KR20240086250A - 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지 {JELLY-ROLL ELECTRODE ASSEMBLY AND SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME}
본 발명은 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분리막 중첩부를 포함하는 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 원통형 이차전지에 관한 것이다.
원통형 전지의 경우 폭이 정해진 긴 전극을 롤 형태로 말아 젤리-롤(Jelly Roll) 형태의 전극조립체를 제조한다. 이러한 젤리-롤형 전극조립체를 전지케이스에 삽입하여 제조되는 원통형 전지는 충방전시 전극의 수축/팽창을 반복하게 된다. 특히, 젤리-롤형 전극조립체의 코어에 탭(In tab)이 위치하거나, 음극 전극 내 실리콘계 활물질이 첨가되어 전극조립체의 수축/팽창 정도가 증가하는 경우 전극조립체의 코어부에 작용하는 압력은 크게 증가하게 된다.
최근 저저항/고용량 설계가 증가함에 따라 젤리-롤형 전극조립체가 복수의 탭을 포함하거나, 실리콘계 활물질이 첨가되는 경우가 증가하고 있으며, 이에 따라, 전극조립체의 수축/팽창에 따른 상기 코어부에 위치하는 전극조립체의 변형 가능성이 증가하고, 특히 음극 및 양극 사이에 위치하는 분리막이 파손되는 경우 음극 및 양극이 직접 접촉하여 내부 쇼트로 인해 발열 및 발화가 발생하는 문제가 있었다.
이러한 전극조립체의 변형에 따른 분리막 파손 및 내부 쇼트 발생 문제를 해결하기 위하여 해당 영역의 음극 및 분리막을 보호하고, 내부 쇼트 발생을 억제할 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 젤리-롤형 전극조립체의 설계를 변경한 젤리-롤형 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 양극; 분리막; 및 음극이 차례대로 적층되어 권취된 젤리-롤형 전극조립체에 있어서, 상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극조립체의 권취축 방향인 제1면과, 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 전극조립체의 코어부는, 상기 음극이 상기 양극의 길이방향 단부를 덮고 있는 영역인 단차부; 상기 단차부의 빈 공간 내에 구비되는 단차 완화부; 및 상기 양극과 상기 양극의 제1면 또는 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 분리막 중첩부를 포함하는 것인 젤리-롤형 전극조립체를 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는 상기 젤리-롤형 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하기 위한 전지케이스를 포함하는 것인 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체는 코어부 양극 프리엣지에 인접한 빈 공간 내에 단차 완화부를 포함함으로써 양극 두께에 의한 단차를 완화하고 대면부에 집중되는 응력을 분산시켜 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체는 분리막이 중첩된 분리막 중첩부를 더 포함함으로써 양극 프리엣지 및 단차 완화부의 단차에 의해 발생할 수 있는 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이차전지는 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형 시에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지함으로써, 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 횡단면 및 코어부를 모식적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 단차 완화부 및 분리막 중첩부를 포함하는 단차부를 모식적으로 도시한 것이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 일 실시상태는 양극; 분리막; 및 음극이 차례대로 적층되어 권취된 젤리-롤형 전극조립체에 있어서, 상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극조립체의 권취축 방향인 제1면과, 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고, 상기 전극조립체의 코어부는, 상기 음극이 상기 양극의 길이방향 단부를 덮고 있는 영역인 단차부; 상기 단차부의 빈 공간 내에 구비되는 단차 완화부; 및 상기 양극과 상기 양극의 제1면 또는 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 분리막 중첩부를 포함하는 것인 젤리-롤형 전극조립체를 제공한다.
여기서, 상기 '코어부'는 전극조립체의 권취축에 위치한 중공; 및 권취된 양극/분리막/음극의 적층구조 일부를 포함하는 영역으로서, 상기 전극조립체의 최내각에 위치하는 상기 적층구조 중 상기 양극의 길이방향 일 단부로부터 상기 양극의 2 턴(Turn) 이내의 영역을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체는 코어부 양극 프리엣지에 인접한 빈 공간 내에 단차 완화부를 포함함으로써 양극 두께에 의한 단차를 완화하고 대면부에 집중되는 응력을 분산시켜 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지할 수 있다. 또한, 분리막이 중첩된 분리막 중첩부를 더 포함함으로써 양극 프리엣지 및 단차 완화부의 단차에 의해 발생할 수 있는 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 횡단면 및 코어부를 모식적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 2의 (a)는 도 1의 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이고, 도 2의 (b)는 상기 전극조립체의 단차 완화부 및 단차부를 포함하는 코어부를 모식적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극조립체의 코어부에서, 상기 음극 및 분리막이 상기 양극의 길이방향 단부보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 2를 참고하면, 상기 음극(100') 및 분리막(20, 20')은 상기 양극의 길이방향 단부(310)보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다. 즉, 상기 음극(100') 및 분리막(20)의 권취가 소정의 길이만큼 이루어진 후에, 상기 양극(300)과 함께 권취가 이루어지는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 음극(100') 및 분리막(20)이 권심의 둘레를 1 턴(turn) 이상 함께 권취된 후에, 상기 양극(300)과 함께 권취가 이루어지는 것일 수 있다.
즉, 상기 젤리-롤형 전극조립체의 코어부에서, 상기 음극(100) 및 분리막(20)의 길이방향 단부는 상기 양극의 길이방향 단부(310)보다 내측에 위치하는 것일 수 있다. 다시 말해, 상기 음극의 길이 및 폭은 상기 양극보다 큰 것일 수 있고, 상기 음극의 일면 및 반대면에 위치한 상기 분리막들의 길이 및 폭 또한 상기 양극보다 큰 것일 수 있다.
상기 음극 및 분리막이 상기 양극의 길이방향 단부보다 길게 연장되어 추가 권취되는 경우, 리튬이온 전지의 화학반응에서 양극의 리튬 이온의 음극으로의 전달이 보다 용이할 수 있다. 음극의 길이나 폭이 더 넓게 형성되는 경우, 리튬 이온을 받는 음극의 면적이 증가하여 충/방전 효율의 감소를 방지할 수 있고, 전지 안정성 및 수명 특성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극조립체의 코어부는, 상기 음극이 상기 양극의 길이방향 단부를 덮고 있는 영역인 단차부를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차부는 상기 코어부의 음극이 상기 양극의 권취가 시작되는 길이방향 단부를 덮고 있는 영역, 즉 양극의 길이방향 단부의 두께에 의해 단차가 형성되는 영역을 의미하는 것일 수 있다. 상기 단차부는 음극이 양극의 길이방향 단부를 덮고 있으며, 양극 길이방향 단부 옆의 공간이 양극의 두께로 인해 비어 있는 것일 수 있다. 이 때, 양극 두께에 의한 단차는 대면하는 음극에 응력을 형성하게 되고, 이러한 응력은 충방전 시 양극에 대향하는 면의 반대면에 집중되어 음극 크랙을 유발하는 것일 수 있다.
도 2의 (b)를 참고하면, 상기 전극조립체의 코어부는 양극(300)의 길이가 나머지 층보다 짧을 수 있고, 상기 음극(100)/양극의 길이방향 단부(310)/음극(100')으로 둘러싸인 빈 공간(50)이 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 코어부는, 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, 권취된 상태에서 음극(100')/분리막(미도시)/양극(300)/분리막(미도시)/음극(100)의 적층구조를 형성하는 영역과, 음극(100')/분리막(미도시)/빈 공간(50)/분리막(미도시)/음극(100)의 적층구조를 형성하는 영역을 포함하는 단차부(40)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차부(40)는 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, 상기 양극의 길이방향 단부(310)로부터 상기 음극(100, 100')이 서로 직접 접하는 지점까지의 영역, 즉 양극의 두께에 의해 소정의 길이방향 길이(L1)를 갖는 빈 공간(50)을 포함하는 영역과, 상기 양극의 길이방향 단부(310)로부터 반대방향으로 상기 빈 공간과 동일한 길이방향 길이(L1')를 갖는 양극(300)을 포함하는 영역을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, L1+L1'=L1+L1=2L1의 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있고, 상기 단차부(40)의 길이방향 단부, 즉 상기 음극(100, 100')이 서로 직접 접하는 지점으로부터 상기 양극의 길이방향 단부(310) 방향으로 2L1의 길이방향 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극조립체의 코어부는, 상기 단차부의 빈 공간 내에 구비되는 단차 완화부를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 2의 (b)를 참고하면, 상기 단차 완화부(60)는 상기 단차부(40)의 빈 공간(50) 내에 구비되는 것일 수 있으며, 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, 상기 양극(300)의 권취축 방향인 제1면에 대향하는 음극(100') 또는 상기 제1면의 반대면인 제2면에 대향하는 음극(100) 상에 구비되는 것일 수 있다. 상기 단차 완화부(60)는 코어부에 위치한 음극(100, 100')의 내주면과 추가로 접하는 영역을 형성함으로써, 상기 양극(300)의 길이방향 단부(310)가 음극(100, 100')의 내주면에 접하는 영역에 집중되는 응력을 분산시키는 것일 수 있다.
즉, 상기 단차부(40)는 음극(100, 100')이 양극의 길이방향 단부(310) 및 단차 완화부(60)를 덮고 있으며, 양극 길이방향 단부(310) 옆의 공간이 양극의 두께(T2)로 인해 비어 있는 것일 수 있다. 이 때, 양극 두께에 의한 단차는 대면하는 음극에 응력을 형성하게 되고, 이러한 응력은 충방전 시 양극에 대향하는 면의 반대면에 집중되어 음극 크랙을 유발하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 단차부의 빈 공간(50) 내에 소정의 두께(T1)를 갖는 단차 완화부(60)를 구비함으로써, 상기 단차 완화부(60)의 두께로 인한 제1단차(H1) 및 상기 양극의 두께(T2)와 상기 단차 완화부의 두께(T1)의 차이로 인한 제2단차(H2)로 이루어지는 2단의 단차를 형성할 수 있고, 상기 양극 프리엣지에 대면하는 음극의 응력 집중을 완화하여 크랙을 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1단차는 상기 단차 완화부의 두께와 동일한 것일 수 있고, 상기 제2단차는 상기 양극의 두께와 상기 단차 완화부의 두께의 차이와 동일한 것일 수 있다. 구체적으로, 도 2의 (b)를 참고하면, 상기 제1단차(H1)는 상기 단차 완화부의 두께(T1)와 동일한 것일 수 있고, 상기 제2단차(H2)는 상기 양극의 두께(T2)와 상기 단차 완화부의 두께(T1)의 차이와 동일한 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1단차(H1)는 단차 완화부와 음극이 접하는 위치에서 측정되는 단차 완화부의 두께(T1)와 동일한 것일 수 있으며, 상기 제2단차(H2)는 양극의 길이방향 단부와 음극이 접하는 위치에서 측정되는 양극의 두께(T2); 및 단차 완화부와 음극이 접하는 위치에서 측정되는 단차 완화부의 두께(T1)의 차이와 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극조립체의 코어부는, 상기 양극과 상기 양극의 제1면 또는 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 분리막 중첩부를 포함하는 것일 수 있다. 상기 양극과 상기 양극의 제1면 또는 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 상기 분리막 중첩부를 더 포함하는 경우, 양극 프리엣지 및 단차 완화부의 단차에 의해 발생할 수 있는 음극 및 분리막 손상을 방지하고, 분리막 손상이 발생하는 경우에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지하여 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부는 중첩되어 배치되는 분리막이 3 겹인 것일 수 있다. 상기 분리막 중첩이 3 겹 미만인 경우 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 열등할 수 있고, 3 겹 초과인 경우 추가적인 단차 형성으로 인해 해당 영역에 응력이 집중되어 추가적인 분리막 손상이 발생할 수 있고, 전해액 부족에 따른 리튬 석출 등 국부적인 문제가 발생할 수 있다. 상기 중첩되어 배치되는 분리막이 3 겹인 경우, 별도의 설비 개조 없이 기존 와인딩 설비를 이용한 제조 공정이 가능하여 분리막 중첩부의 구비가 보다 용이할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 젤리-롤형 전극조립체의 단차 완화부 및 분리막 중첩부를 포함하는 단차부를 모식적으로 도시한 것이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는 양극의 제1면에 대향하는 음극(100') 상에 구비되는 단차 완화부(60)를 포함하는 단차부(50)를 모식적으로 도시한 것이고, 도 3의 (b)는 양극(300)의 제2면에 대향하는 음극(100) 상에 구비되는 단차 완화부(60)를 모식적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극조립체의 코어부에서, 상기 분리막이 상기 음극의 길이방향 단부보다 길게 연장되어 추가 권취되는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 음극(100')의 길이방향 단부로부터 연장되어 추가 권취된 분리막(20')을 상기 양극의 길이방향 단부(310) 방향으로 되접음으로써, 별도의 추가 분리막 없이도 간단한 절곡 구조에 의해 분리막 중첩부(70) 형성이 가능한 것일 수 있다. 즉, 상기 분리막 중첩부(70)는 분리막(20) 및 연장되어 추가 권취되고 절곡된 분리막(20')을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극의 길이방향 단부를 중심으로, 상기 단차 완화부와 동일한 방향에 구비되는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 단차 완화부(60)는 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, 상기 양극(300)의 권취축 방향인 제1면에 대향하는 음극(100') 또는 상기 제1면의 반대면인 제2면에 대향하는 음극(100) 상에 구비되는 것일 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a)를 참고하면, 상기 단차 완화부(60)가 상기 양극의 제1면에 대향하는 음극(100') 상에 구비되는 경우, 상기 분리막 중첩부(70)는 상기 양극(300)과 상기 양극의 제1면에 대향하는 상기 음극(100') 사이에 구비되는 것일 수 있다. 또한, 도 3의 (b)를 참고하면, 상기 단차 완화부(60)가 상기 양극의 제2면에 대향하는 음극(100) 상에 구비되는 경우, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극(300)과 상기 양극의 제2면에 대향하는 상기 음극(100) 사이에 구비되는 것일 수 있다.
여기서, 상기 '분리막 중첩부'는 상기 양극의 길이방향 단부(310)로부터 상기 분리막 중첩부(70)에 포함되는 추가 중첩 분리막(20')의 길이방향 일 단부까지의 영역으로서, 길이방향 길이 L2를 갖는 영역과, 상기 양극의 길이방향 단부(310)로부터 반대방향으로 상기 L2와 동일한 길이방향 길이 L2'를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있다. 즉, 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, L2+L2'=L2+L2=2L2의 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있고, 상기 분리막 중첩부(70)의 길이방향 단부, 즉 상기 추가 중첩 분리막(20')의 길이방향 단부로부터 상기 양극의 길이방향 단부(310) 방향으로 2L2의 길이방향 길이를 갖는 영역을 의미하는 것일 수 있다.
상기 분리막 중첩부(70)가 상기 양극의 길이방향 단부(310)를 중심으로, 상기 단차 완화부(60)와 동일한 방향에 구비되는 경우, 상기 제1단차(H1) 및 상기 제2단차(H2)의 2단의 단차를 형성하여 응력 집중을 완화하면서도, 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창이 일어나는 경우에도 상기 단차 완화부 및 상기 양극의 길이방향 단부에 대면하는 분리막 및 음극의 손상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부는 상기 양극의 제1면에 대향하는 상기 음극 상에 구비되고, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극과 상기 양극의 제1면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 것일 수 있다. 상기 양극의 길이방향 단부를 중심으로, 상기 분리막 중첩부와 상기 단차 완화부가 상기 양극의 제1면 방향에 구비되는 경우, 상기 양극의 제1면에 대향하는 음극 및 분리막의 손상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부는 상기 양극의 제2면에 대향하는 상기 음극 상에 구비되고, 상기 분리막 중첩부는 상기 양극과 상기 양극의 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 것일 수 있다. 상기 양극의 길이방향 단부를 중심으로, 상기 분리막 중첩부와 상기 단차 완화부가 상기 양극의 제2면 방향에 구비되는 경우, 상기 양극의 제2면에 대향하는 음극 및 분리막의 손상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 상에 구비되는 단차 완화부는, 상기 분리막 및 상기 분리막 중첩부를 개재하여 상기 양극과 대면하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3의 (a)를 참고하면, 상기 양극(300)의 제1면에 대향하는 음극(100') 상에 구비되는 단차 완화부(60)는, 상기 분리막(20) 및 상기 분리막 중첩부(70)를 개재하여 상기 양극(300)의 제1면과 대면하는 것일 수 있다. 또한, 상기 양극(300)의 제2면에 대향하는 음극(100) 상에 구비되는 단차 완화부(60)는, 분리막(20) 및 상기 분리막 중첩부(70)를 개재하여 상기 양극(300)의 제2면과 대면하는 것일 수 있다. 상기 음극 상에 구비되는 단차 완화부가 상기 분리막 및 상기 분리막 중첩부를 개재하여 상기 양극과 대면하는 경우, 상기 단차 완화부와 양극의 길이방향 단부 두께에 의해 형성될 수 있는 추가적인 단차에 의한 분리막 손상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부는 상기 양극의 길이방향 단부와 이격하여 구비되는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 단차 완화부(60)가 상기 양극의 길이방향 단부(310)와 이격하여 구비되는 경우, 상기 단차 완화부(60)와 상기 양극의 길이방향 단부(310)의 이격거리(L3)는 1 mm 이상 3 mm 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단차 완화부와 상기 양극의 길이방향 단부의 이격거리는 1 mm 이상 1.5 mm 이하 또는 1.5 mm 이상 3 mm 이하인 것일 수 있고, 전술한 범위의 이격거리를 만족하는 경우 상기 음극과 양극의 길이방향 단부가 접하는 영역에 집중되는 응력을 효과적으로 분산시키기 위해 적정 두께의 단차 완화부를 형성하는 공정이 용이할 수 있고, 충방전 시 소정의 양극 수축/팽창 공간을 마련하여 단차 완화부의 탈리를 방지하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부는 기재층 및 점착층을 포함하는 테이프인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차 완화부는 기재층 및 점착층을 포함하고, 상기 점착층은 상기 기재층의 일면 상에 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 점착층은 폴리아크릴계 수지를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 점착층은 PMMA(poly methyl methacrylate), PEMA(poly ethyl methacrylate), PBMA(poly butyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 점착층이 전술한 소재를 포함하는 경우, 상기 단차 완화부를 포함하는 전지의 전기화학적 물성에 영향을 최소화하면서, 상기 단차 완화부의 점착력을 적절한 수준으로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기재층은 PET(polyethylene terephthalate), PP(Polypropylene), PI(Polyimide) 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 기재층은 PET를 포함하는 것일 수 있다. 상기 기재층이 전술한 소재를 포함하는 경우, 상기 단차 완화부를 포함하는 전지의 전기화학적 물성에 영향을 최소화하면서, 단차 완화부에 의한 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부의 폭방향 길이는 상기 양극의 폭 100 %를 기준으로, 90 % 이상 120 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차 완화부의 폭방향 길이는 상기 양극의 폭 100 %를 기준으로, 95 % 이상 또는 100 % 이상인 것일 수 있고, 115 % 이하 또는 110 % 이하인 것일 수 있다. 상기 단차 완화부의 폭방향 길이가 전술한 범위를 만족하는 경우, 단차 완화부에 의한 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부의 길이방향 길이는, 상기 전극조립체 내주면의 둘레 100 %를 기준으로 20 % 이상 90 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차 완화부의 길이방향 길이(L3)는, 상기 전극조립체 내주면의 둘레 100 %를 기준으로 25 % 이상, 30 % 이상 또는 35 % 이상인 것일 수 있다. 또한, 상기 단차 완화부의 길이방향 길이(L3)는, 상기 전극조립체 내주면의 둘레 100 %를 기준으로, 85 % 이하, 80 % 이하 또는 75 % 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부의 길이방향 길이는 2 mm 이상 9 mm 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차 완화부의 길이방향 길이(L3)는 3 mm 이상, 4 mm 이상 또는 5 mm 이상인 것일 수 있고, 상기 단차 완화부(L3)의 길이방향 길이는 8 mm 이하, 7 mm 이하 또는 6 mm 이하인 것일 수 있다.
전술한 단차 완화부의 길이방향 길이 범위를 만족하는 경우, 양극 두께에 의한 단차를 완화하고 대면부에 집중되는 응력을 분산시켜 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하면서도, 리튬 이온을 받는 음극의 면적이 지나치게 감소하여 충/방전 효율의 감소되는 것을 방지할 수 있고, 전지 안정성 및 수명 특성이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 단차 완화부의 두께는, 상기 양극의 두께 100 %를 기준으로 20 % 이상 70 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 단차 완화부의 두께(T1)는, 상기 양극의 두께(T2) 100 %를 기준으로 25 % 이상, 30 % 이상 또는 35 % 이상인 것일 수 있다. 또한, 상기 단차 완화부의 두께(T1)는, 상기 양극의 두께(T2) 100 %를 기준으로 65 % 이하, 55 % 이하 또는 50 % 이하인 것일 수 있다. 전술한 단차 완화부의 두께 범위를 만족하는 경우, 양극 두께에 의한 단차를 완화하고 대면부에 집중되는 응력을 분산시켜 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형으로부터 음극 및 분리막 손상을 방지하면서도, 추가적인 단차 형성을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극의 길이방향 단부는, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 일치하지 않는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 양극의 길이방향 단부(310)는, 상기 분리막 중첩부(70)의 길이방향 양 단부 사이에 위치하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막 중첩부(70)의 길이방향 길이 1/2 지점을 연장한 선이 상기 양극의 권취가 시작되는 길이방향 단부(310)와 일치하는 것일 수 있다. 여기서, '일치'는 분리막 절곡 공정 등에서 발생할 수 있는 공정상의 오차로 인해 실질적으로 동일한 위치에서 단부를 형성하는 경우를 포함하는 것일 수 있다. 상기 양극의 길이방향 단부가 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 일치하지 않는 경우, 전지 충방전 시 날카로운 양극 길이방향 단부에 의한 음극 및 분리막 손상 방지효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부의 폭방향 길이는 상기 양극의 폭 100 %를 기준으로, 90 % 이상 120 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막 중첩부(70)의 폭방향 길이는 상기 양극의 폭 100 %를 기준으로, 95 % 이상 또는 100 % 이상인 것일 수 있고, 115 % 이하 또는 110 % 이하인 것일 수 있다. 상기 분리막 중첩부의 폭방향 길이가 전술한 범위를 만족하는 경우, 분리막 중첩부에 의한 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이는, 상기 전극조립체 내주면의 둘레 100 %를 기준으로 20 % 이상 90 % 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 분리막 중첩부(70)의 길이방향 길이(2L2)는, 상기 전극조립체의 내주면 둘레 100 %를 기준으로 25 % 이상, 30 % 이상 또는 35 % 이상인 것일 수 있고, 상기 전극조립체의 내주면 둘레 100 %를 기준으로 85 % 이하, 80 % 이하 또는 75 % 이하인 것일 수 있다. 전술한 상기 분리막 중첩부의 길이방향 길이 범위를 만족하는 경우, 분리막 중첩부에 의한 음극 및 분리막 손상 방지 효과가 보다 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 복수의 분리막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 상기 젤리-롤형 전극조립체는 음극(100)/분리막(20)/양극(300)/분리막(20)/음극(100')을 순서대로 적층한 구조일 수 있다. 상기 분리막(20)은 음극(100, 100')과 양극(300)을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해질 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 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 2 층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또한, 상기 분리막은 통상적으로 10 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있고, 전술한 분리막 소재를 기재층으로 하여, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 슬러리를 기재층 상에 코팅한 분리막이 사용될 수 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 구비된 양극 활물질층을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 양극(300)은 양극 집전체(301) 및 상기 양극 집전체(301)의 일면 또는 양면에 형성되며, 양극 활물질을 포함하는 양극 활물질층(302, 303)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체의 양극 유지부에 형성되고, 상기 양극 활물질층이 구비되지 않은 면은 양극 무지부로 표현될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극 집전체는 양극 활물질이 도포되는 양극 유지부와 양극 활물질이 도포되지 않는 양극 무지부를 포함하는 것일 수 있고, 양극 무지부 상에 탭을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 집전체는 양극 무지부를 포함할 수 있으며, 상기 양극 무지부에 형성된 양극 탭(80)을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극은 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면 상에 구비되고, 상기 양극 집전체와 동일한 위치에서 길이방향 단부를 갖는 양극 활물질층을 포함하는 것 일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 양극(300)은 양극 집전체(301); 및 상기 양극 집전체(301)의 적어도 일면 상에 구비되고, 상기 양극 집전체(301)와 동일한 위치에서 길이방향 단부(310)를 갖는 양극 활물질층(302, 303)을 포함하는 것 일 수 있다. 다시 말해, 상기 양극의 길이방향 일 단부(310)는 프리엣지(Free-edge)형태인 것일 수 있다. 이를 통해, 불필요한 양극 집전체 무지부 면적을 감소시켜 경제성을 확보할 수 있고, 전극 상에 활물질층을 형성한 후 슬리팅 공정이 이루어질 수 있어 슬리팅 공정 및 와인딩 공정을 포함하는 롤-투-롤 공정이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 여기서, '동일한 위치'란 길이방향 단부가 동일한 것을 의미하고, 슬리팅 공정 등에서 발생할 수 있는 공정상의 오차로 인해 실질적으로 동일한 위치에서 단부를 형성하는 경우를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 구체적으로, 상기 양극 집전체로는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 또는 알루미늄이나 스테인레스 스틸 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 즉, 양극 집전체는 표면 처리된 스테인리스 스틸, 알루미늄 호일 등의 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 양극 집전체는 통상적으로 3 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있으며, 상기 집전체 표면 상에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있다. 예를 들어, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극 활물질은 통상적으로 사용되는 양극 활물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; LiFe3O4 등의 리튬 철 산화물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (0≤x≤0.33), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M은 Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 및 Ga으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤y≤0.3를 만족한다.)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-zMzO2 (여기서, M은 Co, Ni, Fe, Cr, Zn 및 Ta 으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이고, 0.01≤z≤0.1를 만족한다.) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 상기 양극은 Li-metal일 수도 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 양극 활물질층은 양극 도전재 및 양극 바인더를 더 포함할 수 있다. 상기 양극 도전재는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성을 갖는 것이면 특별한 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로, 상기 양극 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본 블랙, 아세틸렌블랙, 케첸블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질; 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 또는 폴리페닐렌 유도체 등의 전도성 고분자 등을 사용할 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
또한, 상기 양극 바인더는 양극 활물질 입자들 간의 부착 및 양극 활물질과 양극 집전체와의 접착력을 향상시키는 역할을 한다. 구체적인 예로는 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 또는 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 구비된 음극 활물질층을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참고하면, 상기 음극(100)은 음극 집전체(101) 및 상기 음극 집전체(101)의 일면 또는 양면에 형성되며, 음극 활물질을 포함하는 음극 활물질층(102, 103)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 음극 활물질층은 상기 음극 집전체의 음극 유지부에 형성되고, 상기 음극 활물질층이 구비되지 않은 면은 음극 무지부로 표현될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 집전체는 음극 활물질층이 형성되는 음극 유지부와 음극 활물질층이 형성되지 않는 음극 무지부를 포함하는 것일 수 있고, 음극 무지부 상에 탭을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 음극 집전체는 음극 무지부를 포함할 수 있으며, 상기 음극 무지부에 형성된 음극 탭을 포함하는 것일 수 있다. 이에 따라, 제조되는 전극조립체는 음극 탭을 1개 이상 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 활물질층은 실리콘계 물질 및 탄소계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 음극 활물질을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 음극 활물질층은 음극 도전재 및 음극 바인더를 더 포함할 수 있으며, 상기 음극 활물질; 음극 도전재; 및 음극 바인더는 당업계에 사용되는 물질이 제한 없이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 되고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 음극 집전체로는 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 구리, 니켈과 같은 탄소를 잘 흡착하는 전이 금속을 음극 집전체로 사용할 수 있다. 상기 음극 집전체의 두께는 6 ㎛ 이상 80 ㎛ 이하일 수 있으나, 상기 음극 집전체의 두께가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 바인더는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 폴리 아크릴산 (poly acrylic acid) 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또한 이들의 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 음극 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 상기 젤리-롤형 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하기 위한 전지케이스를 포함하는 것인 이차전지를 제공한다. 구체적으로, 상기 이차전지는 상술한 일 실시상태에 따른 전극조립체 및 상기 전극조립체를 수용하기 위한 전지케이스를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지는 전지 충방전 시 전극의 수축/팽창에 의한 전극조립체의 변형 시에도 상기 분리막 중첩부에 의해 양극 및 음극 간 내부 쇼트를 방지함으로써, 전지 안정성 및 수명 특성이 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전지케이스는 원통형인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 전지케이스는 용도에 따라 원통형, 각형 또는 파우치형 등일 수 있으나, 상기 전지케이스가 원통형인 경우, 젤리-롤형 전극조립체의 수용에 보다 적합할 수 있으며, 전지케이스가 원통형인 경우, 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 상기 전극조립체를 수용하기 위한 전지케이스를 포함하는 이차전지의 형상이 원통형인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전지케이스의 내부는 전해질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질은 리튬 이차전지 제조시 사용 가능한 유기계 액체 전해질, 무기계 액체 전해질, 고체 고분자 전해질, 겔형 고분자 전해질, 고체 무기 전해질 또는 용융형 무기 전해질 등을 들 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 전해질은 비수계 유기용매와 금속염을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라하이드로푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 금속염은 리튬염일 수 있고, 상기 리튬염은 상기 비수 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, I-, NO3 -, N(CN)2-, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전해질에는 상기 전해질 구성 성분들 외에도 전지의 수명특성 향상, 전지 용량 감소 억제, 전지의 방전 용량 향상 등을 목적으로 예를 들어, 디플루오로에틸렌카보네이트 등과 같은 할로알킬렌카보네이트계 화합물, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산 트리아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시에탄올 또는 삼염화 알루미늄 등의 첨가제가 1종 이상 더 포함될 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시상태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 전술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1000: 젤리-롤형 전극조립체
C: 코어부 중공
100, 100': 음극
101: 음극 집전체
102, 103: 음극 활물질층
20, 20': 제1분리막
300: 양극
301: 양극 집전체
302, 303: 양극 활물질층
310: 양극의 길이방향 단부
40: 단차부
50: 단차부의 빈공간
60: 단차 완화부
70: 분리막 중첩부
80: 양극 탭
L1, L1': 단차부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리
L2, L2': 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리
L3: 단차 완화부의 길이방향 단부와 양극의 길이방향 단부 간 이격거리
L4: 단차 완화부의 길이방향 길이
T1: 단차 완화부의 두께
T2: 양극의 두께
H1: 제1 단차
H2: 제2 단차

Claims (13)

  1. 양극; 분리막; 및 음극이 차례대로 적층되어 권취된 젤리-롤형 전극조립체에 있어서,
    상기 양극은 상기 젤리-롤형 전극조립체의 권취축 방향인 제1면과, 상기 제1면의 반대면인 제2면을 포함하고,
    상기 전극조립체의 코어부는, 상기 음극이 상기 양극의 길이방향 단부를 덮고 있는 영역인 단차부; 상기 단차부의 빈 공간 내에 구비되는 단차 완화부; 및 상기 양극과 상기 양극의 제1면 또는 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 분리막 중첩부를 포함하는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리막 중첩부는 중첩되어 배치되는 분리막이 3겹인 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부는 상기 양극의 제1면에 대향하는 상기 음극 상에 구비되고,
    상기 분리막 중첩부는 상기 양극과 상기 양극의 제1면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부는 상기 양극의 제2면에 대향하는 상기 음극 상에 구비되고,
    상기 분리막 중첩부는 상기 양극과 상기 양극의 제2면에 대향하는 상기 음극 사이에 구비되는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부는 상기 분리막을 개재하여 구비되는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부는 상기 양극의 길이방향 단부와 이격하여 구비되는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부는 기재층 및 점착층을 포함하는 테이프인 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부의 길이방향 길이는, 상기 전극조립체 내주면의 둘레 100 %를 기준으로 20 % 이상 90 % 이하인 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 단차 완화부의 두께는, 상기 양극의 두께 100 %를 기준으로 20 % 이상 70 % 이하인 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양극의 길이방향 단부는, 상기 분리막 중첩부의 길이방향 단부와 일치하지 않는 것인 젤리-롤형 전극 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 양극의 길이방향 단부는, 양극 집전체 및 양극 활물질층이 동일한 위치에서 길이방향 단부를 갖는 것인 젤리-롤형 전극조립체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 젤리-롤형 전극조립체; 및
    상기 전극조립체를 수용하기 위한 전지케이스를 포함하는 것인 이차전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전지케이스는 원통형인 것인 이차전지.
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