KR20230174098A - Electrode assembly and secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체로서, 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)와 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치와 서로 대향하는 음극 집전체 상의 대향 위치가 있을 때, 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지가 제시된다:
<식>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)
상기 식에서, 설계 N/P 비율, Tcx, Tcc, Tax, 및 Tac는 상술한 바와 같다.An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, wherein a random position (x) on the positive electrode current collector and a random position on the positive electrode current collector are opposite to each other on the negative electrode current collector. When there is a position, the N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at an arbitrary position (x) on the positive electrode current collector and the negative electrode active material layer formed at an opposite position on the negative electrode current collector satisfies the following equation. An assembly and a secondary battery including the same are presented:
<expression>
N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
In the above equation, the design N/P ratio, Tcx, Tcc, Tax, and Tac are as described above.
Description
본 발명은 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안전성이 개선된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same. More specifically, it relates to an electrode assembly with improved safety and a secondary battery including the same.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, much research is being conducted on batteries that can meet various needs.
이러한 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 전해액으로 크게 구분될 수 있으며, 첫 번째 충전에 의해 양극 활물질로부터 나온 리튬 이온이 음극 활물질 내에 삽입되고 이 후 방전시 다시 탈리되면서 양 전극을 왕복한다. 이러한 과정을 통해 에너지는 전달함으로써 충방전이 가능하도록 한다. These secondary batteries can be broadly divided into a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte. During the first charge, lithium ions from the positive electrode active material are inserted into the negative electrode active material, and then are desorbed again during discharge and travel back and forth between the positive electrodes. Through this process, energy is transferred to enable charging and discharging.
일반적으로 리튬 이차전지의 전극은 활물질 및 바인더 등을 분산시켜 활물질 슬러리를 제조한 후 집전체의 일면 상에 활물질층을 코팅하여 제조된다. 전극의 제조시 사용되는 활물질의 종류에 따라 양극활물질을 적용한 양극과 음극활물질을 적용한 음극을 제조하고, 이들 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 전극 조립체를 준비하고 이를 전지 케이스에 내장하고, 이후 전해액을 주입하여 전지 케이스를 밀봉함으로써 이차전지가 제조될 수 있다.Generally, the electrode of a lithium secondary battery is manufactured by dispersing an active material and a binder to prepare an active material slurry and then coating an active material layer on one side of a current collector. Depending on the type of active material used in the manufacture of the electrode, a positive electrode to which positive electrode active material is applied and a negative electrode to which negative electrode active material is applied are manufactured, an electrode assembly is prepared by interposing a separator between the positive and negative electrodes, and the electrode assembly is embedded in a battery case, and then electrolyte solution is prepared. A secondary battery can be manufactured by injecting and sealing the battery case.
일반적으로 리튬 이차전지의 전극은 활물질 및 바인더 등을 분산시켜 활물질 슬러리를 제조한 후 집전체의 일면 상에 활물질층을 코팅하여 제조된다. 활물질 슬러리를 집전체의 일면 상에 코팅할 때에는 활물질 슬러리가 퍼지게 되는 슬라이딩 현상이 발생하게 된다. 이로 인해 활물질층의 끝단은 중앙부에 비해 얇은 두께를 갖는 슬라이딩부가 형성된다. 구체적으로, 상기 슬라이딩부는 중앙부의 양단에서 연장되어 활물질층의 끝단으로 갈수록, 즉 활물질층의 중앙부에서 활물질층이 형성되지 않은 무지부의 방향으로 갈수록 점차 얇아지는 부분을 의미할 수 있다. Generally, the electrode of a lithium secondary battery is manufactured by dispersing an active material and a binder to prepare an active material slurry and then coating an active material layer on one side of a current collector. When coating the active material slurry on one surface of the current collector, a sliding phenomenon occurs in which the active material slurry spreads. As a result, a sliding portion is formed at the end of the active material layer with a thinner thickness than the central portion. Specifically, the sliding portion may mean a portion that extends from both ends of the central portion and gradually becomes thinner toward the ends of the active material layer, that is, from the central portion of the active material layer toward the uncoated portion where the active material layer is not formed.
이러한 이차전지의 제조 공정 중 전극 제조 과정에서 높은 생산성을 위하여 설계된 전극 형상에 의하여 해당 전극이 전지 안에서 양극과 음극간의 용량 불균일로 인한 안전성 저하 이슈가 대두되고 있다. 즉, 양극과 음극간의 용량 비에서 음극의 용량이 양극 보다 커야 충전 과정시 양극에서 보내준 리튬 이온을 음극이 전량 수용 가능하다. 하지만, 이 용량비가 역전이 되어 음극의 용량이 양극 보다 작은 경우 음극 표면에서 리튬 이온이 석출하고 수지상(dendrite)으로 성장하여 분리막을 찢거나, 반응성이 매우 큰 리튬 금속상으로 존재하여 외부의 환경에 의하여 쉽게 발화할 수 있어 안전성에 큰 문제가 될 수 있다. During the manufacturing process of these secondary batteries, the issue of reduced safety due to uneven capacity between the anode and cathode within the battery is emerging due to the shape of the electrode designed for high productivity. In other words, in the capacity ratio between the positive electrode and the negative electrode, the capacity of the negative electrode must be greater than that of the positive electrode so that the negative electrode can accommodate all of the lithium ions sent from the positive electrode during the charging process. However, when this capacity ratio is reversed and the capacity of the cathode is smaller than that of the anode, lithium ions precipitate on the surface of the cathode and grow into dendrites, which may tear the separator, or exist as a highly reactive lithium metal phase and be exposed to the external environment. It can easily ignite, which can be a major safety issue.
따라서, 높은 생산성을 유지하면서 전지 안전성을 효과적으로 개선할 수 있는 전극 형상이 요구되고 있다. Therefore, there is a need for an electrode shape that can effectively improve battery safety while maintaining high productivity.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 양극과 음극간의 용량 불균일로 인한 전지의 안전성 저하 문제를 개선시키면서 높은 생산성을 갖는 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an electrode assembly with high productivity and a secondary battery including the same while improving the problem of reduced battery safety due to capacity unevenness between the anode and the cathode.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 하기 구현예들의 전극을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides electrodes of the following embodiments.
제1 구현예에 따르면,According to the first embodiment,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체로서,An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode,
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)와 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치와 서로 대향하는 음극 집전체 상의 대향 위치가 있을 때,When there is a random position (x) on the positive electrode current collector and an opposing position on the negative electrode current collector opposite to the random position on the positive electrode current collector,
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체가 제공된다:An electrode assembly is provided, wherein the N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at an arbitrary position (x) on the positive electrode current collector and the negative electrode active material layer formed at an opposing position on the negative electrode current collector satisfies the following equation:
<식><expression>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
상기 식에서, In the above equation,
설계 N/P 비율은 양극의 단위 면적당 용량에 대한 음극의 단위 면적당 용량의 비율(%)을 의미하고, The design N/P ratio refers to the ratio (%) of the capacity per unit area of the cathode to the capacity per unit area of the anode,
Tcx는 양극 집전체 x 위치에서의 양극활물질층의 두께이고,Tcx is the thickness of the positive electrode active material layer at the positive electrode current collector x position,
Tcc는 양극활물질층의 중심부 두께이고,Tcc is the central thickness of the positive electrode active material layer,
Tax는 양극 집전체 x 위치에 대향하는 음극 집전체 상에 형성된 음극활물질층의 두께이고,Tax is the thickness of the negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector opposite the positive current collector x position,
Tac는 음극활물질층의 중심부 두께이다.Tac is the central thickness of the negative electrode active material layer.
제2 구현예에 따르면, 제1 구현예에서, According to the second embodiment, in the first embodiment,
상기 N/P 비율이 100.3% 이상일 수 있다.The N/P ratio may be 100.3% or more.
제3 구현예에 따르면, 제1 구현예 또는 제2 구현예에서, According to a third embodiment, in the first or second embodiment,
상기 양극과 음극 중 적어도 1 이상이, At least one of the anode and cathode,
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서, 상기 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 점차 감소하는 슬라이딩부를 가지고, 상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부를 절단하여서 얻어질 수 있다.house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and containing electrode active material particles and a binder polymer; And an electrode including an uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located, wherein the electrode active material layer has a sliding portion at both end regions where the thickness of the active material layer gradually decreases, and the electrode active material layer has an uncoated portion. It can be obtained by cutting the uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode formed of a plurality of electrodes spaced apart from each other by a boundary.
제4 구현예에 따르면, 제3 구현예에서, According to a fourth embodiment, in a third embodiment,
상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 2개로 형성될 수 있다.The electrode active material layer may be formed into two layers spaced apart from each other with an uncoated portion as a boundary.
제5 구현예에 따르면, 제3 구현예 또는 제4 구현예에서, According to the fifth embodiment, in the third or fourth embodiment,
상기 서로 이격되어 있는 전극활물질층 사이의 무지부의 길이가 5 mm 이하일 수 있다.The length of the uncoated area between the electrode active material layers spaced apart from each other may be 5 mm or less.
제6 구현예에 따르면, According to the sixth embodiment,
전극 집전체의 양면 상에 상기 집전체의 양측 단부에 인접한 상단 부위에 무지부가 형성되도록 전극층용 슬러리를 도포 및 건조하여 전극활물질층을 형성하는 단계로서, 상기 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 점차 감소하는 슬라이딩부를 가지고, 상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부를 포함하는 단계; A step of forming an electrode active material layer by applying and drying a slurry for an electrode layer on both sides of an electrode current collector so that an uncoated area is formed at the upper portion adjacent to both ends of the current collector, wherein the electrode active material layer has an active material layer on both end regions. It has a sliding portion whose thickness gradually decreases, and includes an uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode in which the electrode active material layer is formed in plural pieces spaced apart from each other with the uncoated portion as a boundary. step;
상기 전극층이 형성된 전극 집전체를 압연하는 단계; Rolling the electrode current collector on which the electrode layer is formed;
상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부 상의 소정 위치를 절단하여 전극을 준비하는 단계; 및preparing an electrode by cutting a predetermined position on the uncoated area located between the plurality of adjacent electrode active material layers; and
상기 준비된 전극을 양극 및 음극 중 적어도 1개 이상으로 하고, 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하는 단계;를 포함하는 제1항의 전극조립체의 제조방법이 제공된다.A method for manufacturing the electrode assembly of claim 1 is provided, including the step of making the prepared electrode into at least one of an anode and a cathode, and interposing a separator between the anode and the cathode.
제7 구현예에 따르면, According to the seventh embodiment,
제1 구현예 내지 제5 구현예 중 어느 한 구현예의 전극조립체를 포함하는 이차전지가 제공된다.A secondary battery including the electrode assembly of any one of the first to fifth embodiments is provided.
제8 구현예에 따르면, 제7 구현예에 있어서,According to the eighth embodiment, in the seventh embodiment,
상기 이차전지가 리튬 이차전지일 수 있다.The secondary battery may be a lithium secondary battery.
본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체는 양극 집전체 상의 임의의 위치에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율을 소정 범위로 제어함으로써, 전극 에지(Edge) 영역에서 양극과 음극의 용량 비가 역전되는 현상을 개선하여, 이러한 전극조립체를 구비한 이차전지의 전지 안전성을 크게 개선시킬 수 있다.The electrode assembly according to one embodiment of the present invention controls the N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at a random position on the positive electrode current collector and the negative electrode active material layer formed at an opposing position on the negative electrode current collector to a predetermined range, thereby maintaining the electrode edge. By improving the phenomenon where the capacity ratio of the anode and cathode is reversed in the edge area, the battery safety of secondary batteries equipped with such electrode assemblies can be greatly improved.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전극의 제조 공정 및 단면의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체에 적용되는 전극의 제조 공정 및 단면의 모식도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이다.
도 5는 도 4의 전극조립체의 N/P 비율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이다.
도 7은 도 6의 전극조립체의 N/P 비율의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 2개로 형성되어 있는 전극의 단면의 모식도이다.
도 9는 압연 공정시 주름이 발생한 전극의 사진이다.
도 10은 슬리팅 공정시 단선이 발생하고 절단면이 불균일한 전극의 사진이다.
도 11은 압연 공정시 주름이 미발생한 전극의 사진이다.
도 12는 슬리팅 공정시 단선이 미발생하고 절단면이 양호한 전극의 사진이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with the contents of the above-described invention. Therefore, the present invention is limited to the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited.
1 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram of the manufacturing process and cross section of an electrode according to the prior art.
Figure 3 is a schematic diagram of the manufacturing process and cross section of an electrode applied to an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to the prior art.
Figure 5 is a graph showing the change in N/P ratio of the electrode assembly of Figure 4.
Figure 6 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the change in N/P ratio of the electrode assembly of Figure 6.
Figure 8 is a schematic diagram of a cross-section of an electrode in which two electrode active material layers are separated from each other with an uncoated area as a boundary.
Figure 9 is a photograph of an electrode in which wrinkles occurred during the rolling process.
Figure 10 is a photograph of an electrode in which a break occurs during the slitting process and the cut surface is uneven.
Figure 11 is a photograph of an electrode in which no wrinkles occurred during the rolling process.
Figure 12 is a photograph of an electrode in which no disconnection occurred during the slitting process and the cut surface was good.
이하, 본 발명을 도면을 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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it is.
본 발명의 제1 측면에 따르면,According to the first aspect of the present invention,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극조립체로서,An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode,
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)와 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치와 서로 대향하는 음극 집전체 상의 대향 위치가 있을 때,When there is a random position (x) on the positive electrode current collector and an opposing position on the negative electrode current collector opposite to the random position on the positive electrode current collector,
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체가 제공된다:An electrode assembly is provided, wherein the N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at an arbitrary position (x) on the positive electrode current collector and the negative electrode active material layer formed at an opposing position on the negative electrode current collector satisfies the following equation:
<식><expression>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
상기 식에서, In the above equation,
설계 N/P 비율은 양극의 단위 면적당 용량에 대한 음극의 단위 면적당 용량의 비율(%)을 의미하고, The design N/P ratio refers to the ratio (%) of the capacity per unit area of the cathode to the capacity per unit area of the anode,
Tcx는 양극 집전체 x 위치에서의 양극활물질층의 두께이고,Tcx is the thickness of the positive electrode active material layer at the positive electrode current collector x position,
Tcc는 양극활물질층의 중심부 두께이고,Tcc is the central thickness of the positive electrode active material layer,
Tax는 양극 집전체 x 위치에 대향하는 음극 집전체 상에 형성된 음극활물질층의 두께이고,Tax is the thickness of the negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector opposite the positive current collector x position,
Tac는 음극활물질층의 중심부 두께이다.Tac is the central thickness of the negative electrode active material layer.
종래에는 양극과 음극간의 용량 밸런스의 역전 현상 등 이차전지의 여러 성능 저하를 초래하는 전극의 슬라이딩부를 후처리로 제거하거나, 용량 밸런스를 맞추기 위해서 양극과 음극의 슬라이딩부 형상을 개질시키는 별도의 조작이 필요하였다. 본 발명에서는 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층과 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고, 제1 전극활물질층과 제2 전극활물질층이 모두 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있으므로 이러한 전극의 무지부의 소정 위치를 따라 절단함으로써 종래의 복잡한 후가공 공정을 하지 않고도, 생산성을 유지하면서 간이하게 양극과 음극의 용량비를 제어할 수 있게 되었다.Conventionally, the sliding part of the electrode, which causes various performance degradations of secondary batteries, such as the reversal of the capacity balance between the anode and the cathode, is removed through post-processing, or a separate operation is performed to modify the shape of the sliding part of the anode and the cathode to adjust the capacity balance. It was necessary. In the present invention, it includes a first electrode active material layer located on one side of the current collector and a second electrode active material layer located on the other side of the current collector, and both the first electrode active material layer and the second electrode active material layer border the uncoated region. Since it is formed in plural pieces spaced apart from each other, it is possible to easily control the capacity ratio between the anode and the cathode while maintaining productivity without performing the conventional complicated post-processing process by cutting the uncoated portion of the electrode along a predetermined position.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체는 양극(10), 음극(20), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(30)을 포함한다. 상기 양극(10)은 양극 집전체(11); 상기 양극 집전체(11)의 양면에 위치하며, 양극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 양극활물질층(12a, 12b)을 포함하고, 상기 음극(20)은 음극 집전체(21); 상기 음극 집전체(21)의 양면에 위치하며, 음극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 음극활물질층(21a, 21b)을 포함한다.Referring to Figure 1, an electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes an anode 10, a cathode 20, and a separator 30 interposed between the anode and the cathode. The positive electrode 10 includes a positive electrode current collector 11; Located on both sides of the positive electrode current collector 11, it includes positive electrode active material layers 12a and 12b containing positive electrode active material particles and a binder polymer, and the negative electrode 20 includes a negative electrode current collector 21; It is located on both sides of the negative electrode current collector 21 and includes negative electrode active material layers 21a and 21b containing negative electrode active material particles and a binder polymer.
이때, 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)와 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치와 서로 대향하는 음극 집전체 상의 대향 위치가 있을 때, 본 발명의 전극조립체는 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 한다.At this time, when there is a random position (x) on the positive electrode current collector and an opposing position on the negative electrode current collector opposite to the random position on the positive electrode current collector, the electrode assembly of the present invention is located at a random position on the positive electrode current collector. The N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at (x) and the negative electrode active material layer formed at opposite positions on the negative electrode current collector satisfies the following equation.
<식><expression>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
상기 식에서, In the above equation,
설계 N/P 비율은 양극의 단위 면적당 용량에 대한 음극의 단위 면적당 용량의 비율(%)을 의미한다. The design N/P ratio refers to the ratio (%) of the capacity per unit area of the cathode to the capacity per unit area of the anode.
또한, Tcx는 양극 집전체 x 위치에서의 양극활물질층의 두께이고, Tcc는 양극활물질층의 중심부 두께이고, Tax는 양극 집전체 x 위치에 대향하는 음극 집전체 상에 형성된 음극활물질층의 두께이며, Tac는 음극활물질층의 중심부 두께이다.In addition, Tcx is the thickness of the positive electrode active material layer at the positive current collector , Tac is the central thickness of the negative electrode active material layer.
상기 계산식에서 N/P 비율이 양극활물질층의 중심부 두께 대비 소정 위치의 두께의 비(Tcx/Tcc)에 대한 음극활물질층의 중심부 두께 대비 소정 위치의 두께의 비(Tax/Tac)의 비[(Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)]를 설계 N/P 비율과 곱하여 얻어지는데, 이렇게 계산하는 이유는 특정 위치에서의 활물질 양 비교를 생산현장에서도 빠르게 계산하여 즉시 판단할 수 있기 때문이다.[( Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)] is obtained by multiplying the design N/P ratio. The reason for calculating this is because the comparison of the amount of active materials at a specific location can be quickly calculated and judged immediately at the production site.
상기 N/P 비율은 100.1% 이상이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 N/P 비율은 100.1% 이상의 값에서 전극의 설계 목적에 따라서 적절하게 제어할 수 있고, 본 발명의 일 구현에에 따르면 상기 N/P 비율은 100.3% 이상일 수 있다. The N/P ratio is 100.1% or more. According to one embodiment of the present invention, the N/P ratio can be appropriately controlled according to the design purpose of the electrode at a value of 100.1% or more, and according to one embodiment of the present invention, the N/P ratio is 100.3% or more. You can.
상기 N/P 비율이 이러한 범위를 만족하는 경우에, 음극의 용량이 양극 보다 커서 충전 과정시 양극에서 보내준 리튬 이온을 음극이 전량 수용 가능하고, 그 결과 음극 표면에서 리튬 이온이 석출하고 수지상으로 성장하여 분리막을 찢거나, 반응성이 매우 큰 리튬 금속상으로 존재하여 외부의 환경에 의하여 쉽게 발화하는 문제가 방지되어 안전성이 개선된 이차전지를 제공할 수 있다.When the N/P ratio satisfies this range, the capacity of the negative electrode is larger than that of the positive electrode, so the negative electrode can accommodate all of the lithium ions sent from the positive electrode during the charging process, and as a result, lithium ions precipitate on the surface of the negative electrode and grow into dendrites. This prevents the problem of tearing the separator or easily igniting due to the external environment due to the highly reactive lithium metal phase, thereby providing a secondary battery with improved safety.
본 발명의 일 구현예에 따르면,According to one embodiment of the present invention,
상기 양극과 음극 중 적어도 1 이상은, At least one of the anode and cathode,
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서, 상기 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 점차 감소하는 슬라이딩부를 가지고, 상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부를 절단하여서 얻어질 수 있다.house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and containing electrode active material particles and a binder polymer; And an electrode including an uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located, wherein the electrode active material layer has a sliding portion at both end regions where the thickness of the active material layer gradually decreases, and the electrode active material layer has an uncoated portion. It can be obtained by cutting the uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode formed of a plurality of electrodes spaced apart from each other by a boundary.
도 2는 종래 기술에 따른 전극의 상면 및 단면의 모식도이다.Figure 2 is a schematic diagram of the top and cross section of an electrode according to the prior art.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 전극(100)은 집전체(110)의 적어도 일면에 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 전극활물질층(120)을 구비한다. 구체적으로 종래 기술에 따른 전극(100)은 집전체 (110)의 일면 및 타면에 전극활물질(120a, 120b)를 각각 구비한다. 이때 전극활물질(120a, 120b)의 내부에는 두께가 감소하는 골부나 무지부 없이 두께가 일정하게 평평한 구조를 가진다.Referring to FIG. 2, the electrode 100 according to the prior art is an electrode active material layer formed by coating at least one surface of the current collector 110 with a slurry containing an active material in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector). (120) is provided. Specifically, the electrode 100 according to the prior art includes electrode active materials 120a and 120b on one side and the other side of the current collector 110, respectively. At this time, the inside of the electrode active material (120a, 120b) has a flat structure with a constant thickness without valleys or no areas where the thickness decreases.
한편, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체에 적용되는 전극의 제조 공정 및 단면의 모식도이다.Meanwhile, Figure 3 is a schematic diagram of the manufacturing process and cross section of an electrode applied to an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체에 적용되는 전극(200)은 집전체(210)의 양측면에 각각 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 활물질층(220)을 구비한다.Referring to FIG. 3, the electrode 200 applied to the electrode assembly according to an embodiment of the present invention applies a slurry containing an active material to each side of the current collector 210 in the longitudinal direction (MD) of the electrode (or current collector). direction) and is provided with an active material layer 220 formed by coating.
이때, 상기 집전체(210)의 양면에 각각 위치하는 활물질층(220a, 220b)은 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있다. 즉, 상기 집전체의 타면에는 전극활물질층이 형성되지 않는 무지부가, 집전체의 타면 양단부에 위치하는 외측 무지부와, 제2 전극활물질층들 사이에 위치하는 내부 무지부로 구분될 수 있다. At this time, the active material layers 220a and 220b located on both sides of the current collector 210 are formed in plural pieces spaced apart from each other with an uncoated area as a boundary. That is, the uncoated area on which the electrode active material layer is not formed on the other surface of the current collector can be divided into an outer uncoated area located at both ends of the other surface of the current collector, and an internal uncoated area located between the second electrode active material layers.
구체적으로, 상기 전극(200)은 집전체(210)의 일측면에 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 제1 전극활물질층(220a)을 구비하고, 이때 제1 전극활물질층(220a)의 내부에는 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 2개로 형성되어 있는 구조를 가진다. 또한, 상기 집전체(210)의 타측에도 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 제2 전극활물질층(220b)을 구비하되, 이때 제2 전극활물질층(220b)도 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 2개로 형성되어 있는 구조를 가진다.Specifically, the electrode 200 has a first electrode active material layer 220a formed by coating a slurry containing an active material on one side of the current collector 210 in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector). It is provided, and at this time, the inside of the first electrode active material layer 220a has a structure formed of two parts spaced apart from each other with an uncoated area as a boundary. In addition, the other side of the current collector 210 is provided with a second electrode active material layer 220b formed by coating a slurry containing an active material in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector), wherein the second electrode The active material layer 220b also has a structure formed of two layers spaced apart from each other with an uncoated region as a boundary.
도 4 내지 7을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체가 종래 기술에 따른 전극조립체 대비하여 양극과 음극의 용량비, 즉 N/P 비율이 전극조립체의 전극 에지 영역에서도 역전되지 않고, 효과적으로 제어할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 이하 살펴보겠다.Referring to FIGS. 4 to 7, the capacity ratio of the anode and cathode, that is, the N/P ratio, of the electrode assembly according to an embodiment of the present invention is not reversed even in the electrode edge region of the electrode assembly compared to the electrode assembly according to the prior art, You can see that it can be controlled effectively. We will look at it below.
도 4는 종래 기술에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이고, 도 5는 도 4의 전극조립체의 N/P 비율의 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to the prior art, and Figure 5 is a graph showing the change in N/P ratio of the electrode assembly of Figure 4.
도 4의 종래 기술에 따른 전극조립체는 양극(300), 음극(400), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(500)을 포함하고, 상기 양극(300)은 양극 집전체(310)의 양면에 양극활물질층(320)을 구비하고, 상기 음극(400)은 음극 집전체(410)의 양면에 음극활물질층(420)을 구비한다. The electrode assembly according to the prior art of FIG. 4 includes a positive electrode 300, a negative electrode 400, and a separator 500 interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode 300 is the positive electrode current collector 310. It has a positive electrode active material layer 320 on both sides, and the negative electrode 400 has a negative electrode active material layer 420 on both sides of the negative electrode current collector 410.
종래 기술에 따른 전극조립체는 서로 대향하는 양극과 음극을 구비하고, 상기 양극과 음극은 전극활물질층의 코팅 공정 결과 불가피하게 전극활물질층의 단부 영역에서 활물질층의 두께가 점차로 감소하는 슬라이딩부를 가질 수 있다. The electrode assembly according to the prior art has an anode and a cathode facing each other, and the anode and the cathode inevitably have a sliding portion in which the thickness of the active material layer gradually decreases at the end region of the electrode active material layer as a result of the coating process of the electrode active material layer. there is.
예를 들어, 전극조립체의 에지 부분(단부 영역)에서 양극의 두께(양극활물질층의 두께)는 일정하게 동일하나, 음극은 단부 영역의 말단으로 갈수록 음극의 두께(음극활물질층의 두께)가 감소하는 슬라이딩 현상을 갖는 구조로 배치될 수 있다. For example, the thickness of the positive electrode (thickness of the positive electrode active material layer) is constant at the edge portion (end area) of the electrode assembly, but the thickness of the negative electrode (thickness of the negative electrode active material layer) decreases toward the end of the end area. It can be arranged in a structure that has a sliding phenomenon.
도 4와 같이 양극과 음극이 배치된 종래 기술에 따른 전극조립체의 경우에, 전극조립체의 중심부에 단부 방향쪽으로 거리에 따른 양극의 두께와 음극의 두께와, N/P 비율(양극 용량 대비 음극 용량의 비)의 변화를 나타낸 그래프인 도 5를 참조하면, 거리가 증가할수록 일정한 두께를 갖는 양극 두께와 달리 음극의 두께가 감소하여, N/P 비율도, 음극의 단부 영역으로 가면 100 % 미만으로 감소하여 양극과 음극의 용량비가 역전되는 현상이 발생하게 됨을 알 수 있다. 이 용량비가 역전이 되어 음극의 용량이 양극 보다 작은 경우 음극 표면에서 리튬 이온이 석출하고 수지상(dendrite)으로 성장하여 분리막을 찢거나, 반응성이 매우 큰 리튬 금속상으로 존재하여 외부의 환경에 의하여 쉽게 발화할 수 있어 안전성에 큰 문제가 될 수 있다. In the case of an electrode assembly according to the prior art in which an anode and a cathode are arranged as shown in Figure 4, the thickness of the anode and the cathode according to the distance from the center of the electrode assembly toward the end, and the N/P ratio (anode capacity to cathode capacity) Referring to FIG. 5, which is a graph showing the change in ratio, as the distance increases, unlike the anode thickness, which has a constant thickness, the thickness of the cathode decreases, and the N/P ratio decreases to less than 100% toward the end region of the cathode. It can be seen that the capacity ratio of the anode and cathode is reversed due to the decrease. When this capacity ratio is reversed and the capacity of the cathode is smaller than that of the anode, lithium ions precipitate on the surface of the cathode and grow into dendrites, which may tear the separator, or exist as a highly reactive lithium metal phase and be easily damaged by the external environment. It can ignite, which can be a major safety issue.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체의 단면의 모식도이고, 도 7은 도 6의 전극조립체의 N/P 비율의 변화를 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a schematic diagram of a cross section of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 is a graph showing the change in N/P ratio of the electrode assembly of Figure 6.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체는 집전체(610); 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층(620); 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극을 이용하여 제조될 수 있고, 구체적으로 이러한 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부의 소정 위치(S)를 절단하여서 얻어진 전극이 적용될 수 있다. Referring to FIG. 6, an electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a current collector 610; An electrode active material layer 620 located on both sides of the current collector and containing electrode active material particles and a binder polymer; And it can be manufactured using an electrode including an uncoated area (uncoated area) where the electrode active material layer is not located. Specifically, the non-coated area is located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode. An electrode obtained by cutting a predetermined position (S) of the part can be applied.
본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체는 양극(600), 음극(700), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(미도시)을 포함하고, 상기 양극(600)은 양극 집전체(610)의 양면에 양극활물질층(620)을 구비하고, 상기 음극(700)은 음극 집전체(710)의 양면에 음극활물질층(720)을 구비한다. 상기 대향하는 양극과 음극의 단부 영역에 모두 슬라이딩 구조를 가지게 되더라도, 전술한 바와 같이 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하도록 제어되는 경우에, 양극과 음극의 용량비가 역전되는 현상이 방지될 수 있다:An electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode 600, a negative electrode 700, and a separator (not shown) interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the positive electrode 600 includes a positive electrode current collector 610. ) is provided with a positive electrode active material layer 620 on both sides of the negative electrode 700, and the negative electrode 700 is provided with a negative electrode active material layer 720 on both sides of the negative electrode current collector 710. Even though both end regions of the opposing positive and negative electrodes have a sliding structure, a positive electrode active material layer formed at an arbitrary position (x) on the positive electrode current collector and a negative electrode active material layer formed at an opposing position on the negative electrode current collector as described above. When the N/P ratio of is controlled to satisfy the following equation, the phenomenon of reversing the capacity ratio of the anode and cathode can be prevented:
<식><expression>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
상기 식에서, 설계 N/P 비율, Tcx, Tcc, Tax, 및 Tac는 상술한 바와 같다.In the above equation, the design N/P ratio, Tcx, Tcc, Tax, and Tac are as described above.
즉, 도 7을 참조하면, 전극조립체의 중심부에서 단부 방향쪽으로 거리가 증가하여도 양극의 두께가 음극의 두께 보다 여전히 작은 값을 가지므로, 본 발명의 일 구현에에 따른 전극조립체의 N/P 비율(일점 쇄선으로 표시)도 N/P 비율 기준선(점선으로 표시, 100%) 보다 커서, 예를 들면 100.1% 보다 크게 제어될 수 있다.That is, referring to FIG. 7, even if the distance from the center of the electrode assembly increases toward the end, the thickness of the anode is still smaller than the thickness of the cathode, so the N/P of the electrode assembly according to one embodiment of the present invention The ratio (indicated by a dashed line) can also be controlled to be greater than the N/P ratio baseline (indicated by a dotted line, 100%), for example, greater than 100.1%.
전술한 바와 같이, 본 발명의 전극에서 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층은 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있다. As described above, in the electrode of the present invention, the second electrode active material layer located on the other side of the current collector is formed in plural pieces spaced apart from each other with a boundary between the uncoated regions.
즉, 상기 집전체의 타면에는 전극활물질층이 형성되지 않는 무지부가, 집전체의 타면 양단부에 위치하는 외측 무지부와, 제2 전극활물질층들 사이에 위치하는 내부 무지부로 구분될 수 있다. That is, the uncoated area on which the electrode active material layer is not formed on the other surface of the current collector can be divided into an outer uncoated area located at both ends of the other surface of the current collector, and an internal uncoated area located between the second electrode active material layers.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체에 적용되는 전극(600)은 집전체(610)의 양 측면에 위치하는 활물질층(620)을 구비하고, 상기 활물질층(620)은 상기 서로 이격되어 복수개 형성되어 있으며, 상기 활물질층(620) 의 이격되는 간격(d)는 집전체의 일면에서 외측 무지부를 제외한 길이 (복수의 활물질층과 내부 무지부가 위치하는 전체 길이) 기준으로 2.0% 이하, 또는 0.1 내지 2.0%, 또는 0.17 내지 1.5%, 또는 0.5 내지 1.0% 일 수 있다. 구체적으로, 상기 활물질층의 이격되는 간격(상기 서로 이격되어 있는 전극활물질층 사이의 무지부의 길이)은 5 mm 이하, 또는 0.5 내지 5 mm, 또는 1 내지 4 mm 일 수 있다.Referring to FIG. 8, the electrode 600 applied to the electrode assembly according to one embodiment of the present invention has an active material layer 620 located on both sides of the current collector 610, and the active material layer 620 are formed in plural pieces spaced apart from each other, and the spacing (d) between the active material layers 620 is based on the length excluding the outer uncoated portion on one side of the current collector (the total length where the plurality of active material layers and the inner uncoated portion are located). It may be 2.0% or less, or 0.1 to 2.0%, or 0.17 to 1.5%, or 0.5 to 1.0%. Specifically, the spacing between the active material layers (the length of the uncoated area between the electrode active material layers spaced apart from each other) may be 5 mm or less, or 0.5 to 5 mm, or 1 to 4 mm.
상기 활물질층의 이격되는 간격이 이러한 범위를 만족하는 경우에 이후 공정에서의 주행 및 공정성 측면에서 무지부가 없는 제품과 동등한 수준의 생산성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.When the spacing between the active material layers satisfies this range, it is possible to achieve the same level of productivity as a product without an uncoated region in terms of running and processability in subsequent processes.
상기 전극은 무지부 중의 소정 위치 예를 들어 S 위치에서 절단되어, 절단된 일 전극이 본 발명의 일 구현예에 따른 전극조립체를 구성하는 전극으로 적용될 수 있다.The electrode is cut at a predetermined position in the uncoated area, for example, at the S position, and the cut electrode can be applied as an electrode constituting an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 전극은 롤 형태로 권취될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the electrode may be wound in a roll shape.
본 발명에 있어서, 상기 전극은 양극 또는 음극일 수 있고, 상기 전극층은 양극 활물질층 또는 음극 활물질층일 수 있다. In the present invention, the electrode may be a positive electrode or a negative electrode, and the electrode layer may be a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer.
예를 들어, 상기 전극이 양극인 경우, 양극 활물질층에 포함되는 활물질은 양극 활물질로서, 리튬 함유 산화물일 수 있으며, 리튬 함유 전이금속 산화물이 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은, Lix(NiaCobMnc)O2(0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1), LixFePO4(0.5<x<1.3), LixCoO2(0.5<x<1.3), LixNiO2(0.5<x<1.3), LixMnO2(0.5<x<1.3), LixMn2O4(0.5<x<1.3), LixNi1-yCoyO2(0.5<x<1.3, 0<y<1), LixCo1-yMnyO2(0.5<x<1.3, 0≤y<1), LixNi1-yMnyO2(0.5<x<1.3, O≤y<1), Lix(NiaCobMnc)O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), LixMn2-zNizO4(0.5<x<1.3, 0<z<2), LixMn2-zCozO4(0.5<x<1.3, 0<z<2) 및 LixCoPO4(0.5<x<1.3)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으며, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물은 알루미늄(Al) 등의 금속이나 금속산화물로 코팅될수 도 있다. 또한, 상기 리튬 함유 전이금속 산화물 외에 황화물(sulfide), 셀렌화물(selenide) 및 할로겐화물(halide) 등도 사용될 수 있다.For example, when the electrode is a positive electrode, the active material included in the positive electrode active material layer may be a lithium-containing oxide, and a lithium-containing transition metal oxide may be preferably used. For example, the lithium-containing transition metal oxide is Li x (Ni a Co b Mn c )O 2 (0.5<x<1.3, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a +b+c= 1 ), Li x FePO 4 ( 0.5 < x < 1.3), Li <x<1.3), Li x Mn 2 O 4 (0.5 < x<1.3), Li x Ni 1-y Coy O 2 (0.5<x<1.3, 0<y<1), Li Mn y O 2 (0.5<x<1.3, 0≤y<1), Li x Ni 1-y Mn y O 2 (0.5<x<1.3, O≤y<1), Li x (Ni a Co b Mn c )O4(0.5<x<1.3, 0<a<2, 0<b<2, 0<c<2, a+b+c=2), Li x Mn 2-z Ni z O4(0.5<x <1.3, 0<z<2), Li x Mn 2-z Co z O 4 (0.5<x<1.3, 0<z<2) and Li x CoPO 4 (0.5<x<1.3) It may be any one or a mixture of two or more of these, and the lithium-containing transition metal oxide may be coated with a metal such as aluminum (Al) or a metal oxide. Additionally, in addition to the lithium-containing transition metal oxide, sulfide, selenide, and halide may also be used.
예를 들어, 상기 전극이 음극인 경우, 활물질층에 포함되는 음극 활물질로는, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; 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 복합산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SiO, SiO/C, SiO2 등의 실리콘계 산화물; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.For example, when the electrode is a negative electrode, the negative electrode active material included in the active material layer includes carbon such as non-graphitizable carbon and graphitic carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1 ) , Sn : Al, B, P, Si, elements of groups 1, 2, and 3 of the periodic table, halogen; metal complex oxides such as 0≤x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8); lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloy; tin-based alloy; Silicon-based oxides such as SiO, SiO/C, and SiO 2 ; 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 and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni based materials, etc. can be used.
본 발명의 일 구현예에 따른 전극은, 집전체; 및 상기 집전체의 적어도 일면에 위치하며, 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 활물질 슬러리가 적층되어 형성되는 영역인 활물질층 및 상기 활물질층이 미적층된 영역인 무지부를 구비할 수 있다.An electrode according to an embodiment of the present invention includes a current collector; and an active material layer located on at least one surface of the current collector, which is an area formed by stacking an active material slurry containing an active material, a conductive material, and a binder, and an uncoated area which is an area where the active material layer is not laminated.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 전극은 양극일 수 있고, 활물질은 양극 활물질일 수 있다. 이 경우, 양극 집전체는 일반적으로 약 3 내지 500 ㎛의 두께로 만들 수 있다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 양극 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. According to one embodiment of the present invention, the electrode may be a positive electrode, and the active material may be a positive electrode active material. In this case, the positive electrode current collector can generally be made to have a thickness of about 3 to 500 ㎛. This positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or the surface of aluminum or stainless steel. Surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc. can be used. The positive electrode current collector can increase the adhesion of the positive electrode active material by forming fine irregularities on its surface, and can be in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials.
또한, 본 발명에서 제1 활물질층 및 제2 활물질층에 포함되는 도전재는 통상적으로 양극 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 탄소계 화합물; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에서 제1 활물질층 및 제2 활물질층에 포함되는 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 슬러리 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. In addition, in the present invention, the conductive material included in the first active material layer and the second active material layer is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. These conductive materials are not particularly limited as long as they have conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon-based compounds such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; 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. In addition, in the present invention, the binder included in the first active material layer and the second active material layer is a component that assists the bonding of the active material and the conductive material and the bonding to the current collector, and is usually based on the total weight of the slurry containing the positive electrode active material. It is added in an amount of 1 to 50% by weight. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, and polyethylene. , polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butyrene rubber, fluorine rubber, and various copolymers.
예를 들어, 상기 전극이 음극인 경우, 상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또, 상기 음극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있으며, 양극 집전체와 마찬가지로, 상기 집전체 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다. 또한, 활물질층에 포함되는 상기 도전재 및 바인더는 앞서 양극에서 설명한 바와 동일한 것일 수 있다.For example, when the electrode is a negative electrode, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium. , fired carbon, surface treatment of copper or stainless steel with carbon, nickel, titanium, silver, etc., aluminum-cadmium alloy, etc. can be used. In addition, the negative electrode current collector may typically have a thickness of 3 to 500㎛, and like the positive electrode current collector, fine irregularities may be formed on the surface of the current collector to strengthen the bonding force of the negative electrode active material. For example, it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven materials. In addition, included in the active material layer The conductive material and binder may be the same as those previously described for the positive electrode.
본 발명의 일 측면에 따른 전극조립체의 제조방법은, The method for manufacturing an electrode assembly according to one aspect of the present invention is:
전극 집전체의 양면 상에 상기 집전체의 양측 단부에 인접한 상단 부위에 무지부가 형성되도록 전극층용 슬러리를 도포 및 건조하여 전극활물질층을 형성하는 단계로서, 상기 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 점차 감소하는 슬라이딩부를 가지고, 상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부를 포함하는 단계; A step of forming an electrode active material layer by applying and drying a slurry for an electrode layer on both sides of an electrode current collector so that an uncoated area is formed at the upper portion adjacent to both ends of the current collector, wherein the electrode active material layer has an active material layer on both end regions. It has a sliding portion whose thickness gradually decreases, and includes an uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode in which the electrode active material layer is formed in plural pieces spaced apart from each other with the uncoated portion as a boundary. step;
상기 전극층이 형성된 전극 집전체를 압연하는 단계; Rolling the electrode current collector on which the electrode layer is formed;
상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부 상의 소정 위치를 절단하여 전극을 준비하는 단계; 및preparing an electrode by cutting a predetermined position on the uncoated area located between the plurality of adjacent electrode active material layers; and
상기 준비된 전극을 양극 및 음극 중 적어도 1개 이상으로 하고, 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하는 단계;를 포함한다. It includes the step of using the prepared electrode as at least one of an anode and a cathode, and interposing a separator between the anode and the cathode.
상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 집전체의 양면에 위치하는 활물질층은 슬롯 다이(Slot die) 코팅의 경우 슬롯 다이 내부의 심(Shim)의 적정 설계를 통해서 슬롯 갭(Slot gap)에서 토출되는 슬러리의 유동을 막는 방법으로 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개의 전극활물질층으로 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 구현에에 따르면, 마이크로 그라비어(Micro gravure) 코팅방식의 경우, 복수의 그라비어 롤(Gravure Roll)을 사용하거나, 1개의 그라비어 롤에 필름을 부착하거나 또는 테이핑(Taping)을 하여 특정 부위의 메쉬(Mesh)에 액이 도포되는 것을 방지하는 방식으로도 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개의 전극활물질층을 형성할 수 있다.The active material layer located on both sides of the current collector along the longitudinal direction of the electrode is a slurry discharged from the slot gap through appropriate design of the shim inside the slot die in the case of slot die coating. As a method of preventing the flow of, it can be formed of a plurality of electrode active material layers spaced apart from each other bordering the uncoated area. In addition, according to one embodiment of the present invention, in the case of micro gravure coating method, a plurality of gravure rolls are used, a film is attached to one gravure roll, or taping is used. A plurality of electrode active material layers spaced apart from each other with an uncoated area as a boundary can be formed by preventing liquid from being applied to the mesh in a specific area.
상기 전극층이 형성된 전극 집전체를 압연하는 단계에서는 회전하는 두 개의 롤 사이로 전극 집전체를 통과시켜 두께를 가공할 수 있다.In the step of rolling the electrode current collector on which the electrode layer is formed, the thickness of the electrode current collector can be processed by passing the electrode current collector between two rotating rolls.
또한, 상기 무지부 상의 소정 위치를 절단하는 단계는 나이프 또는 레이저 방식의 슬리팅(Slitting) 등을 이용하여 실시 될 수 있다.Additionally, the step of cutting a predetermined position on the uncoated area may be performed using a knife or laser-type slitting.
본 발명의 전극과 함께 적용될 분리막으로는 특별히 제한되지 않는다. 상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되어 양극과 음극을 분리하고, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 통상 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다.The separator to be applied with the electrode of the present invention is not particularly limited. The separator is interposed between the anode and the cathode to separate the anode and the cathode, and a thin insulating film with high ion permeability and mechanical strength is used. Anything that is normally used as a separator in secondary batteries can be used without any particular restrictions. Specifically, porous polymer films, for example, porous polymer films made of polyolefin polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or these. A laminated structure of two or more layers may be used. In addition, conventional porous non-woven fabrics, for example, non-woven fabrics made of high melting point glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, etc., may be used.
또한, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 무기물 입자, 바인더 고분자, 또는 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물이 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다. 아울러, 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다. Additionally, a separator coated with inorganic particles, binder polymer, or a mixture of inorganic particles and binder polymer may be used to ensure heat resistance or mechanical strength, and may optionally be used in a single-layer or multi-layer structure. In addition, when a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.
본 발명의 일 측면에 따르면 전술한 전극조립체를 구비한 이차전지가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a secondary battery including the above-described electrode assembly is provided.
본 발명의 일 구현예에 있어서 상기 이차전지는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차 전지일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the secondary battery may be a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.
실시예 1Example 1
양극 활물질로 Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2 96.5 중량부, 도전재로 10 nm의 직경과 50 ㎛의 길이를 가진 탄소나노튜브 (번들형) 1 중량부, 불소계 바인더 고분자로 폴리비닐리덴 플루오라이드 (polyvinylidene fluoride) 2.5 중량부로 N-메틸-2-피롤리돈(NMP, N-Methyl-2-Pyrrolidinone) 용매에 고형분 45 wt%가 되도록 혼합하여 슬러리를 제조하였다. nobilta 기기(Hosokawa社)를 사용하여 1800 rpm에서 25분간 혼합시켰다. 그 뒤, 상기 혼합물에 250 N의 전단력을 가하여(Nobilta(Hosokawa micron社)) 양극 활물질층 형성용 슬러리(양극 슬러리)를 제조하였다. 96.5 parts by weight of Li[Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 ]O 2 as the positive electrode active material, 1 part by weight of carbon nanotubes (bundled type) with a diameter of 10 nm and a length of 50 ㎛ as a conductive material, and polyvinylidene as a fluorine-based binder polymer. A slurry was prepared by mixing 2.5 parts by weight of polyvinylidene fluoride in N-Methyl-2-Pyrrolidinone (NMP) solvent to have a solid content of 45 wt%. The mixture was mixed at 1800 rpm for 25 minutes using a nobilta device (Hosokawa). Afterwards, a shear force of 250 N was applied to the mixture (Nobilta (Hosokawa micron)) to prepare a slurry for forming a positive electrode active material layer (positive electrode slurry).
전체 폭이 602mm이고 두께가 15㎛인 알루미늄 호일(Foil)의 양 측에 각각 17.5mm의 무지부를 갖고, 그 안쪽에 282mm의 코팅폭과 정 중앙에 3mm의 무지부폭을 갖는 패턴을 설계하였다. 해당 패턴을 형성하기 위해, 슬롯 다이(Slot die) 내부에 장착되는 심(Shim) 가운데에 폭이 11.5mm에 해당하는 보조 살을 설계하여 슬롯 갭(Slot gap) 사이로 토출되는 슬러리의 유동을 방해했다. 상기 심은 2.0mm의 두께인 것을 사용했고, 파일롯(Pilot) 라인에서 50m/min의 속도로 상기 슬러리를 코팅하였으며, 코팅된 슬러리의 두께, 즉 (Wet)상태의 두께는 약 250㎛였다. A pattern was designed with an uncoated area of 17.5 mm on each side of an aluminum foil with a total width of 602 mm and a thickness of 15 ㎛, a coating width of 282 mm inside, and an uncoated area width of 3 mm in the center. To form the pattern, an auxiliary spoke with a width of 11.5 mm was designed in the center of the shim mounted inside the slot die to impede the flow of slurry discharged between the slot gaps. . The shim was used with a thickness of 2.0 mm, and the slurry was coated at a speed of 50 m/min in a pilot line. The thickness of the coated slurry, that is, the thickness in the wet state, was about 250 μm.
이렇게 코팅된 전극(양극)을 건조/주행과정을 거쳐 리와인더(Rewinder)에서 권취하여 점보 롤(Jumbo roll) 형태로 생산하였다. 이후 압연 공정으로 이동하여, 언와인더(Unwinder)의 권출 방향 및 압연 강도와 속도를 변경하여 주행중 무지부 주름이 발생하지 않고, 슬리팅(Slitting) 공정에 문제가 없음을 확인하였으며, 최종적으로 전극(양극)을 제조하였다. The electrode (anode) coated in this way went through a drying/driving process and was wound up in a rewinder to be produced in the form of a jumbo roll. Afterwards, we moved to the rolling process and changed the unwinder's unwinding direction and rolling intensity and speed to confirm that no wrinkles were generated during running and that there were no problems with the slitting process. Finally, the electrode (Anode) was manufactured.
실시예 1에서 제조된 전극에 대한 사진을 도 11 및 도 12에 나타내었다.Photographs of the electrode manufactured in Example 1 are shown in Figures 11 and 12.
도 11은 압연 공정시 주름이 미발생한 전극의 사진이고, 도 12는 슬리팅 공정시 단선이 미발생하고 절단면이 양호한 전극의 사진이다.Figure 11 is a photograph of an electrode in which no wrinkles occurred during the rolling process, and Figure 12 is a photograph of an electrode in which no disconnection occurred during the slitting process and a good cut surface.
실시예 2Example 2
실시예 1과 동일한 조성의 설계로 전체 폭이 600mm인 알루미늄 호일의 양 측에 각각 17.5mm의 무지부를 갖고, 그 안쪽에 282mm의 코팅폭과 정 중앙에 1mm의 무지부폭을 갖는 패턴을 설계하였다. 해당 패턴을 형성하기 위해, 슬롯 다이 내부에 장착되는 심 가운데에 7.5mm에 해당하는 보조 살을 설계하여 슬롯 갭 사이로 토출되는 슬러리의 유동을 방해했다. 상기 심은 2.0mm의 두께인 것을 사용했고, 파일롯(Pilot) 라인에서 50m/min의 속도로 상기 슬러리를 코팅하였으며, 코팅된 슬러리의 두께, 즉 (Wet)상태의 두께는 약 250㎛였다.Using the same composition design as Example 1, a pattern was designed with uncoated areas of 17.5 mm on each side of an aluminum foil with a total width of 600 mm, a coating width of 282 mm on the inside, and an uncoated area of 1 mm in the center. To form the pattern, an auxiliary spoke measuring 7.5 mm was designed in the center of the seam mounted inside the slot die to impede the flow of slurry discharged between the slot gaps. The shim was used with a thickness of 2.0 mm, and the slurry was coated at a speed of 50 m/min in a pilot line. The thickness of the coated slurry, that is, the thickness in the wet state, was about 250 μm.
이렇게 코팅된 전극(양극)을 건조/주행과정을 거쳐 리와인더(Rewinder)에서 권취하여 점보 롤(Jumbo roll) 형태로 생산하였다. 이후 압연 공정으로 이동하여, 언와인더(Unwinder)의 권출 방향 및 압연 강도와 속도를 변경하여 주행중 무지부 주름이 발생하지 않고, 슬리팅(Slitting) 공정에 문제가 없음을 확인하였으며, 최종적으로 전극(양극)을 제조하였다. The electrode (anode) coated in this way went through a drying/driving process and was wound up in a rewinder to be produced in the form of a jumbo roll. Afterwards, we moved to the rolling process and changed the unwinder's unwinding direction and rolling intensity and speed to confirm that no wrinkles were generated during running and that there were no problems with the slitting process. Finally, the electrode (Anode) was manufactured.
비교예 1Comparative Example 1
폭이 598mm인 호일의 양 측에 각각 17.5mm의 무지부를 갖고, 그 안쪽에는 563mm의 코팅폭을 갖는 단일 패턴으로 코팅하였으며, 슬롯 다이 내부에 장착되는 심도 별도의 살을 갖지 않아 슬롯 갭에서 균일하게 슬러리가 토출된 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전극(양극)을 제조하였다. There is a 17.5mm uncoated area on both sides of the 598mm wide foil, and the inside is coated with a single pattern with a coating width of 563mm. The core installed inside the slot die does not have separate ribs, so it is evenly distributed in the slot gap. An electrode (anode) was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the slurry was discharged.
이렇게 생산된 전극은, 도 4 및 도 5에서 도시된 바와 같이 전극 조립체에서 음극과 대면하는 위치에 N/P 역전이 발생하는 구간을 가졌다.The electrode produced in this way had a section where N/P reversal occurred at a position facing the cathode in the electrode assembly, as shown in FIGS. 4 and 5.
비교예 1에서 제조된 전극에 대한 사진을 도 9 및 도 10에 나타내었다.Photographs of the electrode manufactured in Comparative Example 1 are shown in Figures 9 and 10.
도 9는 압연 공정시 주름이 발생한 전극의 사진이고, 도 10은 슬리팅 공정시 단선이 발생하고 절단면이 불균일한 전극의 사진이다.Figure 9 is a photograph of an electrode in which wrinkles occurred during the rolling process, and Figure 10 is a photograph of an electrode in which a break occurred during the slitting process and the cut surface was uneven.
Claims (8)
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)와 상기 양극 집전체 상의 임의의 위치와 서로 대향하는 음극 집전체 상의 대향 위치가 있을 때,
상기 양극 집전체 상의 임의의 위치(x)에 형성된 양극활물질층과 상기 음극 집전체 상의 대향 위치에 형성된 음극활물질층의 N/P 비율이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체:
<식>
N/P 비율 = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc) X (설계 N/P 비율)(%) ≥ 100.1 (%)
상기 식에서,
설계 N/P 비율은 양극의 단위 면적당 용량에 대한 음극의 단위 면적당 용량의 비율(%)을 의미하고,
Tcx는 양극 집전체 x 위치에서의 양극활물질층의 두께이고,
Tcc는 양극활물질층의 중심부 두께이고,
Tax는 양극 집전체 x 위치에 대향하는 음극 집전체 상에 형성된 음극활물질층의 두께이고,
Tac는 음극활물질층의 중심부 두께이다.An electrode assembly including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode,
When there is a random position (x) on the positive electrode current collector and an opposing position on the negative electrode current collector opposite to the random position on the positive electrode current collector,
An electrode assembly characterized in that the N/P ratio of the positive electrode active material layer formed at an arbitrary position (x) on the positive electrode current collector and the negative electrode active material layer formed at an opposite position on the negative electrode current collector satisfies the following equation:
<expression>
N/P ratio = (Tax/Tac)/(Tcx/Tcc)
In the above equation,
The design N/P ratio refers to the ratio (%) of the capacity per unit area of the cathode to the capacity per unit area of the anode,
Tcx is the thickness of the positive electrode active material layer at the positive electrode current collector x position,
Tcc is the central thickness of the positive electrode active material layer,
Tax is the thickness of the negative electrode active material layer formed on the negative electrode current collector opposite the positive current collector x position,
Tac is the central thickness of the negative electrode active material layer.
상기 N/P 비율이 100.3% 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.In paragraph 1:
An electrode assembly characterized in that the N/P ratio is 100.3% or more.
상기 양극과 음극 중 적어도 1 이상이,
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서, 상기 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 점차 감소하는 슬라이딩부를 가지고, 상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 전극의 길이 방향을 따라서 상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부를 절단하여서 얻어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.In paragraph 1:
At least one of the anode and cathode,
house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and containing electrode active material particles and a binder polymer; And an electrode including an uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located, wherein the electrode active material layer has a sliding portion at both end regions where the thickness of the active material layer gradually decreases, and the electrode active material layer has an uncoated portion. An electrode assembly, characterized in that it is obtained by cutting the uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode formed of a plurality of electrodes spaced apart from each other by a boundary.
상기 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 2개로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극조립체.In paragraph 3,
An electrode assembly, characterized in that the electrode active material layer is formed in two pieces spaced apart from each other with an uncoated portion as a boundary.
상기 서로 이격되어 있는 전극활물질층 사이의 무지부의 길이가 5 mm 이하인 것을 특징으로 하는 전극조립체.In paragraph 3,
An electrode assembly, characterized in that the length of the uncoated portion between the electrode active material layers spaced apart from each other is 5 mm or less.
상기 전극층이 형성된 전극 집전체를 압연하는 단계;
상기 이웃한 복수개의 전극활물질층 사이에 위치하는 무지부 상의 소정 위치를 절단하여 전극을 준비하는 단계; 및
상기 준비된 전극을 양극 및 음극 중 적어도 1개 이상으로 하고, 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하는 단계;를 포함하는 제1항의 전극조립체의 제조방법.A step of forming an electrode active material layer by applying and drying a slurry for an electrode layer on both sides of an electrode current collector so that an uncoated area is formed at the upper portion adjacent to both ends of the current collector, wherein the electrode active material layer has an active material layer on both end regions. It has a sliding portion whose thickness gradually decreases, and includes an uncoated portion located between the plurality of adjacent electrode active material layers along the longitudinal direction of the electrode in which the electrode active material layer is formed in plural pieces spaced apart from each other with the uncoated portion as a boundary. step;
Rolling the electrode current collector on which the electrode layer is formed;
preparing an electrode by cutting a predetermined position on the uncoated area located between the plurality of adjacent electrode active material layers; and
The method of manufacturing the electrode assembly of claim 1, comprising the step of forming the prepared electrode into at least one of an anode and a cathode, and interposing a separator between the anode and the cathode.
상기 이차전지가 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
In clause 7,
A secondary battery, characterized in that the secondary battery is a lithium secondary battery.
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