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KR101710060B1 - Stack and folding-type electrode assembly and method for fabricating the same - Google Patents

Stack and folding-type electrode assembly and method for fabricating the same Download PDF

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KR101710060B1
KR101710060B1 KR1020140105264A KR20140105264A KR101710060B1 KR 101710060 B1 KR101710060 B1 KR 101710060B1 KR 1020140105264 A KR1020140105264 A KR 1020140105264A KR 20140105264 A KR20140105264 A KR 20140105264A KR 101710060 B1 KR101710060 B1 KR 101710060B1
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separator
folding
cell
type
electrode assembly
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최정석
김지현
이재헌
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주식회사 엘지화학
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Abstract

폴딩 횟수 감소가 가능하고 전지 제조 효율성이 높은 스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 쿼드셀(quad cell)들이 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 연속적인 폴딩 분리막 시트가 개재되는 구조의 전극조립체로서, 권취 개시점인 중앙부에는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C 타입 바이셀이 위치하고, 상기 폴딩 분리막 시트는 양쪽 표면의 성질이 다른 비대칭 분리막이다. A stack-folding type electrode assembly capable of reducing the number of times of folding and having high cell manufacturing efficiency and a method of manufacturing the same are provided. The stack-folding type electrode assembly according to the present invention has quad cells of anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode structures superimposed on each other, Wherein a C type bi-cell having a negative electrode / separator / anode / separator / cathode structure is disposed at the center of the winding start point, and the folding separator sheet is an asymmetric separator having different properties on both surfaces.

Description

스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법{Stack and folding-type electrode assembly and method for fabricating the same}[0001] Stack-folding electrode assembly and method of fabricating the same [0002]

본 발명은 스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴딩 횟수를 감소시킬 수 있는 스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a stack-folding type electrode assembly and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a stack-folding type electrode assembly capable of reducing the number of times of folding and a method of manufacturing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. Due to the development of technology and demand for mobile devices, the demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Among them, lithium secondary batteries, which have high energy density, high operating voltage and excellent storage and life characteristics, It is widely used as an energy source.

이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류되며, 그 중에서도 높은 집적도로 적층될 수 있고, 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.The secondary battery is roughly classified into a cylindrical battery, a prismatic battery and a pouch-shaped battery according to the structural characteristics of the outside and the inside. Among them, the secondary battery can be stacked with a high degree of integration, and prismatic batteries and pouch- .

이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 젤리-롤형 전극조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단하고 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감아 제조된다. 젤리-롤형 전극조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점이 있다. 반면에, 스택형 전극조립체는 다수의 양극 및 음극 단위셀들을 순차적으로 적층한 구조로서, 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다.The electrode assembly of the anode / separator / cathode structure constituting the secondary battery is largely classified into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (laminate type) depending on its structure. In the jelly-roll type electrode assembly, an electrode active material or the like is coated on a metal foil used as a current collector, dried and pressed, cut into a band shape having a desired width and length, and a cathode and an anode are diaphragm- . The jelly-roll type electrode assembly is suitable for a cylindrical battery. However, when applied to a square or pouch type battery, it has disadvantages such as peeling of an electrode active material and low space utilization. On the other hand, the stacked electrode assembly has a structure in which a plurality of positive electrode and negative electrode unit cells are sequentially stacked and has a merit that it is easy to obtain a rectangular shape. However, when the manufacturing process is troublesome and impact is applied, .

이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 젤리-롤형과 스택형의 혼합 형태 전극조립체로서, 일정한 단위 크기의 양극/분리막/음극 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 폴딩 분리막 시트를 사용하여 폴딩한 구조의 스택-폴딩형 전극조립체가 개발되었다.In order to solve such a problem, the jelly-roll type and stack type mixed type electrode assemblies have been proposed in which a full cell or a positive electrode (cathode) / separator / cathode (anode) / separator A stack-folding type electrode assembly having a structure in which a bicell having an anode / cathode structure is folded by using a continuous long folding separator sheet has been developed.

도 1 및 도 2에는 이러한 스택-폴딩형 전극조립체의 예시적인 구조 및 제조과정이 모식적으로 도시되어 있다.Figs. 1 and 2 schematically show an exemplary structure and a manufacturing process of such a stack-folding type electrode assembly.

이들 도면을 참조하면, 단위 셀로서 순차적으로 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C 타입 바이셀(10, 13, 14)과 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 A 타입 바이셀(11, 12)이 번갈아 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 폴딩 분리막 시트(20)가 개재되어 있다. 폴딩 분리막 시트(20)는 바이셀을 감쌀 수 있는 단위길이를 갖고, 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙의 바이셀(10)로부터 시작되어 최외각의 바이셀(14)까지 연속하여 각각의 바이셀을 감싸는 구조로 바이셀의 중첩부에 개재되어 있다. 폴딩 분리막 시트(20)의 말단부는 열융착하거나 접착 테이프(25) 등을 붙여서 마무리한다. Referring to these drawings, C type bi-cells 10, 13, and 14 having a structure of a cathode / separator / anode / separator / cathode are sequentially formed as a unit cell and an A type bi- 11 and 12 are alternately stacked, and a folding separator sheet 20 is interposed in each of the overlapping portions. The folding separator sheet 20 has a unit length that can wrap around the bicells and is folded inward for each unit length to start from the center bicycle 10 and continue to the outermost bicycle 14, And is interposed in the overlapped portion of the bi-cell. The distal end of the folding sheet 20 is thermally fused or bonded with an adhesive tape 25 or the like.

이러한 스택-폴딩형 전극조립체는, 예를 들어, 긴 길이의 폴딩 분리막 시트(20) 상에 바이셀들(10, 11, 12, 13, 14)을 배열하고 폴딩 분리막 시트(20)의 일 단부(21)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 제조된다. This stack-folding type electrode assembly can be formed by, for example, arranging bicells 10, 11, 12, 13, and 14 on a long-length folding separator sheet 20, (21) and sequentially winding them.

이 때, 단위 셀인 바이셀들(10, 11, 12, 13, 14)의 배열 조합을 살펴보면, 제1 바이셀(10)과 제2 바이셀(11)은 적어도 한 개의 바이셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 제1 바이셀(10)의 외면이 폴딩 분리막 시트(20)로 완전히 도포된 후 제1 바이셀(10)의 하단면 전극(음극, -)이 제2 바이셀(11)의 상단면 전극(양극, +)에 접하게 된다. 제2 바이셀(11) 이후의 바이셀들(12, 13, 14)은 권취에 의한 순차적인 적층 과정에서 폴딩 분리막 시트(20)의 도포 길이가 증가하게 되므로, 권취 방향으로 그들 사이의 간격이 순차적으로 늘어나도록 배치되어 있다. 또한, 이러한 바이셀들(10, 11, 12, 13, 14)은 권취시 적층된 계면에서 양극과 음극이 대면하도록 구성되어야 하는 바, 제1 바이셀(10)은 상단면 전극이 음극인 바이셀이고, 제2 바이셀(11)과 제3 바이셀(12)은 상단면 전극이 양극인 바이셀이고, 제4 바이셀(13)과 제5 바이셀(14)은 상단면 전극이 음극인 바이셀로 이루어져 있다. 즉, 바이셀이 두 개의 단위로 교번되는 배열로 탑재되게 된다. The first bi-cell 10 and the second bi-cell 11 have a width corresponding to at least one bi-cell, and the first bi-cell 10 and the second bi- The outer surface of the first bi-cell 10 is completely coated with the folding separator sheet 20 and then the lower surface electrode (negative electrode) of the first bi-cell 10 is exposed. (Positive electrode, +) of the second bi-cell 11. Since the coating length of the folding separator sheet 20 is increased in the sequential lamination process by winding the bi-cells 12, 13, and 14 after the second bi-cell 11, And are disposed so as to sequentially extend. The bi-cells 10, 11, 12, 13, and 14 should be configured such that the positive electrode and the negative electrode face each other at the interface between the first and second bi- Cell and the second bi-cell 11 and the third bi-cell 12 are bi-cells having an upper surface electrode as an anode, and the fourth bi-cell 13 and the fifth bi- In-cell. That is, the bi-cells are mounted in an alternating arrangement of two units.

이러한 스택-폴딩형 전극조립체는 상기 젤리-롤과 스택형 전극조립체의 단점들을 보완하고 있지만, 고에너지 밀도를 위해 바이셀 스택수를 증가시키면 폴딩 횟수가 늘어남으로써 전극조립체 셀 치수 변화/불량률 증가와 공정 시간 증가의 문제가 발생한다. 그리고, 도 2에서 보는 바와 같이 폴딩 분리막 시트에 놓이는 전극의 종류가 주기적으로 바뀌므로 셀 유형(A 타입 바이셀, C 타입 바이셀)의 교환에 따른 시간 손실이 발생되어 전지 제조 효율성이 떨어진다. Although the stack-folding type electrode assembly compensates for the disadvantages of the jelly-roll and stacked electrode assembly, increasing the number of bi-cell stacks for high energy density increases the number of folding times, There arises a problem of an increase in the process time. As shown in FIG. 2, since the types of electrodes placed on the folding separator sheet periodically change, a time loss occurs due to replacement of the cell type (A-type bi-cell or C-type bi-cell)

따라서, 폴딩 횟수 감소가 가능하고 전지 제조 효율성이 높은 스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법이 요구된다. Therefore, there is a demand for a stack-folding type electrode assembly capable of reducing the number of times of folding and having high cell manufacturing efficiency and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴딩 횟수 감소가 가능하고 전지 제조 효율성이 높은 스택-폴딩형 전극조립체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a stack-folding type electrode assembly capable of reducing the number of times of folding and having high cell manufacturing efficiency and a method of manufacturing the same.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 쿼드셀(quad cell)들이 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 연속적인 폴딩 분리막 시트가 개재되는 구조의 전극조립체로서, 권취 개시점인 중앙부에는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C 타입 바이셀이 위치하고, 상기 폴딩 분리막 시트는 양쪽 표면의 성질이 다른 비대칭 분리막이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stack-folding type electrode assembly in which quad cells of an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode structure are superimposed, A folding separator sheet having a structure in which a C type bi-cell having a negative electrode / separator / positive electrode / separator / negative electrode structure is located at the center of the winding start point and the folding separator sheet is an asymmetric separator having different properties on both surfaces .

전극조립체 최외각에는 음극이 위치할 수 있다. 상기 폴딩 분리막 시트는 상기 쿼드셀들을 감쌀 수 있는 단위길이를 가지며, 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙 C 타입 바이셀로부터 시작되어 최외곽의 쿼드셀까지 연속하여 감싸고 있는 것일 수 있다. 상기 중앙 C 타입 바이셀을 중심으로 상하에 각각 위치하는 쿼드셀들은 그것의 전극방향이 서로 대칭을 이루고 있을 수 있다. The cathode may be located at the outermost edge of the electrode assembly. The folding separator sheet may have a unit length that can wrap the quad cells, and may be formed by bending inwardly for each unit length, starting from the center C type bi-cell, and continuously wrapping up to the outermost quad cell. The quad cells located on the upper and lower sides of the central C type bi-cell may have their electrode directions symmetrical to each other.

바람직한 실시예에서, 상기 폴딩 분리막 시트는 분리막 원단; 상기 분리막 원단의 한쪽 표면에 형성된 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층; 및 상기 분리막 원단의 다른쪽 표면에 형성된 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층을 포함하고, 상기 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극이 놓이고, 상기 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 양극이 놓인다.In a preferred embodiment, the folding separator sheet comprises a separator fabric; A coating layer including an inorganic material for a negative electrode and a binder formed on one surface of the separator; And a coating layer comprising a negative electrode active material and a binder formed on the other surface of the separation membrane, wherein the negative electrode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in the coating layer including the negative electrode material and the binder, The positive electrode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in a coating layer containing an inorganic material and a binder.

다른 바람직한 실시예에서, 상기 폴딩 분리막 시트는 제1 분리막과 제2 분리막의 적층 구조이고, 상기 제1 분리막과 제2 분리막 중 어느 하나에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극이 놓이고, 상기 제1 분리막과 제2 분리막 중 다른 하나에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 양극이 놓인다.In another preferred embodiment, the folding separator sheet is a laminated structure of a first separator and a second separator, and the negative electrode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in one of the first separator and the second separator, And the anode of the C-type bi-cell and quad-cell is placed in the other of the first separator and the second separator.

본 발명에서는 이러한 스택-폴딩형 전극조립체를 포함하는 이차전지도 제공한다.The present invention also provides a secondary battery including the stack-folding type electrode assembly.

본 발명에서는 또한, 이러한 스택-폴딩형 전극조립체를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 폴딩 분리막 시트의 첫번째 단에 중앙 C 타입 바이셀을 위치시키고 소정의 간격으로 쿼드셀들을 연속하여 위치시키는 단계, 및 상기 중앙 C 타입 바이셀을 상기 폴딩 분리막 시트로 1회 권취한 후, 인접하는 쿼드셀이 위치하는 외측으로 상기 폴딩 분리막 시트를 접어서 각각의 쿼드셀을 중첩하여 폴딩하는 단계를 포함한다. The present invention also provides a method of manufacturing such a stack-folding electrode assembly. The method comprises the steps of positioning a central C type bicycle at a first end of a folding separator sheet and successively positioning quad cells at predetermined intervals, and winding the central C type bicycle through the folding separator sheet once Folding the folding separator sheet to the outside where adjacent quad cells are located, and folding and folding each quad cell.

이와 같은 스택-폴딩형 전극조립체 제조시, 상기 폴딩 분리막 시트의 특정 면에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극을 위치시켜 권취할 수 있다. When manufacturing the stack-folding type electrode assembly, the negative electrode of the C type bi-cell and the quad cells may be positioned and wound on a specific surface of the folding separator sheet.

본 발명에 따르면, 바이셀보다 전극이 많은 쿼드셀을 사용함에 따라 기존 대비 동일한 전극수에서 단위 조립체를 감소시킬 수 있으므로 폴딩 횟수를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 폴딩 치수 공차, 불량률을 감소시킬 수 있고, 라미네이션(lamination), 폴딩 공정 시간을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, since the quad cell having more electrodes than the bicycle is used, the number of folds can be reduced because the unit assembly can be reduced at the same number of electrodes compared to the conventional one. Accordingly, the folding dimensional tolerance and the defective ratio can be reduced, and the lamination and folding process time can be reduced.

그리고, 종래 A 타입 바이셀 및 C 타입 바이셀 두 종류를 제조한 후 각각의 바이셀들을 교번식으로 권취하는 제조방법에 비해, 셀 유형(A 타입 바이셀, C 타입 바이셀)의 교환에 따른 시간 손실을 감소시킬 수 있으므로, 전지 제조 효율성을 극대화할 수 있다. 단위셀들의 전극 배향 방향을 교번 배향 방식에 의해 배열할 필요 없이, 모든 단위셀들의 음극이 폴딩 분리막 시트 상에 놓이도록 배열한 후 권취하여 제조할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화시켜 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다. Compared with the conventional manufacturing method in which the two types of A-type bi-cells and C-type bi-cells are manufactured and then the respective bi-cells are wound alternately, The time loss can be reduced, thereby maximizing the battery manufacturing efficiency. Since the electrodes of all the unit cells can be arranged on the folding separator sheet and wound up without needing to arrange the electrode alignment directions of the unit cells by the alternate orientation method, .

특히 비대칭 분리막의 특정면을 단위셀들의 양·음극에 선택적으로 접촉함으로써 전지 성능을 개선할 수 있다. In particular, the battery performance can be improved by selectively contacting the specific surface of the asymmetric separation membrane with the positive and negative electrodes of the unit cells.

도 1은 종래 스택-폴딩형 전극조립체의 예시적인 구조에 대한 모식도이다.
도 2는 도 1의 스택-폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위셀들의 배열 조합을 예시적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체의 단위셀을 구성하는 C 타입 바이셀과 쿼드셀을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극조립체 구조에 대한 모식도이다.
도 5는 도 4의 스택-폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위셀들의 배열 조합을 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체의 단위셀을 구성하는 C 타입 바이셀과 쿼드셀의 다른 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극조립체 구조에 대한 모식도이다.
도 8은 도 7의 스택-폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위셀들의 배열 조합을 도시한 모식도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전극조립체에서 스택수가 3 이상인 경우에 가능한 예들을 도시한 것으로, (a) 내지 (d)는 셀 내부 적층 구조를 간략히 나타낸 것이고, 특히 (b)의 폴딩 방식도 함께 도시한 것이다.
1 is a schematic diagram of an exemplary structure of a conventional stack-folding type electrode assembly.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an exemplary arrangement of unit cells in a manufacturing process of the stack-folding type electrode assembly of FIG. 1;
FIG. 3 illustrates a C-type bi-cell and a quad cell which constitute a unit cell of the stack-folding type electrode assembly according to the present invention.
4 is a schematic view of a stack-folding type electrode assembly structure according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing an arrangement combination of unit cells in the manufacturing process of the stack-folding type electrode assembly of FIG.
6 shows another example of a C-type bi-cell and a quad cell constituting a unit cell of the stack-folding type electrode assembly according to the present invention.
7 is a schematic view of a stack-folding type electrode assembly structure according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram showing an arrangement combination of unit cells in the manufacturing process of the stack-folding type electrode assembly of FIG.
Fig. 9 shows possible examples in the case where the number of stacks is three or more in the electrode assembly according to the present invention, wherein (a) to (d) schematically show the cell internal lamination structure, It is.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know.

또한, 본 발명에 포함되는 전지 또는 전극조립체는 특별히 그 형태를 한정하지 아니하고 다양한 형태가 모두 포함될 수 있음을 물론이며, 예를 들어, 다수의 적층형 단위셀들을 길게 재단된 폴딩 분리막 시트로 권취한 스택-폴딩형 전극조립체, 적층형 단위셀들을 폴딩 분리막 시트로 권취하는 경우, 지그재그 방향으로 폴딩하는 Z형 스택-전극조립체 등이 모두 포함될 수 있다.In addition, the battery or the electrode assembly included in the present invention is not particularly limited in its shape and may include various shapes. For example, the stacked unit cells may be stacked on a stack of folded separator sheets A folding type electrode assembly, a Z stack electrode assembly for folding in the zigzag direction when the stacked unit cells are wound with a folding separator sheet, and the like.

도 3은 본 발명에 따른 스택-폴딩형 전극조립체의 단위셀을 구성하는 C 타입 바이셀과 쿼드셀을 도시한다. FIG. 3 illustrates a C-type bi-cell and a quad cell which constitute a unit cell of the stack-folding type electrode assembly according to the present invention.

C 타입 바이셀은 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조를 가지며, 쿼드셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조를 갖는다. 단위셀 양극은, 예를 들어 양극 집전체의 양면에 양극 활물질, 도전재, 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다. 단위셀 음극은 음극 집전체 상에 음극활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다. 이와 같이 양극 및 음극들은 각각의 집전체(전극시트) 양면에 양극 활물질 또는 음극 활물질이 도포되어 있을 수 있으나, 편의상 도시하지 않았다. The C type bi-cell has a cathode / separator / anode / separator / cathode structure, and the quad cell has a cathode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode structure. The unit cell anode is prepared, for example, by coating a mixture of a cathode active material, a conductive material and a binder on both surfaces of a cathode current collector, followed by drying and pressing, and if necessary, a filler may be further added to the mixture. The unit cell negative electrode is prepared by applying, drying and pressing an anode active material on a negative electrode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above. As described above, the positive electrode and the negative electrode may be coated with a positive electrode active material or a negative electrode active material on both sides of each current collector (electrode sheet), but they are not shown for convenience.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극조립체 구조에 대한 모식도이다.4 is a schematic view of a stack-folding type electrode assembly structure according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 스택-폴딩형 전극조립체는 단위셀(110, 111, 112)이 복수 개 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에서는 폴딩 분리막 시트(120)가 개재되어 있다. 폴딩 분리막 시트(120)는 단위셀(110, 111, 112)을 감쌀 수 있는 단위길이를 갖고, 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙의 단위셀(110)로부터 시작되어 최외각의 단위셀(112)까지 연속하여 각각의 단위셀(110, 111, 112)을 감싸는 구조로 단위셀(110, 111, 112)의 중첩부에 개재되어 있다. 또한 폴딩 분리막 시트(120)의 말단부는 열융착하거나 접착 테이프(125) 등을 붙여서 마무리된다. Referring to FIG. 4, a plurality of unit cells 110, 111, and 112 are stacked in a stack-folding type electrode assembly, and a folding separator sheet 120 is interposed in each of the stacking units. The folding separator sheet 120 has a unit length capable of wrapping the unit cells 110, 111 and 112 and is folded inward for each unit length to start from the center unit cell 110 to the outermost unit cell 112 111, and 112 in a structure in which the unit cells 110, 111, and 112 are continuously surrounded by the unit cells 110, 111, and 112, respectively. In addition, the distal end of the folding sheet 120 is thermally fused or bonded with an adhesive tape 125 or the like.

단위셀 중 권취 개시점인 중앙부에는 C 타입 바이셀(110)이 위치하고, 다른 단위셀들은 모두 쿼드셀(111, 112)이다. 중앙 C 타입 바이셀(110)을 중심으로 상하에 각각 위치하는 쿼드셀(111, 112)들은 전극이 서로 대칭 구조를 갖게 된다. 전극조립체 최외각에는 음극이 위치하게 된다. The C type bi-cell 110 is located at the center of winding of the unit cells, and the other unit cells are the quad cells 111 and 112. The quad cells 111 and 112 located on the upper and lower sides of the center C type bi-cell 110 have symmetrical structures with respect to each other. The cathode is located at the outermost edge of the electrode assembly.

다수의 단위셀들이 양극/음극 대면 구조로 적층되었을 때, 가능하면 음극이 많은 면적을 차지하도록 구성함으로써, 예를 들어 리튬 이차전지에 사용되는 경우, 충방전시 리튬 금속 등이 음극에서 수지상 성장(dendrite)하는 현상을 최대한 억제할 수 있다. 이에 따라 양극보다 음극을 더 넓은 면적으로 형성하거나 및/또는 전극조립체 최외각을 음극으로 구성할 수 있다. When a plurality of unit cells are stacked in a positive electrode / negative electrode facing structure, if possible, the negative electrode occupies a large area. For example, when the unit cells are used in a lithium secondary battery, lithium metal, dendrite) can be suppressed as much as possible. Accordingly, the cathode may be formed to have a wider area than the anode, and / or the outermost electrode assembly may be constituted of the cathode.

특히 도 4에 도시한 전극조립체에서는 폴딩 분리막 시트(120)가 양쪽 표면의 성질이 다른 비대칭 분리막이다. 구체적으로는 제1 분리막(122)과 제2 분리막(123)의 적층 구조이고, 제1 분리막(122)에 C 타입 바이셀(110)과 쿼드셀들(111, 112)의 음극이 놓이고, 제2 분리막(123)에 C 타입 바이셀(110)과 쿼드셀들(111, 112)의 양극이 놓이는 구조이다. 예를 들어, 제1 분리막(122)과 제2 분리막(123)은 기공의 크기, 분포, 두께 등의 설계 구조가 다른 막일 수 있다. 이러한 설계는 양·음극 특성에 최적화되게 변경할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 비대칭 분리막의 특정면을 단위셀들의 양·음극에 선택적으로 접촉함으로써 전지 성능을 개선할 수 있다. In particular, in the electrode assembly shown in Fig. 4, the folding separator sheet 120 is an asymmetric separator having different properties on both surfaces. Concretely, the first separator 122 and the second separator 123 have a laminated structure. The cathodes of the C-type bi-cell 110 and the quad cells 111 and 112 are disposed in the first separator 122, And the cathodes of the C type bi-cell 110 and the quad cells 111 and 112 are placed in the second separation film 123. [ For example, the first and second separation membranes 122 and 123 may have different design structures such as pore size, distribution, and thickness. This design can be modified to optimize for both positive and negative characteristics. Therefore, according to the present invention, battery performance can be improved by selectively contacting the specific surface of the asymmetric separation membrane with the positive and negative electrodes of the unit cells.

도 5는 도 4의 스택-폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위셀들의 배열 조합을 도시한 모식도이다. 5 is a schematic diagram showing an arrangement combination of unit cells in the manufacturing process of the stack-folding type electrode assembly of FIG.

이러한 스택-폴딩형 전극조립체 제조방법을 살펴보면, 먼저 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층하고, 소정 크기로 절단하여 복수개의 쿼드셀, 바이셀을 제조하여 단위셀들(110, 111, 112)을 마련한다. 폴딩 분리막 시트(120)를 길게 재단하여 준비한 후, 단위셀들(110, 111, 112)을 도 4와 같이 배열한다. 폴딩 분리막 시트(120)는 단위셀들(110, 111, 112)의 전극탭(미도시)을 노출시키면서 단위셀들(110, 111, 112)보다 약간 큰 폭을 가지고 있으며, 권취 후 전극조립체를 한차례 감싸는 연장된 길이를 가질 수 있고, 폴딩 분리막 시트(120)의 최외곽 말단은 열융착되거나 테이프가 붙여져 고정될 수 있다. 예를 들어, 열용접기 또는 열판 등을 마무리되는 폴딩 분리막 시트(120)에 접촉시켜 폴딩 분리막 시트(120) 자체가 열에 의해 용융되어 접착 고정되도록 할 수 있고, 접착 테이프(125) 등에 의해 마무리할 수도 있다. A method of manufacturing the stack-folding type electrode assembly is as follows. First, an anode and a cathode are laminated with a separator interposed therebetween, and a plurality of quad cells and a bi- ). After the folding separator sheet 120 is cut and prepared, the unit cells 110, 111, and 112 are arranged as shown in FIG. The folding separator sheet 120 has a width slightly larger than the unit cells 110, 111 and 112 while exposing electrode tabs (not shown) of the unit cells 110, 111 and 112, And the outermost end of the folding sheet 120 may be thermally fused or may be affixed with a tape. For example, the folding separator sheet 120 itself can be melted and adhered and fixed by contact with a folding separator sheet 120 to be finished, such as a heat welder or a hot plate, have.

이러한 스택-폴딩형 전극조립체는, 긴 길이의 폴딩 분리막 시트(120) 상에 단위셀들(110, 111, 112)을 배열하고 폴딩 분리막 시트(120)의 일 단부(121)에서 시작하여 순차적으로 권취함으로써 제조된다. 이 때, 중앙 단위셀(110)을 폴딩 분리막 시트(120)로 1회 권취한 후, 인접하는 단위셀(111, 112)이 위치하는 외측으로 폴딩 분리막 시트(120)를 접어서 각각의 단위셀(111, 112)을 중첩하여 폴딩한다. This stack-folding type electrode assembly is configured to arrange the unit cells 110, 111, and 112 on the long folding separator sheet 120 and sequentially start from one end 121 of the folding separator sheet 120 . At this time, after the central unit cell 110 is once wound around the folding separator sheet 120, the folding separator sheet 120 is folded outward where the adjacent unit cells 111 and 112 are located, 111, and 112 are folded and folded.

단위셀들(110, 111, 112)의 배열 조합을 살펴보면, 폴딩 분리막 시트(120)의 첫번째 단에 중앙 단위셀(110)인 C 타입 바이셀을 위치시키고 소정의 간격으로 단위셀들(111, 112)을 연속하여 위치시킨다. 제1 단위셀, 즉 중앙 단위셀(110)과 제2 단위셀(111)은 적어도 한 개의 단위셀에 대응하는 폭 간격으로 이격된 거리에 위치되어 있어서, 권취 과정에서 중앙 단위셀(110)의 외면이 폴딩 분리막 시트(120)로 완전히 도포된 후 중앙 단위셀(110)의 하단면 전극(음극)이 제2 단위셀(111)의 상단면 전극(양극)에 접하게 된다. The C type bi-cell as the central unit cell 110 is positioned at the first end of the folding separator sheet 120 and the unit cells 111, 112 are successively positioned. The first unit cell, i.e., the central unit cell 110 and the second unit cell 111 are located at a distance spaced by a width corresponding to at least one unit cell, The lower surface electrode (cathode) of the central unit cell 110 is brought into contact with the upper surface electrode (anode) of the second unit cell 111 after the outer surface is completely coated with the folding separator sheet 120.

폴딩 분리막 시트(120) 상에 위치된 상태로 권취되는 단위셀들의 수는 각 쿼드셀, 바이셀 등 단위셀의 구조와 최종 제조되는 전지의 소망하는 용량 등 다양한 요소들에 의하여 결정될 수 있다. 도시의 편의상 도 3에서 단위셀은 3개를 나타내었으나 스택-폴딩형 전극조립체에 포함되는 단위셀 개수는 그보다 적거나 많을 수 있으며, 특히 HEV 용도로 사용될 전극조립체는 스택수가 10 이상이다. The number of unit cells wound on the folding separator sheet 120 may be determined by various factors such as the structure of each unit cell such as each quad cell, the bi-cell, and the desired capacity of the final cell. 3, the number of unit cells included in the stack-folding type electrode assembly may be less than or greater than the number of unit cells included in the stack-folding type electrode assembly.

폴딩 분리막 시트(120)는 제1 분리막(122)과 제2 분리막(123)의 적층 구조여서 양쪽 표면의 성질이 다른 비대칭 분리막이다. 본 실시예에서는 제1 분리막(122)에 C 타입 바이셀(110)과 쿼드셀들(111, 112)의 음극을 위치시켜 라미네이션한 후 권취함에 따라, 종래 A 타입 바이셀 및 C 타입 바이셀 두 종류를 제조한 후 각각의 바이셀들을 교번식으로 권취하는 제조방법에 비해, 셀 유형(A 타입 바이셀, C 타입 바이셀)의 교환에 따른 시간 손실을 감소시킬 수 있으므로, 전지 제조 효율성을 극대화할 수 있다. 단위셀들의 전극 배향 방향을 교번 배향 방식에 의해 배열할 필요 없이, 모든 단위셀들의 음극이 폴딩 분리막 시트 상에 놓이도록 배열한 후 권취하여 제조할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화시켜 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다. The folding separator sheet 120 is an asymmetric separator having a laminated structure of the first separator 122 and the second separator 123 and having different properties on both surfaces. In this embodiment, the cathodes of the C type bi-cell 110 and the quad cells 111 and 112 are positioned and laminated on the first separator 122, and then the laminate is wound around the conventional A type bi-cell and C type bi- The time loss due to the exchange of the cell type (A-type bi-cell, C-type bi-cell) can be reduced as compared with the manufacturing method in which each bi-cell is wound alternately after manufacturing the type, can do. Since the electrodes of all the unit cells can be arranged on the folding separator sheet and wound up without needing to arrange the electrode alignment directions of the unit cells by the alternate orientation method, .

폴딩 분리막 시트(120)는 단위셀을 구성하는 분리막과 동일한 소재일 수 있다. 이 경우 단위셀인 C 타입 바이셀과 쿼드셀은 도 6에 도시한 바와 같은 구조를 가질 수 있다. The folding separator sheet 120 may be the same material as the separator constituting the unit cell. In this case, the C-type bi-cell and the quad-cell, which are unit cells, can have a structure as shown in FIG.

상기 폴딩 분리막 시트 또는 분리막은 미세 기공을 포함하는 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 또는 이들 필름의 조합에 의해서 제조되는 다층 필름, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리아크릴로니트릴, 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드 헥사플루오로프로필렌 공중합체의 고분자 전해질용 고분자 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 한 개 이상의 재질로 이루어진 것일 수 있으며, 상기 재질을 이용하여 제조된 이중층 이상의 다층으로 이루어진 폴딩 분리막 시트 또는 분리막일 수 있다. The folding separator sheet or separator may be a polyethylene film containing micropores, a polypropylene film, or a multilayer film produced by a combination of these films, and a layered film made of polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polyacrylonitrile, or polyvinylidene Fluorinated hexafluoropropylene copolymer, and polymer film for polymer electrolyte of fluorinated hexafluoropropylene copolymer, and may be a folding separator sheet or separator composed of a multilayer or more of a double layer or more manufactured by using the material have.

이후의 전지 제조 공정은 다음과 같다. 제작된 스택-폴딩형 전극조립체의 전극탭 부분에 양극과 음극 리드를 웰딩한다. 이 때 상기 양극으로는 알루미늄, 음극으로는 구리를 사용하는 것이 효과적이다. 상기 웰딩한 셀을 알루미늄 파우치로 패킹(packing) 작업 후 전해액을 주입한다.The subsequent battery manufacturing process is as follows. The positive electrode and the negative electrode lead are welded to the electrode tab portion of the stack-folding type electrode assembly manufactured. At this time, it is effective to use aluminum as the positive electrode and copper as the negative electrode. After the packing of the welded cells into an aluminum pouch, an electrolyte is injected.

상기 전해액으로는 당분야에서 사용하는 것으로 그 성분을 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로 DMC(dimethyl carbonate), EC(ethylene carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EC(ethylene carbonate), DMC(dimethyl carbonate), DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetrahydrofuran), PC(propylene carbonate) 및 DEC(diethylene carbonate) 등 중에서 선택한 1 종 이상을 사용한다. The electrolytic solution used in the art is not particularly limited. Specific examples of the solvent include dimethyl carbonate (DMC), ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (EC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMA) At least one selected from the group consisting of N, N-dimethylformamide (DMF), N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), propylene carbonate use.

본 발명에 따르면, 바이셀보다 전극이 많은 쿼드셀을 사용함에 따라 기존 대비 동일한 전극수에서 단위 조립체를 감소시킬 수 있으므로 폴딩 횟수를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 폴딩 치수 공차, 불량률을 감소시킬 수 있고, 라미네이션(lamination), 폴딩 공정 시간을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, since the quad cell having more electrodes than the bicycle is used, the number of folds can be reduced because the unit assembly can be reduced at the same number of electrodes compared to the conventional one. Accordingly, the folding dimensional tolerance and the defective ratio can be reduced, and the lamination and folding process time can be reduced.

그리고, 비대칭 분리막을 사용함에 전지 성능을 개선할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서 제1 분리막(122)은 음극과 분리막간의 접촉면을 선택적으로 개질하기 위한 조성 및/또는 두께를 적용하고 제2 분리막(123)은 양극과 분리막간의 접촉면을 선택적으로 개질하기 위한 조성 및/또는 두께를 적용함으로써 비대칭 분리막면에 양·음극을 선택적으로 접촉하여 전지 성능을 개선하는 것이 가능하다. In addition, battery performance can be improved by using an asymmetric separator. For example, in this embodiment, the first separation membrane 122 may be formed of a composition and / or thickness for selectively modifying the contact surface between the cathode and the separation membrane, and the second separation membrane 123 may be formed by selectively modifying the contact surface between the anode and the separation membrane. It is possible to improve the performance of the battery by selectively contacting the positive and negative electrodes on the asymmetric separation membrane surface.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 종래의 경우에는 폴딩 분리막 시트에 놓이는 전극이 교번적으로 극성이 바뀌게 되므로 이러한 비대칭 분리막 구조를 적용할 수가 없다. In the conventional case described with reference to FIGS. 1 and 2, since the polarity of the electrode placed on the folding separator sheet alternates, the asymmetric separator structure can not be applied.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스택-폴딩형 전극조립체 구조에 대한 모식도이고, 도 8은 도 7의 스택-폴딩형 전극조립체의 제조 공정에서 단위셀들의 배열 조합을 도시한 모식도이다.  FIG. 7 is a schematic view of a stack-folding type electrode assembly structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an arrangement combination of unit cells in the manufacturing process of the stack-folding type electrode assembly of FIG.

도 7과 도 8에 도시된 예는 도 4 및 도 5에 도시된 예와 비교시 폴딩 분리막 시트(120')가 변경된 것이다.The example shown in FIGS. 7 and 8 is a modification of the folding sheet 120 'in comparison with the example shown in FIGS.

도시한 바와 같이, 폴딩 분리막 시트(120')는 분리막 원단(127), 분리막 원단(127)의 한쪽 표면에 형성된 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(126), 및 분리막 원단(127)의 다른쪽 표면에 형성된 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(128)을 포함한다. 이 때, 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(126)에는 C 타입 바이셀(110)과 쿼드셀들(111, 112)의 음극이 놓이고, 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(128)에는 C 타입 바이셀(110)과 쿼드셀들(111, 112)의 양극이 놓인다. As shown in the figure, the folding separator sheet 120 'includes a separating membrane fabric 127, a coating layer 126 including a negative electrode inorganic material and a binder formed on one surface of the separating membrane fabric 127, And a coating layer 128 including a positive electrode active material and a binder. At this time, a coating layer 128 including a negative electrode for a positive electrode and a binder and a negative electrode for a C type bi-cell 110 and quad cells 111 and 112 is disposed in a coating layer 126 including an inorganic material for a negative electrode and a binder. The anode of the C type bi-cell 110 and the quad cells 111 and 112 are placed.

분리막 원단(127)은 섬유, 바람직하게는 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르[예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)] 및/또는 폴리올레핀[예: 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP)], 유리 섬유 또는 세라믹 섬유로부터 선택된 섬유를 포함한다. 바람직하기로는 용융 온도가 100℃를 초과하고 융점이 110℃를 초과하는 중합체 섬유를 포함할 수도 있다. 또한, 분리막 원단(127) 및/또는 코팅층(126, 128)은 바람직하게는 Li2CO3, Li3N 또는 LiAlO3을 포함할 수 있다. 폴딩 분리막 시트(120')를 통한 이온 전도율을 바람직하게는 이로써 증가시킬 수 있다. 코팅층(126, 128)을 형성하는 무기물은 SiO2, Al2O3, ZrO2 또는 SiC를 포함할 수 있다.The separator fabric 127 may be formed of fibers, preferably polyamides, polyacrylonitriles, polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and / or polyolefins such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) Fibers selected from glass fibers or ceramic fibers. Preferably, the polymer may include polymer fibers having a melting point exceeding 100 캜 and a melting point exceeding 110 캜. In addition, the separator fabric 127 and / or coating layers 126 and 128 may preferably comprise Li 2 CO 3 , Li 3 N or LiAlO 3 . The ion conductivity through the folding separator sheet 120 'can be thereby preferably increased. Inorganic material to form the coating layer 126, 128 may include SiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2 or SiC.

이와 같이 본 발명에 따르면, 도 8에 도시한 바와 같이, 종래에 비해 단위셀들의 전극 배향 방향을 교번 배향 방식에 의해 배열할 필요 없이, 한 개의 C 타입 바이셀과 두 개 이상의 쿼드셀을 포함하는 모든 단위셀들의 음극이 폴딩 분리막 시트(120')의 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(126) 상에 놓이도록 배열한 후 권취하여 제조할 수 있으므로, 제조 공정을 단순화시켜 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다. According to the present invention, as shown in FIG. 8, the electrode alignment direction of the unit cells is not required to be arranged by the alternate orientation method, The negative electrode of all the unit cells may be arranged so as to be placed on the coating layer 126 including the inorganic material for the negative electrode of the folding separator sheet 120 'and the binder, and then rolled, thereby simplifying the manufacturing process, .

폴딩 분리막 시트(120')는 이차전지 셀 성능을 개선하기 위해 바인더와 무기물을 코팅한 분리막으로서, 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(126)에는 항상 단위셀들의 음극이 놓이고, 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층(128)에는 항상 단위셀들의 양극이 놓이게 되므로 비대칭 분리막 효과를 극대화시킬 수 있다. The folding separator sheet 120 'is a separation membrane coated with a binder and an inorganic material to improve the performance of the secondary battery cell. The negative electrode of the unit cells is always placed in the coating layer 126 including the inorganic material for the negative electrode and the binder, And the anode of the unit cells are always placed in the coating layer 128 including the binder, the asymmetric separator effect can be maximized.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스택-폴딩 전극조립체는 단위셀로서 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 쿼드셀을 두 개 이상 포함하게 되고 권취 개시점인 중심부에는, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C 타입 바이셀을 한 개 포함한다. 동일 전극수에서 단위조립체 총 개수가 감소함에 따라 라미네이션 횟수를 감소시킬 수 있고, 단위조립체 감소에 의해 폴딩 횟수가 감소하고 설계 자유도는 증가된다. As described above, the stack-folding electrode assembly according to the present invention includes at least two quad cells having an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode structure as a unit cell, / Separator / anode / separator / cathode structure. As the total number of unit assemblies decreases at the same number of electrodes, the number of times of lamination can be reduced, and the number of folding decreases and design freedom increases due to the decrease in unit assembly.

이하에서는 본 발명의 설계 자유도 증가 효과 및 셀 설계 단계에 대해 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the degree of freedom of design increase and the cell designing step of the present invention will be described in more detail.

도 9는 본 발명에 따른 전극조립체에서 스택수가 3 이상인 경우에 가능한 예들을 도시한 것이다. (a)에서 (d)로 갈수록 쿼드셀의 개수가 2개씩 증가한다. 이것은 (a)와 같이 두 개의 쿼드셀과 한 개의 C 타입 바이셀을 포함하는 전극조립체를 기본으로 하여 쿼드셀을 2개씩 추가하면서 전극수가 8개씩 증가하는 셀 설계를 한 결과에 따른 것이다. 표 1은 이와 같은 본 발명에 따른 전극조립체에서 스택수와 전극수를 나타낸다. Fig. 9 illustrates possible examples when the number of stacks is three or more in an electrode assembly according to the present invention. (a) to (d), the number of quad cells increases by two. This is based on the result of a cell design in which the number of electrodes is increased by eight while adding two quad cells based on an electrode assembly including two quad cells and one C type bi-cell as shown in (a). Table 1 shows the number of stacks and the number of electrodes in the electrode assembly according to the present invention.

스택수(실시예)Number of stacks (Examples) 33 55 77 9
9
전극수(실시예)Electrode number (example) 1111 1919 2727 35
35
기존 전극조립체로 환산한 스택수Stack count converted to conventional electrode assembly 3.67(*)3.67 (*) 6.33(*)6.33 (*) 9.009.00 11.67(*)
11.67 (*)

본 발명에서 (a) 내지 (d)를 기존 스택-폴딩 전극조립체의 스택수로 환산한 경우를 보면 표 2에서와 같이 3.67, 6.33, 9.00, 11.67이다. 별표(*) 표시한 바와 같이, 3.67, 6.33, 11.67은 기존에 바이셀로만 구성된 스택-폴딩 전극조립체(도 1 및 도 2)에서는 구현 불가능한 스택수이다. 이와 같이 본 발명에 따르면 셀 설계 자유도가 증가한다. In the present invention, (a) to (d) are converted into the stack number of the conventional stack-folding electrode assembly, as shown in Table 2, 3.67, 6.33, 9.00, and 11.67. As indicated by an asterisk (*), 3.67, 6.33, and 11.67 are the number of stacks that can not be implemented in a conventional stack-folding electrode assembly (Figs. 1 and 2) As described above, according to the present invention, the degree of freedom of cell design is increased.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존 방법으로는 구현할 수 없는 스택수가 구현되므로 설계 자유도가 높을 뿐 아니라, 같은 전극수를 갖더라도 실제로는 스택수가 더 적게 되어 라미네이션 및 폴딩 횟수가 줄어드는 이점이 있다(상기 표 1에서 실제 스택수는 7인 경우 기존 구조로 환산한 스택수는 이보다 큰 9임). 이에 따라, 폴딩 치수 공차, 불량률을 감소시킬 수 있고, 라미네이션, 폴딩 공정 시간을 감소시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 전극조립체를 구성하는 단위셀들이 C 타입 바이셀은 한 개이고 나머지는 쿼드셀이므로 종래와 같이 셀 타입 변경을 고려하는 제조방법에 비해서는 셀 제조 효율이 높아진다. 비대칭 분리막을 적용하여 전지 특성을 더욱 개선할 수 있는 효과도 뛰어나다. As described above, according to the present invention, since the number of stacks that can not be realized by the conventional method is realized, not only the degree of freedom in design is high, but also the number of stacks is reduced even when the number of electrodes is the same, thereby reducing the number of times of lamination and folding In Table 1, the actual number of stacks is 7, and the number of stacks converted into the existing structure is larger than 9). Accordingly, the folding dimensional tolerance and the defective ratio can be reduced, and the lamination and folding process time can be reduced. In addition, since the unit cells constituting the electrode assembly are one C-type bi-cell and the remainder are quad-cells, the cell manufacturing efficiency is higher than that of the conventional manufacturing method considering cell type change. The asymmetric separator is applied to further improve the battery characteristics.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

110...C 타입 바이셀 111, 112...쿼드셀
120, 120'...폴딩 분리막 시트 125...테이프
110 ... C type bi-cell 111, 112 ... quad cell
120, 120 '... folding separator sheet 125 ... tape

Claims (11)

양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 쿼드셀(quad cell)들이 중첩되어 있고, 각각의 중첩부에는 연속적인 폴딩 분리막 시트가 개재되는 구조의 전극조립체로서, 권취 개시점인 중앙부에는 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 C 타입 바이셀이 위치하고, 상기 폴딩 분리막 시트는 양쪽 표면의 성질이 다른 비대칭 분리막인 스택-폴딩형 전극조립체.The present invention relates to an electrode assembly having a structure in which quad cells of an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode structure are superimposed and continuous folding separator sheets are interposed therebetween, Wherein the C-type bi-cell of the cathode / separator / anode / separator / cathode structure is located, and the folding separator sheet is an asymmetric separator having different properties on both surfaces. 제1항에 있어서, 전극조립체 최외각에 음극이 위치하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체. The stack-folding electrode assembly of claim 1, wherein the cathode is located at an outermost periphery of the electrode assembly. 제1항에 있어서, 상기 폴딩 분리막 시트는 상기 쿼드셀들을 감쌀 수 있는 단위길이를 가지며, 단위길이마다 내측으로 꺾여서 중앙 C 타입 바이셀로부터 시작되어 최외곽의 쿼드셀까지 연속하여 감싸고 있는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체. The folding separator sheet according to claim 1, wherein the folding separator sheet has a unit length capable of wrapping the quad cells, and is folded inward for each unit length and starts from the center C type bi-cell and continuously surrounds the quad cell at the outermost periphery Wherein the stacked electrode assembly is a stacked electrode assembly. 제1항에 있어서,
상기 중앙 C 타입 바이셀을 중심으로 상하에 각각 위치하는 쿼드셀들은 그것의 전극방향이 서로 대칭을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the quad cells located above and below the central C type bi-cell are symmetrical with respect to their electrode directions.
제1항에 있어서, 상기 폴딩 분리막 시트는
분리막 원단;
상기 분리막 원단의 한쪽 표면에 형성된 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층; 및
상기 분리막 원단의 다른쪽 표면에 형성된 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층을 포함하고,
상기 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극이 놓이고, 상기 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 양극이 놓이는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체.
The foldable sheet according to claim 1,
Membrane fabric;
A coating layer including an inorganic material for a negative electrode and a binder formed on one surface of the separator; And
And a coating layer comprising an inorganic material for a positive electrode and a binder formed on the other surface of the separation membrane raw material,
The cathode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in the coating layer including the inorganic material for the anode and the binder, and the anode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in the coating layer including the inorganic material for the anode and the binder Wherein the stacked electrode assembly is a stacked-type electrode assembly.
제1항에 있어서, 상기 폴딩 분리막 시트는
제1 분리막과 제2 분리막의 적층 구조이고,
상기 제1 분리막과 제2 분리막 중 어느 하나에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극이 놓이고, 상기 제1 분리막과 제2 분리막 중 다른 하나에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 양극이 놓이는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체.
The foldable sheet according to claim 1,
A first separation membrane and a second separation membrane,
The cathode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in one of the first separator and the second separator, and the anode of the C type bi-cell and the quad cells is placed in the other of the first separator and the second separator. Wherein the stacked-folded electrode assembly comprises:
제1항에 따른 스택-폴딩형 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising a stack-folding type electrode assembly according to claim 1. 제1항에 따른 스택-폴딩형 전극조립체를 제조하는 방법으로서,
폴딩 분리막 시트의 첫번째 단에 중앙 C 타입 바이셀을 위치시키고 소정의 간격으로 쿼드셀들을 연속하여 위치시키는 단계; 및
상기 중앙 C 타입 바이셀을 상기 폴딩 분리막 시트로 1회 권취한 후, 인접하는 쿼드셀이 위치하는 외측으로 상기 폴딩 분리막 시트를 접어서 각각의 쿼드셀을 중첩하여 폴딩하는 단계;를 포함하는 스택-폴딩형 전극조립체 제조방법.
A method of manufacturing a stack-folding type electrode assembly according to claim 1,
Placing the central C type bi-cell at the first end of the folding separator sheet and continuously positioning the quad cells at predetermined intervals; And
Folding the central C type bi-cell into the folding separator sheet once, folding the folding separator sheet to the outside where adjacent quad cells are located, and folding each quad cell, Type electrode assembly.
제8항에 있어서, 전극조립체 최외각에 음극이 위치하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체 제조방법.9. The method of claim 8, wherein a cathode is positioned at an outermost periphery of the electrode assembly. 제8항에 있어서, 상기 폴딩 분리막 시트는
분리막 원단;
상기 분리막 원단의 한쪽 표면에 형성된 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층; 및
상기 분리막 원단의 다른쪽 표면에 형성된 양극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층을 포함하고,
상기 음극용 무기물과 바인더를 포함하는 코팅층에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극을 위치시켜 권취하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체 제조방법.
The foldable sheet as claimed in claim 8,
Membrane fabric;
A coating layer including an inorganic material for a negative electrode and a binder formed on one surface of the separator; And
And a coating layer comprising an inorganic material for a positive electrode and a binder formed on the other surface of the separation membrane raw material,
Wherein the negative electrode of the C type bi-cell and the quad cell is positioned and wound on the coating layer including the negative electrode inorganic material and the binder.
제8항에 있어서, 상기 폴딩 분리막 시트는
제1 분리막과 제2 분리막의 적층 구조이고,
상기 제1 분리막과 제2 분리막 중 어느 하나에 상기 C 타입 바이셀과 쿼드셀들의 음극을 위치시켜 권취하는 것을 특징으로 하는 스택-폴딩형 전극조립체 제조방법.
The foldable sheet as claimed in claim 8,
A first separation membrane and a second separation membrane,
Wherein the cathodes of the C-type bi-cell and the quad cells are positioned and wound on any one of the first separator and the second separator.
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