KR20230174100A - Electrode and secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서,
상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층이 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 포함하고,
상기 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 바닥점까지 연결한 표면 곡선이 2개의 변곡점을 가지고,
상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극이 제시된다. house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and including 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,
A first electrode active material layer located on one surface of the current collector includes one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode,
A surface curve connected from the highest point to the bottom of the valley observed in a vertical cross-section of the first electrode active material layer has two inflection points,
An electrode is presented, wherein 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 an uncoated region as a boundary.
Description
본 발명은 전극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 안전성이 개선된 전극 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode and a secondary battery including the same. More specifically, it relates to electrodes with improved safety and secondary batteries containing 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 전극 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide an electrode 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,
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서,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,
상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층이 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 포함하고,A first electrode active material layer located on one surface of the current collector includes one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode,
상기 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 바닥점까지 연결한 표면 곡선이 2개의 변곡점을 가지고,A surface curve connected from the highest point to the bottom of the valley observed in a vertical cross-section of the first electrode active material layer has two inflection points,
상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.An electrode is provided, wherein a plurality of second electrode active material layers located on the other surface of the current collector are formed in plural pieces spaced apart from each other with a boundary between the uncoated regions.
제2 구현예에 따르면, 제1 구현예에서, According to the second embodiment, in the first embodiment,
상기 제1 전극활물질층의 골부와 제2 전극활물질층의 사이에 위치하는 무지부는 서로 위치가 일치하거나 또는 적어도 일부가 겹치는 영역이 있을 수 있다.The uncoated portions located between the valleys of the first electrode active material layer and the second electrode active material layer may have identical positions or may have areas where at least a portion of them overlaps.
제3 구현예에 따르면, 제1 구현예 또는 제2 구현예에서, According to a third embodiment, in the first or second embodiment,
상기 전극이 롤 형태로 권취되어 있을 수 있다.The electrode may be wound in a roll shape.
제4 구현예에 따르면, According to the fourth embodiment,
집전체; 상기 집전체의 일면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 제1 전극활물질층; 및 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고,house collector; a first electrode active material layer located on one side of the current collector and including electrode active material particles and a binder polymer; And a second electrode active material layer located on the other side of the current collector,
상기 제1 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부를 가지고, The first electrode active material layer has sliding portions at both end regions where the thickness of the active material layer decreases,
상기 제1 전극활물질층의 일 단부에는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 일 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제1 슬라이딩부와, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에 수직 경사면을 가지고,An uncoated portion (uncoated portion) is not connected to one end of the first electrode active material layer, and the one end region is perpendicular to a first sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases and an end of the first sliding portion. With a slope,
상기 제1 전극활물질층의 타 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있고, 상기 타 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제2 슬라이딩부를 가지고,An uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located is connected to the other end of the first electrode active material layer, and the other end region has a second sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases,
상기 제1 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 활물질층의 끝점까지 연결한 표면 곡선이 1개의 변곡점을 가지고,A surface curve connected from the highest point of the valley observed in a vertical cross-section to the longitudinal direction of the first electrode active material layer to the end point of the active material layer has one inflection point,
상기 제2 전극활물질층의 양 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다. An electrode is provided, wherein uncoated areas where the electrode active material layer is not located are connected to both ends of the second electrode active material layer.
제5 구현예에 따르면, 제4 구현예에서,According to a fifth embodiment, in a fourth embodiment,
상기 제1 슬라이딩부의 표면 곡선이 하기 식을 만족할 수 있다.The surface curve of the first sliding part may satisfy the following equation.
<식><expression>
80°≤ 기울기 AB의 각도 ≤ 90° 80°≤ Angle of tilt AB ≤ 90°
0°≤ 기울기 BC의 각도 ≤ 5°0°≤ Angle of tilt BC ≤ 5°
상기 식에서,In the above equation,
기울기 AB의 각도는 TA와 TB를 연결하는 직선의 기울기 각도이고, 기울기 BC의 각도는 TB와 TC를 연결하는 직선의 기울기의 각도이고,The angle of the slope AB is the slope angle of the straight line connecting TA and TB, the angle of slope BC is the angle of the slope of the straight line connecting TB and TC,
상기 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선에서 TA는 표면곡선의 최고점이고, TB는 표면곡선의 변곡점이고, In the surface curve connected from the highest point of the first sliding portion to the end, TA is the highest point of the surface curve, TB is the inflection point of the surface curve,
TC는 표면곡선의 말단점이다.TC is the end point of the surface curve.
제6 구현예에 따르면, According to the sixth embodiment,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 양극이 제4 구현예 또는 제5 구현예의 전극인 것을 특징으로 하는 전극조립체가 제공된다.An electrode assembly is provided, including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, wherein the anode is the electrode of the fourth or fifth embodiment.
제7 구현예에 따르면, According to the seventh embodiment,
제6 구현예의 전극조립체를 포함하는 이차전지가 제공된다.A secondary battery including the electrode assembly of the sixth embodiment 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 전극은 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층과 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고, 일 측면에는 전극의 길이 방향을 따라 제1 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 구비하고, 타 측면에는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있으므로, 이 골부를 따라 전극의 길이 방향으로 절단하게 되면 상기 제1 전극활물질층의 일 단부에는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 일 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제1 슬라이딩부와, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에 수직 경사면을 가지고, 상기 제1 전극활물질층의 타 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있고, 상기 제2 전극활물질층의 양 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부가 연결되어 있는 전극을 얻게 되고, 이러한 전극을 양극에 적용한 결과, 전극층의 단부(에지)영역에서 양극과 음극의 용량 균형(N/P balance)의 역전 현상을 방지하여, 전지 안전성을 개선할 수 있다.An electrode according to an embodiment of the present invention includes a first electrode active material layer located on one side of a current collector and a second electrode active material layer located on the other side of the current collector, and an electrode active material layer located on one side along the longitudinal direction of the electrode. 1. One or more continuous valleys of decreasing thickness are provided inside the electrode active material layer, and on the other side, the second electrode active material layer is formed in plural pieces spaced apart from each other with a border of the uncoated region, so the length of the electrode along this valley is When cut in this direction, the uncoated portion (uncoated portion) is not connected to one end of the first electrode active material layer, and the one end region includes a first sliding portion in which the thickness of the active material layer gradually decreases, and the first sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases. It has a vertical slope at the end of the sliding portion, and an uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located is connected to the other end of the first electrode active material layer, and electrode active material is attached to both ends of the second electrode active material layer. An electrode is obtained in which the uncoated area where the layer is not located is connected, and as a result of applying this electrode to the anode, the reversal phenomenon of the capacity balance (N/P balance) of the anode and the cathode at the end (edge) region of the electrode layer is prevented. Battery safety can be improved.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극은 일 측면에는 전극의 길이 방향을 따라 제1 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 구비하고, 타 측면에는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있으므로, 양측에 무지부를 갖는 패턴 대비 후공정 공정성 측면에서 안정적인 구조를 가질 수 있다. 즉 양측에 무지부를 갖는 패턴의 경우에 집전체(예를 들어 금속 호일)만 있는 영역을 구비하게 되므로, 압연 및 슬리팅 공정에서 주름 발생 빈도가 높으며 주름 불량에 의해 슬리팅(Sliting) 공정성이 저하될 수 있고, 또한, 제2 전극 활물질층의 슬라이딩부를 제어하는데 유리한 효과를 발휘할 수 있다. In addition, the electrode according to one embodiment of the present invention has one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the first electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode on one side, and a second electrode active material layer on the other side. Since this uncoated area is formed in plural pieces spaced apart from each other as a boundary, it can have a stable structure in terms of post-process fairness compared to a pattern with uncoated areas on both sides. That is, in the case of a pattern with uncoated areas on both sides, there is an area with only a current collector (e.g., metal foil), so the frequency of wrinkles occurring during the rolling and slitting process is high, and the slitting fairness is reduced due to wrinkle defects. It can also be effective in controlling the sliding portion of the second electrode active material layer.
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 종래 기술에 따른 전극의 상면 및 단면의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 상면 및 단면의 모식도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 제1 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면의 모식도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3a 내지 도 3c의 각각에 대해서 골부의 최고점(Ta), 변곡점(Tb), 및 바닥점(Tc)을 표시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 제1 전극활물질층의 수식 단면의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예 따른 전극조립체의 모식도이다.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 the top and cross section of an electrode according to the prior art.
Figure 2 is a schematic diagram of the top surface and cross section of an electrode according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are schematic diagrams of vertical cross-sections in the longitudinal direction of the first electrode active material layer of an electrode according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are schematic diagrams showing the highest point (Ta), inflection point (Tb), and bottom point (Tc) of the valley for each of FIGS. 3A to 3C.
Figure 5 is a schematic diagram of a modified cross-section of the first electrode active material layer of an electrode according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
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,
집전체; 상기 집전체의 양면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 전극활물질층; 및 상기 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)를 포함하는 전극으로서,house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and including 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,
상기 전극활물잘층이 상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층과 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고,The electrode active material layer 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,
상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층이 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 포함하고,A first electrode active material layer located on one surface of the current collector includes one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode,
상기 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 바닥점까지 연결한 표면 곡선이 2개의 변곡점을 가지고,A surface curve connected from the highest point to the bottom of the valley observed in a vertical cross-section of the first electrode active material layer has two inflection points,
상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.An electrode is provided, wherein a plurality of second electrode active material layers located on the other surface of the current collector are formed in plural pieces spaced apart from each other with a boundary between the uncoated regions.
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, 일 측면에는 전극의 길이 방향을 따라 제1 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 구비하고, 타 측면에는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있으므로 이러한 전극의 골부의 소정 위치를 따라 절단함으로써 종래의 복잡한 후가공 공정을 하지 않고도, 생산성을 유지하면서 간이하게 음극과 양극의 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 on one side is located inside the first electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode. It is provided with one or more continuous valleys of decreasing thickness, and on the other side, the second electrode active material layer is formed in plural pieces spaced apart from each other with a border of the uncoated region, so that the conventional complex post-processing is performed by cutting along the predetermined position of the valleys of these electrodes. It became possible to easily control the capacity ratio of the cathode and anode while maintaining productivity without performing any processing.
도 1은 종래 기술에 따른 전극의 상면 및 단면의 모식도이다.1 is a schematic diagram of the top and cross section of an electrode according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전극(10)은 집전체(11)의 적어도 일면에 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 전극활물질층(12)을 구비한다. 구체적으로 종래 기술에 따른 전극(10)은 집전체 (11)의 일면 및 타면에 전극활물질(12a, 12b)를 각각 구비한다. 이때 전극활물질(12a, 12b)의 내부에는 두께가 감소하는 골부 없이 두께가 일정하게 평평한 구조를 가진다.Referring to FIG. 1, the electrode 10 according to the prior art is an electrode active material layer formed by coating at least one surface of the current collector 11 with a slurry containing an active material in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector). (12) is provided. Specifically, the electrode 10 according to the prior art is provided with electrode active materials 12a and 12b on one side and the other side of the current collector 11, respectively. At this time, the inside of the electrode active materials 12a and 12b has a flat structure with a constant thickness without valleys where the thickness decreases.
한편, 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 상면 및 단면의 모식도이다. Meanwhile, Figure 2 is a schematic diagram of the top surface and cross section of an electrode according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극(20)은 집전체(21)의 일측(Top 면)에 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 제1 전극활물질층(22)을 구비하고, 이때 제1 전극활물질층(22)의 내부에는 두께가 감소하는 연속되는 하나의 골부를 포함하는 구조를 가진다. 또한, 상기 집전체(21)의 타측(Back 면)에도 활물질을 포함하는 슬러리를 전극(또는 집전체)의 길이방향(MD 방향)으로 코팅하여 형성된 제2 전극활물질층(23)을 구비하되, 이때 제2 전극활물질층(23)은 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 2개로 형성되어 있는 구조를 가진다.Referring to FIG. 2, the electrode 20 according to an embodiment of the present invention applies a slurry containing an active material to one side (top side) of the current collector 21 in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector). It is provided with a first electrode active material layer 22 formed by coating with , and at this time, the inside of the first electrode active material layer 22 has a structure including one continuous valley with a decreasing thickness. In addition, the other side (back side) of the current collector 21 is provided with a second electrode active material layer 23 formed by coating a slurry containing an active material in the longitudinal direction (MD direction) of the electrode (or current collector), At this time, the second electrode active material layer 23 has a structure formed of two layers spaced apart from each other with an uncoated region as a boundary.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 제1 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면의 모식도로서, 제1 전극활물질층 양단의 슬라이딩부를 제외한 내부를 도시한 것이다. 3A to 3C are schematic diagrams of vertical cross-sections in the longitudinal direction of the first electrode active material layer of an electrode according to an embodiment of the present invention, showing the interior excluding the sliding portions at both ends of the first electrode active material layer.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극의 제1 전극활물질층은 그 내부의 일 위치에 두께가 감소된 하나의 골부를 가지고 있다. Referring to FIGS. 5A to 5C, the first electrode active material layer of the electrode according to one embodiment of the present invention has one valley of reduced thickness at a location inside the first electrode active material layer.
도 6a 내지 도 6c는 도 5a 내지 도 5c의 각각에 대해서 골부의 최고점(Ta), 변곡점(Tb), 및 바닥점(Tc)을 표시한 모식도이다. FIGS. 6A to 6C are schematic diagrams showing the highest point (Ta), inflection point (Tb), and bottom point (Tc) of the valley for each of FIGS. 5A to 5C.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극에서 제1 전극활물질층의 골부는 제1 전극활물질층의 수직 단면을 기준으로 살펴볼 때, 제1 전극활물질층의 두께가 감소하기 전의 최고 높이를 갖는 지점, 즉 최고점(Ta)에서 시작하여 변곡점(Tb)을 거쳐서 골부의 바닥점(Tc)에 이르고, 다시 변곡점(Tb)과 최고점(Ta)으로 이어질 수 있다.Specifically, in the electrode according to one embodiment of the present invention, the valley portion of the first electrode active material layer has the highest height before the thickness of the first electrode active material layer decreases when viewed based on the vertical cross-section of the first electrode active material layer. It can start from a point, that is, the highest point (Ta), go through the inflection point (Tb), reach the bottom point (Tc) of the valley, and then continue to the inflection point (Tb) and the highest point (Ta).
따라서, 상기 최고점(Ta)과 변곡점(Tb)는 골부 내에 각각 두 개씩 위치할 수 있다. Accordingly, the highest point (Ta) and the inflection point (Tb) may be located two each within the valley.
상기 골부의 최고점(Ta)은 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 제1 전극활물층의 두께가 감소된 골부의 영역을 구획하는 양단의 최고 높이 위치라고 볼 수 있다.The highest point (Ta) of the valley can be viewed as the highest height position at both ends of the vertical cross-section of the first electrode active material layer that defines the region of the valley where the thickness of the first electrode active material layer is reduced.
또한, 상기 골부의 변곡점(Tb)은 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 골부의 표면 곡선이 볼록에서 수평면으로 변하는 지점, 또는 볼록에서 오목으로 변하는 지점, 또는 볼록에서 또 다른 볼록으로 변하는 지점일 수 있다. In addition, the inflection point (Tb) of the valley may be a point at which the surface curve of the valley changes from a convex to a horizontal plane in a vertical cross-section of the first electrode active material layer, a point at which it changes from a convex to a concave, or a point at which it changes from a convex to another convex. there is.
상기 골부의 바닥점(Tc)은 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 골부의 표면 곡선이 변곡점(Tb)를 지나서 연결되는 수평면, 오목면, 또는 또 다른 볼록면 중 어느 일 위치의 지점일 수 있다. 이때, 골부의 바닥점(Tc)은 도 5에서 후술하는 바와 같이 본 발명의 제2 측면에 따른 전극(20')을 얻기 위하여 본 발명의 제1 측면에 따른 전극(20)의 제1 전극활물질층 내부의 골부의 소정 위치를 절단할 때 경계점이 될 수 있다.The bottom point (Tc) of the valley may be a point at any one of a horizontal plane, a concave surface, or another convex surface where the surface curve of the valley passes through the inflection point (Tb) in the vertical cross-section of the first electrode active material layer. . At this time, the bottom point (Tc) of the valley is determined by using the first electrode active material of the electrode 20 according to the first aspect of the present invention in order to obtain the electrode 20' according to the second aspect of the present invention, as described later in FIG. 5. It can be a boundary point when cutting a predetermined location of the valley inside the layer.
이와 같이, 상기 골부의 단면 형상이 이러한 2개의 변곡점(Tb)을 가짐으로써, 변곡점(Tb)의 위치를 제어하여, 골부의 폭을 제어할 수 있고, 이를 통해 용량감소 범위를 최소화 하는 범위 내에서 안정성을 개선할 수 있다. As such, the cross-sectional shape of the valley has these two inflection points (Tb), so that by controlling the position of the inflection point (Tb), the width of the valley can be controlled within the range of minimizing the range of capacity reduction. Stability can be improved.
또 변곡점(Tb) 제어를 통해 대면위치에서의 NP 역전을 방지하며, 골부의 폭의 범위를 최소화 할 수 있다. 추가로 바닥점(Tc)의 두께는 압연이 될 수 있는 수준 이상으로 설정하여 미압연 구간이 없도록 하며, 이를 통해 국부적으로 접착력이 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 이때, 압연율은 하기 식으로 정의될 수 있다. 참고로, 바닥점(Tc)의 두께 (F)가 압연두께보다 낮을 경우 미압연이 발생할 수 있다.In addition, by controlling the inflection point (Tb), NP reversal can be prevented in the face-to-face position, and the range of the width of the valley can be minimized. Additionally, the thickness of the bottom point (Tc) is set above a level that can be rolled to ensure that there are no unrolled sections, and this prevents local lowering of adhesion. At this time, the rolling rate can be defined by the following equation. For reference, if the thickness (F) of the bottom point (Tc) is lower than the rolling thickness, non-rolling may occur.
압연율 = 압연두께 / 코팅두께 * 100%, Rolling rate = rolling thickness / coating thickness * 100%,
본 발명의 전극에서 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층은 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있다. 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 an uncoated region as a boundary.
즉, 상기 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.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 서로 이격되어 복수개 형성되는 제2 전극활물질층의 이격되는 간격은 집전체의 타면에서 외측 무지부를 제외한 길이 (제2 전극활물질층과 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.According to one embodiment of the present invention, the space between the plurality of second electrode active material layers spaced apart from each other is the length of the other surface of the current collector excluding the outer uncoated portion (the total length where the second electrode active material layer and the inner uncoated portion are located) ) 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 제2 전극활물질층의 이격되는 간격이 이러한 범위를 만족하는 경우에 이후 공정에서의 주행 및 공정성 측면에서 무지부가 없는 제품(NP 비율 역전의 문제가 있는 제품)과 동등한 수준의 생산성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.If the spacing between the second electrode active material layers satisfies this range, it is possible to secure productivity equivalent to that of a product without a coated area (a product with a problem of NP ratio reversal) in terms of running and fairness in the subsequent process. It can be effective.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극활물질층의 골부와 제2 전극활물질층의 사이에 위치하는 무지부는 서로 위치가 일치하거나 또는 적어도 일부가 겹치는 영역이 있을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the uncoated portion located between the valley portion of the first electrode active material layer and the second electrode active material layer may be located in the same position or may have an area where at least a portion thereof overlaps.
본 발명의 일 구현예에 따른 전극은 일 측면에는 전극의 길이 방향을 따라 제1 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 구비하고, 타 측면에는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있으므로, 제2 전극활물질층 형성시, NP 비율 역전을 방지하는 목적에 있어서 전극 두께를 낮추는(슬라이딩부를 형성하는) 효과가 더 용이할 수 있다.The electrode according to one embodiment of the present invention has one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the first electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode on one side, and a second electrode active material layer on the other side. Since it is formed of a plurality of electrodes spaced apart from each other with a border, the effect of lowering the electrode thickness (forming a sliding portion) can be easier for the purpose of preventing NP ratio reversal when forming the second electrode active material layer.
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 발명의 제2 측면에 따르면,According to the second aspect of the present invention,
집전체; 상기 집전체의 일면에 위치하며, 전극활물질 입자와 바인더 고분자를 포함하는 제1 전극활물질층; 및 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고,house collector; a first electrode active material layer located on one side of the current collector and including electrode active material particles and a binder polymer; And a second electrode active material layer located on the other side of the current collector,
상기 제1 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부를 가지고, The first electrode active material layer has sliding portions at both end regions where the thickness of the active material layer decreases,
상기 제1 전극활물질층의 일 단부에는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 일 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제1 슬라이딩부와, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에 수직 경사면을 가지고,An uncoated portion (uncoated portion) is not connected to one end of the first electrode active material layer, and the one end region is perpendicular to a first sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases and an end of the first sliding portion. With a slope,
상기 제1 전극활물질층의 타 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있고, 상기 타 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제2 슬라이딩부를 가지고,An uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located is connected to the other end of the first electrode active material layer, and the other end region has a second sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases,
상기 제1 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 활물질층의 끝점까지 연결한 표면 곡선이 1개의 변곡점을 가지고,A surface curve connected from the highest point of the valley observed in a vertical cross-section to the longitudinal direction of the first electrode active material layer to the end point of the active material layer has one inflection point,
상기 제2 전극활물질층의 양 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.An electrode is provided, wherein uncoated areas where the electrode active material layer is not located are connected to both ends of the second electrode active material layer.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 측면에 따른 전극(20')은 전술한 본 발명의 제1 측면에 따른 전극(20)의 제1 전극활물질층 내부의 골부의 소정 위치를 경계로 절단하여 제공될 수 있다.Referring to FIG. 5, the electrode 20' according to the second aspect of the present invention is cut at a predetermined position of the valley inside the first electrode active material layer of the electrode 20 according to the first aspect of the present invention. It can be provided.
본 발명의 제2 측면에 따른 전극(20')은 집전체(21)의 양측에 각각 제1 전극활물질층(22) 및 제2 전극활물질층(23)을 구비한다. 이때 상기 제1 전극활물질층은 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부인 제1 슬라이딩부와 제2 슬라이딩부를 가지고, 상기 제1 슬라이딩부는 상기 제1 전극활물질층의 일 단부에 위치하고 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에서 이어지는 수직 경사면을 가진다. 상기 제1 슬라이딩부는 상기 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선이 1개의 변곡점을 가진다. 이 변곡점은 제1 전극활물질층의 골부의 표면 곡선이 볼록에서 오목으로 변하는 지점이다. The electrode 20' according to the second aspect of the present invention includes a first electrode active material layer 22 and a second electrode active material layer 23 on both sides of the current collector 21, respectively. At this time, the first electrode active material layer has a first sliding part and a second sliding part at both end regions, which are sliding parts in which the thickness of the active material layer decreases, and the first sliding part is located at one end of the first electrode active material layer and has an uncoated area. (Uncoated portion) is not connected and has a vertical inclined surface extending from the end of the first sliding portion. The first sliding part has one inflection point in a surface curve connected from the highest point to the end of the first sliding part observed in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the electrode active material layer. This inflection point is a point where the surface curve of the valley part of the first electrode active material layer changes from convex to concave.
상기 제2 슬라이딩부는 상기 제1 전극활물질층의 타 단부에 위치하고, 무지부(미코팅부)가 연결되어 있다.The second sliding part is located at the other end of the first electrode active material layer and is connected to the uncoated part (uncoated part).
구체적으로, 도 5의 전극(20')의 제1 전극활물질층(22)에서 우측이 제1 슬라이딩부에 해당되고, 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선에서 TA는 표면곡선의 최고점에 해당되고, TB는 표면곡선의 변곡점에 해당되며, TC는 표면곡선의 최저점이자 말단에 해당된다. 도 5의 전극(20')에서 좌측이 제2 슬라이딩부에 해당되고, 제1 슬라이딩부와 달리 집전체가 노출된 무지부와 연결되어 있다.Specifically, the right side of the first electrode active material layer 22 of the electrode 20' in FIG. 5 corresponds to the first sliding portion, and in the surface curve connected from the highest point to the end of the first sliding portion, TA is the highest point of the surface curve. , TB corresponds to the inflection point of the surface curve, and TC corresponds to the lowest point and end of the surface curve. The left side of the electrode 20' in FIG. 5 corresponds to the second sliding portion, and unlike the first sliding portion, it is connected to the uncoated portion where the current collector is exposed.
한편, 도 5의 제2 전극활물질층(23)은 양 단부에 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부가 연결되어 있다. Meanwhile, the second electrode active material layer 23 in FIG. 5 has uncoated portions connected to both ends where no electrode active material layer is located.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1 전극활물질층의 제1 슬라이딩부의 표면 곡선은 하기 식을 만족할 수 있다:According to one embodiment of the present invention, the surface curve of the first sliding portion of the first electrode active material layer may satisfy the following equation:
<식><expression>
80°≤ 기울기 AB의 각도 ≤ 90° 80°≤ Angle of tilt AB ≤ 90°
0°≤ 기울기 BC의 각도 ≤5°0°≤ Angle of tilt BC ≤5°
상기 식에서,In the above equation,
기울기 AB의 각도는 TA와 TB를 연결하는 직선의 기울기 각도이고, 기울기 BC의 각도는 TB와 TC를 연결하는 직선의 기울기의 각도이고,The angle of the slope AB is the slope angle of the straight line connecting TA and TB, the angle of slope BC is the angle of the slope of the straight line connecting TB and TC,
상기 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선에서 TA는 표면곡선의 최고점이고, TB는 표면곡선의 변곡점이고, In the surface curve connected from the highest point of the first sliding portion to the end, TA is the highest point of the surface curve, TB is the inflection point of the surface curve,
TC는 표면곡선의 말단점이다.TC is the end point of the surface curve.
상기 기울기 AB의 각도는 TA와 TB를 연결하는 직선이 집전체와 이루는 각도로서 90°이하의 각도로 정의될 수 있고, 기울기 BC의 각도는 TB와 TC를 연결하는 직선이 집전체와 이루는 각도로서 90°이하의 각도로 정의될 수 있다.The angle of the slope AB is the angle formed by the straight line connecting TA and TB with the current collector, and can be defined as an angle of 90° or less, and the angle of slope BC is the angle formed by the straight line connecting TB and TC with the current collector. It can be defined as an angle of 90° or less.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 기울기 AB의 각도는 85°내지 90°, 또는 88°내지 90°일 수 있다. 또한, 상기 기울기 BC의 각도는 0°내지 3°, 또는 0°내지 2°일 수 있다. 상기 기울기 AB의 각도와 기울기 BC의 각도가 이러한 범위를 만족하는 경우, 슬라이딩 구간을 조절하여, 용량 저하를 막는 수준의 골부를 형성 할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the angle of the slope AB may be 85° to 90°, or 88° to 90°. Additionally, the angle of the tilt BC may be 0° to 3°, or 0° to 2°. When the angle of the slope AB and the angle of the slope BC satisfy this range, the sliding section can be adjusted to form a valley at a level that prevents capacity deterioration.
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. 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 카본블랙; 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. 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. 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 black 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. Additionally, the conductive material and binder included in the active material layer may be the same as those previously described for the positive electrode.
본 발명의 제1 측면에 따른 전극은, The electrode according to the first aspect of the present invention,
전극 집전체의 일면 상에 상기 집전체의 양측 단부에 인접한 상단 부위에 무지부가 형성되도록 전극층용 슬러리를 도포 및 건조하여 전극활물질층을 형성하는 단계; 및Forming an electrode active material layer by applying and drying a slurry for an electrode layer on one surface of an electrode current collector so that an uncoated area is formed at the upper portion adjacent to both ends of the current collector; and
상기 전극층이 형성된 전극 집전체를 압연하는 단계; 를 포함하는 전극의 제조방법에 의해 제공될 수 있다. Rolling the electrode current collector on which the electrode layer is formed; It can be provided by a method of manufacturing an electrode comprising.
이때, 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 포함하고, 상기 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 바닥점까지 연결한 표면 곡선이 2개의 변곡점을 가지도록, 소정 형상의 슬롯다이 코팅심의 설계를 적용하거나, 코팅 롤의 가공 또는 테이핑(Taping) 등의 방법으로 단차를 형성하여 국부적으로 골부를 형성할 수 있다.At this time, the first electrode active material layer located on one surface of the current collector along the longitudinal direction of the electrode includes one or more continuous valleys with decreasing thickness inside the first electrode active material layer, and in a vertical cross section with respect to the longitudinal direction of the electrode active material layer The design of a slot die coating seam of a predetermined shape is applied so that the surface curve connected from the highest point to the bottom point of the observed valley has two inflection points, or a step is formed by processing a coating roll or taping. Thus, a bone can be formed locally.
또한, 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층은 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.In addition, the second electrode active material layer located on the other side of the current collector along the longitudinal direction of the electrode is a slot gap through appropriate design of the shim inside the slot die in the case of slot die coating. ), it can be formed of a plurality of electrode active material layers spaced apart from each other with an uncoated area as a boundary, as a method of preventing the flow of slurry discharged from the slurry. 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.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 전극은, 전술한 본 발명의 제1 측면에 따른 전극의 제1 전극활물질층 내부의 골부의 소정 위치를 경계로 전극의 길이 방향에 따라서 절단하는 단계를 통해서 제공될 수 있다. 이때, 절단되는 제1 전극활물질층 내부의 골부의 소정 위치는 집전체 반대편에 형성된 제2 전극활물질층의 내부 무지부 위치에 대응될 수 있도록 제어될 필요가 있다. In addition, the electrode according to the second aspect of the present invention is cut along the longitudinal direction of the electrode with a predetermined position of the valley inside the first electrode active material layer of the electrode according to the above-described first aspect of the present invention. can be provided. At this time, the predetermined position of the valley part inside the first electrode active material layer to be cut needs to be controlled so as to correspond to the position of the internal uncoated area of the second electrode active material layer formed on the opposite side of the current collector.
이때, 절단하는 단계는 나이프 또는 레이저 방식의 슬리팅(Slitting) 등을 이용하여 실시 될 수 있다.At this time, the cutting step can be performed using a knife or laser-type slitting.
본 발명의 일 측면에 따르면,According to one aspect of the present invention,
양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 상기 양극이 전술한 본 발명의 제2 측면에 따른 전극인 것을 특징으로 하는 전극조립체가 제공된다.An electrode assembly is provided, including an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, wherein the anode is an electrode according to the second aspect of the present invention described above.
도 6을 참조하면, 양극집전체(110)의 양면에 양극활물질층(120a, 120b)가 위치하는 양극(100), 음극집전체(210)의 양면에 음극활물질층(220a, 220b)가 위치하는 음극(200), 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막(300)을 포함하는 전극조립체가 도시되어 있다. 이때, 음극의 음극활물질층과 양극의 양극활물질층은 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부를 가지는 것은 공통된다. 하지만, 상기 양극의 양극활물질층은 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부인 제1 슬라이딩부와 제2 슬라이딩부를 가지되, 상기 제1 슬라이딩부는 상기 전극활물질층의 일 단부에 위치하고 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에서 이어지는 수직 경사면을 가지고, 상기 제2 슬라이딩부는 상기 전극활물질층의 타 단부에 위치하고, 무지부(미코팅부)가 연결되어 있다.Referring to FIG. 6, the positive electrode 100 has positive electrode active material layers 120a and 120b located on both sides of the positive electrode current collector 110, and negative electrode active material layers 220a and 220b are located on both sides of the negative electrode current collector 210. An electrode assembly is shown including a cathode 200 and a separator 300 interposed between the anode and the cathode. At this time, the negative electrode active material layer of the negative electrode and the positive electrode active material layer of the positive electrode have a sliding portion at both end regions where the thickness of the active material layer decreases. However, the positive electrode active material layer of the positive electrode has a first sliding part and a second sliding part at both end regions where the thickness of the active material layer decreases, and the first sliding part is located at one end of the electrode active material layer and has a non-coated region. (Uncoated portion) is not connected, has a vertical slope extending from the end of the first sliding portion, and the second sliding portion is located at the other end of the electrode active material layer, and the uncoated portion (uncoated portion) is connected. .
앞서 본 발명의 제2 측면에 따른 전극에서 설명한 바와 같이, 상기 제1 슬라이딩부는 상기 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선이 1개의 변곡점을 가진다. 이 변곡점은 전극활물질층의 골부의 표면 곡선이 볼록에서 오목으로 변하는 지점이다. As previously described in the electrode according to the second aspect of the present invention, the first sliding part has one surface curve connected from the highest point to the end of the first sliding part observed in a vertical cross section with respect to the longitudinal direction of the electrode active material layer. It has an inflection point. This inflection point is the point where the surface curve of the valley of the electrode active material layer changes from convex to concave.
이러한 본 발명의 일 측면에 따른 전극 조립체는 음극활물질층의 일 단부에 대응되는 양극활물질층의 일 단부(예를 들어 제1 슬라이딩부)는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 제1 슬라이딩부의 말단에서 이어지는 수직 경사면과 1개의 변곡점을 가지는 표면 곡선을 구비한 형상을 가지므로써, 전극층의 단부(에지)영역에서 양극과 음극의 용량 균형(N/P balance)의 역전 현상을 방지할 수 있고, 이러한 전극 조립체를 채용한 이차전지의 전지 안전성의 향상에 기여할 수 있다.In the electrode assembly according to one aspect of the present invention, one end of the positive electrode active material layer (for example, the first sliding part) corresponding to one end of the negative electrode active material layer is not connected to the uncoated portion (uncoated portion), and the first sliding portion is connected to the first sliding portion. 1 By having a shape with a vertical slope extending from the end of the sliding portion and a surface curve with one inflection point, it is possible to prevent the reversal of the capacity balance (N/P balance) of the anode and cathode at the end (edge) area of the electrode layer. This can contribute to improving the battery safety of secondary batteries employing such electrode assemblies.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 전극 조립체에서 양극의 단위면적당 용량 대비 음극의 단위면적당 용량의 비가 100% 이상, 또는 100.1% 이상일 수 있고, 또는 제조되는 전지의 전극 조립체의 설계 N/P비(%)를 초과하도록 제어될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the electrode assembly, the ratio of the capacity per unit area of the cathode to the capacity per unit area of the positive electrode may be 100% or more, or 100.1% or more, or the design N/P ratio of the electrode assembly of the manufactured battery It can be controlled to exceed (%).
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 갖도록 하고, 제1 전극활물질층에서는 567mm의 코팅폭을 가지고, 제2 전극활물질층에는 그 안쪽에 282mm의 코팅폭과 정 중앙에 3mm의 무지부폭을 갖는 패턴을 설계하였다. 해당 패턴을 형성 하기 위해, 제1 전극활물질층에서는 폭이 11.5mm에, 길이가 0.55mm인 짧은 보조살을 가지도록 설계하여 국부적으로 유량을 줄이고, 제2 활물질층에서는 슬롯 다이(Slot die) 내부에 장착되는 심(Shim) 가운데에 폭이 11.5mm에 해당하는 보조살을 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.An aluminum foil with a total width of 602 mm and a thickness of 15 ㎛ has an uncoated area of 17.5 mm on each side, the first electrode active material layer has a coating width of 567 mm, and the second electrode active material layer has a coating width inside it. A pattern with a coating width of 282 mm and a plain width of 3 mm at the center was designed. In order to form the corresponding pattern, the first electrode active material layer is designed to have short auxiliary spokes with a width of 11.5 mm and a length of 0.55 mm to locally reduce the flow rate, and the second active material layer is designed to have short auxiliary spokes with a width of 11.5 mm and a length of 0.55 mm. An auxiliary spoke with a width of 11.5 mm was designed in the center of the shim installed 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 확인하였고, 최종적으로 양극을 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 occurred during running and that there were no problems with the slitting process. Finally, the 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 호일 상에 슬러리를 토출하여 양극을 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. A positive electrode was manufactured by discharging the slurry onto the foil in the same manner as in Example 1, except that the slurry was discharged.
이렇게 제조된 양극은, 전극 조립체에서 음극과 대면하는 위치에 N/P 역전이 발생하는 구간을 가졌다.The anode manufactured in this way had a section where N/P reversal occurred at a position facing the cathode in the electrode assembly.
Claims (8)
상기 전극활물잘층이 상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층과 상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층을 포함하고,
상기 집전체의 일면에 위치하는 제1 전극활물질층이 상기 전극의 길이 방향을 따라 상기 전극활물질층의 내부에 두께가 감소하는 연속되는 하나 이상의 골부를 포함하고,
상기 제1 전극활물질층의 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 바닥점까지 연결한 표면 곡선이 2개의 변곡점을 가지고,
상기 집전체의 타면에 위치하는 제2 전극활물질층이 무지부를 경계로 서로 이격되어 있는 복수개로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.house collector; An electrode active material layer located on both sides of the current collector and including 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,
The electrode active material layer 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,
A first electrode active material layer located on one surface of the current collector includes one or more continuous valleys of decreasing thickness inside the electrode active material layer along the longitudinal direction of the electrode,
A surface curve connected from the highest point to the bottom of the valley observed in a vertical cross-section of the first electrode active material layer has two inflection points,
An electrode, characterized in that the second electrode active material layer located on the other surface of the current collector is formed in plural pieces spaced apart from each other with a boundary between the uncoated area.
상기 제1 전극활물질층의 골부와 제2 전극활물질층의 사이에 위치하는 무지부는 서로 위치가 일치하거나 또는 적어도 일부가 겹치는 영역이 있는 것을 특징으로 하는 전극.In paragraph 1:
An electrode characterized in that the uncoated portion located between the valley of the first electrode active material layer and the second electrode active material layer matches each other in position or has an area where at least a portion overlaps.
상기 전극이 롤 형태로 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 전극.In paragraph 1:
An electrode, characterized in that the electrode is wound in a roll shape.
상기 제1 전극활물질층이 양 단부 영역에 활물질층의 두께가 감소하는 슬라이딩부를 가지고,
상기 제1 전극활물질층의 일 단부에는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있지 않고, 상기 일 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제1 슬라이딩부와, 상기 제1 슬라이딩부의 말단에 수직 경사면을 가지고,
상기 제1 전극활물질층의 타 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부(미코팅부)가 연결되어 있고, 상기 타 단부 영역이 활물질층의 두께가 점차 감소하는 제2 슬라이딩부를 가지고,
상기 제1 전극활물질층의 길이 방향에 대한 수직 단면에서 관찰되는 상기 골부의 최고점에서 활물질층의 끝점까지 연결한 표면 곡선이 1개의 변곡점을 가지고,
상기 제2 전극활물질층의 양 단부에는 전극활물질층이 위치하지 않는 무지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 전극. house collector; a first electrode active material layer located on one side of the current collector and including electrode active material particles and a binder polymer; And a second electrode active material layer located on the other side of the current collector,
The first electrode active material layer has sliding portions at both end regions where the thickness of the active material layer decreases,
An uncoated portion (uncoated portion) is not connected to one end of the first electrode active material layer, and the one end region is perpendicular to a first sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases and an end of the first sliding portion. With a slope,
An uncoated portion (uncoated portion) where the electrode active material layer is not located is connected to the other end of the first electrode active material layer, and the other end region has a second sliding portion where the thickness of the active material layer gradually decreases,
A surface curve connected from the highest point of the valley observed in a vertical cross-section to the longitudinal direction of the first electrode active material layer to the end point of the active material layer has one inflection point,
An electrode characterized in that uncoated areas where the electrode active material layer is not located are connected to both ends of the second electrode active material layer.
상기 제1 전극활물질층의 제1 슬라이딩부의 표면 곡선이 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극.
<식>
80°≤ 기울기 AB의 각도 ≤ 90°
0°≤ 기울기 BC의 각도 ≤ 5°
상기 식에서,
기울기 AB의 각도는 TA와 TB를 연결하는 직선의 기울기 각도이고, 기울기 BC의 각도는 TB와 TC를 연결하는 직선의 기울기의 각도이고,
상기 제1 슬라이딩부의 최고점에서 말단까지 연결한 표면 곡선에서 TA는 표면곡선의 최고점이고, TB는 표면곡선의 변곡점이고,
TC는 표면곡선의 말단점이다.In paragraph 4,
An electrode characterized in that the surface curve of the first sliding portion of the first electrode active material layer satisfies the following equation.
<expression>
80°≤ Angle of tilt AB ≤ 90°
0°≤ Angle of tilt BC ≤ 5°
In the above equation,
The angle of the slope AB is the slope angle of the straight line connecting TA and TB, the angle of slope BC is the angle of the slope of the straight line connecting TB and TC,
In the surface curve connected from the highest point of the first sliding portion to the end, TA is the highest point of the surface curve, TB is the inflection point of the surface curve,
TC is the end point of the surface curve.
상기 양극이 제4항 또는 제5항의 전극인 것을 특징으로 하는 전극조립체.Comprising an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode,
An electrode assembly, characterized in that the positive electrode is the electrode of claim 4 or 5.
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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