WO2023090937A1 - 절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차 - Google Patents

절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차 Download PDF

Info

Publication number
WO2023090937A1
WO2023090937A1 PCT/KR2022/018310 KR2022018310W WO2023090937A1 WO 2023090937 A1 WO2023090937 A1 WO 2023090937A1 KR 2022018310 W KR2022018310 W KR 2022018310W WO 2023090937 A1 WO2023090937 A1 WO 2023090937A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrode assembly
insulating tape
battery
shape
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/018310
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
원진혁
류덕현
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to JP2023565413A priority Critical patent/JP2024515956A/ja
Priority to CA3238477A priority patent/CA3238477A1/en
Priority to US18/290,034 priority patent/US20240291014A1/en
Priority to EP22896134.8A priority patent/EP4311019A1/en
Priority to CN202211453695.XA priority patent/CN116154421A/zh
Priority to CN202223093673.5U priority patent/CN219017878U/zh
Publication of WO2023090937A1 publication Critical patent/WO2023090937A1/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
    • 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
    • H01M10/05—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
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/586—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries inside the batteries, e.g. incorrect connections of electrodes
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/584—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries
    • H01M50/59—Means for preventing undesired use or discharge for preventing incorrect connections inside or outside the batteries characterised by the protection means
    • H01M50/595—Tapes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to insulating tapes, jelly rolls, secondary batteries, battery packs, and automobiles.
  • Secondary batteries which are highly applicable to each product group and have electrical characteristics such as high energy density, are used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid electric vehicles (HEVs) driven by an electrical driving source. It is universally applied.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in series.
  • a battery pack may be configured by connecting a plurality of battery cells in parallel according to a charge/discharge capacity required for the battery pack. Accordingly, the number of battery cells included in the battery pack and the type of electrical connection may be variously set according to a required output voltage and/or charge/discharge capacity.
  • the present invention is to provide a jelly roll and a secondary battery capable of implementing high energy density.
  • Another object of the present invention is to provide an insulating tape for implementing the jelly roll as described above.
  • An exemplary embodiment of the present invention is an electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked and wound; and an insulating tape provided to cover at least a portion of a side surface of the electrode assembly and at least a portion of an end portion of the electrode assembly, wherein the insulating tape is provided in a region covering at least a portion of an end portion of the electrode assembly.
  • a jelly roll having a notching pattern is provided.
  • Another embodiment of the present invention is an insulating tape for attaching to cover at least a portion of the side surface of an electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked and wound, and at least a portion of an end portion of the electrode assembly. , It provides an insulating tape having at least one notching pattern on at least one edge portion.
  • Another embodiment of the present invention provides a secondary battery including a jelly roll according to the above-described embodiment.
  • the exemplary embodiments of the present invention by minimizing or preferably eliminating the overlapping area of the insulating tape at the end of the electrode assembly, other parts provided at the end side of the electrode assembly, for example, an additional insulating member or current collector plate It is possible to prevent a lifting problem in which a space between ends of the electrode assembly is generated. Accordingly, an electrical connection defect between the electrode tab portion and the electrode terminal portion may be prevented. In addition, when welding is performed to electrically connect the electrode tab part to the electrode terminal part directly or through a current collector plate, welding defects may be prevented from occurring.
  • the current applied to the battery can be increased by forming the tab structure of the electrode included in the electrode assembly as a non-coated portion on the current collector on which the electrode active material is not coated.
  • the size of the battery can be increased, and high energy density and cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a photograph comparing the case where an insulating tape is attached (left) and the case where an insulating tape having a notching pattern is attached (right) at the end of an electrode assembly.
  • FIG. 2 is a photograph comparing a case in which an insulating tape without a notching pattern is attached (left) and an insulating tape with a notching pattern (right) are attached from the side of an electrode assembly.
  • FIG. 3 is a case of attaching an insulating tape without a notching pattern (left) and a case of attaching an insulating tape having a notching pattern (right), whether or not a lifting phenomenon occurs when an additional insulating member is placed on the upper surface of the electrode assembly is a comparison picture.
  • FIG. 4 is a view showing the shape of a notching pattern of an insulating tape and a state after attaching the insulating tape according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the secondary battery of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a U-shaped insulating member and (b) is a diagram showing a case including a --shaped insulating member.
  • FIG. 8 is a view showing a schematic configuration of an electrode assembly included in the secondary battery of FIG. 5 .
  • FIG. 9 is a view showing a schematic configuration of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing the ends of the electrode assembly in order to calculate the area covered by the insulating tape on the ends of the electrode assembly.
  • FIG. 11 shows lifting confirmation of Example 1
  • FIG. 12 shows lifting confirmation of Comparative Example 1
  • FIG. 13 is a photograph showing lifting confirmation of Comparative Example 3, respectively.
  • 15 is a diagram showing a schematic configuration of a battery pack including the secondary battery of FIG. 6 .
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle including the battery pack of FIG. 15 .
  • An exemplary embodiment of the present invention is an electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked and wound; and an insulating tape provided to cover at least a portion of a side surface of the electrode assembly and at least a portion of an end portion of the electrode assembly, wherein the insulating tape is provided in a region covering at least a portion of an end portion of the electrode assembly.
  • a jelly roll having a notching pattern is provided.
  • the notching pattern of the insulating tape refers to a pattern in which grooves are formed by being cut from an edge of the insulating tape.
  • the end of the electrode assembly means an end in the vertical direction of the winding shaft of the electrode assembly, and the side surface of the electrode assembly means a surface horizontal to the winding shaft among outer surfaces of the electrode assembly.
  • An area where the insulating tapes overlap each other in a region covering at least a portion of an end portion of the electrode assembly may be minimized by the notching pattern of the insulating tape. Accordingly, the electrode assembly can be compactly packed in the battery can by preventing lifting at the end of the electrode assembly.
  • due to the nature of the battery it is possible to prevent a lifting phenomenon at the end of the electrode assembly, thereby preventing defects in electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part, and as a result, resistance is lowered and high energy density can be maintained.
  • the electrode tab portion may be the first electrode tab portion or the positive electrode tab portion of the electrode assembly, that is, the first electrode uncoated portion or the anode uncoated portion.
  • the electrode terminal part may be a first electrode terminal part or a positive electrode terminal part.
  • the area in which the insulating tapes overlap each other is 10% or less of the total area covering the end portion of the electrode assembly.
  • an area where the insulating tapes overlap each other may be 9% or less, 8% or less, or 7% or less of the total area covering the end portion of the electrode assembly, and more preferably, the insulating tape is The insulating tapes may not overlap each other in the region covering the ends.
  • FIG. 1 is a photograph comparing the case where an insulating tape without a notching pattern is attached (left) and the case where an insulating tape having a notching pattern is attached (right) at an end of an electrode assembly.
  • the portion where the insulating tape overlaps (marked with a circle) is observed, but in the photo on the right, the overlapping of the insulating tape does not occur.
  • FIG. 2 is a photograph comparing a case in which an insulating tape without a notching pattern is attached (left) and an insulating tape with a notching pattern (right) are attached from the side of an electrode assembly.
  • a step (marked by a circle) is observed due to the overlapping portion of the insulating tape, but in the photo on the right, a step due to the overlapping of the insulating tape does not occur.
  • the insulating tape has two or more notching patterns, and the shape of the flag provided between two adjacent notching patterns may be at least one of a trapezoid, a rectangle, a parallelogram, a triangle, and a semicircle.
  • the flag shape may be provided in a region where the insulating tape extends from a side surface of the electrode assembly and covers an end portion of the electrode assembly, and these flag shapes are advantageous in preventing overlapping at the end portion of the electrode assembly.
  • the flag shape is not limited thereto, and may be employed in the present invention as long as it does not overlap with each other at the end of the electrode assembly.
  • the shape of the notching pattern of the insulating tape is at least one of a trapezoidal shape, a square shape, a parallelogram shape, a triangle shape, and a semicircular shape.
  • the shape of the notching pattern is not limited thereto, and any shape that prevents the insulating tapes from overlapping each other at the ends of the electrode assembly may be employed in the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the shape of a notching pattern of an insulating tape and a state after attaching the insulating tape according to an embodiment of the present invention.
  • the notching pattern shape 130 is trapezoidal, the flag shape 140 is triangular, and the shape of the insulating tape provided at the end of the electrode assembly is triangular.
  • the shape of the notching pattern 130 is trapezoidal, the flag shape 140 is trapezoidal, and the shape of the insulating tape 120 provided at the end of the electrode assembly is trapezoidal (below).
  • At least one of the first electrode and the second electrode includes a current collector and an electrode active material layer provided on the contact body, and the current collector is not provided with the electrode active material layer. and a non-coated portion, at least a portion of the non-coated portion is exposed on the side surface of the electrode assembly, and the insulating tape is provided to cover the non-coated portion of the side surface of the electrode assembly.
  • At least a portion of the uncoated portion provided on the side surface of the electrode assembly may be used as an electrode tab by itself.
  • the insulating tape is provided to cover the uncoated portion, thereby preventing electrical contact with the battery can.
  • the notching pattern of the insulating tape prevents lifting at the ends of the electrode assembly, thereby preventing defects in electrical connection between the electrode tab and the electrode terminal.
  • the insulating tape is provided to cover 5% to 60% of the first electrode or the second electrode exposed at the end of the electrode assembly.
  • At least a portion of the uncoated portion is exposed at an end of the electrode assembly, and the insulating tape is provided to cover 5% to 60% of the uncoated portion at the end of the electrode assembly.
  • the first electrode or the second electrode may be exposed at an end of the electrode assembly, and specifically, at least a portion of the non-coated portion not provided with an electrode active material layer may be exposed on the first electrode or the second electrode. there is.
  • At least a portion of the uncoated portion provided at the end of the electrode assembly may be used as an electrode tab by itself, and as will be described later, a current collector plate provided at the end of the electrode assembly may be further included to be electrically connected.
  • At least a portion of the uncoated portion of the first electrode or the second electrode and/or the current collector plate connected thereto may be exposed at an end of the electrode assembly.
  • the insulating tape being provided to cover 5% to 60% of the first electrode or the second electrode or the uncoated portion of the end of the electrode assembly means that the first electrode or the first electrode exposed from the outer circumferential surface of the end of the electrode assembly It may mean covering 5% to 60% of the second electrode or the uncoated portion.
  • the insulating tape may be provided to cover 5% or more, 10% or more, 15% or more, 20% or more, or 25% or more of the first electrode or the second electrode or the uncoated portion of the end of the electrode assembly. there is.
  • the insulating tape covers 60% or less, 55% or less, 50% or less, 45% or less, 40% or less, or 35% or less of the first electrode or the second electrode or the uncoated portion of the end of the electrode assembly. may be provided.
  • the insulating tape is provided to cover 5% to 60% of the first electrode or the second electrode at the end of the electrode assembly, the uncoated portion of the first electrode or the second electrode, and/or the current collector plate connected thereto Thus, electrical contact with the battery can can be prevented.
  • the notching pattern of the insulating tape prevents lifting at the ends of the electrode assembly, thereby preventing defects in electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part.
  • the thickness of the insulating tape is 10 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the insulating tape may have a thickness of 10 ⁇ m or more, 13 ⁇ m or more, 15 ⁇ m or more, or 17 ⁇ m or more.
  • the insulating tape may have a thickness of 100 ⁇ m or less, 90 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, 60 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, or 30 ⁇ m or less.
  • the insulating tape can cover the uncoated portion to prevent electrical contact with the battery can, and prevent a lifting phenomenon at the end of the electrode assembly to prevent a defect in the electrical connection between the electrode tab portion and the electrode terminal portion.
  • the insulating tape includes a fabric and an adhesive layer, the fabric has a thickness of 3 ⁇ m to 25 ⁇ m, and the adhesive layer has a thickness of 2 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the insulating tape may include a fabric and an adhesive layer, and the thickness of the insulating tape including the fabric and the adhesive layer may be 15 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, 25 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more.
  • the insulating tape including the fabric and the adhesive layer may have a thickness of 90 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less, 70 ⁇ m or less, or 60 ⁇ m or less.
  • the fabric of the insulating tape may have a thickness of 5 ⁇ m or more, 7 ⁇ m or more, 9 ⁇ m or more, or 11 ⁇ m or more.
  • the fabric of the insulating tape may have a thickness of 23 ⁇ m or less, 21 ⁇ m or less, 19 ⁇ m or less, or 17 ⁇ m or less.
  • the adhesive layer of the insulating tape may have a thickness of 4 ⁇ m or more, 6 ⁇ m or more, 8 ⁇ m or more, or 10 ⁇ m or more.
  • the adhesive layer of the insulating tape may have a thickness of 18 ⁇ m or less, 16 ⁇ m or less, 14 ⁇ m or less, or 12 ⁇ m or less.
  • the insulating tape having the notching pattern can be better adhered to the end of the electrode assembly, and specifically, the thinner the thickness of the fabric of the insulating tape, the more advantageous it is, and the adhesive layer of the insulating tape The thicker the thickness, the better it can stick to the end of the electrode assembly.
  • the thickness of the fabric may be reduced by about 50% compared to the conventional case, and the thickness of the adhesive layer may be increased by about 150%.
  • the thickness of the fabric of the insulating tape is thin and the thickness of the adhesive layer of the insulating tape is thick, so it may be advantageous for adhesion at the end of the electrode assembly.
  • the insulating tape is made of polyimide, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, and polybutylene. It includes at least one selected from the group consisting of terephthalate (polybutylene terephthalate).
  • the material of the insulating tape is not particularly limited as long as it is an insulating material that does not elute, swell, or cause a side reaction by the electrolyte.
  • a current collector plate provided at an end side of the electrode assembly is further included, and the current collector plate is disposed between the insulating tape and the electrode assembly in a region where the insulating tape covers the end portion of the electrode assembly. , or the current collector plate may be located on the other end side, which is the opposite side of the surface of the electrode assembly facing the insulating tape.
  • a current collecting plate positioned between the insulating tape and the electrode assembly may be a first current collecting plate, and another surface opposite to the surface of the electrode assembly facing the insulating tape.
  • the current collecting plate positioned at the end may be a second current collecting plate.
  • the first current collector plate may be electrically connected to the uncoated portion, and may also be electrically connected to an electrode terminal on the opposite side.
  • lifting may be prevented at an end portion of the electrode assembly, thereby facilitating electrical connection of the electrode terminal portion and preventing welding defects from occurring.
  • an insulating member provided to cover the end of the electrode assembly or at least a portion of the end of the electrode assembly and at least a portion of a side surface of the electrode assembly may be further included at the end side of the electrode assembly.
  • the insulating member may be an insulator, and the insulator may prevent electrical contact between the jelly roll electrode tab portion and the battery can to prevent a short circuit of the electrode.
  • the gap with the insulating member can be narrowed by minimizing the area where the insulating tape overlaps at the end of the electrode assembly, and the electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part is poor can prevent
  • the lifting phenomenon of the insulating member was higher than that of the case of attaching the insulating tape with the notching pattern.
  • FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, wherein (a) is a U-shaped insulating member and (b) is a diagram showing a case including a --shaped insulating member.
  • the insulating member 60 may be provided to cover at least a portion of an end of the electrode assembly and at least a portion of a side surface of the electrode assembly, and the insulating member 60 60 may be, for example, a U-shaped insulating member.
  • the insulating member 60 may be provided at the end side of the electrode assembly to cover at least a portion of the end of the electrode assembly, and the insulating member 60 May be, for example, a --shaped insulating member.
  • the gap between the insulating tape 60 and the insulating member 60 can be narrowed by minimizing the area where the insulating tape overlaps at the end of the electrode assembly. In addition, it is possible to prevent a defective electrical connection by preventing a lifting phenomenon between the electrode tab part and the electrode terminal part.
  • Another embodiment of the present invention is an insulating tape for attaching to cover at least a portion of the side surface of an electrode assembly having a structure in which a first electrode, a separator, and a second electrode are stacked and wound, and at least a portion of an end portion of the electrode assembly. , It provides an insulating tape having at least one notching pattern on at least one edge portion.
  • the insulating tape has two or more notching patterns, and the flag shape provided between two adjacent notching patterns is at least one of a trapezoid, a rectangle, a parallelogram, a triangle, and a semicircle, and the The shape of the notching pattern of the insulating tape is at least one of a trapezoidal shape, a square shape, a parallelogram shape, a triangle shape, and a semicircular shape.
  • the description described in relation to the jelly roll described above may be applied to the shape, thickness, material, and structure of the notching pattern of the insulating tape.
  • Another embodiment of the present invention is a jelly roll according to the above-described embodiment; a battery can having an opening on one side accommodating the jelly roll; an electrode terminal riveted through a through hole formed in the bottom of the battery can; a gasket provided between the electrode terminal and an outer diameter of the through hole; and a sealing body for sealing the open portion of the battery can.
  • the first electrode is electrically connected to the electrode terminal
  • the second electrode is electrically connected to the battery can
  • the sealing body is insulated from the battery can .
  • the description described in relation to the jelly roll described above may be applied to the shape, thickness, material, and structure of the notching pattern of the insulating tape included in the jelly roll included in the secondary battery.
  • the first electrode may be an anode and the second electrode may be a cathode.
  • FIG. 5 is a view showing a schematic configuration of a secondary battery according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the secondary battery of FIG. 5
  • FIG. 8 is a schematic view of an electrode assembly included in the secondary battery of FIG. This is a diagram showing the configuration of
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 10, a battery can 20, a sealing body 30, and an electrode terminal 40.
  • the jelly roll may include the electrode assembly 10 .
  • the secondary battery 1 additionally includes a first collector plate 50 and/or an insulating member 60 and/or a gasket 70 and/or a second collector plate 80 and/or A sealing gasket 90 may be further included.
  • the electrode assembly 10 includes a first electrode 11 as an anode, a second electrode 12 as a cathode, and a first electrode 11 and a second electrode 12 ) and a separator 13 interposed between them.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 may have a sheet shape.
  • the electrode assembly 10 may have, for example, a jellyroll shape. That is, in the electrode assembly 10, a laminate formed by sequentially stacking the first electrode 11, the separator 13, the second electrode 12, and the separator 13 at least once is wound around the center (C). It can be manufactured by winding based on. In this case, an additional separator 13 may be provided on the outer circumferential surface of the electrode assembly 10 to insulate it from the battery can 20 .
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 may include uncoated portions 11a and 12a on long sides of which the active material layer is not coated.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 may include holding portions 11b and 12b coated with an active material layer except for the uncoated portions 11a and 12a.
  • the first electrode 11 includes a first electrode current collector and a first electrode active material coated on one or both surfaces of the first electrode current collector.
  • a region where the first electrode active material is applied on the first electrode current collector is referred to as a holding portion 11b provided in the first electrode 11 .
  • An uncoated portion 11a to which the first electrode active material is not coated may exist at one end of the first electrode current collector in the width direction (direction parallel to the Z-axis). At least a part of the uncoated portion 11a is used as an electrode tab by itself. That is, the uncoated portion 11a functions as the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 .
  • the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 is provided above the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 10 accommodated in the battery can 20 .
  • An insulating layer may be additionally provided at the boundary between the uncoated portion 11a and the holding portion 11b of the first electrode 11 .
  • the insulating layer has an effect of preventing a short circuit of the electrode even if the separator is contracted.
  • the second electrode 12 includes a second electrode current collector and a second electrode active material coated on one or both surfaces of the second electrode current collector.
  • a region where the second electrode active material is applied on the second electrode current collector is referred to as a holding portion 12b provided in the second electrode 12 .
  • An uncoated portion 12a to which the second electrode active material is not coated may exist at the other end of the second electrode current collector in the width direction (direction parallel to the Z-axis). At least a part of the uncoated portion 12a is used as an electrode tab by itself. That is, the uncoated portion 12a functions as the uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 .
  • the uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 is provided below the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 10 accommodated in the battery can 20 .
  • the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 and the uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 may protrude in opposite directions.
  • the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 protrudes upward in the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 10, and the second electrode
  • the uncoated portion 12a provided in (12) may protrude downward in the height direction (direction parallel to the Z-axis) of the electrode assembly 10.
  • the uncoated portion 11a provided on the first electrode and the uncoated portion 12a provided on the second electrode are disposed in the width direction of the electrode assembly 10, that is, in the height direction (Z axis) of the secondary battery 1. It may be in the form of extending and protruding in opposite directions along a direction parallel to).
  • the first electrode may be an anode and the second electrode may be a cathode.
  • the positive electrode active material coated on the positive electrode plate and the negative electrode active material coated on the negative electrode plate may be used without limitation as long as they are known in the art.
  • a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional electrochemical device can be used, and in particular, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a lithium composite of a combination thereof. oxides can be used.
  • the cathode active material has the general formula A[A x M y ]O 2+z (A includes at least one element of Li, Na, and K; M is Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, including at least one element selected from Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, and Cr; x ⁇ 0, 1 ⁇ x+y ⁇ 2, - 0.1 ⁇ z ⁇ 2; the stoichiometric coefficients of the components included in x, y, z and M are selected such that the compound remains electrically neutral).
  • the cathode active material is an alkali metal compound disclosed in US6,677,082, US6,680,143, etc. xLiM 1 O 2- (1-x)Li 2 M 2 O 3 (M 1 is at least one element having an average oxidation state of 3). contains; M 2 contains at least one element having an average oxidation state of 4; 0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the cathode active material has the general formula Li a M 1 x Fe 1-x M 2 y P 1-y M 3 z O 4-z
  • M 1 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Includes at least one element selected from Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, and Al
  • M 2 is Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al , As, Sb, Si, Ge, includes at least one element selected from V and S
  • M 3 includes a halogen group element optionally including F; 0 ⁇ a ⁇ 2, 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 1; the stoichiometric coefficients of the components included in a, x, y, z, M 1 , M 2 , and M 3 are selected such that the compound remains electrically neutral), or Li 3 M 2 It may be a lithium metal phosphate represented by (PO 4
  • the cathode active material may include primary particles and/or secondary particles in which the primary particles are aggregated.
  • Non-limiting examples of the negative electrode active material include conventional negative electrode active materials that can be used for negative electrodes of conventional electrochemical devices, particularly lithium metal or lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, A lithium adsorption material such as graphite or other carbons may be used.
  • the negative electrode active material may use a carbon material, lithium metal or a lithium metal compound, silicon or a silicon compound, tin or a tin compound, or the like.
  • Metal oxides such as TiO 2 and SnO 2 having a potential of less than 2 V can also be used as an anode active material.
  • the carbon material both low crystalline carbon and high crystalline carbon may be used.
  • the separator is a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer. Alternatively, they may be laminated and used. As another example, the separator may use a conventional porous nonwoven fabric, for example, a nonwoven fabric made of high melting point glass fiber, polyethylene terephthalate fiber, or the like.
  • At least one surface of the separator may include a coating layer of inorganic particles. It is also possible that the separation membrane itself is made of a coating layer of inorganic particles. Particles constituting the coating layer may have a structure combined with a binder so that an interstitial volume exists between adjacent particles.
  • the inorganic particles may be made of an inorganic material having a dielectric constant of 5 or more.
  • the inorganic particles are Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB(Mg 3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), BaTiO 3 , hafnia(HfO 2 ), SrTiO 3 , TiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, CaO, ZnO and Y 2 O 3 It may include at least one or more materials selected from the group consisting of.
  • the electrolyte may be a salt having a structure such as A + B - .
  • a + includes alkali metal cations such as Li + , Na + , and K + or ions made of combinations thereof.
  • B - is F - , Cl - , Br - , I - , NO3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , AlO 4 - , AlCl 4 - , PF 6 - , SbF 6 - , AsF 6 - , BF 2 C 2 O 4 - , BC 4 O 8 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , C 4 F 9 SO 3 - , CF 3 CF2
  • the electrolyte can also be used by dissolving it in an organic solvent.
  • organic solvent propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC) , dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone 2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone, or mixtures thereof may be used.
  • PC propylene carbonate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • DPC dipropyl carbonate
  • dimethyl sulfoxide acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidon
  • the battery can 20 is a substantially cylindrical container having an opening formed at a lower end thereof, and is made of, for example, a conductive material such as metal.
  • the material of the battery can 20 may be aluminum, for example.
  • the bottom portion of the battery can 20 provided with the open portion will be referred to as an open end.
  • a side surface (outer circumferential surface) and an upper surface of the battery can 20 may be integrally formed.
  • An upper surface (parallel to the X-Y plane) of the battery can 20 has a substantially flat shape.
  • An upper surface located on the opposite side of the open end is referred to as a closed end.
  • the battery can 20 accommodates the electrode assembly 10 through an opening formed at the bottom and also accommodates the electrolyte.
  • the battery can 20 is electrically connected to the electrode assembly 10 .
  • the battery can 20 may be electrically connected to one of the first electrode 11 and the second electrode 12 .
  • the battery can may be electrically connected to the second electrode 12 of the electrode assembly 10 .
  • the battery can 20 may have the same polarity as the second electrode 12 .
  • the battery can 20 may include a beading portion 21 and a crimping portion 22 formed at a lower end thereof.
  • the beading part 21 is located below the electrode assembly 10 .
  • the beading part 21 is formed by press fitting around the outer circumferential surface of the battery can 20 .
  • the beading part 21 prevents the electrode assembly 10, which may have a size substantially corresponding to the width of the battery can 20, from escaping through the opening formed at the lower end of the battery can 20, and the sealing body ( 30) can function as a support to be seated.
  • the crimping part 22 is formed below the beading part 21 .
  • the crimping part 22 has an extended and bent shape so as to cover the outer circumferential surface of the sealing body 30 disposed below the beading unit 21 and a part of the lower surface of the sealing body 30 .
  • the present invention does not exclude the case where the battery can 20 does not have such a beading part 21 and/or crimping part 22. That is, in the present invention, when the battery can 20 does not include the beading portion 21 and/or the crimping portion 22, the electrode assembly 10 is fixed and/or the battery can 20 is sealed, For example, it can be realized through the additional application of a part that can function as a stopper for the electrode assembly 10 . In addition, if the secondary battery 1 of the present invention includes the sealing body 30, the electrode assembly 10 is fixed and/or the battery can 20 is sealed, for example, the sealing body 30 It can be realized through additional application of a structure that can be seated and/or welding between the battery can 20 and the sealing body 30. That is, the sealing body may seal the open end of the battery can.
  • the sealing body 30 may be made of, for example, a metal material to ensure rigidity.
  • the sealing body 30 may cover an open end formed at a lower end of the battery can 20 . That is, the sealing body 30 forms the lower surface of the secondary battery 1 .
  • the sealing body 30 does not have polarity even when it is made of a metal material having conductivity. Having no polarity may mean that the sealing body 30 is electrically insulated from the battery can 20 and the electrode terminal 40 .
  • the sealing body 30 does not function as the electrode terminal 40, that is, the positive or negative terminal. Therefore, the sealing body 30 does not need to be electrically connected to the electrode assembly 10 and the battery can 20, and the material does not necessarily have to be a conductive metal.
  • the sealing body 30 When the battery can 20 of the present invention includes the beading part 21 , the sealing body 30 may be seated on the beading part 21 formed in the battery can 20 . In addition, when the battery can 20 of the present invention includes the crimping portion 22 , the sealing body 30 may be fixed by the crimping portion 22 . A sealing gasket 90 may be interposed between the sealing body 30 and the crimping portion 22 of the battery can 20 to ensure airtightness of the battery can 20 . Meanwhile, as described above, the battery can 20 of the present invention may not have the beading part 21 and/or the crimping part 22. In this case, the sealing gasket 90 is the battery can 20 It may be interposed between the structure for fixing provided on the open side of the battery can 20 and the sealing body 30 to ensure airtightness.
  • the electrode terminal 40 may be electrically connected to the other one of the first electrode 11 and the second electrode 12 . That is, the electrode terminal 40 may have a polarity opposite to that of the battery can 20 .
  • the electrode terminal 40 may be electrically connected to the first electrode 11 of the electrode assembly 10 .
  • the surface of the electrode terminal 40 may be exposed to the outside.
  • the electrode terminal 40 may be made of a conductive metal material.
  • the electrode terminal 40 may pass through, for example, a substantially central portion of a closed end formed at an upper end of the battery can 20 . A portion of the electrode terminal 40 may be exposed to the upper portion of the battery can 20 and the remaining portion may be positioned inside the battery can 20 .
  • the electrode terminal 40 may be fixed on the inner surface of the closed end of the battery can 20 by, for example, riveting.
  • the electrode terminal 40 may pass through the insulating member 60 and be coupled to the uncoated portion 11a provided on the first current collector 50 or the first electrode 11 . In this case, the electrode terminal 40 may have a first polarity.
  • the electrode terminal 40 can function as a first electrode terminal in the secondary battery 1 of the present invention.
  • the electrode terminal 40 has the first polarity
  • the electrode terminal 40 is electrically insulated from the battery can 20 having the second polarity. Electrical insulation between the electrode terminal 40 and the battery can 20 may be realized in various ways.
  • an insulating tape is provided to cover at least a portion of the uncoated portion 11a provided on the first current collector 50 or the first electrode 11, thereby preventing electrical contact with the battery can. .
  • the uncoated portion 11a and the electrode terminal 40 provided on the first current collector plate 50 or the first electrode 11 by preventing lifting at the ends of the electrode assembly by the notching pattern of the insulating tape. It is possible to prevent defects in the electrical connection of
  • the size of the battery can be increased, and high energy density can be implemented and cost can be reduced.
  • insulation may be realized by interposing a gasket 70, which will be described later, between the electrode terminal 40 and the battery can 20.
  • insulation may be realized by forming an insulating coating layer on a part of the electrode terminal 40 .
  • a method of structurally firmly fixing the electrode terminal 40 may be applied so that contact between the electrode terminal 40 and the battery can 20 is impossible.
  • a plurality of methods among the methods described above may be applied together.
  • the first current collector 50 may be coupled to an upper portion of the electrode assembly 10 .
  • the first collector plate 50 may be coupled to the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 at the top of the electrode assembly 10 .
  • the first current collector 50 may be made of a conductive metal material.
  • the first current collector 50 may have a plurality of radially formed irregularities on its lower surface.
  • the unevenness When the unevenness is formed, the unevenness may be pressed into the uncoated portion 11a provided in the first electrode 11 by pressing the first current collecting plate 50 .
  • the secondary battery 1 may not include the first current collector 50 .
  • the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 may be directly electrically connected to the electrode terminal 40 .
  • the first current collector 50 may be coupled to an end of the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 .
  • the coupling between the uncoated portion 11a of the first electrode 11 and the first current collector 50 may be performed by, for example, laser welding.
  • the laser welding may be performed by partially melting the base material of the first current collector 50, or may be performed in a state where solder for welding is interposed between the first current collector 50 and the uncoated portion 11a. there is.
  • the solder preferably has a lower melting point than that of the first current collector 50 and the uncoated portion 11a.
  • resistance welding, ultrasonic welding, etc. are possible, but the welding method is not limited thereto.
  • FIG. 9 is a view showing a schematic configuration of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • the first collector plate 50 is formed on a coupling surface formed by bending an end of the uncoated portion 11a provided in the first electrode 11 in a direction parallel to the first collector plate 50 . may be coupled to.
  • the bending direction of the uncoated portion 11a may be, for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the uncoated portion 11a has such a bent shape, the space occupied by the uncoated portion 11a is reduced, thereby improving energy density.
  • an effect of improving bonding force and reducing resistance may be obtained.
  • the insulating member 60 is a first current collector coupled to the upper portion of the electrode assembly 10 between the upper end of the electrode assembly 10 and the inner surface of the battery can 20 ( 50) and the inner surface of the battery can 20 or may be provided between the insulating tape 100 provided on top of the electrode assembly 10 and the inner surface of the battery can 20.
  • the insulating member 60 is a contact between the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 and the battery can 20, a contact between the first current collector 50 and the battery can 20, and / or prevent contact between the insulating tape 100 and the battery can 20. That is, the insulating member 60 is accommodated inside the battery can 20 and blocks electrical connection between the uncoated portion 11a provided on the first electrode 11 and the battery can 20.
  • the insulating member 60 may be made of a material having insulating performance.
  • the insulating member 60 may include a polymer material.
  • the insulating member 60 may include a U-shaped insulating member or a --shaped insulating member.
  • the gasket 70 is interposed between the battery can 20 and the electrode terminal 40 so that the battery can 20 and the electrode terminal 40 having opposite polarities contact each other. prevent becoming That is, the gasket 70 blocks electrical connection between the battery can 20 and the electrode terminal 40 . Accordingly, the upper surface of the battery can 20 having a substantially flat shape can function as a terminal of the second electrode 12 of the secondary battery 1 .
  • the second current collector 80 may be coupled to a lower portion of the electrode assembly 10 .
  • the second current collector 80 may be made of a conductive metal material.
  • the second collector plate 80 may be connected to the uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 .
  • the second current collector 80 may be electrically connected to the battery can 20 .
  • the second collector plate 80 may be interposed and fixed between the inner surface of the battery can 20 and the sealing gasket 90 .
  • the second current collector 80 may be welded to the inner wall surface of the battery can 20 .
  • the second current collector 80 may include a plurality of radially formed irregularities on one surface thereof. When the unevenness is formed, the second current collector 80 may be pressed to press-fit the unevenness into the uncoated portion 12a provided in the second electrode 12 .
  • the second current collector 80 may be coupled to an end of an uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 .
  • the coupling between the uncoated portion 12a of the second electrode 12 and the second current collector 80 may be performed by, for example, laser welding.
  • the laser welding may be performed by partially melting the base material of the second current collector 80, or may be performed in a state where solder for welding is interposed between the second current collector plate 80 and the uncoated portion 12a. there is.
  • the solder preferably has a lower melting point than that of the second current collector 80 and the uncoated portion 12a.
  • resistance welding, ultrasonic welding, etc. are possible, but the welding method is not limited thereto.
  • the second collector plate 80 has a coupling surface formed by bending an end of the uncoated portion 12a provided on the second electrode 12 in a direction parallel to the second collector plate 80. can be bonded onto.
  • a bending direction of the uncoated portion 12a provided in the second electrode 12 may be, for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the electrode assembly 10 according to the embodiment of FIG. 9 is similar to the electrode assembly 10 of the embodiment of FIG. 8 , redundant descriptions of components substantially the same as or similar to those of the previous embodiment will be omitted. , The differences from the previous embodiment will be mainly described.
  • the electrode assembly 10 may have a structure in which at least some of the uncoated portions 11a and 12a are bent toward the core.
  • at least some sections of the uncoated regions 11a and 12a may be divided into a plurality of segments.
  • the plurality of segments may have a structure in which they are overlapped in several layers while being bent toward the core.
  • the plurality of segments may be laser notched.
  • the segment pieces can be formed by a known metal foil cutting process such as ultrasonic cutting or punching.
  • the area of the first or second electrodes 11 and 12 exposed to the end of the electrode assembly or the uncoated portions 11a and 12a of the electrode is the total area of the end of the electrode assembly. It may be that the area of the core is subtracted.
  • the gap is preferably 0.2 to 4 mm.
  • the bending direction of the uncoated portions 11a and 12a may be, for example, a direction toward the winding center C of the electrode assembly 10 .
  • the uncoated portions 11a and 12a have such a bent shape, the space occupied by the uncoated portions 11a and 12a is reduced, thereby improving energy density.
  • an effect of improving bonding strength and reducing resistance may be obtained. Therefore, it is possible to increase the current applied to the battery. Accordingly, the size of the battery may be increased, and high energy density and cost reduction may be realized.
  • the secondary battery is a cylindrical secondary battery.
  • the secondary battery may include a battery can in which the jelly roll is accommodated.
  • the battery can may have a cylindrical shape, and may have a diameter of 30 mm to 55 mm and a height of 60 mm to 120 mm at both ends of the circular shape.
  • the circular diameter x height of the cylindrical battery can may be 40 mm x 60 mm, 40 mm x 80 mm, or 40 mm x 90 mm, 40 mm x 120 mm.
  • the secondary battery may be a battery cell.
  • the cylindrical battery cell is, for example, a cylindrical battery cell with a form factor ratio (defined as the diameter of a cylindrical battery cell divided by its height, i.e., the ratio of its height (H) to its diameter ( ⁇ )) greater than about 0.4.
  • a form factor ratio defined as the diameter of a cylindrical battery cell divided by its height, i.e., the ratio of its height (H) to its diameter ( ⁇ )
  • the form factor means a value representing the diameter and height of a cylindrical battery cell.
  • Cylindrical battery cells may be, for example, 46110 cells, 48750 cells, 48110 cells, 48800 cells, 46800 cells, or 46900 cells.
  • the first two numbers indicate the diameter of the cell
  • the next two numbers indicate the height of the cell
  • the last number 0 indicates that the cross section of the cell is circular.
  • a battery cell according to an embodiment of the present invention may be a cylindrical battery cell having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 46 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.
  • a battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 48 mm, a height of about 75 mm, and a form factor ratio of 0.640.
  • a battery cell according to another embodiment may be a substantially cylindrical battery cell having a diameter of about 48 mm, a height of about 110 mm, and a form factor ratio of 0.418.
  • a battery cell according to another embodiment may be a substantially cylindrical battery cell having a diameter of about 48 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of 0.600.
  • a battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell having a diameter of about 46 mm, a height of about 80 mm, and a form factor ratio of 0.575.
  • a battery cell according to another embodiment may be a cylindrical battery cell having a substantially cylindrical shape, a diameter of about 46 mm, a height of about 90 mm, and a form factor ratio of 0.511.
  • battery cells having a form factor ratio of approximately 0.4 or less have been used. That is, conventionally, for example, 18650 cells, 21700 cells, etc. have been used. For an 18650 cell, its diameter is approximately 18mm, its height is approximately 65mm, and the form factor ratio is 0.277. For a 21700 cell, its diameter is approximately 21 mm, its height is approximately 70 mm, and the form factor ratio is 0.300.
  • Another embodiment of the present invention provides a battery module and a battery pack including the secondary battery according to the above-described embodiment.
  • the secondary battery according to the above-described embodiment may be used to manufacture the battery pack.
  • 15 is a diagram showing a schematic configuration of a battery pack including the secondary battery of FIG. 6 .
  • a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention includes an assembly to which secondary batteries 1 are electrically connected and a pack housing 2 accommodating them.
  • the secondary battery 1 is a battery cell according to the above-described embodiment.
  • parts such as bus bars, cooling units, and external terminals for electrically connecting the cylindrical secondary batteries 1 are omitted.
  • the battery pack 3 may be mounted in a vehicle.
  • the vehicle may be, for example, an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a plug-in hybrid vehicle. Vehicles include four-wheeled vehicles or two-wheeled vehicles.
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle including the battery pack of FIG. 15 .
  • a vehicle 5 according to an embodiment of the present invention includes a battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
  • the vehicle 5 operates by receiving power from the battery pack 3 according to an embodiment of the present invention.
  • a negative electrode anode current collector: Cu foil, negative electrode active material: 50 parts by weight of each of artificial graphite and natural graphite
  • a sheet-type polyethylene separator a cathode (anode current collector: Al foil, active material: LiCoO 2 ) and the polyethylene separator are sequentially laminated
  • An electrode assembly was prepared by winding. The diameter of the end perpendicular to the winding axis of the electrode assembly is 45 mm.
  • An insulating tape made of polyimide having a notching pattern (notching pattern shape: trapezoidal, flag shape: triangle) was attached to cover the anode uncoated portion exposed to the side surface of the electrode assembly and the end portion of the electrode assembly.
  • the insulating tape having the notched pattern includes a portion covering the side surface and a portion covering the end portion of the electrode assembly, each having a length of 7 mm and a thickness of 17.5 ⁇ m (fabric: 12.5 ⁇ m, adhesive layer: 5 ⁇ m). did
  • the insulating tapes did not overlap each other.
  • the area covered by the insulating tape at the end of the electrode assembly was calculated according to Experimental Example 1 described below, and the insulating tape covered about 26.7% of the positive electrode non-coated area at the end of the electrode assembly.
  • a jelly roll was manufactured to include an insulating member (a-shaped insulating member) covering a part of the end and side of the electrode assembly at the end side of the electrode assembly to which the insulating tape was attached.
  • ethylene carbonate (EC): ether methyl carbonate (EMC) was mixed at a volume ratio of 30: 70 to obtain LiPF6
  • EC ethylene carbonate
  • EMC ether methyl carbonate
  • An electrode terminal was riveted through a through hole formed in the bottom of the battery can, and a gasket was provided between the electrode terminal and the outer diameter of the through hole to prepare a riveting structure of the electrode terminal, and the jelly in a secondary battery including the same.
  • the negative electrode of the roll and the battery can were electrically connected, the positive electrode and the electrode terminal were electrically connected, and the sealing body was prepared to be insulated from the battery can.
  • a jelly roll and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that an insulating tape having a thickness of 22.5 ⁇ m (fabric: 12.5 ⁇ m, adhesive layer: 10 ⁇ m) having a notched pattern was attached.
  • Example except for attaching an insulating tape having a thickness of 30 ⁇ m (fabric: 25 ⁇ m, adhesive layer: 5 ⁇ m) without a notching pattern to cover the side surface of the electrode assembly and at least a portion of the end of the electrode assembly.
  • a jelly roll and a secondary battery were prepared in the same manner as in 1.
  • a jelly roll and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that an insulating tape having a thickness of 17.5 ⁇ m (fabric: 12.5 ⁇ m, adhesive layer: 5 ⁇ m) without a notching pattern was attached.
  • a jelly roll and a secondary battery were manufactured in the same manner as in Comparative Example 1, except that an insulating tape having a thickness of 22.5 ⁇ m (fabric: 12.5 ⁇ m, adhesive layer: 10 ⁇ m) without a notching pattern was attached.
  • FIG. 10 is a view showing the ends of the electrode assembly in order to calculate the area covered by the insulating tape on the ends of the electrode assembly.
  • the area where the insulating tape covers the first electrode or the second electrode exposed at the end of the electrode assembly or the uncoated portion 11a of the electrode is calculated as follows.
  • the diameter (D) of the end portion perpendicular to the winding axis of the electrode assembly, the length (120d) of the portion covering the end portion of the electrode assembly in the insulating tape, and the winding core diameter (Cd) are indicated as follows.
  • Notching pattern area ratio (the area of the notching pattern to the total area of the tape) 20 to 80 %
  • the area covered by the insulating tape having the notched patterns of Examples 1 and 2 covering the end of the electrode assembly was calculated as follows.
  • the adhesive strength of the insulating tape is determined by compressing the adhesive layer of the insulating tape on the SUS304 substrate by reciprocating once with a 2kg rubber roller, leaving it at 23 ° C for 20 minutes, and then removing the backplate film from the colored polyimide at a 180 ° angle and 300 mm / min.
  • the peeling rate was measured using a texture analyzer (Stable Micro Systems).
  • the lifting degree and lifting confirmation of the jelly roll measured the height of the insulating tape lifted from the end of the electrode assembly, and when the height of the insulating tape lifted from the end of the electrode assembly of the jelly roll was 2 mm or more ⁇ , 1 mm to 2 mm In the case of ⁇ , in the case of 1 mm or less, it was indicated as X, which are shown in Table 1 below.
  • the lifting confirmation of Example 1 is shown in FIG. 11, the lifting confirmation of Comparative Example 1 is shown in FIG. 12, and the lifting confirmation of Comparative Example 3 is shown in FIG. 13, respectively.
  • the lifting confirmation of Example 2 may be the same as in FIG. 11 even though the degree of lifting compared to Example 1 is not visually distinguished, and the lifting confirmation of Comparative Example 2 is as shown in FIG. 12 and FIG. can be the same
  • Example 2 tape notching X X X O O O Fabric thickness ( ⁇ m) 25 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 Adhesive layer thickness ( ⁇ m) 5 5 10 5 10 Adhesion (gf/25mm) (Avg.) 479 457 703 457 703 Lifting degree (mm) 2.5 to 3.0 2 1.0 to 1.5 less than 1 less than 1 check for excitation ⁇ ⁇ ⁇ X X
  • Examples 1 and 2 include an insulating tape having a notching pattern according to the present invention, compared to Comparative Examples 1 to 3 including an insulating tape without the notching pattern. It was confirmed that there was little lifting at the end of the electrode assembly of the roll. Therefore, in Examples 1 and 2, compared to Comparative Examples 1 to 3, it is possible to prevent a defect in electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part by preventing lifting at the end of the electrode assembly.
  • Examples 1 and 2 have a difference in the thickness of the insulating tape, especially the thickness of the adhesive layer, and Example 2 has a thickness of the adhesive layer twice as thick as that of Example 1, so the adhesive strength is high and there is little lifting at the end of the electrode assembly. I was able to confirm.
  • Comparative Examples 1 and 2 there is a difference in the thickness of the insulating tape, especially the thickness of the fabric layer, and Comparative Example 2 has a fabric thickness of 1/2 that of Comparative Example 1 and has a small adhesive force, but it was confirmed that the lifting degree was improved. As a result, it can be seen that the degree of lifting is improved by using an insulating tape having a thick adhesive layer compared to the thickness of the fabric.
  • Example 1 and Comparative Example 2 and Example 2 and Comparative Example 3 each have the same thickness of the fabric and adhesive layer in the insulating tape, but there is a difference only in whether or not they are notched. It can be seen that the lifting of the ends of the electrode assembly is improved in Examples 1 and 2, compared to Comparative Examples 2 and 3, thereby preventing defects in electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part.
  • the insulating tape having the notching pattern can be better attached to the end of the electrode assembly, and specifically, the thinner the thickness of the fabric of the insulating tape, the more advantageous it is, and the thicker the thickness of the adhesive layer of the insulating tape. It can be seen that better sticking is possible at the end of the electrode assembly.
  • Example 1 the thickness of the fabric of the insulating tape was reduced by about 50% compared to Comparative Example 1, and the thickness of the adhesive layer was increased by about 150%, that is, the thickness of the fabric of the insulating tape was thin, and the adhesive of the insulating tape It was confirmed that the thickness of the layer was advantageous for adhesion at the end of the electrode assembly.
  • the AC resistance of the secondary battery was measured at room temperature using a battery tester (Hioki's battery tester BT3554-51 equipment). In the battery tester, two leads were measured by contacting the positive terminal part (riveted electrode terminal) and the negative terminal part (battery can), respectively.
  • AC resistance measurement of a secondary battery is to measure the internal resistance by an alternating current method, and is a method of measuring the battery resistance by applying a minute alternating current signal to the battery. By measuring this, a defect in the electrical connection between the electrode tab part and the electrode terminal part can be indirectly confirmed.
  • AC resistance of the secondary batteries according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 was measured 10 times and averaged, and the results are shown in Table 2 and FIG. 14 .
  • Example 2 1 time 1.41 1.42 1.39 1.33 1.32 Episode 2 1.36 1.42 1.39 1.34 1.35 3rd time 1.42 1.35 1.33 1.35 1.33 4 times 1.54 1.42 1.39 1.33 1.35 5 times 1.39 1.37 1.34 1.31 1.32 6 times 1.46 1.36 1.34 1.33 1.32 7 times 1.44 1.46 1.42 1.36 1.35 8 times 1.5 1.48 1.44 1.32 1.33 9 times 1.44 1.42 1.39 1.36 1.36 10 times 1.41 1.38 1.35 1.35 1.34 average 1.437 1.408 1.378 1.338 1.337 Standard Deviation 0.053 0.043 0.037 0.017 0.015
  • Example 1 includes an insulating tape having a notching pattern according to the present invention and having a relatively thin thickness. Comparative Example 1 including an insulating tape having a relatively thick thickness without having the notching pattern It was confirmed that the contrast AC resistance value was low.
  • Comparative Examples 1 and 2 there is a difference in the thickness of the insulating tape, especially the thickness of the fabric layer, and Comparative Example 2 has a fabric thickness of 1/2 that of Comparative Example 1 and has a small adhesive force, but it was confirmed that the AC resistance was improved. From this, it can be seen that the use of an insulating tape having a thick adhesive layer compared to the thickness of the fabric improves the AC resistance.
  • Comparative Examples 2 and 3 have higher AC resistance values than Examples 1 and 2, including the insulating tape without a notching pattern, even if the thickness of the fabric and adhesive layer is the same as that of the insulating tape of Examples 1 and 2, respectively. I was able to confirm.

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연테이프를 포함하고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮는 영역에 구비된 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 젤리롤 및 이를 포함하는 이차 전지, 전지 모듈 및 배터리 팩을 제공한다.

Description

절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
본 출원은 2021년 11월 19일 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2021-0160779호의 출원일의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차 전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.5V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
본 발명은 고에너지 밀도 구현이 가능한 젤리롤 및 이차 전지를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 하나의 목적은 상기와 같은 젤리롤을 구현하기 위한 절연테이프를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연테이프를 포함하고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮는 영역에 구비된 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 젤리롤을 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부 및 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 부착하기 위한 절연테이프로서, 적어도 하나의 가장자리부에 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 절연테이프를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 젤리롤을 포함하는 이차 전지를 제공한다.
기존의 절연테이프를 사용하여 전극 조립체의 측면과 단부를 모두 덮도록 하는 경우, 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부에서 절연테이프가 중첩되는 부분이 발생하게 되며, 이에 의하여 단차가 생겨 전극 조립체의 단부측에 위치하는 부품들 사이에 들뜸 현상이 발생할 수 밖에 없다. 들뜸 현상이 발생하는 경우 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량이 발생할 수 있다.
본 발명의 실시상태들에 따르면, 전극 조립체의 단부에서 절연테이프가 중첩되는 영역을 최소화하거나, 바람직하게는 없도록 함으로써 상기 전극 조립체의 단부측에 구비되는 다른 부품, 예컨대 추가의 절연부재 또는 집전판과 전극 조립체 단부 사이의 공간이 생기는 들뜸 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 상기 전극 탭부를 전극 단자부와 직접 또는 집전판을 통하여 전기적 연결을 하기 위한 용접을 하는 경우 용접 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 전극 조립체 단부에서의 들뜸 문제를 해결함으로써, 전극 조립체에 포함되는 전극의 탭 구조를 집전체 상에 전극 활물질을 코팅하지 않은 무지부로 형성함으로써 전지에 인가되는 전류를 증가하게 할 수 있다. 이에 의하여, 전지 크기를 증가시킬 수 있으며, 고에너지 밀도 구현과 비용 절감이 가능하다.
도 1은 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측)를 전극 조립체의 단부에서 비교한 사진이다.
도 2는 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측)를 전극 조립체의 측면에서 비교한 사진이다.
도 3은 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측), 전극 조립체의 상면에 추가의 절연부재를 위치시켰을 때 들뜸 현상의 발생 여부를 비교한 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연테이프의 노칭 패턴 형상 및 절연테이프 부착 후의 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 이차 전지의 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도이고, (a)는 ㄷ자형 절연부재, (b)는 ㅡ자형 절연부재를 포함하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 이차 전지에 포함된 전극 조립체의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 면적을 계산하기 위하여 전극 조립체의 단부를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 1의 들뜸 확인을 나타내고, 도 12는 비교예 1의 들뜸 확인을 나타내며, 도 13은 비교예 3의 들뜸 확인을 각각 나타내는 사진이다.
도 14는 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 AC 저항 측정값을 비교한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 6의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 16은 도 15의 배터리 팩을 포함하는 자동차의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
1: 이차 전지
2: 팩 하우징
3: 배터리 팩
5: 자동차
10: 전극 조립체
10': 젤리롤
C: 권심부
Cd: 권심부 직경
11: 제1 전극
11a: 무지부
11b: 유지부
12: 제2 전극
12a: 무지부
12b: 유지부
13: 분리막
20: 전지 캔
21: 비딩부
22: 크림핑부
30: 밀봉체
40: 전극 단자
45: 관통 홀
50: 제1 집전판
60: 절연부재
70: 가스켓
80: 제2 집전판
90: 실링 가스켓
100: 절연테이프
100': 절연테이프 들뜸 부위
110: 절연테이프에서 전극 조립체의 측면을 덮는 부분
120: 절연테이프에서 전극 조립체의 단부를 덮는 부분
120d: 절연테이프에서 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 길이
130: 노칭 패턴의 형상
140: 플래그 형상
D: 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부의 직경
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연테이프를 포함하고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮는 영역에 구비된 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 젤리롤을 제공한다.
상기 절연테이프의 노칭 패턴이란 절연테이프의 가장자리로부터 잘려져 홈부가 형성된 패턴을 의미한다.
상기 전극 조립체의 단부란 전극 조립체의 권취축의 수직방향에서의 단부를 의미하고, 전극 조립체의 측면이란 전극 조립체의 외면 중 권취축에 수평한 면을 의미한다. 상기 절연테이프의 노칭 패턴에 의하여 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮는 영역에서 절연테이프가 서로 중첩되는 영역을 최소화할 수 있다. 이에 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 조립체가 전지 캔 내에 컴팩트하게 팩킹될 수 있다. 뿐만 아니라, 전지의 특성상 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있고, 이에 저항이 낮아져서 높은 에너지 밀도를 유지할 수 있다.
상기 전극 탭부는 상기 전극 조립체의 제1 전극 탭부 또는 양극 탭부, 즉 제1 전극 무지부 또는 양극 무지부일 수 있다. 상기 전극 단자부는 제1 전극 단자부 또는 양극 단자부일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 전체 면적 중 상기 절연테이프끼리 서로 중첩되는 면적이 10% 이하이다.
상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 전체 면적 중 상기 절연테이프끼리 서로 중첩되는 면적이 9% 이하, 8% 이하, 또는 7% 이하일 수 있으며, 더 바람직하게는 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 영역에서 상기 절연테이프끼리 서로 중첩되지 않을 수 있다.
도 1은 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측)를 전극 조립체의 단부에서 비교한 사진이다. 좌측의 사진에서는 절연테이프가 중첩된 부분(원으로 표시)이 관찰되나, 우측의 사진에서는 절연테이프의 중첩이 발생하지 않는다.
도 2는 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측)를 전극 조립체의 측면에서 비교한 사진이다. 좌측의 사진에서는 절연테이프가 중첩된 부분에 의하여 단차(원으로 표시)가 관찰되나, 우측의 사진에서는 절연테이프의 중첩에 의한 단차가 발생하지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 2 이상의 노칭 패턴을 갖고, 인접한 2개의 노칭 패턴 사이에 구비된 플래그 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 플래그 형상은 상기 절연테이프가 전극 조립체의 측면에서 연장되어 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 영역에 구비될 수 있으며, 이들 플래그 형상은 전극 조립체의 단부에서 서로 겹치지 않도록 하는데 유리하다. 상기 플래그 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 전극 조립체의 단부에서 서로 겹치지 않도록 하는 것이라면 본 발명에 채용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프의 노칭 패턴의 형상은 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나이다.
상기 노칭 패턴의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 절연테이프가 상기 전극 조립체의 단부에서 서로 겹치지 않도록 하는 것이라면 본 발명에 채용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연테이프의 노칭 패턴 형상 및 절연테이프 부착 후의 상태를 나타내는 도면이다.
일 예로, 상기 노칭 패턴 형상(130)이 사다리꼴이고, 상기 플래그 형상(140)은 삼각형이며, 상기 전극 조립체의 단부에서 구비된 절연테이프의 형상은 삼각형인 것을 도시(위)한다. 다른 일 예로, 상기 노칭 패턴(130) 형상이 사다리꼴이고, 상기 플래그 형상(140)은 사다리꼴이며, 상기 전극 조립체의 단부에서 구비된 절연테이프(120)의 형상은 사다리꼴인 것을 도시(아래)한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 집전체 및 상기 접전체 상에 구비된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 집전체는 상기 전극 활물질층이 구비되지 않은 무지부를 포함하며, 상기 전극 조립체의 측면에 상기 무지부의 적어도 일부가 노출되고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 측면의 무지부를 덮도록 구비된다.
상기 전극 조립체의 측면에 구비된 무지부의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용될 수 있다.
상기 절연테이프는 무지부를 덮도록 구비됨으로써, 전지 캔과의 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연테이프의 노칭 패턴에 의하여 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부에 노출된 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 5% 내지 60%를 덮도록 구비된다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극 조립체의 단부에 상기 무지부의 적어도 일부가 노출되고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 무지부의 5% 내지 60%를 덮도록 구비된다.
상기 전극 조립체의 단부에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극이 노출될 수 있고, 구체적으로, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극에 전극 활물질층이 구비되지 않은 상기 무지부의 적어도 일부가 노출될 수 있다.
상기 전극 조립체의 단부에 구비된 무지부의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용될 수 있으며, 후술되는 바와 같이, 상기 전극 조립체의 단부 측에 구비된 집전판을 더 포함하여 전기적으로 연결될 수 있다.
이에 상기 전극 조립체의 단부에 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 상기 무지부 및/또는 이에 연결된 집전판의 적어도 일부가 노출될 수 있다.
상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극, 또는 상기 무지부의 5% 내지 60%를 덮도록 구비된다는 것은 상기 전극 조립체의 단부의 외주면에서부터 노출된 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극, 또는 상기 무지부의 5% 내지 60%를 덮는 것을 의미할 수 있다.
상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극, 또는 상기 무지부의 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 또는 25% 이상을 덮도록 구비될 수 있다.
상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극, 또는 상기 무지부의 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 또는 35% 이하를 덮도록 구비될 수 있다.
상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 무지부, 및/또는 이에 연결된 집전판의 5% 내지 60%를 덮도록 구비됨으로써, 전지 캔과의 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연테이프의 노칭 패턴에 의하여 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛이다.
상기 절연테이프의 두께는 10 ㎛ 이상, 13 ㎛ 이상, 15 ㎛ 이상, 또는 17 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 절연테이프의 두께는 100 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 60 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 또는 30 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 범위를 만족하는 경우, 상기 절연테이프는 무지부를 덮어 전지 캔과의 전기적 접촉을 방지할 수 있으며, 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 원단 및 점착층을 포함하고, 상기 원단의 두께는 3 ㎛ 내지 25 ㎛ 이고, 상기 점착층의 두께는 2 ㎛ 내지 20 ㎛이다.
상기 절연테이프는 원단 및 점착층을 포함할 수 있고, 상기 원단 및 점착층을 포함한 상기 절연테이프의 두께는 15 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 25 ㎛ 이상, 또는 30 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 원단 및 점착층을 포함한 상기 절연테이프의 두께는 90 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이하, 또는 60 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 절연테이프의 원단의 두께는 5 ㎛ 이상, 7 ㎛ 이상, 9 ㎛ 이상, 또는 11 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 절연테이프의 원단의 두께는 23 ㎛ 이하, 21 ㎛ 이하, 19 ㎛ 이하, 또는 17 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 절연테이프의 점착층의 두께는 4 ㎛ 이상, 6 ㎛ 이상, 8 ㎛ 이상, 또는 10 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 절연테이프의 점착층의 두께는 18 ㎛ 이하, 16 ㎛ 이하, 14 ㎛ 이하, 또는 12 ㎛ 이하일 수 있다.
상기 범위를 만족하는 경우, 상기 전극 조립체의 단부에서 상기 노칭 패턴을 갖는 상기 절연테이프가 더 잘 붙을 수 있으며, 구체적으로 상기 절연테이프의 원단의 두께는 얇을수록 유리할 수 있고, 상기 절연테이프의 점착층의 두께는 두꺼울수록 상기 전극 조립체의 단부에서 더 잘 달라붙을 수 있다.
특히, 상기 절연테이프는 기존의 경우 대비 상기 원단의 두께는 약 50% 감소한 것일 수 있으며, 상기 점착층의 두께는 약 150% 증가된 것일 수 있다. 상기 범위에서 상기 절연테이프는 기존의 경우에 대비하여, 상기 절연테이프의 원단의 두께는 얇고, 상기 절연테이프의 점착층의 두께는 두꺼워서 상기 전극 조립체의 단부에서 접착에 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene Terephthalate) 로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함한다. 그 외에도 상기 절연테이프의 재료는 전해액에 의하여 용출되거나 부풀거나 부반응을 일으키지 않는 절연 소재라면 특별히 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극 조립체의 단부측에 구비된 집전판을 더 포함하고, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 영역에서 상기 집전판은 상기 절연테이프와 상기 전극 조립체 사이에 위치하거나, 상기 집전판은 전극 조립체가 상기 절연테이프에 대향하는 면의 반대면인 타단부 측에 위치할 수 있다.
상기 전극 조립체의 단부측에 구비된 집전판 중에서 상기 절연테이프와 상기 전극 조립체 사이에 위치하는 집전판은 제1 집전판일 수 있고, 상기 전극 조립체의 상기 절연테이프에 대향하는 면의 반대면인 타단부에 위치하는 집전판은 제2 집전판일 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 집전판은 상기 무지부와 전기적으로 연결되며, 반대면으로는 전극 단자와도 전기적으로 연결될 수 있다. 이 때, 노칭 패턴에 의한 절연테이프를 구비함으로써 상기 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 단자부의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있으며, 용접 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전극 조립체의 단부측에 상기 전극 조립체의 단부 또는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 측면의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연부재를 더 포함할 수 있다.
상기 절연부재는 인슐레이터일 수 있으며, 상기 인슐레이터는 젤리롤 전극 탭부와 전지 캔과의 전기적 접촉을 막아 전극의 단락을 방지할 수 있다.
상기 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우에 전극 조립체의 단부에서 절연테이프가 중첩되는 영역을 최소화하여 상기 절연부재와의 간격을 좁힐 수 있으며, 상기 전극 탭부와 상기 전극 단자부와의 전기적 연결의 불량을 방지할 수 있다.
도 3은 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우(좌측)와 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우(우측), 전극 조립체의 상면에 추가의 절연부재를 위치시켰을 때 들뜸 현상의 발생 여부를 비교한 것이다.
노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 부착한 경우의 절연부재의 들뜸 현상이 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 부착한 경우보다 크게 나타났다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도이고, (a)는 ㄷ자형 절연부재, (b)는 ㅡ자형 절연부재를 포함하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 7 (a)를 참조하는 경우, 일 실시상태에 따르면 상기 절연부재(60)는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 측면의 적어도 일부를 덮도록 구비될 수 있으며, 상기 절연부재(60)는 예컨대, ㄷ자형 절연부재일 수 있다.
도 7 (b)를 참조하는 경우, 다른 실시상태에 따르면 상기 절연부재(60)는 전극 조립체의 단부측에 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 구비될 수 있으며, 상기 절연부재(60)는 예컨대, ㅡ자형 절연부재일 수 있다.
상기 절연부재(60)를 포함하는 경우, 상기 노칭 패턴을 갖는 절연테이프(100)를 부착할 때 전극 조립체의 단부에서 절연테이프가 중첩되는 영역을 최소화하여 상기 절연부재(60)와의 간격을 좁힐 수 있으며, 상기 전극 탭부와 상기 전극 단자부와의 들뜸 현상을 방지하여, 전기적 연결의 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부 및 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 부착하기 위한 절연테이프로서, 적어도 하나의 가장자리부에 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 절연테이프를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 절연테이프는 2 이상의 노칭 패턴을 갖고, 인접한 2개의 노칭 패턴 사이에 구비된 플래그 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나이고, 상기 절연테이프의 노칭 패턴의 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나이다.
여기서, 절연테이프의 형상, 두께, 재료 및 노칭 패턴의 구조 등과 관련해서는 전술한 젤리롤과 관련하여 기재한 설명이 적용될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 젤리롤; 상기 젤리롤을 수납하는 일측에 개방부를 갖는 전지 캔; 상기 전지 캔의 바닥에 형성된 관통 홀을 통해 리벳팅된 전극 단자; 상기 전극 단자와 상기 관통 홀의 외경 사이에 구비된 가스켓; 및 상기 전지 캔의 개방부를 밀봉하는 밀봉체를 포함하는 것인 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 전지 캔과 전기적으로 연결되며, 상기 밀봉체는 상기 전지 캔으로부터 절연 가능하다.
여기서, 이차 전지에 포함되는 젤리롤에 포함되는 절연테이프의 형상, 두께, 재료 및 노칭 패턴의 구조 등과 관련해서는 전술한 젤리롤과 관련하여 기재한 설명이 적용될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 양극 및 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 이차 전지의 종단면도이며, 도 8은 도 5의 이차 전지에 포함된 전극 조립체의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 전극 조립체(10), 전지 캔(20), 밀봉체(30) 및 전극 단자(40)를 포함한다. 상기 젤리롤은 상기 전극 조립체(10)를 포함할 수 있다. 상기 이차 전지(1)는, 상술한 구성요소들 이외에도 추가적으로 제1 집전판(50) 및/또는 절연부재(60) 및/또는 가스켓(70) 및/또는 제2 집전판(80) 및/또는 실링 가스켓(90)을 더 포함할 수도 있다.
도 5, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 전극 조립체(10)는, 양극인 제1 전극(11), 음극인 제2 전극(12), 제1 전극(11)과 제2 전극(12) 사이에 개재되는 분리막(13)을 포함한다. 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)은 쉬트 형상을 가질 수 있다. 상기 전극 조립체(10)는, 예를 들어 젤리-롤(jellyroll) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 전극 조립체(10)는, 제1 전극(11), 분리막(13), 제2 전극(12), 분리막(13)을 순차적으로 적어도 1회 적층하여 형성된 적층체를 권취 중심(C)을 기준으로 하여 권취시킴으로써 제조될 수 있다. 이 경우, 상기 전극 조립체(10)의 외주면 상에는 전지 캔(20)과의 절연을 위해 추가적인 분리막(13)이 구비될 수 있다.
상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)은, 장변 단부에 활물질층이 코팅되지 않은 무지부(11a, 12a)를 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12)은, 상기 무지부(11a, 12a)를 제외한 영역에 활물질층이 코팅되어 있는 유지부(11b, 12b)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 전극(11)은, 제1 전극 집전체 및 제1 전극 집전체의 일 면 또는 양 면 상에 도포된 제1 전극 활물질을 포함한다. 제1 전극 집전체 상에 제1 전극 활물질이 도포된 영역을, 제1 전극(11)에 구비된 유지부(11b)로 칭한다. 상기 제1 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 일 측 단부에는 제1 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부(11a)가 존재할 수 있다. 상기 무지부(11a)의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용된다. 즉, 상기 무지부(11a)는, 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)으로서 기능한다. 상기 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)는, 전지 캔(20) 내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한방향) 상부에 구비된다. 상기 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a) 및 유지부(11b)의 경계에는 추가로 절연층이 더 구비될 수 있다. 상기 절연층은 분리막이 수축되더라도 전극의 단락의 방지하는 효과가 있다.
상기 제2 전극(12)은, 제2 전극 집전체 및 제2 전극 집전체의 일 면 또는 양면 상에 도포된 제2 전극 활물질을 포함한다. 제2 전극 집전체 상에 제2 전극 활물질이 도포된 영역을, 제2 전극(12)에 구비된 유지부(12b)로 칭한다. 상기 제2 전극 집전체의 폭 방향(Z축에 나란한 방향) 타 측 단부에는 제2 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부(12a)가 존재할 수 있다. 상기 무지부(12a)의 적어도 일부는 그 자체로서 전극 탭으로서 사용된다. 즉, 상기 무지부(12a)는, 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)으로서 기능한다. 상기 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)는, 전지 캔(20)내에 수용된 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향) 하부에 구비된다.
상기 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)와, 상기 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)는, 서로 반대 방향으로 돌출된 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)는 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)의 상부를 향해 돌출되며, 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)는 전극 조립체(10)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)의 하부를 향해 돌출될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극에 구비된 무지부(11a) 및 제2 전극에 구비된 무지부(12a)는, 전극 조립체(10)의 폭 방향, 즉 이차 전지(1)의 높이 방향(Z축에 나란한 방향)을 따라 서로 반대 방향으로 연장 돌출된 형태일 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 제1 전극은 양극 및 상기 제2 전극은 음극일 수 있다.
본 발명에 있어서, 양극판에 코팅되는 양극 활물질과 음극판에 코팅되는 음극 활물질은 당업계에 공지된 활물질이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 양극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용할 수 있다.
일 예에서, 양극 활물질은 일반 화학식 A[AxMy]O2+z(A는 Li, Na 및 K 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M은 Ni, Co, Mn, Ca, Mg, Al, Ti, Si, Fe, Mo, V, Zr, Zn, Cu, Al, Mo, Sc, Zr, Ru, 및 Cr에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; x ≥ 0, 1 ≤ x+y ≤ 2, -0.1 ≤ z ≤ 2; x, y, z 및 M에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨)로 표시되는 알칼리 금속 화합물을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 양극 활물질은 US6,677,082, US6,680,143 등에 개시된 알칼리 금속 화합물 xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1은 평균 산화 상태 3을 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 평균 산화 상태 4를 갖는 적어도 하나 이상의 원소를 포함; 0≤x≤1)일 수 있다.
또 다른 예에서, 양극 활물질은, 일반 화학식 LiaM1 xFe1-xM2 yP1-yM3 zO4-z(M1은Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M2는 Ti, Si, Mn, Co, Fe, V, Cr, Mo, Ni, Nd, Al, Mg, Al, As, Sb, Si, Ge, V 및 S에서 선택된 적어도 하나 이상의 원소를 포함; M3는 F를 선택적으로 포함하는 할로겐족 원소를 포함; 0 < a ≤ 2, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y < 1, 0 ≤ z < 1; a, x, y, z, M1, M2, 및 M3에 포함된 성분의 화학량론적 계수는 화합물이 전기적 중성을 유지하도록 선택됨), 또는 Li3M2(PO4)3[M은 Ti, Si, Mn, Fe, Co, V, Cr, Mo, Ni, Al, Mg 및 Al에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함]로 표시되는 리튬 금속 포스페이트일 수 있다.
바람직하게, 양극 활물질은 1차 입자 및/또는 1차 입자가 응집된 2차 입자를 포함할 수 있다.
음극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 사용 가능하다.
일 예에서, 음극 활물질은 탄소재, 리튬금속 또는 리튬금속화합물, 규소 또는 규소화합물, 주석 또는 주석 화합물 등을 사용할 수 있다. 전위가 2V 미만인 TiO2, SnO2와 같은 금속 산화물도 음극 활물질로 사용 가능하다. 탄소재로는 저결정 탄소, 고결정성 탄소 등이 모두 사용될 수 있다.
분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체, 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름을 단독으로 또는 이들을 적층하여 사용할 수 있다. 다른 예시로서, 분리막은 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있다.
분리막의 적어도 한 쪽 표면에는 무기물 입자의 코팅층을 포함할 수 있다. 또한 분리막 자체가 무기물 입자의 코팅층으로 이루어지는 것도 가능하다. 코팅층을 구성하는 입자들은 인접하는 입자 사이 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 존재하도록 바인더와 결합된 구조를 가질 수 있다.
무기물 입자는 유전율이 5이상인 무기물로 이루어질 수 있다. 비제한적인 예시로서, 상기 무기물 입자는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), BaTiO3, hafnia(HfO2), SrTiO3, TiO2, Al2O3, ZrO2, SnO2, CeO2, MgO, CaO, ZnO 및 Y2O3로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
전해질은 A+B-와 같은 구조를 갖는 염일 수 있다. 여기서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함한다. 그리고 B-는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3-, N(CN)2-, BF4 -, ClO4 -, AlO4 -, AlCl4 -, PF6 -, SbF6 -, AsF6 -, BF2C2O4 -, BC4O8 -, (CF3)2PF4 -, (CF3) 3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, C4F9SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2 (CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 음이온을 포함한다.
전해질은 또한 유기 용매에 용해시켜 사용할 수 있다. 유기 용매로는, 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(ethylenecarbonate, EC), 디에틸카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디프로필카보네이트(dipropyl carbonate, DPC), 디메틸설프옥사이드 (dimethyl sulfoxide), 아세토니트릴 (acetonitrile), 디메톡시에탄 (dimethoxyethane), 디에톡시에탄 (diethoxyethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC), 감마 부티로락톤(γbutyrolactone) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 하단에 개방부가 형성된 대략 원통형의 수용체로서, 예를 들어 금속과 같은 도전성을 갖는 재질로 이루어진다. 상기 전지 캔(20)의 재질은, 예를 들어 알루미늄일 수 있다. 개방부가 구비된 상기 전지 캔(20)의 바닥부를 개방단(opened end)이라고 칭하기로 한다. 상기 전지 캔(20)의 측면(외주면)과 상면은 일체로 형성될 수 있다. 상기 전지 캔(20)의 상면(X-Y 평면에 나란한 면)은 대략 플랫(flat)한 형태를 갖는다. 상기 개방단의 반대편에 위치하는 상면을 폐쇄단(closed end)이라고 칭하기로 한다. 상기 전지 캔(20)은, 하방에 형성된 개방부를 통해 전극 조립체(10)를 수납하며, 전해질도 함께 수용한다.
상기 전지 캔(20)은, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결된다. 상기 전지 캔(20)은, 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12) 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어 상기 전지 캔은 전극 조립체(10)의 제2 전극(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 전지 캔(20)은, 제2 전극(12)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 전지 캔(20)은, 그 하단에 형성된 비딩부(21) 및 크림핑부(22)를 구비할 수 있다. 상기 비딩부(21)는, 전극 조립체(10)의 하부에 위치한다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 외주면 둘레를 압입하여 형성된다. 상기 비딩부(21)는, 전지 캔(20)의 폭과 대략 대응되는 사이즈를 가질 수 있는 전극 조립체(10)가 전지 캔(20)의 하단에 형성된 개방부를 통해 빠져나오지 않도록 하며, 밀봉체(30)가 안착되는 지지부로서 기능할 수 있다.
상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하부에 형성된다. 상기 크림핑부(22)는, 비딩부(21)의 하방에 배치되는 밀봉체(30)의 외주면, 그리고 밀봉체(30)의 하면의 일부를 감싸도록 연장 및 절곡된 형태를 갖는다.
다만, 본 발명은, 전지 캔(20)이 이러한 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않는 경우를 배제하지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서 전지 캔(20)이 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않는 경우, 전극 조립체(10)의 고정 및/또는 전지 캔(20)의 밀봉은, 예를 들어 전극 조립체(10)에 대한 스토퍼로서 기능할 수 있는 부품의 추가 적용 등을 통해 실현할 수 있다. 또한, 만약 본 발명의 이차 전지(1)가 밀봉체(30)를 포함할 경우, 전극 조립체(10)의 고정 및/또는 전지 캔(20)의 밀봉은, 예를 들어 밀봉체(30)가 안착될 수 있는 구조물의 추가 적용 및/또는 전지 캔(20)과 밀봉체(30) 간의 용접 등을 통해 실현할 수 있다. 즉, 상기 밀봉체는, 상기 전지 캔의 개방단을 밀봉할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 밀봉체(30)는, 강성 확보를 위해, 예를 들어 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 밀봉체(30)는, 전지 캔(20)의 하단에 형성된 개방단을 커버할 수 있다. 즉, 상기 밀봉체(30)는, 이차 전지(1)의 하면을 이룬다.
본 발명의 이차 전지(1)에 있어서, 상기 밀봉체(30)는, 전도성을 갖는 금속 재질인 경우에도, 극성을 갖지 않는다. 극성을 갖지 않는다는 것은, 상기 밀봉체(30)가 전지 캔(20) 및 전극 단자(40)와 전기적으로 절연되어 있음을 의미할 수 있다.
따라서, 상기 밀봉체(30)는, 전극 단자(40), 즉 양극 단자 또는 음극 단자로서 기능하지 않는다. 따라서, 상기 밀봉체(30)는, 전극 조립체(10) 및 전지 캔(20)과 전기적으로 연결될 필요가 없으며, 그 재질이 반드시 전도성 금속이어야 하는 것도 아니다.
본 발명의 전지 캔(20)이 비딩부(21)를 구비하는 경우, 상기 밀봉체(30)는, 전지 캔(20)에 형성된 비딩부(21) 상에 안착될 수 있다. 또한, 본 발명의 전지 캔(20)이 크림핑부(22)를 구비하는 경우, 상기 밀봉체(30)는, 크림핑부(22)에 의해 고정될 수 있다. 상기 밀봉체(30)와 전지 캔(20)의 크림핑부(22) 사이에는 전지 캔(20)의 기밀성을 확보하기 위해 실링 가스켓(90)이 개재될 수 있다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지 캔(20)은 비딩부(21) 및/또는 크림핑부(22)를 구비하지 않을 수도 있으며, 이 경우 상기 실링 가스켓(90)은 전지 캔(20)의 기밀성 확보를 위해 전지 캔(20)의 개방부 측에 구비된 고정을 위한 구조물과 밀봉체(30) 사이에 개재될 수 있다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 상기 전극 단자(40)는 상기 제1 전극(11) 및 상기 제2 전극(12) 중 다른 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 전극 단자(40)는, 상기 전지 캔(20)과 반대 극성을 띨 수 있다. 예를 들면, 상기 전극 단자(40)는, 전극 조립체(10)의 제1 전극(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 전극 단자(40)는 표면이 외부로 노출될 수 있다.
상기 전극 단자(40)는, 전도성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 전극 단자(40)는, 예를 들어 전지 캔(20)의 상단에 형성된 폐쇄단의 대략 중심부를 관통할 수 있다. 상기 전극 단자(40)의 일부는 전지 캔(20)의 상부로 노출되고 나머지 일부는 전지 캔(20)의 내부에 위치할 수 있다. 상기 전극 단자(40)는, 예를 들어 리벳팅(riveting)에 의해 전지 캔(20)의 폐쇄단의 내측면 상에 고정될 수 있다. 전극 단자(40)는 절연부재(60)를 관통하여 제1 집전판(50) 또는 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)와 결합할 수 있다. 이 경우, 상기 전극 단자(40)는 제1 극성을 띨 수 있다.
따라서, 상기 전극 단자(40)는, 본 발명의 이차 전지(1)에 있어서 제1 전극 단자로서 기능할 수 있다. 상기 전극 단자(40)가 이처럼 제1 극성을 갖는 경우, 전극 단자(40)는 제2 극성을 갖는 전지 캔(20)과는 전기적으로 절연된다. 상기 전극 단자(40)와 전지 캔(20) 간의 전기적 절연은, 다양한 방식으로 실현될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 집전판(50) 또는 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)의 적어도 일부를 절연테이프가 덮도록 구비됨으로써, 상기 전지 캔과의 전기적 접촉을 방지할 수 있다. 상기 절연테이프의 노칭 패턴에 의하여 상기 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 상기 제1 집전판(50) 또는 제1 전극(11)에 구비된 상기 무지부(11a)와 상기 전극 단자(40)의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
상기와 같이 전극 조립체 단부에서의 들뜸 문제를 해결하여, 전극 조립체에 포함되는 전극의 탭 구조를 상기 무지부로 형성함으로써, 전지에 인가되는 전류를 증가하게 할 수 있다. 이에 의하여, 전지 크기가 증가될 수 있으며, 고에너지 밀도 구현과 비용 절감이 가능하다.
다른 예로, 상기 전극 단자(40)와 전지 캔(20) 사이에 후술할 바와 같은 가스켓(70)을 개재시킴으로써 절연을 실현할 수 있다. 이와는 달리, 상기 전극 단자(40)의 일부에 절연성 코팅층을 형성시킴으로써 절연을 실현할 수 있다. 또는, 상기 전극 단자(40)와 전지 캔(20)의 접촉이 불가능하도록 전극 단자(40)를 구조적으로 단단히 고정시키는 방식을 적용할 수도 있다. 또는, 앞서 설명한 방식들 중 복수의 방식을 함께 적용할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 집전판(50)은, 전극 조립체(10)의 상부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 집전판(50)은, 상기 전극 조립체(10)의 상부에서 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)에 결합될 수 있다. 상기 제1 집전판(50)은 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 상기 제1 집전판(50)은, 그 하면에 방사상으로 형성된 복수의 요철을 구비할 수 있다.
상기 요철이 형성된 경우, 제1 집전판(50)을 눌러서 요철을 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)에 압입시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 따르는 이차 전지(1)는, 제1 집전판(50)을 포함하지 않을 수도 있다. 이 경우, 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)는 바로 전극 단자(40)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 집전판(50)은 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)의 단부에 결합될 수 있다. 상기 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)와 제1 집전판(50) 간의 결합은 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다. 상기 레이저 용접은, 제1 집전판(50) 모재를 부분적으로 용융시키는 방식으로 이루어질 수도 있고, 제1 집전판(50)과 무지부(11a) 사이에 용접을 위한 솔더를 개재시킨 상태에서 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 솔더는, 제1 집전판(50) 및 무지부(11a)와 비교하여 더 낮은 융점을 갖는 것이 바람직하다. 한편 레이저 용접 외에도, 저항 용접, 초음파 용접 등이 가능하나, 용접 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 집전판(50)은, 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)의 단부가 제1 집전판(50)과 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합 면 상에 결합될 수도 있다. 상기 무지부(11a)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)을 향하는 방향일 수 있다. 상기 무지부(11a)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 무지부(11a)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 무지부(11a)와 제1 집전판(50) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 절연부재(60)는, 전극 조립체(10)의 상단과 전지 캔(20)의 내측면 사이, 전극 조립체(10)의 상부에 결합된 제1 집전판(50)과 전지 캔(20)의 내측면 사이 또는 전극 조립체(10)의 상부에 구비된 절연테이프(100)와 전지 캔(20)의 내측면 사이에 구비될 수 있다. 상기 절연부재(60)는, 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)와 전지 캔(20) 사이의 접촉, 제1 집전판(50)과 전지 캔(20) 사이의 접촉, 및/또는 절연테이프(100)와 전지 캔(20)의 접촉을 방지한다. 즉, 상기 절연부재(60)는, 상기 전지 캔(20) 내부에 수용되며, 상기 제1 전극(11)에 구비된 무지부(11a)와 상기 전지 캔(20) 사이의 전기적 연결을 차단하도록 구성된다. 따라서, 상기 절연부재(60)는 절연 성능을 갖는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연부재(60)는 폴리머 재질을 포함할 수 있다. 상기 절연부재(60)는 ㄷ자형 절연부재 또는 ㅡ자형 절연부재를 포함할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 가스켓(70)은, 전지 캔(20)과 전극 단자(40) 사이에 개재되어 서로 반대 극성을 갖는 전지 캔(20) 과 전극 단자(40)가 서로 접촉되는 것을 방지한다. 즉, 상기 가스켓(70)은, 전지 캔(20)과 전극 단자(40)의 전기적 연결을 차단한다. 이로써 대략 플랫한 형상을 갖는 전지 캔(20)의 상면이 이차 전지(1)의 제2 전극(12) 단자로서 기능할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 집전판(80)은, 전극 조립체(10)의 하부에 결합될 수 있다. 상기 제2 집전판(80)은 도전성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제2 집전판(80)은 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 집전판(80)은, 전지 캔(20)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 집전판(80)은, 도 2에 도시된 바와 같이 전지 캔(20)의 내측면과 실링 가스켓(90) 사이에 개재되어 고정될 수 있다. 이와는 달리, 상기 제2 집전판(80)은, 전지 캔(20)의 내벽 면에 용접될 수도 있다.
도면에 도시되어 있지는 않으나, 상기 제2 집전판(80)은, 그 일 면 상에 방사상으로 형성된 복수의 요철을 구비할 수 있다. 상기 요철이 형성된 경우, 제2 집전판(80)을 눌러서 요철을 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)에 압입시킬 수 있다.
도 6 및 8을 참조하면, 상기 제2 집전판(80)은 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)의 단부에 결합될 수 있다. 상기 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)와 제2 집전판(80) 간의 결합은 예를 들어 레이저 용접에 의해 이루어질 수 있다. 상기 레이저 용접은, 제2 집전판(80) 모재를 부분적으로 용융시키는 방식을 이루어질 수도 있고, 제2 집전판(80)과 무지부(12a) 사이에 용접을 위한 솔더를 개재시킨 상태에서 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 솔더는 제2 집전판(80) 및 무지부(12a)와 비교하여 더 낮은 융점을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 레이저 용접 외에도, 저항 용접, 초음파 용접 등이 가능하나, 용접 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 제2 집전판(80)은, 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)의 단부가 제2 집전판(80)과 나란한 방향으로 절곡되어 형성된 결합면 상에 결합될 수 있다. 상기 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)을 향하는 방향일 수 있다. 상기 제2 전극(12)에 구비된 무지부(12a)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 무지부(12a)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 무지부(12a)와 제2 집전판(80) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다.
도 9의 실시예에 따른 전극 조립체(10)는, 앞선 도 8의 실시예의 전극 조립체(10)와 유사하므로, 앞선 실시예와 실질적으로 동일하거나 또는 유사한 구성들에 대해서는 중복 설명을 생략하고, 이하, 앞선 실시예와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체(10)는, 무지부(11a, 12a)의 적어도 일부가 코어측으로 절곡되어 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 상기 무지부(11a, 12a)의 적어도 일부 구간은, 복수의 분절편으로 분할되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 복수의 분절편은, 코어측으로 절곡되면서 여러 겹으로 중첩되는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 복수의 분절편은 레이저로 노칭된 것일 수 있다. 분절편은 초음파 커팅이나 타발 등 공지의 금속박 커팅 공정으로 형성할 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극(11, 12), 또는 상기 전극의 무지부(11a, 12a)의 면적은 상기 전극 조립체의 단부의 전체 면적에서 권심부의 면적을 뺀 것일 수 있다.
무지부(11a, 12a)의 절곡 가공시 활물질층 및/또는 절연층이 손상되는 것을 방지하기 위해 분절편 사이의 절단 라인 하단과 활물질층 사이에 소정의 갭을 두는 것이 바람직하다. 무지부(11a, 12a)가 절곡될 때 절단 라인 하단 근처에 응력이 집중되기 때문이다. 갭은 0.2 내지 4mm인 것이 바람직하다. 갭이 해당 수치범위로 조절되면, 무지부(11a, 12a)의 절곡 가공시 생기는 응력에 의해 절단 라인 하단 근처의 활물질층이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 갭은 분절편의 노칭 또는 커팅시 공차로 인한 활물질층의 손상을 방지할 수 있다.
상기 무지부(11a, 12a)의 절곡 방향은, 예를 들어 전극 조립체(10)의 권취 중심(C)을 향하는 방향일 수 있다. 상기 무지부(11a, 12a)가 이처럼 절곡된 형태를 갖는 경우, 무지부(11a, 12a)가 차지하는 공간이 축소되어 에너지 밀도의 향상을 가져올 수 있다. 또한, 상기 무지부(11a, 12a)와 집전판(50, 80) 간의 결합 면적의 증가로 인해 결합력 향상 및 저항 감소 효과를 가져올 수 있다. 따라서, 전지에 인가되는 전류를 증가하게 할 수 있다. 이에 의하여, 전지 크기를 증가시킬 수 있으며, 고에너지 밀도 구현과 비용 절감이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이차 전지는 원통형 이차 전지이다. 일 예에서, 상기 이차 전지는 상기 젤리롤이 수용되는 전지 캔을 포함할 수 있다. 상기 전지 캔은 원통형일 수 있으며, 그 크기는 양단부의 원형의 직경이 30 mm 내지 55 mm, 높이가 60 mm 내지 120 mm일 수 있다. 예컨대, 원통형 전지 캔의 원형 직경 x 높이는 40 mm x 60 mm, 40 mm x 80 mm, 또는 40 mm x 90 mm, 40 mm x 120 mm 일 수 있다. 상기 이차 전지는 배터리 셀일 수 있다.
바람직하게, 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 폼 팩터의 비(원통형 배터리 셀의 직경을 높이로 나눈 값, 즉 높이(H) 대비 직경(Φ)의 비로 정의됨)가 대략 0.4보다 큰 원통형 배터리 셀일 수 있다.
여기서, 폼 팩터란, 원통형 배터리 셀의 직경 및 높이를 나타내는 값을 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형 배터리 셀은, 예를 들어 46110 셀, 48750 셀, 48110 셀, 48800 셀, 46800 셀, 46900 셀일 수 있다. 폼 팩터를 나타내는 수치에서, 앞의 숫자 2개는 셀의 직경을 나타내고, 그 다음 숫자 2개는 셀의 높이를 나타내고, 마지막 숫자 0은 셀의 단면이 원형임을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 75mm이고, 폼 팩터의 비는 0.640인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 110mm이고, 폼 팩터의 비는 0.418인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 48mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.600인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 80mm이고, 폼 팩터의 비는 0.575인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 배터리 셀은, 대략 원기둥 형태의 셀로서, 그 직경이 대략 46mm이고, 그 높이는 대략 90mm이고, 폼 팩터의 비는 0.511인 원통형 배터리 셀일 수 있다.
종래에는, 폼 팩터의 비가 대략 0.4 이하인 배터리 셀들이 이용되었다. 즉, 종래에는, 예를 들어 18650 셀, 21700 셀 등이 이용되었다. 18650셀의 경우, 그 직경이 대략 18mm이고, 그 높이는 대략 65mm이고, 폼 팩터의 비는 0.277이다. 21700셀의 경우, 그 직경이 대략 21mm이고, 그 높이는 대략 70mm이고, 폼 팩터의 비는 0.300이다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 이차 전지를 포함하는 전지 모듈 및 배터리 팩을 제공한다.
상술한 실시예에 따른 이차 전지는 상기 배터리 팩을 제조하는데 사용될 수 있다.
도 15는 도 6의 이차 전지를 포함하는 배터리 팩의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(3)은 이차 전지(1)가 전기적으로 연결된 집합체 및 이를 수용하는 팩 하우징(2)을 포함한다. 이차 전지(1)는 상술한 실시예에 따른 배터리 셀이다. 도면에서는, 도면 도시의 편의상 원통형 이차 전지(1)들의 전기적 연결을 위한 버스바, 냉각 유닛, 외부단자 등의 부품의 도시는 생략되었다.
본 발명의 또 하나의 실시상태는 전술한 실시상태에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차를 제공한다. 상기 배터리 팩(3)은 자동차에 탑재될 수 있다. 자동차는 일 예로 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차일 수 있다. 자동차는 4륜 자동차 또는 2륜 자동차를 포함한다.
도 16은 도 15의 배터리 팩을 포함하는 자동차의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)을 포함한다. 상기 자동차(5)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(3)으로부터 전력을 공급 받아 동작한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
실시예
실시예 1.
(1) 젤리롤의 제조
음극(음극 집전체: Cu호일, 음극 활물질: 인조흑연 및 천연흑연 각각 50 중량부), 시트형의 폴리에틸렌 분리막, 양극(양극 집전체: Al 호일, 활물질: LiCoO2) 및 상기 폴리에틸렌 분리막을 차례로 적층하고 권취하여 전극 조립체를 제조하였다. 상기 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부의 직경이 45 mm이다.
상기 전극 조립체의 측면 및 상기 전극 조립체의 단부에 노출된 양극 무지부를 덮도록 노칭 패턴을 갖는 폴리이미드 소재의 절연테이프(노칭 패턴 형상: 사다리꼴, 플래그 형상: 삼각형)를 부착하였다. 상기 노칭 패턴을 갖는 절연테이프는 상기 전극 조립체의 측면을 덮는 부분 및 단부를 덮는 부분을 포함하며 각각의 길이는 7 mm이고, 두께 17.5 ㎛(원단: 12.5 ㎛, 점착층: 5 ㎛)인 것을 사용하였다.
전극 조립체의 단부를 덮는 영역에서 상기 절연테이프끼리는 서로 중첩되지 않았다. 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 면적은 후술되는 실험예 1에 따라 계산하였으며, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 양극 무지부의 약 26.7 %를 덮었다.
상기 절연테이프가 부착된 전극 조립체의 단부측에 상기 전극 조립체의 단부 및 측면의 일부를 덮는 절연부재(ㄷ자형 절연부재)를 포함하도록 젤리롤을 제조하였다.
(2) 이차 전지의 제조
제조된 젤리롤을 일측에 개방부를 갖는 전지 캔(직경: 45mm 내지 47mm, 재질: 스틸)에 삽입한 후, 에틸렌카보네이트(EC):에텔메틸카보네이트(EMC)를 30:70의 부피비로 혼합하여 LiPF6가 1.0M이 되도록 용해한 전해액을 주액하고, 밀봉체로 원통형 전지 캔을 밀봉하여 이차 전지를 제조하였다.
상기 전지 캔의 바닥에 형성된 관통 홀을 통해 전극 단자가 리벳팅되고, 상기 전극 단자와 상기 관통 홀의 외경 사이에 가스켓을 구비하여 전극 단자의 리벳팅 구조를 제조하였고, 이를 포함하는 이차 전지에서 상기 젤리롤의 음극과 전지 캔은 전기적으로 연결되고, 양극과 전극 단자는 전기적으로 연결되며, 밀봉체는 전지 캔으로부터 절연되도록 제조하였다.
실시예 2.
노칭 패턴을 갖는 두께 22.5 ㎛(원단: 12.5 ㎛, 점착층: 10 ㎛)의 절연테이프를 부착한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리롤 및 이차 전지를 제조하였다.
비교예 1.
전극 조립체의 측면 및 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 노칭 패턴을 갖지 않는 두께 30 ㎛(원단: 25 ㎛, 점착층: 5 ㎛)의 절연테이프를 부착한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 젤리롤 및 이차 전지를 제조하였다.
비교예 2.
노칭 패턴을 갖지 않는 두께 17.5 ㎛(원단: 12.5 ㎛, 점착층: 5 ㎛)의 절연테이프를 부착한 점을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 젤리롤 및 이차 전지를 제조하였다.
비교예 3.
노칭 패턴을 갖지 않는 두께 22.5 ㎛(원단: 12.5 ㎛, 점착층: 10 ㎛)의 절연테이프를 부착한 점을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 젤리롤 및 이차 전지를 제조하였다.
실험예
실험예 1. 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 면적
도 10은 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 면적을 계산하기 위하여 전극 조립체의 단부를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 절연테이프가 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극, 또는 상기 전극의 무지부(11a)를 덮는 면적을 아래와 같이 계산하였다. 이 때, 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부의 직경(D), 절연테이프에서 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 길이(120d) 및 권심부 직경(Cd)은 아래와 같이 표시하였다.
- 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부의 직경: D(mm)
- 절연테이프에서 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 길이: 120d(mm)
- 권심부 직경: Cd(mm)
① 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극, 또는 무지부의 전체 면적(권심부 제외)
= {(D/2)2 - (Cd/2)2} * π
② 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 면적
= {(D/2)2 - (D/2-120d)2} * π * 노칭 패턴 면적 비율(테이프 전체 면적 대비 노칭 패턴의 면적) 20 내지 80 %
③ 절연테이프가 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극, 또는 상기 전극의 무지부를 덮는 면적
= (② / ①) * 100 = 5 내지 60 %
실시예 1 및 2의 노칭 패턴을 갖는 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 면적은 아래와 같이 계산되었다.
- 전극 조립체의 권취축에 수직인 단부의 직경: 45 mm
- 절연테이프에서 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 길이: 7 mm
- 권심부 직경: 6 mm
① 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극, 또는 무지부의 전체 면적(권심부 제외) = (22.52 - 32) * π = 1561.4
② 절연테이프가 전극 조립체의 단부를 덮는 부분의 면적 = (22.52 - 15.52) * π * 50 % = 835.2 * 0.5 = 417.6
③ 절연테이프가 전극 조립체의 단부에 노출된 제1 전극 또는 제2 전극, 또는 상기 전극의 무지부를 덮는 면적 = (417.6 / 1561.4) * 100 = 26.7 %
실험예 2. 절연테이프 두께에 따른 점착력 및 들뜸 개선
절연테이프의 점착력은 SUS304 기판에 상기 절연테이프의 접착층을 2kg 고무 롤러로 1회 왕복하여 압착하고 23 ℃에서 20분 방치 후, 상기 유색 폴리이미드에서 백플레이트 필름을 180° 각도 및 300 mm/분의 박리속도로 텍스춰 어넬라이져(Texture analyzer (Stable Micro Systems 사)를 이용하여 측정하였다.
젤리롤의 들뜸 정도 및 들뜸 확인은 전극 조립체의 단부로부터 들뜨는 절연테이프의 높이를 측정하였으며, 젤리롤의 상기 전극 조립체의 단부에서 절연테이프가 들뜨는 높이가 2 mm 이상인 경우 ○, 1 mm 내지 2 mm 인 경우 △, 1 mm 이하인 경우 Ⅹ로 표시하여 이를 하기 표 1에 기재하였다.
실시예 1의 들뜸 확인은 도 11에 나타내었고, 비교예 1의 들뜸 확인은 도 12에, 비교예 3의 들뜸 확인은 도 13에 각각 나타내었다. 실시예 2의 들뜸 확인은 실시예 1 대비 들뜸의 정도가 육안상으로는 구분되지 않아 도 11과 같을 수 있으며, 비교예 2의 들뜸 확인은 비교예 1 대비 들뜸의 정도가 육안상으로는 구분되지 않아 도 12와 같을 수 있다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2
테이프 노칭 X X X O O
원단 두께(㎛) 25 12.5 12.5 12.5 12.5
점착층 두께(㎛) 5 5 10 5 10
점착력(gf/25mm) (Avg.) 479 457 703 457 703
들뜸 정도(mm) 2.5~3.0 2 1.0~1.5 1 이하 1 이하
들뜸 확인 ○ ○ △ Ⅹ Ⅹ
표 1 및 도 11 내지 13을 참고하면, 실시예 1 및 2는 본 발명에 따른 노칭 패턴을 갖는 절연테이프를 포함하는 것으로, 상기 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 포함하는 비교예 1 내지 3 대비 젤리롤의 상기 전극 조립체의 단부에서 들뜸이 적은 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 3 대비 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
실시예 1 및 2는 절연테이프의 두께, 특히 점착층의 두께에 차이가 있는 것으로, 실시예 2는 실시예 1보다 점착층의 두께가 2배로 두꺼워 점착력이 높으며 전극 조립체의 단부에서 들뜸이 적은 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1 및 2는 절연테이프의 두께, 특히 원단층의 두께에 차이가 있는 것으로, 비교예 2는 비교예 1보다 원단 두께가 1/2배이고 점착력이 작지만 들뜸 정도는 개선된 것을 확인할 수 있었다. 이로써 원단 두께 대비 점착층의 두께가 두꺼운 절연테이프를 사용하는 것이 들뜸 정도가 개선되는 것을 알 수 있다.
실시예 1과 비교예 2, 및 실시예 2와 비교예 3은 각각 절연테이프에서 원단 및 점착층의 두께는 같으나 노칭 여부에만 차이가 있는 것으로, 절연 테이프의 원단 및 점착층의 두께가 같더라도 노칭이 되어있는 실시예 1 및 2가 비교예 2 및 3 대비 전극 조립체의 단부에서 들뜸이 개선되는 것을 확인할 수 있으며, 이로써 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 전극 조립체의 단부에서 상기 노칭 패턴을 갖는 상기 절연테이프가 더 잘 붙을 수 있으며, 구체적으로 상기 절연테이프의 원단의 두께는 얇을수록 유리할 수 있고, 상기 절연테이프의 점착층의 두께는 두꺼울수록 상기 전극 조립체의 단부에서 더 잘 달라붙을 수 있음을 알 수 있다.
특히, 실시예 1은 비교예 1 대비 절연테이프의 원단의 두께는 약 50% 감소하였으며 상기 점착층의 두께는 약 150% 증가되어, 즉 상기 절연테이프의 원단의 두께는 얇고, 상기 절연테이프의 점착층의 두께는 두꺼워서 상기 전극 조립체의 단부에서 접착에 유리함을 확인할 수 있었다.
실험예 3. AC 저항 측정
이차 전지의 AC 저항은 상온 조건에서 배터리 테스터(HIOKI社 배터리 테스터 BT3554-51 장비)를 이용하여 측정하였다. 상기 배터리 테스터에서 2개의 리드를 각각 양극 단자부(리벳팅된 전극 단자)와 음극 단자부(전지 캔)에 접촉시켜 측정하였다.
이차 전지의 AC 저항 측정은 교류법에 의한 내부 저항을 측정하는 것으로서, 배터리에 미세한 교류 신호를 인가해 배터리의 저항을 측정하는 방법이다. 이를 측정하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결의 불량을 간접적으로 확인할 수 있다.
실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3에 따른 이차 전지의 AC 저항을 10회 측정하여 평균을 내었고, 그 결과를 표 2 및 도 14에 나타내었다.
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3 실시예 1 실시예 2
1회 1.41 1.42 1.39 1.33 1.32
2 회 1.36 1.42 1.39 1.34 1.35
3 회 1.42 1.35 1.33 1.35 1.33
4 회 1.54 1.42 1.39 1.33 1.35
5 회 1.39 1.37 1.34 1.31 1.32
6 회 1.46 1.36 1.34 1.33 1.32
7 회 1.44 1.46 1.42 1.36 1.35
8 회 1.5 1.48 1.44 1.32 1.33
9 회 1.44 1.42 1.39 1.36 1.36
10 회 1.41 1.38 1.35 1.35 1.34
평균 1.437 1.408 1.378 1.338 1.337
표준 편차 0.053 0.043 0.037 0.017 0.015
표 2 및 도 14를 참고하면, 실시예 1은 본 발명에 따른 노칭 패턴을 갖고 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 포함하는 것으로, 상기 노칭 패턴을 갖지 않고 두께가 비교적 두꺼운 절연테이프를 포함하는 비교예 1 대비 AC 저항값이 낮은 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1 및 2는 절연테이프의 두께, 특히 원단층의 두께에 차이가 있는 것으로, 비교예 2는 비교예 1보다 원단 두께가 1/2배이고 점착력이 작지만 AC 저항이 개선된 것을 확인할 수 있었다. 이로써 원단 두께 대비 점착층의 두께가 두꺼운 절연테이프를 사용하는 것이 AC 저항이 개선되는 것을 알 수 있다.
또한, 비교예 2 및 3은 각각 실시예 1 및 2의 절연테이프와 원단 및 점착층의 두께가 같더라도, 노칭 패턴을 갖지 않는 절연테이프를 포함하여 실시예 1 및 2보다 AC 저항값이 높은 것을 확인할 수 있었다.
이는 절연테이프의 노칭 패턴에 의하여 상기 전극 조립체의 단부에서 절연테이프가 서로 중첩되는 영역을 최소화하고, 전극 조립체의 단부에서 들뜸 현상을 방지하여 전극 탭부와 전극 단자부의 전기적 연결에 불량을 방지할 수 있으며, 상기 절연테이프의 두께, 특히 점착층의 두께가 두꺼울수록 상기 전극 조립체의 단부에서 접착에 유리함을 확인할 수 있었다.

Claims (22)

  1. 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연테이프를 포함하고,
    상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮는 영역에 구비된 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 젤리롤.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 전체 면적 중 상기 절연테이프끼리 서로 중첩되는 면적이 10% 이하인 것인 젤리롤.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 영역에서 상기 절연테이프끼리 서로 중첩되지 않는 것인 젤리롤.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 2 이상의 노칭 패턴을 갖고, 인접한 2개의 노칭 패턴 사이에 구비된 플래그 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나인 것인 젤리롤.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프의 노칭 패턴의 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나인 것인 젤리롤.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 집전체 및 상기 접전체 상에 구비된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 집전체는 상기 전극 활물질층이 구비되지 않은 무지부를 포함하며,
    상기 전극 조립체의 측면에 상기 무지부의 적어도 일부가 노출되고,
    상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 측면의 무지부를 덮도록 구비된 것인 젤리롤.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부에 노출된 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극의 5% 내지 60%를 덮도록 구비된 것인 젤리롤.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 전극 조립체의 단부에 상기 무지부의 적어도 일부가 노출되고,
    상기 절연테이프는 상기 전극 조립체의 단부의 무지부의 5% 내지 60%를 덮도록 구비된 것인 젤리롤.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프의 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인 젤리롤.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 원단 및 점착층을 포함하고,
    상기 원단의 두께는 3 ㎛ 내지 25 ㎛ 이고, 상기 점착층의 두께는 2 ㎛ 내지 20 ㎛인 것인 젤리롤.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 절연테이프는 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene Terephthalate) 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene Terephthalate)로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상을 포함하는 것인 젤리롤.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 조립체의 단부 측에 구비된 집전판을 더 포함하고,
    상기 집전판은 상기 절연테이프가 상기 전극 조립체의 단부를 덮는 영역에서 상기 절연테이프와 상기 전극 조립체 사이에 위치하거나, 상기 전극 조립체가 상기 절연테이프에 대향하는 면의 반대면인 타단부 측에 위치하는 것인 젤리롤.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 조립체의 단부측에 상기 전극 조립체의 단부 또는 상기 전극 조립체의 단부의 적어도 일부와 상기 전극 조립체의 측면의 적어도 일부를 덮도록 구비된 절연부재를 더 포함하는 것인 젤리롤.
  14. 제1 전극, 분리막 및 제2 전극이 적층되어 권취된 구조를 갖는 전극 조립체의 측면 중 적어도 일부 및 전극 조립체의 단부의 적어도 일부를 덮도록 부착하기 위한 절연테이프로서, 적어도 하나의 가장자리부에 적어도 하나의 노칭 패턴을 갖는 것인 절연테이프.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 절연테이프는 2 이상의 노칭 패턴을 갖고, 인접한 2개의 노칭 패턴 사이에 구비된 플래그 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나인 것인 절연테이프.
  16. 청구항 14에 있어서, 상기 절연테이프의 노칭 패턴의 형상은 사다리꼴, 사각형, 평행사변형, 삼각형 및 반원형 중 적어도 하나인 것인 절연테이프.
  17. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 따른 젤리롤;
    상기 젤리롤을 수납하는 일측에 개방부를 갖는 전지 캔;
    상기 전지 캔의 바닥에 형성된 관통 홀을 통해 리벳팅된 전극 단자;
    상기 전극 단자와 상기 관통 홀의 외경 사이에 구비된 가스켓; 및
    상기 전지 캔의 개방부를 밀봉하는 밀봉체를 포함하는 것인 이차 전지.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 이차 전지는 원통형인 것인 이차 전지.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 전극 단자와 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전극은 상기 전지 캔과 전기적으로 연결되며, 상기 밀봉체는 상기 전지 캔으로부터 절연 가능한 것인 이차 전지.
  20. 청구항 17에 따른 이차 전지를 포함하는 전지 모듈.
  21. 청구항 17에 따른 이차 전지를 포함하는 배터리 팩.
  22. 청구항 21에 따른 배터리 팩을 포함하는 자동차.
PCT/KR2022/018310 2021-11-19 2022-11-18 절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차 WO2023090937A1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023565413A JP2024515956A (ja) 2021-11-19 2022-11-18 絶縁テープ、ゼリーロール、二次電池、バッテリーパック、および自動車
CA3238477A CA3238477A1 (en) 2021-11-19 2022-11-18 Insulation tape, jelly roll, secondary battery, battery pack, and vehicle
US18/290,034 US20240291014A1 (en) 2021-11-19 2022-11-18 Insulation tape, jelly roll, secondary battery, battery pack, and vehicle
EP22896134.8A EP4311019A1 (en) 2021-11-19 2022-11-18 Insulation tape, jelly roll, secondary battery, battery pack, and vehicle
CN202211453695.XA CN116154421A (zh) 2021-11-19 2022-11-21 绝缘带、凝胶卷、二次电池、电池模块、电池组及汽车
CN202223093673.5U CN219017878U (zh) 2021-11-19 2022-11-21 绝缘带、凝胶卷、二次电池、电池模块、电池组及汽车

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210160779 2021-11-19
KR10-2021-0160779 2021-11-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023090937A1 true WO2023090937A1 (ko) 2023-05-25

Family

ID=86397525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/018310 WO2023090937A1 (ko) 2021-11-19 2022-11-18 절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230074006A (ko)
WO (1) WO2023090937A1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
WO2014088332A1 (ko) * 2012-12-07 2014-06-12 주식회사 엘지화학 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR20150020888A (ko) * 2013-08-19 2015-02-27 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20160110610A (ko) * 2015-03-09 2016-09-22 주식회사 이아이지 이차 전지 및 원통형 리튬 이차 전지
KR20180041979A (ko) * 2016-10-17 2018-04-25 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR20200039214A (ko) * 2018-10-05 2020-04-16 주식회사 엘지화학 이차전지

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6677082B2 (en) 2000-06-22 2004-01-13 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
WO2014088332A1 (ko) * 2012-12-07 2014-06-12 주식회사 엘지화학 테이프 처리된 전극조립체 및 이를 포함하는 전기화학소자
KR20150020888A (ko) * 2013-08-19 2015-02-27 주식회사 엘지화학 안전성이 개선된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
KR20160110610A (ko) * 2015-03-09 2016-09-22 주식회사 이아이지 이차 전지 및 원통형 리튬 이차 전지
KR20180041979A (ko) * 2016-10-17 2018-04-25 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR20200039214A (ko) * 2018-10-05 2020-04-16 주식회사 엘지화학 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230074006A (ko) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022158858A2 (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177378A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022216076A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2023096390A1 (ko) 전극 단자의 고정 구조 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차
WO2020105976A1 (ko) 지그 가압 방식의 가압 단락 검사 방법
WO2023075520A1 (ko) 개선된 집전판을 포함하는 원통형 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023014018A1 (ko) 전극 조립체, 이차전지, 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023096062A1 (ko) 전극 단자의 리벳팅 구조 및 이를 포함하는 배터리 셀, 배터리 팩 및 자동차
WO2022216092A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 팩 및 자동차
WO2023063540A1 (ko) 배터리의 제조방법
WO2023090937A1 (ko) 절연테이프, 젤리롤, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2023013933A1 (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177360A1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023055088A1 (ko) 전극 조립체, 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022191674A1 (ko) 전해액 함침성이 우수한 전극 조립체 및 이를 포함하는 배터리, 배터리 팩 및 자동차
WO2022177379A1 (ko) 배터리, 그리고 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177355A1 (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177179A2 (ko) 전극 조립체 및 그 제조 방법, 전극 조립체를 포함하는 원통형 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022216143A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 셀, 배터리 셀 가공장치, 이를 포함하는 배터리 팩 및 차량
WO2023013929A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177356A1 (ko) 전극 단자의 리벳팅 구조 및 이를 포함하는 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차
WO2023068494A1 (ko) 전극 조립체, 배터리 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2022177362A1 (ko) 이차 전지, 및 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
WO2023063783A1 (ko) 리튬 이차 전지
WO2024010357A1 (ko) 전극 조립체, 전극 조립체 제조방법, 이차 전지, 배터리 팩 및 자동차

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: 22896134

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022896134

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202317071714

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023565413

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022896134

Country of ref document: EP

Effective date: 20231016

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18290034

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3238477

Country of ref document: CA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE