KR20230127143A - 금속화 필름의 전극 탭들 및 이를 연결하는 금속 연결체를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

금속화 필름의 전극 탭들 및 이를 연결하는 금속 연결체를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2 이상의 전극들 및 1 이상의 분리막을 포함하는 이차전지용 전극조립체로서,
상기 2 이상의 전극들은 각각 전극 탭들을 포함하고,
상기 전극 탭들은 고분자 기재의 양면에 금속층이 형성된 금속화 필름으로 구성되며,
상기 전극 탭들은 적층 방향에서 각각이 일부 또는 전부가 겹치지 않도록 배열되고,
상기 전극 탭들은 상기 금속층이 형성된 상부에서 제1 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 금속층이 형성된 하부에서 제2 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되는 전극조립체, 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

금속화 필름의 전극 탭들 및 이를 연결하는 금속 연결체를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지{ELECTRODE ASSEMBLY INCLUDING ELECTRODE TAB OF METALIZED FILM AND METAL CONNECTOR CONNECTING THEM, AND SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 발명은 금속화 필름의 전극 탭들 및 이를 연결하는 금속 연결체를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.
또한, 최근에는 전자 디바이스의 디자인 자체가 수요자의 제품 선택에 있어서 매우 중요한 요소로 작용하고, 소비자의 취향에 따라 전자 디바이스가 점점 소형화, 박형화되어 가고 있는 추세이다. 이에 따라, 전자 디바이스의 내부 공간의 불필요한 낭비를 최소화하기 위해서, 리튬 이차전지 또한, 소형화, 박형화가 요구되며, 이에 대한 수요가 높아지고 있다.
이러한 리튬 이차전지의 구성 요소 중 전극은 일반적으로 양극(Al), 음극(Cu) 박막 집전체를 기준으로 양극 활물질, 음극 활물질을 일측 또는 양측에 형성하고, 이를 양극, 분리막, 음극, 분리막 순으로 쌓아 전지를 제조하게 된다.
이때, 최근 높은 에너지 밀도를 얻기 위해 적층 수를 늘리면서, 집전체는 더 얇게 구성하고, 전극 활물질층은 더 두껍게 구성하면서 압연 강도는 증가하고 있다.
이에 따라, 셀의 두께가 두꺼워지고, 집전체의 두께가 점점 얇아지면서 집전체나, 이로부터 돌출된 탭이 끊어지는 단선 불량 발생이 증가하고 있는 실정이다.
특히, 알루미늄 호일로 이루어진 집전체와 탭의 경우, 연신률이 낮기 때문에 단선에 더 치명적이다. 이를 해결하기 위해 폴리프로필렌이나, 폴리테레프탈레이트와 같은 필름에 금속을 증착 또는 부착시킨 금속화 필름을 사용하고 있으나, 이 경우, 여러 층의 금속화 필름을 전기적으로 연결시키는데 어려움이 있다.
이를 설명하기 위해, 도 1에는 종래 전극조립체(10)를 도시하였고, 도 2에는 전극조립체(10)의 금속화 필름의 탭들(11)이 서로 전기적으로 연결되는 방법을 도시하였다.
먼저, 도 1를 참조하면, 종래 전극조립체(10)는 양극, 음극, 및 분리막을 포함하고, 상기 양극으로부터 양극 탭들(11)이 돌출되고, 상기 음극으로부터 음극 탭들(12)이 돌출되어 있다. 이때, 각각의 탭들(11, 12)은 같은 위치에서 돌출되어 있다.
이때, 양극 탭들(11)을 전극조립체(10)의 앞면에서 보면 도 2와 같이 일렬로 형성된다.
이때, 양극 탭들(11)은 고분자가 가운데 위치하고 고분자의 양면에 금속이 증착 또는 부착되어 있는 구조를 가지기 때문에 이들을 모두 전기적으로 연결하기 위해서는, 도 2의 (a)에서 도시한 바와 같이, 금속봉(13a)으로 양극 탭들(11)을 관통시키거나, 도 2의 (b)에서 도시한 바와 같이, 금속 연결체(13b)를 지그재그로 하여 연결하게 된다.
그러나, 이 경우, 금속봉(13a) 관통시 불량이 발생하거나, 금속 연결체(13b)를 지그재그로 형성시 양산단계에서 그 연결공정이 복잡하여 생산 속도를 저하시키는 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해결하여 대량 생산시 생산 속도를 향상시킬 수 있는 보다 빠르고 쉬운 금속화 필름의 전극 탭들을 전기적으로 연결하는 기술의 개발이 절실한 실정이다.
본 발명은 탭들의 단선 불량을 해소하면서도, 대량 생산에서 상기 탭들의 전기적 연결을 빠르게 수행하여 생산 속도를 향상시킬 수 있는 구조를 가지는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는,
2 이상의 전극들 및 1 이상의 분리막을 포함하는 이차전지용 전극조립체로서,
상기 2 이상의 전극들은 각각 전극 탭들을 포함하고,
상기 전극 탭들은 고분자 기재의 양면에 금속층이 형성된 금속화 필름으로 구성되며,
상기 전극 탭들은 적층 방향에서 각각이
일부 또는 전부가 겹치지 않도록 배열되고,
상기 전극 탭들은 상기 금속층이 형성된 상부에서 제1 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 금속층이 형성된 하부에서 제2 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체는, 상기 전극 탭들과 겹치지 않는 위치에서 추가적으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체는 상기 전극조립체의 폭 방향의 양단부에서 서로 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체가 서로 연결되는 면적은 상기 전극 탭들의 폭의 10% 내지 50%일 수 있다.
이러한 상기 제1 금속 연결체와 제2 금속 연결체는 각각 10 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체들의 전기적 연결은 용접 또는 접착에 의해 이루어질 수 있다.
한편, 상기 각각의 전극 탭들은 적층 방향에서 서로 겹치지 않도록 배열될 수 있다.
또는, 상기 각각의 전극 탭들은 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치도록 배열될 수 있다.
또는, 상기 전극 탭들 중 일부는 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치고, 나머지는 적층 방향에서 어느 전극 탭들과도 겹치지 않도록 배열될 수 있다. 즉, 계단식으로 노출된 부분을 가질 수 있다.
다만, 어떠한 경우에도, 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 연결체는 각각의 전극 탭들과 전기적으로 연결되는 면적이 상기 전극 탭들 각각의 전체 면적 대비 50% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 탭들은 모두 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체에 의해 상하부에서 전체적으로 커버될 수 있다.
이러한 상기 전극 탭들을 구성하는 상기 고분자 기재는 3 내지 20㎛의 두께를 가지며, 상기 금속층은 각각 0.2 내지 3㎛의 두께를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 기재는 폴리올레핀(PO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 금속층은 Ni, Cu, Al, 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체는 각각 Ni, Cu, Al, 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
이때, 상세하게는, 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체와 상기 전극 탭들의 금속층은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 본 발명의 전극조립체는 상기 전극 탭들이 아닌, 상기 제1 금속 연결체 및 제2 금속 연결체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 전극 리드에 연결되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지가 제공된다.
본 발명에 따른 전극조립체는, 고분자 기재의 양면에 금속층이 형성된 금속화 필름을 전극 탭으로 사용하여 탭 단선 문제를 해소하면서도, 상기 전극 탭들을 적층 방향에서 각각이 노출되도록 병렬 배열함으로써 금속 연결체로 보다 간단한 방법으로 상기 전극 탭들을 전기적으로 연결시킬 수 있는 바, 대량 생산에서의 생산 속도를 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 전극조립체를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 전극조립체의 전극 탭들을 금속 연결체로 연결한 형태를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 상기 도 3의 전극조립체의 전극 탭들을 금속 연결체로 연결한 형태를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 전극 탭들을 금속 연결체로 연결한 형태를 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에서, 전극 탭들을 금속 연결체로 연결한 형태를 도시한 모식도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자들은 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 기술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
더욱이, 도면에서 양극, 음극 구분 없이 작성하였는 바, 동일한 명칭이 사용될 수 있으며, 동일한 명칭이더라도 참조 부호에 의해 구분된다.
본 발명은 일 실시예에 따르면,
2 이상의 전극들 및 1 이상의 분리막을 포함하는 이차전지용 전극조립체로서,
상기 2 이상의 전극들은 각각 전극 탭들을 포함하고,
상기 전극 탭들은 고분자 기재의 양면에 금속층이 형성된 금속화 필름으로 구성되며,
상기 전극 탭들은 적층 방향에서 각각이 일부 또는 전부가 겹치지 않도록 배열되고,
상기 전극 탭들은 상기 금속층이 형성된 상부에서 제1 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 금속층이 형성된 하부에서 제2 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되는 전극조립체가 제공된다.
본 발명에 전극 탭들과 금속 연결체의 연결 구조를 구체적으로 설명하기 위해 도 3 내지 도 5를 참조한다.
구체적으로, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 사시도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 4에는 하나의 예로서, 전극 탭들과 금속 연결체의 연결 구조가 모식적으로 도시되어 있으며, 도 5에는 전극 탭의 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는, 2 이상의 전극들 및 1 이상의 분리막을 포함하고, 상기 2 이상의 전극들은 각각 전극 탭들(101, 102)을 포함하는 구조로 이루어져 있다.
전극 탭들(101)은 제1 전극으로부터 연장된 전극 탭이며, 전극 탭들(102)는 제2 전극으로부터 연장된 전극 탭이다.
이때, 전극 탭들(101, 102)은 모두 각각 적층 방향에서 각각이 노출되도록 배열되는 구조로 이루어져 있으며, 전극 탭들(101)은 제1 금속 연결체(111) 및 제2 금속 연결체(112)로 구성되는 금속 연결체(110)를 통해 전기적으로 연결되고, 전극 탭들(102)은 제1 금속 연결체(121) 및 제2 금속 연결체(122)로 구성되는 금속 연결체(120)를 통해 전기적으로 연결된다.
여기서, 전극 탭들(101, 102)과 금속 연결체들(110, 120)의 연결 구조를 더욱 구체적으로 검토하기 위해 도 4 및 전극 탭들(101)의 구조를 도시한 도 5를 함께 참조한다.
도 4에는 대표로 전극 탭들(101)과 금속 연결체(110)의 연결 구조를 도시하였고, 도 5에는 전극 탭들(101)의 구체적인 구조를 도시하였다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 전극 탭들(101)은 고분자 기재(101a)의 양면에 금속층들(101b, 101c)이 각각 형성된 금속화 필름으로 구성되고, 전극 탭들(101)은 금속층(101b)이 형성된 상부에서 제1 금속 연결체(111)를 통해 전기적으로 연결되고, 금속층(101c)가 형성된 하부에서 제2 금속 연결체(112)를 통해 전기적으로 연결된다.
또한, 제1 금속 연결체(111)와 제2 금속 연결체(112)는 전극 탭들(101)과 겹치지 않는 위치, 더욱 상세하게는, 전극조립체(100)의 폭 방향, 다시 말해 전극 탭들(101)이 배열되는 방향의 양단부에서 서로 직접 전기적으로 연결되는 구조를 가진다.
이때, 제1 금속 연결체(111)과 제2 금속 연결체(112)가 서로 연결되는 면적은 전극 탭들(101)의 폭의 10% 내지 50%일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 탭들(101)은 상기에서 설명한 바와 같이, 고분자 기재(101a)의 양면에 금속층들(101b, 101c)이 각각 형성된 구조를 가진다. 따라서, 상부의 금속층(101b)와 하부의 금속층(101c)는 서로 전기적으로 통하지 않는다. 따라서, 이들을 서로 연결시켜야 전극들의 전기적 연결이 달성되므로, 금속 연결체(111)는 상부에서 연결되는 제1 금속 연결체(111) 뿐 아니라, 하부에서 연결되는 제2 금속 연결체(112)가 모두 필요하며, 이들 제1 금속 연결체(111)와 제2 금속 연결체(112)가 서로 전기적으로 연결되는 구조를 가져야만 한다.
따라서, 제1 금속 연결체(111)와 제2 금속 연결체(112)가 연결되는 면적은전극 탭들이 통전되는 량, 효과에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 상기 범위를 벗어나, 너무 적은 면적으로 이들의 연결이 이루어지는 경우, 전도성이 저하될 수 있고, 너무 큰 면적으로 연결이 이루어지도록 구성하면 부피가 필요 이상으로 증가되므로 바람직하지 않다.
한편, 제1 금속 연결체(111)와 제2 금속 연결체(112)의 두께 각각 10 내지 1500㎛일 수 있고, 상세하게는 50 내지 800㎛일 수 있으며, 더욱 상세하게는 80 내지 700㎛일 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 너무 얇은 경우, 금속 연결체에서도 단선이 발생할 가능성이 있고, 너무 두꺼운 경우에는 전체적인 부피가 증가할 수 있어 바람직하지 않다.
또한, 상기 금속 연결체들(110, 120)은 각각 Ni, Cu, Al, 스테인리스 스틸, 이들의 합금, 및 이들 금속에 탄소 코팅, 또는 이종 금속 코팅된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상게하게는, Ni, Cu, Al, 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있으며, 가장 상세하게는, 각각의 금속 연결체들(110, 120)이 연결되는 전극 탭들(101, 102)이 포함하는 금속층을 고려하여 각각 적절히 선택될 수 있다.
상기에서 금속 연결체들(110, 120)과, 각각의 전극 탭들(101, 102), 그리고, 제1 금속 연결체(111)와, 제2 금속 연결체(112) 등의 전기적 연결은 다양한 방법으로 전기적 연결만 이루어지는 것이라면 한정되지 아니하고, 예를 들어, 용접 또는 접착에 의해 이루어질 수 있으며, 상세하게는, 초음파 용접 또는 레이저 용접 등에 의해 수행될 수 있다.
한편, 전극 탭들(101)을 이루는 고분자 기재(101a)는 3 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있고, 상세하게는 6 내지 12㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 너무 얇은 경우에는 파단, 찢어짐 등이 발생할 수 있고, 너무 두꺼운 경우에는 전도성이 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.
이러한 고분자 기재는, 전해액에 대해 내화학성이 있고, 전지에 사용되어 화학적 문제를 일으키지 않는 것이라면 한정되지 아니하나, 예를 들어, 폴리올레핀(PO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있으며, 상세하게는 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어질 수 있다.
또한, 금속층들(101b 101c)은 각각 0.2 내지 3㎛의 두께를 가질 수 있고, 상세하게는 0.5 내지 2㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 너무 얇은 경우에는 전도성이 저하될 수 있고, 너무 두꺼운 경우에는 전극 탭의 부피가 떨어질 수 있어 바람직하지 않다.
상기 금속층들(101b 101c)은 Ni, Cu, Al, 스테인리스 스틸, 이들의 합금, 및 이들 금속에 탄소 코팅, 또는 이종 금속 코팅된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있고, 상게하게는, Ni, Cu, Al, 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어질 수 있으며, 가장 상세하게는, 상기 금속들 중 금속 연결체(110)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
이상의 도면에서는 전극 탭들(101)과 전극 탭들(102)이 모두 금속화 필름으로 구성되고, 금속 연결체들(110, 120)에 의해 전기적으로 연결되는 구성으로 도시하였으나, 이들 중 한쪽만 본원의 구성을 가질 수도 있음은 물론이다.
한편, 이러한 금속화 필름은 금속으로 이루어진 탭과 비교하여 연신률과 굴곡률이 압도적으로 높기 때문에 일반적으로 일어날 수 있는 단선 불량에서 자유로워진다.
그러나, 그 구조상 고분자 기재가 중간에 개재되기 때문에 이들을 기존의 탭과 같이 리드에 한번에 용접, 융착하는 것으로는 탭들간 전기적 연결이 이루어지지 않는 문제가 있다.
이에, 상기에서 설명한 바와 같이, 종래에는 도 2에서와 같이 탭들 간의 전기적 연결을 수행하였으나, 이는 대량 생산시 생산 속도를 저하시키는 문제가 있다.
이에, 본 출원의 발명자들은 상기 문제를 해결하여 종래와 유사한 방법으로 한번에 전극 탭들이 전기적 연결을 이룰 수 있도록 하는 방법에 대해 연구하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이를 위해서, 전극 탭들은 적층 방향에서 각각이 모두 노출되도록 배열되면 된다.
이때, 각각의 전극 탭들은 겹칠 수도, 겹치지 않을 수도 있으며, 한정되지 아니한다.
이러한 전극 탭들의 배열 구조를 설명하기 위해 도 4, 도 6 및 도 7을 참조한다.
도 4는 상기에서 설명한 바와 같고, 도 6 및 도 7은 각각 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전극 탭들을 금속 연결체로 연결한 형태를 도시한 모식도이다.
하나의 예로서, 다시 도 4를 참조하면, 각각의 전극 탭들(101)은 그 크기가 동일하고, 적층 방향에서 서로 겹치지 않도록 배열될 수 있다. 따라서, 앞에서 보았을 때, 전극 탭들(101)은 일렬로 병렬 배열되고, 이들을 금속 연결체(110)가 상, 하부에서 전기적 연결을 이룰 수 있다.
또는, 또 하나의 예로서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 각각의 전극 탭들(201, 301)이 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치도록 배열될 수 있고, 이들을 금속 연결체들(210, 310), 구체적으로는, 상부에서 제1 금속 연결체들(211, 311)에 의해, 하부에서 제2 금속 연결체들(212, 312)에 의해, 그리고 제1 금속 연결체들(211, 311)과 제2 금속 연결체들(212, 312)이 서로 용접, 접착되어 전극 탭들과 전기적 연결을 이룰 수 있다.
이때 겹치는 형태는 각각의 전극 탭들(201, 301)이 적층 방향에서 노출되는 면을 가지며, 적어도 일부가 겹치도록 배열되기 위해 계단식으로 노출된 부분을 가질 수 있다.
다만, 인접하는 전극 탭들의 일부가 겹치는 형태라면, 그 형태가 도 6 및 도 7에 한정되지 아니하고 다양하게 변형 가능하다.
또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 전극 탭들 중 일부는 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치고, 나머지는 적층 방향에서 어느 전극 탭들과도 겹치지 않도록 배열될 수도 있다.
다만, 어떠한 경우에든 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체(112)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 연결체는 각각의 전극 탭들과 전기적으로 연결되는 면적이 상기 전극 탭들 각각의 전체 면적 대비 50% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 다시 말해 전극 탭들과 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체(112)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 연결체가 직접 접촉하는 면적이 50% 이상인 것이 바람직하다.
구체적으로, 다시 도 4를 참조하면, 모든 전극 탭들(101)은 모두 100% 면적으로 제1 금속연결체(111) 및 제2 금속 연결체(112)와 전기적으로 연결된다. 한편, 도 5를 참조하면, 전극 탭들(201) 중 가장 상부에 위치하는 전극 탭은 제1 금속 연결체(211)와 100% 면적으로 전기적 연결되고, 두 번째 내지 네 번째 위치하는 전극 탭은 제1 금속 연결체(211) 및 제2 금속 연결체(212)와 모두 50% 이상의 면적으로 연결되는 구조를 가진다. 또한, 도 6을 참조하면, 전극 탭들(301) 중 가장 상부에 위치하는 전극 탭은 제1 금속 연결체(311)와 100% 면적으로 전기적 연결되고, 두 번째 및 세 번째 위치하는 전극 탭은 제1 금속 연결체(211)와 50% 이상의 면적으로 연결되며, 가장 하부에 위치하는 전극 탭은 제1 금속 연결체(311)와는 50% 이하의 면적으로 연결되나, 제2 금속 연결체(312)와는 100%의 면적으로 연결된다.
또한, 더 나아가, 어떠한 경우에도 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 전극 탭들은 모두 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체에 의해 상하부에서 전체적으로 커버되는 것이 바람직하다.
이를 통해 전극 탭들은 외부로 노출되지 않고, 금속 연결체에 의해 전체적으로 커버되어, 전도성을 높일 수 있다.
상기 구성 중, 전극 탭의 제조 공정성, 경제 효율성, 용접시 저항 등을 고려할 때, 동일한 크기로 형성되고, 어떠한 전극 탭의 형성 위치에서도 전체 두께가 동일하며, 가장 적은 양을 사용하여 본원이 의도한 효과를 발휘할 수 있도록 도 4의 형태로 제조하는 것이 가장 바람직하다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 제1 금속 연결체 및 제2 금속 연결체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상에 전극 리드를 연결하는 것만으로 전체 전극들의 외부 소자와의 전기적 연결을 이루는 것이 가능하다.
한편, 본 발명은 또 하나의 일 실시예에 따른 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 상기 전극조립체가 전해액과 함께 이차전지 케이스에 내장된 구조의 이차전지일 수 있다.
상기 이차전지는 구체적으로, 리튬 이차전지일 수 있다.
리튬 이차전지의 기타 구성 요소는 당업계에 널리 알려져 있는 바, 이들의 설명을 본 명세서에서는 생략한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (18)

  1. 2 이상의 전극들 및 1 이상의 분리막을 포함하는 이차전지용 전극조립체로서,
    상기 2 이상의 전극들은 각각 전극 탭들을 포함하고,
    상기 전극 탭들은 고분자 기재의 양면에 금속층이 형성된 금속화 필름으로 구성되며,
    상기 전극 탭들은 적층 방향에서 각각이 일부 또는 전부가 겹치지 않도록 배열되고,
    상기 전극 탭들은 상기 금속층이 형성된 상부에서 제1 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 금속층이 형성된 하부에서 제2 금속 연결체를 통해 전기적으로 연결되는 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체는, 상기 전극 탭들과 겹치지 않는 위치에서 추가적으로 서로 전기적으로 연결되는 전극조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체는 상기 전극조립체의 폭 방향의 양단부에서 서로 직접 전기적으로 연결되는 전극조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체가 서로 연결되는 면적은 상기 전극 탭들의 폭의 10% 내지 50%인 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체와 제2 금속 연결체는 각각 10 내지 500㎛의 두께를 가지는 전극조립체.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체와 상기 제2 금속 연결체들의 전기적 연결은 용접 또는 접착에 의해 이루어지는 전극조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 전극 탭들은 적층 방향에서 서로 겹치지 않도록 배열되는 전극조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 전극 탭들은 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치도록 배열되는 전극조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭들 중 일부는 적층 방향에서 인접하는 전극 탭들과 적어도 일부가 겹치고, 나머지는 적층 방향에서 어느 전극 탭들과도 겹치지 않도록 배열되는 전극조립체.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 연결체는 각각의 전극 탭들과 전기적으로 연결되는 면적이 상기 전극 탭들 각각의 전체 면적 대비 50% 이상인 전극조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭들은 모두 상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체에 의해 상하부에서 전체적으로 커버되는 전극조립체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 기재는 3 내지 20㎛의 두께를 가지며, 상기 금속층은 각각 0.2 내지 3㎛의 두께를 가지는 전극조립체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭들을 구성하는 고분자 기재는 폴리올레핀(PO), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어지는 전극조립체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭들을 구성하는 금속층은 Ni, Cu, Al, 및 스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어지는 전극조립체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체는 각각 Ni, Cu, Al, 및스테인리스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 물질로 이루어지는 전극조립체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체 및 상기 제2 금속 연결체와 상기 전극 탭들의 금속층은 동일한 물질로 이루어지는 전극조립체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속 연결체 및 제2 금속 연결체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 전극 리드에 연결되는 전극조립체.
  18. 제1항에 따른 전극조립체를 포함하는 이차전지.
KR1020230010153A 2022-02-24 2023-01-26 금속화 필름의 전극 탭들 및 이를 연결하는 금속 연결체를 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 KR20230127143A (ko)

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