WO2021162330A1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2021162330A1
WO2021162330A1 PCT/KR2021/001416 KR2021001416W WO2021162330A1 WO 2021162330 A1 WO2021162330 A1 WO 2021162330A1 KR 2021001416 W KR2021001416 W KR 2021001416W WO 2021162330 A1 WO2021162330 A1 WO 2021162330A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
positive electrode
electrode assembly
electrode plate
negative electrode
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/001416
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정현기
장인영
오야기노부유키
박성수
Original Assignee
삼성에스디아이(주)
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
Application filed by 삼성에스디아이(주) filed Critical 삼성에스디아이(주)
Priority to JP2022538995A priority Critical patent/JP7417744B2/ja
Priority to CN202180013017.9A priority patent/CN115053375A/zh
Priority to EP21754377.6A priority patent/EP4106064A1/en
Priority to US17/792,486 priority patent/US20230059201A1/en
Publication of WO2021162330A1 publication Critical patent/WO2021162330A1/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
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • 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
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • 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
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
    • 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
    • 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
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound 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

  • Various embodiments of the present invention relate to an electrode assembly and a secondary battery including the same.
  • a secondary battery is a power storage system that provides excellent energy density for storing electrical energy in the form of chemical energy.
  • secondary batteries are rechargeable and are widely used in IT devices such as smartphones, cellular phones, laptops, and tablet PCs.
  • IT devices such as smartphones, cellular phones, laptops, and tablet PCs.
  • high-capacity secondary batteries are being adopted for electric vehicles.
  • Such secondary batteries are required to have characteristics such as high density, high output, and stability.
  • the present invention provides an electrode assembly capable of preventing a short circuit due to deformation by dispersing stress applied to deformation generated during charging and discharging of a secondary battery by an inclined tip of a positive electrode plate, and a secondary battery including the same .
  • An electrode assembly and a secondary battery including the same include a negative electrode plate having a negative electrode coating layer formed on a negative electrode current collector plate, a positive electrode plate having a positive electrode coating layer formed on a positive electrode current collector plate, and a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate and an electrode assembly formed by winding a laminate of the negative electrode plate, the separator, and the positive electrode plate, wherein the positive electrode plate has one side extending along the longitudinal direction, the other side extending along the longitudinal direction opposite to the one side, A leading edge connecting between the one side and the other side, located in the winding center of the wound electrode assembly, and inclined to have an acute or obtuse angle with the one side, and connecting between the one side and the other side, the opposite side of the leading side It may include a longitudinal side positioned at the outermost of the wound electrode assembly.
  • the leading edge may be located in a tip region
  • the positive electrode plate may have a right-angled triangle shape in the tip region
  • the tip side may be a hypotenuse of the right-angled triangle.
  • the tip region may be wound by any one of 1/4 turn to 1 turn when the electrode assembly is wound in a cylindrical shape.
  • the longitudinal side may be parallel to the leading side, and the positive electrode plate may be a parallelogram plate.
  • the negative electrode plate is a rectangular plate, extending in the longitudinal direction, connecting one side and the other side parallel to one side of the positive electrode plate, and one side of the negative electrode plate and the other side of the negative electrode plate, and is located in the winding center of the wound electrode assembly and a longitudinal side connected between one side of the negative electrode plate and the other side of the negative electrode plate, and located at the outermost side of the electrode assembly wound around the opposite side of the leading side of the negative electrode plate.
  • the front side of the negative electrode plate may extend longer toward the winding center side in the longitudinal direction than the front side of the positive electrode plate.
  • the front end of the positive electrode plate includes a first leading edge inclined to have an acute angle from the one side, and a second leading edge inclined to have an acute angle from the other side and connected to the end of the first leading edge, the first tip A bent portion may be provided at a portion where the side and the second leading edge are connected.
  • the front end of the positive electrode plate includes a first leading edge inclined to have an obtuse angle from the one side, and a second leading edge inclined to have an obtuse angle from the other side and connected to an end of the first leading edge, and the first tip A bent portion may be provided at a portion where the side and the second leading edge are connected.
  • the bent part may be located at the center of the tip side.
  • the terminal side of the positive electrode plate may have a shape corresponding to the front side.
  • the electrode assembly and the secondary battery including the same include an electrode assembly, an inner space, a case in which the electrode assembly accommodates an electrolyte in the inner space, and a case coupled to the upper portion of the case A cap plate for sealing the case may be included.
  • the tip side of the positive electrode plate is formed to be inclined, so that the stress applied to the deformation occurring in the winding center during charging and discharging of the secondary battery can be dispersed. Since the positive plate can be prevented from penetrating the separator, a short circuit with the negative plate can be prevented.
  • FIGS. 1A, 1B, and 1C are a perspective view, an exploded perspective view, and a longitudinal cross-sectional view illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A to 1C are an exploded perspective view and a partially enlarged plan view illustrating an example before the electrode assembly of the secondary battery shown in FIGS. 1A to 1C is wound.
  • 3A and 3B are enlarged perspective views illustrating an example of deformation of a winding center of an electrode assembly, and enlarged views of a separator and a positive electrode plate in FIG. 3A .
  • FIGS. 4A and 4B are perspective views illustrating an example in which the tip region of the positive electrode plate is wound by one turn and an example in which the tip region of the positive electrode plate is wound by 1/4 turn.
  • FIGS. 1A to 1C are exploded perspective views illustrating another example before the electrode assembly of the secondary battery shown in FIGS. 1A to 1C is wound.
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers and/or parts, these members, parts, regions, layers, and/or parts are limited by these terms so that they It is self-evident that These terms are used only to distinguish one member, component, region, layer or portion from another region, layer or portion. Accordingly, a first member, component, region, layer, or portion described below may refer to a second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
  • Space-related terms such as “beneath”, “below”, “lower”, “above”, and “upper” refer to an element or feature shown in the drawings and It is used to facilitate understanding of other elements or features. These space-related terms are for easy understanding of the present invention according to various process conditions or usage conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature in a figure is turned over, elements described as “below” or “below” become “above” or “above”. Accordingly, “below” is a concept encompassing “above” or “below”.
  • the secondary battery 100 has a case 110 , an electrode assembly 120 accommodated in the case 110 , and an upper end of the case 110 . and a cap assembly 130 sealing the opening.
  • the case 110 includes a circular bottom portion 111 and a side portion 112 extending a predetermined length upward from the bottom portion 111 .
  • the secondary battery 100 may be a cylindrical secondary battery formed by winding the electrode assembly 120 in the form of a jelly roll.
  • the upper portion of the case 110 is opened. Therefore, during the assembly process of the secondary battery, the electrode assembly 120 may be inserted into the case 110 together with the electrolyte.
  • the case 110 may be formed of steel, a steel alloy, aluminum, an aluminum alloy, or an equivalent thereof, but the material thereof is not limited thereto.
  • the case 110 has a beading part 113 recessed inside the cap assembly 130 , centering on the cap assembly 130 to prevent the electrode assembly 120 from being separated to the outside.
  • a crimping part 114 bent to may be formed.
  • the electrode assembly 120 is accommodated in the case 110 together with the electrolyte.
  • the electrolyte is an organic liquid containing a salt injected so that lithium ions can move between the positive and negative plates constituting the electrode assembly 120 , and a lithium salt such as LiPF6, LiBF4, LiClO4, and a high purity organic solvent. It may include a non-aqueous organic electrolyte, which is a mixture of the above, but is not limited thereto in the present invention.
  • the electrode assembly 120 includes a negative electrode plate 121 coated with a negative electrode active material, a positive electrode plate 122 coated with a positive electrode active material, and a negative electrode plate 121 and a positive electrode plate 122 interposed between the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 . ) and a separator 125 that prevents a short circuit and enables only the movement of lithium ions.
  • the negative electrode plate 121 , the positive electrode plate 122 , and the separator 125 are wound in a substantially cylindrical shape.
  • the negative electrode tab 126 protruding downward by a predetermined length may be attached to the negative electrode plate 121
  • the positive electrode tab 127 protruding upward by a predetermined length may be attached to the positive electrode plate 122 , but vice versa.
  • FIGS. 2A and 2B an exploded perspective view and a partially enlarged plan view are shown before the electrode assembly of the secondary battery shown in FIGS. 1A to 1C is wound.
  • FIG. 2B is an enlarged plan view of a predetermined area of the winding tip in a plan view in which the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 are stacked before the electrode assembly 120 is wound.
  • the separator 125 is interposed between the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 , and the separator 125 is indicated by a dotted line so that the relationship between the positive electrode plate 122 and the negative electrode plate 121 is clearer.
  • the configuration of the secondary battery and the electrode assembly of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A and 2B .
  • the negative electrode plate 121 of the electrode assembly 120 is a negative electrode coating layer 123b, which is an active material, made of a transition metal oxide on both sides of a negative electrode current collector plate 123a, which is a plate-shaped metal foil made of copper (Cu) or nickel (Ni). It is coated.
  • the negative electrode plate 121 may have a rectangular plate shape extending along the longitudinal direction (x).
  • the longitudinal direction (x) refers to a direction in which the negative electrode plate 121 , the positive electrode plate 122 , and the separator 125 extend before the electrode assembly 120 is wound.
  • the negative electrode plate 121 may include one side 121a extending in the longitudinal direction (x), and the other side 121b as an opposite side of the one side.
  • the negative electrode plate 121 may further include a leading edge 121c and a terminal edge 121d connecting one side 121a and the other side 121b.
  • the front side 121c and the terminal side 121d of the negative electrode plate 121 may be perpendicular to one side 121a and the other side 121b. That is, the negative electrode plate 121 may be a rectangular plate.
  • the leading edge 121c may be located at the center of the wound electrode assembly 120
  • the terminal side 121d may be located at the outermost portion of the wound electrode assembly 120 .
  • the negative electrode tab 126 may be attached to any one of the first surface of the negative electrode current collector plate 123a and the second surface opposite to the first surface.
  • the negative electrode tab 126 may protrude a predetermined length from one side 121a in the longitudinal direction (x) of the negative electrode current collector plate 123a.
  • the negative electrode tab 126 may protrude and extend substantially vertically from one side 121a in the longitudinal direction (x) of the negative electrode current collector plate 123a.
  • the negative electrode tab 126 may be attached to the uncoated portion of the negative electrode current collector plate 123a on which the negative electrode coating layer 123b is not coated.
  • the negative electrode tab 126 may be attached to a region adjacent to the terminal side 121d of the negative electrode current collector plate 123a.
  • the negative electrode current collector plate 123a may have an uncoated region on which the negative electrode coating layer 123b is not coated in a region adjacent to the terminal side 121d.
  • the position to which the negative electrode tab 126 is attached may be variously changeable, and the present invention is not limited thereto.
  • an insulating tape 126a may be further provided to cover the negative electrode tab 126 attached to the negative electrode current collector plate 123a.
  • the insulating tape 126a may be attached to the negative electrode current collector plate 123a to cover a portion of the negative electrode tab 126 attached to the negative electrode current collector plate 123a.
  • a portion of the negative electrode tab 126 protruding from the lower portion of the electrode assembly 120 by a predetermined length may be exposed to the outside of the insulating tape 126a.
  • the insulating tape 126a may be attached to cover a portion of the negative electrode current collector plate 123a adjacent to the negative electrode tab 126 in the longitudinal direction (x).
  • the negative electrode tab 126 may be made of copper or nickel, but the present invention is not limited thereto.
  • the positive electrode plate 122 is coated with a positive electrode coating layer 124b as an active material made of a transition metal oxide on both sides of a positive electrode current collector plate 124a, which is a plate-shaped metal foil made of aluminum (Al).
  • the positive electrode plate 122 may have a rectangular plate shape extending along the longitudinal direction (x).
  • the positive electrode plate 122 may include one side 122a extending along the longitudinal direction (x), and the other side 122b as the opposite side of the one side.
  • the positive electrode plate 122 may further include a leading edge 122c and a terminal edge 122d connecting one side 122a and the other side 122b.
  • One side 122a and the other side 122b of the positive electrode plate 122 may be parallel to the one side 121a and the other side 121b of the negative electrode plate 121 .
  • the tip side 122c of the positive electrode plate 122 may be shorter in the longitudinal direction (x) from the winding center of the electrode assembly 120 than the tip side 121c of the negative electrode plate 121 . . That is, the leading edge 121c of the negative electrode plate 121 may extend longer toward the winding center side than the leading edge 122c of the positive electrode plate 122 .
  • the front end 122c of the positive electrode plate 122 may be an inclined surface inclined to have an acute or obtuse angle with the one side 122a. Although the tip side 122c in FIG. 2A is illustrated as inclined at an acute angle from the one side 122a, it may be inclined at an obtuse angle.
  • the front end 122c of the positive electrode plate 122 may be located in the front end region (a).
  • the tip region (a) may be a predetermined region from the winding center of the electrode assembly 120 .
  • the positive electrode plate 122 may have a right-angled triangular shape, and the tip side 122c may be a hypotenuse.
  • the tip side 122c positioned in the tip region a is made of an inclined surface, stress generated during charging and discharging of the secondary battery 100 can be dispersed.
  • FIGS. 3A and 3B As an example, in FIGS. 3A and 3B , as the secondary battery 100 is repeatedly charged and discharged, deformation occurs due to an increase in stress in the winding center of the electrode assembly 120, and the deformation occurs in the electrode assembly
  • An enlarged perspective view showing the separator 125 and the positive electrode plate 122 at the center of the winding 120 is shown.
  • the electrode assembly 120 may be bent Z-deformation by compressive stress in the center of the winding to be substantially parallel to the winding axis.
  • stress is concentrated on the deformed portion so that the positive electrode plate 122 passes through the separator 125 so that the negative electrode plate 121 and the short circuit are formed. can occur.
  • the positive electrode plate 122 of the secondary battery 100 has an inclined surface in which the tip side 122c located in the tip region a is inclined, the stress generated during charging and discharging of the secondary battery 100 can be dispersed. Therefore, short circuit due to deformation can be prevented.
  • the tip region a may be located at the center of the winding.
  • the tip region (a) may be wound by any one selected from among 1/4 turn to 1 turn when the electrode assembly 120 is wound in a cylindrical shape.
  • the tip region (a) is smaller than 1/4 turn, it may be difficult to disperse the stress generated during charging and discharging, and when it is larger than 1 turn, the capacity of the electrode assembly 120 may be reduced.
  • FIG. 4A shows the positive electrode plate 122 in which the tip region (a) is wound by one turn
  • FIGS. 4A and 4B shows the positive electrode plate 122 in which the tip region (a) is wound by 1/4 turns. That is, as shown in FIGS. 4A and 4B , since the positive electrode plate 122 has an inclined tip side 122c in the tip region (a), there is no deformation in the winding center due to charging and discharging of the secondary battery 100 . Even if it occurs, since the stress can be dispersed, a short circuit with the negative electrode plate 121 can be prevented.
  • the longitudinal side 122d of the positive electrode plate 122 may be parallel to the leading side 122c. That is, the positive electrode plate 122 may be a parallelogram plate.
  • the terminal side 122d may be naturally formed in a shape corresponding to the tip side 122c of the roll-type positive electrode plate when the positive electrode plate 122 is manufactured with an inclined surface.
  • the shape of the longitudinal side 122d may be variously changed by additional cutting processing.
  • the longitudinal side 122d may be perpendicular to the one side 122a.
  • the front end 122c may be located at the center of the wound electrode assembly 120
  • the end side 122d may be located at the outermost portion of the wound electrode assembly 120 .
  • the positive electrode tab 127 may be attached to any one of the first surface of the positive electrode current collector plate 124a and the second surface opposite to the first surface.
  • the positive electrode tab 127 may protrude a predetermined length from the other side 122b in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 124a.
  • the positive electrode tab 127 may protrude and extend substantially vertically from the other side 122b in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 124a.
  • the positive electrode tab 127 may protrude to the opposite side to the side 121a from which the negative electrode tab 126 protrudes.
  • the positive electrode tab 127 may be attached to an uncoated portion of the positive electrode current collector plate 124a on which the positive electrode coating layer 124b is not coated.
  • the positive electrode tab 127 may be attached to a predetermined area spaced apart from the front end 122c in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 124a by a predetermined distance.
  • the positive electrode current collector plate 124a may be provided with an uncoated region on which the positive electrode coating layer 124b is not coated in a predetermined area spaced apart from the front end 122c by a predetermined distance.
  • the position to which the positive electrode tab 127 is attached may be variously changed, and the present invention is not limited thereto.
  • an insulating tape 127a may be further provided to cover the positive electrode tab 127 attached to the positive electrode current collector plate 124a.
  • the insulating tape 127a may be attached to the positive electrode current collector plate 124a to cover a portion of the positive electrode tab 127 attached to the positive electrode current collector plate 124a.
  • a portion of the positive electrode tab 127 protruding from the upper portion of the electrode assembly 120 by a predetermined length may be exposed to the outside of the insulating tape 127a.
  • the insulating tape 127a may be attached to cover a portion of the positive electrode current collector plate 124a adjacent to the positive electrode tab 127 in the longitudinal direction (x).
  • the positive electrode tab 127 may be made of an aluminum material, but the present invention is not limited thereto.
  • the negative electrode tab 126 and the positive electrode tab 127 may be located on the same surface of the wound negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 , and may be located on opposite surfaces of the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 122 .
  • the same surface may be a surface facing the same winding center in the wound electrode assembly 120 , or may be a surface facing the outermost side in the same manner.
  • the negative electrode tab 126 of the electrode assembly 120 may be welded to the bottom 111 of the case 110 . Accordingly, the case 110 may operate as a negative electrode.
  • the positive electrode tab 127 may be welded to the bottom portion 111 of the case 110 , and in this case, the case 110 may operate as a positive electrode.
  • a first insulating plate 128 coupled to the case 110 and having a first hole 128a in the center and a second hole 128b on the outside thereof is disposed between the electrode assembly 120 and the bottom portion 111 .
  • the first insulating plate 128 serves to prevent the electrode assembly 120 from electrically contacting the bottom 111 of the case 110 .
  • the first insulating plate 128 serves to prevent the positive electrode plate 122 of the electrode assembly 120 from electrically contacting the bottom part 111 .
  • the first hole 128a serves to quickly move the gas upward when a large amount of gas is generated due to an abnormality in the secondary battery, and the second hole 128b is formed through the negative electrode tab 126 through the second hole 128b.
  • the electrode assembly 120 is further provided with a center pin (not shown) in the form of a hollow circular pipe in the substantially center, so that a large amount of gas generated when the secondary battery is abnormal can be easily discharged through the inner passage of the center pin. have.
  • a second insulating plate 129 coupled to the case 110 and having a first hole 129a in the center and a plurality of second holes 129b on the outside thereof is provided with the electrode assembly 120 and the cap assembly 130 .
  • the second insulating plate 129 serves to prevent the electrode assembly 120 from electrically contacting the cap assembly 130 .
  • the second insulating plate 129 serves to prevent the negative electrode plate 121 of the electrode assembly 120 from electrically contacting the cap assembly 130 .
  • the first hole 129a serves to quickly move the gas to the cap assembly 130 when a large amount of gas is generated due to an abnormality in the secondary battery, and the second hole 129b is connected to the positive electrode tab 127 .
  • the electrolyte serves as a movement medium for lithium ions generated by electrochemical reactions in the positive and negative plates inside the battery during charging and discharging.
  • the cap assembly 130 is formed in a cap-up 131 having a plurality of through-holes 131d formed therein, a safety plate 133 installed under the cap-up 131 , and a lower portion of the safety plate 133 .
  • the installed connecting ring 135, a cap-down 136 coupled to the connecting ring 135 and having first and second through-holes 136a and 136b formed therein, is fixed to the lower portion of the cap-down 136 and is anode
  • the sub plate 137 electrically connected to the tab 127 , the cap up 131 and the safety plate 133 , the connecting ring 135 , and the cap down 136 are removed from the side 111 of the case 110 . and an insulating gasket 138 to insulate it.
  • the insulating gasket 138 is substantially compressed between the beading portion 113 formed on the side portion 111 of the case 110 and the crimping portion 114 .
  • the through-hole 131d formed in the cap-up 131 and the through-hole 136b formed in the cap-down 136 serve to discharge the internal gas to the outside when an abnormal internal pressure occurs inside the case 110 . do.
  • the safety plate 133 is electrically separated from the sub-plate 137 by inverting upward by this internal pressure, and then the safety plate 133 is torn and the gas inside is released to the outside.
  • the electrode assembly 220 includes a negative electrode plate 121 in which a negative active material 123b is coated on a negative current collector plate 123a, and a positive electrode plate in which a positive active material 224b is coated on a negative current collector plate 223a. 222 and a separator 125 interposed between the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 222 to prevent a short circuit between the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 222 and to enable only movement of lithium ions.
  • the negative electrode plate 121 and the separator 125 of the electrode assembly 220 are the same as the electrode assembly 120 illustrated in FIGS. 2A to 2B . Therefore, in the following description, the positive electrode plate 222 different from the electrode assembly 120 in the electrode assembly 220 will be mainly described.
  • the positive electrode plate 222 is coated with a positive electrode coating layer 224b as an active material made of a transition metal oxide on both sides of a positive electrode current collector plate 224a, which is a plate-shaped metal foil made of aluminum (Al).
  • the positive electrode plate 222 may have a plate shape extending along the longitudinal direction (x).
  • the positive electrode plate 222 may include one side 222a extending along the longitudinal direction (x) and the other side 222b as the opposite side of the one side.
  • the positive electrode plate 222 may further include a leading edge 222c and a terminal edge 222d connecting between the one side 222a and the other side 222b.
  • One side 222a and the other side 222b of the positive electrode plate 222 may be parallel to the one side 121a and the other side 121b of the negative electrode plate 121 .
  • the tip side 222c of the positive electrode plate 222 may be shorter than the tip side 121c of the negative electrode plate 121 in the longitudinal direction (x) from the winding center of the electrode assembly 220 . That is, the leading edge 121c of the negative electrode plate 121 may extend longer in the winding center direction than the leading edge 222c of the positive electrode plate 222 .
  • the tip side 222c of the positive electrode plate 222 has a first tip side 222ca that is inclined to have an acute or obtuse angle with one side 222a and a second tip side 222cb that is inclined to have an acute or obtuse angle with the other side 222b. ) may be included.
  • the first tip side 222ca may be connected to the end of the one side 222a
  • the second tip side 222cb may be connected to the end of the other side 222b.
  • the second tip side 222cb may have an acute angle with the other side 222b.
  • the first tip side 222ca has an obtuse angle with the one side 222a
  • the second tip side 222cb may have an obtuse angle with the other side 222b.
  • the angle between the first tip side 222ca and the one side 222a and the angle between the second tip side 222cb and the other side 222b may be the same.
  • the end of the first tip side 222ca is connected to the end of the second tip side 222cb. That is, the tip side 222c may have a bent portion 222cc at a portion where the first tip side 222ca and the second tip side 222cb are connected.
  • the length of the first tip side 222ca and the second tip side 222cb may be the same, and the bent portion 222cc may be located at the center of the tip side 222c.
  • the lengths of the first leading edge 222ca and the second leading edge 222cb are not limited in the present invention.
  • the front end 222c of the positive electrode plate 222 may be located in the front end region (a).
  • the positive electrode plate 222 in the tip region (a), may have the shape of two right-angled triangles, and the first tip side 222ca and the second tip side 222cb may be hypotenuses of two right-angled triangles, respectively.
  • the secondary battery 100 is charged and discharged by the two first tip sides 222ca and the second tip side 222cb inclined with respect to the one side 222a and the other side 222b located in the tip region (a). It is possible to dissipate the stress generated during
  • the tip region a may be located at the center of the winding.
  • the tip region (a) may be wound by any one selected from among 1/4 turn to 1 turn when the electrode assembly 220 is wound in a cylindrical shape.
  • the tip region (a) is smaller than 1/4 turn, it may be difficult to disperse the stress generated during charging and discharging, and when it is larger than 1 turn, the capacity of the electrode assembly 220 may be reduced.
  • the distal end 222d of the positive electrode plate 222 may have a shape corresponding to the distal end 222c of the positive electrode plate 222 .
  • the tip region (a) has a longitudinal edge ( In 222d)
  • the first longitudinal side 222da has an obtuse angle with one side 222a
  • the second longitudinal side 222db has an obtuse angle with the other side 222b.
  • the tip side 222c may have the shape of the longitudinal side 222d of FIG. 5
  • the longitudinal side 222d may have the shape of the tip side 222c of FIG. 5 .
  • first longitudinal side 222da may be connected to one side 222a
  • second longitudinal side 222db may be connected to the other side 222b
  • a bent portion 222dc may be provided at a portion where the first longitudinal side 222da and the second longitudinal side 222db are connected.
  • the length of the first longitudinal side 222da and the second longitudinal side 222db may be the same, and the bent portion 222dc may be located at the center of the longitudinal side 222d.
  • the lengths of the first longitudinal side 222da and the second longitudinal side 222db are not limited in the present invention.
  • the leading edge 222c has a first leading edge 222ca, a second leading edge 222cb and a bent portion 222cc in the roll type positive electrode plate.
  • the longitudinal side 222d may be variously changed by additional cutting processing.
  • the front end 222c may be located at the center of the wound electrode assembly 220
  • the terminal end 222d may be located at the outermost portion of the wound electrode assembly 220 .
  • the positive electrode tab 127 may be attached to any one of the first surface of the positive electrode current collector plate 224a and the second surface opposite to the first surface. Also, the positive electrode tab 127 may protrude a predetermined length from the other side 222b in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 224a. The positive electrode tab 127 may protrude and extend substantially vertically from the other side 222b in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 224a. Here, the positive electrode tab 127 may protrude to the opposite side to the side 121a from which the negative electrode tab 126 protrudes.
  • the positive electrode tab 127 may be attached to the uncoated portion of the positive electrode current collector plate 224a on which the positive electrode coating layer 224b is not coated.
  • the positive electrode tab 127 may be attached to a predetermined area spaced apart from the front end 222c in the longitudinal direction (x) of the positive electrode current collector plate 224a by a predetermined distance.
  • the positive electrode current collector plate 224a may be provided with an uncoated region on which the positive electrode coating layer 224b is not coated in a predetermined region spaced apart from the tip side 222c by a predetermined distance.
  • the position to which the positive electrode tab 127 is attached may be variously changed, and the present invention is not limited thereto.
  • an insulating tape 127a may be further provided to cover the positive electrode tab 127 attached to the positive electrode current collector plate 224a.
  • the insulating tape 127a may be attached to the positive electrode current collector plate 224a to cover a portion of the positive electrode tab 127 attached to the positive electrode current collector plate 224a.
  • a portion of the positive electrode tab 127 protruding from the upper portion of the electrode assembly 220 by a predetermined length may be exposed to the outside of the insulating tape 127a.
  • the insulating tape 127a may be attached to cover a portion of the positive electrode current collector plate 224a adjacent to the positive electrode tab 127 in the longitudinal direction (x).
  • the positive electrode tab 127 may be made of an aluminum material, but the present invention is not limited thereto.
  • the negative electrode tab 126 and the positive electrode tab 127 may be located on the same surface of the wound negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 222 , and may be located on opposite surfaces of the negative electrode plate 121 and the positive electrode plate 222 .
  • the same surface may be a surface facing the same winding center in the wound electrode assembly 220 , or may be a surface facing the outermost side in the same manner.
  • the negative electrode tab 126 of the electrode assembly 220 may be welded to the bottom 111 of the case 110 . Accordingly, the case 110 may operate as a negative electrode.
  • the positive electrode tab 127 may be welded to the bottom portion 111 of the case 110 , and in this case, the case 110 may operate as a positive electrode.
  • the present invention can be applied to an electrode assembly, a field of a secondary battery including the same, and an industrial field such as an automobile in which the secondary battery is mounted.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 양극판의 선단변이 경사지게 형성되어, 이차전지의 충방전시 권취 중심부에서 발생되는 변형에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있으므로, 변형부위에서 양극판이 세퍼레이터를 관통하여 음극판과의 쇼트되는 것을 방지할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다. 일예로, 본 발명은 음극집전판에 음극코팅층이 형성된 음극판과, 양극집전판에 양극코팅층이 형성된 양극판 및, 양극판과 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 음극판, 세퍼레이터 및 양극판의 적층체를 권취하여 형성된 전극 조립체에 관한 것으로, 양극판은 길이방향을 따라 연장된 일변과, 일변의 반대변으로 길이방향을 따라 연장된 타변과, 일변과 타변 사이를 연결하고, 권취된 전극 조립체의 권취 중심부에 위치하며 일변과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 선단변 및, 일변과 타변 사이를 연결하고, 선단변의 반대변으로 권취된 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 종단변을 포함하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 개시한다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
본 발명의 다양한 실시예는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
이차 전지는 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장할 수 있는 우수한 에너지 밀도를 제공하는 전력 저장 시스템이다. 재충전이 불가능한 일차 전지에 비해 이차 전지는 재충전이 가능하여 스마트폰, 셀룰러폰, 노트북, 타블렛 PC 등 IT 기기에 많이 사용되고 있다. 최근에는 환경 오염 방지를 위해 전기 자동차에 대한 관심이 높아졌고, 이에 따라 전기 자동차에 고용량의 이차 전지가 채택되고 있다. 이러한 이차 전지는 고밀도, 고출력, 안정성 등의 특성이 요구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명은 양극판의 경사진 선단변에 의해 이차전지의 충방전시 발생되는 변형에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있으므로, 변형에 따른 쇼트를 방지할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 음극집전판에 음극코팅층이 형성된 음극판과, 양극집전판에 양극코팅층이 형성된 양극판 및, 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 음극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 양극판의 적층체를 권취하여 형성된 전극 조립체에 관한 것으로, 상기 양극판은 길이방향을 따라 연장된 일변과, 상기 일변의 반대변으로 길이방향을 따라 연장된 타변과, 상기 일변과 상기 타변 사이를 연결하고, 권취된 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 위치하며 상기 일변과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 선단변 및, 상기 일변과 상기 타변 사이를 연결하고, 상기 선단변의 반대변으로 권취된 상기 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 종단변을 포함할 수 있다.
상기 선단변은 선단 영역내에 위치하고, 상기 선단 영역 내에서 상기 양극판은 직각 삼각형 형상이며, 상기 선단변이 상기 직각 삼각형의 빗변일 수 있다.
상기 선단 영역은 상기 전극 조립체를 원통형으로 권취할 때 1/4 턴 내지 1턴 중 어느 하나 만큼 권취될 수 있다.
상기 종단변이 상기 선단변과 평행하여, 상기 양극판은 평행사변형의 플레이트일 수 있다.
상기 음극판은 직사각형 플레이트로, 길이방향을 따라 연장되며, 상기 양극판의 일변과 평행한 일변 및 타변과, 상기 음극판의 일변과 상기 음극판의 타변 사이를 연결하고, 권취된 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 위치하는 선단변 및, 상기 음극판의 일변과 상기 음극판의 타변 사이를 연결하고, 상기 음극판의 선단변의 반대변으로 권취된 상기 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 종단변을 포함할 수 있다.
상기 음극판의 선단변은 상기 양극판의 선단변에 비해 길이방향을 따라 권취 중심부측으로 더 길게 연장될 수 있다.
상기 양극판의 상기 선단변은 상기 일변으로부터 예각을 갖도록 경사진 제1선단변 및, 상기 타변으로부터 예각을 갖도록 경사지고, 상기 제1선단변의 끝단과 연결된 제2선단변을 포함하며, 상기 제1선단변과 상기 제2선단변이 연결되는 부분에 절곡부를 가질 수 있다.
상기 양극판의 상기 선단변은 상기 일변으로부터 둔각을 갖도록 경사진 제1선단변 및, 상기 타변으로부터 둔각을 갖도록 경사지고, 상기 제1선단변의 끝단과 연결된 제2선단변을 포함하며, 상기 제1선단변과 상기 제2선단변이 연결되는 부분에 절곡부를 가질 수 있다.
상기 절곡부는 상기 선단변의 중심에 위치할 수 있다.
상기 양극판의 상기 종단변은 상기 선단변과 대응되는 형상일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 전극 조립체와, 내부 공간을 구비하고, 상기 내부 공간에 상기 전극 조립체가 전해액을 수용한 케이스 및, 상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지는 양극판의 선단변이 경사지게 형성되어, 이차전지의 충방전시 권취 중심부에서 발생되는 변형에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있으므로, 변형부위에서 양극판이 세퍼레이터를 관통을 방지할 수 있으므로 음극판과의 쇼트를 방지할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 도시한 사시도, 분해 사시도 및 종단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차전지의 전극 조립체가 권취 되기 이전의 일예를 도시한 분해 사시도 및 부분 확대 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 전극 조립체의 권취 중심부의 변형 발생 예와, 도 3a에서 세퍼레이터와 양극판을 확대 도시한 확대 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 양극판의 선단 영역이 1턴 권취된 예와, 양극판의 선단 영역이 1/4턴 권취된 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차전지의 전극 조립체가 권취 되기 이전의 다른예를 도시한 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지(100)는 케이스(110)와, 케이스(110) 내부에 수납된 전극 조립체(120) 및 케이스(110)의 상단 개구를 밀봉하는 캡 조립체(130)를 포함한다.
상기 케이스(110)는 원형의 바닥부(111)와, 바닥부(111)로부터 상부 방향으로 일정 길이 연장된 측부(112)를 포함한다. 여기서, 이차전지(100)는 전극 조립체(120)가 젤리롤 형태로 권취되어 형성된 원통형 이차전지일 수 있다. 이차전지(100)의 제조 공정 중 케이스(110)의 상부는 개방되어 있다. 따라서 이차 전지의 조립 공정 중 전극 조립체(120)가 전해액과 함께 케이스(110)에 삽입될 수 있다. 상기 케이스(110)는 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 이의 등가물로 형성될 수 있으나, 여기서 그 재질이 한정되는 것은 아니다. 더불어, 케이스(110)에는 전극 조립체(120)가 외부로 이탈되지 않도록 캡 조립체(130)를 중심으로 그 하부에 내부로 함몰된 비딩부(beading part)(113)가 형성되고, 그 상부에 내부로 절곡된 크림핑부(crimping part)(114)가 형성될 수 있다.
상기 전극 조립체(120)는 전해액과 함께 케이스(110)의 내부에 수용된다. 여기서, 상기 전해액은 상기 전극 조립체(120)를 구성하는 양극판과 음극판의 사이에서 리튬 이온이 이동될 수 있도록 주입되는 염을 함유한 유기 액체로서, LiPF6, LiBF4, LiClO4 등의 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액을 포함하여 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 전극 조립체(120)는 음극 활물질이 코팅된 음극판(121)과, 양극 활물질이 코팅된 양극판(122) 및, 음극판(121)과 양극판(122) 사이에 개재되어 음극판(121)과 양극판(122)사이의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(125)를 포함하여 이루어진다. 상기 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(125)는 대략 원기둥 형태로 권취된다. 또한, 음극판(121)에는 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 음극탭(126)이, 양극판(122)에는 상부로 일정 길이 돌출된 양극탭(127)이 부착될 수 있으나, 그 반대도 가능하다.
추가적으로 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차전지의 전극 조립체가 권취 되기 이전을 도시한 분해 사시도와 부분 확대 평면도가 도시되어 있다. 여기서 도 2b는 전극 조립체(120)가 권취되지 이전 음극판(121)과 양극판(122)이 적층된 평면도에서, 권취 선단의 일정 영역을 확대 도시한 평면도이다. 물론 음극판(121)과 양극판(122) 사이에는 세퍼레이터(125)가 개재되며, 양극판(122)과 음극판(121)의 관계가 보다 명확하도록 세퍼레이터(125)는 점선으로 표시하였다. 이하에서는 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 발명의 아차전지와, 전극 조립체의 구성을 구체적으로 설명하고자 한다.
우선 전극 조립체(120)의 상기 음극판(121)은 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)로 이루어진 판형의 금속 포일인 음극집전판(123a)의 양면에 전이금속 산화물로 이루어진 활물질인 음극코팅층(123b)이 코팅되어 있다. 상기 음극판(121)은 길이방향(x)을 따라 연장된 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 여기서 길이방향(x)은 전극 조립체(120)가 권취 되기 이전에 음극판(121), 양극판(122) 및 세퍼레이터(125)가 연장된 방향을 의미한다. 상기 음극판(121)은 길이방향(x)을 따라 연장된 일변(121a)과, 일변의 반대변인 타변(121b)을 포함할 수 있다. 또한 음극판(121)은 일변(121a)과 타변(121b) 사이를 연결하는 선단변(121c)과, 종단변(121d)을 더 포함할 수 있다. 상기 음극판(121)의 선단변(121c)과 종단변(121d)은 일변(121a)과 타변(121b)으로부터 수직할 수 있다. 즉, 음극판(121)은 직사각형의 플레이트일 수 있다. 여기서 선단변(121c)은 권취된 전극 조립체(120)에서 권취 중심부에 위치할 수 있으며, 종단변(121d)은 권취된 전극 조립체(120)에서 최외곽에 위치할 수 있다.
또한 음극집전판(123a)의 제1면과 제1면의 반대면인 제2면 중 어느 하나에 음극탭(126)이 부착될 수 있다. 또한, 음극탭(126)은 음극집전판(123a)의 길이방향(x) 일변(121a)으로 부터 일정 길이 돌출되어 연장될 수 있다. 상기 음극탭(126)은 음극집전판(123a)의 길이방향(x) 일변(121a)으로부터 대략 수직하게 돌출 및 연장될 수 있다. 여기서 음극탭(126)은 음극집전판(123a)에서 음극코팅층(123b)이 코팅되지 않은 무지부에 부착될 수 있다. 바람직하게 음극탭(126)은 음극집전판(123a)의 종단변(121d)과 인접한 영역에 부착될 수도 있다. 물론 음극집전판(123a)은 종단변(121d)과 인접한 영역에 음극코팅층(123b)이 코팅되지 않은 무지부가 구비될 수 있다. 다만, 본 발명에서 음극탭(126)이 부착되는 위치는 다양하게 변경가능 할 수 있으며, 이를 한정하는 것은 아니다.
추가적으로 음극집전판(123a)에 부착된 음극탭(126)을 덮도록 절연 테이프(126a)가 더 구비될 수 있다. 상기 절연 테이프(126a)는 음극탭(126)에서, 음극집전판(123a)에 부착된 부분을 덮도록 음극집전판(123a)에 부착될 수 있다. 이때, 음극탭(126)은 전극 조립체(120)의 하부로 일정 길이 돌출되어 연장된 부분은 절연 테이프(126a)의 외부로 노출될 수 있다. 또한 절연 테이프(126a)는 길이방향(x)으로 음극탭(126)과 인접한 음극집전판(123a)의 일부 영역도 덮도록 부착될 수 있다. 상기 음극탭(126)은 구리 또는 니켈 재질로 일루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 양극판(122)은 알루미늄(Al)으로 이루어진 판형의 금속 포일인 양극집전판(124a)의 양면에 전이금속 산화물로 이루어진 활물질인 양극코팅층(124b)이 코팅되어 있다. 상기 양극판(122)은 길이방향(x)을 따라 연장된 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 양극판(122)은 길이방향(x)을 따라 연장된 일변(122a)과, 일변의 반대변인 타변(122b)을 포함할 수 있다. 또한 양극판(122)은 일변(122a)과 타변(122b) 사이를 연결하는 선단변(122c)과, 종단변(122d)을 더 포함할 수 있다. 상기 양극판(122)의 일변(122a)과 타변(122b)은 음극판(121)의 일변(121a) 및 타변(121b)과 평행할 수 있다. 또한 도 2b에 도시된 바와 같이 양극판(122)의 선단변(122c)은 음극판(121)의 선단변(121c)에 비해서 전극 조립체(120)의 권취 중심부에서 길이방향(x)으로 더 짧을 수 있다. 즉, 음극판(121)의 선단변(121c)이 양극판(122)의 선단변(122c)에 비해서 권취 중심부측으로 더 길게 연장될 수 있다.
상기 양극판(122)의 선단변(122c)은 일변(122a)과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 경사면일 수 있다. 도 2a에서 선단변(122c)은 일변(122a)으로부터 예각으로 경사진 것으로 도시하였으나, 둔각으로 경사지게 형성될 수 있다. 상기 양극판(122)의 선단변(122c)은 선단 영역(a)내에 위치할 수 있다. 상기 선단 영역(a)은 전극 조립체(120)의 권취 중심부로부터 일정 영역일 수 있다. 여기서, 선단 영역(a)에서 양극판(122)은 직각 삼각형 형상을 가질 수 있으며, 선단변(122c)이 빗변일 수 있다. 여기서 선단 영역(a)에 위치하는 선단변(122c)이 경사진 경사면으로 이루어지므로, 이차전지(100)의 충방전시 발생되는 응력을 분산시킬 수 있다.
일예로, 도 3a 및 도 3b 에서는 이차전지(100)가 충방전 반복에 따라, 전극 조립체(120)의 권취 중심부에서 스트레스 증가로 인한 변형(deform)이 발생된 예와, 변형이 발생된 전극 조립체(120)의 권취 중심부의 세퍼레이터(125)와 양극판(122)을 확대 도시한 확대 사시도가 도시되어 있다. 여기서 전극 조립체(120)는 권취 중심부에 권취축과 대략 평행하게 압축응력에 의해 절곡된 Z-변형이 발생될 수 있다. 이와같은 전극 조립체(120)는 선단변(122c)이 일변(122a)에 수직할 경우, 변형된 부분에 응력이 집중되어 양극판(122)이 세퍼레이터(125)를 관통하여 음극판(121)과 쇼트가 발생될 수 있다. 즉, 이차 전지(100)의 양극판(122)은 선단 영역(a)에 위치하는 선단변(122c)이 경사진 경사면으로 이루어지므로, 이차전지(100)의 충방전시 발생되는 응력을 분산시킬 수 있으므로, 변형에 의한 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 선단 영역(a)은 음극판(121), 세퍼레이터(125), 양극판(122) 및 세퍼레이터(125)가 적층된 상태에서 원기둥 형태로 권취될 때, 권취 중심부에 위치할 수 있다. 상기 선단 영역(a)은 전극 조립체(120)를 원통형으로 권취할때 1/4 턴(turn) 내지 1 턴 중 선택된 어느 하나만큼 권취될 수 있다. 여기서 선단 영역(a)이 1/4턴 보다 작을 경우, 충방전시 발생되는 응력을 분산시키기 어려울 수 있으며, 1 턴 보다 클 경우 전극 조립체(120)의 용량 저하를 발생시킬 수 있다. 일예로 도 4a에서는 선단 영역(a)이 1턴 권취된 양극판(122)을 도시하였으며, 도 4b에서는 선단 영역(a)이 1/4턴 권취된 양극판(122)을 도시하였다. 즉, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 양극판(122)은 선단 영역(a)에 경사진 선단변(122c)을 구비하므로, 이차전지(100)의 충방전에 의해 권취 중심부에 변형이 발생하여도, 응력을 분산시킬 수 있으므로 음극판(121)과의 쇼트를 방지할 수 있다.
또한 양극판(122)의 종단변(122d)은 선단변(122c)과 평행할 수 있다. 즉, 양극판(122)은 평행사변형의 플레이트일 수 있다. 여기서, 종단변(122d)은 양극판(122)의 제조시, 롤타입의 양극판에서 선단변(122c)을 경사면으로 커팅할 경우, 그와 대응되는 형상으로 자연스럽게 형성될 수 있다. 다만, 종단변(122d)은 추가적인 커팅 가공에 의해, 그 형상을 다양하게 변경 가능할 수 있다. 일예로 종단변(122d)은 일변(122a)에 수직할 수 도 있다.
여기서 선단변(122c)은 권취된 전극 조립체(120)에서 권취 중심부에 위치할 수 있으며, 종단변(122d)은 권취된 전극 조립체(120)에서 최외곽에 위치할 수 있다.
또한 양극집전판(124a)의 제1면과 제1면의 반대면인 제2면 중 어느 하나에 양극탭(127)이 부착될 수 있다. 또한, 양극탭(127)은 양극집전판(124a)의 길이방향(x) 타변(122b)으로 부터 일정 길이 돌출되어 연장될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 양극집전판(124a)의 길이방향(x) 타변(122b)으로부터 대략 수직하게 돌출 및 연장될 수 있다. 여기서 양극탭(127)은 음극탭(126)이 돌출된 일변(121a)과 반대측으로 돌출될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 양극집전판(124a)에서 양극코팅층(124b)이 코팅되지 않은 무지부에 부착될 수 있다. 바람직하게 양극탭(127)은 양극집전판(124a)의 길이방향(x)의 선단변(122c)로부터 일정거리 이격된 일정 영역에 부착될 수 있다. 물론 양극집전판(124a)은 선단변(122c)로부터 일정거리 이격된 일정 영역에 양극코팅층(124b)이 코팅되지 않은 무지부가 구비될 수 있다. 다만, 본 발명에서 양극탭(127)이 부착되는 위치는 다양하게 변경 가능할 수 있으며, 이를 한정하는 것은 아니다.
추가적으로 양극집전판(124a)에 부착된 양극탭(127)을 덮도록 절연 테이프(127a)가 더 구비될 수 있다. 상기 절연 테이프(127a)는 양극탭(127)에서, 양극집전판(124a)에 부착된 부분을 덮도록 양극집전판(124a)에 부착될 수 있다. 이때, 양극탭(127)은 전극 조립체(120)의 상부로 일정 길이 돌출되어 연장된 부분은 절연 테이프(127a)의 외부로 노출될 수 있다. 또한 절연 테이프(127a)는 길이방향(x)으로 양극탭(127)과 인접한 양극집전판(124a)의 일부 영역도 덮도록 부착될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 음극탭(126) 및 양극탭(127)은 권취된 음극판(121)과 양극판(122)의 동일면에 위치할 수도 있으며, 음극판(121)과 양극판(122)의 서로 반대면에 위치할 수도 있다. 여기서 동일면은 권취된 전극 조립체(120)에서 동일하게 권취 중심부를 향하는 면이거나, 동일하게 최외곽을 향하는 면일 수 있다.
또한, 전극 조립체(120)의 음극탭(126)은 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 케이스(110)는 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(127)이 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 케이스(110)는 양극으로 동작할 수 있다.
더불어, 케이스(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(128a) 및 그 외측에 제2홀(128b)이 형성된 제1절연판(128)이 전극 조립체(120)와 바닥부(111)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제1절연판(128)은 전극 조립체(120)가 케이스(110) 중 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 제1절연판(128)은 전극 조립체(120) 중 양극판(122)이 바닥부(111)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 여기서, 제1홀(128a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 상부로 신속히 이동하도록 하는 역할을 하고, 제2홀(128b)은 음극탭(126)이 관통하여 바닥부(111)에 용접될 수 있도록 하는 역할을 한다. 추가적으로, 전극 조립체(120)는 대략 중심에 속이 빈 원형 파이프 형태의 센터핀(미도시)이 더 구비되어, 이차전지 이상시 생성된 다량의 가스가 센터핀의 내부 통로를 통해 용이하게 배출될 수 있다.
또한, 케이스(110)에 결합되며, 중앙에 제1홀(129a) 및 그 외측에 다수의 제2홀(129b)이 형성된 제2절연판(129)이 전극 조립체(120)와 캡 조립체(130)의 사이에 개재될 수 있다. 이러한 제2절연판(129)은 전극 조립체(120)가 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉되지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 제2절연판(129)은 전극 조립체(120) 중 음극판(121)이 캡 조립체(130)에 전기적으로 접촉하지 않도록 하는 역할을 한다. 여기서, 제1홀(129a)은 이차 전지의 이상에 의해 다량의 가스가 발생하였을 경우, 가스가 캡 조립체(130)로 신속히 이동하도록 하는 역할을 하고, 제2홀(129b)은 양극탭(127)이 관통하여 캡 조립체(130)에 용접될 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한 나머지 제2홀(129b)은 전해액 주입 공정에서, 전해액이 상기 전극 조립체(120)로 신속히 흘러 들어가도록 하는 역할을 한다. 상기 전해액은 충방전시 전지 내부의 양극판 및 음극판에서 전기화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온의 이동 매체 역할을 수행한다.
상기 캡 조립체(130)는 다수의 관통홀(131d)이 형성된 캡 업(cap-up)(131), 캡 업(131)의 하부에 설치된 안전 플레이트(133), 안전 플레이트(133)의 하부에 설치된 연결링(135), 연결링(135)에 결합되고 제1,2관통홀(136a,136b)이 형성된 캡 다운(cap-down)(136), 캡 다운(136)의 하부에 고정되어 양극탭(127)과 전기적으로 접속된 서브 플레이트(137), 그리고 캡 업(131) 및 안전 플레이트(133), 연결링(135) 및 캡 다운(136)을 케이스(110)의 측부(111)로부터 절연시키는 절연 가스켓(138)을 포함한다.
여기서, 절연 가스켓(138)은 실질적으로 케이스(110)의 측부(111)에 형성된 비딩부(113)와 크림핑부(114)의 사이에 압착된 형태를 한다. 또한, 상기 캡 업(131)에 형성된 관통홀(131d)과, 상기 캡 다운(136)에 형성된 관통홀(136b)은 케이스(110)의 내부에서 이상 내압 발생시 내부 가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. 물론, 이러한 내압에 의해 우선 안전 플레이트(133)가 상부 방향으로 반전되면서 서브 플레이트(137)와 전기적으로 분리되고, 이후 안전 플레이트(133)가 찢어지면서 내부의 가스가 외부로 방출된다.
도 5를 참조하면, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 이차전지의 전극 조립체가 권취 되기 이전의 다른예를 도시한 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(220)는 음극 활물질(123b)이 음극집전판(123a)에 코팅된 음극판(121), 양극 활물질(224b)이 음극집전판(223a)에 코팅된 양극판(222) 및 음극판(121)과 양극판(222) 사이에 개재되어 음극판(121)과 양극판(222)사이의 쇼트를 방지하고 리튬 이온의 이동만 가능하게 하는 세퍼레이터(125)를 포함하여 이루어진다.
상기 전극 조립체(220)의 음극판(121) 및 세퍼레이터(125)는 도 2a 내지 도 2b에 도시된 전극 조립체(120)와 동일하다. 그러므로 이하에서는 전극 조립체(220)에서 전극 조립체(120)와 상이한 양극판(222)을 위주로 설명하고자 한다.
상기 양극판(222)은 알루미늄(Al)으로 이루어진 판형의 금속 포일인 양극집전판(224a)의 양면에 전이금속 산화물로 이루어진 활물질인 양극코팅층(224b)이 코팅되어 있다. 상기 양극판(222)은 길이방향(x)을 따라 연장된 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 양극판(222)은 길이방향(x)을 따라 연장된 일변(222a)과, 일변의 반대변인 타변(222b)을 포함할 수 있다. 또한 양극판(222)은 일변(222a)과 타변(222b) 사이를 연결하는 선단변(222c)과, 종단변(222d)을 더 포함할 수 있다. 상기 양극판(222)의 일변(222a)과 타변(222b)은 음극판(121)의 일변(121a) 및 타변(121b)과 평행할 수 있다. 또한 양극판(222)의 선단변(222c)은 음극판(121)의 선단변(121c)에 비해서 전극 조립체(220)의 권취 중심부에서 길이방향(x)으로 더 짧을 수 있다. 즉, 음극판(121)의 선단변(121c)이 양극판(222)의 선단변(222c)에 비해서 권취 중심부 방향으로 더 길게 연장될 수 있다.
상기 양극판(222)의 선단변(222c)은 일변(222a)과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 제1선단변(222ca)과 타변(222b)과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 제2선단변(222cb)을 포함할 수 있다. 여기서 제1선단변(222ca)은 일변(222a)의 끝단과 연결될 수 있으며, 제2선단변(222cb)은 타변(222b)의 끝단과 연결될 수 있다.
여기서 제1선단변(222ca)이 일변(222a)과 예각을 갖는다면, 제2선단변(222cb)이 타변(222b)과 예각을 가질 수 있다. 물론 제1선단변(222ca)이 일변(222a)과 둔각을 갖는다면, 제2선단변(222cb)이 타변(222b)과 둔각을 가질 수 있다. 일예로 제1선단변(222ca)과 일변(222a)사이의 각과, 제2선단변(222cb)이 타변(222b)사이의 각은 동일할 수 있다.
또한 제1선단변(222ca)은 끝단이 제2선단변(222cb)의 끝단과 연결된다. 즉, 선단변(222c)은 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)이 연결되는 부분에 절곡부(222cc)를 가질 수 있다. 바람직하게는 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)의 길이는 같을 수 있으며, 절곡부(222cc)는 선단변(222c)의 중심에 위치할 수 있다. 그러나 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)의 길이를 본 발명에서 한정하는 것은 아니다.
상기 양극판(222)의 선단변(222c)은 선단영역(a)내에 위치할 수 있다. 여기서, 선단 영역(a)에서 양극판(222)은 2개의 직각 삼각형의 형상을 가질 수 있으며, 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)이 각각 2개의 직각 삼각형의 빗변일 수 있다. 여기서 선단 영역(a)에 위치하는 일변(222a) 및 타변(222b)에 대해서 경사진 두 개의 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)에 의해, 이차전지(100)의 충방전시 발생되는 응력을 분산시킬 수 있다.
이와같은 전극 조립체(220)는 선단변(222c)이 일변(222a) 및 타변(222b)에 수직할 경우, 변형된 부분에 응력이 집중되어 양극판(222)이 세퍼레이터(125)를 관통하여 음극판(121)과 쇼트가 발생될 수 있다. 즉, 이차 전지(100)의 양극판(222)은 선단 영역(a)에 위치하는 제1선단변(222ca)과 제2선단변(222cb)이 경사진 경사면으로 이루어지므로, 이차전지(100)의 충방전시 발생되는 변형 부위에 가해지는 응력을 분산시켜 변형에 의한 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 선단 영역(a)은 음극판(121), 세퍼레이터(125), 양극판(222) 및 세퍼레이터(125)가 적층된 상태에서 원기둥 형태로 권취될 때, 권취 중심부에 위치할 수 있다. 상기 선단 영역(a)은 전극 조립체(220)를 원통형으로 권취할때 1/4 턴(turn) 내지 1 턴 중 선택된 어느 하나만큼 권취될 수 있다. 여기서 선단 영역(a)이 1/4턴 보다 작을 경우, 충방전시 발생되는 응력을 분산시키기 어려울 수 있으며, 1 턴 보다 클 경우 전극 조립체(220)의 용량 저하를 발생시킬 수 있다.
또한 양극판(222)의 종단변(222d)은 선단변(222c)은 서로 대응되는 형상으로 이루어질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 선단 영역(a)은 제1선단변(222ca)이 일변(222a)과 예각을 갖고 제2선단변(222cb)이 타변(222b)과 예각을 가질 경우, 종단변(222d)은 제1종단변(222da)이 일변(222a)과 둔각을 갖고 제2종단변(222db)이 타변(222b)과 둔각을 가진다. 물론 그 반대로 선단변(222c)이 도 5의 종단변(222d)형상일 수 있으며, 종단변(222d)이 도 5의 선단변(222c)형상일 수 도 있다.
또한 제1종단변(222da)은 일변(222a)과 연결될 수 있으며, 제2종단변(222db)은 타변(222b)과 연결될 수 있다. 또한 제1종단변(222da)과 제2종단변(222db)이 연결되는 부분에 절곡부(222dc)를 가질 수 있다. 바람직하게는 제1종단변(222da)과 제2종단변(222db)의 길이는 같을 수 있으며, 절곡부(222dc)는 종단변(222d)의 중심에 위치할 수 있다. 그러나 제1종단변(222da)과 제2종단변(222db)의 길이를 본 발명에서 한정하는 것은 아니다.
여기서, 종단변(222d)은 양극판(222)의 제조시, 롤타입의 양극판에서 선단변(222c)을 제1선단변(222ca), 제2선단변(222cb) 및 절곡부(222cc)를 갖도록 커팅할 경우, 그와 대응되는 형상으로 자연스럽게 형성될 수 있다. 다만, 종단변(222d)은 추가적인 커팅 가공에 의해, 다양하게 변경 가능할 수 있다.
여기서 선단변(222c)은 권취된 전극 조립체(220)에서 권취 중심부에 위치할 수 있으며, 종단변(222d)은 권취된 전극 조립체(220)에서 최외곽에 위치할 수 있다.
또한 양극집전판(224a)의 제1면과 제1면의 반대면인 제2면 중 어느 하나에 양극탭(127)이 부착될 수 있다. 또한, 양극탭(127)은 양극집전판(224a)의 길이방향(x) 타변(222b)으로 부터 일정 길이 돌출되어 연장될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 양극집전판(224a)의 길이방향(x) 타변(222b)으로부터 대략 수직하게 돌출 및 연장될 수 있다. 여기서 양극탭(127)은 음극탭(126)이 돌출된 일변(121a)과 반대측으로 돌출될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 양극집전판(224a)에서 양극코팅층(224b)이 코팅되지 않은 무지부에 부착될 수 있다. 바람직하게 양극탭(127)은 양극집전판(224a)의 길이방향(x)의 선단변(222c)로부터 일정거리 이격된 일정 영역에 부착될 수 있다. 물론 양극집전판(224a)은 선단변(222c)로부터 일정거리 이격된 일정 영역에 양극코팅층(224b)이 코팅되지 않은 무지부가 구비될 수 있다. 다만, 본 발명에서 양극탭(127)이 부착되는 위치는 다양하게 변경 가능할 수 있으며, 이를 한정하는 것은 아니다.
추가적으로 양극집전판(224a)에 부착된 양극탭(127)을 덮도록 절연 테이프(127a)가 더 구비될 수 있다. 상기 절연 테이프(127a)는 양극탭(127)에서, 양극집전판(224a)에 부착된 부분을 덮도록 양극집전판(224a)에 부착될 수 있다. 이때, 양극탭(127)은 전극 조립체(220)의 상부로 일정 길이 돌출되어 연장된 부분은 절연 테이프(127a)의 외부로 노출될 수 있다. 또한 절연 테이프(127a)는 길이방향(x)으로 양극탭(127)과 인접한 양극집전판(224a)의 일부 영역도 덮도록 부착될 수 있다. 상기 양극탭(127)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 음극탭(126) 및 양극탭(127)은 권취된 음극판(121)과 양극판(222)의 동일면에 위치할 수도 있으며, 음극판(121)과 양극판(222)의 서로 반대면에 위치할 수도 있다. 여기서 동일면은 권취된 전극 조립체(220)에서 동일하게 권취 중심부를 향하는 면이거나, 동일하게 최외곽을 향하는 면일 수 있다.
또한, 전극 조립체(220)의 음극탭(126)은 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있다. 따라서 케이스(110)는 음극으로 동작할 수 있다. 물론, 반대로 양극탭(127)이 케이스(110)의 바닥부(111)에 용접될 수 있으며, 이러한 경우 케이스(110)는 양극으로 동작할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 분야, 이차전지를 탑재하는 자동차 등 산업 분야에 적용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 음극집전판에 음극코팅층이 형성된 음극판;
    양극집전판에 양극코팅층이 형성된 양극판; 및
    상기 양극판과 상기 음극판 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하며, 상기 음극판, 상기 세퍼레이터 및 상기 양극판의 적층체를 권취하여 형성된 전극 조립체에 있어서,
    상기 양극판은 길이방향을 따라 연장된 일변;
    상기 일변의 반대변으로 길이방향을 따라 연장된 타변;
    상기 일변과 상기 타변 사이를 연결하고, 권취된 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 위치하며 상기 일변과 예각 또는 둔각을 갖도록 경사진 선단변; 및
    상기 일변과 상기 타변 사이를 연결하고, 상기 선단변의 반대변으로 권취된 상기 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 종단변을 포함하는 전극 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선단변은 선단 영역내에 위치하고, 상기 선단 영역내에서 상기 양극판은 직각 삼각형 형상이며, 상기 선단변이 상기 직각 삼각형의 빗변인 전극 조립체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 선단 영역은 상기 전극 조립체를 원통형으로 권취할 때 1/4 턴 내지 1턴 중 어느 하나 만큼 권취 되는 전극 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 종단변이 상기 선단변과 평행하여, 상기 양극판은 평행사변형의 플레이트인 전극 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극판은 직사각형 플레이트로,
    길이방향을 따라 연장되며, 상기 양극판의 일변과 평행한 일변 및 타변;
    상기 음극판의 일변과 상기 음극판의 타변 사이를 연결하고, 권취된 상기 전극 조립체의 권취 중심부에 위치하는 선단변; 및
    상기 음극판의 일변과 상기 음극판의 타변 사이를 연결하고, 상기 음극판의 선단변의 반대변으로 권취된 상기 전극 조립체의 최외곽에 위치하는 종단변을 포함하는 전극 조립체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극판의 선단변은 상기 양극판의 선단변에 비해 길이방향을 따라 권취 중심부측으로 더 길게 연장된 전극 조립체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판의 상기 선단변은
    상기 일변으로부터 예각을 갖도록 경사진 제1선단변; 및
    상기 타변으로부터 예각을 갖도록 경사지고, 상기 제1선단변의 끝단과 연결된 제2선단변을 포함하며,
    상기 제1선단변과 상기 제2선단변이 연결되는 부분에 절곡부를 갖는 전극 조립체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극판의 상기 선단변은
    상기 일변으로부터 둔각을 갖도록 경사진 제1선단변; 및
    상기 타변으로부터 둔각을 갖도록 경사지고, 상기 제1선단변의 끝단과 연결된 제2선단변을 포함하며,
    상기 제1선단변과 상기 제2선단변이 연결되는 부분에 절곡부를 갖는 전극 조립체.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 절곡부는 상기 선단변의 중심에 위치하는 전극 조립체.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 양극판의 상기 종단변은 상기 선단변과 대응되는 형상인 전극 조립체.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 기재된 전극 조립체;
    내부 공간을 구비하고, 상기 내부 공간에 상기 전극 조립체가 전해액을 수용한 케이스; 및
    상기 케이스의 상부에 결합되어 상기 케이스를 밀봉하는 캡 플레이트를 포함하는 이차전지.
PCT/KR2021/001416 2020-02-14 2021-02-03 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지 WO2021162330A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022538995A JP7417744B2 (ja) 2020-02-14 2021-02-03 電極組立体およびこれを含む二次電池
CN202180013017.9A CN115053375A (zh) 2020-02-14 2021-02-03 电极组件和包括该电极组件的二次电池
EP21754377.6A EP4106064A1 (en) 2020-02-14 2021-02-03 Electrode assembly and secondary battery comprising same
US17/792,486 US20230059201A1 (en) 2020-02-14 2021-02-03 Electrode assembly and secondary battery comprising the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0018292 2020-02-14
KR1020200018292A KR20210103745A (ko) 2020-02-14 2020-02-14 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021162330A1 true WO2021162330A1 (ko) 2021-08-19

Family

ID=77292544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/001416 WO2021162330A1 (ko) 2020-02-14 2021-02-03 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230059201A1 (ko)
EP (1) EP4106064A1 (ko)
JP (1) JP7417744B2 (ko)
KR (1) KR20210103745A (ko)
CN (1) CN115053375A (ko)
WO (1) WO2021162330A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980011901U (ko) * 1996-08-23 1998-05-25 손욱 원통형 전지
JP2004296159A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Japan Storage Battery Co Ltd 円筒形蓄電池
JP2006252879A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Sanyo Electric Co Ltd 円筒形電池
JP2010186740A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Panasonic Corp 非水系電池用電極群およびその製造方法並びに円筒形非水系二次電池およびその製造方法
JP2019016423A (ja) * 2015-11-27 2019-01-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018085205A (ja) 2016-11-22 2018-05-31 株式会社豊田自動織機 電極材料の接合装置、電極材料の接合方法、及び、電極材料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980011901U (ko) * 1996-08-23 1998-05-25 손욱 원통형 전지
JP2004296159A (ja) * 2003-03-26 2004-10-21 Japan Storage Battery Co Ltd 円筒形蓄電池
JP2006252879A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Sanyo Electric Co Ltd 円筒形電池
JP2010186740A (ja) * 2009-01-16 2010-08-26 Panasonic Corp 非水系電池用電極群およびその製造方法並びに円筒形非水系二次電池およびその製造方法
JP2019016423A (ja) * 2015-11-27 2019-01-31 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 円筒形電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023508413A (ja) 2023-03-02
US20230059201A1 (en) 2023-02-23
JP7417744B2 (ja) 2024-01-18
KR20210103745A (ko) 2021-08-24
EP4106064A1 (en) 2022-12-21
CN115053375A (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020075990A1 (ko) 이차전지
WO2021020743A1 (ko) 이차 전지
WO2021241939A1 (ko) 이차전지
WO2020235916A1 (ko) 이차 전지
US6841295B2 (en) Rolled electrode battery with heat sink
WO2020256281A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2019208985A1 (ko) 전극 조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 그 제조 방법
WO2019151662A1 (ko) 원통형 리튬 이온 이차 전지
WO2022085991A1 (ko) 이차 전지
WO2018216902A1 (ko) 이차 전지
WO2018155853A2 (ko) 대칭형 멀티탭을 갖는 이차 전지
WO2019074197A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2020204385A1 (ko) 이차 전지
WO2011118961A2 (ko) 이차 전지 및 이에 채용되는 커버 조립체
WO2019117342A1 (ko) 이차 전지
WO2019160236A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2021033985A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2021006518A1 (ko) 이차 전지
WO2018056630A1 (ko) 이차 전지
WO2018164389A1 (ko) 이차 전지
WO2021010792A1 (ko) 원통형 전지 및 원통형 전지 제조 방법
WO2018212447A1 (ko) 이차 전지
WO2021162330A1 (ko) 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
WO2022108244A1 (ko) 이차 전지
WO2022240156A1 (ko) 이차 전지

Legal Events

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

Ref document number: 21754377

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022538995

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021754377

Country of ref document: EP

Effective date: 20220914