WO2018052211A1 - 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지 Download PDF

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WO2018052211A1
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electrode
electrode assembly
separator
current collecting
collecting tab
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PCT/KR2017/009698
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고은영
박상인
이종기
이지운
이진헌
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삼성에스디아이 주식회사
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    • 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 capable of improving durability and increasing energy density and a secondary battery using the same.
  • a rechargeable battery is a battery that can be charged and discharged unlike a primary battery that is not rechargeable.
  • Low-capacity secondary batteries are used in portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and camcorders, and large-capacity batteries are widely used as power sources for driving motors in hybrid vehicles.
  • Representative secondary batteries include nickel cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel hydride (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) secondary batteries.
  • the lithium ion secondary battery has an operating voltage about three times higher than that of a nickel cadmium battery or a nickel hydride battery which is widely used as a power source for portable electronic equipment. In addition, it is widely used in view of high energy density per unit weight.
  • the secondary battery mainly uses a lithium oxide as a positive electrode active material and a carbon material as a negative electrode active material.
  • a battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte.
  • a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery.
  • the electrode assembly is wound and received inside the case, and thus, stress may be concentrated at the curvature of the side surface in the process of winding the electrode assembly. Accordingly, there is a problem that cracks may be generated due to the stress of the curvature portion of the side surface of the electrode assembly, which may lower durability.
  • One aspect of the present invention is to provide an improved electrode assembly and a secondary battery using the same.
  • An electrode assembly includes a separator, a first electrode disposed on one side of the separator and folded in a plurality of times with the separator, and disposed on the other side of the separator and spaced apart from each other in a position opposite to the first electrode. And a lead tab including a second electrode disposed, a first current collecting tab connected to the first electrode, and a second current collecting tab connected to the second electrode.
  • the first current collecting tab may protrude one from the uncoated portion of the first electrode to be electrically connected to the first current collecting tab.
  • the first current collecting tabs may protrude from both ends of the uncoated portion of the first electrode to be electrically connected to each other.
  • the second electrode may have a second cutout portion formed at one edge portion thereof.
  • the cutouts may be formed at respective one edges of the second current collecting tabs facing each other.
  • the second current collector tab may be electrically connected to the second cutout.
  • the second current collecting tab may be electrically connected to the uncoated portion protruding from the second cutout.
  • the first electrode may be a cathode and the second electrode may be an anode.
  • the separator and the first electrode may be formed with a bent groove in the folded portion.
  • the first electrode may be formed in a direction in which the folded portions are staggered in the longitudinal direction at equal intervals.
  • the folded portion may be a bent groove formed into the surface of the first electrode.
  • the first electrode may have a first cutout portion at one edge of the portion where the folded portion is formed.
  • the first cutout may be formed at one edge portion of the first electrode at an alternate position among the plurality of folded portions.
  • the second electrode may be inserted in the folded part direction in a state in which the first electrode is folded.
  • the secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a case in which the electrode assembly is accommodated, a first electrode lead connected to the first current collecting tab, and a second electrode lead connected to the second current collecting tab.
  • the positive electrode is formed of a plurality of punched out, it may be disposed in a state inserted in the position between the folded of the negative electrode and the separator.
  • the anode is not positioned at the bent portions of the separator and the cathode, thereby preventing damage such as cracks from occurring at the side bent portions of the electrode assembly, thereby improving durability.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the electrode assembly of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the electrode assembly of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the main parts of a position of the separator, the first electrode, and the second electrode in a partially unfolded state of the electrode assembly of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically illustrating a main portion of a position of the separator, the first electrode, and the second electrode in a state where the main portion of the electrode assembly of FIG. 2 is partially unfolded.
  • FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a main portion of the first electrode of the electrode assembly.
  • FIG. 6 is a plan view schematically illustrating a main portion of a separator of an electrode assembly.
  • FIG. 7 is a plan view schematically illustrating a main portion of a second electrode of the electrode assembly.
  • FIG. 8 is a plan view schematically illustrating a main portion of a first electrode of an electrode assembly according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating a rechargeable battery according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating an electrode assembly of FIG. 1
  • FIG. 3 is a main portion of the electrode assembly of FIG. 2.
  • 4 is a cross-sectional view illustrating main parts of the separator, the first electrode, and the second electrode in the unfolded state
  • FIG. 4 illustrates positions of the separator, the first electrode, and the second electrode in a partially unfolded state of the electrode assembly of FIG. 2. It is a principal part perspective view which shows the state schematically.
  • the secondary battery 100 may include an electrode assembly including a separator 15, a first electrode 11, and a second electrode 13. 10, a case 40 containing the electrode assembly 10, a first current collecting tab 21 connected to the first electrode 11, and a second current collecting tab 23 connected to the second electrode 13. Lead tabs 21 and 23, and a first electrode lead 31 connected to the first current collecting tab 21 and a second electrode lead 33 connected to the second current collecting tab 23. do.
  • the electrode assembly 10 has a first electrode (hereinafter referred to as "cathode”) 11 and a second electrode (hereinafter referred to as "anode”) 13 on both sides of the separator 15 as an insulator.
  • the cathode 11, the separator 15, and the anode 13 may be formed to be folded in a zigzag circuit.
  • the cathode 11 is disposed on one side of the separator 15, and a first current collecting tab (hereinafter referred to as a “cathode current collecting tab”) 21 is connected to the uncoated portion.
  • the negative electrode current collector tab 21 is connected to the negative electrode 13 as one, and is installed to connect the negative electrode 11 to the first electrode lead 31.
  • FIG. 5 is a plan view schematically illustrating a main portion of the first electrode of the electrode assembly.
  • a plurality of folded portions 11b may be formed at equal intervals along the length direction.
  • the folded portion 11b may be formed as a bent groove formed to a predetermined depth into the cathode 11.
  • the folded portion and the bent groove use the same reference numeral 11b.
  • the plurality of bent grooves 11b are formed in the cathode 11 so that the cathode 11 is folded together with the separator 15 in a plurality of times to form the electrode assembly 10.
  • the first cutting portion 11c is formed at the position where the bent groove 11b is formed in the cathode 11.
  • the first cutout 11c may be formed in a state of being cut in a round shape at a position where the bent groove 11b is formed at the edge position of the cathode 11.
  • the first cutout 11c is not necessarily limited to being cut in a round shape, and may be cut in a polygonal shape in which a part is included in a round shape.
  • the first cutout 11c may be formed at one edge portion of the cathode 11 at the alternating positions of the bent grooves 11b in a position where the plurality of bent grooves 11b are formed. As such, the first cutout 11c is formed in the cathode 11 so that the second current collecting tab 23 protruding at the position of the second cutout 13c formed in the anode 13 is exposed to the outside. It is to make it possible. This will be described in more detail with reference to the anode 13 below.
  • the separator 15 is positioned between the cathode 11 and the anode 13.
  • FIG. 6 is a plan view schematically illustrating a main portion of a separator of an electrode assembly.
  • the separator 15 is folded in a plurality of times together with the cathode 11 in a state of being disposed on one side of the cathode 11 during the winding of the electrode assembly 10.
  • the bent portion 15b may be formed in the separator 15 at a position corresponding to the position of the bent groove 11b formed in the cathode 11.
  • the bent portion 15b may be bent together with the folding action of the negative electrode 11 in the process of forming the electrode assembly 10 folded in a plurality of times.
  • the bent portion 15b may be formed as a groove having a predetermined depth from the surface of the separator 15 to the inside thereof.
  • Reference numeral 15c denotes a separator incision.
  • the positive electrode 13 may be disposed on the side of the separator 11 at a position opposite the negative electrode 11 with the separator 15 therebetween.
  • the anode 13 is positioned at the side opposite to the cathode 11 on the side of the separator 15.
  • FIG. 7 is a plan view schematically illustrating a main portion of a second electrode of the electrode assembly.
  • the anode 13 may be disposed in a plurality of spaced apart states on the side surface of the separator 15.
  • Such an anode 13 may be formed by a punching operation process by a press or the like, and may be arranged in plural on the side surface of the separator 15.
  • the anode 13 may be disposed on the side of the separator 15 while forming a rectangular shape by a punching operation process.
  • the anode 13 is exemplarily described as being formed in a rectangular shape in this embodiment, but is not necessarily limited thereto, and may be formed in various shapes such as including a round shape at a portion thereof.
  • a plurality of anodes 13 are disposed on the side of the separator 15 while being spaced apart from each other, and the second collector tabs (hereinafter referred to as "anode collector tabs") 23 protrude from each of the disposed edges. Can be connected.
  • the second cutout 13c may be formed in the positive electrode 13 at a position connected to the positive electrode current collector tab 23.
  • the second cutout 13c may be formed at any one corner of the plurality of positive electrode current collecting tabs 23 facing each other in an adjacent state.
  • the second cutout 13c may be formed at a corner portion of the anode 13 to form a round shape corresponding to the shape of the first cutout 11c.
  • the second cutout 13c is formed in the positive electrode 13 to partially deform the shape of the positive electrode 13 to secure the position where the second current collecting tab 23 is connected. That is, the anode 13 is formed by the punching process, and the second current collecting tab 23 is formed to protrude to the cut position of the first cutout 11c and the second cutout 13c. It is possible to maximize energy density by making full use of the internal space of 40).
  • a non-coating portion for connecting the positive electrode current collector tab 23 may protrude from the second cutout 13c. Accordingly, one end of the positive electrode current collector tab 23 may be connected to the uncoated portion 23a, and the other end thereof may be connected to protrude outward of the second cutout 13c.
  • the anode 13 may be formed of a plurality of punched out parts, and may be disposed in a state of being inserted at a position between the cathode 11 and the plurality of circuits of the separator 15 folded. Therefore, the anode 13 is not positioned at the bent portions of the separator 15 and the cathode 11, thereby preventing damage such as cracks from occurring at the side bent portions of the electrode assembly 10, thereby improving durability. It is possible.
  • the positive electrode current collector tab 23 may protrude while varying positions on the plurality of positive electrodes 13. This is for the positive electrode current collector tab 23 to protrude side by side of the electrode assembly 10 in a state where the electrode assembly 10 is folded in a zigzag plural times.
  • the positive electrode current collector tabs 23 may be connected to each other while protruding from the electrode assembly 10.
  • the positive electrode current collector tab 23 may be easily connected to each other by welding or the like, and may be connected to the second electrode lead 33.
  • first electrode lead 31 and the second electrode lead 33 may have the same shape and may be connected to the first current collecting tab 21 and the second current collecting tab 23, respectively.
  • the case 40 is formed to set a space for accommodating the electrode assembly 10 and the electrolyte therein, and is formed to protect the electrode assembly 10.
  • the case 40 may be a pouch or a square. In the present embodiment, the case 40 is exemplarily described to be applied in a pouch type.
  • the case 40 may include a main body 41, a receiving portion 43 formed inside the main body 41, and a cover 45 covering the receiving portion 43.
  • the main body 41 may include a bottom surface 41a and a side surface 41b extending from the bottom surface 41a.
  • the accommodation portion 43 refers to a space formed by the bottom surface 41a and the side surface 41b of the main body 41. This receiving portion 43 receives the electrode assembly 10.
  • the main body 41 may extend from the inlet of the receiving portion 43, that is, the side surface 41b to form the sealing portion 47.
  • the cover 45 may extend from any edge of the seal 47 of the body 41.
  • the cover 45 may be sealed with the sealing portion 47 of the main body 41 while covering all the receiving portions 43 to seal the secondary battery.
  • FIGS. 1 to 7 are plan views schematically illustrating a main portion of a first electrode of an electrode assembly according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals as in FIGS. 1 to 7 refer to the same or similar members of the same or similar function. The detailed description of the same reference numerals will be omitted below.
  • a plurality of negative electrode current collector tabs 21 are connected to the uncoated portion of the negative electrode 11 according to the second embodiment of the present invention.
  • the negative electrode current collector tab 21 may be connected to both ends of the negative electrode 11, and may be installed to connect the negative electrode 11 to the first electrode lead 31.
  • the output of the secondary battery may be easily increased.

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Abstract

전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 일측에 배치되어 세퍼레이터와 함께 복수회로 접히는 제1 전극과, 세퍼레이터의 타측에 배치되며 제1 전극에 대향하는 위치에 복수개로 이격되게 배치되는 제2 전극과, 제1 전극에 연결되는 제1 집전 탭과 제2 전극에 연결되는 제2 집전 탭을 포함하는 리드 탭을 포함한다.

Description

전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지
본 발명은 내구성이 향상되고 에너지 밀도의 증가가 가능한 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로 이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
대표적인 이차 전지에는 니켈 카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈 수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈 카드뮴 전지나, 니켈 수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
이러한 이차 전지는 전극 조립체가 권취되어 케이스의 내부에 수납되는 바, 전극 조립체를 권취하는 과정에서 측면의 곡률 부분에서 응력이 집중될 수 있다. 따라서, 전극 조립체의 측면의 곡률 부분의 응력 발생에 의해 크랙 등이 발생되어 내구성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은 내구성이 향상된 전극 조립체 및 이를 이용한 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 세퍼레이터와, 세퍼레이터의 일측에 배치되어 세퍼레이터와 함께 복수회로 접히는 제1 전극과, 세퍼레이터의 타측에 배치되며 제1 전극에 대향하는 위치에 복수개로 이격되게 배치되는 제2 전극과, 제1 전극에 연결되는 제1 집전 탭과 제2 전극에 연결되는 제2 집전 탭을 포함하는 리드 탭을 포함한다.
제1 집전 탭은 제1 전극의 무지부에 하나로 돌출되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 집전 탭은 제1 전극의 무지부의 양단에 각각 돌출되어 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 전극은 어느 하나의 모서리 부분에 제2 절개부가 형성될 수 있다.
절개부는, 제2 집전 탭들의 마주하는 어느 하나의 모서리에 각각 형성될 수 있다.
제2 절개부에는 제2 집전 탭이 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 집전 탭은 제2 절개부에 돌출되는 무지부에 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 전극은 음극이고, 제2 전극은 양극일 수 있다.
세퍼레이터와 제1 전극에는 접히는 부분에 절곡홈이 형성될 수 있다.
제1 전극은 등간격으로 접힘부가 길이 방향에 엇갈리는 방향으로 형성될 수 있다.
접힘부는 제1 전극의 표면의 내부로 형성되는 절곡홈일 수 있다.
제1 전극에는 접힘부가 형성된 부분의 일측 가장자리에 제1 절개부가 형성될 수 있다.
제1 절개부는, 복수개의 접힘부들 중에 교번 위치에서 제1 전극의 일측 가장자리 부분에 형성될 수 있다.
제2 전극은 제1 전극이 접힌 상태에서 접힘부 방향으로 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 전술한 전극 조립체가 수용되는 케이스와, 제1 집전 탭에 연결되는 제1 전극 리드와, 제2 집전 탭에 연결되는 제2 전극 리드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양극은 타발된 복수개로 형성되어, 음극과 세퍼레이터의 접힌 사이 위치에 삽입된 상태로 배치될 수 있다.
따라서, 세퍼레이터와 음극의 절곡된 부분에는 양극이 위치되지 않도록 하여, 전극 조립체의 측면 절곡 부분에서 크랙 등의 손상이 발생되는 것을 방지하여 내구성의 향상이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 전극 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 전극 조립체의 요부가 일부 펼쳐진 상태에서 세퍼레이터와 제1 전극과 제2 전극의 위치 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이다.
도 4는 도 2의 전극 조립체의 요부가 일부 펼쳐진 상태에서 세퍼레이터와 제1 전극과 제2 전극의 위치 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 5는 전극 조립체의 제1 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6은 전극 조립체의 세퍼레이터의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 전극 조립체의 제2 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 제1 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 전극 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 전극 조립체의 요부가 일부 펼쳐진 상태에서 세퍼레이터와 제1 전극과 제2 전극의 위치 상태를 개략적으로 도시한 요부 단면도이고, 도 4는 도 2의 전극 조립체의 요부가 일부 펼쳐진 상태에서 세퍼레이터와 제1 전극과 제2 전극의 위치 상태를 개략적으로 도시한 요부 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 세퍼레이터(15)와 제1 전극(11) 및 제2 전극(13)을 포함하는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)를 내장하는 케이스(40)와, 제1 전극(11)에 연결되는 제1 집전 탭(21)과 제2 전극(13)에 연결되는 제2 집전 탭(23)을 포함하는 리드 탭(21, 23)과, 제1 집전 탭(21)에 연결되는 제1 전극 리드(31) 및 제2 집전 탭(23)에 연결되는 제2 전극 리드(33)를 포함한다.
예를 들면, 전극 조립체(10)는 절연체인 세퍼레이터(15)의 양면에 제1 전극(이하, "음극"이라 한다)(11)과 제2 전극(이하, "양극"이라 한다)(13)을 배치하고, 음극(11), 세퍼레이터(15) 및 양극(13)은 복수회로 지그재그로 접힌 상태로 형성될 수 있다.
음극(11)은 세퍼레이터(15)의 일측면에 배치되는 것으로서, 무지부에는 제1 집전 탭(이하, "음극 집전 탭"이라 한다)(21)이 연결된다. 이러한 음극 집전 탭(21)은 음극(13)에 하나로 연결되는 것으로 음극(11)을 제1 전극 리드(31)에 연결하도록 설치된다.
도 5는 전극 조립체의 제1 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 음극(11)은 길이 방향을 따라 복수개의 접힘부(11b)가 등간격으로 형성될 수 있다. 접힘부(11b)는 음극(11)의 내부로 일정 깊이로 형성된 절곡홈으로 형성될 수 있다. 이하에서 접힘부와 절곡홈은 동일 참조 번호 11b를 사용한다.
이와 같이, 절곡홈(11b)이 음극(11)에 복수개로 형성되는 것은, 음극(11)이 세퍼레이터(15)와 함께 복수회로 접혀 전극 조립체(10)를 형성하도록 하기 위한 것이다.
한편, 음극(11)에는 절곡홈(11b)이 형성된 위치에 제1 절개부(11c)가 형성된다.
제1 절개부(11c)는 음극(11)의 가장자리 위치에서 절곡홈(11b)이 형성된 위치에 라운드 형상으로 절개된 상태로 형성될 수 있다. 제1 절개부(11c)는 라운드 형상으로 절개되는 것으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 일부분에 라운드 형상이 포함된 다각 형상으로 절개되는 것도 가능하다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 절개부(11c)는 복수개의 절곡홈(11b)들이 형성된 위치에서, 절곡홈(11b)들의 교번 위치에서 음극(11)의 일측 가장자리 부분에 형성될 수 있다. 이와 같이, 제1 절개부(11c)가 음극(11)에 형성되는 것은, 양극(13)에 형성되는 제2 절개부(13c)의 위치에 돌출된 제2 집전 탭(23)이 외부로 노출되도록 하기 위한 것이다. 이에 대해서는 이하에서 양극(13)을 설명하면서 보다 구체적으로 설명한다.
이러한 음극(11)과 양극(13)의 사이 부분에는 세퍼레이터(15)가 위치된다.
도 6은 전극 조립체의 세퍼레이터의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(15)는 전극 조립체(10)의 권취 과정에서, 음극(11)의 일측면에 배치된 상태로 음극(11)과 함께 복수회로 접히게 된다. 이를 위해, 세퍼레이터(15)에는 음극(11)에 형성된 절곡홈(11b)의 위치에 대응하는 위치에 절곡부(15b)가 형성될 수 있다. 이러한 절곡부(15b)는 전극 조립체(10)가 복수회로 접힌 상태로 형성되는 과정에서 음극(11)의 접힘 작용과 함께 굴곡될 수 있다. 절곡부(15b)는 세퍼레이터(15)의 표면에서 그 내부로 일정 깊이의 홈으로 형성될 수 있다. 참조 번호 15c는 세퍼레이터 절개부를 말한다.
양극(13)은 세퍼레이터(15)를 사이에 두고 음극(11)에 대향하는 위치에서, 세퍼레이터(11)의 측면에 배치될 수 있다.
이러한 세퍼레이터(15)의 측면에는 음극(11)에 대향하는 위치에 양극(13)이 위치된다.
도 7은 전극 조립체의 제2 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 양극(13)은 세퍼레이터(15)의 측면에 복수개로 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이러한 양극(13)은 프레스 등에 의해 타발 작업 공정에 의해 형성되어, 세퍼레이터(15)의 측면에 복수개로 배치될 수 있다.
이러한 양극(13)은 타발 작업 공정에 의해 직사각 형상으로 이루면서 세퍼레이터(15)의 측면에 배치될 수 있다. 양극(13)은 본 실시예에서 직사각 형상으로 형성되는 것을 예시적으로 설명하지만, 이에 반드시 한정되는 것은 아니고 일부분에 라운드 형상을 포함하는 등의 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
양극(13)은 서로 간에 이격된 상태로 세퍼레이터(15)의 측면에 복수개로 배치되며, 배치된 각각의 가장자리에는 제2 집전 탭(이하, "양극 집전탭"이라 한다)(23)이 돌출되게 연결될 수 있다.
양극(13)에는 양극 집전 탭(23)에 연결되는 위치에 제2 절개부(13c)가 형성될 수 있다.
제2 절개부(13c)는 복수개의 양극 집전 탭(23)들 중에 인접한 상태로 마주하는 어느 하나의 모서리에 각각 형성될 수 있다. 이러한 제2 절개부(13c)는 제1 절개부(11c)의 형상에 대응하여 라운드 형상을 이루도록 양극(13)의 모서리 부분에 형성될 수 있다.
제2 절개부(13c)가 양극(13)에 형성되는 것은, 제2 집전 탭(23)이 연결되는 위치를 확보하도록 양극(13)의 형상을 일부 변형하기 위한 것이다. 즉, 양극(13)은 타발 공정에 의해 형성되고, 제1 절개부(11c) 및 제2 절개부(13c)의 절개된 위치로 제2 집전 탭(23)이 돌출되게 형성되는 바, 케이스(40)의 내부 공간을 최대한 활용하여 에너지 밀도를 증가시키는 것이 가능하다.
한편, 제2 절개부(13c)에는 양극 집전 탭(23)의 연결을 위한 무지부가 돌출될 수 있다. 따라서, 양극 집전 탭(23)은 무지부(23a)에 일단이 연결되고 타단은 제2 절개부(13c)의 외측으로 돌출된 상태로 연결될 수 있다.
이와 같이, 양극(13)은 타발된 복수개로 형성되어, 음극(11)과 세퍼레이터(15)의 복수회로 접힌 사이 위치에 삽입된 상태로 배치될 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(15)와 음극(11)의 절곡된 부분에는 양극(13)이 위치되지 않도록 하여, 전극 조립체(10)의 측면 절곡 부분에서 크랙 등의 손상이 발생되는 것을 방지하여 내구성의 향상이 가능하다.
한편, 양극 집전 탭(23)은 복수개의 양극(13)에 위치를 달리하면서 돌출될 수 있다. 이는 전극 조립체(10)가 지그재그로 복수회로 접힌 상태에서 양극 집전 탭(23)이 전극 조립체(10)의 측면에 나란하게 돌출되도록 하기 위한 것이다.
양극 집전 탭(23)은 전극 조립체(10)에 돌출된 상태로 서로간에 연결될 수 있다.
양극 집전 탭(23)은 서로간에 용이하게 용접 등에 의해 연결되어, 제2 전극 리드(33)에 연결될 수 있다.
한편, 제1 전극 리드(31)와 제2 전극 리드(33)는 동일 형상을 이루며, 제1 집전 탭(21)과 제2 집전 탭(23)에 각각 연결될 수 있다.
케이스(40)는 내부에 전극 조립체(10)와 전해액을 수용하는 공간을 설정하도록 형성되는 것으로, 전극 조립체(10)를 보호하도록 형성된다. 케이스(40)는 파우치형 또는 각형일 수 있다. 본 실시예에서 케이스(40)는 파우치형으로 적용되는 것을 예시적으로 설명한다.
케이스(40)는, 본체(41)와, 본체(41)의 내부에 형성되는 수용부(43)와, 수용부(43)를 덮는 커버(45)를 포함할 수 있다.
본체(41)는 바닥면(41a) 및 바닥면(41a)로부터 연장된 측면(41b)을 포함할 수 있다.
수용부(43)는 본체(41)의 바닥면(41a)과 측면(41b)에 의해 형성된 공간을 말한다. 이러한 수용부(43)는 전극 조립체(10)를 수용한다.
본체(41)는 수용부(43)의 입구, 즉, 측면(41b)으로부터 연장되어 밀봉부(47)를 형성할 수 있다.
커버(45)는 본체(41)의 밀봉부(47)의 어느 가장자리로부터 연장될 수 있다.
커버(45)는 수용부(43)를 모두 덮으면서 본체(41)의 밀봉부(47)와 밀봉되어 이차 전지를 밀봉할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극 조립체의 제1 전극의 요부를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 7과 동일 참조 번호는 동일 또는 유사 기능의 동일 또는 유사 부재를 말한다. 이하에서 동일 참조 번호에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 음극(11)의 무지부에는 음극 집전 탭(21)이 복수개로 연결된다.
즉, 음극 집전 탭(21)은 음극(11)에 양단에 각각 연결되어, 음극(11)을 제1 전극 리드(31)에 연결하도록 설치될 수 있다.
이와 같이, 음극 집전 탭(21)이 음극(11)에 복수개로 연결되는 바, 이차 전지의 출력 증가에 용이하게 대응할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
- 부호의 설명 -
10...전극 조립체 11...제1 전극
11a..무지부 11b..절곡홈
11c..제1 절개부 13...제2 전극
13c..제2 절개부 15...세퍼레이터
15b..절곡부 21...제1 집전 탭
23...제2 집전 탭 31...제1 전극 리드
33...제2 전극 리드 40...케이스
41...본체 41a..바닥면
41b..측면 43...수용부
45...커버 47...밀봉부

Claims (14)

  1. 세퍼레이터;
    상기 세퍼레이터의 일측에 배치되어 상기 세퍼레이터와 함께 복수회로 접히는 제1 전극;
    상기 세퍼레이터의 타측에 배치되며, 상기 제1 전극에 대향하는 위치에 복수개로 이격되게 배치되는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극에 연결되는 제1 집전 탭과 상기 제2 전극에 연결되는 제2 집전 탭을 포함하는 리드 탭;
    을 포함하는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전 탭은 상기 제1 전극의 무지부에 하나로 돌출되어 전기적으로 연결되는 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 집전 탭은 상기 제1 전극의 무지부의 양단에 각각 돌출되어 전기적으로 연결되는 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 어느 하나의 모서리 부분에 제2 절개부가 형성되는 전극 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절개부는, 상기 제2 집전 탭들의 마주하는 어느 하나의 모서리에 각각 형성되는 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 절개부에는 상기 제2 집전 탭이 전기적으로 연결되는 전극 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 집전 탭은 상기 제2 절개부에 돌출되는 무지부에 전기적으로 연결되는 전극 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 음극이고, 상기 제2 전극은 양극인 전극 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터와 상기 제1 전극에는 접히는 부분에 절곡홈이 형성되는 전극 조립체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 등간격으로 접힘부가 길이 방향에 엇갈리는 방향으로 형성되는 전극 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접힘부는 상기 제1 전극의 표면의 내부로 형성되는 절곡홈인 전극 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전극에는 상기 접힘부가 형성된 부분의 일측 가장자리에 제1 절개부가 형성되고,
    상기 제1 절개부는, 복수개의 상기 접힘부들 중에 교번 위치에서 상기 제1 전극의 일측 가장자리 부분에 형성되는 전극 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 제1 전극이 접힌 상태에서 상기 접힘부 방향으로 삽입되는 전극 조립체.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항의 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스;
    상기 제1 집전 탭에 연결되는 제1 전극 리드; 및
    상기 제2 집전 탭에 연결되는 제2 전극 리드;
    를 포함하는 이차 전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102107410B1 (ko) * 2018-10-25 2020-05-07 주식회사 이노메트리 각형 이차전지 셀의 분리막 제공 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199281A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電デバイスおよびその製造方法
KR20130112591A (ko) * 2012-04-04 2013-10-14 한화케미칼 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20140014839A (ko) * 2012-07-26 2014-02-06 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지
KR20140103083A (ko) * 2013-02-15 2014-08-25 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그의 제조방법
KR20160089106A (ko) * 2015-01-19 2016-07-27 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010199281A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電デバイスおよびその製造方法
KR20130112591A (ko) * 2012-04-04 2013-10-14 한화케미칼 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
KR20140014839A (ko) * 2012-07-26 2014-02-06 에스케이이노베이션 주식회사 이차전지
KR20140103083A (ko) * 2013-02-15 2014-08-25 주식회사 엘지화학 전극조립체 및 그의 제조방법
KR20160089106A (ko) * 2015-01-19 2016-07-27 주식회사 아모그린텍 플렉서블 배터리

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