[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101577494B1 - 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지 - Google Patents

다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101577494B1
KR101577494B1 KR1020130001712A KR20130001712A KR101577494B1 KR 101577494 B1 KR101577494 B1 KR 101577494B1 KR 1020130001712 A KR1020130001712 A KR 1020130001712A KR 20130001712 A KR20130001712 A KR 20130001712A KR 101577494 B1 KR101577494 B1 KR 101577494B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode assembly
electrode
anode
cross
separator
Prior art date
Application number
KR1020130001712A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140090341A (ko
Inventor
이선우
양현정
장재동
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020130001712A priority Critical patent/KR101577494B1/ko
Priority to PCT/KR2014/000083 priority patent/WO2014107061A1/ko
Priority to CN201480000266.4A priority patent/CN104040776B/zh
Priority to JP2015506925A priority patent/JP6055907B2/ja
Priority to EP14711438.3A priority patent/EP2779296B1/en
Priority to TW103100537A priority patent/TWI500199B/zh
Priority to US14/283,650 priority patent/US9437898B2/en
Publication of KR20140090341A publication Critical patent/KR20140090341A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101577494B1 publication Critical patent/KR101577494B1/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
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • 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
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like 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
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M2010/4292—Aspects relating to capacity ratio of electrodes/electrolyte or anode/cathode
    • 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
    • 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
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 제1 양극, 제1 분리막 및 제1 음극을 포함하는 제1 전극조립체; 제2 양극, 제2 분리막 및 제2 음극을 포함하는 제2 전극조립체를 포함하고, 상기 제2 전극조립체의 극판 면적은 상기 제1 전극조립체의 극판 면적보다 작고, 상기 제2 전극조립체의 단면 두께는 상기 제1 전극조립체의 단면 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지{Secondary battery comprising multiple electrode assembly}
본 발명은 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.
현존하는 이차전지 및 전지팩 구조에서 이차전지의 사용 및 배열은 제한될 수 있다. 특히, 전지팩은 일반적으로 동일한 용량, 크기 및 치수의 사각형 전지로 구성된다. 이러한 이차전지의 물리적인 형상은 이차전지의 전기적인 배열을 반영하고, 예를 들어 여섯개의 전극조립체를 갖는 전지팩은 동일한 크기 및 용량의 전극조립체를 6개 포함할 수 있다. 이러한 전지팩에서 전극조립체는 2열로 세개가 나란하게 구비되어 제조될 수 있다. 그러나, 이러한 보통의 이차전지 또는 전지팩의 형태는 휴대용 전자 장치 또는 대용량의 자동차용 전지에서 사각형이 아니거나 불규칙적인 형상의 공간에서 이차전지를 효율적으로 사용할 수 없게 되는 문제가 있고, 이에 따라 형상이 상이한 전극조립체를 다수개 구비하여 여유 공간을 효율적으로 사용하도록 할 수 있으나, 각각의 전극조립체의 용량이 상이하여 출력이 원활하지 않은 문제가 있다.
본 발명의 일실시예는 전극조립체의 극판 면적이 감소함에 따라 단면 두께를 증가시켜 유사한 용량의 전극조립체를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 제1 양극, 제1 분리막 및 제1 음극을 포함하는 제1 전극조립체; 제2 양극, 제2 분리막 및 제2 음극을 포함하는 제2 전극조립체를 포함하고, 상기 제2 전극조립체의 극판 면적은 상기 제1 전극조립체의 극판 면적보다 작고, 상기 제2 전극조립체의 단면 두께는 상기 제1 전극조립체의 단면 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
본 발명은 전극조립체의 극판 면적이 작으면 단면 두께를 크게 하여 다양한 면적의 전극조립체에서 출력이 일정하게 나오도록 함으로써 전극조립체간 전기적 부하가 집중되는 현상을 완화하고 출력이 원활하게 나오게 하여 이차전지를 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 단면도이다.
본 발명은 제1 양극, 제1 분리막 및 제1 음극을 포함하는 제1 전극조립체;
제2 양극, 제2 분리막 및 제2 음극을 포함하는 제2 전극조립체를 포함하고,
상기 제2 전극조립체의 극판 면적은 상기 제1 전극조립체의 극판 면적보다 작고, 상기 제2 전극조립체의 단면 두께는 상기 제1 전극조립체의 단면 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 전극조립체의 극판 면적이 상이하여 사각형이 아니거나 불규칙적인 형상의 공간에서 이차전지를 효율적으로 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지는 종래 이차전지에서 나타날 수 있는 전극조립체 간의 용량 차이로 인한 이차전지의 수명 단축과 용량이 남아있는 전극조립체를 사용하지 못하는 비효율성을 극판 면적에 따라 단면 두께를 달리하여 해결할 수 있고, 전극조립체간 용량을 유사하게 함으로써 이차전지의 출력을 원활하게 나오도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에서 상기 제1 전극조립체의 극판 면적과 제2 전극 조립체의 극판 면적은 하기 수학식 1로 표시될 수 있다:
[수학식 1]
0.5≤S2/S1≤0.98
S1은 제1 전극조립체의 극판 면적이고, S2는 제2 전극 조립체의 극판 면적이다.
또한, 상기 제1 전극조립체의 단면 두께와 제2 전극조립체의 단면 두께는 하기 수학식 2로 표시될 수 있다:
[수학식 2]
0≤I1/I2≤0.2
I1은 제1 전극조립체의 단면 두께이고, I2는 제2 전극조립체의 단면 두께이다.
즉, 상기 제2 전극조립체의 면적은 상기 제1 전극조립체의 면적에 비하여 상기 수학식 1에 표시되는 비율만큼 작을 수 있다. 그러나, 상기 제1 전극조립체 및 상기 제2 전극조립체의 전지 용량은 동일하거나 거의 동일한 것이 바람직하다. 상기 제1 전극조립체와 상기 제2 전극조립체 간의 용량 차이가 발생한다면 용량이 작은 전극조립체의 경우에 충방전이 진행될수록 수명이 단축되고, 반대로 용량이 큰 전극조립체의 경우에는 전지 용량이 남게 되어 비효율적일 수 있기 때문이다. 이를 위하여 상기 제1 전극조립체의 단면 두께보다 상기 제2 전극조립체의 단면 두께를 크게 설정할 수 있고, 또는 상기 제2 전극조립체의 전극 재료를 상기 제1 전극조립체의 전극 재료보다 고효율인 것을 사용할 수 있다.
제1 전극조립체와 제2 전극조립체의 전극 재료가 동일한 경우, 제2 전극조립체의 면적이 제1 전극조립체의 면적보다 작게 설정된다면, 제2 전극조립체의 용량이 제1 전극조립체의 용량보다 적게 되는데, 이러한 용량 차이를 극복하기 위하여 상대적으로 제2 전극조립체의 단면 두께를 제1 전극조립체의 단면 두께보다 크게 설정하는 것이다.
한편, 상기 제1 전극조립체 및 상기 제2 전극조립체의 전극 재료를 달리 사용하는 경우, 즉 상기 제2 전극조립체의 전극 재료가 상기 제1 전극조립체의 전극 재료보다 고효율의 전극 재료를 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에서 상기 제1 양극 및 제2 양극은 양극집전체의 양면 또는 일면에 양극 활물질이 도포될 수 있다.
상기 제1 양극의 단위면적당 기준 용량은 0.0121 내지 0.0123 Ah/㎠일 수 있다. 상기 제1 양극의 단위면적당 기준 용량이 0.0121 Ah/㎠ 미만인 경우에는 단위 면적당 용량 저하로 인한 용량 설계 효율성 저하의 문제가 있고, 0.0123 Ah/㎠를 초과하는 경우에는 전극 코팅 후 압연 강도 증가에 따른 전해액 함침 저하의 문제가 있다.
상기 제2 양극의 단위면적당 기준 용량은 0.0123 내지 0.0126 Ah/㎠일 수 있다. 상기 제1 양극의 단위면적당 기준 용량이 0.0123 Ah/㎠ 미만인 경우에는 단위 면적당 용량 저하로 인한 용량 설계 효율성 저하의 문제가 있고, 0.0126 Ah/㎠를 초과하는 경우에는 전극 코팅 후 압연 강도 증가에 따른 전해액 함침 저하의 문제가 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에서 상기 제1 음극 및 제2 음극은 음극집전체의 양면 또는 일면에 음극 활물질이 도포될 수 있다.
상기 제1 음극의 단위면적당 기준용량은 0.0132 내지 0.0136 Ah/㎠일 수 있다. 상기 제1 음극의 단위면적당 기준 용량이 0.0132 Ah/㎠ 미만인 경우에는 전지 내에서 리튬이 석출된다는 문제가 있고, 0.0136 Ah/㎠를 초과하는 경우에는 로딩량이 증가되기 때문에 가격 경쟁력의 문제가 있다.
상기 제2 음극의 단위면적당 기준용량은 0.0135 내지 0.0139 Ah/㎠일 수 있다. 상기 제2 음극의 단위면적당 기준 용량이 0.0135 Ah/㎠ 미만인 경우에는 전지 내 리튬 석출의 문제가 있고, 0.0139 Ah/㎠를 초과하는 경우에는 용량 설게 효율 및 가격 경쟁력 저하의 문제가 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지에서 상기 전극조립체는 단순 스택형, 스택-폴딩형의 구조를 가질 수 있다. 상기 전극조립체는 활물질이 도포된 양극과 음극 사이에 분리막을 개재시키고 양극/분리막/음극을 연속적으로 적층하여 제조할 수 있다. 한편, 상기 적층되는 전극조립체는 용량의 증대를 위해 교호로 적층된 복수의 전극과 분리막을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극 또는 음극/분리막/양극을 반복 단위로 적층시켜 제조할 수 있고, 풀셀 또는 바이셀의 구조를 갖는 복수의 단위셀을 폴딩필름으로 집합시켜 제조할 수 있다. 여기서 상기 폴딩필름은 일반적인 절연필름 등을 사용할 수 있다. 풀셀 구조는 극성이 다른 전극 사이에 분리막이 개재된 셀 구조를 적어도 하나 이상 포함하되 최외측에 위치한 전극의 극성이 다른 셀 구조를 의미한다. 풀셀 구조의 일례로는 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등을 들 수 있다. 바이셀 구조는 극성이 다른 전극 사이에 분리막이 개재된 셀 구조를 적어도 하나 이상 포함하되 최외측에 위치한 전극의 극성이 같은 셀 구조를 의미한다. 바이셀 구조의 일례로는 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 등을 들 수 있다.
한편, 폴딩필름을 사용하여 단위셀들을 집합시키는 방식은 여러 가지가 가능하다. 일례로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 한쪽 면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 한쪽 방향으로 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 단위셀 들이 삽입된 구조를 갖는다. 다른 예로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 양면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 한쪽 방향으로 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다.
이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 단위셀들이 삽입된 구조를 갖는다. 상기 단위셀들의 배치 간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성은 폴딩필름에 접한 상부 셀의 전극과 하부셀의 전극의 극성이 반대가 되도록 선택된다. 일례로, 양극/분리막/음극/폴딩필름/양극/분리막/음극/폴딩필름/양극...과 같은 전극조립체의 구조가 형성되도록 단위셀의 배치간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성이 선택될 수 있다.
한편, 전극조립체의 제조에 사용되는 폴딩필름의 길이는 마지막 단위셀 또는 전극을 상기에서 설명한 방식으로 집합시킨 후, 전극조립체를 적어도 한번 이상 감쌀 수 있도록 선택될 수 있다. 다만, 상기의 전극조립체들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 또한 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 일실시예는 상기 이차전지를 둘이상 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈을 제공한다.
또한, 본 발명의 일실시예는 상기 중대형 전지모듈을 둘이상 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩을 제공한다.
배터리만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는 바, 이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 전지모듈을 둘 이상 전기적으로 직렬로 연결하거나, 경우에 따라서는 병렬로 연결하여 전지팩을 구성할 수 있다. 상기 중대형 전지팩은 파워 툴(Power Tool); 전기차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 전기차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)를 포함하는 전기차; 전기 트럭; 전기 상용차; 또는 전력 저장용 시스템 중 어느 하나 이상의 중대형 디바이스 전원으로 이용되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지(100)의 모식도로서, 두개의 전극조립체가 적층된 구조이다.
도 1을 참고하면, 제1 양극(111), 제1 분리막(113), 제1 음극(112), 제1 분리막(113)이 순차적으로 적층된 제1 전극조립체(110)와 제2 양극(121), 제2 분리막(123), 제2 음극(122), 제2 분리막(123)이 순차적으로 적층된 제2 전극조립체(120)가 스택 방식으로 적층된다. 제2 전극조립체(120)의 극판 면적은 제1 전극조립체(110)의 극판 면적보다 작지만, 제2 전극조립체(120)의 단면 두께는 제1 전극조립체(110)의 단면 두께보다 큰 것을 알 수 있다.
현재 다양한 형태의 휴대전화, 노트북 및 태블릿 PC 뿐만 아니라 대용량의 자동차용 전지에 사용되기 위해서는 본 발명의 일실시예와 같은 제1 전극조립체(110)와 제2 전극조립체(120)의 극판 면적이 상이하게 구성된 피라미드 형태의 이차전지(100)를 구성할 수 있다. 상기 제1 전극조립체(110) 및 제2 전극조립체(120)가 적층된 이차전지에서 제2 전극조립체(120)의 극판 면적이 제1 전극조립체(110)의 극판 면적보다 작아 활물질이 도포된 면적이 작아지므로 제2 전극조립체(120)의 용량이 감소할 수 있지만, 제2 전극조립체(120)의 단면 두께를 증가시켜 감소하는 용량만큼 전극활물질이 두껍게 코팅시켜 발생한 용량 차이를 상쇄할 수 있다.
따라서, 적층된 전극조립체 간의 용량 차이로 인해 용량이 작은 전극조립체일수록 충방전이 진행될수록 수명이 단축되고 용량이 남아 있는 전극조립체는 사용하지 못하게 되는 문제가 발생할 수 있으나, 본 발명의 일실시예에 따른 극판 면적 차이로 인한 용량 차이를 단면 두께를 증가시켜 상기와 같은 문제를 해결할 수 있고, 용량이 유사한 전극조립체를 적층한 이차전지를 제조하여 출력이 원활히 나오도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지(200)의 단면도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 도 1에서 나타낸 전극조립체가 적층된 이차전지(100)를 다수개 구성하여 이차전지(200)를 제조할 수 있다. 도 2를 더욱 구체적으로 살펴보면, 제1 양극(211), 제1 분리막(213), 제1 음극(212), 제1 분리막(213)이 순차적으로 적층된 제1 전극조립체(210)와 제2 양극(221), 제2 분리막(223), 제2 음극(222), 제2 분리막(223)이 순차적으로 적층된 제2 전극조립체(220)가 스택 방식으로 적층되고, 제3 양극(231), 제3 분리막(233), 제3 음극(232), 제3 분리막(233)이 순차적으로 적층된 제3 전극조립체(230)와 제4 양극(241), 제4 분리막(243), 제4 음극(242), 제4 분리막(243)이 순차적으로 적층된 제4 전극조립체(240)가 적층될 수 있다. 상기 제1 전극조립체(210), 제2 전극조립체(220), 제3 전극조립체(230) 및 제4 전극조립체(240)를 포함하는 이차전지에서 용량을 더욱 증대시키기 위해 제4 전극조립체(240)보다 극판 면적은 작고 단면 두께가 큰 전극조립체를 하나 이상 적층시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 전극조립체(210)의 극판 면적(S1)은 제2 전극조립체(220)의 극판 면적(S2)보다 크고, 상기 제2 전극조립체(220)의 극판 면적(S2)은 제3 전극조립체(230)의 극판 면적(S3)보다 크며, 상기 제3 전극조립체(230)의 극판 면적(S3)은 제4 전극조립체(240)의 극판 면적(S4)보다 크다. 반면, 상기 제1 전극조립체(210)의 단면 두께(I1)는 제2 전극조립체(220)의 단면 두께(I2)보다 작으며, 상기 제2 전극조립체(220)의 단면 두께(I2)는 제3 전극조립체(230)의 단면 두께(I3)보다 작고, 상기 제3 전극조립체(230)의 단면 두께(I3)는 제4 전극조립체(240)의 단면 두께(I4)보다 작다.
이에, 용량이 유사한 전극조립체를 적층한 이차전지를 제조함으로써 적층된 전극조립체 간의 용량 차이가 거의 발생하지 않아 충방전이 진행될수록 수명이 단축되는 문제가 발생하지 않고, 용량이 남아 있는 전극조립체는 사용하지 못하게 되는 문제가 발생하지 않으며, 용량이 유사한 전극조립체를 적층하여 출력이 원활하게 나오도록 할 수 있다.
또한, 배터리만으로 운행될 수 있는 전기자동차(EV), 배터리와 기존 엔진을 병용하는 하이브리드 전기자동차(HEV) 등에 동력원으로 사용되기 위해서는 고출력 대용량이 요구되는바, 이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지를 둘 이상 전기적으로 직렬로 연결하거나, 경우에 따라서는 병렬로 연결하여 전지모듈을 구성할 수 있고, 상기 전지모듈을 둘 이상 전기적으로 연결하는 것을 포함하여 전지팩을 구성할 수 있다.
100: 이차전지
110: 제1 전극조립체 111: 제1 양극
112: 제1 음극 113: 제1 분리막
120: 제2 전극조립체 121: 제2 양극
122: 제2 음극 123: 제2 분리막
200: 이차전지
210: 제1 전극조립체 211: 제1 양극
212: 제1 음극 213: 제1 분리막
220: 제2 전극조립체 221: 제1 양극
222: 제2 음극 223: 제2 분리막
230: 제3 전극조립체 231: 제3 양극
232: 제3 음극 233: 제3 분리막

Claims (12)

  1. 제1 양극, 제1 분리막 및 제1 음극을 포함하는 제1 전극조립체;
    제2 양극, 제2 분리막 및 제2 음극을 포함하는 제2 전극조립체를 포함하고,
    상기 제2 전극조립체의 극판 면적은 상기 제1 전극조립체의 극판 면적보다 작고, 상기 제2 전극조립체의 단면 두께는 상기 제1 전극조립체의 단면 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극조립체의 극판 면적과 제2 전극 조립체의 극판 면적은 하기 수학식 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 이차전지:
    [수학식 1]
    0.5≤S2/S1≤0.98
    S1은 제1 전극조립체의 극판 면적이고, S2는 제2 전극 조립체의 극판 면적이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극조립체의 단면 두께와 제2 전극조립체의 단면 두께는 하기 수학식 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 이차전지:
    [수학식 2]
    0≤I1/I2≤0.2
    I1은 제1 전극조립체의 단면 두께이고, I2는 제2 전극조립체의 단면 두께이다.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 양극 및 제2 양극은 양극집전체의 양면 또는 일면에 양극 활물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 양극의 단위면적당 기준 용량은 0.0121 내지 0.0123 Ah/㎠인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 양극의 단위면적당 기준 용량은 0.0123 내지 0.0126 Ah/㎠인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 음극 및 제2 음극은 음극집전체의 양면 또는 일면에 음극 활물질이 도포되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 음극의 단위면적당 기준용량은 0.0132 내지 0.0136 Ah/㎠인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 음극의 단위면적당 기준용량은 0.0135 내지 0.0139 Ah/㎠인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극조립체와 상기 제2 전극조립체의 전지 용량은 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 청구항 1의 이차전지를 둘 이상 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈.
  12. 청구항 11의 중대형 전지모듈을 둘 이상 전기적으로 연결하여 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩.
KR1020130001712A 2013-01-07 2013-01-07 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지 KR101577494B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130001712A KR101577494B1 (ko) 2013-01-07 2013-01-07 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지
PCT/KR2014/000083 WO2014107061A1 (ko) 2013-01-07 2014-01-06 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지
CN201480000266.4A CN104040776B (zh) 2013-01-07 2014-01-06 包括多个电极组件的二次电池
JP2015506925A JP6055907B2 (ja) 2013-01-07 2014-01-06 多数の電極組立体を含む二次電池
EP14711438.3A EP2779296B1 (en) 2013-01-07 2014-01-06 Secondary battery including multiple electrode assemblies
TW103100537A TWI500199B (zh) 2013-01-07 2014-01-07 包含多電極組件的二次電池
US14/283,650 US9437898B2 (en) 2013-01-07 2014-05-21 Secondary battery including plurality of electrode assemblies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130001712A KR101577494B1 (ko) 2013-01-07 2013-01-07 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140090341A KR20140090341A (ko) 2014-07-17
KR101577494B1 true KR101577494B1 (ko) 2015-12-15

Family

ID=51062337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130001712A KR101577494B1 (ko) 2013-01-07 2013-01-07 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9437898B2 (ko)
EP (1) EP2779296B1 (ko)
JP (1) JP6055907B2 (ko)
KR (1) KR101577494B1 (ko)
CN (1) CN104040776B (ko)
TW (1) TWI500199B (ko)
WO (1) WO2014107061A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160080448A (ko) 2014-12-29 2016-07-08 이재훈 야생동물로부터 농작물을 지키기 위한 시스템
DE102017202995A1 (de) * 2017-02-24 2018-08-30 Robert Bosch Gmbh Elektrische Energiespeichereinheit mit mindestens einer elektrisch isolierten Elektrodenmateriallage und entsprechendes Herstellungsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3611765B2 (ja) 1999-12-09 2005-01-19 シャープ株式会社 二次電池及びそれを用いた電子機器
US20120015236A1 (en) 2010-07-16 2012-01-19 Apple Inc. Design and construction of non-rectangular batteries
US20120225345A1 (en) 2010-04-06 2012-09-06 Soo-Young Kim Stack-type cell or bi-cell, electrode assembly for secondary battery using the same, and manufacturing method thereof

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664006B1 (en) 1999-09-02 2003-12-16 Lithium Power Technologies, Inc. All-solid-state electrochemical device and method of manufacturing
US6911273B2 (en) 2001-04-24 2005-06-28 Reveo, Inc. Hybrid electrochemical cell system
KR100440934B1 (ko) * 2002-02-06 2004-07-21 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
US7348101B2 (en) * 2004-02-06 2008-03-25 A123 Systems, Inc. Lithium secondary cell with high charge and discharge rate capability
TW200840120A (en) * 2007-03-20 2008-10-01 Industrie De Nora Spa Electrochemical cell and method for operating the same
JP5326482B2 (ja) * 2008-10-14 2013-10-30 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池、および、これを有する組電池および車両
JP2012523087A (ja) * 2009-04-01 2012-09-27 エルジー・ケム・リミテッド モジュールの設計構造に柔軟性を有するバッテリーモジュール、並びにそのバッテリーモジュールを含む中型および大型のバッテリーパック
US9040187B2 (en) * 2010-07-13 2015-05-26 Apple, Inc. Battery pack with cells of different capacities electrically coupled in parallel
US9289611B2 (en) * 2011-11-22 2016-03-22 Medtronic, Inc. Electrochemical cell with adjacent cathodes
KR20130118716A (ko) 2012-04-20 2013-10-30 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스
CN103918106B (zh) * 2012-05-30 2017-06-13 Lg 化学株式会社 具有优良电极突片连接性的电极组件、包括电极组件的电池单元和装置及制造电极组件的方法
KR101385732B1 (ko) * 2012-11-22 2014-04-17 주식회사 엘지화학 전장의 길이가 동일하고 전폭의 길이가 상이한 전극 유닛들로 이루어진 전극 조립체, 이를 포함하는 전지셀 및 디바이스

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3611765B2 (ja) 1999-12-09 2005-01-19 シャープ株式会社 二次電池及びそれを用いた電子機器
US20120225345A1 (en) 2010-04-06 2012-09-06 Soo-Young Kim Stack-type cell or bi-cell, electrode assembly for secondary battery using the same, and manufacturing method thereof
US20120015236A1 (en) 2010-07-16 2012-01-19 Apple Inc. Design and construction of non-rectangular batteries

Also Published As

Publication number Publication date
CN104040776B (zh) 2016-06-22
WO2014107061A1 (ko) 2014-07-10
EP2779296B1 (en) 2017-09-13
TWI500199B (zh) 2015-09-11
KR20140090341A (ko) 2014-07-17
EP2779296A1 (en) 2014-09-17
US20140255762A1 (en) 2014-09-11
TW201442320A (zh) 2014-11-01
CN104040776A (zh) 2014-09-10
JP6055907B2 (ja) 2016-12-27
JP2015514303A (ja) 2015-05-18
EP2779296A4 (en) 2016-06-08
US9437898B2 (en) 2016-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2342743C1 (ru) Блок аккумуляторных батарей, имеющих конфигурацию с чередующейся ориентацией
US10056577B2 (en) Battery cell of novel structure
KR101379957B1 (ko) 단차를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지셀, 전지팩 및 디바이스
KR101792572B1 (ko) 절연물질이 코팅되어 있는 전극을 포함하는 전지셀
US20140087224A1 (en) Electrode assembly having step, battery cell, battery pack and device including the same
KR101440972B1 (ko) 두께 방향의 형상 자유도가 우수한 전극 조립체, 상기 전극 조립체를 포함하는 이차 전지, 전지팩 및 디바이스
KR102444124B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
CN108140771B (zh) 用于储能装置的端子布置
US10411304B2 (en) Electrode assembly wound in both directions and lithium secondary battery including the same
CN109314280B (zh) 锂离子二次电池
KR101706319B1 (ko) 계단 구조의 복합 전극 조립체
KR101577494B1 (ko) 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지
KR102278443B1 (ko) 이차 전지
KR20130131843A (ko) 신규한 이차전지용 전극 분리막 조립체 및 이의 제조방법
KR20140019951A (ko) 출력단자 위치 변경용 버스 바를 포함하는 전지모듈
US9761857B2 (en) Electrode assembly for secondary battery
KR102113156B1 (ko) 배터리 모듈
KR101891481B1 (ko) 배터리 모듈의 연결 구조
KR20150122340A (ko) 다수의 전극 탭들을 포함하는 젤리-롤형 전극조립체
KR20150000661A (ko) 생산성과 성능이 향상된 전지셀
KR101684359B1 (ko) 수직 적층 구조의 전지셀
KR101763626B1 (ko) 안전성 향상을 위한 구조의 도전부재를 포함하고 있는 전지셀
US20150024261A1 (en) Battery Cell for Secondary Batteries
KR20130071462A (ko) 신규한 구조의 전극조립체

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191016

Year of fee payment: 5