WO2024112100A1 - 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지 Download PDF

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WO2024112100A1
WO2024112100A1 PCT/KR2023/018888 KR2023018888W WO2024112100A1 WO 2024112100 A1 WO2024112100 A1 WO 2024112100A1 KR 2023018888 W KR2023018888 W KR 2023018888W WO 2024112100 A1 WO2024112100 A1 WO 2024112100A1
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electrode
tape
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electrode assembly
attached
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이태민
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same, and more specifically, to a jelly roll-type electrode assembly and a secondary battery including the same.
  • Secondary batteries include, for example, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, nickel zinc batteries, and lithium secondary batteries.
  • lithium secondary batteries have almost no memory effect compared to nickel-based secondary batteries, allowing free charging and discharging, very low self-discharge rate, high operating voltage, and high energy density per unit weight, so they are widely used in the field of advanced electronic devices. there is.
  • secondary batteries include cylindrical batteries in which the electrode assembly is built in a cylindrical metal can, square batteries in which the electrode assembly is built in a square metal can, and batteries in which the electrode assembly is built in a pouch-type case of aluminum laminate sheets. It is classified as a pouch-type battery.
  • cylindrical batteries have the advantage of relatively large capacity and structural stability.
  • the electrode assembly built into the battery case is a power generating element capable of charging and discharging consisting of a stacked structure of an anode, a separator, and a cathode, and is classified into jelly roll type, stack type, and stack/folding type.
  • the jelly roll type is a type in which a long sheet coated with active material is wound with a separator between the positive and negative electrodes
  • the stack type is a type in which a number of positive and negative electrodes of a certain size are sequentially stacked with a separator interposed.
  • the folding type is a composite structure of the jelly roll type and the stack type. Among them, the jelly roll-type electrode assembly has the advantage of being easy to manufacture and having a high energy density per weight.
  • the wound electrodes repeatedly expand and contract during charge and discharge cycles. Due to this repetition of expansion and contraction, stress may be concentrated in specific parts of the electrode assembly, including the electrode.
  • a tape may be attached to the end of the electrode being wound, and during charging and discharging, stress may be concentrated at the end of the tape, which may cause cracks.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an electrode assembly of a jelly roll structure that can prevent cracks from occurring even when charging and discharging are repeated, and a secondary battery including the same.
  • An electrode assembly includes electrodes; A separator interposed between the electrodes; and at least one tape attached to at least one of the electrodes.
  • the electrodes and the separator are wound together to form a jelly roll structure.
  • the tape is attached to an area including one end of the electrode on at least one of both sides of the electrode, and one side of the tape has a non-linear pattern.
  • the non-linear pattern may be formed on one side located farther from one end of the electrode.
  • the non-linear pattern may be a zigzag pattern, a wave pattern, or a sawtooth pattern.
  • the electrode may include an electrode current collector and an electrode active material layer formed by applying an electrode active material on the electrode current collector.
  • an exposed portion which is a portion where the electrode current collector is exposed without the electrode active material layer, may be formed.
  • the tape may be attached to the electrode while covering the exposed portion and a portion of the electrode active material layer.
  • a balcony portion may be formed at an end of the electrode active material layer in the direction of the exposed portion.
  • the tape may be attached to the electrode while covering the balcony portion.
  • the non-linear pattern of the tape may be located on the electrode active material layer.
  • the one end of the electrode where the exposed portion is formed may correspond to a core-side end of the jelly roll structure.
  • the tape may include a material that is electrically insulating.
  • the tape may include at least one of polyimide (PI) or polypropylene (PP).
  • PI polyimide
  • PP polypropylene
  • a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes the electrode assembly.
  • one side of the tape attached to the area including one end of the electrode may be formed in a non-linear pattern. Since one side of the tape has a non-linear pattern, it is possible to prevent stress from concentrating on a specific part of the electrode adjacent to one side of the tape, thereby preventing cracks from occurring.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the electrode assembly of Figure 1 wound.
  • Figures 3 and 4 are an enlarged front view and a plan view, respectively, showing a tape attached to an electrode in the electrode assembly of Figure 1.
  • 5 and 6 are plan views showing tapes according to various embodiments of the present invention.
  • Figure 7 is an exploded perspective view showing a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is an exploded perspective view showing a square secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the electrode assembly of Figure 1 wound.
  • the electrode assembly 200 includes electrodes 210 and 220; A separator 230 interposed between the electrodes 210 and 220; and at least one tape 300a attached to at least one of the electrodes 210 and 220.
  • the electrodes 210 and 220 and the separators 230 and 240 are wound together to form a jelly roll structure. That is, the electrode assembly 200 according to this embodiment is a jelly roll-shaped electrode assembly.
  • the electrodes 210 and 220 may be divided into a first electrode 210 and a second electrode 220.
  • One separator 230 may be interposed between the first electrode 210 and the second electrode 220.
  • a separator 240 is provided under the second electrode 220 to prevent the first electrode 210 and the second electrode 220 from contacting each other. It is desirable to have additional arrangements.
  • the first electrode 210 includes a first electrode current collector 211 and a first electrode active material layer 212 formed by applying an electrode active material on the first electrode current collector 211. Specifically, the electrode active material is applied to the first electrode current collector 211 to form the first electrode active material layer 212, and the electrode active material is not applied to the first electrode current collector 211 to form the first electrode current collector 211.
  • the first electrode tab 213 may be attached to the portion where 211 is exposed by a method such as welding. Here, the first electrode tab 213 is shown as being located at one end of the first electrode 210, but there is no particular limitation on its location, and it can also be located at the center of the first electrode 210.
  • the second electrode 220 includes a second electrode current collector 221 and a second electrode active material layer 222 formed by applying an electrode active material on the second electrode current collector 221. Specifically, the electrode active material is applied to the second electrode current collector 221 to form the second electrode active material layer 222, and the electrode active material is not applied to the second electrode current collector 221 to form the second electrode current collector.
  • the second electrode tab 223 may be attached to the exposed portion of 221 using a method such as welding.
  • the second electrode tab 223 is shown as being located in the center of the second electrode 220, but there is no particular limitation on its location, and it can also be located at one end of the second electrode 220.
  • the first electrode tab 213 protrudes in one direction
  • the second electrode tab 223 protrudes from the first electrode tab 213. It can protrude in the opposite direction.
  • the first electrode 210 may be an anode, and the second electrode 220 may be a cathode. That is, the first electrode current collector 211 and the first electrode tab 213 may be a positive electrode current collector and an anode tab, respectively, and the second electrode current collector 221 and the second electrode tab 223 may be a negative electrode current collector, respectively. It can be a negative electrode tab.
  • the first electrode current collector 211 is a positive electrode current collector and may include at least one of stainless steel, aluminum, nickel, and titanium, and a positive electrode active material is applied thereon to form the first electrode active material layer 212. You can.
  • the second electrode current collector 221 is a negative electrode current collector and may include at least one of copper, stainless steel, aluminum, and nickel, and a negative electrode active material is applied thereon to form the second electrode active material layer 222. You can.
  • Figures 3 and 4 are an enlarged front view and a plan view, respectively, showing a tape attached to an electrode in the electrode assembly of Figure 1.
  • the tape 300a is shown attached to the first electrode 210 among the electrodes 210 and 220.
  • Figure 3 is a front view of the attached tape 300a along the -x axis direction on the yz plane
  • Figure 4 is a front view of the attached tape 300a along the -z axis direction on the xy plane. This is a floor plan viewed along .
  • the electrode assembly 200 includes at least one tape 300a attached to at least one of the electrodes 210 and 220, as described above. Includes. That is, the tape 300a may be attached to any one of the electrodes 210 and 220, or may be attached to all of the electrodes 210 and 220. As an example, Figure 1 shows tapes 300a attached to both sides of each of the electrodes 210 and 220.
  • the tape 300a is attached to an area including one end 211ED of the first electrode 210, on at least one of both sides of the first electrode 210.
  • the tape 300a may not be attached to the central area spaced from both ends of the first electrode 210, but may be attached to the area including one end 211ED.
  • the first electrode 210 may have a rectangular sheet shape with long sides and short sides, and one end 211ED to which the tape 300a is attached may be one of the short sides of the first electrode 210. .
  • the tape 300a may be attached to both sides of the first electrode 210 or may be attached to only one side. 1 and 3 show a tape 300a attached to each of both sides of the first electrode 210. Attached to both sides or one side of the electrodes 210 and 220 is the corresponding electrode 210 and 220. ) may vary depending on the design and manufacturing process.
  • the tape 300a is also attached to the second electrode 220, the tape 300a also includes one end 221ED of the second electrode 220 on at least one of the two sides of the second electrode 220. It can be attached to the area where
  • one side 300S2 of the tape 300a may have a non-linear pattern 300pa.
  • a non-linear pattern means a shape that is not straight, and may be a wave pattern, a zigzag pattern, or a sawtooth pattern. This will be explained again below.
  • a non-linear pattern 300pa may be formed on one side 300S2 located farther from one end 211ED of the first electrode 210. That is, the non-linear pattern 300pa may be located on the first electrode active material layer 212 of the first electrode 210.
  • the first electrode active material layer 212 is not formed and an exposed portion 211E, which is a portion where the first electrode current collector 211 is exposed, is formed.
  • the first electrode 210 may have a so-called non-free edge shape.
  • the reason for designing the electrode with a non-free edge is to prevent core impingement in the jelly roll electrode assembly.
  • the core impingement phenomenon refers to a phenomenon in which the core side end of the electrode interferes with the core of the jelly roll electrode assembly due to volume expansion of the electrode during charging and discharging of the jelly roll electrode assembly. As a result, there is a risk that the separator may be damaged and a short circuit may occur between the anode and cathode. In particular, in electrodes with relatively large volume expansion, for example, electrodes containing a large amount of Si material, this core impingement phenomenon may become worse.
  • the non-free edge electrode has an exposed portion 211E, which is the portion where the electrode current collector is exposed without coating of the electrode active material at the end of the electrode, so the degree of expansion at the core side end of the electrode is relatively small. You can. Therefore, a non-free edge electrode is more effective in preventing core impingement than a free edge electrode in which the core end of the electrode is coated with an electrode active material. That is, one end 211ED of the first electrode 210 where the exposed portion 211E is formed may correspond to the core side end of the jelly roll structure.
  • the tape 300a may be attached to the first electrode 210 while covering the exposed portion 211E and a portion of the first electrode active material layer 212. Accordingly, the non-linear pattern 300pa of the tape 300a according to this embodiment may be located on the first electrode active material layer 212, as shown.
  • a balcony portion 212B may be formed at an end of the first electrode active material layer 212 in the direction toward the exposed portion 211E.
  • the balcony portion 212B refers to a portion where the amount of application increases locally at the starting point of application when applying the electrode active material to form the first electrode active material layer 212. That is, a large amount of electrode active material may be temporarily applied at the starting point where the electrode active material is first applied on the first electrode current collector 211, and thus the balcony portion 212B may be formed.
  • the balcony portion 212B is exaggerated for convenience of explanation.
  • the balcony portion 212B formed on the anode may cause lithium precipitation on the cathode facing it.
  • the N/P ratio is a value calculated by dividing the capacity of the cathode calculated by taking into account the area and capacity per mass of the cathode by the capacity of the anode obtained by taking into account the area and capacity per mass of the anode. It is generally a value of 1 or more. have In other words, the capacity of the cathode is manufactured to be large.
  • the N/P ratio is not 1, metallic lithium is likely to precipitate during charging and discharging, which rapidly deteriorates the safety of the battery during high rate charging and discharging and acts as a cause of ignition.
  • the N/P ratio has a significant impact on the safety and capacity of the battery.
  • the balcony portion 212B formed on the positive electrode is a part where a large amount of positive electrode active material is locally loaded per unit area, the N/P ratio is lowered in relation to the facing negative electrode, causing lithium precipitation in the negative electrode.
  • the balcony portion 212B may be formed mainly on a non-free edge type electrode having an exposed portion 211E.
  • the tape 300a covers the balcony portion 212B generated from the first electrode 210 in the form of a non-free edge having an exposed portion 211E and covers the first electrode 211E. It may be attached to (210).
  • the tape 300a attached while covering the balcony portion 212B can prevent lithium precipitation on the cathode by blocking the reaction in the balcony portion 212B.
  • the tape 300a according to this embodiment can increase safety by suppressing heat generation in the exposed portion 211E, suppress side reactions between the electrolyte and the exposed portion 211E, and Corrosion can be suppressed. That is, in addition to preventing lithium precipitation, the purpose of attaching the tape 300a is diverse as described above.
  • an exposed portion 221E may be formed at one end 221ED of the second electrode 220 where the second electrode current collector 221 is exposed without the second electrode active material layer 222 being formed.
  • the tape 300a is also attached to the second electrode 220, the tape 300a will be attached to the second electrode 220 while covering the exposed portion 221E and a portion of the second electrode active material layer 222. You can.
  • a balcony portion may be formed on the second electrode 220, and the tape 300a may be attached to the second electrode 220 while covering the balcony portion.
  • the second electrode 220 is a cathode
  • the tape 300a by attaching the tape 300a, heat generation in the exposed portion 221E can be suppressed, and side reactions between the electrolyte and the exposed portion 221E can be suppressed, Corrosion of the exposed portion 221E can be suppressed.
  • the tape 300a is attached to at least one of the electrodes 210 and 220 for various purposes.
  • the electrodes 210 and 220 repeat expansion and contraction during the charge and discharge cycle. If the tape according to this embodiment does not have a non-linear pattern and one side of the tape is made of a straight line like a normal tape, stress may be concentrated on one side of the tape that is straight, which may cause cracks to occur. It can happen. Additionally, when the electrodes 210 and 220 are wound to form a jelly roll structure, cracks may occur in the electrodes 210 and 220 because the curvature in the centripetal direction is large.
  • the tape 300a forms a non-linear pattern 300pa on one side 300S2 located on the electrodes 210 and 220, thereby preventing stress from concentrating on a specific part and reducing stress. It can be dispersed. Through this, the possibility of cracks occurring in the electrodes 210 and 220 during charge and discharge cycles can be greatly reduced.
  • the non-linear pattern according to the present embodiments is not a straight line and may be a wave pattern, a zigzag pattern, or a sawtooth pattern.
  • a non-linear pattern (300pa) of a zigzag pattern is shown in FIGS. 1 and 4.
  • 5 and 6 are plan views showing tapes according to various embodiments of the present invention.
  • one side 300S2 located on the first electrode active material layer 212 has a wave pattern.
  • a non-linear pattern (300 pb) may be formed.
  • one side 300S2 located on the first electrode active material layer 212 has a sawtooth shape.
  • a non-linear pattern (300pc) of the pattern may be formed.
  • the tape 300a may include an electrical insulating material.
  • the tape 300a may include at least one of polyimide (PI) or polypropylene (PP).
  • a secondary battery according to an embodiment of the present invention may include the jelly roll-shaped electrode assembly 200 described above. These secondary batteries may be cylindrical batteries, pouch-shaped batteries, or prismatic batteries.
  • Figure 7 is an exploded perspective view showing a cylindrical secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 includes a jelly roll-shaped electrode assembly 200, a cylindrical battery can 400a with an open top and accommodating the electrode assembly 200. And it may include a cap assembly 500 coupled to the open top of the battery can 400a.
  • the secondary battery 100 stores the electrode assembly 200 in a battery can 400a with an open top, and after injecting the electrolyte into the battery can 400a, the cap assembly 500 It can be manufactured by combining.
  • Cap assembly 500 may include a top cap 510 and safety vent 520.
  • the top cap 510 is located on the safety vent 520 and can be electrically connected to the safety vent 520 by forming a structure in close contact with each other.
  • the top cap 510 protrudes upward in the center, is indirectly connected to the second electrode 220 of the electrode assembly 200 through the second electrode tab 223, and functions as an electrode terminal by connection to an external circuit. can be performed.
  • a gasket 600 for sealing may be positioned between the battery can 400a and the cap assembly 500.
  • the crimping portion may be formed by placing the gasket 600 between the battery can 400a and the cap assembly 500 and bending the upper end of the battery can 400a. Through this, mounting of the cap assembly 500 and sealing of the secondary battery can be achieved.
  • Figure 8 is an exploded perspective view showing a pouch-type secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 may include a jelly roll-shaped electrode assembly 200 and a pouch-type case 400b for storing the electrode assembly 200.
  • the pouch-type case 400b is a laminated sheet including a metal layer and a resin layer, and may include an upper case 410b and a lower case 420b.
  • the upper case 410b and the lower case 420b are shown as being separated from each other, but in another embodiment, one side of the upper case 410b and one side of the lower case 420b can be connected and folded.
  • a storage portion in which the electrode assembly 200 is located may be formed in at least one of the upper case 410b and the lower case 420b, and the outer periphery of the upper case 410b and the outer periphery of the lower case 420b are in contact with each other. In this state, heat and/or pressure may be applied to bond the outer periphery of the upper case 410b to the outer periphery of the lower case 420b.
  • Figure 9 is an exploded perspective view showing a square secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery 100 includes a jelly roll-shaped electrode assembly 200 and a square can 400c that is open on one side and accommodates the electrode assembly 200. It can be included.
  • a cover member may be coupled to one open side of the square can 400c. Welding joints may be used to join the square can 400c and the cover member (not shown).
  • a plurality of secondary batteries described above may be gathered together to form a battery module. Additionally, the battery module may be mounted together with various control and protection systems such as a battery management system (BMS) and a cooling system to form a battery pack.
  • BMS battery management system
  • a cooling system to form a battery pack.
  • the secondary battery, the battery module, or the battery pack may be applied to various devices. Specifically, it can be applied to transportation means such as electric bicycles, electric vehicles, and hybrids, but is not limited to this and can be applied to various devices that can use secondary batteries.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극들; 상기 전극들 사이에 개재되는 분리막; 및 상기 전극들 중 적어도 하나에 부착되는 적어도 하나의 테이프;를 포함한다. 상기 전극들 및 상기 분리막이 함께 권취되어 젤리롤 구조체를 형성한다. 상기 테이프는, 상기 전극의 양면들 중 적어도 하나에서, 상기 전극의 일 단부를 포함하는 영역에 부착되고, 상기 테이프의 일 변이 비직선형 패턴을 갖는다.

Description

전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
관련 출원(들)과의 상호 인용
본 출원은 2022년 11월 22일자 한국 특허 출원 제10-2022-0157377호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 젤리롤 형태의 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기 자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 그 구동 전원으로 사용되는 이차 전지에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있다.
이차 전지에는 예를 들어 니켈 카드뮴전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 이들 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 장점 때문에 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지, 전극 조립체가 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 각형 전지 및 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점을 가진다.
전지 케이스에 내장되는 상기 전극 조립체는 양극, 분리막, 음극의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자로서, 젤리롤형, 스택형 및 스택/폴딩형으로 분류된다. 젤리롤형은 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 형태이고, 스택형은 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 형태이며, 스택/폴딩형은 젤리롤형과 스택형의 복합 구조이다. 그 중 젤리롤형 전극 조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.
특히, 젤리롤 형태의 전극 조립체에서, 권취된 전극들이 충, 방전 사이클이 진행되는 동안 팽창과 수축을 반복한다. 이러한 팽창과 수축의 반복으로 인해, 전극을 비롯한 전극 조립체의 특정 부분에 응력이 집중될 수 있다. 특히, 권취되는 전극의 단부에 테이프가 부착될 수 있는데, 충, 방전 과정에서 상기 테이프의 끝 부분에 응력이 집중될 수 있고, 이로 인해 크랙이 발생할 수 있다.
전극에 발생한 크랙은, 이차 전지의 성능 저하 뿐만 아니라 열폭주 현상과 같은 안전 문제를 일으키는 원인이 되기 때문에, 부착된 테이프로 인해 유발되는 크랙의 발생을 방지하는 기술이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 충, 방전이 반복되어도 크랙 발생을 방지할 수 있는 젤리롤 구조체의 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극들; 상기 전극들 사이에 개재되는 분리막; 및 상기 전극들 중 적어도 하나에 부착되는 적어도 하나의 테이프;를 포함한다. 상기 전극들 및 상기 분리막이 함께 권취되어 젤리롤 구조체를 형성한다. 상기 테이프는, 상기 전극의 양면들 중 적어도 하나에서, 상기 전극의 일 단부를 포함하는 영역에 부착되고, 상기 테이프의 일 변이 비직선형 패턴을 갖는다.
상기 테이프의 마주하는 양 변들 중, 상기 전극의 일 단부로부터 멀리 위치한 일 변에 상기 비직선형 패턴이 형성될 수 있다.
상기 비직선형 패턴은, 지그재그 패턴, 웨이브 패턴 또는 톱니 모양 패턴일 수 있다.
상기 전극은, 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 전극 활물질층을 포함할 수 있다.
상기 전극의 상기 일 단부에서, 상기 전극 활물질층이 형성되지 않고 상기 전극 집전체가 노출된 부분인 노출부가 형성될 수 있다.
상기 테이프는, 상기 노출부 및 상기 전극 활물질층의 일부를 덮으면서, 상기 전극에 부착될 수 있다.
상기 전극 활물질층 중 상기 노출부 방향의 단부에 발코니부가 형성될 수 있다.
상기 테이프는 상기 발코니부를 덮으면서 상기 전극에 부착될 수 있다.
상기 테이프의 상기 비직선형 패턴은, 상기 전극 활물질층 상에 위치할 수 있다.
상기 노출부가 형성된 상기 전극의 상기 일 단부는, 상기 젤리롤 구조체의 코어 측 단부에 해당할 수 있다.
상기 테이프는 전기적 절연인 소재를 포함할 수 있다.
상기 테이프는 폴리이미드(PI, Polyimide) 또는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 상기 전극 조립체를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 젤리롤 구조체의 전극 조립체에 있어서, 전극의 일 단부를 포함하는 영역에 부착되는 테이프의 일 변을 비직선형 패턴으로 형성할 수 있다. 테이프의 일 변이 비직선형 패턴을 갖기 때문에 테이프의 일 변과 인접한 전극의 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 크랙 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 전극 조립체가 권취된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4는 각각, 도 1의 전극 조립체에서, 전극에 테이프가 부착된 모습을 확대하여 나타낸 정면도와 평면도이다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 테이프들을 나타낸 평면도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 각형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 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, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 대한 분해 사시도이다. 도 2는 도 1의 전극 조립체가 권취된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 전극(210, 220)들; 상기 전극(210, 220)들 사이에 개재되는 분리막(230); 및 상기 전극(210, 220)들 중 적어도 하나에 부착되는 적어도 하나의 테이프(300a);를 포함한다. 전극(210, 220)들 및 분리막(230, 240)이 함께 권취되어 젤리롤 구조체를 형성한다. 즉, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는 젤리롤 형태의 전극 조립체이다.
전극(210, 220)들은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)으로 구분될 수 있다. 어느 한 분리막(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 사이에 개재될 수 있다. 아울러, 도 1에 나타난 바와 같이, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극(210)과 제2 전극(220)이 서로 접하는 것을 방지하기 위해 제2 전극(220) 아래에 분리막(240)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.
제1 전극(210)은, 제1 전극 집전체(211) 및 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제1 전극 활물질층(212)를 포함한다. 구체적으로, 제1 전극 집전체(211) 상에 전극 활물질이 도포되어 제1 전극 활물질층(212)이 형성되고, 제1 전극 집전체(211) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제1 전극 집전체(211)가 노출되는 부분에 제1 전극탭(213)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서, 제1 전극탭(213)은 제1 전극(210)의 일 단부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 제1 전극(210)의 중앙부에 위치하는 것도 가능하다.
제2 전극(220)은 제2 전극 집전체(221) 및 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 제2 전극 활물질층(222)을 포함한다. 구체적으로, 제2 전극 집전체(221) 상에 전극 활물질이 도포되어 제2 전극 활물질층(222)이 형성되고, 제2 전극 집전체(221) 중 전극 활물질이 도포되지 않아 제2 전극 집전체(221)가 노출되는 부분에 제2 전극탭(223)이 용접 등의 방법으로 부착될 수 있다. 여기서 제2 전극탭(223)은 제2 전극(220)의 중앙부에 위치한 것으로 도시되어 있으나, 그 위치에 특별한 제한은 없고, 제2 전극(220)의 일 단부에 위치하는 것도 가능하다.
전극 조립체(200)가 권취된 상태에서는, 도 2에 도시된 것처럼, 제1 전극탭(213)이 일 방향으로 돌출되고, 제2 전극탭(223)은 제1 전극탭(213)이 돌출되는 방향과 반대 방향으로 돌출될 수 있다.
제1 전극(210)은 양극일 수 있고, 제2 전극(220)은 음극일 수 있다. 즉, 제1 전극 집전체(211)와 제1 전극탭(213)은 각각 양극 집전체와 양극탭일 수 있고, 제2 전극 집전체(221)와 제2 전극탭(223)은 각각 음극 집전체와 음극탭일 수 있다. 제1 전극 집전체(211)는, 양극 집전체로써, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 및 티탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 양극 활물질이 도포되어 제1 전극 활물질층(212)이 형성될 수 있다. 제2 전극 집전체(221)는, 음극 집전체로써, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 위에 음극 활물질이 도포되어 제2 전극 활물질층(222)이 형성될 수 있다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 실시예에 따른 테이프에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4는 각각, 도 1의 전극 조립체에서, 전극에 테이프가 부착된 모습을 확대하여 나타낸 정면도와 평면도이다. 구체적으로, 전극(210, 220)들 중 제1 전극(210)에 부착된 상태의 테이프(300a)를 도시하였다. 또한, 보다 구체적으로, 도 3은 부착된 상태의 테이프(300a)를 yz평면 상에서 -x축 방향을 따라 바라본 정면도이고, 도 4는 부착된 상태의 테이프(300a)를 xy 평면 상에서 -z축 방향을 따라 바라본 평면도이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 함께 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체(200)는, 상술한 것처럼, 전극(210, 220)들 중 적어도 하나에 부착되는 적어도 하나의 테이프(300a)를 포함한다. 즉, 테이프(300a)는 전극(210, 220)들 중 어느 하나에 부착될 수 있고, 또는 전극(210, 220)들 모두에 부착될 수 있다. 일례로, 도 1에는 테이프(300a)들이 전극(210, 220)들 각각의 양면에 모두 부착된 모습이 도시되어 있다.
이하에서는 설명의 중복을 피하기 위해 제1 전극(210)에 부착되는 테이프(300a)를 기준으로 설명하나, 제2 전극(220)에 부착되는 테이프(300a)에도 유사 또는 동일한 구조가 적용될 수 있다.
본 실시예에 따른 테이프(300a)는, 제1 전극(210)의 양면들 중 적어도 하나에서, 제1 전극(210)의 일 단부(211ED)를 포함하는 영역에 부착된다. 다시 말해, 테이프(300a)가 제1 전극(210)의 양 단부로부터 이격된 중앙 영역에 부착되는 것이 아니라, 일 단부(211ED)를 포함하는 영역에 부착될 수 있다. 제1 전극(210)은 장변들과 단변들을 갖는 직사각형의 시트 형태를 가질 수 있는데, 테이프(300a)가 부착되는 상기 일 단부(211ED)는 제1 전극(210)의 단변들 중 하나일 수 있다.
또한, 테이프(300a)는, 제1 전극(210)의 양면들 모두에 부착되거나, 일면에만 부착될 수 있다. 도 1 및 도 3에는 제1 전극(210)의 양면 각각에 테이프(300a)가 부착된 모습이 도시되어 있다, 전극(210, 220)의 양면 또는 일면에 부착하는 것은, 해당 전극(210, 220)의 설계 및 제조 공정에 따라 달라질 수 있다.
만일 테이프(300a)가 제2 전극(220)에도 부착된다면, 마찬가지로 테이프(300a)는 제2 전극(220)의 양면들 중 적어도 하나에서, 제2 전극(220)의 일 단부(221ED)를 포함하는 영역에 부착될 수 있다.
이 때, 본 실시예에 따르면, 테이프(300a)의 일 변(300S2)이 비직선형 패턴(300pa)을 가질 수 있다. 본 실시예에서 비직선형 패턴이라 함은, 일직선이 아닌 형태를 의미하며, 웨이브 패턴, 지그재그 패턴 또는 톱니 모양 패턴일 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.
테이프(300a)의 마주하는 양 변(300S1, 300S2)들 중, 제1 전극(210)의 일 단부(211ED)로부터 멀리 위치한 일 변(300S2)에 비직선형 패턴(300pa)이 형성될 수 있다. 즉, 비직선형 패턴(300pa)은 제1 전극(210)의 제1 전극 활물질층(212) 상에 위치할 수 있다.
한편, 제1 전극(210)의 상기 일 단부(211ED)에서, 제1 전극 활물질층(212)이 형성되지 않고 제1 전극 집전체(211)가 노출된 부분인 노출부(211E)가 형성될 수 있다. 즉, 제1 전극(210)은 소위 논 프리 엣지(Non-free edge) 형태를 가질 수 있다. 논 프리 엣지(Non-free edge)의 전극을 설계하는 이유는, 젤리롤 전극 조립체에서의 코어 충돌(core impingement) 현상을 방지하기 위함이다. 코어 충돌(core impingement) 현상은, 젤리롤 전극 조립체의 충, 방전 동안 전극의 부피 팽창에 의해 전극의 코어 측 단부가 젤리롤 전극 조립체의 코어 방향으로 간섭을 일으키는 현상을 의미한다. 이로 인해 분리막이 손상되어, 양극과 음극 간의 쇼트가 발생할 위험이 있다. 특히, 상대적으로 부피 팽창이 큰 전극, 예를 들어 Si 소재가 많이 첨가된 전극에서, 이러한 코어 충돌(core impingement) 현상이 심화될 수 있다.
논 프리 엣지(Non-free edge)의 전극은, 전극의 단부에서 전극 활물질의 코팅없이 전극 집전체가 노출되는 부분인 노출부(211E)를 갖기 때문에 전극의 코어 측 단부에서 팽창 정도가 상대적으로 작을 수 있다. 따라서, 논 프리 엣지(Non-free edge)의 전극은, 전극의 코어측 단부에 전극 활물질이 코팅되는 프리 엣지(free edge)의 전극보다, 코어 충돌(core impingement) 현상 방지에 효과적이다. 즉, 노출부(211E)가 형성된 제1 전극(210)의 일 단부(211ED)는, 젤리롤 구조체의 코어 측 단부에 해당할 수 있다.
테이프(300a)는, 이러한 노출부(211E) 및 제1 전극 활물질층(212)의 일부를 덮으면서, 제1 전극(210)에 부착될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 테이프(300a)의 비직선형 패턴(300pa)은, 도시된 것처럼, 제1 전극 활물질층(212) 상에 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 전극 활물질층(212) 중 노출부(211E) 방향의 단부에 발코니부(Balcony portion, 212B)가 형성될 수 있다. 발코니부(212B)는, 제1 전극 활물질층(212)을 형성하기 위해 전극 활물질을 도포할 때, 도포의 시작점에서 국부적으로 도포량이 많아지는 부분을 의미한다. 즉, 전극 활물질을 제1 전극 집전체(211) 상에 처음 도포하는 시작점에서 일시적으로 도포가 많이 이루어질 수 있고, 이에 따라 발코니부(212B)가 형성될 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 발코니부(212B)를 과장되어 표현하였다.
상술한 것처럼, 제1 전극(210)이 양극인 경우, 양극에 형성된 발코니부(212B)는 이와 대면하는 음극에서의 리튬 석출을 유발할 수 있다. 구체적으로, N/P ratio는 음극의 면적 및 질량당 용량을 감안하여 산출한 음극의 용량을, 양극의 면적 및 질량당 용량을 감안하여 얻은 양극의 용량으로 나눈 값인데, 일반적으로 1이상의 값을 갖는다. 즉, 음극의 용량을 많게 제작한다. 참고로 N/P ratio가 1이 되지 않으면, 충, 방전 시 금속 리튬이 석출되기 쉽고, 이는 고율 충, 방전 시에 전지의 안전성을 급격히 열화시키고, 발화의 원인으로 작용한다. 다시 말해, N/P ratio는 전지의 안전성 및 용량에 중대한 영향을 미친다. 그런데 양극에 형성되는 발코니부(212B)는 국부적으로 단위 면적당 양극 활물질의 로딩량이 많은 부분이기 때문에 대면하는 음극과의 관계에서 N/P ratio를 낮추게 되고, 음극에서의 리튬 석출을 유발하게 된다. 발코니부(212B)는, 노출부(211E)를 갖는 논 프리 엣지(Non-free edge) 형태의 전극에 주로 형성될 수 있다.
이에 본 실시예에 따른 테이프(300a)는, 노출부(211E)를 갖는 논 프리 엣지(Non-free edge) 형태의 제1 전극(210)에서 발생하는 발코니부(212B)를 덮으면서 제1 전극(210)에 부착될 수 있다. 발코니부(212B)를 덮으면서 부착된 테이프(300a)가 발코니부(212B)에서의 반응을 차단하여 음극에서의 리튬 석출을 예방할 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 테이프(300a)는 노출부(211E)에서의 발열을 억제하여 안전성을 높일 수 있고, 전해액과 노출부(211E) 사이의 부반응을 억제할 수 있으며, 노출부(211E)의 부식을 억제할 수 있다. 즉, 리튬 석출 방지 외에도 테이프(300a)의 부착 목적은 위와 같이 다양하다.
마찬가지로, 제2 전극(220)의 일 단부(221ED)에서 제2 전극 활물질층(222)이 형성되지 않고 제2 전극 집전체(221)가 노출된 부분이 노출부(221E)가 형성될 수 있다. 만일 테이프(300a)가 제2 전극(220)에도 부착된다면, 테이프(300a)는 노출부(221E) 및 제2 전극 활물질층(222)의 일부를 덮으면서, 제2 전극(220)에 부착될 수 있다. 또한, 제2 전극(220)에도 발코니부가 형성될 수 있으며, 테이프(300a)가 발코니부를 덮으면서 제2 전극(220)에 부착될 수 있다. 제2 전극(220)이 음극일 경우라도, 테이프(300a)가 부착됨으로써, 노출부(221E)에서의 발열을 억제할 수 있고, 전해액과 노출부(221E) 사이의 부반응을 억제할 수 있으며, 노출부(221E)의 부식을 억제할 수 있다
본 실시예에 따른 테이프(300a)는 상술한 것처럼, 여러 목적을 위해 전극(210, 220)들 적어도 하나에 부착된다. 이 때, 상술한 것처럼, 충, 방전 사이클 동안 전극(210, 220)들은 팽창과 수축을 반복한다. 만일 본 실시예에 따른 테이프가 비직선형 패턴을 갖지 않고, 테이프의 일변이, 통상의 테이프처럼, 일 직선으로 이루어져 있다면, 일 직선인 테이프의 일변 부분에 응력이 집중될 수 있고, 이로 인해 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 전극(210, 220)들이 권취되어 젤리롤 구조체를 형성함에 있어, 구심 방향의 곡률이 크기 때문에 전극(210, 220)에는 크랙이 발생할 수 있다. 이에 본 실시예에 따른 테이프(300a)는, 전극(210, 220) 상에 위치하는 일 변(300S2)에 비직선형 패턴(300pa)을 형성함으로써, 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지하고 응력을 분산시킬 수 있다. 이를 통해 충, 방전 사이클 동안 전극(210, 220)들에 크랙이 발생할 가능성을 크게 줄일 수 있다.
앞서 설명한 대로, 본 실시예들에 따른 비직선형 패턴은, 일직선이 아닌 형태로써, 웨이브 패턴, 지그재그 패턴 또는 톱니 모양 패턴일 수 있다. 이러한 비직선형 패턴(300pa)의 하나의 예시로써, 지그재그 패턴의 비직선형 패턴(300pa)이 도 1과 도 4에 도시되어 있다.
도 5 및 도 6은, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 테이프들을 나타낸 평면도들이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 테이프(300b)의 양 변(300S1, 300S2)들 중, 제1 전극 활물질층(212) 상에 위치한 일 변(300S2)에 웨이브 패턴의 비직선형 패턴(300pb)이 형성될 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 테이프(300c)의 양 변(300S1, 300S2)들 중, 제1 전극 활물질층(212) 상에 위치한 일 변(300S2)에 톱니 모양 패턴의 비직선형 패턴(300pc)이 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 테이프(300a)는 전기적 절연 소재를 포함할 수 있다. 일례로, 테이프(300a)는 폴리이미드(PI, Polyimide) 또는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지는, 앞서 설명한 젤리롤 형태의 전극 조립체(200)를 포함할 수 있다. 이러한 이차 전지는, 원통형 전지, 파우치형 전지 또는 각형 전지일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 젤리롤 형태의 전극 조립체(200), 상부가 개방되고 전극 조립체(200)를 수납하는 원통형의 전지 캔(400a) 및 전지 캔(400a)의 개방된 상부에 결합되는 캡 조립체(500)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 이차 전지(100)는 전극 조립체(200)를 상부가 개방된 전지 캔(400a)에 수납하고, 전지 캔(400a) 내에 전해액을 주입한 후에, 캡 조립체(500)를 결합하여 제조될 수 있다.
캡 조립체(500)는 상단 캡(510)과 안전 벤트(520)를 포함할 수 있다. 상단 캡(510)은 안전 벤트(520) 상에 위치하며, 안전 벤트(520)와 상호 밀착된 구조를 형성하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상단 캡(510)은 중앙이 상향 돌출되고, 제2 전극탭(223)을 통해 전극 조립체(200)의 제2 전극(220)과 간접적으로 연결되어, 외부 회로와의 접속에 의한 전극 단자로서의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 전지 캔(400a)과 캡 조립체(500) 사이에 밀봉을 위한 가스켓(600)이 위치할 수 있다. 구체적으로, 전지 캔(400a)과 캡 조립체(500) 사이에 가스켓(600)을 위치시키고, 전지 캔(400a)의 상부 단부를 구부림으로써 크림핑부를 형성할 수 있다. 이를 통해 캡 조립체(500)의 장착 및 이차 전지의 밀봉이 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 젤리롤 형태의 전극 조립체(200) 및 전극 조립체(200)를 수납하는 파우치형 케이스(400b)를 포함할 수 있다. 파우치형 케이스(400b)는 금속층과 수지층을 포함하는 라미네이트 시트로써, 상부 케이스(410b)와 하부 케이스(420b)를 포함할 수 있다.
상부 케이스(410b)와 하부 케이스(420b)가 서로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 다른 실시예로써, 상부 케이스(410b)의 일변과 하부 케이스(420b)의 일변이 연결된 채 접힌 형태도 가능하다.
상부 케이스(410b)와 하부 케이스(420b) 중 적어도 하나에 전극 조립체(200)가 위치하는 수납부가 형성될 수 있고, 상부 케이스(410b)의 외주변과 하부 케이스(420b)의 외주변이 맞닿아 있는 상태에서 열 및/또는 압력이 인가되어 상부 케이스(410b)의 외주변과 하부 케이스(420b)의 외주변이 서로 접합될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 각형의 이차 전지를 나타낸 분해 사시도이다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)는, 젤리롤 형태의 전극 조립체(200) 및 일 측이 개방되고 전극 조립체(200)를 수납하는 각형 캔(400c)을 포함할 수 있다. 구체적으로 도시하지 않았으나, 각형 캔(400c)의 개방된 일 측에는 커버 부재가 결합될 수 있다. 각형 캔(400c)과 커버 부재(미도시) 간의 결합에는 용접 접합이 이용될 수 있다.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.
앞에서 설명한 이차 전지가 복수로 모여 전지 모듈을 형성할 수 있다. 또한 상기 전지 모듈은, BMS(Battery Management System), 냉각 시스템 등의 각종 제어 및 보호 시스템과 함께 장착되어 전지 팩을 형성할 수 있다.
상기 이차 전지, 상기 전지 모듈 또는 상기 전지 팩은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
부호의 설명
100: 이차 전지
200: 전극 조립체
210: 제1 전극
211: 제1 전극 집전체
212: 제1 전극 활물질층
220: 제2 전극
221: 제2 전극 집전체
222: 제2 전극 활물질층
300a, 300b, 300c: 테이프
300pa, 300pb, 300pc: 비직선형 패턴

Claims (13)

  1. 전극들;
    상기 전극들 사이에 개재되는 분리막; 및
    상기 전극들 중 적어도 하나에 부착되는 적어도 하나의 테이프;를 포함하고,
    상기 전극들 및 상기 분리막이 함께 권취되어 젤리롤 구조체를 형성하며,
    상기 테이프는, 상기 전극의 양면들 중 적어도 하나에서, 상기 전극의 일 단부를 포함하는 영역에 부착되고,
    상기 테이프의 일 변이 비직선형 패턴을 갖는 전극 조립체.
  2. 제1항에서,
    상기 테이프의 마주하는 양 변들 중, 상기 전극의 일 단부로부터 멀리 위치한 일 변에 상기 비직선형 패턴이 형성되는 전극 조립체.
  3. 제1항에서,
    상기 비직선형 패턴은, 지그재그 패턴, 웨이브 패턴 또는 톱니 모양 패턴인 전극 조립체.
  4. 제1항에서,
    상기 전극은, 전극 집전체 및 상기 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 형성된 전극 활물질층을 포함하는 전극 조립체.
  5. 제4항에서,
    상기 전극의 상기 일 단부에서, 상기 전극 활물질층이 형성되지 않고 상기 전극 집전체가 노출된 부분인 노출부가 형성되는 전극 조립체.
  6. 제5항에서,
    상기 테이프는, 상기 노출부 및 상기 전극 활물질층의 일부를 덮으면서, 상기 전극에 부착되는 전극 조립체.
  7. 제5항에서,
    상기 전극 활물질층 중 상기 노출부 방향의 단부에 발코니부가 형성되는 전극 조립체.
  8. 제7항에서,
    상기 테이프는 상기 발코니부를 덮으면서 상기 전극에 부착되는 전극 조립체.
  9. 제5항에서,
    상기 테이프의 상기 비직선형 패턴은, 상기 전극 활물질층 상에 위치하는 전극 조립체.
  10. 제5항에서,
    상기 노출부가 형성된 상기 전극의 상기 일 단부는, 상기 젤리롤 구조체의 코어 측 단부에 해당하는 전극 조립체.
  11. 제1항에서,
    상기 테이프는 전기적 절연인 소재를 포함하는 전극 조립체.
  12. 제1항에서,
    상기 테이프는 폴리이미드(PI, Polyimide) 또는 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 중 적어도 하나를 포함하는 전극 조립체.
  13. 제1항에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차 전지.
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