KR20240026488A - 전극 조립체 및 전기화학 셀 - Google Patents

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수 진 윤
승호 곽
정 근 권
영 경 김
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노스볼트 에이비
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Abstract

본 개시는 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부 및 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부 및 상기 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 개재된(interposed) 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량%의 범위에 있는, 전극 조립체와, 이러한 전극 조립체를 포함하는 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.

Description

전극 조립체 및 전기화학 셀
본 개시는 양극 플레이트, 음극 플레이트 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체, 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지에 관한 것이다.
휴대용 기기 또는 전기 자동차의 전력 공급 및 에너지 저장 시스템으로서 이차 전지에 대한 수요가 증가함에 따라 제조 공정의 단순화와 한편으로는 전기화학 셀의 비용 및 무게 감소, 다른 쪽에서는 전기화학 셀의 안전성과 성능 보장에 대한 관심도 증가하고 있다.
리튬 이온 이차 배터리와 같이 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용되는 알려진 전기화학 셀, 또는 간단히 "셀"이라는 용어는 일반적으로 전해질 및 전해질에 잠긴 전극 조립체를 포함한다.　전극 조립체는 양극 및 음극 전극의 스택을 포함하며, 그 사이에 세퍼레이터 시트가 삽입되어 있다.　전해질은 이온이 양극(음극)과 음극(양극)사이를 이동하고 반대로 산화 반응과 환원 반응에서 각각 이동할 수 있도록 하는 전도체 역할을 한다.　리튬 이온 이차 전지(LIB)에서는 방전 시 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동한다.　세퍼레이터는 일반적으로 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 소재로 만들어진 얇은 다공성 베이스 또는 기판 필름으로, 이온의 이동을 허용하고 단락을 방지하며 열 폭주 시 셧다운 기능을 제공한다.　무기물을 포함하는 코팅층을 베이스 필름에 적용하여 열 안정성을 개선할 수 있다.　또한, 전기화학 셀은 일반적으로 전극 및 전해질, 전류 수집기, 단자 및 다양한 안전 장치를 수용하기 위한 케이싱(casing)을 포함한다.　양극 단자는 양극 집전체를 통해 양극(음극)에 연결되고 음극 단자는 음극 집전체를 통해 음극(양극)에 연결된다.　양극 단자 및 음극 단자는 전기화학 셀의 전기 극(electric poles)을 형성한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "배터리"는 개별 배터리 셀뿐만 아니라, 일반적으로 전기적으로 연결된 배터리 셀 그룹을 포함하는 배터리 모듈, 및 일반적으로 전기적으로 연결된 배터리 모듈 그룹을 포함하는 배터리 팩을 포함하기 위한 것이다.
전극은 일반적으로 활물질로 코팅된 알루미늄 또는 구리 시트로 구성된다.　집전체와 셀 단자에 연결할 수 있도록 시트의 한쪽 에지를 코팅하지 않은 상태로 둔다.
알려진 전기화학 셀 및 그 제조 공정에서는 적층 또는 권선 공정 전에 전극 시트에 노치를 가공하여 코팅되지 않은 부품에 탭(tabs)을 만든 다음 집전체에 용접한다.　노칭 단계를 생략하고 대신 전체 셀만큼 넓은 와이드 탭을 사용하면 제조 복잡성과 비용을 줄일 수 있다는 점에서 매력적인 옵션이다.
셀 조립 중 및 용접이 수행되기 전에 셀을 다루거나 이동하면 전극과 세퍼레이터 시트가 정렬되지 않을 수 있다.　이러한 정렬 불량으로 인해 성능 및 안전 문제(예: 합선)가 발생할 수 있으므로 피해야 한다.　그러나 노칭 단계를 생략하면 용접이 완료될 때까지 셀 조립체를 제자리에 고정하기 어렵기 때문에 전극과 세퍼레이터 시트의 정렬 불량을 방지하기가 어렵다.
따라서, 앞서 언급한 단점을 극복하면서도 단순화된 공정으로 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 셀 설계가 필요하다.
상술한 요구 사항을 고려하여, 본 발명은 단순화된 공정으로 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 전극 조립체, 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제조상의 안정성을 확보하여 제조 공정을 용이하게 할 수 있는 전극 조립체, 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열적 안정성 및 안전성이 향상되고, 높은 셀 또는 배터리 성능을 보장할 수 있는 전극 조립체, 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 경량화된 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적 중 하나 이상은 독립청구항들에 따른 전극 조립체, 전기화학 셀 및 리튬 이온 이차 전지에 의해 해결될 수 있다.　독립 청구항 및 이에 따른 청구항은 임의의 기술적으로 적합하고 합리적인 방식으로 결합될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 바람직한 실시예를 제공한다.　　
본 명세서에는 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부 및 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부 및 상기 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 개재된(interposed) 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량%의 범위에 있는, 전극 조립체가 개시된다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 전극 조립체의 반대되는 측면들로부터 각각 노출된다.
전극 조립체는 양극 플레이트, 세퍼레이터 및 음극 플레이트가 적층된 구조를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 유기 입자는 폴리스티렌(polystyrenes), 폴리(비닐 알코올)(poly(vinyl alcohol)), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아크릴아미드(polyacrylamides)및 폴리아크릴레이트(polyacrylates)로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하며, 폴리아크릴레이트가 바람직하고, 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate, PMMA)가 특히 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 유기 입자는 무기 입자의 입경의 2 내지 30배인 입경을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 무기 입자는 보헤마이트(boehmite), Al2O3, Al(OH)3, Al(NO3)3, BN, BnO4, MgO, SiO2, TiO3　및 세라믹 입자로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 세퍼레이터는 150
Figure pct00001
의 온도에서 약 5% 이하의 열 수축률(%)을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 코팅층 표면 상의 유기 입자의 피복 면적(coverage area)은 코팅층의 전체 표면적에 대하여 1.5% 내지 5%의 범위 내에 있다.
바람직한 실시예에서, 양극 활물질은 전이금속으로서의 니켈(Ni), 코발트(Co)및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물로부터 선택되며, 여기서 니켈의 함량은 전체 전이 금속을 기준으로 83 mol% 이상이다.
본 명세서에는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는, 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있는, 전기화학 셀이 개시된다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
전기화학 셀은 상기 양극 무지부의 연결 영역에서 상기 양극 무지부와 전기적으로 연결되는 양극 집전체; 및 상기 음극 무지부의 연결 영역에서 상기 음극 무지부와 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하고, 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부의 연결 영역 각각은 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부의 상기 길이의 70% 이하일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 양극 집전체의 길이 및 음극 집전체의 길이는 각각 양극 무지부 및 음극 무지부의 연결 영역의 길이에 대응한다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부와 음극 무지부의 연결 영역은 셀 내의 양극 및 음극 플레이트의 적층 평면과 평행한 평면 내에 있다.
전기화학 셀은 리튬 이온 이차 전지일 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전기화학 셀은 각형 셀로 구성된다.
본 명세서에는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는, 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있고, 상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택되는, 리튬 이온 이차 전지가 개시된다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
리튬 이온 이차 전지의 바람직한 실시예에서, 리튬 전이금속 복합 산화물 중의 니켈 함량은 전체 전이 금속을 기준으로 83 mol% 이상이다.
이제 함께 제공되는 도면을 참조하여 다양한 양태를 설명한다.　명백하게, 다음 설명에서 첨부되는 도면들은 단지 본원의 일부 실시예만을 보여주고 있으며, 당해 기술 분야에서 보통 기술을 가진 사람이라도 창의적인 노력 없이도 여전히 이들 첨부 도면으로부터 다른 실시예를 도출해낼 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따라 사용될 수 있는 전극 플레이트의 평면도이다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 전극 조립체의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 예시적인 실시예에 따라 사용될 수 있는 세퍼레이터의 표면의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.　
본원의 실시예의 기술적 해결책은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.　설명될 실시예들은 본원의 모든 실시예가 아니라 일부분이라는 것이 명백하다.　다양한 실시예의 특징들은 조합되어 명시적으로 설명되거나 설명되지 않을 수 있는 본 개시의 추가적인 예시적 양상을 형성할 수 있다.　본 발명의 실시예에 기초하여 당업자가 창의적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 개시의 보호 범위에 속한다.
"위", "아래", "왼쪽", "오른쪽", "폭 방향" 및 "길이 방향"과 같은 다음 방향에서 사용되는 경우 항상 참조된 각 도면을 참조한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 전기화학 셀의 양극 역할을 하는 양극 플레이트, 전기화학 셀의 음극 역할을 하는 음극 플레이트, 및 양극 플레이트와 음극 플레이트 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다.　전극 조립체는 호일(foil), 필름 또는 시트 형상을 갖는 양극 플레이트, 세퍼레이터 및 음극 플레이트를 와인딩 또는 적층함으로써 형성될 수 있으며, 이에 따라 양극/세퍼레이터/음극 권선 구조 또는 적층 구조가 생성된다.
상기 양극 플레이트는 제1 전극 기판(바람직하게는 알루미늄 등의 도전재로 이루어진 금속 호일 기판) 상에 전이금속 산화물, 리튬화 금속 산화물 등의 양극 활물질을 도포하여 형성된다.　그러나, 본 개시에 따른 양극 플레이트의 실시예에서, 양극 플레이트를 형성하기 위한 물질은 상기 언급된 물질에 한정되는 것이 아니라, 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다.　양극 플레이트는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 양극 무지부를 포함한다.　양극 무지부는 양극 플레이트와 양극 플레이트의 외부 사이의 전류 흐름 경로로서 기능한다.　따라서, 본 개시에 따른 양극 플레이트는 양극 활물질이 코팅된 소정 면적을 갖는 양극 코팅부 및 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부, 즉 양극 집전체 연결을 위한 영역 내에 양극 활물질이 코팅되지 않은 부분을 포함한다.
음극 플레이트는 탄소, 흑연 또는 실리콘 또는 이들의 혼합물과 같은 음극 활물질을 바람직하게는 구리 또는 구리 피복 알루미늄과 같은 제2 전기 전도성 물질로 형성된 금속 호일 기판인 제2 전극 기판의 적어도 한 표면에 도포함으로써 형성된다.　그러나, 본 개시에 따른 음극 플레이트의 실시예에서, 음극 플레이트를 형성하기 위한 물질은 상술한 물질에 한정되는 것이 아니라, 다른 적합한 물질을 포함할 수 있다.　음극 플레이트는 음극 활물질이 도포되지 않은 음극 무지부를 포함한다.　음극 무지부는 음극 플레이트와 음극 플레이트의 외부 사이의 전류 흐름 경로로서 기능한다.　이에 따라, 본 개시에 따른 음극 플레이트는, 일정 면적을 가지고 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부, 즉, 음극 집전체를 연결하는 영역에서 음극 활물질이 코팅되지 않은 부분을 포함한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 양극 무지부는 양극 플레이트의 적어도 하나의 에지부(edge portion)에 배치되고, 양극 플레이트의 적어도 하나의 에지부의 전체 에지 길이를 따라 연장될 수 있다.　양극 무지부는 양극 플레이트의 정확히 하나의 에지부에 배치되어, 전체 에지 길이에 걸쳐 양극 활물질이 양극 활물질로 코팅되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 양극 무지부는 양극 플레이트의 적어도 하나의 에지부에 배치되고 양극 플레이트의 적어도 하나의 에지부의 에지 길이의 일부를 따라 연장된다.　양극 무지부는 양극 플레이트의 정확히 하나의 에지부에 배치되어, 양극 플레이트의 일 에지부가 에지 길이의 일부에 걸쳐 양극 활물질로 코팅되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 개시의 일 실시예에 따른 음극 무지부는 음극 플레이트의 적어도 하나의 에지부에 배치되고, 음극 플레이트의 적어도 하나의 에지부의 전체 에지 길이를 따라 연장될 수 있다.　음극 무지부는 음극 플레이트의 정확히 하나의 에지부에 배치되어 음극 플레이트의 일 에지부가 전체 에지 길이에 걸쳐 음극 활물질로 코팅되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에 따르면, 음극 무지부는 음극 플레이트의 적어도 하나의 에지부에 배치되고, 음극 플레이트의 적어도 하나의 에지부의 에지 길이의 일부를 따라 연장된다.　음극 무지부는 양극 플레이트의 정확히 하나의 에지부에 배치되어, 음극 플레이트의 일 에지부가 에지 길이의 일부에 걸쳐 음극 활물질로 코팅되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예 따른 직사각형 형상을 가지는 전극 플레이트의 평면도로서, 전극 플레이트(10)의 일 에지부는 에지 길이 전체에 걸쳐 전극 활물질이 코팅되지 않은 모습이다.　전극 플레이트(10)는 양극 또는 음극 플레이트일 수 있다.　도 1에 도시된 바와 같이, 전극 플레이트(10)는 전극 활물질이 도포된 부분(12)과, 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부(11)를 포함한다.　이 경우, 무지부(11)는 전극 플레이트(10)의 일 에지부에 배치되고 전극 플레이트(10)의 길이 방향(즉, 도 1의 X 방향)에 수직으로 연장되어, 전극 플레이트(10)의 폭 방향(즉, 도 1의 Y 방향)의 한쪽 에지부가 전극 활물질로 코팅되지 않는다.　그러나, 본 개시는 이에 한정되지 않으며, 도 1에 도시되지 않은 본 개시의 전극 플레이트의 실시예에서는, 전극 플레이트(10)의 길이 방향(즉, 도 1의 X 방향)의 일 에지부가 전극 활물질로 코팅되지 않을 수 있다.　도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 무지부(11)는 전극 플레이트의 길이 방향으로 측면 에지부으로부터 결정된 폭(S1)까지 연장된다.　전극 활물질로 코팅되지 않은 부분(11)의 폭(S1)은 특별히 제한되지 않으며, 필요에 따라 선택될 수 있다.　길이방향에 수직인 전극 플레이트(10)의 폭 방향(즉, 도 1에서 Y 방향을 따라)에서의 무지부(11)의 길이(W1)는 전극 플레이트(10)의 폭(W2)에 대응하며, 이에 따라 무지부(11)는 전극 플레이트(10)의 전체 폭(W2)에 걸쳐 연장된다.
본 개시의 실시예에 따른 전극 조립체에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.　즉, 양극 무지부 및 음극 무지부가 각각 전극 조립체의 전체 폭에 걸쳐 연장된다는 것을 의미한다.
다른 실시예에 따르면, 양극 무지부 및 음극 무지부 각각은 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 길이를 가지며, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부 각각은 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
도 2는 본 명세서의 전극 조립체의 예시적인 실시예에 따른 전극 조립체(30)의 평면도이다.　전극 조립체는 예를 들어 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이 구성된 하나 이상의 양극 플레이트 및 하나 이상의 음극 플레이트 및 그 사이에 배치된 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 권선 또는 적층 구조를 가질 수 있다(도 2에 도시되지 않음).　도 2에 도시된 바와 같이, 양극 및 음극 무지부(31a, 31b)는 전극 조립체의 길이방향(즉, 도 2의 X 방향)으로 전극 조립체의 반대되는 측면들로부터 노출된다.　실시예에 따르면, 전극 조립체(30)의 폭 방향(즉, 도 2의 Y 방향)에서의 양극 무지부(31a, 31b)의 길이(W3)는 전극 조립체(30)의 폭(W4)에 대응한다.　따라서, 양극 무지부(31a)및 음극 무지부(31b)는 각각 전극 조립체(30)의 전체 폭(W4)에 걸쳐 연장된다.
전극 조립체의 이러한 구성은 전극 플레이트의 제조 공정에서 전극 플레이트의 무지부의 노칭(noching)을 생략할 수 있게 하는데, 이는 일반적으로 무지부에 탭을 생성하기 위해 수행된다.　노칭 단계를 수행하지 않으면 전극 조립체의 제조 복잡성이 감소하고 셀 제조 공정이 용이해져 제조 비용이 절감된다.
바람직한 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 무지부와 음극 무지부가 전극 조립체의 반대편으로부터 노출된다.
양극 무지부와 음극 무지부가 전극 조립체의 반대되는 측면들로부터 노출되는 전극 조립체의 더욱 바람직한 실시예에 따르면, 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이 구성된 양극 무지부를 각각 갖는 복수의 양극 플레이트와 음극 무지부를 각각 갖는 복수의 음극 플레이트가 각 양극과 각 음극 사이에 배치된 중간 세퍼레이터와 함께 교대로 적층되어 있다.　양극 플레이트와 음극 플레이트는 측방향으로 오프셋되어, 양극 무지부는 전극 조립체를 구성하는 전극 스택의 일측으로부터 연장되고, 음극 무지부는 전극 조립체를 구성하는 전극 스택의 반대측으로부터 연장된다.　상기 세퍼레이터는 양극 플레이트와 음극 플레이트를 번갈아 적층할 때 양극 플레이트와 음극 플레이트의 측면 방향으로 지그재그 형태로 삽입하여 180도 구부려 지그재그 방식으로 접을 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 전극 조립체가 하나 이상의 양극 플레이트와 하나 이상의 음극 플레이트를 연결하여 전기화학 셀의 애노드와 캐소드를 형성하는 구조를 가지는 한 특별히 제한되지 않으며, 권선 구조 또는 적층 구조를 포함할 수 있다.　
바람직한 실시예에 따르면, 전극 조립체는 양극 플레이트, 세퍼레이터 및 음극 플레이트가 적층된 구조, 즉, 양극 플레이트와 음극 플레이트를 적층하고 그 사이에 세퍼레이터를 삽입한 양극 플레이트/세퍼레이터/음극 플레이트 적층 구조를 포함한다.
세퍼레이터는 양극 플레이트와 음극 플레이트 사이에 배치되어 단락을 방지하고 이온의 이동을 허용한다.　본 개시의 실시예에 따른 세퍼레이터는 다공성 기판 및 상기 기판의 적어도 일면 상에 배치된 코팅층을 포함하는 세퍼레이터로, 유기 입자 및 무기 입자를 포함한다.　다공성 기판은 수지, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 혼합물, 또는 이들의 공중합체와 같은 폴리올레핀으로 형성된 필름일 수 있지만, 실시예는 이에 한정되지 않으며, 다공성 기판은 당분야에서 이용 가능한 임의의 다공성 필름일 수 있다.　세퍼레이터의 실시예에서, 다공성 기판의 두께는 약 3 μm 내지 약 20 μm의 범위에 있을 수 있고, 및/또는 다공성 기판의 다공성은 약 30 내지 약 50% 의 범위에 있을 수 있다.
코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 혼합물로서 포함하는데, 즉 유기 입자와 무기 입자는 코팅층 내에서 함께 혼합되어 있고 독립된 별도의 층으로 제공되지 않는다.　유기 입자는 세퍼레이터와 전극 플레이트 사이의 접착력을 향상시키는 전극 접착제로서 기능할 수 있다.
본 개시의 전극 조립체의 실시예에 따르면, 코팅층 내 유기 입자의 양은 코팅층 내의 유기 입자 및 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량%의 범위에 있다.
이렇게 무기 입자 대비 유기 입자의 양이 적으면, 세퍼레이터의 수축률이 감소하고 세퍼레이터의 열 안정성이 향상되어 전기화학 셀의 세퍼레이터 특성 및 안전성이 향상될 수 있으며, 동시에 세퍼레이터와 전극 플레이트 사이에 충분히 강한 접착력을 얻을 수 있어 셀 제조 공정에서 전극 조립체 제조 시 세퍼레이터의 오정렬 위험이 감소하여 제조 공정이 용이하고 셀의 성능 및 안전성을 향상시킬 수 있다.　코팅층 내의 유기 입자 및 무기 입자의 총 중량에 비례하는 5 중량% 이상의 유기 입자는 이온 흐름(예: 리튬 이온 흐름)을 방지하고 셀 임피던스를 증가시킬 수 있다.　유기 입자의 양이 1.5 중량% 미만이면 충분한 접착력을 얻지 못할 수 있다.
도 3은 코팅층의 보헤마이트 무기 입자 : 유기 입자 비율이 97.5 wt% : 3.5 wt.%인 세퍼레이터 표면의 SEM 이미지를 도시한다.
도 3을 참조하면 유기 입자는 다공성 코팅층 표면에서 엠보싱 구조로 돌출되어 전극 접착제 역할을 할 수 있고, 코팅층의 표면, 즉 다공성 기판과 접촉하는 바닥면과 반대되는 무기층 표면에 분포하여 코팅층 표면적의 일부를 덮을 수 있다.　바람직한 실시예에서, 코팅층 표면 상의 유기 입자의 피복 면적 비율은 코팅층의 전체 표면적(즉, 다공성 기판과 접촉하는 바닥면과 반대되는 무기층 표면의 전체 표면적)에 대해 1.5% 내지 5%의 범위이다.　유기 입자 피복 면적이 5%를 초과하면 세퍼레이터의 접착력이 높아질 수 있지만 유기 입자에 의한 저항 증가로 인해 세퍼레이터의 성능이 저하되어 이온 흐름(예: 리튬 이온 흐름)을 방해할 수 있다.　유기 입자 피복 면적이 1.5% 미만인 경우 세퍼레이터와 전극 사이의 충분한 접착 강도가 달성되지 않을 수 있다.
바람직한 실시예에서, 세퍼레이터는 150
Figure pct00002
의 온도에서 약 5% 이하의 열 수축률(%)을 가지며, 이는 전기화학 셀의 성능 및 안전성 측면에서 유리하다.　예를 들어, 세퍼레이터의 열 수축률(%)은 150°C의 온도에서 기계 방향(MD)과 가로 방향(TD)모두에서 약 5% 이하일 수 있다.　더 바람직하게는, 150
Figure pct00003
의 온도에서의 세퍼레이터의 열 수축률(%)은 0%(즉, 수축 없음)이상 5% 미만, 더 바람직하게는 MD 및 TD 모두에서 0% 이상 내지 3% 미만이다.　세퍼레이터의 열 수축률(%)이 이들 범위 이내인 경우, 세퍼레이터의 열 수축 특성을 억제할 수 있고, 이에 따라 전기화학 셀의 속도 특성 및 수명 특성이 향상될 수 있다.　본 개시에 따른 세퍼레이터의 열 수축률(%)은 다음과 같은 방법으로 측정된다.　100mm Х 100mm의 샘플을 150°C의 일정한 온도의 오븐에 넣는다.　1시간 동안 등온 처리를 한 후 시료를 실온(약 23°C)으로 냉각한다.　기계 방향(MD)및 가로 방향(TD)에서의 열 수축률(%)은 각각 다음 공식으로 계산된다.　S = 100*(L1-L2)/L1, 여기서 S는 열 수축률(%), L1은 가열 전 길이(mm), L2는 가열 후 길이(mm)이다.
상기 무기 입자는 충전제로서 작용할 수 있고, 유기 입자와 혼합시 균일한 박막 코팅이 가능하고, 세퍼레이터의 열 안정성을 향상시킬 수 있으며, 친수성 표면 특성으로 인해 전해질 습윤을 향상시킬 수 있다.
무기 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.01 μm 내지 약 3.0 μm, 더 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1.0 μm의 범위에 있는 것이 바람직하다.　이 범위 내에서 균일한 두께와 다공성 기판의 다공도보다 높은 적절한 다공도를 갖는 코팅층을 형성하여 셀 성능을 향상시킬 수 있다.　예를 들어, 일부 바람직한 실시예에서, 유기 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.3 μm 내지 약 0.8 μm의 범위에 있을 수 있다.　다른 바람직한 실시예에서, 무기 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.1 μm 내지 약 0.15 μm의 범위에 있을 수 있으며, 특히 약 0.1 μm일 수 있다.
본 개시에 따르면, (무기 또는 유기)입자의 평균 입경(D50)은, 예를 들어 입자 크기 분석기를 사용하여 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 결정된다.
무기 입자는 금속 산화물, 메탈로이드 산화물 또는 이들의 조합일 수 있다.　예를 들어, 무기입자는 보헤마이트(AlOOH), 알루미나(Al2O3), 삼수산화 알루미늄(Al(OH)3), 질산알루미늄(Al(NO3)3), 질화붕소(BN), 황산바륨(BaSO4), 산화마그네슘(MgO), 실리카(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 티탄산바륨(BaTiO3)및 세라믹 입자 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에 국한되지는 않는다.　따라서, 더 바람직한 실시예에서, 무기 입자는 보헤마이트, Al2O3, Al(OH)3, Al(NO3)3, BN, BaSO4, MgO, SiO2, BaTiO3　및 세라믹 입자로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
무기 입자는 구 형태, 판 형태 또는 섬유 형태일 수 있지만, 구체예는 이에 한정되지 않으며, 무기 입자는 당분야에서 이용 가능한 임의의 형태일 수 있다.　보헤마이트 입자, 특히 예를 들어 입자 크기 분석기를 사용한 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 결정된 약 1:1 내지 약 1:10 범위의 종횡비를 갖는 보헤마이트 입자가 특히 바람직할 수 있는데, 이는 보헤마이트가 알루미나보다 상대적으로 가볍기 때문에 셀의 무게를 줄일 수 있기 때문이다.
유기 입자의 바람직한 예는 폴리스티렌, 폴리(비닐 알코올)(PVA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리아크릴아미드, 및 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)및 이의 유도체 및 공중합체 중에서 선택할 수 있지만, 실시예들은 이에 국한되지 않는다.　따라서, 더 바람직한 실시예에서, 유기 입자는 폴리스티렌, 폴리(비닐 알코올), 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴레이트로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.　특히 유기 입자는 폴리아크릴레이트로 제조되는 것이 바람직하다.　바람직한 예로는 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리에틸(메트)아크릴레이트, 폴리 n-프로필(메트)아크릴레이트, 폴리 이소프로필(메트)아크릴레이트, 폴리 n-부틸(메트)아크릴레이트, 폴리 t-부틸(메트)아크릴레이트, 폴리 2-부틸(메트)아크릴레이트, 폴리 2-부틸 에틸부틸(메트)아크릴레이트, 폴리 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 폴리 n-옥틸(메트)아크릴레이트, 폴리이소옥틸(메트)아크릴레이트, 폴리아이소노닐(메타)아크릴레이트, 폴리 테트라데실(메트)아크릴레이트, 이에 국한되지 않음, 이에 국한되지 않는, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)가 특히 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 유기 입자는 무기 입자의 입경의 2 내지 30배인 입경을 갖는다.　이에 의해, 유기 입자가 다공성 코팅층의 표면으로부터 적어도 미리 정해진 높이까지 돌출되어 도 3에 나타낸 바와 같이 전극 접착제로서 작용하는 것이 보장된다.　즉, 전극 조립체를 제조하는 동안 전극 플레이트를 세퍼레이터에 대고 가압하면 상대적으로 큰 유기 입자가 압축되어 접착 코팅을 효과적으로 형성할 수 있다.　유기 입자의 입경이 무기 입자의 2배 미만인 경우, 유기 입자는 전극 플레이트에 접착될 수 있을 만큼 코팅층의 주변 표면으로부터 충분히 돌출되지 않을 수 있다.　또한 입경이 무기 입자의 30배 이상인 경우 전극 플레이트와 세퍼레이터 사이의 접착 면적이 증가하여 전기화학 셀의 저항이 증가할 수 있다.　예를 들어, 일부 바람직한 실시예에서, 유기 입자는 무기 입자의 입경의 2 내지 15배의 입경을 갖는다.　다른 바람직한 실시예에서, 유기 입자는 무기 입자의 입경의 10 내지 20배인 입경을 갖는다.
그러나, 상기 내용에도 불구하고, 유기 입자의 평균 입경(D50)은 약 1.5 μm 내지 약 5.0 μm의 범위에 있는 것이 바람직하다.　예를 들어, 일부 바람직한 실시예에서, 유기 입자의 평균 입경(D50)은 약 3.0 μm 내지 약 5.0 μm의 범위에 있을 수 있다.　다른 바람직한 실시예에서, 유기 입자의 평균 입경(D50)은 약 1.5 μm 내지 약 2.0 μm의 범위에 있을 수 있다.
코팅층은 기판의 한 표면 또는 양쪽 표면 상에 배치될 수 있지만, 바람직하게는 기판의 양쪽 표면 상에 배치된다.　세퍼레이터의 양면에 위치하는 코팅층은 동일한 조성을 갖는 것이 바람직하며, 이는 리튬-이온 이차 전지의 경우 리튬 이온과 같은 이온이 양극 및 음극 측 모두에 균일하게 통과할 수 있도록 세퍼레이터의 양면의 해당 전극 플레이트에 동일한 접착력을 가하도록 하는 것이다.　　
전극 조립체 내의 단일 코팅층의 두께(즉, 코팅층 내의 유기 및 무기 입자를 포함하는 전극 플레이트와 세퍼레이터를 압축한 후)의 두께는 약 0.5 μm 내지 약 5.0 μm의 범위일 수 있다.　예를 들어, 일부 바람직한 실시예에서, 단일 코팅층의 두께는 약 1.0 μm 내지 약 4.0 μm의 범위에 있을 수 있다.　다른 바람직한 실시예에서, 단일 코팅층의 두께는 약 0.5 μm 내지 약 1.0 μm의 범위에 있을 수 있다.　(단일)코팅층의 두께가 이 범위 내에 있을 때, 코팅층(들)을 포함하는 세퍼레이터는 전극 플레이트에 양호한 접착력과 우수한 내열성 및 절연 특성을 제공할 수 있다.　즉, 코팅층 내의 유기 입자의 양, 바람직하게는 유기 및 무기 입자의 평균 입자 크기가 상술한 미리 설정된 범위 내에 있는 경우, 본 개시의 실시예에 따른 세퍼레이터의 코팅층은 전극 플레이트에 대한 우수한 접착력 및 기판과의 결합 강도가 양호할 수 있으며, 세퍼레이터는 양호한 열 안정성 및 감소된 수축률을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 코팅층은 바람직하게는 유기 입자보다 평균 입경이 작고 또 다른 결합제로서 기능할 수 있는 폴리머 입자를 포함할 수 있다.　즉, 무기 입자와 기판 간의 결합력을 향상시키고 코팅층의 내구성을 향상시키기 위해 바인더 폴리머 입자를 코팅층 내의 유기 입자 및 무기 입자와 함께 혼합할 수 있다.　바인더 폴리머 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.05 μm 내지 약 0.3 μm의 범위에 있을 수 있다.　바인더 폴리머 입자의 평균 입경이 이 범위 내에 있는 경우, 무기 입자와 기질 사이의 효율적인 결합이 보장될 수 있다.　바인더 폴리머 입자의 유리 전이 온도(Tg)는 약 -20
Figure pct00004
내지 20°C의 범위에 있을 수 있다.　바인더 폴리머 입자의 바람직한 예는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)및 폴리아크릴레이트를 포함한다.　유리 전이 온도는 본 명세서에 따라 -40°C ~ 100°C의 온도 범위에서 시차 주사 열량계(DSC)를 수행하고 램핑 온도 조건을 10°C/min으로 설정함으로써 결정된다.
일부 실시예에서, 코팅층은 열적으로 안정하고 또 다른 결합제로서 기능할 수 있는 폴리머 화합물을 추가로 포함할 수 있다.
열적으로 안정한 바인더 중합체의 바람직한 예로는 카르복실 메틸 셀룰로오스(CMC), 폴리(빈리 알코올)(PVA), 폴리비닐프리롤리돈(PVP), 폴리비닐아세타미드(PVAc), 폴리아실로니트릴(PAN), 폴리크릴산(PAA), 폴리말레인 무수물 및 폴리 아크릴아미드를 포함하되 이에 한정되지 않는다(이들의 유도체 및 공중합체를 포함하여).
폴리아크릴아미드의 바람직한 예는 N-(부톡시메틸)(메트)아크릴로아미드, N-tert-부틸(메트)아크릴아미드, 디-아세톤(메트)아크릴아미드, N-(이소부톡시메틸)아크릴아미드, N-(이소프로필)(메트)아크릴아미드, (메타)아크릴아미드, N-페닐(메트)아크릴아미드, N-(트리스(하이드록시메틸)메틸)(메트)아크릴아미드, N'-(1,2-디하이드록시에틸렌)비스아크릴아미드, N-N'-(1,2-디하이드록시에틸렌)비스아크릴아미드, N-N'-에틸렌 비스(메트)아크릴아미드 및 이들의 혼합물을 포함하나,이에 국한되지 않는다.
코팅층 내의 무기 입자의 총량에 대한 유기 입자, 바인더 폴리머 입자 및 열 안정한 바인더 폴리머의 총량의 비율은 1:10 내지 1:25 범위인 것이 바람직하다.
본 개시의 실시예에 따른 전극 조립체는 전극 조립체의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 넓은 무지부와 상대적으로 적은 양의 유기 입자를 갖는 접착 기능을 갖는 세퍼레이터를 결합한 것으로, 노칭 단계를 생략할 수 있어 제조가 간단하고 비용 효율적이며, 세퍼레이터 정렬 불량 위험을 줄일 수 있으며, 셀 또는 배터리에 사용될 때 열 안정성 및 안전성이 향상된다는 복합적인 장점을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 노칭 단계가 생략될 수 있지만, 본 발명은 또한 노칭 단계를 포함하는 실시예에 관한 것임을 이해해야 한다.
본 개시의 이 실시예에 따른 전극 조립체는 무기 입자 대비 코팅층에 존재하는 유기 입자의 낮은 함량(즉, 코팅층 내의 유기 입자 및 무기 입자의 총 중량과 관련된 1.5 내지 5 wt.% 범위)이 코팅층의 다공성 및 전해질 침지 특성을 증가시키는 데 기여하고, 이에 따라 가스가 존재하는 경우에도 셀 성능이 높게 유지된다는 이점을 제공한다.　이는 니켈 함량이 높은 리튬 전이 금속, 예를 들어 전체 전이 금속을 기준으로 니켈 함량이 83 mol% 이상인 리튬 전이 금속 복합 산화물로, 작동 중에 전기화학 셀에서 가스 발생을 초래할 수 있으며, 본 개시의 실시예에 따라 전극 조립체에서 활물질로서 사용될 수 있다는 추가적인 이점을 제공한다.　동시에 유기 입자에 의한 세퍼레이터의 전극 플레이트 부착은 사이클 수명 동안 가스 트랩을 방지하여 셀의 열화를 가속화할 수 있으며, 세퍼레이터와 전극 플레이트 사이의 접착 기능으로 인해 전극 표면이 균일한 전위를 가질 수 있어 장기적인 사이클 수명을 보장할 수 있다.
따라서, 전극 조립체의 추가 바람직한 실시예에 따르면, 양극 활물질은 리튬 전이 금속 복합 산화물이며, 여기서 금속은 니켈(Ni), 코발트(Co)및 망간(Mn)중 하나 이상을 포함한다.　복합 산화물은 니켈, 코발트 및 망간을 포함하는 것이 더 바람직하며(즉, 양극 활물질은 리튬 니켈 코발트 망간(NCM)산화물임), 더욱 바람직하게는 니켈의 함량은 전체 전이 금속 니켈, 코발트 및 망간을 기준으로 적어도 83 mol% 인 것이다.　즉, 더욱 바람직한 실시 예에 따라 양극 활물질로 사용되는 복합 산화물은 일반적인 공식 을 갖는다.　이러한 니켈 함량이 높은 활물질은 리튬이온 이차 전지와 같은 전기화학 셀에서 양극 활물질로 사용될 때 방전 용량이 높고 충방전 시 물질 구조가 균일하게 유지되도록 할 수 있으며, 셀의 안전성 및 성능에 영향을 주지 않으면서도 제조 공정의 단순화 및 열 안정성 향상 등의 이점을 가지면서 본 개시에 따른 전극 조립체에서 양극 활물질로 유리하게 사용될 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 전체 전이 금속을 기준으로 니켈 함량이 83 mol% 이상인 리튬 전이 금속 복합 산화물과 같은 니켈 함량이 높은 물질이 전극 조립체 내의 전극 활물질로서 유리하게 사용될 수 있도록 하기 위해, 양극 및 음극 플레이트가 전극 조립체의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 상술한 넓은 무지부를 가질 필요는 없다는 점을 이해해야 한다.　　
따라서, 본 개시의 대안적인 실시예는 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부 및 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부 및 상기 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 개재된(interposed) 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량%의 범위에 있고, 상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택되는 전극 조립체를 제공한다.　바람직하게는, 니켈 함량은 전체 전이 금속을 기준으로 적어도 83 mol% 이다.
세퍼레이터의 바람직한 실시예는 상술한 바와 같이 구성된다.　일부 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 위에서 정의한 바와 같은 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 가질 수 있다.
본 개시는 상술한 바와 같은 본 개시의 실시예들에 따른 전극 조립체를 포함하는 전기화학 셀을 추가로 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전기화학 셀은 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있다.
일 실시예에 따르면, 양극 무지부 및 음극 무지부 각각은 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 전극 조립체의 폭에 대응되는 길이를 가진다.
일 실시예에 따르면, 양극 무지부 및 음극 무지부 각각은 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 길이를 가지며, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부 각각은 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
세퍼레이터의 바람직한 실시예는 상술한 바와 같이 구성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 개시의 전기화학 셀은 양극 무지부에 전기적으로 연결된 양극 집전체 및 음극 무지부에 전기적으로 연결된 음극 집전체를 더 포함한다.　실시예에 따르면, 양극 및 음극 무지부는 각각 양극 집전체와 음극 집전체가 연결되는 연결 영역을 포함한다.　본 개시에 따른 예시적인 전극 조립체가 도시된 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 무지부(31a)는 연결 영역(33a)을 갖고, 음극 무지부(31b)는 연결 영역(33b)을 가지며, 연결 영역(33a, 33b)모두 전극 조립체의 에지(즉, 도 2의 상부 에지)에 근접하여 위치하는 하나의 에지를 가진다.　각각의 연결 영역(33a, 33b)은 양극 또는 음극 무지부(31a, 31b)의 길이(W3)의 약 50%에 대응하는 길이(X)에 수직인 전극 조립체(30)의 폭 방향(즉, 도 2의 Y 방향)으로의 길이(W5)로 연장된다.　그러나, 도 2는 단지 예시적인 비제한적 실시예일 뿐이며, 양극과 음극 무지부의 연결 영역 각각은 양극 또는 음극 무지부(W3)길이의 70% 이하에 대응하는 전극 조립체(W5)의 폭 방향 길이를 가질 수 있다.　예를 들어, 일부 바람직한 실시예에서, 양극 및 음극 무지부의 각 연결 영역의 길이(W5)는 양극 또는 음극 무지부(W3)길이의 50% 내지 70% 범위에 있을 수 있다.　다른 바람직한 실시예에서, 양극 및 음극 무지부의 각 연결 영역의 길이(W5)는 양극 또는 음극 무지부(W3) 길이의 50% 이하, 예를 들어 40% 이하, 바람직하게는 길이 W3의 30% 이상일 수 있다.　그러나, 일부 실시예에서, 연결 영역이 대신 더 넓어지면 연결 영역의 길이(W5)는 연결 영역 전체가 동일한 면적을 가지게 되면 훨씬 더 작아질 수 있다.
도 2에 도시되지 않은 바람직한 실시예에 따르면, 양극 무지부의 연결 영역과 음극 무지부의 연결 영역은 서로 다른 길이를 가질 수 있다.
또한, 도 2에 도시되지 않은 바람직한 실시예에 따르면, 양극 및 음극 무지부의 연결 영역은 전극 조립체의 에지(예를 들어, 도 2의 상부 에지)에 근접하여 위치할 필요는 없지만, 전극 조립체의 반대쪽 에지 사이에 위치할 수 있다.　이는 도 2를 참조하면, 연결 영역(33a, 33b)이 반드시 상부 에지로부터 시작하여 하부 에지를 향해 연장되는(또는 그 반대)전극 조립체(30)의 폭 방향으로 연장될 필요는 없지만, 하나 또는 둘 모두의 연결 영역(33a, 33b)이 전극 조립체의 상부 및 하부 에지 사이의 어딘가에 위치하며 전극 조립체(30)의 폭 방향으로 길이(W5)로 연장된다는 것을 의미한다.　예를 들어, 연결 영역(33a, 33b)의 상부 에지와 전극 조립체(30)의 상부 에지 사이의 거리가 연결 영역(33a, 33b)의 하부 에지(상부 에지와 반대)와 전극 조립체(30)의 하부 에지 사이의 거리보다 짧거나, 그 반대의 경우도 마찬가지인 위치에 위치할 수 있다.　　
또한, 도 2에 도시되지 않은 바람직한 실시예에 따르면, 양극과 음극 무지부의 연결 영역 중 하나는 전극 조립체의 한쪽 에지(예를 들어, 도 2의 상부 에지)에 근접하여 위치할 수 있고, 다른 쪽 연결 영역은 전극 조립체의 반대쪽 에지(즉, 도 2의 하부 에지)에 근접하여 위치할 수 있다.
양극 및 음극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 구리 합금으로 형성될 수 있다.　그러나, 양극 및 음극 집전체의 물질은 이에 국한되지 않으며, 다른 실시예에서 양극 및 음극 전류는 임의의 다른 적절한 물질로 형성될 수 있다.
양극 및 음극 집전체는 용접에 의해 양극 및 음극 무지부에 각각 연결될 수 있다.
즉, 양극 무지부의 연결부는 양극 집전체에 용접되고, 음극 무지부의 연결부는 음극 집전체에 용접되며, 용접부는 각각 전극 조립체의 길이 방향에 수직인 방향으로 양극 또는 음극 무지부 길이의 70% 이하, 예를 들어 50% 내지 70% 범위에서 50% 이하, 40% 이하, 바람직하게는 30% 이상에 대응하는 길이를 가진다.　용접부(welds)는 무지부에 비해 길이가 비교적 짧기 때문에(즉, 70% 이하), 용접 시간이 단축되고 전기화학 셀의 제조 복잡성이 감소된다.　　
또한, 전기화학 셀의 이러한 구성은 전극 플레이트의 무지부의 노칭(noching)을 생략할 수 있게 하여, 전기화학 셀의 제조 복잡성을 더욱 감소시키고 셀 제조 공정을 용이하게 하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 노칭 단계가 생략될 수 있지만, 본 발명은 또한 노칭 단계를 포함하는 실시예에 관한 것임을 이해해야 한다.
양극 무지부와 음극 무지부의 연결 영역은 전극 조립체 내의 양극 플레이트와 음극 플레이트의 적층 평면에 평행한 평면(즉, 도 2의 X 방향 및 Y 방향에 의해 결정된 평면과 평행) 내에 있을 수 있다.　즉, 양극 및 음극 집전체는 전극 조립체 내의 양극 및 음극 플레이트의 적층 평면에 평행한 평면에서 양극 및 음극 무지부의 연결 영역에 연결되거나 용접될 수 있다.　　
전기화학 셀의 또 다른 바람직한 실시예에서, 양극 집전체의 길이는 양극 무지부의 연결 영역의 길이 또는 양극 집전체가 용접에 의해 연결된 경우 각 용접의 길이에 대응하고, 음극 집전체의 길이는 음극 무지부의 연결 영역의 길이 또는 음극 집전체가 용접에 의해 연결된 경우 각 용접의 길이에 대응한다.　이에 의해, 양극 및 음극 집전체의 길이는 상술한 바와 같이 무지부에 비해 70% 이하, 예를 들어, 무지부의 길이의 50% 내지 70%, 또는 50% 이하, 또는 40% 이하, 바람직하게는 30% 이상의 범위에서 짧게 유지된다.　이러한 구성은 위에서 설명한 간소화된 제조 공정을 활용하면서 물질을 절약하고 셀의 무게를 줄인다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 양극 및 음극 집전체는 각각 제1 및 제2 연결부를 포함한다.　양극 및 음극 집전체의 제1 연결부는 각각 양극 및 음극 단자에 연결되도록 구성된다.　양극 및 음극 집전체의 제2 연결부는 바람직하게는 용접에 의해 양극 및 음극 무지부의 연결 영역에 각각 연결되도록 구성된다.　더 바람직한 실시예에 따르면, 물질을 절약하고 셀의 무게를 줄이기 위해, 제2 연결부 각각의 길이는 양극 및 음극 무지부에서의 각 연결 영역 또는 용접부의 길이에 대응한다.　　
예시적인 실시예에서, 양극 및 음극 집전체 각각은 제1 및 제2 연결부가 실질적으로 직각으로 배열되는 것을 포함하는 대체로 반대인 L자형을 가질 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 전기화학 셀은 유기 입자의 양이 비교적 적은(즉, 코팅층 내 유기 입자 및 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위)와의 접착 기능을 갖는 상기와 같이 구성된 세퍼레이터를 포함하므로, 전기화학 셀의 향상된 열 안정성 및 안전성을 추가로 달성할 수 있다.
그러나 셀의 비용과 무게를 증가시키지 않으면서 단순화된 제조 공정을 보장하기 위해 반드시 상기와 같이 세퍼레이터를 구성할 필요는 없다는 점을 이해해야 한다.
따라서, 본 개시의 다른 실시예에 따르면, 전기화학 셀은 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
바람직하게는, 실시예에 따른 전기화학 셀은 상기 양극 무지부의 연결 영역 또는 용접부에서 상기 양극 무지부와 전기적으로 연결되는 양극 집전체; 및 상기 음극 무지부의 연결 영역 또는 용접부에서 상기 음극 무지부와 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하고, 상기 연결부 또는 용접부는 각각 전극 조립체의 길이 방향에 수직인 방향으로 양극 또는 음극 무지부의 길이의 70% 이하에 해당하는 길이를 가지며, 상기 양극 집전체의 길이 및 음극 집전체의 길이는 상기한 바와 같이 각 연결부 또는 용접부의 길이(즉, 무지부의 길이의 70% 이하)에 대응한다.
양극 및 음극 집전체, 그리고 각각의 연결 영역 또는 용접부의 더욱 바람직한 실시예는 상술한 바와 같이 구성된다.　일부 실시예에서, 세퍼레이터는 상술한 바와 같이 구성될 수 있다.
전기화학 셀의 대표적인 예로는 이차 전지가 있다.　바람직하게는, 이차 전지는 리튬 이온을 매체로 하는 리튬 이온 이차 전지가다.
전극 조립체의 형태와 배터리 케이스의 구조 또는 형태에 따라, 전기화학 셀은 원통형 셀, 프리즘형 셀 또는 파우치형 셀로 분류될 수 있다.　본 개시는 프리즘형 셀에 적용하는 것이 바람직하다.　따라서, 본 개시의 실시예에 따른 전기화학 셀은 각형 리튬-이온 이차 전지인 것이 바람직하다.
다른 양태에 따르면, 본 개시는 전술한 바와 같은 본 개시의 실시예에 따른 전극 조립체 및 상기 양극 활물질로서 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물을 포함하는 리튬 이온 이차 전지를 제공한다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 리튬 이온 이차 전지는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는, 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있고, 상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택된다.
바람직한 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 갖는다.
일 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭에 대응하지 않는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이, 즉 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 전극 조립체의 폭보다 짧은 길이를 가진다.
리튬 이온 이차 전지의 바람직한 실시예에서, 리튬 전이 금속 복합 산화물 중의 니켈 함량은 니켈, 코발트 및 망간의 총 함량을 기준으로 적어도 83 mol% 이다.　즉, 양극 활물질로서 사용되는 복합 산화물은 바람직하게는 일반적인 공식 을 갖는다.　양극 활물질의 이러한 높은 함량의 니켈은 배터리의 방전 용량이 높고 충전 및 방전 조건 하에서 물질 구조가 균일하게 유지되도록 유리하게 보장할 수 있다.　그러나 이러한 높은 수준의 니켈은 작동 중에 배터리에 과도한 가스 생성을 초래할 수 있으며, 갇힌 가스로 인해 세퍼레이터와 전극 사이에 가스가 채워진 공극이 형성되어 셀의 성능이 더 빨리 저하될 수 있다.　　
그러나, 실시예에 따른 리튬 이온 이차 전지는 상기와 같이 구성된 전극 조립체를 포함함에 따라, 즉 코팅층에 포함된 유기 입자로 인해 세퍼레이터가 전극에 부착되어 사이클 수명 동안 가스 트랩이 방지되고, 세퍼레이터와 전극 간의 접착 기능으로 인해 전극 표면이 균일한 전위를 가질 수 있어 장기간의 사이클 수명을 확보할 수 있다.　따라서, 본 개시의 실시예에 따르면 니켈 함량이 83 mol% 이상인 리튬 니켈 코발트 망간 산화물을 이차 전지의 양극 활물질로 유용하게 사용할 수 있다.
이와 함께, 코팅층에 존재하는 유기 입자의 함량이 무기 입자에 비해 낮기 때문에(즉, 코팅층 내 유기 입자 및 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위), 세퍼레이터의 열 안정성 및 수축률에 미치는 영향이 미미하므로 리튬 이온 이차 전지의 높은 안전성 및 성능을 보장할 수 있다.
보다 바람직한 실시예에 따르면, 본 개시의 리튬 이온 이차 전지는 상기 양극 무지부의 연결 영역에서 상기 양극 무지부와 전기적으로 연결되는 양극 집전체; 및 상기 음극 무지부의 연결 영역에서 상기 음극 무지부와 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하고, 상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부의 연결 영역 각각은 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부의 상기 길이의 70% 이하이다.
예를 들어, 리튬 이온 이차 전지의 일부 바람직한 실시예에서, 양극 및 음극 무지부의 각 연결 영역의 길이는 양극 또는 음극 무지부의 길이의 50% 내지 70% 범위에 있을 수 있다.　리튬 이온 이차 전지의 다른 바람직한 실시예에서, 양극 및 음극 무지부의 각 연결 영역 길이는 50% 이하, 예를 들어 40% 이하일 수 있지만, 바람직하게는 양극 또는 음극 무지부 길이의 30% 이상일 수 있다.　그러나, 실시예에서 연결 영역을 대신 더 넓게 만들어 연결 영역 전체가 동일한 면적을 갖도록 하면 연결 영역의 길이는 더욱 작아질 수 있다.
양극 및 음극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 구리 합금으로 형성될 수 있다.　그러나, 양극 및 음극 집전체의 물질은 이에 국한되지 않으며, 다른 실시예에서 양극 및 음극 전류는 임의의 다른 적절한 물질로 형성될 수 있다.
양극 및 음극 집전체는 용접에 의해 양극 및 음극 무지부에 각각 연결될 수 있다.
즉, 양극 무지부의 연결부는 양극 집전체에 용접되고, 음극 무지부의 연결부는 음극 집전체에 용접되며, 용접부는 각각 전극 조립체의 길이 방향에 수직인 방향으로 양극 또는 음극 무지부 길이의 70% 이하, 예를 들어 50% 내지 70% 범위에서 50% 이하, 40% 이하, 바람직하게는 30% 이상에 대응하는 길이를 가진다.　용접부는 무지부에 비해 길이가 비교적 짧기 때문에(즉, 70% 이하), 용접 시간이 단축되고 리튬 이온 이차 전지의 제조 복잡성이 감소된다.
또한, 리튬 이온 이차 전지의 이러한 구성은 전극 플레이트의 무지부의 노칭을 생략할 수 있어 리튬 이온 이차 전지의 제조 복잡성을 더욱 줄이고 배터리 제조 공정을 용이하게 하여 제조 비용을 절감할 수 있다.　　
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 노칭 단계가 생략될 수 있지만, 본 발명은 또한 노칭 단계를 포함하는 실시예에 관한 것임을 이해해야 한다.
양극 무지부와 음극 무지부의 연결 영역은 전극 조립체 내의 양극 플레이트와 음극 플레이트의 적층 평면에 평행한 평면(즉, 도 2의 X 방향 및 Y 방향에 의해 결정된 평면과 평행) 내에 있을 수 있다.　즉, 양극 및 음극 집전체는 전극 조립체 내의 양극 및 음극 플레이트의 적층 평면에 평행한 평면에서 양극 및 음극 무지부의 연결 영역에 연결되거나 용접될 수 있다.
리튬 이온 이차 전지의 바람직한 실시예에서, 상기 양극 집전체의 길이는 상기 양극 무지부의 연결 영역의 길이 또는 상기 양극 집전체가 용접에 의해 연결되는 경우 상기 용접부의 길이에 대응하고, 상기 음극 집전체의 길이는 상기 음극 무지부의 연결 영역의 길이 또는 상기 음극 집전체가 용접에 의해 연결되는 경우 상기 용접부의 길이에 대응한다.　이에 따라, 양극 및 음극 집전체의 길이가 무지부에 비해 짧게, 예를 들어 50% 내지 70%의 범위에서 70% 이하, 또는 50% 이하, 또는 40% 이하, 바람직하게는 30% 이상으로 유지됨으로써, 전술한 바와 같이 물질을 절약하고 리튬 이온 이차 전지의 무게를 감소시키면서 전술한 제조 공정의 용이성을 활용할 수 있게 된다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 양극 및 음극 집전체는 각각 제1 및 제2 연결부를 포함한다.　제1 연결부는 양극 단자 및 음극 단자에 각각 연결되도록 구성된다.　제2 연결부는 바람직하게는 용접에 의해 양극 및 음극 무지부의 연결 영역에 각각 연결되도록 구성된다.　더 바람직한 이 실시예에 따르면, 물질을 절약하고 리튬 이온 이차 전지의 무게를 줄이기 위해, 제2 연결부 각각의 길이는 양극 및 음극 무지부의 각 연결 영역 또는 용접부의 길이에 대응한다.
예시적인 실시예에서, 양극 및 음극 집전체 각각은 제1 및 제2 연결부가 실질적으로 직각으로 배열되는 것을 포함하는 대체로 반대인 L자형을 가질 수 있다.
그러나, 모든 전이 금속을 기준으로 83 mol% 이상과 같이 니켈 함량이 높은 리튬 전이 금속 복합 산화물을 리튬 이온 이차 전지의 전극 활물질로 유리하게 사용할 수 있도록 하기 위해, 양극 및 음극 플레이트가 전극 조립체의 전체 폭에 걸쳐 연장되는 상술한 넓은 무지부를 반드시 가질 필요는 없으며, 상술한 바와 같이 양극 및 음극 집전체의 길이가 무지부에 대하여 짧게 유지될 필요는 없다는 것을 이해해야 한다.
따라서, 본 개시의 다른 실시예는 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는, 양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트; 음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및 상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고, 상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있고, 상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택되는 리튬 이온 이차 전지를 제공한다.　바람직하게는, 니켈 함량은 전체 전이 금속을 기준으로 적어도 83 mol% 이다.
세퍼레이터의 바람직한 실시예는 상술한 바와 같이 구성된다.　일부 실시예에서, 양극 무지부 및 음극 무지부는 각각 위에서 정의한 바와 같은 전극 조립체의 폭에 대응하는 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 가질 수 있다.　일부 실시예에서, 리튬 이온 이차 전지는 상기 양극 무지부의 연결 영역 또는 용접부에서 상기 양극 무지부와 전기적으로 연결되는 양극 집전체; 및 상기 음극 무지부의 연결 영역 또는 용접부에서 상기 음극 무지부와 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하고, 상기 연결부 또는 용접부는 각각 전극 조립체의 길이 방향에 수직인 방향으로 양극 또는 음극 무지부의 길이의 70% 이하에 해당하는 길이를 가지며, 상기 양극 집전체의 길이 및 음극 집전체의 길이는 상기한 바와 같이 각 연결부 또는 용접부의 길이(즉, 무지부의 길이의 70% 이하)에 대응한다.
전극 조립체의 형태와 배터리 케이스의 구조 또는 형태에 따라, 리튬 이온 이차 전지는 원통형 배터리, 각형 배터리 또는 파우치형 배터리로 분류될 수 있다.　본 개시는 각형 배터리에 적용하는 것이 바람직하다.　따라서, 본 개시의 실시예들에 따른 리튬 이온 이차 전지는 각형 리튬 이온 이차 전지인 것이 바람직하다.
본 발명이 본 발명을 수행하는 데 가장 적합한 방식을 나타내는 바람직한 실시예와 관련하여 위에서 설명되었지만, 첨부된 청구항에 명시된 개시의 범위를 벗어나지 않고도 본 기술에서의 통상적인 기술로는 명백하게 보이는 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 이해된다.

Claims (20)

  1. 전극 조립체에 있어서,
    양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부 및 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트;
    음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부 및 상기 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및
    상기 양극 플레이트 및 상기 음극 플레이트 사이에 개재된(interposed) 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량%의 범위에 있는, 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부는 각각, 상기 전극 조립체의 폭에 대응하는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 가지는, 전극 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부는 상기 전극 조립체의 반대되는 측면들(opposite sides)로부터 노출되는, 전극 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 상기 양극 플레이트, 상기 세퍼레이터 및 상기 음극 플레이트가 적층된 구조를 포함하는, 전극 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 입자는 폴리스티렌, 폴리(비닐알코올), 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 전극 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 입자의 입경(particle diameter)은 상기 무기 입자의 입경의 2배 내지 30배인, 전극 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 입자는 보헤마이트(boehmite), Al2O3, Al(OH)-3, Al(NO3)3, BN, BaSO4, MgO, SiO2, TiO2, BaTiO3 및 세라믹 입자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는, 전극 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 150℃ 온도에서 약 5% 이하의 열수축율(%)을 가지는, 전극 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅층의 표면 상에서의 상기 유기 입자들의 피복 면적은 상기 코팅층 전체 표면적에 대하여 1.5% 내지 5% 범위에 있는, 전극 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택되고, 상기 니켈의 함량은 모든 전이금속을 기준으로 83mol% 이상인, 전극 조립체.
  11. 전기화학 셀에 있어서,
    전극 조립체를 포함하고,
    상기 전극 조립체는,
    양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트;
    음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및
    상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있는, 전기화학 셀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부는 각각, 상기 전극 조립체의 폭에 대응하는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 가지는, 전기화학 셀.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 양극 무지부의 연결 영역에서 상기 양극 무지부와 전기적으로 연결되는 양극 집전체; 및
    상기 음극 무지부의 연결 영역에서 상기 음극 무지부와 전기적으로 연결되는 음극 집전체를 더 포함하고,
    상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부의 연결 영역 각각은 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이가 상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부의 상기 길이의 70% 이하인, 전기화학 셀.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 집전체의 길이 및 상기 음극 집전체의 길이는 각각 상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부의 상기 연결 영역의 상기 길이에 대응하는, 전기화학 셀.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극 무지부와 상기 음극 무지부의 상기 연결 영역들은 상기 양극 플레이트와 상기 음극 플레이트의 적층면(stacking plane)과 평행한 평면 내에 있는, 전기화학 셀.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기화학 셀은 리튬 이온 이차 전지인, 전기화학 셀.
  17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기화학 셀은 각형 셀인, 전기화학 셀.
  18. 리튬 이온 이차 전지에 있어서,
    전극 조립체를 포함하고,
    상기 전극 조립체는,
    양극 활물질이 코팅된 양극 코팅부와, 상기 양극 활물질이 코팅되지 않은 양극 무지부를 포함하는 양극 플레이트;
    음극 활물질이 코팅된 음극 코팅부와, 음극 활물질이 코팅되지 않은 음극 무지부를 포함하는 음극 플레이트; 및
    상기 양극 플레이트들 및 상기 음극 플레이트들 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하고,
    상기 세퍼레이터는 기판 및, 상기 기판의 적어도 하나의 표면 상에 배치된 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 유기 입자 및 무기 입자를 포함하고, 상기 유기 입자의 양은 상기 코팅층 내의 상기 유기 입자 및 상기 무기 입자의 총 중량에 대해 1.5 내지 5 중량% 범위 내에 있고,
    상기 양극 활물질은, 전이금속들(transition metals)로서의 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 망간(Mn)을 포함하는 리튬 전이금속 복합산화물로부터 선택되는, 리튬 이온 이차 전지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 양극 무지부 및 상기 음극 무지부는 각각, 상기 전극 조립체의 폭에 대응하는 상기 전극 조립체의 폭 방향으로의 길이를 가지는, 리튬 이온 이차 전지.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 니켈의 함량은 모든 전이금속을 기준으로 83mol% 이상인, 리튬 이온 이차 전지.
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