KR20220169332A - 전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지 - Google Patents

전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코어부를 중심으로 젤리-롤 형태로 권취된 구조를 가진 전극조립체로서, 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부와, 상기 제1 코팅부 권취 시작점(A)에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부가 형성된 제1 전극시트; 상기 제1 전극시트의 일면에 배치되고, 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부가 형성되되, 상기 제2 코팅부의 권취 시작점(B)은 상기 제1 코팅부의 일면에 설정된 배치지점에 배치하는 제2 전극시트; 상기 제1 전극시트와 상기 제2 전극시트 사이에 개재되는 분리시트; 및 상기 제1 무지부에서 상기 제1 코팅부의 배치지점까지 부착되는 제1 보강부재를 포함한다.

Description

전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND METHOD FOR PREPARING THE SAME, SECONDARY BATTERY}
본 발명은 전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지에 관한 것으로서, 특히 전극조립체의 코어부 변형을 방지할 수 있는 전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차 전지는 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 및 전기자동차 등에 널리 사용되고 있다.
상기 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 원통형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류되며, 상기 원통형 이차전지는 전극과 분리막이 젤리-롤 형태로 권취된 구조를 가진 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 캔, 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체를 포함한다. 여기서 전극은 양극과 음극을 포함한다.
한편, 상기 원통형 이차전지는 고용량으로 개발하기 위해 음극에 실리콘 함량을 높이거나 또는 양극 포일에 두께를 낮추는 방향으로 개발하고 있다. 이와 같은 원통형 이차전지는 높은 실리콘 함량으로 인해 충방전 시 음극의 부피 팽창이 발생하면서 젤리-롤 형태의 전극조립체 외경이 커지게 되며, 이때 캔에 의해 젤리-롤 형태의 전극조립체는 부피가 팽창되지 못하면서 압축 응력이 작용하고, 압축 응력으로 인해 전극조립체는 코어부에 변형(deformation)이 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 상기 코어부에 권취된 양극과 음극 사이의 단차부분에서 변형이 크게 발생하는 문제점이 있었다.
더욱이 상기 전극조립체의 코어부 변형이 심하게 진행될 경우 분리막이 손상되면서 양극과 음극이 접촉될 수 있고, 이에 따라 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다.
특허등록번호 제10-1584830호.
본 발명은 전극조립체의 코어부에 권취된 양극과 음극 사이의 단차를 최소화하거나 또는 제거함으로써 전극조립체의 코어부 변형 발생을 방지할 수 있고, 만약에 전극조립체의 코어부 변형이 발생하더라도 양극과 음극의 접촉을 차단하여 쇼트 발생을 방지할 수 있는 전극조립체 및 그의 제조방법, 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 코어부를 중심으로 젤리-롤 형태로 권취된 구조를 가진 전극조립체로서, 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부와, 상기 제1 코팅부 권취 시작점에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부가 형성된 제1 전극시트; 상기 제1 전극시트의 일면에 배치되고, 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부가 형성되되, 상기 제2 코팅부의 권취 시작점(B)은 상기 제1 코팅부의 일면에 설정된 배치지점에 배치하는 제2 전극시트; 상기 제1 전극시트와 상기 제2 전극시트 사이에 개재되는 분리시트; 및 상기 제1 무지부에서 상기 제1 코팅부의 배치지점까지 부착되는 제1 보강부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 보강부재는, 상기 제2 전극시트의 두께와 같거나 또는 작게 형성되면서 제1 전극시트와 제2 전극시트 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재의 두께만큼 감소시킬 수 있다.
상기 제1 보강부재의 두께가 상기 제2 전극시트의 두께 보다 작게 형성될 경우, 상기 제1 보강부재는 상기 제2 전극시트의 두께 대비 3%~30%의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 코팅부의 배치지점에 위치하는 상기 제1 보강부재의 타단과 상기 제2 코팅부의 권취 시작점은 서로를 향하게 배치될 수 있다.
상기 배치지점은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부의 둘레를 적어도 2턴 권취 가능한 지점에 설정될 수 있다.
상기 제1 무지부에는 제1 전극탭이 결합되며, 상기 제1 보강부재는, 상기 제1 전극탭이 덮인 상태로 상기 제1 무지부에 부착될 수 있다.
상기 제1 보강부재와 대응하는 제1 전극시트의 타면에는 제2 보강부재가 더 부착되며, 상기 제2 보강부재는 상기 제1 보강부재 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재의 타단이 상기 배치지점을 통과하여 더 부착될 수 있다.
상기 제1 보강부재의 타단은 상기 배치지점을 통과하여 더 부착되면서 상기 제2 전극시트와 겹치게 마련될 수 있다.
상기 제1 보강부재와 상기 제2 보강부재는 절연성을 가진 절연테이프로 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 전극조립체 제조방법은 (a) 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부와, 제1 코팅부의 권취 시작점에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부가 형성된 제1 전극시트를 준비하는 단계; (b) 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부가 형성된 제2 전극시트를 준비하는 단계; (c) 상기 제1 무지부에서 상기 제1 코팅부의 일면에 설정된 배치지점까지 제1 보강부재를 부착하는 단계; (d) 분리시트를 개재한 상태로 상기 제1 전극시트와 상기 제2 전극시트를 적층되게 배치하되, 상기 제2 전극시트에 형성된 제2 코팅부의 권취 시작점은 상기 제1 코팅부의 배치지점에 배치하는 단계; 및 (e) 코어부에 제1 전극시트의 제1 무지부부터 제1 및 제2 전극시트의 권취 끝점까지 젤리-롤 형태로 권취하여 전극조립체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 제1 보강부재는, 상기 제2 전극시트의 두께와 같거나 또는 작게 형성되면서 제1 전극시트와 제2 전극시트 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재의 두께만큼 감소시킬 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 배치지점은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부의 둘레를 적어도 2턴 권취 가능한 지점에 설정될 수 있다.
상기 (a) 단계는 상기 무지부에 제1 전극탭을 결합하는 공정을 더 포함하고, 상기 (d) 단계에서 제1 보강부재는 상기 제1 전극탭이 덮인 상태로 상기 제1 무지부에 부착될 수 있다.
상기 (d) 단계는 제1 보강부재와 대응하는 제1 전극시트 타면에 제2 보강부재를 부착하는 공정을 더 포함하고, 상기 제2 보강부재는 상기 제1 보강부재 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재의 타단이 상기 배치지점을 통과하여 더 부착할 수 있다.
한편, 본 발명의 이차전지는 상기 전극조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 전극조립체는 제1 전극시트, 제2 전극시트, 분리시트 및 제1 보강부재를 포함하되, 상기 제1 보강부재는 제1 전극시트의 제1 무지부에서 제2 전극시트의 권취 시작점이 위치한 제1 코팅부의 배치지점까지 부착됨으로써 제1 전극시트와 제2 전극시트 사이의 단차를 감소시키거나 제거할 수 있고, 이에 따라 전극조립체 코어부의 강도를 보강하여 변형을 방지할 수 있다. 특히 전극조립체 코어부가 변형되거나 분리시트가 훼손되더라도 제1 보강부재에 의해 제1 및 제2 전극시트의 접촉을 차단할 수 있고, 그 결과 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체를 도시한 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 제1 전극시트의 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체의 권취 상태를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지를 도시한 단면 사시도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체]
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 코어부를 중심으로 젤리-롤 형태로 권취된 구조를 가진다. 즉, 전극조립체(100)는 제1 전극시트(110), 제2 전극시트(120), 및 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120) 사이에 개재되는 분리시트(130)를 포함한다.
한편, 제1 전극시트(110)는 음극시트이고, 제2 전극시트(120)는 양극시트이다. 물론 반대일 수도 있다. 상기 코어부는 원통형 물체이거나 또는 원통 형상의 공간일 수 있다.
제1 전극시트(110)는 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부(111)와, 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(도 2에서 보았을 때 제1 코팅부의 좌측 단부)에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부(112)를 포함한다.
한편, 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)은 제1 코팅부(111)가 코어부(20)에 처음으로 권취되는 부분을 말한다.
제2 전극시트(120)는 상기 제1 전극시트(110)의 일면(도 2에서 보았을 때 제1 전극시트의 상면)에 배치되고 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부(121)와, 제2 코팅부(121)의 권취 끝점(도 2에서 보았을 때 제2 코팅부의 우측 단부)에 연결되고 제2 전극활물질이 없는 제2 무지부(122)를 포함한다. 여기서 제2 무지부(122)에는 제2 전극탭(123)이 결합된다.
한편, 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)은 제2 코팅부(121)가 코어부(20)에 처음으로 권취되는 부분이고, 권취 끝점은 제2 코팅부(20)가 코어부(20)에 마지막으로 권취되는 부분을 말한다.
분리시트(130)는 상기 제1 전극시트(110)와 상기 제2 전극시트(120) 사이에 개재되면서 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120)가 접촉되지 않게 분리한다.
일례로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 도 2를 참조하면 제1 전극시트(110), 분리시트(130), 제2 전극시트(120) 및 분리시트(130)가 순차적으로 적층되게 배치된 후, 코어부(20)의 둘레에 도 2에서 보았을 때 좌측에서 우측방향을 따라 젤리-롤 형태로 권취되는 구조를 가진다.
한편, 상기와 같은 구조를 가진 전극조립체(100)는 밀착력과 권취력을 높이기 위해 제2 전극시트(120)의 권취 시작점을 제1 전극시트(110)의 권취 시작점 보다 뒤에 배치하고 있다. 그러나 전극조립체에 압축응력이 작용하면, 제2 전극시트(120)의 권취 시작점과 제1 전극시트(110)의 권취 시작점 사이에 형성된 단차 부분에서 변형이 쉽게 발생하는 문제점이 있었다. 특히 전극조립체의 변형으로 인해 분리시트(130)가 훼손될 경우 제1 및 제2 전극시트(120)가 접촉되면서 쇼트가 발생하는 문제점이 있었다
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 제1 전극시트(110)의 권취 시작점에 대한 강도가 보강된 구조를 가지며, 이에 따라 전극조립체(100)의 코어부(20) 변형을 방지할 수 있고, 코어부(20)가 변형되어 분리시트(130)가 훼손되더라도 제1 및 제2 전극시트(120)가 접촉되는 것을 차단하여 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 제2 전극시트(120)의 권취 시작점을 상기 제1 코팅부(111)의 일면에 설정된 배치지점(O)에 배치하고, 상기 제1 무지부(112)에서 상기 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)을 배치한 상기 제1 코팅부(111)의 배치지점(O)까지 부착되는 제1 보강부재(140)를 포함한다.
즉, 제1 보강부재(140)는 도 2를 참조하면 제1 무지부(112)의 상면 좌측단부터 제1 코팅부(111)의 상면에 설정된 배치지점(O)까지 부착한다. 이에 따라 코어부(20)에 권취되는 제1 전극시트(110)의 권취 시작점에 대한 강도를 보강할 수 있고, 이에 따라 전극조립체(100)의 코어부(20) 강도를 보강할 수 있으며, 특히 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120) 사이의 단차를 제거하거나 또는 크게 줄일 수 있으며, 그 결과 전극조립체(100) 코어부(20)의 변형을 방지할 수 있다. 또한 분리시트(130)가 훼손되더라도 제1 보강부재(140)는 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120)가 접촉되는 것을 차단하며, 그 결과 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120)의 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
여기서 제1 보강부재(140)는 절연성과 내열성을 가진 소재, 즉 절연테이프로 마련된다. 예로, 제1 보강부재(140)는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리이미드(polyimide) 중 어느 하나로 구비될 수 있다.
특히 상기 제1 보강부재(140)는, 상기 제2 전극시트(120)의 두께와 같거나 또는 작게 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 보강부재(140)는 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120) 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재(140)의 두께만큼 감소시킬 수 있다.
일례로, 상기 제1 보강부재(140)의 두께가 상기 제2 전극시트(120)의 두께 보다 작게 형성될 경우, 상기 제1 보강부재(140)는 상기 제2 전극시트(120)의 두께 대비 2%~50%, 바람직하게는 3%~30%의 두께를 가진다. 한편, 상기 제1 보강부재(140)는 상기 제2 전극시트(120)의 두께 대비 2%이하일 경우 제1 전극시트(110)의 강도보강이 약하여 전극조립체(100) 코어부(20)의 변형을 방지할 수 없다. 상기 제1 보강부재(140)는 상기 제2 전극시트(120)의 두께 대비 50%이상일 경우 제1 전극시트(110)의 강도를 효과적으로 보강할 수 있지만, 코어부(20)의 권취력과 밀착력이 떨어질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 보강부재(140)는 상기 제2 전극시트(120)의 두께 대비 2%~50%, 바람직하게는 3%~30%의 두께를 가지며, 그 결과 제1 전극시트(110)의 두께가 과도하게 증대되는 것을 방지하면서 제1 전극시트(110)의 권취 시작점 강도를 보강할 수 있다.
한편, 상기 제1 코팅부(111)의 배치지점(O)에 부착되는 상기 제1 보강부재(140)의 타단과 상기 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)은 동일한 상기 배치지점(O)에 위치하고, 서로를 바라보게 위치한다. 이에 따라 상기 제1 보강부재(140)의 타단과 상기 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)을 최대한 근접되게 위치시킬 수 있다.
한편, 상기 제1 보강부재(140)의 타단은 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 배치지점(O)을 통과하여 더 부착될 수 있으며, 이에 따라 제1 보강부재(140)의 타단과 상기 제2 전극시트가 일부 겹치게 마련되면서 제1 보강부재(140)와 제2 전극시트 사이의 강도를 보강할 수 있고, 제1 보강부재(140)와 제2 전극시트의 절연성과 쇼트 발생을 크게 방지할 수 있다.
한편, 상기 배치지점(O)은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부(20)의 둘레를 적어도 2턴 권취, 바람직하게는 3턴 가능한 지점에 설정된다.
다시 말해 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에서 배치지점(O)까지 길이(x)는 상기 제1 코팅부(111)가 상기 코어부(20)의 둘레를 적어도 2턴 권취 가능한 길이, 바람직하게는 3턴 가능한 길이(x)로 형성된다. 즉, 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에서 배치지점(O)까지 길이는 코어부(20)의 둘레를 3번 이상 감을 수 있는 길이로 형성된다. 이에 따라 제1 코팅부와 함께 제1 보강부재(140)도 코어부(20)의 둘레에 적어도 2턴, 바람직하게는 3턴 권취하게 되고, 그 결과 전극조립체(100) 코어부(20)의 강도를 크게 확보하여 변형을 방지할 수 있다. 즉, 제1 코팅부와 제1 보강부재는 코어부의 둘레를 적어도 2턴 권취한 다음, 제2 코팅부가 권취되게 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 배치지점(O)은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부(20)의 둘레를 1턴 권취하거나 또는 1턴 권취하지 않는 지점에 설정될 수도 있다.
즉, 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에서 배치지점(O)까지 길이(x)는 상기 제1 코팅부(111)가 상기 코어부(20)의 둘레를 적어도 1턴 권취 또는 1턴이 되지 않게 권취되는 길이로 마련될 수 있다. 즉, 제1 코팅부와 제1 보강부재는 코어부의 둘레를 적어도 1턴 또는 1턴이 되지 않게 권취한 다음, 제2 코팅부가 권취되게 마련될 수 있다.
한편, 상기 제1 무지부(112)에는 제1 전극탭(113)이 결합되며, 상기 제1 보강부재(140)는, 상기 제1 전극탭(113)이 덮인 상태로 상기 제1 무지부(112)에 부착된다. 이에 따라 제1 보강부재(140)는 제1 무지부(112)에 결합된 제1 전극탭(113)을 외부로부터 보호할 수 있다.
한편, 상기 제1 보강부재(140)와 대응하는 제1 전극시트(110)의 타면에는 제2 보강부재(150)가 더 부착될 수 있으며, 상기 제2 보강부재(150)는 제1 전극시트(110)의 강도를 보다 안정적으로 보강할 수 있고, 제1 전극시트(110)의 타면과 제2 전극시트(120)의 접촉을 차단할 수 있다.
한편, 상기 제2 보강부재(150)는 상기 제1 보강부재(140) 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재(140)의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재(150)의 타단이 상기 배치지점(O)을 통과하여 더 부착된다. 즉, 도 2에서 보았을 때 제2 보강부재(150)는 제1 보강부재(140) 보다 우측방향으로 더 길게 부착된다. 이에 따라 제2 보강부재(150)는 제1 보강부재(140)와 제2 전극시트(120) 사이의 강도를 보강하며, 그 결과 제1 보강부재(140)와 제2 전극시트(120) 사이가 접히는 등의 변형 발생을 방지할 수 있다.
한편, 제2 보강부재(150)는 제1 보강부재(140)와 동일한 소재로 마련될 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체(100)는 제1 및 제2 보강부재(150)를 포함함으로써 전극조립체(100) 코어부(20)의 강도를 보강하여 변형을 방지할 수 있고, 코어부(20)에 변형이 발생하여 분리시트(130)가 훼손되더라도 제1 및 제2 전극시트(120)의 접촉을 차단하여 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, (a) 제1 전극시트 준비 단계, (b) 제2 전극시트 준비 단계, (c) 제1 보강부재 부착 단계, (d) 적층 단계, (e) 권취 단계를 포함한다.
(a) 단계는 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부(111)와, 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부(112)가 형성된 제1 전극시트(110)를 준비한다. 여기서 상기 제1 코팅부(111)의 일면에는 배치지점(O)이 설정되며, 상기 배치지점(O)은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부(20)의 둘레를 적어도 2턴, 바람직하게는 3턴 이상 권취 가능한 지점에 설정한다.
한편, 상기 (a) 단계는 상기 무지부에 제1 전극탭을 결합하는 공정을 더 포함한다.
(b) 단계는 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부(121)와, 제2 코팅부(121)의 권취 끝단에 연결되고 제2 전극활물질이 없는 제2 무지부(122)가 형성된 제2 전극시트(120)를 준비한다.
(c) 단계는 상기 제1 무지부(112)에서 상기 제1 코팅부(111)의 일면에 설정된 배치지점(O)까지 제1 보강부재(140)를 부착한다.
한편, 상기 (c) 단계에서 제1 보강부재(140)는, 상기 제2 전극시트(120)의 두께와 같거나 또는 작게 형성되면서 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120) 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재(140)의 두께만큼 감소시킬 수 있다.
여기서 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에서 배치지점(O)까지의 길이는 제1 코팅부(111)가 코어부(20)에 적어도 2턴, 바람직하게는 3턴 권취될 수 있는 길이로 설정한다.
(d) 단계는 분리시트(130)를 개재한 상태로 상기 제1 전극시트(110)와 상기 제2 전극시트(120)를 적층되게 배치한다. 이때 상기 제2 전극시트(120)에 형성된 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)은 상기 제1 코팅부(111)의 배치지점(O)에 배치한다.
한편, 상기 (d) 단계는 제1 보강부재(140)를 상기 제1 전극탭이 덮이게 상기 제1 무지부(112)에 부착한다. 이에 따라 제1 보강부재(140)를 통해 제1 전극시트(110)에 결합된 제1 전극탭 부분을 커버할 수 있고, 그 결과 제1 전극탭의 절연성을 높일 수 있다.
한편, 상기 (d) 단계는 제1 보강부재(140)와 대응하는 제1 전극시트(110) 타면에 제2 보강부재(150)를 부착하는 공정을 더 포함하고, 상기 제2 보강부재(150)는 상기 제1 보강부재(140) 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재(140)의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재(150)의 타단이 상기 배치지점(O)을 통과하여 더 부착한다. 이에 따라 제1 전극시트(110)를 보다 안정적으로 보강할 수 있다.
(e) 단계는 제1 전극시트(110)의 제1 무지부(112)부터 제1 및 제2 전극시트(120)의 권취 끝점까지 코어부(20)에 젤리-롤 형태로 권취하여 전극조립체를 제조한다. 이때 제1 보강부재(140)에 의해 제1 전극시트(110)와 제2 전극시트(120) 사이의 단차가 제거되거나 또는 감소되며, 그 결과 제1 및 제2 전극시트(120) 권취시 변형을 방지할 수 있다.
상기와 같은 단계가 완료되면 완제품 전극조립체(100)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예의 구성과 동일한 구성은 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지]
본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(10)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(100), 전극조립체(100)를 수용하는 캔(200), 캔의 개구부에 실장되는 캡 조립체(300)를 포함한다.
여기서 상기 전극조립체(100)는 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부(111)와, 상기 제1 코팅부(111)의 권취 시작점(A)에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부(112)가 형성된 제1 전극시트(110); 상기 제1 전극시트(110)의 일면에 배치되고, 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부(121)가 형성되되, 상기 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)은 상기 제1 코팅부(111)의 일면에 설정된 배치지점(O)에 배치하는 제2 전극시트(120); 상기 제1 전극시트(110)와 상기 제2 전극시트(120) 사이에 개재되는 분리시트(130); 및 상기 제1 무지부(112)에서 상기 제2 코팅부(121)의 권취 시작점(B)을 배치한 상기 제1 코팅부(111)의 배치지점(O)까지 부착되는 제1 보강부재(140)를 포함한다.
한편, 상기 전극조립체(100)는 제1 실시예의 전극조립체(100)와 동일한 구성을 가지며, 이에 따라 중복되는 설명은 생략한다.
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지(10)는 외부로부터 충격이 가해지더라도 전극조립체(100) 코어부(20)의 변형을 방지할 수 있고, 만약에 변형이 발생하더라도 코어부(20)에 위치한 제1 및 제2 전극시트(120)의 접촉을 차단하여 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
A: 제1 코팅부의 권취 시작점
B: 제2 코팅부의 권취 시작점
O: 배치지점
10: 이차전지
100: 전극조립체
110: 제1 전극시트
111: 제1 코팅부
112: 제1 무지부
120: 제2 전극시트
121: 제2 코팅부
130: 분리시트
140: 제1 보강부재
150: 제2 보강부재
200: 캔
300: 캡 조립체

Claims (15)

  1. 코어부를 중심으로 젤리-롤 형태로 권취된 구조를 가진 전극조립체로서,
    제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부와, 상기 제1 코팅부 권취 시작점에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부가 형성된 제1 전극시트;
    상기 제1 전극시트의 일면에 배치되고, 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부가 형성되되, 상기 제2 코팅부의 권취 시작점(B)은 상기 제1 코팅부의 일면에 설정된 배치지점에 배치하는 제2 전극시트;
    상기 제1 전극시트와 상기 제2 전극시트 사이에 개재되는 분리시트; 및
    상기 제1 무지부에서 상기 제1 코팅부의 배치지점까지 부착되는 제1 보강부재를 포함하는 전극조립체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보강부재는, 상기 제2 전극시트의 두께와 같거나 또는 작게 형성되면서 제1 전극시트와 제2 전극시트 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재의 두께만큼 감소시키는 전극조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 보강부재의 두께가 상기 제2 전극시트의 두께 보다 작게 형성될 경우, 상기 제1 보강부재는 상기 제2 전극시트의 두께 대비 3%~30%의 두께를 가지는 전극조립체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 코팅부의 배치지점에 위치하는 상기 제1 보강부재의 타단과 상기 제2 코팅부의 권취 시작점은 서로를 향하게 배치되는 전극조립체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배치지점은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부의 둘레를 적어도 2턴 권취 가능한 지점에 설정되는 전극조립체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 무지부에는 제1 전극탭이 결합되며,
    상기 제1 보강부재는, 상기 제1 전극탭이 덮인 상태로 상기 제1 무지부에 부착되는 전극조립체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 보강부재와 대응하는 제1 전극시트의 타면에는 제2 보강부재가 더 부착되며,
    상기 제2 보강부재는 상기 제1 보강부재 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재의 타단이 상기 배치지점을 통과하여 더 부착되는 전극조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 보강부재의 타단은 상기 배치지점을 통과하여 더 부착되면서 상기 제2 전극시트와 겹치게 마련되는 전극조립체.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 보강부재와 상기 제2 보강부재는 절연성을 가진 절연테이프로 구비되는 전극조립체.
  10. (a) 제1 전극활물질이 코팅된 제1 코팅부와, 제1 코팅부의 권취 시작점에 연결되고 제1 전극활물질이 없는 제1 무지부가 형성된 제1 전극시트를 준비하는 단계;
    (b) 제2 전극활물질이 코팅된 제2 코팅부가 형성된 제2 전극시트를 준비하는 단계;
    (c) 상기 제1 무지부에서 상기 제1 코팅부의 일면에 설정된 배치지점까지 제1 보강부재를 부착하는 단계;
    (d) 분리시트를 개재한 상태로 상기 제1 전극시트와 상기 제2 전극시트를 적층되게 배치하되, 상기 제2 전극시트에 형성된 제2 코팅부의 권취 시작점은 상기 제1 코팅부의 배치지점에 배치하는 단계; 및
    (e) 코어부에 제1 전극시트의 제1 무지부부터 제1 및 제2 전극시트의 권취 끝점까지 젤리-롤 형태로 권취하여 전극조립체를 제조하는 단계를 포함하는 전극조립체 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 제1 보강부재는, 상기 제2 전극시트의 두께와 같거나 또는 작게 형성되면서 제1 전극시트와 제2 전극시트 사이에 발생한 단차를 제거하거나 또는 제1 보강부재의 두께만큼 감소시키는 전극조립체 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 상기 배치지점은 상기 제1 코팅부의 권취 시작점에서 상기 코어부의 둘레를 적어도 2턴 권취 가능한 지점에 설정되는 전극조립체 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 (a) 단계는 상기 무지부에 제1 전극탭을 결합하는 공정을 더 포함하고,
    상기 (d) 단계에서 제1 보강부재는 상기 제1 전극탭이 덮인 상태로 상기 제1 무지부에 부착되는 전극조립체 제조방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 (d) 단계는 제1 보강부재와 대응하는 제1 전극시트 타면에 제2 보강부재를 부착하는 공정을 더 포함하고,
    상기 제2 보강부재는 상기 제1 보강부재 보다 더 길게 형성되면서 상기 제1 보강부재의 타단과 대응하는 상기 제2 보강부재의 타단이 상기 배치지점을 통과하여 더 부착하는 전극조립체 제조방법.
  15. 청구항 1에 따라 마련되는 전극조립체를 포함하는 이차전지.
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