WO2015005697A1 - 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2015005697A1
WO2015005697A1 PCT/KR2014/006205 KR2014006205W WO2015005697A1 WO 2015005697 A1 WO2015005697 A1 WO 2015005697A1 KR 2014006205 W KR2014006205 W KR 2014006205W WO 2015005697 A1 WO2015005697 A1 WO 2015005697A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrode assembly
tape
stack
stacked
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/006205
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
고명훈
박지원
안창범
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140085946A external-priority patent/KR101620173B1/ko
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to JP2015541711A priority Critical patent/JP6151371B2/ja
Priority to US14/389,587 priority patent/US9608294B2/en
Priority to CN201480001092.3A priority patent/CN104412419A/zh
Priority to EP14771751.6A priority patent/EP2843747B1/en
Publication of WO2015005697A1 publication Critical patent/WO2015005697A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0468—Compression means for stacks of electrodes and separators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly having a step in which electrode units are stacked, and more particularly, to an electrode assembly having improved shape and stacking stability of an electrode assembly, and a method of manufacturing the same.
  • secondary batteries have been used for power supply of mobile information terminals such as mobile phones, notebook computers, PDAs, electric vehicles, backup power supplies, and the like.
  • a secondary battery mainly composed of a shaped electrode assembly formed by stacking electrodes having the same area and shape has been mainly provided.
  • the side of the electrode assembly was taped to maintain the stacking shape of the electrodes of the electrode assembly and the shape of the electrode assembly.
  • taping was performed on the stacking side of the electrode assembly.
  • the atypical battery having a step at least one of a size and a shape is different between the electrodes used for forming the electrode assembly, and thus it is not easy to maintain the shape of the atypical battery and the stacked shape of the electrodes.
  • an aspect of the present invention is to provide an amorphous electrode assembly having a step in which a shape and a stacked shape of an amorphous battery are stably maintained.
  • the present invention is to provide a method of manufacturing an amorphous electrode assembly having the above step.
  • the electrode assembly formed by stacking a plurality of electrodes it is an object of the present invention to provide an electrode assembly having a step with excellent stacking stability, wherein the electrode assembly is formed by stacking at least one electrode unit having a first area.
  • the electrode assembly including a stepped portion formed by an area difference between the first electrode stack and the second electrode stacked body, wherein the stepped portion is present on at least one of four sides of the electrode assembly, and at least one The stepped portion has at least one tape taped across the lamination side, and the tape has a stepped shape.
  • the electrode assembly is a lamination and stack type electrode assembly in which at least one cathode and at least one anode are laminated at a boundary between separators, and a plurality of electrode units laminated on one or both surfaces of the electrode unit are laminated. .
  • the tape is taped to at least two sides of four sides, the taped side is preferably a side facing each other.
  • the electrode assembly has a stepped portion formed on at least two sides facing each other, it is preferable to have a tape on the stepped portions of the two opposite sides.
  • two or more tapes may be taped on the stepped portion.
  • the present invention is to provide a method for manufacturing an electrode assembly excellent in the stacking shape retention stability as described above, the first area on the first electrode laminated body on which at least one electrode unit having a first area is laminated.
  • the electrode unit has at least one first electrode and at least one second electrode alternately disposed on the boundary of the separator, and a separator is disposed on one or both surfaces of the outermost layer, and each electrode and the separator unit is laminated. It is preferable to use.
  • the taping is performed on two or more sides of the four sides, preferably on the sides facing each other.
  • the electrode assembly is formed on at least two sides facing each other, the step is preferably taped to the stepped portion of the two sides facing.
  • the taping may further include a tape guide part having an opening area of which an inlet is opened, and guiding the tape from the side of the electrode assembly to the inside; And a roller provided inside the tape guide part, the roller including a roller pressing the tape and taping the tape according to the step shape formed in the electrode assembly.
  • the width of the opening region is expandable according to the stacking height of the electrode assembly.
  • the present invention provides a secondary battery including the electrode assembly of the present invention.
  • the secondary battery may be a lithium ion secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery.
  • the present invention provides a battery pack including two or more secondary batteries.
  • the present invention provides a device comprising at least one secondary battery, the device is a mobile phone, portable computer, smart phone, smart pad, netbook, LEV (Light Electronic Vehicle), electric vehicle, hybrid electric vehicle, plug- Phosphorus hybrid electric vehicle, or a power storage device.
  • LEV Light Electronic Vehicle
  • electric vehicle hybrid electric vehicle
  • plug- Phosphorus hybrid electric vehicle or a power storage device.
  • the present invention in the amorphous electrode assembly having a step, it is possible to stably maintain the shape and stacking shape of the battery.
  • FIG. 1 is a view schematically illustrating an example of a conventional shaped electrode assembly in which a tape is taped to an electrode assembly side to maintain a stacked shape.
  • FIG. 2 schematically shows an example of an electrode laminate used for assembling the electrode assembly of the present invention, and shows an electrode laminate in which a separator is laminated on one surface of the electrode laminate.
  • FIG 3 schematically shows another example of the electrode laminate used in the assembly of the electrode assembly of the present invention, showing an electrode laminate in which the separators are laminated on both surfaces.
  • Figure 4 is a perspective view schematically showing an example in which the tape is taped to the side of the amorphous electrode assembly having a step according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view schematically showing an example in which the tape is taped to have a stepped portion in accordance with the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the tape does not have a step shape of the electrode assembly when taped to the stepped portion of the atypical electrode assembly having a step.
  • FIG. 7 is a schematic illustration of one example of a probe that may be used to tape the side of an electrode assembly of the present invention.
  • FIGS. 8 to 11 are diagrams schematically showing examples in which tape is taped to a side of an electrode assembly having a step according to the present invention.
  • the present invention is mainly described with respect to one electrode assembly in which two electrode laminates are stacked.
  • the present invention is not limited thereto, and unless otherwise specified, three or more electrodes in which another electrode stack differing from the first electrode stack or the second electrode stack is further stacked with at least one of a shape and an area.
  • the laminate is also applied to an electrode assembly including two or more steps.
  • the electrode assembly of the present invention relates to an electrode assembly having at least one step, wherein the first electrode laminate and the first electrode laminate formed by stacking electrode units having the same shape and area are different from each other in shape or area.
  • a second electrode stack formed by stacking electrode units is an electrode assembly formed by stacking each other.
  • the first electrode stack and the second electrode stack are stacked in a direction perpendicular to the plane to form a stepped portion due to an area difference between the first electrode stack and the second electrode stack.
  • the electrode unit used to assemble each electrode stack may be a unit cell of a cathode or an anode, or a unit cell in which at least one cathode and at least one anode are alternately stacked on a separator boundary.
  • the unit cell is a unit cell in which one cathode and one anode are alternately stacked on the separator, or electrodes having different polarities are stacked on the separator, and electrodes having the same polarity are It may be a bi-cell unit cells disposed on both sides.
  • the unit cell is not particularly limited, but may be a stack type unit cell formed by stacking a negative electrode and a positive electrode, and stacking individual separators between the electrodes, and having a rectangular shape having a long length in the horizontal direction with respect to the vertical direction. It may be a stack and folding type unit cell in which a cathode and an anode are alternately stacked by winding by an electrode unit using a separator. In addition, it may be a jelly roll-type unit cell formed by interposing a separator between the cathode, the anode, and the cathode and the anode, and rolling them in one direction.
  • At least one cathode and at least one anode are alternately stacked on the separator boundary, and the separator is further laminated on one or both sides of the outermost surface, and they are laminated with each other to have a lamination and stack type having a predetermined bonding force. It may be a unit cell.
  • the lamination and stack type unit cell is not particularly limited, but a unit cell having a sequential stacking structure such as a first electrode / separator / second electrode / separator or separator / first electrode / separator / second electrode as a basic structure
  • a unit cell having a sequential stacking structure such as a first electrode / separator / second electrode / separator or separator / first electrode / separator / second electrode as a basic structure
  • two or more unit cells having the basic structure may be stacked, and each electrode may have a structure in which each electrode is laminated with each other.
  • unit cells of the various shapes may be stacked on each other to form one new unit cell.
  • the electrode assemblies have the same shape and the same area as the first electrode laminate formed by stacking at least one electrode unit having the same shape as each other and having the same first area in the height direction of the electrode assembly. At least one electrode unit having an area different from the first area is stacked in the height direction of the electrode assembly, and the electrode assembly has a step formed by stacking each other.
  • each of the electrode stacks, as well as two or more electrodes are stacked on the separation membrane boundary, when one single electrode is stacked with the other electrode stack to form a predetermined step, the one single electrode is one It shall be contained in an electrode laminated body.
  • the stacking of the electrode stack is not particularly limited, and may be formed by various methods as in the stacking of the unit cells.
  • it may be a stack type for laminating each electrode and a separator between the electrodes, and may be a stack and folding type formed by folding the electrodes by a rectangular separator.
  • the stack and folding type may be folded by winding in one direction or may be folded in a zigzag direction.
  • the electrode unit used to manufacture the stack type or the stack and folding type electrode stack may be a unit electrode, and unit cells stacked by various methods, for example, stack type unit cells, stack and folding type units.
  • the cell may be a lamination and stack type unit cell, or may be formed by a combination of any one or more of the unit electrode and the unit cell.
  • the jelly roll type electrode unit may also constitute one electrode stack, or may be one unit cell constituting the electrode stack.
  • Figures 2 and 3 is an example of the electrode stack used in the assembly of the electrode assembly of the present invention, a schematic view showing an electrode stack formed using a lamination and stack type electrode unit.
  • the electrode stack may be formed by stacking two or more electrode units 25 having a basic structure formed by laminating and stacking the anode 15, the separator 19, the cathode 17, and the separator. Can be.
  • an electrode assembly having a step may be obtained by stacking a separator on a surface of the uppermost anode and stacking another electrode stack having an area different from that of the electrode stack.
  • one electrode laminate may be formed on the surface of the uppermost anode by stacking a cathode at a boundary of a separator.
  • FIG. 3 An example of this is shown in FIG. 3, whereby the separator / cathode / separator is stacked, and the lamination and stack type electrode unit 27 integrated with a predetermined red crushing force by laminating them with each other is the electrode of FIG. 2.
  • One electrode laminate can be obtained by laminating on the laminate.
  • One electrode laminate may be formed by combining an electrode unit of a lamination & stack type having a basic structure.
  • the first electrode and the second electrode may be an electrode having different polarities, and may be an anode or a cathode, and the electrode stack may include one or a plurality of basic structures.
  • the electrode stack including the electrode unit manufactured by the lamination and stack method is not limited to the basic structures described above, and may be used by mixing electrode units and / or separators having different structures with the basic structures described above.
  • a lamination and stack type electrode unit having a structure as shown in FIG. 2 may be stacked on an uppermost layer or a lowermost layer of an electrode stack.
  • the electrode unit stacked on the uppermost layer or the lowermost layer may be the separator / cathode / separator used in FIG. 3, or may be an electrode unit including the separator / anode / separator.
  • the electrode stack including the electrode unit manufactured by the lamination and stacking method may be a combination of the lamination and stacking electrode units as described above, and the entire electrode stack may be formed by one lamination and stacking method. have.
  • the sum of the number of anodes and cathodes and the number of separators included in the whole lamination and stack type electrode stack may be the same, or the number of separators may be added to the outermost part of the electrode stack by adding a separator or the like. It may be configured to be one more than the sum of the number of positive and negative electrodes.
  • the electrode assembly of the present invention is formed by laminating a first electrode stack and a second electrode stack on the first electrode stack.
  • the first electrode stack is formed by at least one electrode unit having a first area
  • the second electrode stack has at least one electrode unit having a second area different from the first area.
  • This laminated body is formed, and has an area difference between the electrodes which comprise each electrode laminated body, and the electrode assembly which has a level
  • FIG. 4 A schematic perspective view of an electrode assembly having a step is shown in FIG. 4.
  • the cathode and the anode face each other at a boundary portion at which a step is formed by stacking the plurality of electrode laminates.
  • battery capacity can be expressed even at the boundary where a step is formed, and a battery capacity increase effect can be obtained.
  • a cathode is arrange
  • the positive electrode is arranged as the outermost electrode of the electrode laminate having a large area
  • lithium of the positive electrode active material may precipitate during charging and discharging of the battery, thereby deteriorating battery safety. Therefore, when the negative electrode and the positive electrode face each other at the boundary part having a step, it is preferable to arrange the negative electrode as the outermost electrode of the electrode laminate having a large area.
  • a first electrode laminate in which a first electrode unit having the same shape and the same area is stacked and a second electrode unit having a different shape or area than the first electrode unit are stacked.
  • the electrode assembly having a step formed by stacking the second electrode stacked body unlike the conventional electrode assembly, since the step has a step between the large area electrode and the small area electrode, it is sufficient to tap only the side surface having no step. It may not be possible to provide a good electrode holding effect due to lack of adhesion, and it may be difficult to keep the arrangement of the electrodes constant.
  • the electrode assembly is arranged in a process such as a tray transfer for accommodating the electrode assembly in the battery case after the electrode assembly is stacked. This disturbing problem may occur.
  • the electrode assembly even if the electrode assembly is inserted into the battery case, it has a shape different from the design of the battery accommodating space of the device, which may cause a defect.
  • the present invention includes at least one taped portion taped to at least two or more stacking sides of the electrode assembly having a step so as to provide sufficient electrode fixing effect to maintain the stacking form of the electrode assembly, wherein at least one of the taping portions is It is preferable that it is formed in the stepped portion in which the step is formed.
  • the stacking side of the tape is taped, and in particular, the stacking shape of the electrode stack may be maintained by taping the stepped part having the stepped portion.
  • the tape 11 taped to the stepped portion is preferably taped to form a stepped shape in the same shape as the stepped portion 13 of the electrode assembly 1. In this way, when the tape is formed in the same shape as the stepped portion, the stacked form of the electrode stack can be stably maintained.
  • the tape 11 taped to the stepped portion 13 does not have the same shape as the stepped portion 13 of the electrode stack, and forms an inclination, the stacked form of the electrodes is more stably formed. It is difficult to maintain, and additional additional work may be required to tap to conform to the stepped shape of the electrode assembly in order to stably maintain the shape of the electrode stack.
  • the tape does not have a shape that matches the stepped portion, it may be difficult to implement a battery shape that matches the battery accommodation space in the device, and thus, the battery accommodation space. May be required, ultimately leading to a reduction in battery capacity per unit volume of the battery.
  • the tape is taped in the same shape as that of the step 13 as shown in Figs.
  • the probe 40 provided in the present invention includes a tape guide part 41 for guiding the tape 11 inward from the side of the electrode assembly at the position where the tape 11 is to be taped.
  • the guide part 41 has an opening that is open enough to allow the electrode assembly to enter the guide part 41.
  • the opening may be configured so that the width of the guide portion 41 can be expanded according to the thickness of the electrode assembly, if necessary.
  • the probe 40 has a roller 43 inside the guide part 41.
  • the roller 43 serves to fix the tape 11 by applying pressure to the tape 11 guided onto the upper and lower surfaces of the electrode assembly by the guide part 41.
  • the tape 11 can be taped in accordance with the shape of the step portion 13 of the electrode assembly, as shown in FIG.
  • the taping shape of (11) can be formed in the same shape as the step portion 13.
  • the same shape as that of the stepped portion 13 of the electrode assembly may be formed, and thus the stacking form of the electrode assembly may be stably maintained.
  • the tape-tapping shape may be formed in the same manner as the step of the electrode assembly.
  • FIGS. 8 to 11 illustrate an example of a taping position, but are not necessarily limited thereto.
  • the stepped portions are formed at two sides, and when the sides having the stepped portions are adjacent to each other, the tape 11 is disposed at the four sides of the electrode assembly 1. Taping may be performed, in which one taping portion is formed in each of the stepped portions. However, in the case of taping only the side on which the step is formed, the lamination shape stability may be relatively low, so it is preferable to tap the opposite side without the step.
  • the battery cell of a lithium ion secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery can be manufactured by using the electrode assembly provided by this invention.
  • a battery pack including two or more battery cells including the electrode assembly of the present invention can be obtained, and a device including one or more of the battery cells can be obtained.
  • the device may be a mobile phone, a portable computer, a smartphone, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle), an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, or a power storage device.

Abstract

본 발명은 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체 및 상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 포함하고, 상기 제1 전극 적층체 및 제2 전극 적층체가 평면에 대하여 수직 방향으로 적층되며, 상기 제1 전극 적층체와 제2 전극 적층체의 면적 차에 의해 형성된 단차부를 포함하는 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 4변 중 적어도 1 변에 상기 단차부가 존재하며, 적어도 하나의 단차부에는 적층 측면을 가로질러 테이핑된 테이프를 적어도 하나 가지며, 상기 테이프는 단차부의 단차 형상을 갖는 것인 전극 조립체 및 상기 전극 조립체 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 단차를 갖는 비정형 전극 조립체에 있어서 안정적으로 배터리의 형상 및 적층 형태를 유지할 수 있다.

Description

적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법
본 발명은 전극 단위체가 적층된 단차를 갖는 전극 조립체에 관한 것으로서, 구체적으로는, 전극 조립체의 형상 및 적층 형태의 안정성이 향상된 전극 조립체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 휴대전화, 노트북 컴퓨터, PDA 등의 이동정보 단말기의 전원 및 전기자동차, 백업 전원 등에 이차전지가 사용되고 있다. 종래에는 동일한 면적 및 형상을 갖는 전극을 적층하여 형성된 정형 전극 조립체로 이루어진 이차전지가 주로 제공되었다.
이러한 정형 전극 조립체에 있어서는 일본 특허공개 제2008-091099호에 기재된 바와 같이 전극 조립체의 측면을 테이핑하여 전극 조립체의 전극들의 적층 형태 및 전극 조립체 형상을 유지하고자 하였다. 도 1에 나타난 바와 같이, 종래에는 정형 전극 조립체의 형상 및 전극의 적층 형태를 유지히기 위하여 전극조립체의 적층 측면에 테이핑을 하였다.
그러나, 최근 전자기기의 소형화 및 집적화 등으로 다양한 디자인의 배터리가 요구되고 있다. 이에, 단차를 갖는 배터리 등의 비정형 배터리에 대한 수요가 증대되고 있는 한편, 종래와 같은 정형화된 배터리의 사용이 점차 제한되고 있는 실정이다.
다만 단차를 갖는 비정형 배터리에 있어서는 전극 조립체의 형성을 위해 사용되는 전극 상호간에 사이즈 및 형상 중 적어도 하나가 상이하여, 비정형 배터리의 형상 및 전극의 적층 형태를 유지하기가 용이하지 않다.
이에 본 발명은 비정형 배터리의 형상 및 적층 형태가 안정적으로 유지되는 단차를 갖는 비정형 전극 조립체를 제공하고자 한다.
나아가, 본 발명은 상기와 같은 단차를 갖는 비정형 전극 조립체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 복수의 전극이 적층되어 형성된 전극 조립체에 있어서, 적층 형태 유지 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체를 제공하고자 하는 것으로서, 상기 전극 조립체는 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체 및 상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 포함하고, 상기 제1 전극 적층체 및 제2 전극 적층체가 평면에 대하여 수직 방향으로 적층되며, 상기 제1 전극 적층체와 제2 전극 적층체의 면적 차에 의해 형성된 단차부를 포함하는 전극 조립체로서, 상기 전극 조립체의 4변 중 적어도 1 변에 상기 단차부가 존재하고, 적어도 하나의 단차부에는 적층 측면을 가로질러 테이핑된 테이프를 적어도 하나 가지며, 상기 테이프는 단차부의 단차 형상을 갖는다.
상기 전극 조립체는 적어도 하나의 음극과 적어도 하나의 양극이 분리막을 경계로 라미네이션되며, 상기 전극 유닛의 일면 또는 양면에 분리막이 라미네이션된 전극 유닛이 복수개 적층된 라미네이션 앤드 스택 타입의 전극 조립체인 것이 바람직하다.
상기 테이프는 4변 중 2 이상의 변에 테이핑되되, 상기 테이핑되는 변은 서로 마주보는 변인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 조립체는 적어도 서로 마주보는 두 변에 단차부가 형성되되, 상기 마주보는 두 변의 단차부에 테이프를 갖는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 단차부에는 2 이상의 테이프가 테이핑될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 적층 형태 유지 안정성이 우수한 전극 조립체를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것으로서, 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체 상에 상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 평면에 대하여 수직방향으로 적층하여 단차를 갖는 전극 조립체를 조립하는 단계; 및 상기 전극 조립체의 4변 중 적어도 한 변에 테이프를 테이핑하여 전극 조립체의 적층 형태를 고정시키는 단계를 포함하되, 상기 테이프는 적어도 단차가 형성된 변에 테이핑되며, 상기 테이프는 전극 조립체의 단차 형상으로 테이핑된 것인 전극 조립체 제조방법을 제공한다.
상기 전극 유닛은 분리막을 경계로 적어도 하나의 제1 전극 및 적어도 하나의 제2 전극이 교대로 배치되고, 최외각의 일면 또는 양면에 분리막이 배치되며, 상기 각 전극 및 분리막이 라미네이션된 전극 유닛을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 테이핑은 4변 중 2 이상의 변에 수행하되, 서로 마주보는 변에 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극 조립체는 적어도 서로 마주보는 두 변에 단차부가 형성되되, 상기 마주보는 두 변의 단차부에 테이핑하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 테이핑은 입구가 개방된 개구영역을 가지며, 전극 조립체의 측면에서 내부로 테이프를 안내하는 테이프 가이드부; 및 상기 테이프 가이드부 내측에 구비되며, 상기 테이프를 가압하여 전극 조립체에 형성된 단차 형상에 따라 테이핑하는 롤러를 포함하는 프로브를 사용하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 테이프 가이드부는 전극 조립체의 적층 높이에 따라 상기 개구 영역의 폭이 확장 가능한 것이 보다 바람직하다.
한편 본 발명은 상기 본 발명의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공한다. 이때 상기 이차 전지는 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지일 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 이차 전지를 2 이상 포함하는 전지팩을 제공한다.
한편, 본 발명은 상기 이차 전지를 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공하며, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.
본 발명에 따르면, 단차를 갖는 비정형 전극 조립체에 있어서 안정적으로 배터리의 형상 및 적층 형태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 상기 단차를 갖는 비정형 전극 조립체를 제조할 수 있다.
도 1은 적층 형태 유지를 위하여 전극 조립체 측면에 테이프가 테이핑된 종래의 정형 전극 조립체의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 전극 조립체의 조립에 사용되는 전극 적층체의 일 예를 개략적으로 나타내는 것으로서, 전극 적층체의 일면에 분리막이 라미네이션된 전극 적층체를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 전극 조립체의 조립에 사용되는 전극 적층체의 다른 예를 개략적으로 나타내는 것으로서, 양면에 분리막이 라미네이션된 전극 적층체를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 단차를 갖는 비정형 전극 조립체의 측면에 테이프가 테이핑된 일 예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따라 단차부에 단차 형상을 갖도록 테이프가 테이핑된 형태의 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 단차를 갖는 비정형 전극 조립체의 단차부에 테이핑한 경우 테이프가 전극 조립체의 단차 형상을 갖지 않는 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 전극 조립체의 측면을 테이핑하는데 사용될 수 있는 프로브의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 단차를 갖는 전극 조립체의 측면에 테이프가 테이핑된 예들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명은 2개의 전극 적층체가 적층된 하나의 전극 조립체를 대상으로 주로 설명하나. 이에 한정되는 것은 아니며, 특별한 언급이 없는 한, 상기 제1 전극 적층체 또는 제2 전극 적층체와는 형상 및 면적 중 적어도 하나가 상이한 또 다른 하나의 전극 적층체가 추가로 적층된 3 이상의 복수의 전극 적층체가 적층되어 2 이상의 단차를 포함하는 전극 조립체에 대하여도 적용되는 것이다.
본 발명의 전극 조립체는 적어도 하나의 단차를 갖는 전극 조립체에 관한 것으로서, 서로 동일한 형상 및 면적을 갖는 전극 유닛이 적층되어 형성된 제1 전극 적층체와 상기 제1 전극 적층체와는 형상 또는 면적이 상이한 전극 유닛이 적층되어 형성된 제2 전극 적층체가 상호 적층되어 형성된 전극 조립체이다.
상기 제1 전극 적층체 및 제2 전극 적층체가 평면에 대하여 수직 방향으로 적층됨으로써 상기 제1 전극 적층체와 제2 전극 적층체의 면적 차에 의한 단차부를 형성한다.
상기 각각의 전극 적층체를 조립하는데 사용되는 전극 유닛은 음극 또는 양극의 단위 전극 또는 적어도 하나의 음극과 적어도 하나의 양극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 유닛셀일 수 있다. 이때, 상기 유닛셀은 하나의 음극과 하나의 양극이 분리막을 경계로 교대로 적층된 유닛셀인 모노셀, 또는 서로 상이한 극성을 갖는 전극이 분리막을 경계로 적층되되, 서로 동일한 극성을 갖는 전극이 양면에 배치된 유닛셀인 바이셀일 수 있다.
상기 유닛셀은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 음극과 양극을 적층하되, 각각의 전극 사이에 개별 분리막을 적층함으로써 형성된 스택 타입의 유닛셀일 수 있고, 세로 방향에 대하여 가로 방향으로의 길이가 긴 장방형의 분리막을 사용하여 전극 단위로 권취함으로써 음극과 양극이 교대로 적층된 스택 앤 폴딩 타입의 유닛셀일 수 있다. 또한, 음극, 양극 및 상기 음극과 양극 사이에 분리막을 개재하고, 이들을 일 방향으로 말아서 형성된 젤리롤 타입의 유닛셀일 수 있다.
나아가, 분리막을 경계로 적어도 하나의 음극과 적어도 하나의 양극이 교대로 적층되고, 최외각 면의 일면 또는 양면에 분리막이 추가로 적층되며, 이들이 서로 라미네이션되어 소정의 접합력을 갖는 라미네이션 앤 스택 타입의 유닛셀일 수 있다.
상기 라미네이션 앤 스택타입의 유닛셀은, 특별히 한정하지 않으나, 제1 전극/분리막/제2 전극/분리막 또는 분리막/제1 전극/분리막/제2 전극과 같은 순차적 적층 구조를 기본 구조로 갖는 유닛셀 또는 상기 기본 구조를 갖는 유닛셀이 2 이상 적층되고, 각각의 전극이 분리막과 함께 서로 라미네이션된 구조를 가질 수 있다.
나아가, 구체적으로 설명하지 않으나, 상기 다양한 형상의 유닛셀들이 서로 적층되어 하나의 새로운 유닛셀을 형성할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 전극 조립체는 서로 동일한 형상을 가지며, 또 동일한 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 전극 조립체의 높이 방향으로 적층됨으로써 형성된 제1 전극 적층체와 서로 동일한 형상 및 동일한 면적을 가지며, 상기 제1 면적과는 상이한 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 전극 조립체의 높이 방향으로 적층됨으로써 형성된 제2 전극 적층체가 상호 적층됨으로써 형성된 단차를 갖는 전극 조립체이다.
이때, 상기 각각의 전극 적층체는 2 이상의 전극이 분리막을 경계로 적층되어 있는 것은 물론, 하나의 단일 전극이 다른 전극 적층체와 적층되어 소정의 단차를 형성하는 경우 상기 하나의 단일 전극은 하나의 전극 적층체에 포함되는 것으로 한다.
나아가, 본 발명에 있어서, 상기 전극 적층체의 적층은 특별히 한정하지 않으며, 상기 유닛셀의 적층에서와 같이, 다양한 방법에 의해 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 각 전극과 전극 사이의 분리막을 상호 적층하는 스택 타입일 수 있으며, 또, 장방형의 분리막에 의해 전극 단위로 폴딩되어 형성된 스택앤 폴딩타입일 수 있다. 상기 스택앤 폴딩 타입은 일 방향으로 와인딩하여 폴딩된 것일 수 있으며, 지그재그 방향으로 폴딩된 것일 수도 있다.
이때, 상기 스택타입 또는 스택앤 폴딩타입의 전극 적층체의 제조에 사용되는 전극 유닛은 단위전극일 수 있으며, 다양한 방법으로 적층된 유닛셀, 예를 들어, 스택타입 유닛셀, 스택앤 폴딩 타입 유닛셀, 또는 라미네이션 앤 스택 타입 유닛셀일 수 있음은 물론, 단위전극과 상기 유닛셀 중 어느 하나 이상의 조합에 의해 형성될 수도 있다. 이때, 또한 젤리롤 타입의 전극유닛 역시 하나의 전극 적층체를 구성할 수도 있으며, 상기 전극 적층체를 구성하는 하나의 유닛셀일 수도 있다.
한편, 도 2 및 도 3은 본 발명의 전극 조립체의 조립에 사용되는 전극 적층체의 일예로서, 라미네이션 앤 스택타입의 전극 유닛을 사용하여 형성된 전극 적층체를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 전극 적층체는 양극(15)/분리막(19)/음극(17)/분리막이 상호 적층되어 라미네이팅되어 형성된 기본구조의 전극유닛(25)을 2 이상 적층하여 형성될 수 있다. 이때, 도 3에는 구체적으로 나타내지 않았으나, 상기 최상부 양극의 표면에는 분리막을 적층하고, 상기 전극 적층체와는 면적이 상이한 다른 전극적층체를 적층하여 단차를 갖는 전극 조립체를 얻을 수 있다. 이때, 상기 최상부 양극 상에는 보다 면적이 큰 전극 유닛의 적층에 의해 형성된 전극 적층체가 적층되는 것이 바람직하며, 이때, 대면적 전극 적층체는 음극이 최외각 전극으로 배치되어 상기 상기 최상부 양극과 분리막을 경계로 대면하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 상기 최상부 양극의 표면에는 음극을 분리막을 경계로 적층하여 하나의 전극 적층체를 형성할 수도 있다. 이에 대한 일 예가 도 3에 나타나 있으며, 이에 따르면, 분리막/음극/분리막이 적층되고, 이들을 서로 라미네이팅하여 소정의 적찹력으로 일체화된 하나의 라미네이션 앤 스택 타입의 전극 유닛(27)을 도 2의 전극 적층체 상에 적층하여 하나의 전극 적층체를 얻을 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같은 제1 전극/분리막/제2 전극/분리막의 기본구조를 갖는 라미네이션 앤 스택 타입의 전극유닛(25)과, 도면에는 나타내지 않았으나, 분리막/제1 전극/분리막/제2 전극으로 이루어진 기본 구조를 갖는 라미네이션앤 스택 타입의 전극 유닛을 조합하여 하나의 전극 적층체를 형성할 수도 있다. 이때, 상기 제1 전극과 제2 전극은 서로 다른 극성을 갖는 전극으로서, 양극 또는 음극일 수 있으며, 상기 전극 적층체는 하나 또는 복수개의 기본 구조를 포함할 수 있다.
상기 라미네이션 앤 스택 방식으로 제조된 전극 유닛을 포함하는 전극 적층체는 상기에서 설명한 기본 구조들만으로 이루어져야 하는 것은 아니며, 상기에서 설명한 기본 구조에 다른 구조의 전극 유닛 및/또는 분리막을 혼합하여 사용할 수도 있다. 예를 들면, 라미네이션 앤 스택 방식으로 제조된 전극 유닛을 포함하는 전극 적층체는, 도 2에 나타낸 바와 같은 구조의 라미네이션 앤 스택 타입의 전극 유닛이, 전극 적층체의 최상층부 또는 최하층부에 적층될 수 있다. 이때, 그 최상층부 또는 최하층부에 적층되는 전극 유닛은 도 3에 사용된 분리막/음극/분리막일 수 있음은 물론, 또는 분리막/양극/분리막으로 이루어진 전극 유닛일 수 있다.
상기 라미네이션 앤 스택 방식으로 제조된 전극 유닛을 포함하는 전극 적층체는, 상기한 바와 같이 라미네이션 앤 스택 방식의 전극 유닛들의 조합일 수 있으며, 전체 전극 적층체가 하나의 라미네이션 앤 스택 방식에 의해 형성될 수도 있다. 이때, 라미네이션 앤 스택 타입의 전극 적층체 전체에 포함되는 양극과 음극의 개수의 합과 분리막의 개수가 동일하게 구성될 수도 있고, 전극 적층체의 최외각에 분리막 등을 추가하여, 분리막의 개수가 양극과 음극의 개수의 합보다 1개 더 많게 구성될 수도 있다.
이와 같은 라미네이션 앤 스택 타입의 전극 유닛을 사용하여 전극 적층체 또는 전극 조립체를 제조하거나 또는 전극 적층체 자체를 라미네이션 앤 스택타입으로 제조하여 전극 조립체를 제조하는 경우에는 전극 유닛의 적층을 보다 용이하게 수행할 수 있으며, 나아가, 이에 의해 얻어진 전극 조립체의 적층 형태를 보다 안정적으로 유지할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 상기 전극 조립체는 제1 전극 적층체 및 상기 제1 전극 적층체 상에 제2 전극 적층체를 적층함으로써 형성된다. 이때, 상기한 바와 같이 제1 전극 적층체는 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛에 의해 형성되며, 제2 전극 적층체는 상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층되어 형성되는 것으로서, 각 전극 적층체를 구성하는 전극 간에는 면적 차를 가지며, 상기 면적 차에 의해 단차를 갖는 전극 조립체가 얻어진다.
도 4에 단차를 갖는 전극 조립체의 개략적으로 나타내는 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 구체적으로 도시되지 않으나, 상기 복수의 전극 적층체의 적층에 의해 단차가 형성되는 경계부에 있어서는 음극과 양극이 대면하도록 적층되는 것이 바람직하다. 이와 같이 서로 다른 전극이 대면함으로써 단차가 형성되는 경계부에서도 전지 용량 발현을 도모할 수 있어, 전지 용량 증대 효과를 얻을 수 있다.
보다 바람직하게는, 단차를 형성하는 경계부에 있어서, 면적이 큰 전극 적층체의 최외각 전극으로서, 상대적으로 면적이 작은 적층체와 대면하는 전극은 음극이 배치되는 것이 바람직하다. 면적이 큰 전극 적층체의 최외각 전극으로 양극이 배치되는 경우에는 전지의 충방전 중에 양극 활물질의 리튬이 석출되어 전지 안전성을 해할 우려가 있다. 따라서, 단차를 갖는 경계부에서 음극과 양극이 대면하는 경우, 면적이 큰 전극 적층체의 최외각 전극으로 음극을 배치하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 전극 조립체는 상기와 같은 동일한 형상 및 동일한 면적을 갖는 제1 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체와 상기 제1 전극 유닛과는 상이한 형상 또는 면적을 갖는 제2 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 적층함으로써 형성된 단차를 갖는 전극 조립체에 있어서는, 종래의 정형 전극조립체와는 달리, 대면적 전극과 소면적 전극 간에 단차를 가짐으로 인해, 단차를 갖지 않는 측면에만 테이핑하더라도 충분한 접착력을 제공하지 못하여 양호한 전극 고정 효과를 제공할 수 없어, 전극의 배열을 일정하게 유지하기가 곤란할 수 있다.
또한, 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스를 전극 조립체의 형상과 동일한 형상으로 형성하여 전극 조립체에 밀착시킨다고 하더라도 전극조립체의 적층 후에 전지 케이스 내에 전극 조립체를 수납하기 위한 트레이 이송 등의 과정에서 전극조립체의 배열이 흐트러지는 문제가 발생할 수 있다. 이 경우에는 전극 조립체를 전지케이스에 삽입하더라도 디바이스의 배터리 수용공간의 설계와 상이한 형상을 가지게 되어 불량을 초래할 우려가 있다.
따라서, 본 발명은 충분한 전극 고정 효과를 부여하여 전극 조립체의 적층 형태를 유지할 수 있도록 단차를 갖는 전극 조립체의 적어도 2 이상의 적층 측면에 테이프로 테이핑된 테이핑부를 적어도 하나 포함하되, 상기 테이핑부의 적어도 하나는 단차가 형성된 단차부에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 적층 측면을 테이프로 테이핑하되, 특히 단차가 형성된 단차부를 테이핑함으로써 전극 적층체의 적층 형태를 유지할 수 있다.
이때, 상기 단차부에 테이핑된 테이프(11)는, 도 4 및 5에 나타난 바와 같이, 전극 조립체(1)의 단차부(13)와 동일한 형상으로 단차가 형성되도록 테이핑되는 것이 바람직하다. 이와 같이 단차부와 동일한 형상으로 테이핑되는 경우에 전극 적층체의 적층 형태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 단차부(13)에 테이핑된 테이프(11)가 전극 적층체의 단차부(13)와 동일한 형상을 갖지 않고, 경사를 형성하는 경우에는 보다 안정적으로 전극의 적층 형태를 유지하기가 곤란하며, 전극 적층체의 형태를 안정적으로 유지하기 위해 전극 조립체의 단차 형상에 부합하도록 테이핑하기 위해 별도의 추가적인 작업이 요구될 수 있다.
나아가, 최근의 디바이스의 소형화 등의 추세에 비추어, 테이프가 단차부에 부합하는 형상을 가지지 않는 경우에는 디바이스 내의 배터리 수용공간에 부합하는 형태의 배터리 형상을 구현하기 곤란할 수 있고, 이로 인해 배터리 수용 공간의 확장이 요구될 수 있어, 궁극적으로는 배터리의 단위부피당 전지용량 감소를 야기할 수 있다.
따라서, 단차를 갖는 변에 테이프를 테이핑함에 있어서는 상기 테이프가 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이 단차부(13)의 형상과 동일한 형상으로 테이핑되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 단차부에 테이프를 테이핑함에 있어서, 도 7에 나타낸 바와 같은 형태의 프로브(40)를 사용할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제공하는 상기 프로브(40)는 테이프(11)를 테이핑하고자 하는 위치에서 전극 조립체의 측면으로부터 내부를 향해 테이프(11)를 안내하는 테이프 가이드부(41)를 포함한다. 상기 가이드부(41)는 전극 조립체가 가이드부(41) 내부로 들어갈 수 있을 정도로 개방된 개구부를 가진다. 상기 개구부는 필요에 따라서는 전극 조립체의 두께에 따라 가이드부(41)의 폭이 확장될 수 있도록 구성될 수 있다.
나아가, 상기 프로브(40)는 가이드부(41) 내측에 롤러(43)를 구비한다. 상기 롤러(43)는 가이드부(41)에 의해 전극 조립체의 상면 및 하면 상으로 안내된 테이프(11)에 압력을 가하여 테이프(11)를 고정시키는 역할을 수행한다. 상기 롤러(43)에 의해 전극 조립체의 상면과 하면에 압력을 가함으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 테이프(11)가 전극 조립체의 단차부(13) 형상에 따라 테이핑되도록 할 수 있으며, 따라서 테이프(11)의 테이핑 형태가 단차부(13)와 동일한 형상으로 형성할 수 있다.
상기와 같이 롤러(43)가 내장된 프로브(40)를 사용함으로써, 전극 조립체의 단차부(13)와 동일한 형상을 형성할 수 있으며, 이로 인해 전극 조립체의 적층 형태를 안정적으로 유지할 수 있다.
나아가, 상기와 같은 프로브 대신에 전극 조립체의 단차 형상과 동일한 형상을 갖는 지그를 사용하여 가압함으로써 테이프가 테이핑되는 형상을 전극조립체의 단차와 동일하게 형성할 수도 있다.
이때, 테이프를 테이핑하는 위치를 도 8 내지 도 11에 나타내었다. 그러나, 도 8 내지 도 11은 테이핑하는 위치의 일예에 대한 것으로서, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
구체적으로 도 8 또는 도 9에 나타낸 바와 같이, 전극 조립체의 평면에 있어서, 두 변에 단차부가 형성되되, 단차부를 갖는 변이 인접하는 경우에는 상기 테이프(11)는 전극 조립체(1)의 4변에 테이핑할 수 있으며, 이때, 단차가 형성된 단차부 각각에 하나의 테이핑부를 형성한다. 다만, 단차가 형성된 변에만 테이핑하는 경우에는 상대적으로 적층 형태 안정성이 부족할 수 있는바, 단차를 갖지 않는 반대측 변에도 테이핑하는 것이 바람직하다.
또한, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 전극 조립체의 평면에 있어서, 세 변에 단차부가 형성되는 경우에는 2변 또는 3변을 테이핑하되, 테이핑되는 변의 두 변은 서로 마주보는 변에 형성될 수 있다. 이와 같이 함으로써 전극 조립체의 전극 적층 형태를 안정적으로 유지할 수 있어 바람직하다.
한편, 본 발명에서 제공하는 전극 조립체를 사용함으로써 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지의 전지 셀을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 전극 조립체를 포함하는 전지셀을 2 이상 포함하는 전지팩을 얻을 수 있으며, 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 얻을 수 있다. 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치일 수 있다.
1: 비정형 전극 조립체
11: 테이프 13: 단차부
15: 양극 17: 음극
19: 분리막
21: 양극탭 23: 음극탭
25, 27: 라미네이션된 전극 유닛
40: 프로브 41: 테이프 가이드부
43: 롤러

Claims (16)

  1. 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체 및
    상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 포함하고,
    상기 제1 전극 적층체 및 제2 전극 적층체가 평면에 대하여 수직 방향으로 적층되며, 상기 제1 전극 적층체와 제2 전극 적층체의 면적 차에 의해 형성된 단차부를 포함하는 전극 조립체로서,
    상기 전극 조립체의 4변 중 적어도 1 변에 상기 단차부가 존재하며,
    적어도 하나의 단차부에는 적층 측면을 가로질러 테이핑된 테이프를 적어도 하나 가지며,
    상기 테이프는 단차부의 단차 형상을 갖는 것인 전극 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전극 조립체는 적어도 하나의 음극과 적어도 하나의 양극이 분리막을 경계로 라미네이션되며, 상기 전극 유닛의 일면 또는 양면에 분리막이 라미네이션된 전극 유닛이 복수개 적층된 라미네이션 앤드 스택 타입인 전극 조립체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 테이프는 4변 중 2 이상의 변에 테이핑되되, 상기 테이핑되는 변은 서로 마주보는 변인 전극 조립체.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전극 조립체는 적어도 서로 마주보는 두 변에 단차부가 형성되되, 상기 마주보는 두 변의 단차부에 테이프를 갖는 것인 전극 조립체.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 단차부에는 2 이상의 테이프가 테이핑된 전극 조립체.
  6. 제1 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제1 전극 적층체 상에 상기 제1 면적과는 상이한 제2 면적을 갖는 적어도 하나의 전극 유닛이 적층된 제2 전극 적층체를 평면에 대하여 수직방향으로 적층하여 단차를 갖는 전극 조립체를 조립하는 단계; 및
    상기 전극 조립체의 4변 중 적어도 한 변에 테이프를 테이핑하여 전극 조립체의 적층 형태를 고정시키는 단계를 포함하되,
    상기 테이프는 적어도 단차가 형성된 변에 테이핑되며, 상기 테이프는 전극 조립체의 단차 형상으로 테이핑된 것인 전극 조립체 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 전극 유닛은 분리막을 경계로 적어도 하나의 제1 전극 및 적어도 하나의 제2 전극이 교대로 배치되고, 최외각의 일면 또는 양면에 분리막이 배치되며, 상기 각 전극 및 분리막이 라미네이션된 것인 전극 조립체 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 테이핑은 4변 중 2 이상의 변에 수행하되, 서로 마주보는 변에 테이핑하는 것인 전극 조립체 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 전극 조립체는 적어도 서로 마주보는 두 변에 단차부가 형성되되, 상기 마주보는 두 변의 단차부에 테이핑하는 것인 전극 조립체 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 테이핑은
    입구가 개방된 개구영역을 가지며, 전극 조립체의 측면에서 내부로 테이프를 안내하는 테이프 가이드부; 및
    상기 테이프 가이드부 내측에 구비되며, 상기 테이프를 가압하여 전극 조립체에 형성된 단차 형상에 따라 테이핑하는 롤러를 포함하는 프로브를 사용하여 형성되는 전극 조립체 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 테이프 가이드부는 전극 조립체의 적층 높이에 따라 상기 개구 영역의 폭이 확장 가능한 것인 전극 조립체 제조방법.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 이차 전지는 리튬이온 이차 전지 또는 리튬이온 폴리머 이차 전지인 이차 전지.
  14. 제12 항의 이차 전지를 2 이상 포함하는 전지팩.
  15. 제12 항의 이차 전지를 하나 이상 포함하는 디바이스.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 또는 전력저장장치인 디바이스.
PCT/KR2014/006205 2013-07-10 2014-07-10 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법 WO2015005697A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015541711A JP6151371B2 (ja) 2013-07-10 2014-07-10 積層形態の安定性に優れた段差を有する電極組立体及びその製造方法
US14/389,587 US9608294B2 (en) 2013-07-10 2014-07-10 Electrode assembly having step portion in stabilized stacking and method of manufacturing the same
CN201480001092.3A CN104412419A (zh) 2013-07-10 2014-07-10 稳定堆叠的具有台阶部分的电极组件和制造该电极组件的方法
EP14771751.6A EP2843747B1 (en) 2013-07-10 2014-07-10 Stepped electrode assembly having excellent stacked shape stability and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130080960 2013-07-10
KR10-2013-0080960 2013-07-10
KR10-2014-0085946 2014-07-09
KR1020140085946A KR101620173B1 (ko) 2013-07-10 2014-07-09 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015005697A1 true WO2015005697A1 (ko) 2015-01-15

Family

ID=52280292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/006205 WO2015005697A1 (ko) 2013-07-10 2014-07-10 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2843747B1 (ko)
WO (1) WO2015005697A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101826142B1 (ko) * 2015-08-27 2018-02-07 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 그 제조 방법과 이차 전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030066960A (ko) * 2002-02-06 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2008091099A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 積層式リチウムイオン電池
US7629077B2 (en) * 2004-02-26 2009-12-08 Qinetiq Limited Pouch cell construction
KR20100118173A (ko) * 2009-04-28 2010-11-05 에스케이에너지 주식회사 2차 전지 내부 셀 스택 적층 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4293247B2 (ja) * 2007-02-19 2009-07-08 ソニー株式会社 積層型非水電解質電池およびその製造方法
US20110183183A1 (en) * 2010-01-26 2011-07-28 Grady Steven C Battery arrays, constructions and method
JP5875803B2 (ja) * 2011-08-29 2016-03-02 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030066960A (ko) * 2002-02-06 2003-08-14 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US7629077B2 (en) * 2004-02-26 2009-12-08 Qinetiq Limited Pouch cell construction
JP2008091099A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Sanyo Electric Co Ltd 積層式リチウムイオン電池
KR20100118173A (ko) * 2009-04-28 2010-11-05 에스케이에너지 주식회사 2차 전지 내부 셀 스택 적층 장치 및 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2843747A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2843747B1 (en) 2019-02-13
EP2843747A1 (en) 2015-03-04
EP2843747A4 (en) 2016-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014123362A1 (ko) 단차가 형성된 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차전지 및 상기 전극 조립체 제조방법
WO2014123363A1 (ko) 스텝 유닛셀을 포함하는 단차를 갖는 전극 조립체
WO2013151249A1 (ko) 계단 구조의 전지셀
WO2015046803A1 (ko) 전극조립체 및 이차전지의 제조방법
WO2013180449A1 (ko) 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
KR101620173B1 (ko) 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법
WO2013141528A1 (ko) 계단 구조의 전극 조립체 및 복합 전극 조립체
WO2014168397A1 (ko) 라운드 코너를 포함하는 전지셀
WO2013137693A1 (ko) 비대칭 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
WO2014104795A1 (ko) 두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스
WO2020105834A1 (ko) 전극조립체
WO2015005652A1 (ko) 전극 조립체, 이를 포함하는 전지 및 디바이스
WO2019074247A1 (ko) 양방향 냉각구조를 가진 배터리 팩
WO2021025374A1 (ko) 이동 가능한 버스바 조립체를 구비한 배터리 팩 및 이를 포함하는 이차전지
WO2020060022A1 (ko) 전극조립체
WO2015030333A1 (ko) 폴리머 2차전지 셀용 전극조립체
WO2021020708A1 (ko) 이차 전지
WO2021075710A1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 디바이스
WO2016064100A1 (ko) 스텝 셀 구조를 가지는 이차전지
WO2015005697A1 (ko) 적층 형태 안정성이 우수한 단차를 갖는 전극 조립체 및 그 제조방법
WO2014137018A1 (ko) 계단 구조의 전극군 적층체
WO2018004185A1 (ko) 이차 전지용 스택 장치, 이를 이용한 스택 방법 및 이에 따른 이차 전지
WO2018012789A1 (ko) 이차전지
WO2021085917A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2016072617A1 (ko) 스텝 셀 구조를 가지는 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14389587

Country of ref document: US

Ref document number: 2014771751

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14771751

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015541711

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE