KR20240020683A - 전극조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 전극조립체의제조방법 및 전극 슬라이딩 규격의 관리방법 - Google Patents

전극조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 전극조립체의제조방법 및 전극 슬라이딩 규격의 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전극조립체는, 슬라이딩 영역을 포함한 음극을 포함하고 있고, 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 하단부와 대면하는 제1 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 하단부에서의 양극 합제층의 두께 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는 하기 조건 1을 만족하여, 슬라이딩 영역에서의 국부적인 NP Ratio 역전 위험을 효과적으로 방지할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)

Description

전극조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 전극조립체의 제조방법 및 전극 슬라이딩 규격의 관리방법{An electrode assembly, a lithium secondary battery, a method for manufacturing the electrode assembly and management method of electrode sliding specifications}
본 발명은, 리튬 석출을 방지하기 위한 전극조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지, 전극조립체의 제조방법 및 전극 슬라이딩 규격의 관리방법에 관한 것이다.
모바일 기기, 자동차 및 에너지 저장장치 등 산업분야에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.
아울러, 전지케이스에 내장되는 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 전극 활물질을 포함하는 전극 합제가 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형(Jelly-roll type) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 타발 및 노칭한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극, 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
전극조립체를 구성하는 양극 및 음극은, 전극 집전체에 믹싱 공정에서 제조된 전극 합제용 슬러리를 슬롯다이를 통해 정해진 패턴 및 일정한 두께로 도포한 후, 건조시켜 제조된다. 그런데 전극 합제용 슬러리는 유체이기 때문에, 전극 합제용 슬러리의 도포 공정 후 전극 합제층은, 유동성으로 인해 전극 합제용 슬러리가 흘러내리는 현상이 발생하고, 이를 슬라이딩이라 한다.
도 1은 시트 형태의 집전체 상에 전극 합제를 도포한 전극 시트를, 도 2는 도 1의 절단선(점선)을 따라 절단한 전극 시트의 단면도를 도시하고 있다. 이들 도면들을 참조하면, 전극 합제가 도포된 전극 합제 도포부(2)는, 전극 시트의 폭방향(x) 양측 가장자리에서, 전극 합제 비도포부(1)를 향한 방향을 따라서 전극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여 집전체 평면에 경사진 면을 형성하고 있다. 이를 슬라이딩 영역(S)이라 하며, 이러한 슬라이딩 영역은, 전극 합제가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부와 전극 합제가 도포된 전극 합제 도포부의 경계선으로부터, 전극 합제 도포부의 내측 방향을 따라 30mm 이내, 또는 20mm 이내에서 형성될 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 전극조립체를 구성하는 양극(10)과 음극(20)은, 이들 사이에 분리막(미도시)이 개재된 상태에서 상호 마주보고 있으며, 양극의 슬라이딩 영역(S)의 길이와 음극의 슬라이딩 영역(S')의 길이가 서로 다르게 나타날 수 있고, 슬라이딩 영역의 경사진 형태도 위로 볼록한 형태, 아래로 볼록한 형태, 직선 형태, S자 형태 등 다양하게 나타날 수 있고, 경사 형태가 동일하더라도 기울기가 상이하게 나타날 수 있다. 이에 따라 양/음극의 대면 위치에 따라서는, 국부적으로 NP Ratio의 불균형을 이루는 부분이 존재할 있는데, NP Ratio의 불균형은, 음극에서 리튬이 석출되어 단락 등의 안전 사고를 야기할 수 있게 된다.
따라서, 양극과 음극을 제조하는 과정에서부터, NP Ratio의 불균형을 방지하기 위한 기술 개발이 필요하나, 종래에는 전극 슬러리를 도포하는 공정, 건조 및 압연 공정, 타발 및 노칭 공정의 각 단위 공정에서 NP Ratio를 관리함에 있어서, 슬라이딩 영역에서의 전극 합제층의 두께 측정의 번거로움이나, 표준화된 방법의 미비로 인해, NP Ratio를 관리에 한계가 있었다. 따라서 전극 제조 과정에서 슬라이딩 영역에서 국부적인 NP Ratio의 불균형을 방지하는 전극조립체 및 NP Ratio의 불균형을 방지하기 위한 전극 슬라이딩 규격의 관리방법에 대한 기술 개발이 필요한 실정이다.
국제공개특허 제2018-079817호
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 제1 과제는, 양극 및 음극 중 적어도 하나 이상이 슬라이딩 영역을 포함하고 있는 경우, 양극과 음극이 기존과 동일한 대면 위치에 존재하여도, NP Ratio 역전 위험을 방지하는 전극조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 제2 과제는, 슬라이딩 영역을 포함하는 전극의 제조 공정에서, NP Ratio의 역전 위험을 방지하기 위한 슬라이딩 규격을 관리하는 표준화된 관리방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전극조립체가 제공된다. 상기 전극조립체는 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 마주보되, 양극 탭의 돌출 방향과, 음극 탭의 돌출 방향이 상호 반대인 리튬 이차전지용 전극조립체로서, 상기 음극 탭은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부 및 음극 합제가 도포되지 않은 음극 무지부를 포함하고 있고, 상기 음극 어깨선 부는, 음극 탭의 돌출 방향을 따라 음극 합제층의 두께가 감소하면서, 음극 집전체 평면에 경사면을 형성하는 음극 슬라이딩 영역을 포함하고 있으며, 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 하단부와 대면하는 제1 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 하단부에서의 양극 합제층의 두께 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는 하기 조건 1을 만족할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극조립체에 있어서, 상기 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 상단부와 대면하는 제2 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN2의 비 값인 음극 제2 두께비 RTN2(=TN2/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 상단부에서 양극 합제층의 두께 TP2의 비 값인 양극 제2 두께비 RTP2(=TP2/TPC)가 하기 조건 2를 만족할 수 있다.
[조건 2]
RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극조립체에 있어서, 상기 제1 대면 위치로부터 상기 음극 어깨선 부의 말단부까지의 길이 L3에 대한, 상기 음극 어깨선 부의 길이 L1의 비 값은, 0.5 내지 0.9일 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체에 있어서, 상기 양극 제1 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는, 0.6 내지 1일 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체에 있어서, 상기 양극의 양극 탭은, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포된 양극 어깨선 부 및 양극 합제가 도포되지 않은 양극 무지부를 포함하고, 상기 양극 어깨선 부는, 양극 탭의 돌출 방향을 따라 양극 합제층의 두께가 감소하여, 양극 집전체 평면에 경사면을 형성한 양극 슬라이딩 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 리튬 이차전지가 제공되며, 상기 리튬 이차전지는 상기 전극조립체를 하나 또는 복수로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 전극조립체의 제조방법이 제공된다. 상기 전극조립체의 제조방법은 전극 집전체 시트 상에, 전극 합제가 도포된 전극 합제 도포부 및 상기 전극 합제 도포부의 적어도 일측 가장자리에 위치하되, 전극 합제가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부를 포함하는 전극 시트를 준비하는 과정; 상기 전극 합제 도포부와 전극 합제 비도포부의 경계부에서 선택된 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께를 측정하고, 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층의 두께를 측정하는 두께 측정 과정; 상기 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층 두께에 대한, 상기 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께의 비 값들을 산출하는 전극 두께비 산출 과정; 산출된 양극 두께비 값 및 음극 두께비 값에 기반하여, 양극 시트 및 음극 시트에서, 개별 양극 및 개별 음극의 형태로 노칭(notching)할 노칭 예정선을 설정하는 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정; 상기 설정된 노칭 예정선에 따라 노칭하는 노칭 과정; 및 노칭된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 합지하는 합지 과정을 포함하고, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은, 양극 시트에서 양극 제1 대면 예정선(P3)을 결정하고, 음극 시트에서 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정; 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)을 양극 하단부 노칭 예정선으로서 결정하는 과정; 및 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)을 기준으로 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정을 포함하고, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)에서의 양극 두께비가 하기 조건 3을 만족하도록 음극 제1 대면 예정선(P1) 및 양극 제1 대면 예정선(P3)이 결정되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
[조건 3]
음극 두께비≥(양극 두께비/ NP Ratio)×100.1
(상기 조건 3에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은, 기설정된 NP Ratio 값에 따라, 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비 및 음극 두께비의 조합을 테이블화 하는 과정을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정에서, 상기 음극 상단부의 노칭 예정선은, 상기 음극 제1 대면 예정선으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 양극과 음극의 평면상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은, 상기 양극 시트에서 양극 제2 대면 예정선(P4)을 결정하고, 상기 음극 시트에서 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정을 더 포함할 수 있고, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)에서의 양극 두께비가 상기 조건 3을 만족하도록 음극 제2 대면 예정선(P2) 및 양극 제2 대면 예정선(P4)이 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은, 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)을 양극 상단부의 노칭 예정선으로서 결정하는 과정; 및 상기 음극 상단부의 노칭 예정선으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 음극의 전장 방향 길이 A 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선을, 음극 하단부의 노칭 예정선으로서 결정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은, 양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정을 더 포함할 수 있고, 상기 양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정은, 상기 양극 탭 내에 양극 합제가 도포된 양극 어깨선 부가 포함되도록 양극 탭 노칭 예정선을 결정하고, 상기 음극 탭 내에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부가 포함되도록 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 합지 과정은, 상기 노칭된 음극의 제1 대면 예정선 상에, 상기 노칭된 양극의 양극 하단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전극조립체의 제조방법에 있어서, 상기 합지 과정은, 상기 노칭된 음극의 제2 대면 예정선 상에, 상기 노칭된 양극의 양극 상단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 전극 슬라이딩 규격의 관리방법이 제공된다. 상기 전극 슬라이딩 규격의 관리방법은 전극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여 집전체 평면에 대해 경사면을 형성하는 슬라이딩 영역을 포함하는 전극의 슬라이딩 규격을 관리하는 방법으로서, 양극 시트에서 양극 중앙부의 양극 합제층의 두께 TPC 및 양극 하단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP1을 각 측정하고, 상기 TPC에 대한 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)를 산출하는 과정; 상기 음극 시트에서 상기 양극 하단부 예정 부위와 대면할 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정; 상기 음극 시트에서 음극 중앙부의 음극 합제층의 두께 TNC 및 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 합제층의 두께 TN1을 각 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC)을 산출하는 과정; 및 상기 제1 양극 두께비 RTP1 및 상기 제1 음극 두께비 RTN1의 관계가 하기 조건 1을 만족하는지 여부를 확인하는 과정을 포함할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법에 있어서, 상기 양극 상단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP2를 측정하고, 상기 TPC에 대한 상기 TP2의 비 값인 제2 양극 두께비 RTP2(=TP2/TPC)를 산출하는 과정; 상기 음극 시트에서, 상기 양극 상단부와 대면할 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정; 상기 제2 음극 대면 예정선(P2)에서의 음극 합제층의 두께 TN2를 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN2의 비 값인 제2 음극 두께비 RTN2(=TN2/TNC)를 산출하는 과정; 및 상기 제2 양극 두께비 RTP2 및 상기 제2 음극 두께비 RTN2의 관계가 관계가 하기 조건 2를 만족하는지 여부를 확인하는 과정을 더 포함할 수 있다.
[조건 2]
RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법에 있어서, 상기 음극 제1 대면 예정선을 결정하는 과정에서, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)은 음극 합제 도포부와 음극 합제 비도포부의 경계선으로부터, 폭 방향을 따라 음극 어깨선 부의 길이 L1 및 양극과 음극의 평면 상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법에 있어서, 상기 음극 제2 대면 예정선을 결정하는 과정에서, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터, 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전극조립체, 전극조립체의 제조방법은 전극 슬라이딩 영역에서, 국부적으로 NP Ratio의 역전 현상이 일어나는 현상을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 양극과 음극이 대면하는 특정 대면 위치에서 산출된 양극 두께비 및 음극 두께비가 소정의 조건을 만족함에 따라 국부적인 NP Raio의 역전 위험 방지를 보장하는 바, NP Ratio 역전 위험이 존재하는 슬라이딩 영역을 표준화된 방법으로 관리할 수 있다.
도 1은 집전체 상에 전극 합제를 도포한 전극 시트의 상부도이다.
도 2는 도 1의 절단선(점선)을 따라 절단한 전극 시트의 단면도이다.
도 3은 전극 슬라이딩 영역에서, NP Ratio의 불균형 현상이 나타나는 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 단면도이다.
도 5는 도 4의 A부분을 확대한 전극조립체의 단면도이다.
도 6은 도 4의 A부분의 상부도이다.
도 7은 도 4의 B부분을 확대한 전극조립체의 단면도이다.
도 8은 도 4의 B부분의 상부도이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다. 이는 제품의 사양에 따라 정해질 수 있으며, NP Ratio는 100% 이상의 값을 가지며, 조건 1 내지 조건 3에서 % 단위는 생략한다. NP Ratio의 구체적인 수치 범위는, 100 초과 200 이하, 100 초과 180 이하, 100 초과 160 이하, 101 내지 140일 수 있다.
본 명세서에서, 슬라이딩 영역이란, 전극 합제(양극 합제층 및 음극 합제층)가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부와, 전극 합제가 도포된 전극 도포부의 경계 주변에서, 전극 합제층의 두께가, 일정하지 않고 전극 합제 비도포부에 접근함에 따라 점차적으로 감소하여, 집전체 평면에 대해 경사면을 형성한 영역을 의미한다.
본 명세서에서, 양극 상단부는, 양극 탭이 돌출된 양극 모서리부의 단부를 의미하고, 음극 상단부 역시, 음극 탭이 돌출된 음극 모서리부의 단부를 의미한다.
본 명세서에서, 양극 하단부는, 양극 탭이 돌출된 양극 모서리부에 대향하는 양극 모서리부의 단부를 의미하고, 음극 하단부 역시, 음극 탭이 돌출된 음극 모서리부에 대향하는 음극 모서리부의 단부를 의미한다.
본 명세서에서, 음극(양극) 중앙부는 슬라이딩 영역을 제외한 부위로서, 음극(양극) 합제층이 집전체 평면과 평행하여 음극(양극) 합제층의 두께가 변하지 않고 일정한 음극(양극) 합제층의 영역을 지칭하는 넓은 개념으로, 음극(양극)의 전장 방향(x)의 중앙부의 특정 지점만을 의미하는 것은 아니다.
본 명세서에서 전극 시트의 폭 방향 및 전극의 전장 방향을 y축 방향으로 정의하고, 전극 시트의 이송 방향(MD) 및 전극의 전폭 방향을 x축 방향으로 정의하며, 전극의 두께 방향 및 전극조립체의 두께 방향을 z축 방향으로 정의한다.
(제1 실시예)
본 발명은 전극조립체를 제1 실시예로 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 단면도이고, 도 5는 도 4의 A부분을 확대한 전극조립체의 단면도이며, 도 6은 도 4의 A부분의 상부도고, 도 7은 도 4의 B부분을 확대한 전극조립체의 단면도이며, 도 8은 도 4의 B부분의 상부도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지용 전극조립체는(100), 분리막(130)을 사이에 두고 양극(110)과 음극(120)이 마주보되, 양극 탭(111)의 돌출 방향과, 음극 탭(121)의 돌출 방향이 상호 반대이고, 상기 음극 탭(121)은, 음극 집전체(121) 상에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부(121a) 및 음극 합제가 도포되지 않은 음극 무지부(121b)를 포함하고 있고, 상기 음극 어깨선 부(121a)는, 음극 탭(121)의 돌출 방향을 따라 음극 합제층(122)의 두께가 감소하면서, 음극 집전체 평면에 경사면을 형성하는 음극 슬라이딩 영역(S')를 포함한다.
일반적으로 리튬 이차전지용 전극조립체는, 충방전 시 리튬이 석출되지 않고, 특히 고율 충방전 시, 전지가 급격히 열화되지 않도록 하기 위해, NP Ratio가 1 이상이 되도록 관리하고 있으나, 양극 및 음극이 슬라이딩 영역을 포함하는 경우에, 슬라이딩 영역의 길이와, 슬라이딩의 경사 형태(S자형 또는 직선형), 경사도에 따라서, 국부적으로 NP ratio가 1 미만이 되는 NP Ratio의 역전 현상이 일어날 수 있다. 특히 음극의 슬라이딩 영역에서는 음극 합제층의 두께가 상대적으로 작기 때문에, NP Ratio의 역전 위험이 더 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 음극 시트에서 음극을 노칭할 때에, 음극 탭 내에 음극 어깨선 부가 포함되도록 노칭함으로써 음극이 제조된다. 이는 음극의 노칭 시 음극 슬라이딩 영역이 잘려 나가는 것을 의미한다. 이에 따라 본 발명에 따른 음극 상단부(12OT) 주변의 음극 합제층의 슬라이딩 영역의 길이는, 음극 탭 내에 음극 어깨선 부가 존재하지 않도록 노칭하는 종래 기술에 따른 음극의 슬라이딩 영역의 길이와 대비해 짧아진다. 따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는 음극의 슬라이딩 영역의 길이가 짧아짐에 따라 NP Ratio 역전 위험을 감소시킬 수 있다. 여기서 음극 슬라이딩 영역의 길이란, 음극 슬라이딩 영역이 음극의 전장 방향(x축 방향)을 따라 연장되는 길이를 의미한다.
도 4를 참조하면, 전극조립체(100)에서 NP Ratio 역전의 가능성이 있는 부위는, 양극의 하단부(110B)와 음극 탭(121)이 돌출된 음극 상단부(120T)가 대면하는 부위(A) 및, 양극의 상단부(110T)와 음극의 하단부(120B)가 대면하는 부위(B)이다. 그리고 상기 A,B의 대면 부위 중, 양극의 하단부(110B)와 음극 상단부(120T)가 대면하는 대면 부위 A에서 NP Ratio 역전이 발생할 가능성이 더 높다.
상기 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 대면 부위 A에서의 음극 슬라이딩 영역(AS')의 길이는 상기 대면 부위 B에서의 음극 슬라이딩 영역(BS')의 길이보다 길다. 이는 음극의 모재가 되는 음극 시트를 개별 음극으로 노칭할 때에, 음극 탭 내에 위치하는 음극 어깨선 부는 슬라이딩 영역을 그대로 포함하지만 음극 하단부는 슬라이딩 영역이 일부 잘려 나가기 때문이다. 한편, 상기 대면 부위 A에서의 양극 슬라이딩 영역(AS)의 길이는 상기 대면 부위 B에서의 양극 슬라이딩 영역(BS)의 길이보다 짧다. 이에 따라 대면 부위 A에서는 슬라이딩 영역의 길이가 상대적으로 긴 음극과, 슬라이딩 영역의 길이가 상대적으로 짧은 양극이 대면하게 되므로, 대면 부위 A에서 NP Ratio의 역전이 일어날 가능성이 더 큰 것이다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체는 우선적으로 대면 부위 A에서 하기 조건 1을 만족하도록 설계된 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는, 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 하단부와 대면하는 제1 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 하단부에서의 양극 합제층의 두께 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는 하기 조건 1을 만족할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
양극과 음극은 분리막을 사이에 두고 대면하고 있고, NP Ratio 역전이 일어나지 않기 위해서는, 음극의 용량이 이와 대면하는 양극의 용량보다 커야 한다. 그런데, 양극의 슬라이딩 영역에서 양극의 용량 및 음극의 슬라이딩 영역에서 음극의 용량을 각각 측정하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에, 슬라이딩 영역에서는 용량 대신 양극 합제층의 두께 및 음극 합제층의 두께를 각 측정함으로써 NP-Ratio를 관리하는 것이 용이하다. 이는 전극의 용량이 전극 합제층의 두께에 비례하기 때문이다.
그렇다 하더라도, 양극과 음극이 대면하는 모든 부위에서 양극 합제층의 두께 및 음극 합제층의 두께를 각각 측정하고, 측정값에 기반하여 NP Ratio를 충족하는지 여부를 확인함으로써, NP Ratio를 관리하는 방법을 양산 공정에 적용하는 것은 현실적으로 불가능하다.
이에 본 발명은 NP Ratio 역전이 일어나지 않는 전극조립체 모델을 제시하기 위해, 양극과 음극이 대면하는 모든 부위에서 전극 합제층의 두께를 측정할 필요 없이, 특정 대면 위치에서 측정한 양극 합제층의 두께 및 음극 합제층의 두께로부터, 상기 제1 음극 두께비 및 상기 제1 양극 두께비의 각 값을 산출하고, 이들의 관계가 조건 1을 만족하는 전극조립체가 NP Ratio 역전이 일어나지 않는 것을 보장한다. 그리고, 두께비 산출을 위한 두께 측정 위치인 상기 제1 대면 위치(P1)는, 음극(120)에서 양극의 하단부(110)와 대면하는 위치로 특정하고, 양극(110)의 경우 양극의 하단부(110B)로 각 특정하였다.
즉, 본 발명에 따른 전극조립체는 양극 하단부(110B)와 음극(120)이 대면하는 "제1 대면 위치(P1)"에서의 두께비를 이용해 설계된 전극조립체로서, NP Ratio 역전 위험이 방지되는 효과가 있다.
본 발명에서 두께의 절대값이 아닌 두께비를 이용해 NP Ratio를 관리하는 것은, 두께비가 NP Ratio 역전 위험 방지를 더욱 보장할 수 있기 때문이다. 특정 대면 위치에서 측정한 양극 합제층의 두께 또는 음극 합제층의 두께는 슬라이딩의 수준을 가늠할 수가 없지만, 특정 대면 위치에서의 양극 두께비 또는 음극 두께비는 슬라이딩의 수준을 가늠할 수 있으므로, 두께비를 이용해 NP Ratio를 관리하는 방법은 NP Ratio 역전 위험 방지를 더욱 보장할 수 있다.
하나의 구체적 예에서, 상기 양극 제1 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는, 0.6 내지 1일 수 있으며, 구체적으로는 0.65 내지 0.99; 0.7 내지 0.98; 0.75 내지 0.95; 0.8 내지 0.95 일 수 있다. 상기 대면 부위 A에서 양극의 하단부(110B)는, 양극의 에너지 밀도를 높이기 위해 슬라이딩 영역을 최소화하는 것이 바람직하고, 이에 따라 양극 하단부의 두께비인 제1 양극 두께비는 상기 수치 범위를 갖게 된다.
도 6을 참조하면 하나의 구체적 예에서, 상기 제1 대면 위치(P1)로부터 상기 음극 어깨선 부의 말단부까지의 길이 L3에 대한 상기 음극 어깨선 부(121a)의 길이 L1의 비 값은, 0.5 내지 0.9일 수 있으며, 구체적으로는 0.65 내지 0.8; 0.6 내지 0.9; 0.7 내지 0.9; 0.7 내지 0.8일 수 있다. NP Ratio 역전 방지 측면에서, 음극 어깨선 부의 길이가 긴 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체(100)는, 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 상단부와 대면하는 제2 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN2의 비 값인 음극 제2 두께비 RTN2(=TN2/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 상단부에서 양극 합제층의 두께 TP2의 비 값인 양극 제2 두께비 RTP2(=TP2/TPC)가 하기 조건 2를 만족할 수 있다.
[조건 2]
RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
상기 조건 2는 상기 대면 부위 B에서의 NP Ratio 역전 위험 방지를 보장하기 위한 조건일 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 대면 부위 B에서의 NP Ratio 역전 발생 가능성은, 상기 대변 부위 A에서의 그것보다 작으므로, 상기 조건 2는 NP Ratio 관리의 보조적 수단으로서 의미를 가질 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 대면 부위 B는, 양극 상단부(110T)와 음극 하단부(120B)가 상호 마주보는 부위로, 양극 탭(111)은, 집전체 상에 양극 합제(112)가 도포된 양극 어깨선 부(111a) 및 양극 합제가 도포되지 않은 양극 무지부(111b)를 포함할 수 있고, 상기 양극 어깨선 부(111a)는, 양극 탭(111)의 돌출 방향을 따라 양극 합제층(112)의 두께가 감소하면서, 양극 집전체 평면에 경사면을 형성하는 양극 슬라이딩 영역(S)를 포함할 수 있다.
(제2 실시예)
본 발명은 전극조립체의 제조방법을 제2 실시예로 제공한다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전극조립체 제조방법은, 전극 합제 도포부 및 전극 합제 비도포부를 포함하는 전극 시트의 준비 과정 (P110); 상기 전극 합제 도포부와 전극 합제 비도포부의 경계부에서 선택된 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께를 측정하고, 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층의 두께를 측정하는 두께 측정 과정(P120); 상기 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층 두께에 대한, 상기 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께의 비 값들을 산출하는 전극 두께비 산출 과정(P130); 산출된 양극 두께비 값 및 음극 두께비 값에 기반하여, 양극 시트 및 음극 시트에서, 개별 양극 및 개별 음극의 형태로 노칭(notching)할 노칭 예정선을 설정하는 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정(P140); 상기 설정된 노칭 예정선에 따라 노칭하는 노칭 과정(P150); 및 노칭된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 합지하는 합지 과정(P160)을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 양/음극의 노칭 예정선을 설정하기에 앞서서, 전극 합제 도포부와 전극 합제 비도포부의 경계부에서 복수의 지점들을 선택하고, 선택된 복수의 지점들에서 전극 합제층의 두께를 측정하여, 상기 복수의 지점들에서의 각 두께비를 산출한다. 그리고 이렇게 산출된 복수의 두께비 값들을 기반으로, 전극조립체를 설계하므로, 전극 슬라이딩 영역에서 국부적으로 NP Ratio 역전이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.
상기 전극 시트의 준비 과정 (P110)은, 전극 집전체 시트 상에, 전극 합제가 도포된 전극 합제 도포부 및 상기 전극 합제 도포부의 적어도 일측 가장자리에 위치하되, 전극 합제가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부를 포함하는 전극 시트를 준비하는 과정일 수 있다.
구체적으로, 전극 시트의 준비 과정(P110)은, 음극 시트를 준비하는 과정 및 양극 시트를 준비하는 과정을 포함할 수 있다. 이러한 전극 시트의 준비 과정은, 시트 형태의 집전체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극용 슬러리를 도포하고, 건조 및 압연하는 과정을 거쳐 준비될 수 있다.
도 10을 참조하면 음극 시트(20)는, 음극 합제가 도포된 음극 합제 도포부(22) 및 음극 합제가 도포되지 않음 음극 합제 비도포부(21)를 포함할 수 있다. 음극 합제 비도포부(21)는 음극 시트의 폭 방향(x축 방향)을 기준으로 음극 합제 도포부의 양측 가장자리에 각 위치할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 음극 합제 비도포부(21)는 음극 합제 도포부(22)의 일측 가장자리에 위치할 수도 있다. 양극 시트(10)도 음극 시트(20)와 마찬가지로 양극 합제가 도포된 양극 합제 도포부(12) 및 양극 합제가 도포되지 않은 양극 합제 비도포부(11)를 포함하며, 양극 합제 비도포부(11)는 양극 합제 도포부(12)의 양측 가장자리에 각 위치할 수도 있고, 양극 합제 도포부(12)의 일측 가장자리에 위치할 수도 있다.
상기 두께 측정 과정(P120)은, 전극 합제 도포부와 비도포부의 경계부에서, 복수의 지점들을 선택해, 선택된 지점들에서 각 전극 합제층의 두께를 측정하는 과정 및 전극 합제 도포부의 중앙부에서의 전극 합제층의 두께를 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 여기서 전극 합제 도포부와 비도포부의 경계부는, 슬라이딩 영역이 존재하는 영역일 수 있다.
상기 두께 측정 과정(P120)은, 상기 양극 시트에서 양극 합제층의 두께를 측정하는 과정 및 상기 음극 시트에서 음극 합제층의 두께를 측정하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 양극 시트에서 양극 합제층의 두께를 측정하는 과정은, 양극 시트(10) 중앙부에서의 양극 합제층의 두께를 측정하는 과정 및 양극 시트(10)에서, 슬라이딩 영역을 포함하는 양극 합제 도포부(12)와 양극 합제 비도포부(21)의 경계 주변 영역에서 임의로 복수의 지점들을 선택해, 해당 지점들에서의 각 양극 합제층의 두께를 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 이때 상기 복수의 지점들은 양극 시트(10)의 폭 방향(x축 방향)을 따라 일정 간격으로 선택될 수 있다.
또한 상기 음극 시트에서 음극 합제층의 두께를 측정하는 과정은, 음극 시트(20) 중앙부에서의 음극 합제층의 두께를 측정하는 과정 및 음극 시트(20)에서, 슬라이딩 영역을 포함하는 음극 합제 도포부(22)와 음극 합제 비도포부(21)의 경계 주변 영역에서 임의로 복수의 지점들을 선택해, 해당 지점들에서의 각 음극 합제층의 두께를 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 이때 상기 복수의 지점들은 음극 시트(20)의 폭 방향(x축 방향)을 따라 일정 간격으로 선택될 수 있다.
상기 두께 측정 과정(P120) 이후에는, 상기 두께비 산출 과정(P130)을 수행한다. 상기 두께비 산출 과정은, 양극 두께비 산출 과정 및 음극 두께비 산출 과정을 포함할 수 있다.
상기 양극 두께비는, 상기 양극 합제 도포부의 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 복수의 지점들의 각 양극 합제층의 두께의 비 값으로서 정의될 수 있으며, 상기 음극 두께비는, 상기 음극 합제 도포부의 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 복수의 지점들의 각 음극 합제층의 두께의 비 값으로서 정의될 수 있다. 따라서 두께비 산출 과정(P130)에 따라, 복수의 지점들의 각 양극 두께비 및 복수의 지점들의 각 음극 두께비가 산출될 수 있다.
상기 양/음극의 노칭 예정선을 설정하는 과정(P140)은 상기 전극 두께비 산출 과정(P130)에서 산출된 양극 두께비와 음극 두께비에 기반하여, 양극 시트(10)에서 개별 양극(110)의 형태로 노칭할 양극 노칭 예정선을 설정하고, 음극 시트(20)에서 개별 음극(120)의 형태로 노칭할 음극 노칭 예정선을 설정하는 과정일 수 있다.
상기 양/음극의 노칭 예정선을 설정하는 단계에서는, 양극, 음극 및 분리막을 합지하기 이전이므로, 양극 시트의 어떤 부위와 음극 시트의 어떤 부위가 대면할 지 확정되지 않은 상태이고, 이러한 상태에서 상기 음극 두께비와 양극 두께비와의 관계가 조건 3을 만족하는지 여부를 알 수 없다. 따라서, 상기 양/음극의 노칭 예정선을 설정하는 과정(P140)은 양극 시트에서 음극과 대면할 예정 부위를 결정하고, 음극 시트에서 양극과 대면할 예정 부위를 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 5 및 도 11을 참조하여 설명하면, x축 방향을 기준으로, 양극 시트(10)의 상부는 양극 하단부(110B)로 노칭될 수 있고, 양극 시트(10)의 하부는 양극 탭(111) 및 양극 상단부(110T)로 노칭될 수 있다. 그리고 상기 양극 하단부(110B) 및 양극 상단부(110T)가, 본 발명에 따른 양극의 특정 대면 위치가 될 수 있다. 즉, 상기 양극 하단부 예정선은 양극 제1 대면 예정선(P3)이 될 수 있고, 상기 양극 상단부 예정선은 양극 제2 대면 예정선(P4)이 될 수 있다.
여기서 양극 상단부는, 양극 탭이 돌출된 양극 모서리부의 단부를 의미하고, 양극 하단부는, 양극 탭이 돌출된 양극 모서리부에 대향하는 양극 모서리부의 단부를 의미한다.
본 발명에 따르면, 상기 양극 제1 대면 예정선(P3) 및 양극 제2 대면 예정선(P4)에서의 각 양극 두께비가 조건 3을 만족하도록 전극조립체가 설계될 수 있다. 즉, 상기 두께비 산출 과정(P130)에서 산출된 복수의 양극 두께비 값들 중, 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비를 가지는 지점이 양극 제1 대면 예정선(P3) 및 양극 제2 대면 예정선(P4) 상에 위치할 수 있다.
도 6 내지 도 7 및 도 11을 참조하여 설명하면, 음극(120)은 일반적으로 양극(110)보다 크게 재단되므로, 음극(120) 상에 양극(110)을 겹쳐 놓으면 양극(110)의 외주변으로 음극(110)의 일부가 보이게 된다. x축 방향을 기준으로, 음극 시트(20)의 상부는 음극 탭(121) 및 음극 상단부(120T)로 노칭될 수 있고, 음극 시트(20)의 하부는 음극 하단부(120B)로 노칭될 수 있다. 그리고, 음극 시트(20)의 상부에서 음극 제1 대면 예정선(P1)이 설정될 수 있고, 음극 시트(20)의 하부에서 음극 제2 대면 예정선(P2)이 설정될 수 있다.
여기서 음극 상단부는, 음극 탭이 돌출된 음극 모서리부의 단부를 의미하고, 음극 하단부는 음극 탭이 돌출된 음극 모서리부에 대향하는 음극 모서리부의 단부를 의미한다.
본 발명에 따르면, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1) 및 음극 제2 대면 예정선(P2)에서의 각 음극 두께비가 조건 3을 만족하도록 전극조립체가 설계될 수 있다. 즉, 상기 두께비 산출 과정(P130)에서 산출된 복수의 음극 두께비 값들 중, 상기 조건 3을 만족하는 음극 두께비를 가지는 지점이 음극 제1 대면 예정선(P1) 및 음극 제2 대면 예정선(P2) 상에 위치할 수 있다.
상기 합지 과정(P160)을 거쳐 조립된 전극조립체(100)에서, 음극 제1 대면 예정선(P1)과 양극 제1 대면 예정선(P3)은 전극조립체의 수평 방향(x-y)을 기준으로 중첩될 수 있다. 그리고 음극 제2 대면 예정선(P2)과 양극 제2 대면 예정선(P4)은 전극조립체의 수평 방향(x-y)을 기준으로 중첩될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정(P140)은, 양극 시트(10)에서 양극 제1 대면 예정선(P3)을 결정하고, 음극 시트(20)에서 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정(P141); 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)을 양극 하단부 노칭 예정선으로서 결정하는 과정(P142); 및 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)을 기준으로 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정(P143)을 포함할 수 있고, 이때 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)에서의 양극 두께비가 하기 조건 3을 만족하도록 음극 제1 대면 예정선(P1) 및 양극 제1 대면 예정선(P3)이 결정될 수 있다.
[조건 3]
음극 두께비≥(양극 두께비/ NP Ratio)×100.1
(상기 조건 3에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
즉, 복수의 음극 두께비 값들 중에서 상기 조건 3을 만족하는 음극 두께비를 가지는 지점이, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로 결정될 수 있고, 복수의 양극 두께비 값들 중에서 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비를 가지는 지점이, 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)으로 결정될 수 있다.
상기 조건 3은 슬라이딩 영역에서 양/음극의 NP Ratio 역전 방지를 보장하는 기준으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체 제조방법은 조건 3을 만족하는 특정 대면 위치를 기준으로 양/음극 노칭 예정선을 설정하고, 양/음극을 합지하므로 NP Ratio 역전 방지를 보장할 수 있다. 그리고, 이에 따라 제조된 전극조립체는, 양극의 하단부(110B)와 음극 탭(121)이 돌출된 음극 상단부(120T)가 대면하는 부위(A)에서의 NP Ratio 역전 방지를 보장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정(P140)은 기설정된 NP Ratio 값에 따라, 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비 및 음극 두께비의 조합을 테이블화 하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이러한 경우 조건 3을 만족하는 양극 제1,2 대면 예정선 및 음극 제1,2 대면 예정선을 용이하게 결정할 수 있는 효과가 있다.
가령 NP Ratio가 108로 설정된 경우, 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비 및 음극 두께 비의 조합을 표 1과 같이 생성할 수 있다. 그리고 표 1의 조합에 따라 노칭 예정선의 기준이 되는 양극 제1,2 대면 예정선(P3,P4) 및 음극 제1,2 대면 예정선(P1,P2)을 결정할 수 있다.
양극 두께비 음극 두께비
1 이하 0.93 이상
0.95 이하 0.88 이상
0.90 이하 0.83 이상
0.85 이하 0.79 이상
0.80 이하 0.74 이상
0.75 이하 0.70 이상
0.70 이하 0.65 이상
0.65이하 0.60 이상
0.60 이하 0.56 이상
도 11을 참조하면, 음극 시트(20)에서 음극의 노칭 예정선(120의 점선)은 노칭될 양극(110의 점선)의 크기보다 크게 설정될 수 있다. 그리고 음극 탭의 노칭 예정선은 음극 합제 도포부(22)의 일측에 위치할 수 있다. 그리고, 음극 어깨선 부의 길이(L1), 음극의 전장 방향(x축 방향) 길이(A) 및 음극 전폭 방향(y축 방향) 길이(W1)에 따라 음극의 노칭 예정선이 결정될 수 있다.
일 실시예에서 상기 음극의 전장 방향 길이(A) 및 음극의 폭 방향 길이(W1)는 기설정된 길이일 수 있으며, 음극 탭(121) 영역 내에 포함되는 음극 어깨선 부(121a)의 길이 L1을 정함에 있어서, 상기 조건 3을 만족하는 음극 제1 대면 예정선(P1)을 기준으로 음극 어깨선 부의 길이 L1이 자연스럽게 정해질 수 있다. 여기서, 상기 음극 어깨선 부의 길이는, 상기 음극 탭 예정 영역에서, 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부(121a)의 연장 방향 길이로서 정의될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정(P143)에서, 상기 음극 상단부의 노칭 예정선은, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터 음극 시트의 폭 방향(x축 방향)을 따라 양극과 음극의 평면상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 양극 시트(10)에서 양극의 노칭 예정선(110)은 노칭될 음극(120)의 크기보다 작게 설정될 수 있다. 그리고, 양극 합제 도포부(12)의 일측에 양극 탭(111)이 형성되도록 양극의 노칭 예정선을 설정할 수 있다. 그리고, 양극 어깨선 부의 길이(L2), 양극의 전장 방향(x축 방향) 길이(C) 및 양극 전폭 방향(y축 방향) 길이(W2)에 따라 양극의 노칭 예정선이 결정될 수 있다.
일 실시예에서 상기 양극의 전장 방향) 길이(C) 및 양극 전폭 방향 길이(W2)는 기설정된 길이일 수 있으며, 양극 탭 영역 내에 포함되는 양극 어깨선 부(111b)의 길이 L2를 정함에 있어서, 상기 조건 3을 만족하는 양극 제2 대면 예정선(P4)을 기준으로, 양극 어깨선 부의 길이 L2가 자연스럽게 정해질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정(P140)은, 상기 양극 시트에서 양극 제2 대면 예정선(P4)을 결정하고, 상기 음극 시트에서 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정(P144)을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)에서의 양극 두께비가 상기 조건 3을 만족하도록 음극 제2 대면 예정선(P2) 및 양극 제2 대면 예정선(P4)이 결정될 수 있다.
이에 따라 제조된 전극조립체는, 양극의 상단부(110T)와 음극 하단부(120B)가 대면하는 부위(B)에서의 NP Ratio 역전 방지를 보장할 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이, NP Ratio 역전 발생의 가능성은 대면 부위 B 보다는 전술한 대면 부위 B에서 더 높으므로, 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정(P144)은 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정을 보조하는 역할의 의미를 가질 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정(P140)은, 양극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정(P145); 및 음극 하단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정(P146)을 더 포함할 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 양극 상단부의 노칭 예정선은, 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)으로서 결정될 수 있고, 상기 음극 하단부의 노칭 예정선은 음극 상단부의 노칭 예정선으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 음극의 전장 방향 길이 A 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
일 실시예에서 상기 상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은 양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정(P147)을 더 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면, 상기 양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정은, 상기 양극 탭(111) 내에 양극 합제가 도포된 양극 어깨선 부(111a)가 포함되도록 양극 탭 노칭 예정선을 설정하고, 상기 음극 탭(121) 내에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부(121a)가 포함되도록 음극 탭 노칭 예정선을 설정하는 것일 수 있다.
구체적으로, 음극 탭(121)의 어깨선 부(121a)는 상기 음극 제1 대면 예정선 P1으로부터, 기설정된 양극과 음극의 평면상 간격 G1만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선에서 음극 탭 무지부(121b)를 향해 연장된 형태로, 음극 탭(121)의 내측 영역에 포함될 수 있다. 그리고, 상기 음극 어깨선 부(121a)와 음극 무지부(121b)의 경계선은, 상기 음극(120)의 모재가 되는 음극 시트(20)의 음극 합제 도포부(22)와 음극 합제 비도포부(21)의 경계선과 일치할 수 있다.
그리고, 양극 탭(111)의 어깨선 부(111a)는 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)으로부터 양극 탭 무지부(111b)를 향해 연장된 형태로, 양극 탭(111)의 내측 영역에 포함될 수 있다. 그리고 상기 양극 어깨선 부(111a)와 양극 무지부(111b)의 경계선은, 상기 양극(110)의 모재가 되는 양극 시트(10)의 양극 합제 도포부(12)와 양극 합제 비도포부(11)의 경계선과 일치할 수 있다.
상기 상기 노칭 과정(P150)은, 양극 시트(10)에서 위와 같은 과정에 따라 설정된 양극의 노칭 예정선을 따라 노칭하여, 개별 양극(110)을 수득하는 양극 노칭 과정과, 음극 시트(20)에서 위와 같은 과정에 따라 설정된 음극의 노칭 예정선을 따라 노칭하여, 개별 음극(110)을 수득하는 음극 노칭 과정을 포함할 수 있다.
상기 합지 과정(P160)은, 노칭된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 합지하는 과정일 수 있다.
상기 합지 과정(P160)은, 상기 노칭된 음극(120)의 제1 대면 예정선(P1) 상에, 노칭된 양극(120)의 양극 하단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함할 수 있다.
또한 상기 합지 과정(P160)은, 상기 노칭된 음극(120)의 제2 대면 예정선(P2) 상에, 노칭된 양극(120)의 양극 상단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전극조립체 제조방법은, 슬라이딩 영역을 포함하는 전극 시트에서, 양/음극의 특정 대면 위치 및 전극 두께비를 이용하여 전극 슬라이딩 규격을 표준화된 방법으로 관리할 수 있다. 또한 전극 슬라이딩 영역의 NP Ratio 역전 관리를 보다 단순하게 수행할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있다.
(제3 실시예)
본 발명은 리튬 이차전지를 제3 실시예로 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 리튬 이차전지는 상기 전극조립체를 하나 포함하거나, 상기 전극조립체가 복수 적층된 적층체를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체는 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 마주보되, 양극 탭의 돌출 방향과, 음극 탭의 돌출 방향이 상호 반대인 리튬 이차전지용 전극조립체로서, 상기 음극 탭은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부 및 음극 합제가 도포되지 않은 음극 무지부를 포함하고 있고, 상기 음극 어깨선 부는, 음극 탭의 돌출 방향을 따라 음극 합제층의 두께가 감소하면서, 음극 집전체 평면에 경사면을 형성하는 음극 슬라이딩 영역을 포함하고 있으며, 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 하단부와 대면하는 제1 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 하단부에서의 양극 합제층의 두께 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는 하기 조건 1을 만족할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
(제4 실시예)
본 발명은 전극 슬라이딩 규격의 관리방법을 제4 실시예로 제공한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법은, 전극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여 집전체 평면에 대해 경사면을 형성하는 슬라이딩 영역을 포함하는 전극의 슬라이딩 규격을 관리하는 방법으로서, 양극 시트에서 양극 중앙부의 양극 합제층의 두께 TPC 및 양극 하단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP1을 각 측정하고, 상기 TPC에 대한 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)를 산출하는 과정(P210); 상기 음극 시트에서 상기 양극 하단부 예정 부위와 대면할 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정(P220); 상기 음극 시트에서 음극 중앙부의 음극 합제층의 두께 TNC 및 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 합제층의 두께 TN1을 각 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC)을 산출하는 과정(P230); 및 상기 제1 양극 두께비 RTP1 및 상기 제1 음극 두께비 RTN1의 관계가 하기 조건 1을 만족하는지 여부를 확인하는 과정(P240)을 포함할 수 있다.
[조건 1]
RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
일 실시예에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법은, 상기 양극 상단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP2를 측정하고, 상기 TPC에 대한 상기 TP2의 비 값인 제2 양극 두께비 RTP2(=TP2/TPC)를 산출하는 과정; 상기 음극 시트에서, 상기 양극 상단부와 대면할 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정; 상기 제2 음극 대면 예정선(P2)에서의 음극 합제층의 두께 TN2를 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN2의 비 값인 제2 음극 두께비 RTN2(=TN2/TNC)를 산출하는 과정; 및 상기 제2 양극 두께비 RTP2 및 상기 제2 음극 두께비 RTN2의 관계가 관계가 하기 조건 2를 만족하는지 여부를 확인하는 과정을 더 포함할 수 있다.
[조건 2]
RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
(상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 음극 제1 대면 예정선을 결정하는 과정에 있어서, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)은 음극 합제 도포부와 음극 합제 비도포부의 경계선으로부터, 폭 방향을 따라 음극 어깨선 부의 길이 L1 및 양극과 음극의 평면 상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 음극 제2 대면 예정선을 결정하는 과정에 있어서, 상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터, 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전극 슬라이딩 규격의 관리방법은, 슬라이딩 영역을 포함하는 전극 시트에서, 양/음극의 특정 대면 위치 및 전극 두께비를 이용하여 전극 슬라이딩 규격을 표준화된 방법으로 관리할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
인조흑연, SBR 바인더, CMC 증점제 및 카본블랙을 포함하는 음극용 슬러리를 구리 호일 상에 도포하고, 건조 및 압연한 음극 시트를 준비한다. LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, PVDF 바인더, 카본블랙을 포함하는 양극용 슬러리를 알루미늄 호일상에 도포하고, 건조 및 압연한 양극 시트를 준비한다.
조립할 전극조립체의 NP-Ratio가 108이 되도록 양극 전장 방향 길이, 양극 전폭 방향 길이, 음극 전장 방향 길이, 음극 전폭 방향 길이 및 음극의 상단부와 양극의 하단부의 평면상 간격 G1을 설정한다.
준비한 음극 시트에서, 음극 합제 도포부와 음극 합제 비도포부의 경계부에서 임의로 복수의 측정 위치를 선택하고, 선택된 복수의 지점들에서 각 음극 합제층의 두께를 측정하였다. 그리고, 음극 합제 도포부 중앙부에서의 음극 합제층의 두께도 측정하였다. 이후, 음극 중앙부의 음극 합제층의 두께에 대한, 상기 복수의 지점들에서 각 측정된 음극 합제층의 두께의 비인 음극 두께비 값들을 산출하였다.
준비한 양극 시트에 대해서도, 상기 음극 시트와 마찬가지로 양극 합제층의 두께를 측정하고 양극 두께비 값들을 산출하였다.
음극 시트에서 음극 두께비가 0.94인 음극 제1 대면 예정선 P1을 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.99인 양극 제1 대면 예정선 P3를 결정하였다. 그리고, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.96인 음극 제2 대면 예정선 P2를 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.94인 양극 제2 대면 예정선 P4를 결정하였다.
상기 음극 제1 대면 예정선 P1으로부터 기설정된 양극과 음극의 평면상 간격 G1만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선을 음극 상단부의 노칭 예정선으로 결정하였다. 그리고, 상기 음극 상단부의 노칭 예정선으로부터 기설정된 음극의 전장 방향 길이 A 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선을 음극 하단부의 노칭 예정선으로 결정하였다. 그리고, 양극 제1 대면 예정선 P3를 양극 하단부의 노칭 예정선으로 결정하고, 양극 제2 대면 예정선 P4를 양극 상단부의 노칭 예정선으로 결정하였다.
이렇게 설정된 노칭 예정선을 따라 양극 및 음극을 노칭하고, 노칭된 음극의 음극 제1 대면 예정선(P1) 상에, 상기 노칭된 양극의 양극 하단부 노칭 예정선이 위치하고, 상기 노칭된 음극의 음극 제2 대면 예정선(P2) 상에, 상기 노칭된 양극(110)의 양극 상단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하여 전극조립체의 제조를 완료하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 음극 제1,2 대면 예정선 및 양극 제1,2 대면 예정선을 결정할 때에, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.89인 음극 제1 대면 예정선 P1을 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.94인 양극 제1 대면 예정선 P3를 결정하였다. 그리고, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.93인 음극 제2 대면 예정선 P2를 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.90인 양극 제2 대면 예정선 P4를 결정하였다. 이를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서, 음극 제1,2 대면 예정선 및 양극 제1,2 대면 예정선을 결정할 때에, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.90인 음극 제1 대면 예정선 P1을 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.99인 양극 제1 대면 예정선 P3를 결정하였다. 그리고, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.85인 음극 제2 대면 예정선 P2를 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.94인 양극 제2 대면 예정선 P4를 결정하였다. 이를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 음극 제1,2 대면 예정선 및 양극 제1,2 대면 예정선을 결정할 때에, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.80인 음극 제1 대면 예정선 P1을 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.94인 양극 제1 대면 예정선 P3를 결정하였다. 그리고, 음극 시트에서 음극 두께비가 0.82인 음극 제2 대면 예정선 P2를 결정하고, 양극 시트에서 양극 두께비가 0.90인 양극 제2 대면 예정선 P4를 결정하였다. 이를 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극조립체를 제조하였다.
실험예: 리튬 석출 관찰
상기 실시예 및 비교예의 각 전극조립체를 PP/Al/nylon 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 수납하고, 전해액을 주입해 밀봉한 후, 활성화 과정을 수행하여, 이차전지를 제조하였다.
제조된 이차전지를 200 사이클 충방전을 진행한 후, 전지를 분해해 음극에서 리튬이 석출되었는지 여부를 육안으로 확인하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서 조건 1,2,3은 앞서 설명한 바와 같고, "O"는 조건을 만족하거나, 리튬이 석출되는 것을 의미하고, "X"는 조건을 만족하지 않거나, 리튬이 석출되지 않는 것을 의미한다.
조건 1 만족 여부 조건 2 만족 여부 조건 3 만족 여부 리튬 석출 여부
실시예 1 O O O X
실시예 2 O O O X
비교예 1 X X X O
비교예 2 X X X O
위와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조된 전극조립체는, 조건 1,2,3을 만족하며, 200사이클 충방전 반복 후 음극에서 리튬이 석출되지 않았다. 반면 비교예의 전극조립체를 포함하는 이차전지는 200사이클 충방전 반복 후 리튬 석출이 관찰되었다.
위와 같이 본 발명에 따르면, 상기 조건 1 내지 조건 3을 만족하는 양/음극 두께비를 가지는 대면 위치를 특정해 이를 기준으로 노칭 예정선을 설정하기 때문에, 기설정된 양/음극의 간격을 변경하지 않고도 용이하게 NP Ratio의 국부적인 역전 현상을 방지할 수 있다.
10: 양극 시트
11: 양극 합제 비도포부
12: 양극 합제 도포부
20: 음극 시트
21: 음극 합제 비도포부
22: 음극 합제 도포부
100: 전극조립체
110: 양극, 양극 노칭 예정선
120: 음극, 음극 노칭 예정선
111: 양극 탭
121: 음극 탭
111a: 양극 어깨선 부
111b: 양극 무지부
121a: 음극 어깨선 부
121b: 음극 무지부
P1: 음극 제1 대면 예정선
P2: 음극 제2 대면 예정선
P3: 양극 제1 대면 예정선
P4: 양극 제2 대면 예정선

Claims (19)

  1. 분리막을 사이에 두고 양극과 음극이 마주보되, 양극 탭의 돌출 방향과, 음극 탭의 돌출 방향이 상호 반대인 리튬 이차전지용 전극조립체에 있어서,
    상기 음극 탭은, 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부 및 음극 합제가 도포되지 않은 음극 무지부를 포함하고 있고,
    상기 음극 어깨선 부는, 음극 탭의 돌출 방향을 따라 음극 합제층의 두께가 감소하면서, 음극 집전체 평면에 경사면을 형성하는 음극 슬라이딩 영역을 포함하고 있으며,
    음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 하단부와 대면하는 제1 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 하단부에서의 양극 합제층의 두께 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는 하기 조건 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    [조건 1]
    RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
    (상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 음극 중앙부에서의 음극 합제층의 두께 TNC에 대한, 상기 음극이 양극 상단부와 대면하는 제2 대면 위치에서의 음극 합제층의 두께 TN2의 비 값인 음극 제2 두께비 RTN2(=TN2/TNC) 및 양극 중앙부에서의 양극 합제층의 두께 TPC에 대한, 상기 양극 상단부에서 양극 합제층의 두께 TP2의 비 값인 양극 제2 두께비 RTP2(=TP2/TPC)가 하기 조건 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
    [조건 2]
    RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
    (상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 대면 위치로부터 상기 음극 어깨선 부의 말단부까지의 길이 L3에 대한, 상기 음극 어깨선 부의 길이 L1의 비 값은, 0.5 내지 0.9인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 제1 두께비 RTP1(=TP1/TPC)는, 0.6 내지 1인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 양극의 양극 탭은, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포된 양극 어깨선 부 및 양극 합제가 도포되지 않은 양극 무지부를 포함하고,
    상기 양극 어깨선 부는, 양극 탭의 돌출 방향을 따라 양극 합제층의 두께가 감소하여, 양극 집전체 평면에 경사면을 형성한 양극 슬라이딩 영역을 포함하는 전극조립체.
  6. 제 1 항에 따른 전극조립체를 하나 또는 복수로 포함하는 리튬 이차전지.
  7. 전극 집전체 시트 상에, 전극 합제가 도포된 전극 합제 도포부 및 상기 전극 합제 도포부의 적어도 일측 가장자리에 위치하되, 전극 합제가 도포되지 않은 전극 합제 비도포부를 포함하는 전극 시트를 준비하는 과정;
    상기 전극 합제 도포부와 전극 합제 비도포부의 경계부에서 선택된 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께를 측정하고, 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층의 두께를 측정하는 두께 측정 과정;
    상기 전극 합제 도포부 중앙부의 전극 합제층 두께에 대한, 상기 복수의 지점들의 각 전극 합제층의 두께의 비 값들을 산출하는 전극 두께비 산출 과정;
    산출된 양극 두께비 값 및 음극 두께비 값에 기반하여, 양극 시트 및 음극 시트에서, 개별 양극 및 개별 음극의 형태로 노칭(notching)할 노칭 예정선을 설정하는 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정;
    상기 설정된 노칭 예정선에 따라 노칭하는 노칭 과정; 및
    노칭된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 합지하는 합지 과정을 포함하고,
    상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은,
    양극 시트에서 양극 제1 대면 예정선(P3)을 결정하고, 음극 시트에서 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정;
    상기 양극 제1 대면 예정선(P3)을 양극 하단부 노칭 예정선으로서 결정하는 과정; 및
    상기 음극 제1 대면 예정선(P1)을 기준으로 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정을 포함하고,
    상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제1 대면 예정선(P3)에서의 양극 두께비가 하기 조건 3을 만족하도록 음극 제1 대면 예정선(P1) 및 양극 제1 대면 예정선(P3)이 결정되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
    [조건 3]
    음극 두께비≥(양극 두께비/ NP Ratio)×100.1
    (상기 조건 3에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은
    기설정된 NP Ratio 값에 따라, 상기 조건 3을 만족하는 양극 두께비 및 음극 두께비의 조합을 테이블화 하는 과정을 더 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 음극 상단부의 노칭 예정선을 결정하는 과정에서,
    상기 음극 상단부의 노칭 예정선은, 상기 음극 제1 대면 예정선으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 양극과 음극의 평면상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은,
    상기 양극 시트에서 양극 제2 대면 예정선(P4)을 결정하고, 상기 음극 시트에서 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정을 더 포함하고,
    상기 음극 제2 대면 예정선(P2)에서의 음극 두께비 및 상기 양극 제2 대면 예정선(P4)에서의 양극 두께비가 상기 조건 3을 만족하도록 음극 제2 대면 예정선(P2) 및 양극 제2 대면 예정선(P4)이 결정되는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은, 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정되는 전극조립체의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은,
    상기 양극 제2 대면 예정선(P4)을 양극 상단부의 노칭 예정선으로서 결정하는 과정; 및
    상기 음극 상단부의 노칭 예정선으로부터 음극 시트의 폭 방향을 따라 음극의 전장 방향 길이 A 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선을, 음극 하단부의 노칭 예정선으로서 결정하는 과정을 더 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 양/음극 노칭 예정선의 설정 과정은 양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정을 더 포함하고,
    양극 탭 노칭 예정선 및 음극 탭 노칭 예정선을 결정하는 과정은,
    상기 양극 탭 내에 양극 합제가 도포된 양극 어깨선 부가 포함되도록 양극 탭 노칭 예정선을 설정하고, 상기 음극 탭 내에 음극 합제가 도포된 음극 어깨선 부가 포함되도록 음극 탭 노칭 예정선을 설정하는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 제조방법.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 합지 과정은, 상기 노칭된 음극의 제1 대면 예정선 상에, 상기 노칭된 양극의 양극 하단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 합지 과정은, 상기 노칭된 음극의 제2 대면 예정선 상에, 상기 노칭된 양윽의 양극 상단부 노칭 예정선이 위치하도록 양극을 합지하는 과정을 포함하는 전극조립체의 제조방법.
  16. 전극 합제층의 두께가 점차적으로 감소하여 집전체 평면에 대해 경사면을 형성하는 슬라이딩 영역을 포함하는 전극의 슬라이딩 규격을 관리하는 방법으로서,
    양극 시트에서 양극 중앙부의 양극 합제층의 두께 TPC 및 양극 하단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP1을 각 측정하고, 상기 TPC에 대한 TP1의 비 값인 제1 양극 두께비 RTP1(=TP1/TPC)를 산출하는 과정;
    상기 음극 시트에서 상기 양극 하단부 예정 부위와 대면할 음극 제1 대면 예정선(P1)을 결정하는 과정;
    상기 음극 시트에서 음극 중앙부의 음극 합제층의 두께 TNC 및 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)에서의 음극 합제층의 두께 TN1을 각 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN1의 비 값인 제1 음극 두께비 RTN1(=TN1/TNC)을 산출하는 과정; 및
    상기 제1 양극 두께비 RTP1 및 상기 제1 음극 두께비 RTN1의 관계가 하기 조건 1을 만족하는지 여부를 확인하는 과정을 포함하는 전극 슬라이딩 규격의 관리방법.
    [조건 1]
    RTN1≥(RTP1 / NP Ratio)×100.1
    (상기 조건 1에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 양극 상단부 예정 부위에서의 양극 합제층의 두께 TP2를 측정하고, 상기 TPC에 대한 상기 TP2의 비 값인 제2 양극 두께비 RTP2(=TP2/TPC)를 산출하는 과정;
    상기 음극 시트에서, 상기 양극 상단부와 대면할 음극 제2 대면 예정선(P2)을 결정하는 과정;
    상기 제2 음극 대면 예정선(P2)에서의 음극 합제층의 두께 TN2를 측정하고, 상기 TNC에 대한 상기 TN2의 비 값인 제2 음극 두께비 RTN2(=TN2/TNC)를 산출하는 과정; 및
    상기 제2 양극 두께비 RTP2 및 상기 제2 음극 두께비 RTN2의 관계가 관계가 하기 조건 2를 만족하는지 여부를 확인하는 과정을 더 포함하는 전극 슬라이딩 규격의 관리방법.
    [조건 2]
    RTN2≥(RTP2 / NP Ratio)×100.1
    (상기 조건 2에서, NP Ratio는 기설정된 값으로, 단위 면적당 양극 용량에 대한 음극 용량의 비 값을 의미한다)
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 음극 제1 대면 예정선을 결정하는 과정에서,
    상기 음극 제1 대면 예정선(P1)은 음극 합제 도포부와 음극 합제 비도포부의 경계선으로부터, 폭 방향을 따라 음극 어깨선 부의 길이 L1 및 양극과 음극의 평면 상 간격 G1 만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정되는 전극 슬라이딩 규격의 관리방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 음극 제2 대면 예정선을 결정하는 과정에서,
    상기 음극 제2 대면 예정선(P2)은 상기 음극 제1 대면 예정선(P1)으로부터, 폭 방향을 따라 양극의 전장 방향 길이 C만큼 이격된 지점들을 연결한 가상의 선으로서 결정되는 전극 슬라이딩 규격의 관리방법.
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