KR20220069618A - 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법 - Google Patents

이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 이차 전지는 양극 활물질 및 상기 양극 활물질을 지지하는 양극 활물질 지지체를 구비하는 양극, 음극 활물질 및 상기 음극 활물질을 지지하는 음극 활물질 지지체를 포함하는 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 분리막, 일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제1 영역에 연결되는 양극 가이드 및 일 방향을 따라 연장되며, 상기 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제2 영역에 연결되는 음극 가이드를 포함할 수 있다.

Description

이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법{Secondary battery and manufacturing method of the same}
양극, 분리막, 음극이 적층되도록 배치되는 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법이 개시된다.
이차 전지는 일차전지와 달리, 충전 및 방전을 반복적으로 수행하는 전지이다. 소용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용될 수 있다.
최근 들어 웨어러블 전자 기기와 같은 소형 전자기기에 이차 전지에 사용되며, 고출력을 구비하는 이차 전지에 대한 수요가 증폭되고 있다. 고출력 이차 전지는 양극, 분리막, 음극이 순차적으로 복수 회 적층되도록 구성될 수 있다.
이차 전지에 사용되는 양극, 분리막, 음극의 크기는 상호 상이할 수 있다. 적층 방식에 따라 양극, 분리막, 음극의 정렬이 어긋날 수 있으며, 이차 전지의 충전 및 방전이 반복됨에 따라, 충방전 재현성 및 에너지 밀도가 감소할 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 가이드를 구비하는 양극, 분리막, 음극이 순차적으로 적층된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.
또한, 복수 개의 양극, 분리막, 음극의 정렬 정도가 향상된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.
또한, 복수 개의 양극, 분리막, 음극을 적층하는 제조 과정의 편의성이 향상된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.
또한, 충방전 재현성 및 에너지 밀도가 증가된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공한다.
일 측면(aspect)에 따르면, 양극 활물질 및 상기 양극 활물질을 지지하는 양극 활물질 지지체를 구비하는 양극, 음극 활물질 및 상기 음극 활물질을 지지하는 음극 활물질 지지체를 포함하는 음극, 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 분리막, 일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제1 영역에 연결되는 양극 가이드 및 일 방향을 따라 연장되며, 상기 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제2 영역에 연결되는 음극 가이드를 포함하는 이차 전지를 제공할 수 있다.
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상이한 위치에 배치될 수 있다.
상기 음극 활물질의 제1 단부와 상기 양극 활물질의 제1 단부 사이의 제1 거리와 상기 음극 활물질의 제2 단부와 상기 양극 활물질의 제2 단부 사이의 제2 거리의 차이의 절대값이 10um 이상 100um 이하일 수 있다.
상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비할 수 있다.
일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제3 영역에 연결되는 양극 연결 돌출부;를 더 포함하며, 상기 양극 가이드와 상기 양극 연결 돌출부는 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제3 영역에 연결되는 양극 연결 돌출부;를 더 포함하며, 상기 양극 가이드와 상기 양극 연결 돌출부는 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
상기 양극 가이드는 복수 개로 마련되며, 복수 개의 양극 가이드 각각은 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따라 배치될 수 있다.
상기 양극 활물질 지지체, 상기 양극 가이드 및 양극 연결 돌출부는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상을 구비할 수 있다.
상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체의 직경에 대해 2% 이상 20% 이하의 길이를 구비하며, 상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 폭을 구비할 수 있다.
상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비할 수 있다.
일 방향을 따라 연장되며, 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제4 영역에 연결되는 음극 연결 돌출부;를 더 포함하며, 상기 음극 가이드와 상기 음극 연결 돌출부는 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
일 방향을 따라 연장되며, 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제4 영역에 연결되는 음극 연결 돌출부;를 더 포함하며, 상기 음극 가이드와 상기 음극 연결 돌출부는 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
상기 음극 가이드는 복수 개로 마련되며, 복수 개의 음극 가이드 각각은 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따라 배치될 수 있다.
상기 음극 활물질 지지체, 상기 음극 가이드 및 음극 연결 돌출부는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상을 구비할 수 있다.
상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 길이를 구비하며, 상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 폭을 구비할 수 있다.
일 방향을 따라 연장되며, 상기 분리막의 둘레부를 따르는 일 영역에 연결되는 분리막 가이드;를 더 포함할 수 있다.
상기 양극에 전기적으로 연결되는 양극 집전체 및 상기 음극에 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함할 수 있다.
이차 전지를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 양극 가이드 안착부, 음극 가이드 안착부 및 분리막 가이드 안착부를 구비하는 적층용 지그를 제공하는 제1 단계: 상기 음극 가이드 안착부에 음극 가이드가 수용되도록 음극을 배치하는 제2 단계; 상기 분리막 가이드 안착부에 분리막 가이드가 수용되도록 분리막을 배치하는 제3 단계; 상기 양극 가이드 안착부에 양극 가이드가 수용되도록 양극을 배치하는 제4 단계; 상기 제2 단계 내지 상기 제4 단계 중 둘 이상을 2회 이상 반복적으로 수행하는 단계; 복수 개의 양극에 부착된 복수 개의 양극 연결 돌출부를 상호 연결하고, 복수 개의 음극에 부착된 복수 개의 음극 연결 돌출부를 상호 연결하는 단계; 상기 양극 가이드, 상기 음극 가이드, 상기 분리막 가이드, 상기 복수 개의 양극 연결 돌출부 및 상기 복수 개의 음극 연결 돌출부를 폴딩시키는 단계; 및 상기 복수 개의 양극을 양극 집전체에 연결시키고, 상기 복수 개의 음극을 음극 집전체에 연결시키는 단계를 포함하는 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
상기 양극 가이드는 일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제1 영역에 연결되고, 상기 음극 가이드는 일 방향을 따라 연장되며, 상기 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제2 영역에 연결되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상이한 위치에 배치될 수 있다.
상기 음극 활물질의 제1 단부와 상기 양극 활물질의 제1 단부 사이의 제1 거리와 상기 음극 활물질의 제2 단부와 상기 양극 활물질의 제2 단부 사이의 제2 거리의 차이의 절대값이 10um 이상 100um 이하일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 양극, 분리막, 음극이 순차적으로 적층된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 양극, 분리막, 음극의 정렬 정도가 향상된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 복수 개의 양극, 분리막, 음극을 적층하는 제조 과정의 편의성이 향상된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 충방전 재현성 및 에너지 밀도가 증가된 이차 전지 및 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 도 1의 이차 전지를 일부 절개한 절개도이다.
도 3a는 일 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 측면도이다.
도 4a는 다른 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다.
도 4b는 또 다른 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다.
도 5a는 일 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 측면도이다.
도 6a는 다른 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다.
도 6b는 또 다른 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다.
도 7은 일 예시에 따른 분리막 및 분리막 가이드의 평면도이다.
도 8a 내지 도 8h는 일 예시에 따른 이차 전지를 제작하는 각 단계를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 구현예들에 따른 이차 전지에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 구현예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 구현예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 본 명세서에서, "상부" 또는 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉 상태로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서, "일면" 및 "타면"은 서로 반대쪽에 위치하는 두 면을 의미하고, "일방향" 및 "타방향"은 서로 정반대의 두 방향을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따라 도 1의 이차 전지를 일부 절개한 절개도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 코인형 이차 전지일 수 있다. 다만, 본 명세서에서 서술되는 이차 전지(1)가 코인형 이차 전지로 한정되는 것은 아니다.
일 예시에 따른 이차 전지(1)는 양극(10), 음극(20), 분리막(30), 양극 집전체(40), 음극 집전체(50), 양극 단자로서의 기능을 겸하는 양극 캔(61), 음극 단자로서의 기능을 겸하는 음극 캔(62) 및 개스킷(63)을 포함할 수 있다.
양극(10)은 양극 활물질 지지체(100: 도 3a 참조)와 양극 활물질 지지체(100)에 의해 지지되는 양극 활물질(150: 도 3a 참조)을 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 양극(10)은 일 평면을 따라 연장된 판상 형상으로 마련될 수 있다. 양극(10)과 관련된 사항은 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 보다 구체적으로 서술한다.
음극(20)은 음극 활물질 지지체(200: 도 5a 참조)와 음극 활물질 지지체(200)에 의해 지지되는 음극 활물질(250: 도 5a 참조)을 포함할 수 있다. 일 예시에 따른 음극(20)은 일 평면을 따라 연장된 판상 형상으로 마련될 수 있으며, 양극(10)과 마주보도록 배치될 수 있다. 음극(20)과 관련된 사항은 도 5a 내지 도 6b를 참조하여 보다 구체적으로 서술한다.
분리막(30)은 양극(10)과 음극(20) 사이에 배치되어 양극(10)과 음극(20)을 분리시킬 수 있다. 일 예시에 따른 분리막(30)은 일 평면을 따라 연장된 판상 형상으로 마련될 수 있으며, 양극(10)과 음극(20) 사이에 배치될 수 있다. 분리막(30)과 관련된 사항은 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 서술한다.
양극 집전체(40)는 양극(10)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예시에 따른 양극 집전체(40)는 금속 물질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 판상 형상으로 마련되며, 양극(10)과 후술하게 될 양극 캔(61) 사이에 배치될 수 있다.
음극 집전체(50)는 음극(20)에 전기적으로 연결될 수 있다. 일 예시에 따른 음극 집전체(50)는 금속 물질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 판상 형상으로 마련되며, 음극(20)과 후술하게 될 음극 캔(62) 사이에 배치될 수 있다.
양극 캔(61)은 양극(10), 음극(20), 분리막(30), 양극 집전체(40)와 음극 집전체(50)를 수용할 수 있는 수용부이다. 또한, 양극 캔(61)은 양극 집전체(40)와 접촉하도록 배치되어 양극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다. 일 예시에 따른 양극 캔(61)은 니켈, 알루미늄, 스테인리스강 또는 타이타늄 중 하나 이상 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
음극 캔(62)은 양극 캔(61)과 결합하여 양극(10), 음극(20), 분리막(30), 양극 집전체(40)와 음극 집전체(50)를 외부와 격리시킬 수 있는 수용부이다. 또한, 음극 캔(62)은 음극 집전체(50)와 접촉하도록 배치되어 음극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다. 일 예시에 따른 음극 캔(62)은 니켈, 알루미늄, 스테인리스강 또는 타이타늄 중 하나 이상 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
개스킷(63)은 양극 캔(61)과 음극 캔(62) 사이에 배치되어 양극 캔(61)과 음극 캔(62)을 상호 절연시킬 수 있는 절연부재이다. 또한, 개스킷(63)은 양극 캔(61)과 음극 캔(62) 사이에 배치되어 양극 캔(61)과 음극 캔(62)의 내부를 외부와 격리시킬 수 있는 밀봉 부재이다. 일 예시에 따른 개스킷(63)은 중공형의 환형 구조로 마련될 수 있다. 또한 개스킷(63)은 절연성 및 밀봉성을 구비하는 재질, 예를 들어 폴리프로필렌 등과 같은 재질을 포함할 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 밀봉성과 절연성을 구비하는 임의의 형상 및 임의의 재료가 개스킷(63)에 적용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 음극 캔(62)이 밑에 위치한 상태로 음극(20), 분리막(30), 양극(10), 및 양극 캔(61)을 순서대로 적층하고, 개스킷(63)을 개재(介在)하여 양극 캔(61)과 음극 캔(62)을 압착함으로써 이차 전지(1)를 제작할 수 있다. 일 실시예에 따라 음극(20), 분리막(30) 및 양극(10)을 순차적으로 반복하여 적층하는 과정에서 음극(20), 분리막(30) 및 양극(10)의 정렬이 어긋날 수 있다. 음극(20), 분리막(30) 및 양극(10)의 정렬이 어긋나는 경우, 양극(10)에서 방출되는 리튬 이온이 음극(20)으로 용이하게 전달될 수 없다. 이하에서는 음극(20), 분리막(30) 및 양극(10)을 순차적으로 적층하는 과정에서 정렬을 맞추기 위해 필요한 정렬 가이드 및 이를 이용한 이차 전지의 제작 방법에 대해 보다 구체적으로 서술한다.
도 3a는 일 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다. 도 3b는 도 3a에 도시된 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 측면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 예시에 따른 양극(10)은 양극 활물질 지지체(100)와 양극 활물질 지지체(100)에 의해 지지되는 양극 활물질(150)을 포함할 수 있다. 양극 활물질(150)은 양극 활물질 지지체(100)의 일면 또는 양면에 코팅되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 양극 활물질(150)은 니켈-코발트-망간계(NCM)　활물질, 니켈-코발트-알루미늄계(NCA)　활물질, 리튬-코발트옥사이드(LCO)　활물질, 리튬 니켈 옥사이드 (LNO) 활물질, 리튬 철 포스페이트 (LFP) 활물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 양극 활물질 지지체(100)는 소정의 두께를 구비하는 금속 박판으로 마련되며, 양극 캔(61)과 음극 캔(62)의 형상에 따라 다양한 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 양극 활물질 지지체(100)는 도 3a에 도시된 바와 같이 원형 형상을 구비할 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 다각형 형상을 구비할 수도 있다. 또한, 양극 활물질 지지체(100)는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함할 수 있다.
일 예시에 따른 양극 활물질(150)은 코터(coater)를 이용하여, 양극 활물질 지지체(100)의 일면 또는 양면에 코팅될 수 있다. 일 예로서, 양극 활물질 지지체(100)의 일면에 양극 활물질(150)이 코팅된 경우, 해당 양극 활물질 지지체(100)는 양극 캔(61)에 가장 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 양극 활물질 지지체(100)의 양면에 양극 활물질(150)이 코팅된 경우, 해당 양극 활물질 지지체(100)는 양면에 음극 활물질(250)과 마주보도록 배치될 수 있다.
양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)에 연결되어 양극(10)의 적층 경로를 가이드할 수 있다. 일 예시에 따른 양극 가이드(110)는 일 방향을 따라 연장되는 형상을 구비할 수 있다. 이때, 양극 가이드(110)의 형상은 후술하게 될 적층용 지그(70; 도 8a 참조)에 마련된 양극 가이드 안착부(710; 도 8a 참조)에 대응되는 임의의 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비할 수 있다. 이에 따라 양극 가이드(110)가 일 방향을 따라 이동하는 현상을 방지함으로써, 양극(10)의 적층 위치를 고정시킬 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 양극 가이드(110)는 양극 가이드 안착부(710)에 수용되어 이동하는 현상을 방지할 수 있는 임의의 형상을 구비할 수도 있다.
일 예시에 따른 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따르는 제1 영역(111)에 연결될 수 있다. 일 예로서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 연장된 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따라 돌출되도록 연결될 수 있다. 일 예로서, 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)의 가장 긴 길이, 예를 들어 양극 활물질 지지체(100)가 원형으로 마련된 경우, 양극 활물질 지지체(100)의 직경(R1)에 대해 2%이상 20%이하의 길이(A1)를 구비할 수 있다. 또한, 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)의 가장 긴 길이, 예를 들어 양극 활물질 지지체(100)가 원형으로 마련된 경우, 양극 활물질 지지체(100)의 직경(R1)에 대해 2%이상 20%이하의 폭 (B1)을 구비할 수 있다.
또한, 양극 가이드(110)는, 양극 활물질 지지체(100)와 동일한 재질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상으로 마련될 수 있으며, 양극 활물질 지지체(100)와 일체로 형성될 수도 있다. 이에 따라 양극 가이드(110)에 연결된 양극(10)은 양극 가이드(110)에 의해 가이드된 적층 경로에 따라 정해진 위치에 적층될 수 있다.
양극 연결 돌출부(120)는 제1 방향(Z)을 따라 적층된 복수 개의 양극(10)을 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 연결부이다. 일 예시에 따르면, 양극 연결 돌출부(120)는 일 방향을 따라 연장되는 형상을 구비할 수 있으며, 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따르는 제3 영역(121)에 연결에 연결될 수 있다. 이때, 양극 연결 돌출부(120)가 연결되는 제3 영역(121)은 양극 가이드(110)가 연결되는 제1 영역(111)에 간섭되지 않도록 상호 이격되는 위치에 배치될 수 있다.
일 예로서, 양극 연결 돌출부(120)는, 도 3a에 도시된 바와 같이 양극 활물질 지지체(100)의 외부에 돌출되도록 배치될 수 있다. 이때, 양극 연결 돌출부(120)는, 양극 활물질 지지체(100)와 동일한 재질, 예를 들어 알루미늄을 포함하는 박판 형상으로 마련될 수 있으며, 양극 활물질 지지체(100) 및 양극 가이드(110)와 일체로 형성될 수도 있다. 이에 따라 양극 연결 돌출부(120)에 연결된 양극(10)은 제1 방향(Z 방향)을 따라 적층된 다른 양극(10)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 양극 가이드(110)와 양극 연결 돌출부(120)는 상호 간섭되지 않도록 양극 활물질 지지체(100)에 연결될 수 있다. 따라서, 양극 가이드(110)는 양극 연결 돌출부(120)와 간섭되지 않는 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 복수 개로 구성될 수도 있다.
도 4a는 다른 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다. 도 4b는 또 다른 예시에 따른 양극, 양극 연결 돌출부, 양극 가이드의 평면도이다.
도 3a를 참조하면, 일 예시에 따른 양극 가이드(110)는 양극 연결 돌출부(120)와 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 양극 가이드(110)는 일 방향(K1)을 따라 연장되도록 배치되며, 이때, 양극 연결 돌출부(120) 또한 동일한 일 방향(K1)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 양극 가이드(110)와 양극 연결 돌출부(120)가 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치되는 경우, 제작 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4a를 참조하면, 일 예시에 따른 양극 가이드(110)는 양극 연결 돌출부(120)와 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 양극 가이드(110)는 일 방향(K21)을 따라 연장되도록 배치되며, 이때, 양극 연결 돌출부(120)는 일 방향(K21)과 상이한 일 방향(K22)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 양극 가이드(110)와 양극 연결 돌출부(120)가 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치되는 경우, 양극(10)이 양극 가이드(110)와 양극 연결 돌출부(120)가 연장된 일 방향을 따라 이동하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 도 4b를 참조하면, 일 예시에 따른 양극 가이드(110)는 복수 개로 마련될 수 있다. 일 예로서, 복수 개의 양극 가이드(110)는 제1 양극 가이드(112) 및 제2 양극 가이드(113)를 포함할 수 있다. 제1 양극 가이드(112)와 제2 양극 가이드(113)는 상이한 일 방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 제1 양극 가이드(112)와 제2 양극 가이드(113)는 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따라 배치될 수 있다. 상술한 실시예에서는 2개의 양극 가이드에 대해 서술하였으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 양극 연결 돌출부(120)와 간섭되지 않는 임의의 개수의 양극 가이드(110)가 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따라 배치될 수도 있다.
도 5a는 일 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다. 도 5b는 도 5a에 도시된 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 측면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일 예시에 따른 음극(20)은 음극 활물질 지지체(200)와 음극 활물질 지지체(200)에 의해 지지되는 음극 활물질(250)을 포함할 수 있다. 음극 활물질(250)은 음극 활물질 지지체(200)의 일면 또는 양면에 코팅되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 음극 활물질(250)은 리튬, 그라파이트, Si/Sn 합금 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 음극 활물질 지지체(200)는 소정의 두께를 구비하는 금속 박판으로 마련되며, 양극 캔(61)과 음극 캔(62)의 형상에 따라 다양한 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 음극 활물질 지지체(200)는 도 5a에 도시된 바와 같이 원형 형상을 구비할 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 다각형 형상을 구비할 수도 있다. 또한, 음극 활물질 지지체(200)는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함할 수 있다.
일 예시에 따른 음극 활물질(250)은 코터(coater)를 이용하여, 음극 활물질 지지체(200)의 일면 또는 양면에 코팅될 수 있다. 일 예로서, 음극 활물질 지지체(200)의 일면에 음극 활물질(250)이 코팅된 경우, 해당 음극 활물질 지지체(200)는 음극 캔(62)에 가장 근접하게 배치될 수 있다. 또한, 음극 활물질 지지체(200)의 양면에 음극 활물질(250)이 코팅된 경우, 해당 음극 활물질 지지체(200)는 양면에 양극 활물질(150)과 마주보도록 배치될 수 있다.
음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)에 연결되어 음극(20)의 적층 경로를 가이드할 수 있다. 일 예시에 따른 음극 가이드(210)는 일 방향을 따라 연장되는 형상을 구비할 수 있다. 이때, 음극 가이드(210)의 형상은 후술하게 될 적층용 지그(70; 도 8a 참조)에 마련된 음극 가이드 안착부(720; 도 8a 참조)에 대응되는 임의의 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비할 수 있다. 이에 따라 음극 가이드(210)가 일 방향을 따라 이동하는 현상을 방지함으로써, 음극(20)의 적층 위치를 고정시킬 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 음극 가이드(210)는 음극 가이드 안착부(720)에 수용되어 이동하는 현상을 방지할 수 있는 임의의 형상을 구비할 수도 있다.
일 예시에 따른 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따르는 제2 영역(211)에 연결될 수 있다. 일 예로서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 연장된 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따라 돌출되도록 연결될 수 있다. 일 예로서, 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)의 가장 긴 길이, 예를 들어 음극 활물질 지지체(200)가 원형으로 마련된 경우, 음극 활물질 지지체(200)의 직경(R2)에 대해 2%이상 20%이하의 길이(A2)를 구비할 수 있다. 또한, 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)의 가장 긴 길이, 예를 들어 음극 활물질 지지체(200)가 원형으로 마련된 경우, 음극 활물질 지지체(200)의 직경(R2)에 대해 2%이상 20%이하의 폭 (B2)을 구비할 수 있다.
또한, 음극 가이드(210)는, 음극 활물질 지지체(200)와 동일한 재질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상으로 마련될 수 있으며, 음극 활물질 지지체(200)와 일체로 형성될 수도 있다. 이에 따라 음극 가이드(210)에 연결된 음극(20)은 음극 가이드(210)에 의해 가이드된 적층 경로에 따라 정해진 위치에 적층될 수 있다.
음극 연결 돌출부(220)는 제1 방향(Z)을 따라 적층된 복수 개의 음극(20)을 전기적으로 연결시키기 위한 전기적 연결부이다. 일 예시에 따르면, 음극 연결 돌출부(220)는 일 방향을 따라 연장되는 형상을 구비할 수 있으며, 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따르는 제4 영역(221)에 연결에 연결될 수 있다. 이때, 음극 연결 돌출부(220)가 연결되는 제4 영역(221)은 음극 가이드(210)가 연결되는 제2 영역(211)에 간섭되지 않도록 상호 이격되는 위치에 배치될 수 있다.
일 예로서, 음극 연결 돌출부(220)는, 도 5a에 도시된 바와 같이 음극 활물질 지지체(200)의 외부에 돌출되도록 배치될 수 있다. 이때, 음극 연결 돌출부(220)는, 음극 활물질 지지체(200)와 동일한 재질, 예를 들어 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상으로 마련될 수 있으며, 음극 활물질 지지체(200) 및 음극 가이드(210)와 일체로 형성될 수도 있다. 이에 따라 음극 연결 돌출부(220)에 연결된 음극(20)은 제1 방향(Z 방향)을 따라 적층된 다른 음극(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 음극 가이드(210)와 음극 연결 돌출부(220)는 상호 간섭되지 않도록 음극 활물질 지지체(200)에 연결될 수 있다. 따라서, 음극 가이드(210)는 음극 연결 돌출부(220)와 간섭되지 않는 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 복수 개로 구성될 수도 있다.
도 6a는 다른 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다. 도 6b는 또 다른 예시에 따른 음극, 음극 연결 돌출부, 음극 가이드의 평면도이다.
도 5a를 참조하면, 일 예시에 따른 음극 가이드(210)는 음극 연결 돌출부(220)와 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 음극 가이드(210)는 일 방향(L1)을 따라 연장되도록 배치되며, 이때, 음극 연결 돌출부(220) 또한 동일한 일 방향(L1)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 음극 가이드(210)와 음극 연결 돌출부(220)가 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치되는 경우, 제작 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 6a를 참조하면, 일 예시에 따른 음극 가이드(210)는 음극 연결 돌출부(220)와 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 일 예로서, 음극 가이드(210)는 일 방향(L21)을 따라 연장되도록 배치되며, 이때, 음극 연결 돌출부(220)는 일 방향(L21)과 상이한 일 방향(L22)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다. 음극 가이드(210)와 음극 연결 돌출부(220)가 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치되는 경우, 음극(20)이 음극 가이드(210)와 음극 연결 돌출부(220)가 연장된 일 방향을 따라 이동하는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 도 6b를 참조하면, 일 예시에 따른 음극 가이드(210)는 복수 개로 마련될 수 있다. 일 예로서, 복수 개의 음극 가이드(210)는 제1 음극 가이드(212) 및 제2 음극 가이드(213)를 포함할 수 있다. 제1 음극 가이드(212)와 제2 음극 가이드(213)는 상이한 일 방향을 따라 연장될 수 있다. 또한, 제1 음극 가이드(212)와 제2 음극 가이드(213)는 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따라 배치될 수 있다. 상술한 실시예에서는 2개의 음극 가이드에 대해 서술하였으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며, 음극 연결 돌출부(220)와 간섭되지 않는 임의의 개수의 음극 가이드(210)가 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따라 배치될 수도 있다.
도 7은 일 예시에 따른 분리막 및 분리막 가이드의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 일 예시에 따른 분리막(30)은 일 평면을 따라 연장된 평판형상으로 마련될 수 있다. 일 예로서, 분리막(30)은 양극(10)과 음극(20)을 분리시킬 수 있는 물질, 예를 들어 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어 분리막(30)은 소정의 두께를 구비하는 박판 형상으로 마련되며, 양극(10)과 음극(20)의 형상에 따라 다양한 형상을 구비할 수 있다. 일 예로서, 분리막(30)은 도 7에 도시된 바와 같이 원형 형상을 구비할 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 다각형 형상을 구비할 수도 있다.
분리막 가이드(310)는 분리막(30)에 연결되어 분리막(30)의 적층 경로를 가이드할 수 있다. 일 예시에 따른 분리막 가이드(310)는 일 방향을 따라 연장되는 형상을 구비할 수 있다. 이때, 분리막 가이드(310)의 형상은 후술하게 될 적층용 지그(70; 도 8a 참조)에 마련된 분리막 가이드 안착부(730; 도 8a 참조)에 대응되는 임의의 형상을 구비할 수 있다.
일 예시에 따른 분리막 가이드(310)는 분리막(30)의 둘레부를 따르는 일 영역에 연결될 수 있다. 일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 일 방향을 따라 연장된 분리막 가이드(310)는 분리막(30)의 둘레부를 따라 돌출되도록 연결될 수 있다. 이때, 분리막 가이드(310)는, 분리막(30)과 동일한 재질을 포함하는 박판 형상으로 마련될 수 있으며, 분리막(30)과 일체로 형성될 수도 있다. 이에 따라 분리막 가이드(310)에 연결된 분리막(30)은 분리막 가이드(310)에 의해 가이드된 적층 경로에 따라 정해진 위치에 적층될 수 있다.
도 8a 내지 도 8h는 일 예시에 따른 이차 전지를 제작하는 각 단계를 도시한다.
도 8a를 참조하면, 일 예시에 따른 적층용 지그를 제공할 수 있다. 일 예시에 따른 적층용 지그(70)는 지지체 안착부(700), 양극 가이드 안착부(710), 음극 가이드 안착부(720), 분리막 가이드 안착부(730), 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)를 포함할 수 있다.
지지체 안착부(700)는 양극 활물질 지지체(100), 음극 활물질 지지체(200) 및 분리막(30)이 안착될 수 있는 수용부이다. 일 예시에 따른 지지체 안착부(700)는 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)의 적층 방향, 즉 제1 방향(Z방향)을 따라 형성될 수 있다. 이때, 지지체 안착부(700)는 수용 대상인 양극 활물질 지지체(100), 음극 활물질 지지체(200) 및 분리막(30)의 형상에 대응되는 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어, 지지체 안착부(700)는 도 8a에 도시된 바와 같이 양극 활물질 지지체(100), 음극 활물질 지지체(200) 및 분리막(30)의 원형 형상에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 또한 지지체 안착부(700)의 크기는 수용 대상인 양극 활물질 지지체(100), 음극 활물질 지지체(200) 및 분리막(30) 중 가장 큰 수용체의 크기에 따라 결정될 수 있다. 일 예로서, 양극 활물질 지지체(100), 음극 활물질 지지체(200) 및 분리막(30) 중 분리막(30)의 직경이 가장 크게 마련될 수 있으며, 이때, 지지체 안착부(700)의 직경은 분리막(30)의 직경에 대응되도록 결정될 수 있다.
양극 가이드 안착부(710)는 양극 가이드(110)가 안착될 수 있는 수용부이다. 일 예시에 따른 양극 가이드 안착부(710)는 제1 방향(Z방향)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 양극 가이드 안착부(710)는 수용 대상인 양극 가이드(110)의 형상에 대응되는 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어, 양극 가이드 안착부(710)는 도 8a에 도시된 바와 같이 양극 가이드(110)의 부채꼴 형상에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 또한 양극 가이드 안착부(710)의 크기는 수용 대상인 양극 가이드(110)의 크기에 따라 결정될 수 있다.
음극 가이드 안착부(720)는 음극 가이드(210)가 안착될 수 있는 수용부이다. 일 예시에 따른 음극 가이드 안착부(720)는 제1 방향(Z방향)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 음극 가이드 안착부(720)는 수용 대상인 음극 가이드(210)의 형상에 대응되는 형상을 구비할 수 있다. 예를 들어, 음극 가이드 안착부(720)는 도 8a에 도시된 바와 같이 음극 가이드(210)의 부채꼴 형상에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다. 또한 음극 가이드 안착부(720)의 크기는 수용 대상인 음극 가이드(210)의 크기에 따라 결정될 수 있다.
분리막 가이드 안착부(730)는 분리막 가이드(310)가 안착될 수 있는 수용부이다. 일 예시에 따른 분리막 가이드 안착부(730)는 제1 방향(Z방향)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 분리막 가이드 안착부(730)는 수용 대상인 분리막 가이드(310)의 형상에 대응되는 형상을 구비할 수 있다. 또한 분리막 가이드 안착부(730)의 크기는 수용 대상인 분리막 가이드(310)의 크기에 따라 결정될 수 있다.
양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)는 양극 연결 돌출부(120) 및 음극 연결 돌출부(220)가 안착될 수 있는 수용부이다. 일 예시에 따른 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)는 제1 방향(Z방향)을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)는 수용 대상인 양극 연결 돌출부(120) 및 음극 연결 돌출부(220)의 형상에 대응되는 형상을 구비할 수 있다. 또한 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)의 크기는 수용 대상인 양극 연결 돌출부(120) 및 음극 연결 돌출부(220)의 크기에 따라 결정될 수 있다.
일 예시에 따르면 양극 가이드 안착부(710), 음극 가이드 안착부(720), 분리막 가이드 안착부(730), 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)는 지지체 안착부(700)의 둘레부를 따라 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 양극 가이드 안착부(710), 음극 가이드 안착부(720), 분리막 가이드 안착부(730), 양극 연결 돌출부 안착부(740) 및 음극 연결 돌출부 안착부(750)는 지지체 안착부(700)의 둘레부를 따라 상호 간섭되지 않도록 배치될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 일 예시에 따른 음극 가이드 안착부(720)에 음극 가이드(210)가 수용되도록 음극(20)을 배치하는 제2 단계를 수행할 수 있다. 일 예시에 따르면, 음극(20)을 적층하기 위해 음극 활물질 지지체(200)를 지지체 안착부(700)에 배치시키고, 음극 가이드(210)를 음극 가이드 안착부(720)에 배치시키고, 음극 연결 돌출부(220)를 음극 연결 돌출부 안착부(750)에 배치시킬 수 있다. 이때, 음극 활물질 지지체(200)가 수용되는 지지체 안착부(700)에는 양극 활물질 지지체(100)와 분리막(30)이 수용될 수 있으므로, 지지체 안착부(700)의 크기 및 형상을 음극 활물질 지지체(200)의 크기 및 형상에 대응시킬 수 있다. 이에 따라 지지체 안착부(700)에서 음극 활물질 지지체(200)의 위치가 정렬되지 않을 수 있다. 이때, 음극 가이드(210)는, 이와 대응되는 형상 및 크기를 구비한 음극 가이드 안착부(720)에 안착됨으로써, 지지체 안착부(700)에서 음극 활물질 지지체(200)의 위치를 정렬시킬 수 있다.
도 8c를 참조하면, 일 예시에 따른 분리막 가이드 안착부(730)에 분리막 가이드(310)가 수용되도록 분리막(30)을 배치하는 제3 단계를 수행할 수 있다. 일 예시에 따르면, 분리막(30)을 음극(20)상에 적층하기 위해, 분리막(30)를 지지체 안착부(700)에 배치시키고, 분리막 가이드(310)를 분리막 가이드 안착부(730)에 배치시킬 수 있다. 이때, 분리막 가이드(310)는, 이와 대응되는 형상 및 크기를 구비한 분리막 가이드 안착부(730)에 안착됨으로써, 지지체 안착부(700)에서 분리막(30)의 위치를 정렬시킬 수 있다.
도 8d를 참조하면, 일 예시에 따른 양극 가이드 안착부(710)에 양극 가이드(110)가 수용되도록 양극(10)을 배치하는 제4 단계를 수행할 수 있다. 일 예시에 따르면, 양극(10)을 분리막(30) 상에 적층하기 위해, 양극 활물질 지지체(100)를 지지체 안착부(700)에 배치시키고, 양극 가이드(110)를 양극 가이드 안착부(710)에 배치시키고, 양극 연결 돌출부(120)를 양극 연결 돌출부 안착부(740)에 배치시킬 수 있다. 이때, 양극 가이드(110)는, 이와 대응되는 형상 및 크기를 구비한 양극 가이드 안착부(710)에 안착됨으로써, 지지체 안착부(700)에서 양극 활물질 지지체(100)의 위치를 정렬시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 지지체 안착부(700)의 둘레부를 따라 상이한 위치에 배치되는 양극 가이드 안착부(710)와 음극 가이드 안착부(720)에 양극 가이드(110)와 음극 가이드(210)가 안착될 수 있다. 이에 따라. 양극 가이드(110)는 양극 활물질 지지체(100)의 둘레부를 따라 제1 영역(111)에 연결되며, 음극 가이드(210)는 음극 활물질 지지체(200)의 둘레부를 따라 제2 영역(211)에 연결될 수 있다. 이때, 제1 영역(111)과 제2 영역(211)은 상이한 위치에 배치됨으로써, 양극 가이드(110)와 음극 가이드(210) 사이에 발생될 수 있는 간섭을 방지할 수 있다.
도 8e를 참조하면, 일 예시에 따른 제2 단계 내지 제4 단계 중 둘 이상을 2회 이상 반복적으로 수행할 수 있다. 일 예로서, 1회에서 음극(20), 분리막(30) 및 양극(10)의 순서대로 적층되는 경우, 2회에서는 분리막(30), 음극(20)이 적층되고, 3회에서는 분리막(30), 양극(10)이 적층될 수 있다. 이때, 최하단부 또는 최상단부에 배치된 음극(20)에서는 음극 활물질 지지체(200)의 일면에 음극 활물질(250)이 코팅되고, 중심부에 배치된 음극(20)에서는 음극 활물질 지지체(200)의 양면에 음극 활물질(250)이 코팅될 수 있다. 또한, 최상단부 또는 최하단부에 배치된 양극(10)에서는 양극 활물질 지지체(100)의 일면에 양극 활물질(150)이 코팅되고, 중심부에 배치된 양극(10)에서는 양극 활물질 지지체(100)의 양면에 양극 활물질(150)이 코팅될 수 있다.
도 8e에 도시된 바와 같이, 양극(10)에서 방출되는 리튬이온을 안정적으로 흡장시키기 위해, 음극 활물질 지지체(200)에 코팅된 음극 활물질(250)의 코팅면적이 양극 활물질 지지체(100)에 코팅된 양극 활물질(150)의 코팅면적보다 큰 것이 바람직하다. 음극 활물질(250)의 코팅면적을 벗어나도록 양극 활물질(150)의 코팅면적이 정렬되는 경우, 양극(10)에서 방출되는 리튬이온이 불균일하게 음극(20)으로 이동될 수 있다. 따라서, 양극 활물질(150)의 코팅면적과 음극 활물질(250)의 코팅면적 사이의 정렬이 이루어져야한다.
상술한 바와 같이, 적층용 지그(70)에 마련된 양극 가이드 안착부(710)와 음극 가이드 안착부(720) 및 양극(10)과 음극(20)에 연결되는 양극 가이드(110)와 음극 가이드(210)를 이용하여 양극 활물질(150)의 코팅면적과 음극 활물질(250)의 코팅면적 사이의 정렬이 이루어질 수 있다. 일 예시에 따라, 양극 활물질(150)의 코팅면적과 음극 활물질(250)의 코팅면적 사이의 정렬이 이루어지는 경우, 음극 활물질(250)의 제1 단부(251)와 양극 활물질(150)의 제1 단부(151) 사이의 제1 거리(F1)와 음극 활물질(250)의 제2 단부(252)와 양극 활물질(150)의 제2 단부(152) 사이의 제2 거리(F2)의 차이의 절대값은 10um 이상 100um 이하일 수 있다.
도 8f를 참조하면, 일 예시에 따른 복수 개의 양극(10)에 부착된 복수 개의 양극 연결 돌출부(120)를 상호 연결하고, 복수 개의 음극(20)에 부착된 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)를 상호 연결할 수 있다. 일 예로서, 복수 개의 양극(10)이 적층되도록 배치되는 경우, 복수 개의 양극(10)이 상호 전기적으로 연결될 수 있는 연결 부재가 필요하다. 일 예시에 따르면, 복수 개의 양극(10)에 부착된 복수 개의 양극 연결 돌출부(120)를 상호 접촉하도록 연결함으로써, 복수 개의 양극(10)이 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 복수 개의 음극(20)에 부착된 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)를 상호 접촉하도록 연결함으로써, 복수 개의 음극(20)이 상호 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 복수 개의 양극 연결 돌출부(120)와 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)는 상호 전기적으로 접촉하지 않도록 소정의 간격을 사이에 두고 이격되도록 배치될 수 있다.
도 8g를 참조하면, 일 예시에 따른 양극 가이드(110), 음극 가이드(210), 분리막 가이드(310), 복수 개의 양극 연결 돌출부(120) 및 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)를 폴딩(folding)시킬 수 있다. 일 예로서, 복수 개의 적층된 양극(10), 음극(20) 및 분리막(30)은 도 1에 도시된 양극 캔(61) 및 음극 캔(62)에 수용될 수 있다. 따라서, 양극 활물질(150) 및 음극 활물질(250)의 코팅 영역을 벗어나는 여분의 양극 가이드(110), 음극 가이드(210), 분리막 가이드(310), 복수 개의 양극 연결 돌출부(120) 및 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)는 제1 방향(Z방향)을 따라 접힐 수 있다. 이때, 복수 개의 양극 연결 돌출부(120)와 복수 개의 음극 연결 돌출부(220)의 단부에는 절연부(미도시)가 배치됨으로써, 복수 개의 양극 연결 돌출부(120)와 복수 개의 음극 연결 돌출부(220) 상호간을 절연시킬 수 있다.
도 8h를 참조하면, 일 예시에 따른 복수 개의 양극(10)을 양극 집전체(40)에 연결시키고, 복수 개의 음극(20)을 음극 집전체(50)에 연결시킬 수 있다. 일 예로서, 양극 집전체(40)는 최상단부에 배치된 양극(10)과 전기적으로 연결되도록 배치되며, 음극 집전체(50)는 최하단부에 배치된 음극(20)과 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. 양극 집전체(40)와 음극 집전체(50)는 최상단 및 최하단으로 규정하였으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니며 임의의 위치에 배치될 수도 있다. 양극 집전체(40)와 음극 집전체(50)에 연결된 복수 개의 전극 구조체는 양극 단자로서 기능하는 양극 캔(61) 및 음극 단자로서 기능하는 음극 캔(62)에 수용되며, 이때, 개스킷(63)이 양극 캔(61)과 음극 캔(62) 사이에 배치되어 절연 및 밀봉 기능을 수행할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 이차 전지
10: 양극
20: 음극
30: 분리막
40: 양극 집전체
50: 음극 집전체
61: 양극 캔
62: 음극 캔
63: 개스킷
70: 적층용 지그
100: 양극 활물질 지지체
110: 양극 가이드
150: 양극 활물질
200: 음극 활물질 지지체
210: 음극 가이드
220: 음극 연결 돌출부
250: 음극 활물질
700: 지지체 안착부
710: 양극 가이드 안착부
720: 음극 가이드 안착부
730: 분리막 가이드 안착부
740: 양극 연결 돌출부 안착부
750: 음극 연결 돌출부 안착부

Claims (20)

  1. 양극 활물질 및 상기 양극 활물질을 지지하는 양극 활물질 지지체를 구비하는 양극;
    음극 활물질 및 상기 음극 활물질을 지지하는 음극 활물질 지지체를 포함하는 음극;
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 분리막;
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제1 영역에 연결되는 양극 가이드; 및
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제2 영역에 연결되는 음극 가이드; 를 포함하는,
    이차 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상이한 위치에 배치되는,
    이차 전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 음극 활물질의 제1 단부와 상기 양극 활물질의 제1 단부 사이의 제1 거리와 상기 음극 활물질의 제2 단부와 상기 양극 활물질의 제2 단부 사이의 제2 거리의 차이의 절대값이 10um 이상 100um 이하인,
    이차 전지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비하는,
    이차 전지.
  5. 제1 항에 있어서,
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제3 영역에 연결되는 양극 연결 돌출부;를 더 포함하며,
    상기 양극 가이드와 상기 양극 연결 돌출부는 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치되는,
    이차 전지.
  6. 제1 항에 있어서,
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제3 영역에 연결되는 양극 연결 돌출부;를 더 포함하며,
    상기 양극 가이드와 상기 양극 연결 돌출부는 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치되는,
    이차 전지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 양극 가이드는 복수 개로 마련되며,
    복수 개의 양극 가이드 각각은 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따라 배치되는,
    이차 전지.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 양극 활물질 지지체, 상기 양극 가이드 및 양극 연결 돌출부는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상을 구비하는,
    이차 전지.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 길이를 구비하며,
    상기 양극 가이드는 상기 양극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 폭을 구비하는,
    이차 전지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체에 근접할수록 폭이 좁아지는 형상을 구비하는,
    이차 전지.
  11. 제1 항에 있어서,
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제4 영역에 연결되는 음극 연결 돌출부;를 더 포함하며,
    상기 음극 가이드와 상기 음극 연결 돌출부는 동일한 방향을 따라 연장되도록 배치되는,
    이차 전지.
  12. 제1 항에 있어서,
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제4 영역에 연결되는 음극 연결 돌출부;를 더 포함하며,
    상기 음극 가이드와 상기 음극 연결 돌출부는 상이한 방향을 따라 연장되도록 배치되는,
    이차 전지.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 음극 가이드는 복수 개로 마련되며,
    복수 개의 음극 가이드 각각은 소정의 간격을 사이에 두고 상호 이격되도록 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따라 배치되는,
    이차 전지.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 음극 활물질 지지체, 상기 음극 가이드 및 음극 연결 돌출부는 구리, 알루미늄 또는 전도성 소재를 포함하는 박판 형상을 구비하는,
    이차 전지.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 길이를 구비하며,
    상기 음극 가이드는 상기 음극 활물질 지지체의 직경에 대해 2%이상 20%이하의 폭을 구비하는,
    이차 전지.
  16. 제1 항에 있어서,
    일 방향을 따라 연장되며, 상기 분리막의 둘레부를 따르는 일 영역에 연결되는 분리막 가이드;를 더 포함하는,
    이차 전지.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 양극에 전기적으로 연결되는 양극 집전체 및 상기 음극에 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하는,
    이차 전지.
  18. 제1항에 따른 이차 전지를 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    양극 가이드 안착부, 음극 가이드 안착부 및 분리막 가이드 안착부를 구비하는 적층용 지그를 제공하는 제1 단계:
    상기 음극 가이드 안착부에 음극 가이드가 수용되도록 음극을 배치하는 제2 단계;
    상기 분리막 가이드 안착부에 분리막 가이드가 수용되도록 분리막을 배치하는 제3 단계;
    상기 양극 가이드 안착부에 양극 가이드가 수용되도록 양극을 배치하는 제4 단계;
    상기 제2 단계 내지 상기 제4 단계 중 둘 이상을 2회 이상 반복적으로 수행하는 단계;
    복수 개의 양극에 부착된 복수 개의 양극 연결 돌출부를 상호 연결하고, 복수 개의 음극에 부착된 복수 개의 음극 연결 돌출부를 상호 연결하는 단계;
    상기 양극 가이드, 상기 음극 가이드, 상기 분리막 가이드, 상기 복수 개의 양극 연결 돌출부 및 상기 복수 개의 음극 연결 돌출부를 폴딩시키는 단계; 및
    상기 복수 개의 양극을 양극 집전체에 연결시키고, 상기 복수 개의 음극을 음극 집전체에 연결시키는 단계를 포함하는,
    이차 전지의 제조 방법.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 양극 가이드는 일 방향을 따라 연장되며, 상기 양극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제1 영역에 연결되고, 상기 음극 가이드는 일 방향을 따라 연장되며, 상기 상기 음극 활물질 지지체의 둘레부를 따르는 제2 영역에 연결되며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상이한 위치에 배치되는,
    이차 전지의 제조 방법.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 음극 활물질의 제1 단부와 상기 양극 활물질의 제1 단부 사이의 제1 거리와 상기 음극 활물질의 제2 단부와 상기 양극 활물질의 제2 단부 사이의 제2 거리의 차이의 절대값이 10um 이상 100um 이하인,
    이차 전지의 제조 방법.
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