WO2022092576A1 - 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체 - Google Patents

포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체 Download PDF

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separator
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pocketing
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홍지준
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a pocketing positive electrode body, to an electrode assembly including a pocketing positive electrode body and a pocketing positive electrode body, and more particularly, to a method for manufacturing a pocketing positive electrode body capable of increasing the energy density of a lithium secondary battery , to an electrode assembly comprising a pocketing anode body and a pocketing anode body.
  • the rapid thinning and miniaturization of electronic devices and mobile devices is rapidly expanding the demand for thin-walled lithium secondary batteries, while the structure and/or manufacturing method of the existing cylindrical or prismatic lithium secondary batteries has made the battery thinner.
  • the structure and/or manufacturing method of the existing cylindrical or prismatic lithium secondary batteries has made the battery thinner.
  • it is not excellent in terms of energy density per volume according to the Accordingly, when a thin battery having a thickness of 5 mm or less is used for high-performance portable electronic devices such as mobile phones, camcorders, and notebook computers, it is difficult to obtain sufficient driving time.
  • the prismatic lithium secondary battery has poor battery efficiency compared to the volume due to the electrode body structure having a jelly roll shape, and due to technical restrictions on reducing the wall thickness of the metal packaging material manufactured by low-temperature stretching, the battery thickness is decreases and the energy density decreases.
  • the present applicant has proposed the present invention in order to solve the above problems.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and the method for manufacturing a pocketing positive electrode body capable of reducing wasted battery space by reducing the area or space occupied by an insulating member surrounding the positive electrode inside the battery, Provided is an electrode assembly including a pocketing anode body and a pocketing anode body.
  • the present invention provides a method for manufacturing a pocketing positive electrode body capable of improving or increasing the capacity or energy density of a lithium secondary battery, and an electrode assembly including the pocketing positive electrode body and the pocketing positive electrode body.
  • a method for manufacturing a pocketing positive electrode body according to the present invention for achieving the above object includes the steps of forming or applying a positive electrode active material on the surface of a positive electrode current collector; forming a positive electrode having the same shape by punching or cutting the positive electrode current collector; providing an insulating member having a positive electrode receiving portion similar to the edge shape of the positive electrode; providing a separation membrane; positioning the insulating member and the anode on one surface of the separator; folding the separator in a state in which the positive electrode is disposed in the positive electrode receiving unit; adhering the insulating member and the separator; and forming a pocketing anode body by cutting the insulating member and the separator.
  • the positive electrode active material may or may not be formed on the plurality of positive electrode uncoated portions formed at regular intervals along the longitudinal edge of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode accommodating part may be provided in a form in which one end on which the positive electrode uncoated part is formed or the other end opposite to the positive uncoated part is opened.
  • the insulating member may be positioned on one surface of the separator such that an opened end of the positive electrode accommodating part coincides with a longitudinal centerline of the separator.
  • the separator In the step of folding the separator in a state in which the anode is disposed in the cathode accommodating part, the separator may be folded based on a longitudinal centerline of the separator so that the separator covers the insulating member and the upper surface of the cathode. .
  • the positive electrode accommodating part is cut along one side of the edge of the positive electrode except for the portion where the open end is located or the portion where the separator is folded,
  • the insulating member and the separator may be cut so that the insulating member remains at one edge of the positive electrode except for a folded portion of the separator, and the insulating member and the separator may be cut so that the anode uncoated part is not cut.
  • a plurality of holes are formed at regular intervals along a longitudinal center line of the separation membrane, and the holes may be formed to be symmetrical with respect to the center line.
  • the positive electrode uncoated part is inserted into the hole of the separator, and one end of the positive electrode where the positive electrode uncoated part is located coincides with the longitudinal center line of the separator.
  • the positive electrode may be positioned within the positive electrode receiving unit.
  • the positive electrode accommodating part is cut along one side of the edge of the positive electrode except for the portion where the open end is located or the portion where the separator is folded,
  • the insulating member and the separator may be cut so that the insulating member remains at one edge of the anode except for the folded portion of the separator.
  • a positive electrode comprising a positive electrode current collector on which a positive electrode active material is applied or formed; It is formed integrally with the positive electrode current collector and surrounds the thickness surface of the positive electrode on three sides except for one end of the positive electrode on which the positive electrode uncoated portion to which the positive electrode active material is not applied or not formed or the other end of the positive electrode opposite to the positive electrode uncoated portion is formed.
  • an insulating member provided so as to and a separator adhered to the insulating member and covering the upper and lower surfaces of the positive electrode, wherein the separator is adhered to the upper and lower surfaces of the insulating member and is integrally formed on the upper and lower surfaces of the positive electrode.
  • the separator is provided to cover the upper and lower surfaces of the positive electrode when the thickness of the positive electrode at one end at which the positive electrode uncoated portion is located, or the thickness of the positive electrode at the other end opposite to the positive uncoated portion, of the positive electrode It may be provided to cover the upper and lower surfaces.
  • a hole through which the anode uncoated part is inserted or exposed may be formed in the separator.
  • the pocketing positive electrode body and a negative electrode body alternately stacked with the pocketing positive electrode body, wherein the negative electrode body is integrally formed with a negative electrode current collector on which a negative electrode active material is applied or formed and the negative electrode current collector, and the negative electrode active material is not applied or formed It is possible to provide an electrode assembly including an uncoated negative electrode.
  • the pocketing anode body manufacturing method the pocketing anode body and the pocketing anode body according to the present invention
  • one end of the insulating member surrounding the edge of the anode is opened, so that the insulating member occupies the inside of the electrode area or space can be reduced.
  • the method for manufacturing a pocketing positive electrode body according to the present invention, the pocketing positive electrode body and the electrode assembly including the pocketing positive electrode body can reduce the area or space occupied by the insulating member not involved in the battery reaction inside the battery. It is possible to improve or improve the capacity or energy density of the secondary battery.
  • the method for manufacturing a pocketing anode body, the pocketing anode body, and the electrode assembly including the pocketing anode body according to the present invention can reduce the insulating member required to form the pocketing anode body and prevent wastage of the insulating member there is.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are views for explaining a method of manufacturing a positive electrode and a negative electrode of a lithium secondary battery according to the present invention, and are views showing a positive electrode current collector and a negative electrode current collector provided in a band shape.
  • FIGS. 4 and 5 are views showing the positive and negative electrodes formed by cutting the strip-shaped positive electrode current collector and the negative electrode current collector according to FIGS. 2 and 3 .
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views illustrating an insulating member used in a pocketing anode body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 8 and 9 are views showing a separator used in a pocketing anode body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 and 11 are views illustrating a state in which an insulating member and an anode are placed on the separator according to FIG. 9 .
  • FIGS. 10 and 11 are views showing a state after bonding the separator shown in FIGS. 10 and 11 to the insulating member.
  • FIG. 13 to 16 are views showing a pocketing anode body obtained in the state shown in FIG. 12 .
  • FIG. 17 is a perspective view illustrating an insulating member used in a pocketing anode body according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view showing a separator used in a pocketing anode body according to another embodiment of the present invention.
  • 19 and 20 are views showing a state in which the positive electrode and the insulating member are placed on the separator according to FIG. 18 .
  • FIG. 21 is a view showing a state after bonding the separator shown in FIGS. 19 and 20 to the insulating member.
  • 22 to 25 are views showing the pocketing anode body obtained in the state shown in FIG.
  • FIGS. 2 and 3 are views for explaining a method of manufacturing a positive electrode and a negative electrode of a lithium secondary battery according to the present invention, a positive electrode current collector and a negative electrode provided in a band shape A view showing a current collector
  • FIGS. 4 and 5 are views showing a positive electrode and a negative electrode formed by cutting a strip-shaped positive electrode current collector and a negative electrode current collector according to FIGS. 2 and 3
  • FIGS. 6 and 7 are one embodiment of the present invention
  • FIGS. 8 and 9 are views showing a separator used in a pocketing anode body according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 10 and 11 are FIG. 9
  • FIG. 17 is a perspective view showing an insulating member used in a pocketing anode body according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 18 is a pocketing according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 19 and 20 are views showing a state in which a positive electrode and an insulating member are placed on the separator according to FIG. 18, and
  • FIG. 21 is a connection between the separator shown in FIGS. 19 and 20 and an insulating member
  • Figures 22 to 25 are views showing a pocketing anode body obtained in the state shown in Figure 21 .
  • the electrode assembly including the pocketing positive electrode body, the pocketing positive electrode body and the pocketing positive electrode body manufacturing method according to the present invention described below is used in a lithium secondary battery, and a pouch type lithium secondary battery ( 100) as an example, but is not limited thereto.
  • the pocketing positive electrode body 120 and 220 according to the present invention the manufacturing method of the electrode assembly 110 including the same, and the pocketing positive electrode body 120 and the electrode assembly 110 manufactured thereby are described in detail. Explain.
  • the lithium secondary battery 100 may include a pouch-type battery case 101 and an electrode assembly 110 accommodated in the battery case 101 .
  • the battery case 101 is a pouch made of a flexible material.
  • the battery case 101 accommodates and seals the electrode assembly 110 so that a portion of the positive and negative leads 210 and 310, that is, the terminal portion is exposed.
  • the battery case 101 includes an upper pouch 102 and a lower pouch 103 .
  • a cup portion 105 is formed in the lower pouch 103 to provide an accommodating space 104 capable of accommodating the electrode assembly 110
  • the upper pouch 102 has the electrode assembly 110 in the battery case 101 .
  • the accommodating space 104 is covered from the top so as not to be separated to the outside.
  • the cup portion 105 is illustrated as being formed only in the lower pouch 103 , but the present invention is not limited thereto and may be formed in various ways, such as may be formed in the upper pouch 102 .
  • the upper pouch 102 and the lower pouch 103 may be manufactured with one side connected to each other as shown in FIG.
  • the positive electrode leads and the negative leads 210 and 310 are connected to the electrode tabs 200 and 300 of the electrode assembly 110, and the insulating parts 220 and 320 are formed in portions of the positive and negative leads 210 and 310,
  • the electrode assembly 110 is accommodated in the accommodating space 104 provided in the cup portion 105 of the lower pouch 103 , and the upper pouch 102 covers the accommodating space 104 from the top. Then, the electrolyte is injected therein and the sealing part formed on the edges of the upper pouch 102 and the lower pouch 103 is sealed.
  • the electrolyte is for moving lithium ions generated by the electrochemical reaction of the electrode during charging and discharging of the lithium secondary battery 100, and uses a non-aqueous organic electrolyte or polymer electrolyte, which is a mixture of lithium salt and high-purity organic solvents. It may include a polymer. Through this method, the pouch-type lithium secondary battery 100 can be manufactured.
  • the electrode assembly 110 of the lithium secondary battery 100 according to the present invention and the pocketing positive electrode bodies 120 and 220 used in the electrode assembly 110 and the manufacturing method thereof will be described. do.
  • the pocketing positive electrode body 120 and 220 includes the steps of forming or applying a positive electrode active material on both sides of the positive electrode current collector 121; forming a positive electrode 122 of the same shape by punching or cutting the positive electrode current collector 121; providing insulating members 170 and 180 in which positive electrode receiving portions 175 and 185 similar to the edge shape of the positive electrode 122 are formed; providing separation membranes 160 and 260; locating the insulating members 170 and 180 and the anode 122 on one surface of the separators 160 and 260; folding the separators 160 and 260 in a state in which the positive electrode 122 is disposed in the positive electrode receiving portions 175 and 185; bonding the insulating members 170 and 180 and the separators 160 and 260; and forming the pocketing anode bodies 120 and 220 by cutting the insulating members 170 and 180 and the separators 160 and 260 .
  • FIGS. 2 and 3 show the positive electrode current collector 121 and the negative electrode current collector 141 in a band shape, respectively.
  • the strip-shaped positive electrode current collector 121 is supplied in the longitudinal direction, and in this process, the positive electrode active material is applied to both surfaces of the positive electrode current collector 121 . (top and bottom) or it can be applied or coated on either side.
  • the strip-shaped positive electrode current collector 121 may be supplied or transferred from left to right or from right to left along its longitudinal direction by a roll to roll method.
  • the negative electrode current collector 141 may be made of a metal having a long band shape like the positive electrode current collector 121 . As the negative electrode current collector 141 is transported (supplied) along the longitudinal direction, the negative electrode active material may be applied or coated on both surfaces or one surface thereof.
  • the positive electrode active material and the negative electrode active material are not applied or coated on the positive electrode uncoated portion 127 and the negative negative electrode uncoated portion 147 , respectively. That is, the positive electrode current collector 121 and the negative electrode current collector 141 may include a positive electrode uncoated portion 127 and a negative electrode uncoated portion 147 in which a positive electrode active material and a negative electrode active material are not formed or coated, respectively.
  • a plurality of positive electrode uncoated parts 127 and negative negative electrode uncoated parts 147 may be formed at the edges of the positive electrode current collector 121 and the negative electrode current collector 147 in the longitudinal direction, respectively, at regular intervals.
  • the anode uncoated portion 127 and the negative uncoated portion 147 may be formed on only one of the longitudinal edges, or may be formed on both sides, respectively. 2 and 3, the positive electrode uncoated part 127 and the negative electrode uncoated part 147 are formed on one side in the longitudinal direction.
  • the positive electrode non-coating portion 127 formed at regular intervals along the longitudinal edge of the positive electrode current collector 121 includes the positive electrode.
  • the active material may or may not be formed.
  • the positive electrode 122 shown in FIG. 4 may be obtained by cutting or punching in a predetermined shape or shape along the longitudinal direction of the positive electrode current collector 121 . At this time, it is preferable to cut or punch the positive electrode current collector 121 so that one positive electrode uncoated part 127 is included in one positive electrode 122 .
  • the negative electrode 142 shown in FIG. 5 may be obtained by cutting or punching in a predetermined shape or shape along the longitudinal direction of the negative electrode current collector 141 . At this time, it is preferable to cut or punch the negative electrode current collector 141 so that one negative electrode uncoated part 147 is included in one negative electrode 142 .
  • the positive electrode and the negative electrode that are alternately stacked to form the electrode assembly 110 of the lithium secondary battery 100 according to the present invention are not a band-shaped electrode, but a positive electrode having a shape as shown in FIGS. 4 and 5 . It may be formed by alternately stacking the 122 and the negative electrode 142 .
  • FIGS. 4 and 5 the relative positions when the anode 122 and the cathode 142 are alternately stacked to form the electrode assembly 110 are shown.
  • the positive electrode 122 and the negative electrode 142 are alternately stacked so that the anode uncoated section 127 and the negative electrode uncoated section 147 are located on the same side, but the anode uncoated section 127 and the negative electrode uncoated section 147 are stacked so that they do not overlap. do.
  • the electrode assembly 110 of the lithium secondary battery 100 is not obtained by alternately stacking the positive electrode 122 with the negative electrode 142, but is made of insulating members 170 and 180 and a separator 160. It can be obtained by making the pocketing anode bodies 120 and 220 surrounding the anode 122 and alternately stacking the pocketing anode bodies 120 and 220 and the cathode body 140 .
  • the anode 122 In order to obtain the pocketing anode bodies 120 and 220 , the anode 122 , the separators 160 and 260 , and the insulating members 170 and 180 are required.
  • FIGS. 17 to 25 show a pocketing anode body 120 according to another embodiment of the present invention. has been
  • a pocketing positive electrode body 120 and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 16 .
  • FIGS. 6 and 7 show an insulating member 170 included in the pocketing anode body 120 according to an embodiment of the present invention.
  • the insulating member 170 is a member surrounding the thickness surface of the anode 122 .
  • the length of the insulating member 170 in the shape of a strip is rolled by a roll to roll method.
  • the positive electrode receiving portion 175 is formed by punching or cutting the same shape as that of the positive electrode 122 while supplying or transporting it along the direction (see FIGS. 6 and 7 ).
  • the positive electrode accommodating part 175 refers to an empty part punched out or cut from the insulating member 170 . Since the positive electrode 122 is placed in the positive electrode receiving portion 175 , the positive electrode receiving portion 175 is provided in a shape similar to the shape of the edge of the positive electrode 122 .
  • the size of the positive electrode receiving unit 175 is preferably larger than that of the positive electrode 122 . That is, in a state in which the positive electrode 122 is accommodated in the positive electrode accommodating part 175 , it is preferable that a gap of a certain width exists between the edge of the positive electrode 122 and the edge of the positive electrode accommodating part 175 .
  • the positive electrode receiving part 175 may be provided in a form in which the other end opposite to the positive electrode uncoated part 127 is opened (see FIG. 7 ).
  • a plurality of positive electrode receiving units 175 are formed at regular intervals along the longitudinal direction of the insulating member 170 , and the lower end of the positive electrode 122 , that is, the other end opposite to the positive electrode uncoated unit 127 . It may be provided in an open form.
  • the positive electrode accommodating part 175 may be provided in a form in which an insulating member 170 surrounds one side (upper side) of the edge of the positive electrode 122 where the positive electrode uncoated part 127 is located, and the left and right sides of the positive electrode 122 . there is. At this time, the insulating member 170 does not surround the lower end of the positive electrode 122 , that is, the other end facing (facing) the positive electrode uncoated portion 127 . Accordingly, the positive electrode accommodating part 175 has an open lower end.
  • the separation membrane 160 as shown in FIGS. 8 and 9 may be prepared.
  • the separation membrane 160 is preferably provided in a band shape.
  • the separation membrane 160 may be provided such that either one of the upper side or the lower side of the separation membrane 160 can be folded along the longitudinal center line C1 of the separation membrane 160 .
  • one end of the positive electrode receiving part 175 is opened in the longitudinal direction of the separation film 160 as shown in FIG. 10 .
  • the insulating member 170 may be positioned on one surface of the separation film 160 to coincide with (C1). That is, the insulating member 170 is positioned on one surface of the separator 160 so that the opened lower end of the positive electrode accommodating part 175 is positioned on the longitudinal center line C1 of the separator 160 .
  • one end of the insulating member 1700 on the open lower side of the positive electrode accommodating part 175 is in the folded portion of the separator 160 .
  • the insulating member 170 may be positioned on one surface of the separation film 160 so as to completely touch it.
  • the contact surfaces of the separator 160 and the insulating member 170 may be adhered to each other.
  • the insulating member 170 may include an adhesive component on its surface, and when the adhesive component receives heat, it can be adhered to and adhered to the separator 160 in this state.
  • the pocketing anode body 120 of the correct shape can be obtained with the anode 122 placed in the cathode accommodating part 175 only when the state in which the insulating member 170 is placed on the separator 160 is stably maintained, the insulating member It is preferable that the contact surfaces of 170 and the separator 160 are adhered to each other.
  • the positive electrode 122 is positioned in each positive electrode receiving part 175 . That is, the step of inserting the positive electrode 122 into the positive electrode receiving portion 175 may be performed.
  • the separator 160 is folded.
  • the separator 160 In the step of folding the separator 160 in a state in which the anode 122 is disposed in the cathode accommodating parts 175 and 185, the separator 160 is folded based on the longitudinal center line C1 of the separator 160 to form the separator 160. It may be provided to cover upper surfaces of the insulating member 170 and the anode 122 .
  • the longitudinal center line C1 of the separator 160 is The lower portion is folded upward to cover the upper surfaces of the insulating member 170 and the positive electrode 122 .
  • bonding the insulating member 170 and the separator 160 may be performed.
  • the upper surface of the insulating member 170 and the separation film 160 may be adhered, or the upper and lower surfaces of the insulating member 170 and the separation film 160 may be adhered.
  • the step of forming the pocketing anode body 120 by cutting the insulating member 170 and the separator 160 may be performed.
  • the step of cutting the insulating member 170 and the separator 160 to form the pocketing anode body 120 the insulating member 170 and the separator 160 in an adhered state are simultaneously cut by cutting the pocketing anode body 120 ) can be obtained.
  • the part where the open end of the cathode accommodating part 175 is located or the part where the separator 160 is folded is removed.
  • the insulating member 170 and the separator 160 are cut along one side of the edge of the positive electrode 122 except for the insulating member 170 so that the insulating member 170 remains on one edge of the positive electrode 122 except for the folded portion of the separator 160 .
  • the insulating member 170 and the separator 160 are cut along the cutting lines C2 and C3 .
  • C2 is a cut line at both ends of the anode 122 in the width direction
  • C3 is a cut line at the upper end of the anode 122 .
  • the cutting lines C2 and C3 are provided along one side of the edge of the positive electrode 122 at a predetermined distance from the edge of the positive electrode 122 . Accordingly, when the insulating member 170 and the separator 160 are cut along the cutting lines C2 and C3 , the insulating member 170 is positioned on the upper, left and right sides of the anode 122 , so the anode 122 . ), the upper, left and right sides are surrounded by the insulating member 170 .
  • the insulating member 170 is not located at the lower end of the anode 122 , that is, at the open end of the cathode accommodating part 175 . That is, the lower end of the anode 122 and the opened lower end of the cathode accommodating part 175 are surrounded only by the separator 160 .
  • the separator 160 positioned on the lower surface of the positive electrode 122 covers the upper surface of the positive electrode 122 while covering the lower thickness surface of the positive electrode 122 . Accordingly, there is no need to cut the portion where the separator 160 is folded, that is, the lower portion of the positive electrode 122 .
  • the pocketing positive electrode body 120 As described above, when the insulating member 170 and the separator 160 are cut along the cutting lines C2 and C3, the pocketing positive electrode body 120 according to an embodiment of the present invention shown in FIGS. 13 to 16 . ) can be obtained.
  • the pocketing positive electrode body 120 includes: a positive electrode 122 including a positive electrode current collector 121 on which a positive electrode active material is applied or formed; It is formed integrally with the positive electrode current collector 121 and surrounds the thickness surface of the positive electrode 122 on three surfaces except for the other end of the positive electrode 122 opposite to the positive electrode uncoated portion 127 to which the positive electrode active material is not applied or formed. an insulating member 170 provided; and a separator 160 attached to the insulating member 170 to cover the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • the separator 160 may be adhered to the upper and lower surfaces of the insulating member 170 and integrally formed on the upper and lower surfaces of the anode 122 .
  • the separator 160 may be provided as one or one separator 160 so as to cover the thickness of the positive electrode 122 at the other end opposite to the positive electrode uncoated part 127 and the upper and lower surfaces of the positive electrode.
  • FIG. 13 is a plan view of the pocketing positive electrode body 120 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a view showing the inside of the pocketing positive electrode body 120 according to FIG. 13
  • FIG. 15 is the cut line of FIG. 13 .
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 of FIG. 13 .
  • the pocketing positive electrode body 120 includes a positive electrode 122 including a positive electrode current collector 121 coated with or formed with a positive electrode active material, a positive electrode current collector ( 121) and provided to surround the thickness surface of the positive electrode 122 on three surfaces except for the other end of the positive electrode 122 opposite to the positive electrode uncoated portion 127 to which the positive electrode active material is not applied or formed.
  • a separator 160 may be attached to the 170 and the insulating member 170 to cover the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • the upper end, left end, and right end of the positive electrode 122 are surrounded by an insulating member 170 , and the lower end of the positive electrode 122 , that is, the positive electrode plain
  • the other end opposite to the part 127 has a shape in which the separator 160 surrounds it.
  • the separator 160 may be adhered to the upper and lower surfaces of the insulating member 170 and integrally formed on the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 . That is, the separator 160 is integrally provided so as to cover the thickness surface of the positive electrode 122 at the other end opposite to the positive electrode uncoated part 127 , that is, the lower end of the positive electrode 122 , and the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 . can be
  • FIGS. 17 to 25 A repetitive description of the same configuration as that of the pocketing anode body 120 according to an embodiment of the present invention according to FIGS. 6 to 16 will be omitted.
  • a method of manufacturing the pocketing positive electrode body 220 includes the steps of forming or applying a positive electrode active material on the surface of a positive electrode current collector 121 ; forming a positive electrode 122 of the same shape by punching or cutting the positive electrode current collector 121; providing an insulating member 180 having a positive electrode accommodating portion 185 similar to an edge shape of the positive electrode 122; providing a separation membrane 260; locating the insulating member 180 and the positive electrode 122 on one surface of the separator 260; folding the separator 260 in a state in which the positive electrode 122 is disposed in the positive electrode receiving unit 185; adhering the insulating member 180 and the separator 260; and forming the pocketing anode body 220 by cutting the insulating member 180 and the separator 260 .
  • the positive electrode accommodating part 185 may be provided in a form in which one end on which the positive electrode uncoated part 127 is formed is opened. Referring to FIG. 17 , it can be seen that the positive electrode receiving part 185 formed in the insulating member 180 has an open portion corresponding to the upper end of the positive electrode 122 in which the positive electrode uncoated part 127 is formed.
  • a plurality of holes 262 may be formed in the separation membrane 260 at regular intervals along the longitudinal center line C1 of the separation membrane 260 .
  • the hole 262 is symmetrical with respect to the center line C1 and may be formed in the same shape.
  • the positive electrode uncoated part 127 is inserted into the hole 262 of the separator 260 , and the positive electrode unpainted part 127 is inserted into the hole 262 of the separator 260 .
  • the positive electrode 122 may be positioned in the positive electrode accommodating part 185 such that one end (top) of the positive electrode 122 where is positioned coincides with the longitudinal center line C1 of the separator 260 .
  • the anode uncoated part 127 passes through the hole 262 , but the upper end of the cathode 122 is the folded edge of the separator 260 .
  • the positive electrode 122 may be positioned on one surface of the separator 260 so as to completely contact the portion (see FIG. 19 ).
  • the anode 122 is positioned in the anode accommodating part 185 of the insulating member 180 .
  • the separator 260 In the step of folding the separator 260 with the anode 122 disposed in the cathode accommodating part 185, the separator 260 is based on the longitudinal centerline C1 of the separator 260 in the state shown in FIG. ), the separator 260 may be provided to cover the upper surfaces of the insulating member 180 and the positive electrode 122 . In the state shown in FIG. 21 , upper and lower surfaces of the insulating member 180 may be adhered to the separator 260 .
  • the step of forming the pocketing anode body 220 by cutting the insulating member 180 and the separator 260 may be performed.
  • the portion where the open end of the cathode accommodating part 185 is located or the portion where the separator 260 is folded The insulating member 180 and the separator 260 are cut along one side of the edge of the positive electrode 122 except for the insulating member 180 so that the insulating member 180 remains on one edge of the positive electrode 122 except for the folded portion of the separator 260 . can be cut.
  • the insulating member 180 and the separator 260 are cut along the cutting lines C2 and C3 .
  • C2 is a cut line at both ends of the anode 122 in the width direction
  • C3 is a cut line at the lower end of the anode 122 .
  • the cutting lines C2 and C3 are provided along one side of the edge of the positive electrode 122 at a predetermined distance from the edge of the positive electrode 122 . Accordingly, when the insulating member 180 and the separator 260 are cut along the cutting lines C2 and C3 , the insulating member 180 is positioned below, left, and right of the anode 122 , so the anode 122 . ), the lower, left and right sides are surrounded by the insulating member 180 .
  • the insulating member 180 is not located at the upper end of the positive electrode 122 , that is, at the upper end of the positive electrode 122 where the positive electrode uncoated portion 127 is located or at the one end of the positive electrode receiving portion 185 opened. That is, the upper end of the anode 122 and the opened lower end of the cathode accommodating part 185 are surrounded only by the separator 260 .
  • the separator 260 positioned on the lower surface of the positive electrode 122 covers the upper surface of the positive electrode 122 while covering the upper thickness surface of the positive electrode 122 . Accordingly, there is no need to cut the folded portion of the separator 260 , that is, the upper portion of the positive electrode 122 .
  • the pocketing anode body according to another embodiment of the present invention shown in FIGS. 22 to 25 ( 220) can be obtained.
  • FIG. 22 is a plan view of the pocketing positive electrode body 220 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a view showing the inside of the pocketing positive electrode body 220 according to FIG. 22,
  • FIG. 24 is a cutaway of FIG. Fig. 25 is a cross-sectional view taken along line A4-A4 in Fig. 22 ;
  • a pocketing positive electrode body 220 includes a positive electrode 122 including a positive electrode current collector 121 coated with or formed with a positive electrode active material, and a positive electrode current collector. Insulation provided to surround the thickness surface of the positive electrode 122 on three sides except for one end of the positive electrode 122 formed integrally with the positive electrode 121 and the positive electrode uncoated portion 127 on which the positive electrode active material is applied or not formed is located.
  • a separator 260 may be attached to the member 180 and the insulating member 180 to cover the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • the lower end, the left end, and the right end of the positive electrode 122 are surrounded by an insulating member 180 , and the upper end of the positive electrode 122 , that is, the positive electrode plain One end at which the part 127 is located has a shape surrounded by the separation membrane 260 .
  • the separator 260 may be adhered to the upper and lower surfaces of the insulating member 180 and integrally formed on the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 . That is, the separator 260 is integrally provided so as to cover the top and bottom surfaces of the positive electrode 122 and the thickness of the positive electrode 122 at one end where the positive electrode uncoated part 127 is located, that is, at the upper end of the positive electrode 122 . can be
  • the pocketing positive electrode body 220 includes a positive electrode 122 including a positive electrode current collector 121 on which a positive electrode active material is applied or formed; It is formed integrally with the positive electrode current collector 121 and provided to surround the thickness surface of the positive electrode 122 on three sides except for one end of the positive electrode 122 in which the positive electrode uncoated portion 127 to which the positive electrode active material is not applied or formed is formed. being an insulating member 180; and a separator 260 attached to the insulating member 180 to cover the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • the separator 260 may be adhered to the upper and lower surfaces of the insulating member 180 and may be integrally formed on the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • the separator 260 may be provided as one or one separator to cover the thickness of the positive electrode 122 at one end where the positive electrode uncoated part 127 is positioned, and the upper and lower surfaces of the positive electrode 122 .
  • a hole 262 through which the anode uncoated part 262 is inserted or exposed may be formed in the separator 260 .
  • the electrode assembly 110 includes the pocketing anode bodies 120 and 220 shown in FIGS. 2 to 25 ; and a cathode body 142 alternately stacked with the pocketing anode body 120.220.
  • the negative electrode body 142 is formed integrally with the negative electrode current collector 141 and the negative electrode current collector 141 on which the negative electrode active material is applied or formed, and includes a negative electrode uncoated part 147 on which the negative electrode active material is not applied or formed. can do.
  • the electrode assembly 110 according to the present invention may be used not only in a pouch type lithium secondary battery but also in a release cell type lithium secondary battery.
  • the term “heterogeneous cell” refers to a battery in which the shape of the battery is not determined or in various shapes.
  • the pocketing positive electrode body 120 and 220 according to the present invention is surrounded by the separators 160 and 260, not the upper or lower insulating members 170 and 180 of the positive electrode 122, only on three sides of the positive electrode 122. Since the insulating members 170 and 180 surround the positive electrode 122 , the space or area occupied by the insulating members 170 and 180 in the internal space of the battery 100 may be reduced. In other words, since there are no insulating members 170 and 180 at the top or bottom of the positive electrode 122 compared to the conventional pocketing positive body, the space or area occupied by the insulating members 170 and 180 can be reduced as much as possible, thereby reducing the size of the battery 100 . energy density can be increased.

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Abstract

본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법은, 양극집전체의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계; 상기 양극집전체를 타발 또는 절단하여 동일한 형태의 양극을 형성하는 단계; 상기 양극의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부가 형성된 절연성 부재를 마련하는 단계; 분리막을 마련하는 단계; 상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계; 상기 양극 수용부에 상기 양극이 배치된 상태에서 상기 분리막을 접는 단계; 상기 절연성 부재와 상기 분리막을 접착하는 단계; 및 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체
본 발명은 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬이차전지의 에너지 밀도를 높일 수 있는 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체에 관한 것이다.
최근 첨단 전자산업의 발달로 전자장비의 소량화 및 경량화가 가능하게 됨에 따라 휴대용 전자 기기, 다양한 형태의 모바일 기기의 사용이 증대되고 있다. 이러한 휴대용 전자 기기, 모바일 기기 등의 전원으로 높은 에너지 밀도를 가진 전지의 필요성이 증대되어 리튬이차전지의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 전자기기 및 모바일 기기 등의 급속한 박형화와 소형화는 얇은 두께의 박형 리튬 이차전지에 대한 수요를 급속히 확대시키고 있는 반면, 기존의 원통형이나 각형 리튬 이차전지의 구조 및/또는 제조 방법은 전지의 박형화에 따르는 부피당 에너지 밀도 면에서 우수하지 못하다는 한계가 있다. 따라서, 통상 5mm 이하의 두께를 갖는 박형 전지를 휴대전화, 캠코더, 노트북 컴퓨터 등의 고성능 휴대용 전자기기, 모바일 기기 등에 채용할 경우, 충분한 구동시간을 얻기 힘든 실정이다.
구체적으로, 각형 리튬 이차전지는 젤리롤 형상을 갖는 전극체 구조로 인하여 용적 대비 전지의 효율성이 좋지 않고, 저온 연신으로 제조된 금속 포장재의 벽체 두께를 감소시키는 데 대한 기술적 제약으로 인하여, 전지 두께가 줄어들어 에너지 밀도가 저하된다.
또한, 본 출원인이 제안한 한국등록특허 제10-1168650호의 기술을 이용하면 절연성 고분자 필름을 이용한 포케팅 양극체를 얻을 수 있는데, 이 기술에 의해 얻어진 포케팅 양극체는 절연성 고분자 필름이 양극의 최외곽 4면을 모두 둘러싸기 때문에 절연성 고분자 필름이 차지하는 전지의 내부 공간이 커지게 되고 이로 인해 전지 용량이 낮아지거나 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 양극을 둘러싸는 절연성 부재가 전지의 내부에서 차지하는 면적 또는 공간을 줄임으로써 낭비되는 전지 공간을 줄일 수 있는 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체를 제공한다.
본 발명은 리튬이차전지의 용량 또는 에너지 밀도를 향상시키거나 높일 수 있는 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체를 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법은, 양극집전체의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계; 상기 양극집전체를 타발 또는 절단하여 동일한 형태의 양극을 형성하는 단계; 상기 양극의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부가 형성된 절연성 부재를 마련하는 단계; 분리막을 마련하는 단계; 상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계; 상기 양극 수용부에 상기 양극이 배치된 상태에서 상기 분리막을 접는 단계; 상기 절연성 부재와 상기 분리막을 접착하는 단계; 및 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 양극집전체의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계에서, 상기 양극집전체의 길이방향 가장자리를 따라 일정한 간격으로 형성된 복수개의 양극무지부에는 상기 양극활물질이 형성되거나 도포되지 않을 수 있다.
상기 절연성 부재를 마련하는 단계에서, 상기 양극 수용부는 상기 양극무지부가 형성된 일단 또는 상기 양극무지부와 대향하는 타단이 개구된 형태로 마련될 수 있다.
상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계에서, 상기 양극 수용부 중 개구된 일단이 상기 분리막의 길이방향 중심선과 일치하도록 상기 절연성 부재를 상기 분리막의 일면에 위치시킬 수 있다.
상기 양극 수용부에 상기 양극이 배치된 상태에서 상기 분리막을 접는 단계에서, 상기 분리막의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 분리막을 접어서 상기 분리막이 상기 절연성 부재 및 상기 양극의 상면을 덮도록 마련될 수 있다.
상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계에서, 상기 양극 수용부의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 양극의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 절연성 부재가 상기 양극의 가장자리 일측에 남도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하며, 상기 양극무지부는 절단되지 않도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단할 수 있다.
상기 분리막을 마련하는 단계에서, 상기 분리막의 길이방향 중심선을 따라 일정한 간격으로 복수개의 구멍을 형성하며, 상기 구멍은 상기 중심선에 대해서 대칭이 되도록 형성될 수 있다.
상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계에서, 상기 양극무지부가 상기 분리막의 구멍에 삽입되되, 상기 양극무지부가 위치하는 상기 양극의 일단이 상기 분리막의 길이방향 중심선과 일치하도록 상기 양극 수용부 내에 상기 양극을 위치시킬 수 있다.
상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계에서, 상기 양극 수용부의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 양극의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 절연성 부재가 상기 양극의 가장자리 일측에 남도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단할 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은, 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체를 포함하는 양극; 상기 양극집전체와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부가 형성된 상기 양극의 일단 또는 상기 양극무지부와 대향하는 상기 양극의 타단을 제외한 3면에서 상기 양극의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재; 및 상기 절연성 부재에 접착되어 상기 양극의 상면 및 하면을 덮는 분리막;을 포함하며, 상기 분리막은, 상기 절연성 부재의 상면 및 하면에 접착되고 상기 양극의 상면 및 하면에서 일체로 형성되는 포케팅 양극체를 제공할 수 있다.
상기 분리막은, 상기 양극무지부가 위치하는 일단에서의 상기 양극의 두께면, 상기 양극의 상면 및 하면을 덮도록 마련되거나, 상기 양극무지부와 대향하는 타단에서의 상기 양극의 두께면, 상기 양극의 상면 및 하면을 덮도록 마련될 수 있다.
상기 분리막에는 상기 양극무지부가 삽입되거나 노출되는 구멍이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기한 포케팅 양극체; 및 상기 포케팅 양극체와 교대로 적층되는 음극체;를 포함하고, 상기 음극체는, 음극활물질이 도포되거나 형성된 음극집전체 및 상기 음극집전체와 일체로 형성되며 상기 음극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 음극무지부를 포함하는 전극조립체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체는 양극의 가장자리를 둘러싸는 절연성 부재의 일단이 개구되어 있기 때문에 전극의 내부에서 절연성 부재가 차지하는 면적 또는 공간을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체는 전지 반응에 관여하지 않는 절연성 부재가 전지의 내부에서 차지하는 면적 또는 공간을 줄일 수 있기 때문에 리튬이차전지의 용량 또는 에너지 밀도를 향상시키거나 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체는 포케팅 양극체를 형성하는데 소요되는 절연성 부재를 줄일 수 있고 절연성 부재의 낭비를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이차전지의 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 리튬이차전지의 양극 및 음극의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 띠 모양으로 마련된 양극집전체 및 음극집전체를 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3에 따른 띠 모양 양극집전체 및 음극집전체를 커팅하여 형성된 양극 및 음극을 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 절연성 부재를 보여주는 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 분리막을 보여주는 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 9에 따른 분리막에 절연성 부재 및 양극이 놓인 모습을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 분리막과 절연성 부재를 접합한 후의 모습을 보여주는 도면이다.
도 13 내지 도 16은 도 12에 도시된 상태에서 얻은 포케팅 양극체를 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 절연성 부재를 보여주는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 분리막을 보여주는 도면이다.
도 19 및 도 20은 도 18에 따른 분리막에 양극 및 절연성 부재가 놓인 모습을 보여주는 도면이다.
도 21은 도 19 및 도 20에 도시된 분리막과 절연성 부재를 접합한 후의 모습을 보여주는 도면이다.
도 22 내지 도 25는 도 21에 도시된 상태에서 얻은 포케팅 양극체를 보여주는 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 리튬이차전지의 분해 사시도, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 리튬이차전지의 양극 및 음극의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 띠 모양으로 마련된 양극집전체 및 음극집전체를 보여주는 도면, 도 4 및 도 5는 도 2 및 도 3에 따른 띠 모양 양극집전체 및 음극집전체를 커팅하여 형성된 양극 및 음극을 보여주는 도면, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 절연성 부재를 보여주는 사시도, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 분리막을 보여주는 도면, 도 10 및 도 11은 도 9에 따른 분리막에 절연성 부재 및 양극이 놓인 모습을 보여주는 도면, 도 12는 도 10 및 도 11에 도시된 분리막과 절연성 부재를 접합한 후의 모습을 보여주는 도면, 도 13 내지 도 16은 도 12에 도시된 상태에서 얻은 포케팅 양극체를 보여주는 도면, 도 17은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 절연성 부재를 보여주는 사시도, 도 18은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체에 사용되는 분리막을 보여주는 도면, 도 19 및 도 20은 도 18에 따른 분리막에 양극 및 절연성 부재가 놓인 모습을 보여주는 도면, 도 21은 도 19 및 도 20에 도시된 분리막과 절연성 부재를 접합한 후의 모습을 보여주는 도면, 도 22 내지 도 25는 도 21에 도시된 상태에서 얻은 포케팅 양극체를 보여주는 도면이다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 포케팅 양극체의 제조방법, 포케팅 양극체 및 포케팅 양극체를 포함하는 전극조립체는 리튬이차전지에 사용되는 것으로서, 파우치 타입(pouch type)의 리튬이차전지(100)를 예로써 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 포케팅 양극체(120,220), 이를 포함하는 전극조립체(110)의 제조방법 및 이에 의해서 제조된 포케팅 양극체(120) 및 전극조립체(110)에 대해서 자세하게 설명한다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 리튬이차전지(100)는 파우치 형의 전지케이스(101), 전지케이스(101)의 내부에 수납되는 전극조립체(110)를 포함할 수 있다.
전지케이스(101)는 유연성을 가지는 재질로 제조된 파우치이다. 그리고 전지케이스(101)는 양극 리드 및 음극 리드(210,310)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극조립체(110)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지케이스(101)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)를 포함한다. 하부 파우치(103)에는 컵부(105)가 형성되어 전극조립체(110)를 수용할 수 있는 수용 공간(104)이 마련되고, 상부 파우치(102)는 전극조립체(110)가 전지케이스(101)의 외부로 이탈되지 않도록 수용 공간(104)을 상부에서 커버한다. 도 1에서는 컵부(105)가 하부 파우치(103)에만 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 상부 파우치(102)에도 형성될 수 있는 등 다양하게 형성될 수 있다. 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)는 도 1에 도시된 바와 같이 일측이 서로 연결되어 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 서로 분리되어 별도로 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(110)의 전극 탭(200,300)에 양극 리드 및 음극 리드(210,310)가 연결되고, 양극 리드 및 음극 리드(210,310)의 일부분에 절연부(220,320)가 형성되며, 하부 파우치(103)의 컵부(105)에 마련된 수용 공간(104)에 전극조립체(110)가 수용되고, 상부 파우치(102)가 수용 공간(104)을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해액을 주입하고 상부 파우치(102)와 하부 파우치(103)의 테두리에 형성된 실링부를 실링한다. 전해액은 리튬이차전지(100)의 충, 방전 시 전극의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 고순도 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해, 파우치 형 리튬이차전지(100)가 제조될 수 있다.
이하에서는 도 2 내지 도 25를 참조하여, 본 발명에 따른 리튬이차전지(100)의 전극조립체(110) 및 전극조립체(110)에 사용되는 포케팅 양극체(120,220) 및 그 제조방법에 대해서 설명한다.
도 2 내지 도 25를 참조하면, 본 발명에 따른 포케팅 양극체(120,220)는, 양극집전체(121)의 양면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계; 양극집전체(121)를 타발 또는 절단하여 동일한 형태의 양극(122)을 형성하는 단계; 양극(122)의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부(175,185)가 형성된 절연성 부재(170,180)를 마련하는 단계; 분리막(160,260)을 마련하는 단계; 분리막(160,260)의 일면에 절연성 부재(170,180) 및 양극(122)을 위치시키는 단계; 양극 수용부(175,185)에 양극(122)이 배치된 상태에서 분리막(160,260)을 접는 단계; 절연성 부재(170,180)와 분리막(160,260)을 접착하는 단계; 및 절연성 부재(170,180) 및 분리막(160,260)을 절단하여 포케팅 양극체(120,220)를 형성하는 단계;에 의해서 제조될 수 있다.
도 2 및 도 3에는 각각 띠 모양의 양극집전체(121) 및 음극집전체(141)가 도시되어 있다.
상기 양극집전체(121)의 양면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계에서는, 우선 띠 모양의 양극집전체(121)를 길이방향으로 공급하고 이 과정에서 양극활물질이 양극집전체(121)의 양면(상하면) 또는 어느 일면에 도포 또는 코팅될 수 있다. 띠 모양의 양극집전체(121)는 롤투롤(Roll to roll) 방식에 의해서 그 길이방향을 따라 좌측에서 우측으로 공급되거나 우측에서 좌측으로 공급되거나 이송될 수 있다
음극집전체(141)는 양극집전체(121)와 마찬가지로 긴 띠 모양을 가지는 금속으로 마련될 수 있다. 음극집전체(141)가 길이방향을 따라 이송(공급)되면서 그 양면 또는 일면에 음극활물질이 도포 또는 코팅될 수 있다.
이때, 상기 양극활물질 및 음극활물질은 각각 양극무지부(127) 및 음극무지부(147)에는 도포되지 않거나 코팅되지 않는다. 즉, 양극집전체(121) 및 음극집전체(141)는 각각 양극활물질 및 음극활물질이 형성되지 않거나 도포되지 않은 양극무지부(127) 및 음극무지부(147)를 포함할 수 있다.
여기서, 양극무지부(127) 및 음극무지부(147)는 각각 양극집전체(121) 및 음극집전체(147)의 길이방향을 따라 그 가장자리에 복수개가 일정한 간격을 두고 형성될 수 있다. 이때, 양극무지부(127) 및 음극무지부(147)는 각각 길이방향 가장자리 중 한 쪽에만 형성될 수도 있고 양쪽에 형성될 수도 있다. 도 2 및 도 3에는 길이방향 한 쪽에 양극무지부(127) 및 음극무지부(147)가 형성되어 있다.
이와 같이, 상기 양극집전체(121)의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계에서, 양극집전체(121)의 길이방향 가장자리를 따라 일정한 간격으로 형성된 복수개의 양극무지부(127)에는 상기 양극활물질이 형성되거나 도포되지 않을 수 있다.
도 2에 도시된 상태에서, 양극집전체(121)의 길이방향을 따라 일정한 형태 또는 모양으로 절단 또는 타발하여 도 4에 도시된 양극(122)을 얻을 수 있다. 이때, 하나의 양극(122)에 하나의 양극무지부(127)가 포함되도록 양극집전체(121)를 절단 또는 타발하는 것이 바람직하다.
마찬가지로, 도 3에 도시된 상태에서, 음극집전체(141)의 길이방향을 따라 일정한 형태 또는 모양으로 절단 또는 타발하여 도 5에 도시된 음극(142)을 얻을 수 있다. 이때, 하나의 음극(142)에 하나의 음극무지부(147)가 포함되도록 음극집전체(141)를 절단 또는 타발하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 리튬이차전지(100)의 전극조립체(110)를 형성하기 위해서 교대로 적층되는 양극 및 음극은 띠 모양의 전극은 아니고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 양극(122) 및 음극(142)을 교대로 적층하여 형성될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에는 양극(122)과 음극(142)이 교대로 적층되어 전극조립체(110)를 형성할 때의 상대 위치가 도시되어 있다. 양극무지부(127)와 음극무지부(147)가 동일한 일측에 위치하도록 양극(122)과 음극(142)을 교대로 적층하되 양극무지부(127)와 음극무지부(147)가 겹치지 않도록 적층한다.
한편, 본 발명에 따른 리튬이차전지(100)의 전극조립체(110)는, 양극(122)을 그대도 음극(142)과 교대로 적층하여 얻어지는 것이 아니라 절연성 부재(170,180) 및 분리막(160)으로 양극(122)을 감싸는 포케팅 양극체(120,220)를 만들고, 포케팅 양극체(120,220)와 음극체(140)를 교대로 적층하여 얻어질 수 있다.
상기 포케팅 양극체(120,220)를 얻기 위해서 양극(122), 분리막(160,260) 및 절연성 부재(170,180)가 필요하다.
도 6 내지 도 16에는 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)가 도시되어 있고, 도 17 내지 도 25에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)가 도시되어 있다.
우선, 도 6 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120) 및 그 제조방법에 대해서 설명한다.
도 6 및 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)에 포함되는 절연성 부재(170)가 도시되어 있다. 절연성 부재(170)는 양극(122)의 두께면을 둘러싸는 부재이다.
상기 양극(122)의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부(175)가 형성된 절연성 부재(170)를 마련하는 단계에서는, 띠 모양의 절연성 부재(170)를 롤투롤(Roll to roll) 방식에 의해서 그 길이방향을 따라 공급 또는 이송하면서 양극(122)의 모양과 동일한 모양을 타발하거나 커팅하여 양극수용부(175)를 형성하게 된다(도 6 및 도 7 참조).
상기 양극 수용부(175)는 절연성 부재(170)에서 타발되거나 커팅된 빈 곳을 의미한다. 양극 수용부(175) 내에 양극(122)이 놓여지기 때문에 양극 수용부(175)는 양극(122)의 가장자리 형태와 유사한 모양으로 마련된다.
상기 양극 수용부(175) 내에 양극(122)이 수용되어야 하기 때문에 양극(122)의 크기 보다 양극 수용부(175)의 크기가 더 큰 것이 바람직하다. 즉, 양극 수용부(175) 내에 양극(122)이 수용된 상태에서 양극(122)의 가장자리와 양극 수용부(175)의 가장자리 사이에 일정한 폭의 갭(gap)이 존재하는 것이 바람직하다.
상기 절연성 부재(175)를 마련하는 단계에서, 양극 수용부(175)는 양극무지부(127)와 대향하는 타단이 개구된 형태로 마련될 수 있다(도 7 참조). 도 7을 참조하면, 양극 수용부(175)는 절연성 부재(170)의 길이방향을 따라 일정한 간격을 두고 다수개가 형성되는데 양극(122)의 하단 즉, 양극무지부(127)와 대향하는 타단이 개구된 형태로 마련될 수 있다. 양극 수용부(175)는 양극(122)의 가장자리 중 양극무지부(127)가 위치하는 일측(상측), 양극(122)의 좌측 및 우측을 절연성 부재(170)가 둘러싸는 형태로 마련될 수 있다. 이때, 양극(122)의 하단 즉, 양극무지부(127)와 대향하는(마주보는) 타단은 절연성 부재(170)가 둘러싸지 않는다. 따라서, 양극 수용부(175)는 하단이 개구된 형태가 된다.
상기 분리막(160)을 마련하는 단계에서는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 분리막(160)을 마련할 수 있다. 상기 분리막(160)은 띠 모양으로 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 분리막(160)은, 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1)을 따라 중심선(C1)의 상측 또는 하측 중 어느 일측을 접을 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 분리막(160)의 일면에 절연성 부재(170) 및 양극(122)을 위치시키는 단계에서는, 도 10에 도시된 바와 같이 양극 수용부(175) 중 개구된 일단이 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1)과 일치하도록 절연성 부재(170)를 분리막(160)의 일면에 위치시킬 수 있다. 즉, 양극 수용부(175)의 개구된 하단이 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1) 상에 위치하도록 절연성 부재(170)를 분리막(160)의 일면에 위치시키게 된다.
또는, 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1)을 따라 분리막(160)을 접은 상태에서 양극 수용부(175)의 개구된 하단 측의 절연성 부재(1700의 일단이 분리막(160)의 접힌 부분에 완전히 닿도록 절연성 부재(170)를 분리막(160)의 일면에 위치시킬 수 있다.
이와 같이, 분리막(160)의 일면에 절연성 부재(170)가 위치한 상태에서 분리막(160)과 절연성 부재(170)의 접촉면이 서로 접착될 수도 있다. 절연성 부재(170)는 그 표면에 접착성분을 포함할 수 있고, 상기 접착성분이 열을 받으면 접착 가능한 상태가 되고 이 상태에서 분리막(160)과 접착될 수 있다.
상기 분리막(160)에 절연성 부재(170)가 놓인 상태가 안정적으로 유지되어야 양극 수용부(175) 내에 놓이는 양극(122)으로 정확한 형태의 포케팅 양극체(120)를 얻을 수 있기 때문에, 절연성 부재(170)와 분리막(160)의 접촉면이 서로 접착되는 것이 바람직하다.
상기 분리막(160)의 일면에 절연성 부재(170)가 놓인 상태에서, 각각의 양극 수용부(175)에 양극(122)을 위치시키게 된다. 즉, 양극 수용부(175)에 양극(122)을 삽입하는 단계가 수행될 수 있다.
상기 양극 수용부(175)에 양극(122)이 놓인 후에 분리막(160)을 접게 된다.
상기 양극 수용부(175,185)에 양극(122)이 배치된 상태에서 분리막(160)을 접는 단계에서는, 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1)을 기준으로 분리막(160)을 접어서 분리막(160)이 절연성 부재(170) 및 양극(122)의 상면을 덮도록 마련될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 분리막(160)의 일면에 놓인 절연성 부재(170)의 양극 수용부(175)에 양극(122)을 배치한 상태에서 분리막(160)의 길이방향 중심선(C1)의 하측 부분을 위쪽으로 접어서 절연성 부재(170)와 양극(122)의 상면을 덮게 된다.
그 다음으로, 상기 절연성 부재(170)와 분리막(160)을 접착하는 단계가 수행될 수 있다. 이 단계에서 절연성 부재(170)의 상면과 분리막(160)이 접착될 수도 있고, 절연성 부재(170)의 상하면과 분리막(160)이 접착될 수도 있다.
상기 양극 수용부(175)에 양극(122)을 배치한 상태에서 절연성 부재(170)의 상하면과 분리막(160)을 접착하면, 도 12에 도시된 상태가 된다.
도 12에 도시된 상태에서, 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하여 포케팅 양극체(120)를 형성하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하여 포케팅 양극체(120)를 형성하는 단계에서 접착된 상태의 절연성 부재(170)와 분리막(160)을 동시에 절단함으로써 포케팅 양극체(120)를 얻을 수 있다.
상기 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하여 포케팅 양극체(120)를 형성하는 단계에서, 양극 수용부(175)의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 분리막(160)이 접힌 부분을 제외하고 양극(122)의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 분리막(160)이 접힌 부분을 제외하고 절연성 부재(170)가 양극(122)의 가장자리 일측에 남도록 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하게 된다.
도 12를 참조하면, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하게 된다. C2는 양극(122)의 폭 방향 양단에서의 절단선이고 C3는 양극(122)의 상단에서의 절단선이다. 이때, 절단선(C2,C3)은 양극(122)의 가장자리에서부터 일정한 간격을 두고 양극(122)의 가장자리의 일측을 따라 마련된다. 따라서, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(170)와 분리막(160)을 절단하게 되면, 양극(122)의 상측, 좌측 및 우측에는 절연성 부재(170)가 위치하게 되기 때문에 양극(122)의 상측, 좌측 및 우측은 절연성 부재(170)에 의해서 둘러싸이는 형태가 된다.
이때, 절단선 C3를 따라 절단할 때는, 양극무지부(127)가 절단되지 않도록 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하는 것이 바람직하다.
반면, 양극(122)의 하단 즉, 양극 수용부(175)의 개구된 일단에는 절연성 부재(170)가 위치하지 않는다. 즉, 양극(122)의 하단 및 양극 수용부(175)의 개구된 하단은 분리막(160)에 의해서만 둘러싸이는 형태가 된다. 양극(122)의 하면에 위치하는 분리막(160)은 양극(122)의 하단 두께면을 감싸면서 양극(122)의 상면을 덮게 된다. 따라서, 분리막(160)이 접힌 부분 즉, 양극(122)의 하단 부분은 절단할 필요가 없다.
상기와 같이, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(170) 및 분리막(160)을 절단하게 되면, 도 13 내지 도 16에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)는, 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체(121)를 포함하는 양극(122); 양극집전체(121)와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부(127)와 대향하는 양극(122)의 타단을 제외한 3면에서 양극(122)의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재(170); 및 절연성 부재(170)에 접착되어 양극(122)의 상면 및 하면을 덮는 분리막(160);을 포함할 수 있다.
상기 분리막(160)은, 절연성 부재(170)의 상면 및 하면에 접착되고 양극(122)의 상면 및 하면에서 일체로 형성될 수 있다.
상기 분리막(160)은, 양극무지부(127)와 대향하는 타단에서의 양극(122)의 두께면, 양극의 상면 및 하면을 덮도록 1장 또는 하나의 분리막(160)으로 마련될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)의 평면도, 도 14는 도 13에 따른 포케팅 양극체(120)의 내부를 도시한 도면, 도 15는 도 13의 절단선 A1-A1에 따른 단면도, 도 16은 도 13의 절단선 A2-A2에 따른 단면도이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)는, 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체(121)를 포함하는 양극(122), 양극집전체(121)와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부(127)와 대향하는 양극(122)의 타단을 제외한 3면에서 양극(122)의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재(170) 및 절연성 부재(170)에 접착되어 양극(122)의 상면 및 하면을 덮는 분리막(160)을 포함할 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 포케팅 양극체(120)에 있어서, 양극(122)의 상단, 좌측단 및 우측단은 절연성 부재(170)가 둘러싸고, 양극(122)의 하단 즉, 양극무지부(127)와 대향하는 타단은 분리막(160)이 둘러싸는 형태를 가진다.
도 15를 참조하면, 분리막(160)은, 절연성 부재(170)의 상면 및 하면에 접착되고 양극(122)의 상면 및 하면에서 일체로 형성될 수 있다. 즉, 분리막(160)은, 양극무지부(127)와 대향하는 타단 즉, 양극(122)의 하단에서의 양극(122)의 두께면, 양극(122)의 상면 및 하면을 덮도록 일체로 마련될 수 있다.
이하에서는 도 17 내지 도 25를 참조하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220)에 대해서 설명한다. 도 6 내지 도 16에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(120)와 동일한 구성에 대해서는 반복적인 설명을 생략한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220, 도 22 내지 도 25 참조)의 제조방법은, 양극집전체(121)의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계; 양극집전체(121)를 타발 또는 절단하여 동일한 형태의 양극(122)을 형성하는 단계; 양극(122)의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부(185)가 형성된 절연성 부재(180)를 마련하는 단계; 분리막(260)을 마련하는 단계; 분리막(260)의 일면에 절연성 부재(180) 및 양극(122)을 위치시키는 단계; 양극 수용부(185)에 양극(122)이 배치된 상태에서 분리막(260)을 접는 단계; 절연성 부재(180)와 분리막(260)을 접착하는 단계; 및 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단하여 포케팅 양극체(220)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 절연성 부재(180)를 마련하는 단계에서, 양극 수용부(185)는 양극무지부(127)가 형성된 일단이 개구된 형태로 마련될 수 있다. 도 17을 참조하면, 절연성 부재(180)에 형성된 양극 수용부(185)는 양극무지부(127)가 형성된 양극(122)의 상단에 대응하는 부분이 개구된 형태임을 알 수 있다.
상기 분리막(260)을 마련하는 단계에서, 분리막(260)에는 분리막(260)의 길이방향 중심선(C1)을 따라 일정한 간격으로 복수개의 구멍(262)을 형성할 수 있다. 여기서, 구멍(262)은 상기 중심선(C1)에 대해서 대칭이 되며 동일한 모양으로 형성될 수 있다.
상기 분리막(260)의 일면에 절연성 부재(180) 및 양극(122)을 위치시키는 단계에서, 양극무지부(127)가 분리막(260)의 구멍(262)에 삽입되되, 양극무지부(127)가 위치하는 양극(122)의 일단(상단)이 분리막(260)의 길이방향 중심선(C1)과 일치하도록 양극 수용부(185) 내에 양극(122)을 위치시킬 수 있다.
또는, 분리막(260)의 길이방향 중심선(C1)을 따라 분리막(260)을 접은 상태에서 양극무지부(127)가 구멍(262)을 통과하되 양극(122)의 상단이 분리막(260)의 접힌 부분에 완전히 닿도록 양극(122)을 분리막(260)의 일면에 위치시킬 수 있다(도 19 참조).
이 상태 즉, 양극무지부(127)가 분리막(260)의 구멍(262)에 삽입된 상태에서 양극(122)이 절연성 부재(180)의 양극 수용부(185)에 위치하도록 절연성 부재(180)를 분리막(260)의 일면에 위치시킬 수 있다(도 20 참조).
상기 양극 수용부(185)에 양극(122)이 배치된 상태에서 분리막(260)을 접는 단계에서는, 도 20에 도시된 상태에서 분리막(260)의 길이방향 중심선(C1)을 기준으로 분리막(260)을 접어서 분리막(260)이 절연성 부재(180) 및 양극(122)의 상면을 덮도록 마련될 수 있다. 도 21에 도시된 상태에서 절연성 부재(180)의 상하면은 분리막(260)과 접착될 수 있다.
도 21에 도시된 상태에서, 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단하여 포케팅 양극체(220)를 형성하는 단계가 수행될 수 있다.
상기 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단하여 포케팅 양극체(220)를 형성하는 단계에서, 양극 수용부(185)의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 분리막(260)이 접힌 부분을 제외하고 양극(122)의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 분리막(260)이 접힌 부분을 제외하고 절연성 부재(180)가 양극(122)의 가장자리 일측에 남도록 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단할 수 있다.
도 21을 참조하면, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단하게 된다. C2는 양극(122)의 폭 방향 양단에서의 절단선이고 C3는 양극(122)의 하단에서의 절단선이다. 이때, 절단선(C2,C3)은 양극(122)의 가장자리에서부터 일정한 간격을 두고 양극(122)의 가장자리의 일측을 따라 마련된다. 따라서, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(180)와 분리막(260)을 절단하게 되면, 양극(122)의 하측, 좌측 및 우측에는 절연성 부재(180)가 위치하게 되기 때문에 양극(122)의 하측, 좌측 및 우측은 절연성 부재(180)에 의해서 둘러싸이는 형태가 된다.
반면, 양극(122)의 상단 즉, 양극무지부(127)가 위치하는 양극(122)의 상단 내지 양극 수용부(185)의 개구된 일단에는 절연성 부재(180)가 위치하지 않는다. 즉, 양극(122)의 상단 및 양극 수용부(185)의 개구된 하단은 분리막(260)에 의해서만 둘러싸이는 형태가 된다. 양극(122)의 하면에 위치하는 분리막(260)은 양극(122)의 상단 두께면을 감싸면서 양극(122)의 상면을 덮게 된다. 따라서, 분리막(260)이 접힌 부분 즉, 양극(122)의 상단 부분은 절단할 필요가 없다.
상기와 같이, 절단선(C2,C3)을 따라 절연성 부재(180) 및 분리막(260)을 절단하게 되면, 도 22 내지 도 25에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220)를 얻을 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220)의 평면도, 도 23은 도 22에 따른 포케팅 양극체(220)의 내부를 도시한 도면, 도 24는 도 22의 절단선 A3-A3에 따른 단면도, 도 25는 도 22의 절단선 A4-A4에 따른 단면도이다.
도 22 내지 도 25를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220)는, 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체(121)를 포함하는 양극(122), 양극집전체(121)와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부(127)가 위치하는 양극(122)의 일단을 제외한 3면에서 양극(122)의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재(180) 및 절연성 부재(180)에 접착되어 양극(122)의 상면 및 하면을 덮는 분리막(260)을 포함할 수 있다.
도 23 내지 도 25를 참조하면, 포케팅 양극체(220)에 있어서, 양극(122)의 하단, 좌측단 및 우측단은 절연성 부재(180)가 둘러싸고, 양극(122)의 상단 즉, 양극무지부(127)가 위치하는 일단은 분리막(260)이 둘러싸는 형태를 가진다.
도 24를 참조하면, 분리막(260)은, 절연성 부재(180)의 상면 및 하면에 접착되고 양극(122)의 상면 및 하면에서 일체로 형성될 수 있다. 즉, 분리막(260)은, 양극무지부(127)가 위치하는 일단 즉, 양극(122)의 상단에서의 양극(122)의 두께면, 양극(122)의 상면 및 하면을 덮도록 일체로 마련될 수 있다.
도 17 내지 도 25에 의해서 얻어지는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 포케팅 양극체(220)는, 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체(121)를 포함하는 양극(122); 양극집전체(121)와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부(127)가 형성된 양극(122)의 일단을 제외한 3면에서 양극(122)의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재(180); 및 절연성 부재(180)에 접착되어 양극(122)의 상면 및 하면을 덮는 분리막(260);을 포함할 수 있다.
상기 분리막(260)은, 절연성 부재(180)의 상면 및 하면에 접착되고 양극(122)의 상면 및 하면에서 일체로 형성될 수 있다.
상기 분리막(260)은, 양극무지부(127)가 위치하는 일단에서의 양극(122)의 두께면, 양극(122)의 상면 및 하면을 덮도록 1장 또는 하나의 분리막으로 마련될 수 있다.
상기 분리막(260)에는 양극무지부(262)가 삽입되거나 노출되는 구멍(262)이 형성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체(110)는, 도 2 내지 도 25에 도시한 포케팅 양극체(120,220); 및 포케팅 양극체(120.220)와 교대로 적층되는 음극체(142);를 포함할 수 있다.
여기서, 음극체(142)는, 음극활물질이 도포되거나 형성된 음극집전체(141) 및 음극집전체(141)와 일체로 형성되며 상기 음극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 음극무지부(147)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극조립체(110)는 파우치 타입의 리튬이차전지 뿐만 아니라 이형셀 타입의 리튬이차전지에도 사용될 수 있다. 여기서, "이형셀"은 전지의 모양이 정해져 있지 않거나 다양한 모양의 전지를 의미한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포케팅 양극체(120,220)는 양극(122)의 상단 또는 하단 절연성 부재(170,180)가 아니라 분리막(160,260)에 의해서 둘러싸이기 때문에 양극(122)의 3면에서만 절연성 부재(170,180)가 양극(122)을 둘러싸기 때문에 전지(100)의 내부 공간에서 절연성 부재(170,180)가 차지하는 공간 또는 면적을 줄일 수 있다. 즉, 종래의 포케팅 양극체에 비해서 양극(122)의 상단 또는 하단에는 절연성 부재(170,180)가 없기 때문에 그만큼 절연성 부재(170,180)가 차지하는 공간 또는 면적으로 줄일 수 있고, 이로 인해 전지(100)의 에너지 밀도를 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 양극집전체의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계;
    상기 양극집전체를 타발 또는 절단하여 동일한 형태의 양극을 형성하는 단계;
    상기 양극의 가장자리 형태와 유사한 양극 수용부가 형성된 절연성 부재를 마련하는 단계;
    분리막을 마련하는 단계;
    상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계;
    상기 양극 수용부에 상기 양극이 배치된 상태에서 상기 분리막을 접는 단계;
    상기 절연성 부재와 상기 분리막을 접착하는 단계; 및
    상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극집전체의 표면에 양극활물질을 형성하거나 도포하는 단계에서,
    상기 양극집전체의 길이방향 가장자리를 따라 일정한 간격으로 형성된 복수개의 양극무지부에는 상기 양극활물질이 형성되거나 도포되지 않는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연성 부재를 마련하는 단계에서,
    상기 양극 수용부는 상기 양극무지부가 형성된 일단 또는 상기 양극무지부와 대향하는 타단이 개구된 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계에서,
    상기 양극 수용부 중 개구된 일단이 상기 분리막의 길이방향 중심선과 일치하도록 상기 절연성 부재를 상기 분리막의 일면에 위치시키는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 양극 수용부에 상기 양극이 배치된 상태에서 상기 분리막을 접는 단계에서,
    상기 분리막의 길이방향 중심선을 기준으로 상기 분리막을 접어서 상기 분리막이 상기 절연성 부재 및 상기 양극의 상면을 덮도록 마련되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계에서,
    상기 양극 수용부의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 양극의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 절연성 부재가 상기 양극의 가장자리 일측에 남도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하며,
    상기 양극무지부는 절단되지 않도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 분리막을 마련하는 단계에서,
    상기 분리막의 길이방향 중심선을 따라 일정한 간격으로 복수개의 구멍을 형성하며,
    상기 구멍은 상기 중심선에 대해서 대칭이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분리막의 일면에 상기 절연성 부재 및 상기 양극을 위치시키는 단계에서,
    상기 양극무지부가 상기 분리막의 구멍에 삽입되되, 상기 양극무지부가 위치하는 상기 양극의 일단이 상기 분리막의 길이방향 중심선과 일치하도록 상기 양극 수용부 내에 상기 양극을 위치시키는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하여 포케팅 양극체를 형성하는 단계에서,
    상기 양극 수용부의 개구된 일단이 위치하는 부분 또는 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 양극의 가장자리의 일측을 따라 절단하되, 상기 분리막이 접힌 부분을 제외하고 상기 절연성 부재가 상기 양극의 가장자리 일측에 남도록 상기 절연성 부재 및 상기 분리막을 절단하는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체의 제조방법.
  10. 양극활물질이 도포되거나 형성된 양극집전체를 포함하는 양극;
    상기 양극집전체와 일체로 형성되며 상기 양극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 양극무지부가 형성된 상기 양극의 일단 또는 상기 양극무지부와 대향하는 상기 양극의 타단을 제외한 3면에서 상기 양극의 두께면을 둘러싸도록 마련되는 절연성 부재; 및
    상기 절연성 부재에 접착되어 상기 양극의 상면 및 하면을 덮는 분리막;을 포함하며,
    상기 분리막은, 상기 절연성 부재의 상면 및 하면에 접착되고 상기 양극의 상면 및 하면에서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 분리막은,
    상기 양극무지부가 위치하는 일단에서의 상기 양극의 두께면, 상기 양극의 상면 및 하면을 덮도록 마련되거나,
    상기 양극무지부와 대향하는 타단에서의 상기 양극의 두께면, 상기 양극의 상면 및 하면을 덮도록 마련되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분리막에는 상기 양극무지부가 삽입되거나 노출되는 구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 포케팅 양극체.
  13. 제10항에 따른 포케팅 양극체; 및
    상기 포케팅 양극체와 교대로 적층되는 음극체;를 포함하고,
    상기 음극체는, 음극활물질이 도포되거나 형성된 음극집전체 및 상기 음극집전체와 일체로 형성되며 상기 음극활물질이 도포되거나 형성되지 않는 음극무지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100337707B1 (ko) * 2000-09-25 2002-05-22 정근창 포케팅 전극체 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬이온이차전지
KR101168651B1 (ko) * 2010-06-21 2012-07-26 주식회사 루트제이드 포케팅 전극체, 이를 포함하는 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR20170036227A (ko) * 2015-09-24 2017-04-03 주식회사 엘지화학 극판 지지부를 포함하는 전극조립체
JP2017069207A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
KR20170124298A (ko) * 2016-05-02 2017-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101168650B1 (ko) 2010-06-21 2012-07-25 주식회사 루트제이드 포케팅 전극체, 이를 포함하는 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100337707B1 (ko) * 2000-09-25 2002-05-22 정근창 포케팅 전극체 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬이온이차전지
KR101168651B1 (ko) * 2010-06-21 2012-07-26 주식회사 루트제이드 포케팅 전극체, 이를 포함하는 전극 조립체 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR20170036227A (ko) * 2015-09-24 2017-04-03 주식회사 엘지화학 극판 지지부를 포함하는 전극조립체
JP2017069207A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 積水化学工業株式会社 リチウムイオン二次電池及びその製造方法
KR20170124298A (ko) * 2016-05-02 2017-11-10 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체

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