KR20230125668A - Electrode Provided With a Venting Gas Adsorption Unit and Battery Cell Including It - Google Patents

Electrode Provided With a Venting Gas Adsorption Unit and Battery Cell Including It Download PDF

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KR20230125668A
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Abstract

본 발명은 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것으로, 전극 집전체; 상기 전극 집전체의 일측면에 전극 활물질이 코팅된 제1 코팅층; 및 상기 전극 집전체 일측면의 가장자리에 전극 활물질이 코팅되지 않은 제1 무지부;를 포함하되, 상기 제1 무지부에는 제1 가스 흡착부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode provided with a venting gas adsorption member and a battery cell including the same, the electrode current collector; a first coating layer coated with an electrode active material on one side of the current collector; and a first uncoated portion on an edge of one side of the current collector on which the electrode active material is not coated, wherein a first gas adsorbing member is provided on the first uncoated portion. It relates to an electrode and a battery cell including the same.

Description

벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀{Electrode Provided With a Venting Gas Adsorption Unit and Battery Cell Including It}Electrode provided with a venting gas adsorption unit and battery cell including it

본 발명은 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것으로, 구체적으로 전극에 벤팅 가스 흡착부재가 구비되어 있어 전지 셀 내에서 가스 발생 시 벤팅 가스를 흡착할 수 있는 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode equipped with a venting gas adsorption member and a battery cell including the same. It relates to an electrode provided with a member and a battery cell including the same.

최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다. Demand for secondary batteries capable of storing electrical energy produced due to the development of alternative energy due to air pollution and energy depletion due to the use of fossil fuels has recently increased. Secondary batteries capable of charging and discharging are closely used in daily life, such as being used in mobile devices, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.

현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.Secondary batteries, which are used as an energy source for various electronic devices indispensably used in modern society, are increasing in capacity due to the increase in usage and complexity of mobile devices and the development of electric vehicles. A plurality of battery cells are disposed in small devices to meet user demand, but a battery module electrically connecting a plurality of battery cells or a battery pack having a plurality of such battery modules is used in automobiles and the like.

한편, 전지 셀은 노화 및 충방전 등으로 인해 내부에서 전해질과 반응하여 가스가 발생할 수 있고 이러한 가스는 전지 셀 내부에 쌓여 용량 저하 및 리튬 석출 등의 문제를 발생시킬 수 있다.On the other hand, the battery cell may react with the electrolyte inside due to aging, charging and discharging, etc. to generate gas, and this gas may accumulate inside the battery cell and cause problems such as capacity reduction and lithium precipitation.

도 1은 종래기술에 따른 전극 어셈블리를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 전극 어셈블리(10)는 양극 집전체(21)와 양극 활물질층(22)으로 이루어진 양극(20), 음극 집전체(31)와 음극 활물질층(33)으로 이루어진 음극(30) 및 양극(20)과 음극(30) 사이에 위치하는 코팅층(40)을 포함하여 구성된다.1 is a cross-sectional view showing an electrode assembly according to the prior art. As shown in FIG. 1, the electrode assembly 10 according to the prior art includes a positive electrode 20 composed of a positive electrode current collector 21 and a positive electrode active material layer 22, a negative electrode current collector 31 and a negative electrode active material layer 33 ) It is configured to include a cathode 30 made of and a coating layer 40 positioned between the anode 20 and the cathode 30.

도 1에서 도시한 바와 같이 종래기술에 따른 전극 어셈블리에서 코팅층(40)은 가스 흡착성 무기입자를 포함하고 있어 전지 셀 내부에서 발생하는 벤팅 가스를 흡착할 수 있다.As shown in FIG. 1 , in the electrode assembly according to the prior art, the coating layer 40 includes gas adsorbing inorganic particles, and thus can adsorb venting gas generated inside the battery cell.

하지만, 코팅층(40)은 양극(20)과 음극(30) 사이에 개재되어 부피가 증가하게 되고, 이로 인해 에너지 밀도가 감소하여 전지의 성능이 저하된다는 문제점이 있다.However, the coating layer 40 is interposed between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 and increases in volume, thereby reducing energy density and deteriorating battery performance.

한국공개특허공보 제2019-0142965호Korean Patent Publication No. 2019-0142965

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 전극의 부피가 증가하지 않으면서 전지 셀 내부에서 발생하는 벤팅 가스를 흡수할 수 있는 전극 및 이를 포함하는 전지 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide an electrode capable of absorbing a venting gas generated inside a battery cell without increasing the volume of the electrode and a battery cell including the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극은, 전극 집전체(100); 상기 전극 집전체(100)의 일측면에 전극 활물질이 코팅된 제1 코팅층(200); 및 상기 전극 집전체(100) 일측면의 가장자리에 전극 활물질이 코팅되지 않은 제1 무지부(300);를 포함하되, 상기 제1 무지부(300)에는 제1 가스 흡착부재(400)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electrode provided with the venting gas adsorption member according to the present invention includes an electrode current collector 100; a first coating layer 200 coated with an electrode active material on one side of the electrode current collector 100; and a first uncoated portion 300 on an edge of one side of the electrode current collector 100, on which an electrode active material is not coated, wherein the first uncoated portion 300 is provided with a first gas adsorption member 400. It is characterized by being.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제1 가스 흡착부재(400)의 높이는 상기 제1 코팅층(200)의 높이 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the height of the first gas adsorption member 400 is equal to or less than the height of the first coating layer 200.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제1 가스 흡착부재(400)의 폭은 상기 제1 무지부(300)의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the width of the first gas adsorption member 400 is less than or equal to the width of the first uncoated portion 300.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제1 가스 흡착부재(400)는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the first gas adsorption member 400 is characterized in that at least one of carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel, and zeolite.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 전극 집전체(100)의 타측면에 전극 활물질이 코팅된 제2 코팅층(500)가 더 형성되고, 상기 전극 집전체(100) 타측면의 가장자리에는 전극 활물질이 코팅되지 않은 제2 무지부(600)가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode of the present invention, a second coating layer 500 coated with an electrode active material is further formed on the other side of the electrode current collector 100, and the electrode active material is coated on the edge of the other side of the electrode current collector 100. It is characterized in that the uncoated second uncoated portion 600 is further formed.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제2 무지부(600)에는 제2 가스 흡착부재(700)가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode of the present invention, the second uncoated portion 600 is characterized in that the second gas adsorption member 700 is provided.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제2 가스 흡착부재(700)의 높이는 상기 제2 코팅층(500)의 높이 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the height of the second gas adsorption member 700 is equal to or less than the height of the second coating layer 500.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제2 가스 흡착부재(700)의 폭은 상기 제2 무지부(600)의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the width of the second gas adsorption member 700 is less than or equal to the width of the second uncoated portion 600.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 제2 가스 흡착부재(700)는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode of the present invention, the second gas adsorption member 700 is characterized in that at least one of carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel, and zeolite.

또한 본 발명의 전극에서, 상기 전극 집전체(100)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 구리, 및 알루미늄-카드뮴 합금 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode of the present invention, the electrode current collector 100 is characterized in that any one of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon copper, and aluminum-cadmium alloy.

또한 본 발명은 전술한 특징을 가진 전극을 포함하는 전지 셀일 수 있다.In addition, the present invention may be a battery cell including an electrode having the above characteristics.

또한 본 발명은 전술한 전지 셀을 포함하는 전지 모듈일 수 있다.In addition, the present invention may be a battery module including the battery cell described above.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 의하면, 전극 집전체의 가장자리인 무지부에 발생한 가스를 흡착할 수 있는 가스 흡착부재가 구비되어 있어, 전지 성능이 저하되는 것을 방지하고 또 전지 안정성이 향상된다는 이점이 있다.As described above, according to the electrode provided with the venting gas adsorption member according to the present invention and the battery cell including the same, the gas adsorption member capable of adsorbing the gas generated in the uncoated portion, which is the edge of the electrode current collector, is provided. , there is an advantage in that battery performance is prevented from deteriorating and battery stability is improved.

또한 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 및 이를 포함하는 전지 셀에 의하면, 가스 흡착부재가 코팅층 높이 이하로 구비되기 때문에 전극의 부피 증가 없이도 가스로 인한 피해를 방지할 수 있다는 이점이 있다. In addition, according to the electrode provided with the venting gas adsorption member and the battery cell including the same according to the present invention, since the gas adsorption member is provided below the height of the coating layer, there is an advantage in that damage due to gas can be prevented without increasing the volume of the electrode. .

도 1은 종래기술에 따른 전극을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극에서 제1 가스 흡착부재를 분리한 분해사시도이다.
도 4는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode according to the prior art.
2 is a perspective view showing an electrode according to a first preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view in which the first gas adsorption member is separated from the electrode according to the first preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along the line A-A' of FIG.
5 is a perspective view showing an electrode according to a second preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along the line A-A' of FIG.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

이하, 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면 설명하기로 한다.Hereinafter, an electrode equipped with a venting gas adsorption member according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극을 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극에서 제1 가스 흡착부재를 분리한 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.2 is a perspective view showing an electrode according to a first preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view in which the first gas adsorption member is separated from the electrode according to the first preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is FIG. 2 It is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along line A-A' of .

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극은 전극 집전체(100), 제1 코팅층(200), 제1 무지부(300) 및 제1 가스 흡착부재(400)를 포함하여 구성된다.2 to 4, the electrode according to a preferred embodiment of the present invention includes an electrode current collector 100, a first coating layer 200, a first uncoated portion 300, and a first gas adsorption member 400. ) is composed of.

전극 집전체(100)은 필름 형상으로, 외부 도선으로부터 제공되는 전자를 전극 활물질에 공급하기 위한 중간 매질로서 역할을 하거나, 또는 반대로 전극 반응의 결과로서 생성된 전자를 모아서 외부 도선으로 흘려주는 전달자 역할을 한다.The electrode current collector 100 is in the form of a film, and serves as an intermediate medium for supplying electrons provided from an external conductor to the electrode active material, or conversely, a transmitter that collects electrons generated as a result of an electrode reaction and flows them to the external conductor. do

또한, 전극 집전체(100)는 실제 전극 극판의 형상을 구현하는 데 있어서 중요한 구성재료로, 양극 집전체 또는 음극 집전체일 수 있다.In addition, the electrode current collector 100 is an important component in realizing the shape of an actual electrode plate, and may be a positive electrode current collector or a negative electrode current collector.

양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또 양극 활물질의 접착력을 높일 수 있도록, 표면에 미세한 요철을 형성하거나 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector may generally have a thickness of 3 to 500 μm. It is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change to the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon, nickel, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. A surface treated with titanium, silver, or the like may be used. In addition, in order to increase the adhesiveness of the cathode active material, it is possible to form fine irregularities on the surface, or in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.

음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 음극 집전체는 전술한 양극 집전체와 마찬가지로, 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 current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 μm. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, it is formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. A surface treated with carbon, nickel, tan, silver, or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, the anode current collector, like the above-mentioned cathode current collector, may form fine irregularities on the surface to enhance the bonding strength of the anode active material, and may be formed in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics. can be used

이어서, 제1 코팅층(200)은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합된 형태로 전극 집전체의 일측면에 형성될 수 있으며, 전극 활물질은 양극 활물질 및 음극 활물질 중 하나일 수 있다.Next, the first coating layer 200 may be formed on one side of the electrode current collector in a mixed form of an electrode active material, a conductive material, and a binder, and the electrode active material may be one of a positive electrode active material and a negative electrode active material.

양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 , LiNixMn2-xO4(0.01 ≤ x≤ 0.6) 등을 사용할 수 있다.The cathode active material may include layered compounds such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or compounds substituted with more transition metals; lithium manganese oxides such as Li 1+x Mn 2-x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 ; lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , and Cu 2 V 2 O 7 ; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x MxO 2 , where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x MxO 2 (Where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and x = 0.01-0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (Where M = Fe, Co, Ni, a lithium manganese composite oxide represented by Cu or Zn; LiMn 2 O 4 in which Li part of the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , LiNi x Mn 2-x O 4 (0.01 ≤ x ≤ 0.6), and the like can be used.

이어서 음극 활물질은 예를 들어, LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등이 사용될 수 있다.Then, the negative active material is, for example, Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, Groups 1, 2, and 3 elements of the periodic table, halogens; 0<x≤1;1≤y≤3; 1≤z≤8), etc. of metal composite oxides; lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloys; tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , metal oxides such as and Bi 2 O 5 ; conductive polymers such as polyacetylene; A Li-Co-Ni-based material or the like can be used.

한편 전극 활물질에는 도전재 및 바인더가 혼합되어 있을 수 있고, 필요에 따라서는 충진제를 더 첨가하기도 한다.Meanwhile, a conductive material and a binder may be mixed in the electrode active material, and a filler may be further added if necessary.

도전재는 통상적으로 전극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 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 material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include 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.

바인더는 전극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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 the bonding of the electrode active material and the conductive material and the bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the electrode 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, various copolymers, and the like.

비록 도면에서 전극 집전체(100)에 도포된 전극 활물질을 포함하는 제1 코팅층(110)의 모서리부분이 직각의 각진 형상으로 도시되어 있으나, 제1 코팅층(110)의 모서리부분은 소정 곡률을 가진 슬라이딩 형상 또는 소정 각도로 기울어진 경사면일 수 있다.Although the corner portion of the first coating layer 110 containing the electrode active material applied to the electrode current collector 100 is shown in the drawing as a right-angled angled shape, the corner portion of the first coating layer 110 has a predetermined curvature. It may be a sliding shape or an inclined surface inclined at a predetermined angle.

또한 전극 집전체(100)에는 일측 방향으로 소정 길이 돌출되어 있는 전극 탭(110)이 형성될 수 있다.In addition, an electrode tab 110 protruding a predetermined length in one direction may be formed on the electrode current collector 100 .

제1 무지부(300)는 전극 집전체(100) 일측면의 가장자리에 위치하며, 전극 활물질이 코팅되지 않은 부분이다.The first uncoated portion 300 is located at an edge of one side of the electrode current collector 100 and is a portion that is not coated with an electrode active material.

다음으로 제1 가스 흡착부재(400)는 제1 무지부(300)에 구비되어 있으며, 가스를 흡착할 수 있는 소재로 이루어져 있어 전지 셀 내에서 발생하는 벤팅 가스를 흡수함으로써 전지의 성능 저하 방지 및 안정성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.Next, the first gas adsorption member 400 is provided on the first uncoated portion 300 and is made of a material capable of adsorbing gas, thereby absorbing venting gas generated in the battery cell to prevent battery performance deterioration and It has the advantage of improving stability.

일 예로, 제1 가스 흡착부재(400)는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상일 수 있다.For example, the first gas adsorption member 400 may be any one or more of carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel, and zeolite.

또한 제1 가스 흡착부재(400)의 높이는 제1 코팅층(110)의 높이 이하이고, 제1 가스 흡착부재(400)의 폭은 제1 무지부(300)의 폭 이하로 형성되어 전극의 부피 변화에 영향을 주지 않으면서 벤팅 가스로 인한 피해를 방지할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the height of the first gas adsorption member 400 is equal to or less than the height of the first coating layer 110, and the width of the first gas adsorption member 400 is equal to or less than the width of the first uncoated portion 300, so that the volume of the electrode changes. It has the advantage of being able to prevent damage caused by venting gas without affecting it.

비록 제1 가스 흡착부재(400)의 모서리부분이 직각의 각진 형상으로 도시되어 있으나, 전술한 바와 같이 제1 코팅층(110)의 모서리 부분이 소정 곡률을 가진 슬라이딩 형상 또는 소정 각도로 기울어진 경사면일 경우 이를 감싸는 형상일 수도 있다.Although the corner portion of the first gas adsorption member 400 is shown in a right-angle angled shape, as described above, the corner portion of the first coating layer 110 may be a sliding shape having a predetermined curvature or an inclined surface inclined at a predetermined angle. In this case, it may be a shape surrounding it.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극을 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.Figure 5 is a perspective view showing an electrode according to a second preferred embodiment of the present invention, Figure 6 is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along the line A-A' of FIG.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극은 전극 집전체(100)에 제2 코팅층(500), 제2 무지부(600), 및 제2 가스 흡착부재(700)가 더 형성되는 것을 제외하고는 도 2 내지 도 4에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극과 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIGS. 5 and 6, the electrode according to the second embodiment of the present invention includes a second coating layer 500, a second uncoated portion 600, and a second gas adsorbing member on an electrode current collector 100. Except that 700 is further formed, since it is the same as the electrode according to the first embodiment described in FIGS. 2 to 4, description of the same configuration will be omitted.

본 발명의 제2 실시예에 따른 전극은 전극 집전체(100)의 타측면에 제2 코팅층(500), 제2 무지부(600) 및 제2 가스 흡착부재(700)가 형성되어 있다.In the electrode according to the second embodiment of the present invention, the second coating layer 500, the second uncoated portion 600, and the second gas adsorption member 700 are formed on the other side of the electrode current collector 100.

제2 코팅층(500)은 전극 집전체(100)의 타측면에 형성되며, 전술한 제1 코팅층(200)의 구성과 동일하므로 생략하기로 한다.The second coating layer 500 is formed on the other side of the electrode current collector 100 and is the same as the configuration of the first coating layer 200 described above, so it will be omitted.

제2 무지부(600)는 전극 집전체(100)의 타측면 가장자리에 형성되어 있고, 제2 무지부(600)에는 제2 가스 흡착부재(700)가 구비된다.The second uncoated portion 600 is formed on the edge of the other side of the electrode current collector 100, and the second gas adsorption member 700 is provided on the second uncoated portion 600.

제2 가스 흡착부재(700)의 높이는 제2 코팅층(500)의 높이 이하이고, 제2 가스 흡착부재(700)의 폭은 제2 무지부(600)의 폭 이하로 형성되며, 따라서 부피증가 없이 벤팅 가스를 흡수할 수 있어 전지 성능 유지 및 리튬의 석출을 방지할 수 있어 안정성이 향상된다는 이점이 있다.The height of the second gas adsorption member 700 is equal to or less than the height of the second coating layer 500, and the width of the second gas adsorption member 700 is equal to or less than the width of the second uncoated portion 600, so there is no increase in volume. Since venting gas can be absorbed, battery performance can be maintained and lithium precipitation can be prevented, thereby improving stability.

또한 제1 가스 흡착부재(400)와 함께 제2 가스 흡착부재(700)가 추가로 구비되어 있어, 전술한 제1 가스 흡착부재(400)만 형성된 제1 실시예 대비 흡착할 수 있는 가스 양이 증가한다는 이점이 있다.In addition, since the second gas adsorption member 700 is additionally provided together with the first gas adsorption member 400, the amount of gas that can be adsorbed is greater than that of the first embodiment in which only the first gas adsorption member 400 is provided. It has the advantage of increasing.

본 발명은 전술한 전극을 포함하는 전지 셀일 수 있다. 또한 본 전지 셀이 수납된 전지 모듈일 수 있고, 상기 전지 모듈이 장착된 디바이스일 수 있는데, 예를 들어 디바이스는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등과 같이 대용량의 전지를 포함하는 전자기기일 수 있다.The present invention may be a battery cell including the electrode described above. In addition, the battery module may be a battery module in which the present battery cell is housed, or a device equipped with the battery module. can be a device.

또한 본 발명에서 전술한 전극은 파우치형 전지 셀 및 각형 전지 셀 등 스택 타입의 전지 셀에 적용될 수 있으며, 전극 조립체가 말려 있는 와인딩(Winding) 타입의 전지 셀, 일 예로, 원통형 전지 셀에도 적용가능하다.In addition, the electrode described above in the present invention can be applied to a stack type battery cell such as a pouch type battery cell and a prismatic battery cell, and a winding type battery cell in which an electrode assembly is rolled, for example, applicable to a cylindrical battery cell do.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail, to those skilled in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, and the scope of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it goes without saying that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

100 : 전극 집전체
110 : 전극 탭
200 : 제1 코팅층
300 : 제1 무지부
400 : 제1 가스 흡착부재
500 : 제2 코팅층
600 : 제2 무지부
700 : 제2 가스 흡착부재100: electrode current collector
110: electrode tab
200: first coating layer
300: first uncoated part
400: first gas adsorption member
500: second coating layer
600: second uncoated part
700: second gas adsorption member

Claims (12)

전극 집전체;
상기 전극 집전체의 일측면에 전극 활물질이 코팅된 제1 코팅층; 및
상기 전극 집전체 일측면의 가장자리에 전극 활물질이 코팅되지 않은 제1 무지부;를 포함하되,
상기 제1 무지부에는 제1 가스 흡착부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.electrode current collector;
a first coating layer coated with an electrode active material on one side of the current collector; and
A first uncoated portion on an edge of one side of the electrode current collector on which the electrode active material is not coated;
An electrode characterized in that a first gas adsorption member is provided in the first uncoated portion. 제1항에 있어서,
상기 제1 가스 흡착부재의 높이는 상기 제1 코팅층의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 1,
The electrode, characterized in that the height of the first gas adsorption member is equal to or less than the height of the first coating layer. 제2항에 있어서,
상기 제1 가스 흡착부재의 폭은 상기 제1 무지부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 2,
The electrode, characterized in that the width of the first gas adsorption member is equal to or less than the width of the first uncoated portion. 제2항에 있어서,
상기 제1 가스 흡착부재는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 2,
The electrode, characterized in that the first gas adsorption member is at least one of carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel and zeolite. 제1항에 있어서,
상기 전극 집전체의 타측면에 전극 활물질이 코팅된 제2 코팅층가 더 형성되고, 상기 전극 집전체 타측면의 가장자리에는 전극 활물질이 코팅되지 않은 제2 무지부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 1,
An electrode, characterized in that a second coating layer coated with an electrode active material is further formed on the other side of the electrode current collector, and a second uncoated portion not coated with the electrode active material is further formed at an edge of the other side of the electrode current collector. 제5항에 있어서,
상기 제2 무지부에는 제2 가스 흡착부재가 구비된 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 5,
An electrode, characterized in that a second gas adsorption member is provided in the second uncoated portion. 제6항에 있어서,
상기 제2 가스 흡착부재의 높이는 상기 제2 코팅층의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 6,
The electrode, characterized in that the height of the second gas adsorption member is equal to or less than the height of the second coating layer. 제7항에 있어서,
상기 제2 가스 흡착부재의 폭은 상기 제2 무지부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 7,
The electrode, characterized in that the width of the second gas adsorption member is equal to or less than the width of the second uncoated portion. 제8항에 있어서,
상기 제2 가스 흡착부재는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 8,
The electrode, characterized in that the second gas adsorption member is at least one of carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel and zeolite. 제1항에 있어서,
상기 전극 집전체는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 구리, 및 알루미늄-카드뮴 합금 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 전극.According to claim 1,
The electrode current collector is any one of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon copper, and aluminum-cadmium alloy. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전극을 포함하는 전지 셀.A battery cell comprising the electrode according to any one of claims 1 to 10. 제11항에 기재된 전지 셀을 포함하는 전지 모듈.










A battery module comprising the battery cell according to claim 11.
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