 금속 리튬이 석출되기 쉽다. 석출된 리튬에 의해 중심부에서 구조적 왜곡(Core distortion)이 발생할 수 있고, 전지 성능과 안전성의 저하가 일어날 수 있다. In the case of a conventional negative electrode sheet 20 (refer to FIG. 1 ) composed of one single negative electrode active material layer 22 , the region adjacent to the center of the jelly roll electrode assembly 10 has a low N/P ratio, so when charging and discharging, metallic lithium It is easy to precipitate. Structural distortion may occur in the center by the precipitated lithium, and battery performance and safety may be deteriorated.

이와 달리, 본 실시예에 따른 음극시트(200)는 음극 집전체(210) 상에 구성요소와 조성비를 달리하는 제1 음극 활물질과 제2 음극 활물질을 각각 도포한다. 상대적으로 높은 단위 질량당 전지 용량을 보이는 제1 음극 활물질을 젤리롤 구조체의 중심부(100C)와 가까운 영역에 도포하여 제1 음극 활물질층(220a)을 형성한다. 도 5에 나타난 바와 같이, 젤리롤 구조체에 있어서, 제1 음극 활물질층(220a)이 중심부(100C)와 가깝게 형성되고, 제2 음극 활물질층(220b)는 외곽부(100U)와 가깝게 형성된다. 이 때, 구체적으로 나타내지 않았으나, 제1 음극 활물질층(220a)이 젤리롤 구조체를 기준으로 8회 내지 10회 권취된 부분까지의 영역일 수 있다. 다만, 이는 예시적 횟수이며, 전극 조립체(100)의 크기, 음극시트(200)의 길이 등에 따라 변동이 가능하다. In contrast, in the negative electrode sheet 200 according to the present embodiment, a first negative electrode active material and a second negative electrode active material having different components and composition ratios are respectively applied on the negative electrode current collector 210 . A first anode active material having a relatively high battery capacity per unit mass is applied to a region close to the central portion 100C of the jellyroll structure to form the first anode active material layer 220a. 5 , in the jelly roll structure, the first anode active material layer 220a is formed close to the central portion 100C, and the second anode active material layer 220b is formed close to the outer portion 100U. At this time, although not specifically shown, the first negative active material layer 220a may be a region up to a portion where the first negative active material layer 220a is wound 8 to 10 times based on the jelly roll structure. However, this is an exemplary number and may vary depending on the size of the electrode assembly 100 and the length of the negative electrode sheet 200 .

단위 질량당 전지 용량이 상대적으로 높은 제1 음극 활물질을 젤리롤 구조체의 중심부(100C)와 가까운 영역에 도포함으로써, 이 중심부(100C)와 인접한 영역에서의 N/P ratio를 높일 수 있다. 이는, 본 실시예에 다른 전극 조립체(100)가 음극시트(200)에서 석출되는 리튬을 줄이고, 충, 방전 과정에서의 중심부 왜곡(Core distortion)을 최소화할 수 있다는 것을 의미한다. 종국적으로, 전지 성능이 향상되고, 전지 안전성이 확보될 수 있다.By applying the first negative active material having a relatively high battery capacity per unit mass in a region close to the central portion 100C of the jellyroll structure, the N/P ratio in the region adjacent to the central portion 100C may be increased. This means that the electrode assembly 100 according to the present embodiment can reduce lithium deposited on the negative electrode sheet 200 and minimize core distortion during charging and discharging. Ultimately, battery performance can be improved and battery safety can be secured.

한편, 도 3을 참고하면, 음극 집전체(210) 상에서, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많을 수 있다. 즉, 상기 제2 음극 활물질의 로딩량이 상기 제1 음극 활물질의 로딩량보다 많을 수 있다. 이에 따라 제2 음극 활물질층(220b)의 두께가 제1 음극 활물질층(220a)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이와 같이, 제2 음극 활물질층(220b)의 로딩량이 제1 음극 활물질층(220a)의 로딩량보다 많을 경우, 외부충격으로부터 내부 전극까지의 응력전달을 완화하여 전극 조립체의 안전성 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 하나의 단일 음극 활물질층(22)으로 구성된 종래의 음극시트(20) 보다 높은 용량 구현이 가능하다.Meanwhile, referring to FIG. 3 , on the negative electrode current collector 210 , the application amount per unit area of the second negative electrode active material may be greater than the application amount per unit area of the first negative electrode active material. That is, the loading amount of the second negative active material may be greater than the loading amount of the first negative active material. Accordingly, the thickness of the second anode active material layer 220b may be greater than the thickness of the first anode active material layer 220a. As such, when the loading amount of the second anode active material layer 220b is greater than the loading amount of the first anode active material layer 220a, stress transfer from an external shock to the internal electrode is relieved, which can be advantageous in terms of safety of the electrode assembly. . In addition, it is possible to realize a higher capacity than the conventional negative electrode sheet 20 composed of one single negative electrode active material layer 22 .

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에서는, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량과 같을 수 있다. 즉, 상기 제2 음극 활물질의 로딩량이 상기 제1 음극 활물질의 로딩량과 같을 수 있다. 대신, 제2 음극 활물질층(220b)의 두께가 제1 음극 활물질층(220a)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 즉, 상기 제2 음극 활물질의 전극밀도를 상기 제1 음극 활물질의 전극밀도보다 낮게 설정하여, 로딩량이 같은 대신 두께를 더 두껍게 설계할 수 있다. 하나의 단일 음극 활물질층(22)으로 구성된 종래의 음극시트(20)와 같이 일정한 전극밀도를 보이는 경우 보다 본 실시예의 경우가 전극 기공도를 확보할 수 있어 율특성 개선의 효과를 가진다.Also, in another embodiment of the present invention, the application amount per unit area of the second negative active material may be the same as the application amount per unit area of the first negative active material. That is, the loading amount of the second negative active material may be the same as the loading amount of the first negative active material. Instead, the thickness of the second anode active material layer 220b may be greater than the thickness of the first anode active material layer 220a. That is, by setting the electrode density of the second anode active material to be lower than the electrode density of the first anode active material, the loading amount may be the same, but the thickness may be increased. Compared to the case of showing a constant electrode density as in the case of the conventional negative electrode sheet 20 composed of one single negative electrode active material layer 22, the electrode porosity can be secured in the case of this embodiment, thereby improving the rate characteristics.

한편, 도 2 및 도 5를 참고하면, 젤리롤 구조체에 있어서, 사이에 분리막(400)이 개재되어 서로 접촉하지 않는다면, 음극시트(200)와 양극시트(300)의 위치에 특별한 제한은 없다. 즉, 도시된 바와 다르게 양극시트(300)가 상부에 위치할 수 있다. 또한, 음극시트(200)와 양극시트(300) 각각의 개수에도 특별한 제한이 없으므로, 복수의 음극시트(200)들과 복수의 양극시트(300)들이 함께 권취되어 전극 조립체(100)를 형성할 수 있다. 또한, 음극탭(200t)과 양극탭(300t)이 권취된 전극 조립체(100)에서 서로 대향하는 방향으로 돌출될 수 있다. 이 때, 음극탭(200t)과 양극탭(300t) 각각의 개수에도 특별한 제한이 없으므로, 하나의 음극시트(200)에 복수의 음극탭(200t)이 부착될 수 있고, 하나의 양극시트(300)에 복수의 양극탭(300t)이 부착될 수 있다. 한편, 권취된 2개의 분리막(400)은 음극시트(200) 및 양극시트(300)보다 길게 연장되어, 권취된 전극 조립체의 외곽부(100U)를 1회 이상 감싸도록 구성될 수 있다.Meanwhile, referring to FIGS. 2 and 5 , in the jelly roll structure, there is no particular limitation on the positions of the negative electrode sheet 200 and the positive electrode sheet 300 as long as the separator 400 is interposed therebetween and does not contact each other. That is, the positive electrode sheet 300 may be located on the upper side differently than shown. In addition, since there is no particular limitation on the number of each of the negative electrode sheet 200 and the positive electrode sheet 300 , the plurality of negative electrode sheets 200 and the plurality of positive electrode sheets 300 are wound together to form the electrode assembly 100 . can Also, the negative electrode tab 200t and the positive electrode tab 300t may protrude in opposite directions from the wound electrode assembly 100 . At this time, since there is no particular limitation on the number of each of the negative electrode tabs 200t and 300t, a plurality of negative electrode tabs 200t may be attached to one negative electrode sheet 200 and one positive electrode sheet 300 ), a plurality of positive electrode tabs 300t may be attached. On the other hand, the two wound separators 400 may be configured to extend longer than the negative electrode sheet 200 and the positive electrode sheet 300 to surround the outer portion 100U of the wound electrode assembly at least once.

이하에서는, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, an electrode assembly according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7 .

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다. 도 7은 도 6의 전극 조립체에 포함된 음극시트를 yz 평면에서 -x축 방향으로 바라본 모습의 평면도이다.6 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly according to another embodiment of the present invention before being wound. 7 is a plan view illustrating the negative electrode sheet included in the electrode assembly of FIG. 6 as viewed from the yz plane in the -x axis direction.

도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시에에 따른 전극 조립체(100’)는 음극시트(200’), 양극시트(300) 및 분리막(400)을 포함한다. 양극시트(300)와 분리막(400)은 앞서 설명한 구성과 동일 내지 유사한 구성이 적용될 수 있으며, 자세한 설명은 생략하도록 한다.6 and 7 , the electrode assembly 100 ′ according to another embodiment of the present invention includes a negative electrode sheet 200 ′, a positive electrode sheet 300 , and a separator 400 . The positive electrode sheet 300 and the separator 400 may have the same or similar configurations as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted.

본 실시예에 따른 음극시트(200’)는 음극 집전체(210), 음극 집전체(210) 상에 제1 음극 활물질이 도포되어 형성된 제1 음극 활물질층(220a), 음극 집전체(210) 상에 제2 음극 활물질이 도포되어 형성된 제2 음극 활물질층(220b) 및 음극 집전체(210) 상에 제3 음극 활물질이 도포되어 형성된 제3 음극 활물질층(220c)을 포함할 수 있다. 또한, 음극 집전체(210) 중 음극 활물질이 도포되지 않아 음극 집전체(210)가 노출되는 부분에 음극탭(200t)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. The negative electrode sheet 200 ′ according to this embodiment includes a negative electrode current collector 210 , a first negative active material layer 220a formed by coating a first negative active material on the negative electrode current collector 210 , and a negative electrode current collector 210 . It may include a second anode active material layer 220b formed by coating a second anode active material thereon, and a third anode active material layer 220c formed by coating a third anode active material on the anode current collector 210 . In addition, the negative electrode tab 200t may be attached to a portion of the negative electrode current collector 210 where the negative electrode active material is not applied and thus the negative electrode current collector 210 is exposed by welding or the like.

이 때, 음극시트(200)를 기준으로, 제3 음극 활물질층(220c)은 제2 음극 활물질층(220b)보다 젤리롤 구조체의 외곽부(100U, 도 4 및 도 5 참조)에 가까이 위치할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 제3 음극 활물질층(220c)은 제2 음극 활물질층(220b) 보다 젤리롤 구조체의 외곽부(100U)에 인접한 음극시트(200’)의 타변(-y축 방향의 변)에 가까이 위치할 수 있다. 즉, 젤리롤 구조체의 중심부와 인접한 음극시트(200’)의 일변(y축 방향의 변)에서 젤리롤 구조체의 외곽부와 인접한 음극시트(200’)의 타변(-y축 방향의 변)까지 차례로, 제1 음극 활물질층(220a), 제2 음극 활물질층(220b) 및 제3 음극 활물질층(220c)이 위치할 수 있다. At this time, based on the negative electrode sheet 200, the third negative active material layer 220c is closer to the outer portion (100U, see FIGS. 4 and 5) of the jelly roll structure than the second negative active material layer 220b. can More specifically, the third negative active material layer 220c is the second side of the negative electrode sheet 200 ′ adjacent to the outer portion 100U of the jelly roll structure rather than the second negative active material layer 220b (the side in the -y-axis direction). ) can be located close to That is, from one side (side in the y-axis direction) of the negative electrode sheet 200' adjacent to the center of the jelly roll structure to the other side (side in the -y-axis direction) of the negative electrode sheet 200' adjacent to the outer portion of the jelly roll structure. In turn, a first anode active material layer 220a , a second anode active material layer 220b , and a third anode active material layer 220c may be positioned.

상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함할 수 있다. 자세한 소재는 앞서 설명한 내용과 중복이므로 생략하도록 한다.The first negative active material may include a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge, and Pb, SiO x (0<x≤1), and carbon-based particles. Since the detailed material overlaps with the above-mentioned content, it will be omitted.

상기 제2 음극 활물질 및 상기 제3 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함할 수 있고, 상기 탄소계 입자는 결정질 탄소 입자 및 비정질 탄소 입자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 제2 음극 활물질과 상기 제3 음극 활물질은 동일한 활물질일 수 있다. 결정질 탄소 입자 및 비정질 탄소 입자 각각에 대한 자세한 소재는 앞서 설명한 내용과 중복이므로 생략하도록 한다. The second negative active material and the third negative active material may include carbon-based particles, and the carbon-based particles may include at least one of crystalline carbon particles and amorphous carbon particles. Furthermore, the second negative active material and the third negative active material may be the same active material. Detailed materials for each of the crystalline carbon particles and the amorphous carbon particles will be omitted because they overlap with those described above.

또한, 도 7을 참고하면, 음극 집전체(210) 상에서, 상기 제3 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많을 수 있다. 즉, 상기 제3 음극 활물질의 로딩량이 상기 제2 음극 활물질의 로딩량보다 많을 수 있다. 이에 따라 제3 음극 활물질층(220c)의 두께가 제2 음극 활물질층(220b)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이는, 제3 음극 활물질층(220c)과 제2 음극 활물질층(220b)이 동일한 구성요소와 조성비의 음극 활물질을 포함하지만, 로딩량으로 구별되는 것을 의미할 수 있다.Also, referring to FIG. 7 , on the negative electrode current collector 210 , the application amount per unit area of the third negative electrode active material may be greater than the application amount per unit area of the second negative electrode active material. That is, the loading amount of the third negative active material may be greater than the loading amount of the second negative active material. Accordingly, the thickness of the third anode active material layer 220c may be greater than the thickness of the second anode active material layer 220b. This may mean that the third anode active material layer 220c and the second anode active material layer 220b include the anode active material having the same components and composition ratio, but are distinguished by the loading amount.

한편, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많을 수 있다. 또한, 도시된 바와 다르게 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 서로 동일할 수 있다. Meanwhile, the application amount per unit area of the second negative active material may be greater than the application amount per unit area of the first negative electrode active material. Also, differently from the drawings, the application amount per unit area of the second negative active material may be the same as the application amount per unit area of the first negative active material.

본 실시예에 따르면, 단위 질량당 전지 용량이 높은 제1 음극 활물질을 젤리롤 구조체의 중심부(100C)와 가까운 영역에 도포함으로써, 이 중심부(100C)와 인접한 영역에서의 N/P ratio를 높일 수 있다. 이에 따라 음극시트(200’)에서 석출되는 리튬을 줄이고, 충, 방전 과정에서의 중심부 왜곡(Core distortion)을 최소화할 수 있다. 아울러, 본 실시예에 따른 전극 조립체(100’)는 상대적으로 높은 로딩량을 갖는 제3 음극 활물질층(220c)을 포함하는데, 젤리롤 구조체의 중심부(100C)로부터 외곽부(100U) 방향으로 보았을 때, 제2 음극 활물질층(220b)이 제1 음극 활물질층(220a)을 1차적으로 감싸고, 순차적으로 제3 음극 활물질층(220c)이 감싸는 형태가 된다. 이러한 구조에 따라 외부충격으로부터 내부 전극까지의 응력전달을 완화하여 전극 조립체의 안전성 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 하나의 단일 음극 활물질층(22)으로 구성된 종래의 음극시트(20)보다 높은 용량 구현이 가능하다. 또한, 전극밀도 측면에서 제2 음극 활물질을 제3 음극 활물질보다 전극밀도를 낮게 설정함으로써, 율특성을 개선할 수 있다. According to this embodiment, by applying the first negative active material having a high battery capacity per unit mass to a region close to the central portion 100C of the jellyroll structure, the N/P ratio in the region adjacent to the central portion 100C can be increased. there is. Accordingly, it is possible to reduce lithium deposited on the negative electrode sheet 200 ′, and to minimize core distortion during charging and discharging. In addition, the electrode assembly 100 ′ according to the present embodiment includes the third negative electrode active material layer 220c having a relatively high loading amount, which is seen from the central portion 100C of the jelly roll structure toward the outer portion 100U. In this case, the second anode active material layer 220b primarily covers the first anode active material layer 220a, and the third anode active material layer 220c sequentially wraps it. According to this structure, stress transfer from an external shock to the internal electrode may be relieved, which may be advantageous in terms of safety of the electrode assembly. In addition, it is possible to realize a higher capacity than the conventional negative electrode sheet 20 composed of one single negative electrode active material layer 22 . In addition, by setting the electrode density of the second anode active material to be lower than that of the third anode active material in terms of electrode density, rate characteristics may be improved.

한편, 본 실시예에 따른 제1 내지 제3 음극 활물질층은 음극 활물질에 더해 도전제 및 바인더를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the first to third anode active material layers according to the present embodiment may further include a conductive agent and a binder in addition to the anode active material.

음극 집전체(210)는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체(210)는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 음극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector 210 is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. The negative electrode current collector 210 is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery, and for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper or stainless steel. A steel surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc., an aluminum-cadmium alloy, etc. may be used. In addition, the negative electrode current collector may form fine irregularities on its surface to strengthen the bonding force of the negative electrode active material, and may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous body, foam, non-woven body, and the like.

상기 도전제는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전제는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 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; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive agent is typically added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the positive active material. Such a conductive agent is not particularly limited as long as it has conductivity without causing a chemical change in the battery. For example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black, such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 바인더는 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 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 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding of the active material and the conductive agent and bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 30 wt % based on the total weight of the mixture including the positive active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butyrene rubber, fluororubber, and various copolymers.

본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, terms indicating directions such as front, rear, left, right, up, and down 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. .

한편, 본 실시예에 따른 전극 조립체는, 전지 케이스에 수납되어 이차전지로 제조될 수 있다. 이러한 전지 케이스에 특별한 제한은 없어, 원통형 케이스, 각형 케이스 또는 파우치형 케이스가 적용될 수 있으나, 원통형 케이스인 것이 바람직하다.Meanwhile, the electrode assembly according to the present embodiment may be accommodated in a battery case and manufactured as a secondary battery. There is no particular limitation on such a battery case, and a cylindrical case, a prismatic case, or a pouch-type case may be applied, but a cylindrical case is preferable.

이러한 이차전지가 다수로 모여 전지 모듈을 형성할 수 있다. 상기 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.A plurality of such secondary batteries may be gathered to form a battery module. The battery module may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.

상기 이차전지, 상기 전지 모듈 또는 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.The secondary battery, the battery module, or the battery pack may be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, hybrids, etc., but is not limited thereto, and may be applied to various devices capable of using a secondary battery.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the

100: 전극 조립체
200: 음극시트
220a: 제1 음극 활물질층
220b: 제2 음극 활물질층
300: 양극시트100: electrode assembly
200: negative electrode sheet
220a: first anode active material layer
220b: second anode active material layer
300: positive electrode sheet

Claims (11)

음극시트;
양극시트; 및
상기 음극 시트 및 상기 양극 시트 사이에 위치하는 분리막을 포함하고,
상기 음극 시트, 상기 양극 시트 및 상기 분리막이 권취되어 젤리롤 구조체를 형성하며,
상기 음극시트는, 음극 집전체; 상기 음극 집전체 상에 제1 음극 활물질이 도포되어 형성된 제1 음극 활물질층; 및 상기 음극 집전체 상에 제2 음극 활물질이 도포되어 형성된 제2 음극 활물질층을 포함하고,
상기 음극시트를 기준으로, 상기 제1 음극 활물질층은 상기 제2 음극 활물질층보다 상기 젤리롤 구조체의 중심부에 가까이 위치하며,
상기 제1 음극 활물질은 상기 제2 음극 활물질에 비해 단위 질량당 전지 용량이 높은 전극 조립체.negative electrode sheet;
anode sheet; and
A separator positioned between the negative electrode sheet and the positive electrode sheet,
The negative electrode sheet, the positive electrode sheet and the separator are wound to form a jelly roll structure,
The negative electrode sheet, the negative electrode current collector; a first anode active material layer formed by coating a first anode active material on the anode current collector; and a second anode active material layer formed by coating a second anode active material on the anode current collector,
Based on the negative electrode sheet, the first negative electrode active material layer is located closer to the center of the jelly roll structure than the second negative electrode active material layer,
The first negative active material has a higher battery capacity per unit mass than the second negative active material. 제1항에서,
상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함하고,
상기 제2 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함하는 전극 조립체.In claim 1,
The first negative active material includes a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge and Pb, SiO x (0<x≤1) and carbon-based particles,
The second anode active material is an electrode assembly including carbon-based particles. 제1항에서,
상기 음극 집전체 상에서, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많은 전극 조립체.In claim 1,
On the negative electrode current collector, the application amount per unit area of the second negative active material is greater than the application amount per unit area of the first negative electrode active material. 제1항에서,
상기 음극 집전체 상에서, 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제1 음극 활물질의 단위면적당 도포량과 같고,
상기 제2 음극 활물질의 전극밀도가 상기 제1 음극 활물질의 전극밀도보다 낮은 전극 조립체.In claim 1,
On the negative electrode current collector, the application amount per unit area of the second negative electrode active material is the same as the application amount per unit area of the first negative electrode active material,
An electrode assembly in which the electrode density of the second negative active material is lower than that of the first negative active material. 제1항에서,
상기 음극시트는, 상기 음극 집전체 상에 제3 음극 활물질이 도포되어 형성된 제3 음극 활물질층을 더 포함하고,
상기 음극시트를 기준으로, 상기 제3 음극 활물질층은 상기 제2 음극 활물질층보다 상기 젤리롤 구조체의 외곽부에 가까이 위치하는 전극 조립체.In claim 1,
The negative electrode sheet further includes a third negative electrode active material layer formed by coating a third negative active material on the negative electrode current collector,
Based on the negative electrode sheet, the third negative electrode active material layer is located closer to the outer portion of the jelly roll structure than the second negative electrode active material layer. 제5항에서,
상기 제1 음극 활물질은 Si, Sn, Al, Ge 및 Pb 중 적어도 하나를 포함하는 화합물, SiOx(0<x≤1) 및 탄소계 입자를 포함하고,
상기 제2 음극 활물질 및 상기 제3 음극 활물질은 탄소계 입자를 포함하는 전극 조립체.In claim 5,
The first negative active material includes a compound including at least one of Si, Sn, Al, Ge and Pb, SiO x (0<x≤1) and carbon-based particles,
The second anode active material and the third anode active material may include carbon-based particles. 제5항에서,
상기 제2 음극 활물질과 상기 제3 음극 활물질은 동일한 활물질인 전극 조립체.In claim 5,
The second anode active material and the third anode active material are the same active material. 제5항에서,
상기 음극 집전체 상에서, 상기 제3 음극 활물질의 단위면적당 도포량이 상기 제2 음극 활물질의 단위면적당 도포량보다 많은 전극 조립체.In claim 5,
On the negative electrode current collector, the application amount per unit area of the third negative electrode active material is greater than the application amount per unit area of the second negative electrode active material. 제1항에서,
상기 양극시트는, 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질이 도포되어 형성된 양극 활물질층을 포함하는 전극 조립체.In claim 1,
The positive electrode sheet includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed by coating a positive electrode active material on the positive electrode current collector. 제9항에서,
상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체 상에서 끊김 없이 이어지는 전극 조립체.In claim 9,
The positive electrode active material layer continuously continues on the positive electrode current collector. 제1항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차전지.
A secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 1 .
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