KR101817239B1 - An electrode assembly for a electrochemical device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발명은 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 제조하는 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 저항 특성 및 분리막과 전극간의 이온 전도도가 우수한 전극 조립체 및 이를 제조 하는 방법에 대한 것이다.
본원 발명에 따른 전기화학소자용 전극은 내부까지 전해액의 침투가 용이하여 전해액 함침성이 높아 사이클 특성이나 출력 특성이 현저하게 개선되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 전극 제조 방법은 상부 전극 활물질 단층 형성시 수행되는 공정에 의해 하부 전극 활물질 단층의 기공도가 저하되지 않는다. The present invention relates to an electrode assembly for an electrochemical device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an electrode assembly having excellent resistance characteristics and ion conductivity between a separator and an electrode, and a method of manufacturing the electrode assembly.
The electrode for an electrochemical device according to the present invention has an effect of significantly improving the cycle characteristics and the output characteristics because of easy penetration of the electrolytic solution to the inside thereof and high electrolyte impregnability. The porosity of the single layer of the lower electrode active material is not lowered by the process performed in forming the upper electrode active material single layer.
Description
본 발명은 발명은 전기화학소자용 전극 조립체 및 이를 제조하는 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 저항 특성 및 분리막과 전극간의 이온 전도도가 우수한 전극 조립체 및 이를 제조 하는 방법에 대한 것이다.
The present invention relates to an electrode assembly for an electrochemical device and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an electrode assembly having excellent resistance characteristics and ion conductivity between a separator and an electrode, and a method of manufacturing the electrode assembly.
최근, 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠 코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 전기화학 소자의 연구 및 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, laptops and even electric vehicles are expanded, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified. The electrochemical device is one of the most remarkable fields in this respect, and the development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention.
이차 전지는 일반적으로 음극(anode)와 양극(cathode), 이들 사이에 분리막(separator)을 개재시켜 조립된 전극 조립체를 포함하는데, 이때 전지의 두 전극 사이에 위치하는 분리막은 양극과 음극이 직접 접촉하여 내부 단락되는 것을 방지하는 부자재로서 전지 내 이온 통로일 뿐만 아니라 전지의 안전성 향상에 중요한 역할을 한다. The secondary battery generally includes an anode assembly, a cathode assembly, and an electrode assembly assembled with a separator interposed therebetween. In this case, the separation membrane positioned between the two electrodes of the battery is in direct contact with the anode and cathode, To prevent internal short-circuiting, which plays an important role in not only the ion passage in the battery but also the safety of the battery.
이차 전지에서 분리막으로 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성 및 연신을 포함하는 제조공정상의 특성으로 인하여 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열수축 거동을 보임으로써 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다. 이와 같은 전기화학소자의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 다공성 코팅층을 형성한 유기-무기 복합 다공성 분리막이 제안되었다(KR10-2004-70096A 참조). 그러나 이러한 유기-무기 복합 다공성 분리막에서는 무기물 입자들이 포함된 다공성 코팅층으로 인하여 전극과 분리막간의 접착력이 저하되는 경향이 있다. A polyolefin-based porous substrate commonly used as a separator in a secondary battery has a problem of causing a short circuit between an anode and a cathode by exhibiting extreme thermal shrinkage behavior at a temperature of 100 ° C or more owing to the normal characteristics of the manufacturing process including material properties and elongation . In order to solve the safety problem of such an electrochemical device, an organic-inorganic complex porous separator in which a porous coating layer is formed by coating a mixture of inorganic particles and a binder polymer on at least one surface of a porous substrate having pores has been proposed (KR10- 2004-70096A). However, in such an organic-inorganic composite porous membrane, the adhesion between the electrode and the membrane tends to decrease due to the porous coating layer containing inorganic particles.
그 결과, 전극과 분리막이 서로 밀착되지 않고 분리될 가능성이 커지고, 리튬 이온이 효과적으로 전달되지 않는 등 전지 성능이 저하된다. 또한, 전극과 분리막이 분리되는 과정에서 다공성 코팅층의 무기물 입자들이 탈리될 수 있는데, 탈리된 무기물 입자들은 전기화학소자의 국부적인 결점으로 작용하여 전기화학소자의 안전성에 악영향을 주게 된다.As a result, there is a high possibility that the electrode and the separator are separated from each other without being in close contact with each other, and lithium ions are not effectively transferred to deteriorate battery performance. In addition, the inorganic particles in the porous coating layer may be desorbed in the process of separating the electrode and the separator, and the separated inorganic particles may act as a local defect of the electrochemical device, thereby adversely affecting the safety of the electrochemical device.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래 기술에서는 분리막 상면에 우수한 접착력 및 기계적 강도를 부여하는 스티렌-부타디엔(SBR) 계열 고무로 오버코팅(overcoating)시킴으로써 전극과의 밀착성을 향상시키고, 조립 공정 중에 발생하는 분리막의 벗겨짐 또는 파단 등을 방지하여 전기 화학소자의 안전성 향상 및 성능 저하 방지를 도모하고자 하였다(KR10-2006-0063751A). In order to solve such a problem, in the prior art, overcoating with a styrene-butadiene (SBR) -based rubber which gives excellent adhesion and mechanical strength to the upper surface of the separation membrane improves the adhesion to the electrode, (KR10-2006-0063751A) to prevent the deterioration or peeling of the electrochemical device.
도 1은 분리막 상면에 오버코팅된 접착층을 개략적으로 도시한 것으로서, 분리막 다공성 기재(4a)의 양면에 무기/유기 복합 다공성 코팅층(4b)가 형성되어 있고, 상기 다공성 코팅층(4b)의 상면에 접착층(3)이 오버코팅되어 있다. 양극 활물질층(2a) 및 음극 활물질층(2b)이 각각 양극 집전체(1a) 및 음극 집전체(1b)의 일면에 형성되고 각 활물질층이 상기 접착층과 대면하여 전극 조립체가 준비된다. FIG. 1 schematically shows an adhesive layer overcoated on the upper surface of a separation membrane, in which an inorganic / organic composite
그러나, 상기와 같이 오버코팅하는 방법에 따르면, 집전체로부터 활물질의 탈리를 약간 감소시킬 수는 있으나 바인더 고분자의 전기절연 특성에 의해 전기 저항이 높아지며, 상대적으로 활물질의 양이 감소함으로써 전지 용량이 저감되는 등의 새로운 문제점이 발생하였다.
However, according to the overcoating method as described above, the separation of the active material from the current collector can be slightly reduced, but the electrical resistance is increased due to the electrical insulation property of the binder polymer, and the amount of the active material is relatively decreased, And so on.
본 발명은 전술한 종래 기술의 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로서 분리막과 전극간 밀착력이 우수하면서도 저항 증가의 문제가 없고 이온 전도도가 우수한 전기화학소자용 전극 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
It is an object of the present invention to provide an electrode assembly for an electrochemical device which is excellent in adhesion between a separator and an electrode, has no problem of resistance increase, and is excellent in ion conductivity. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description. It is also to be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means or method described in the claims, and the combination thereof.
본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 전극 조립체에 대한 것이다. 본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체는 전극판과 분리막이 교호 적층된 구조를 갖는 적층체를 포함하며, 상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 일측면 및/또는 양측면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 전극 합제가 도포된 활물질부와 전극 합제가 도포되지 않은 무지부를 포함하고, 상기 전극 합제는 전극 활물질, 바인더 수지 및 도전재를 포함하며, 상기 분리막은 상기 전극 활물질부와 대면하는 활물질부 대면부를 제외한 소정의 영역에 형성된 접착층을 포함한다. The present invention relates to an electrode assembly for solving the above-mentioned technical problems. In the present invention, the electrode assembly includes a laminate having a structure in which an electrode plate and a separator are alternately stacked, and the electrode plate includes a current collector and an electrode active material layer formed on one side and / or both sides of the current collector Wherein the active material layer includes an active material portion coated with an electrode material mixture and an uncoated portion not coated with an electrode material mixture, wherein the electrode material mixture includes an electrode active material, a binder resin, and a conductive material, And an adhesive layer formed in a predetermined region except the facing portion of the active material.
또한, 상기 무지부는 전극판 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖도록 형성될 수 있다. In addition, the non-coated portion may be formed to have a predetermined width at a pair of facing edge portions of the electrode plate.
또한, 상기 접착층은 분리막 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖도록 형성되며, 상기 모서리 단부 방향으로 전극판의 전극탭이 인출될 수 있으며, 상기 모서리 단부 중 어느 한쪽에 전극 탭이 형성될 수 있다.In addition, the adhesive layer may be formed to have a predetermined width at a pair of opposing edge portions of the separation membrane, electrode tabs of the electrode plate may be drawn out in the edge direction, and electrode tabs may be formed on either one of the edge ends .
본 발명에 있어서, 상기 전극판의 상기 모서리 단부 중 어느 한 쪽(제1 모서리 단부)은 전극탭이 형성되는 것으로서 분리막의 외부로 돌출되도록 형성되고, 이와 마주보는 반대쪽 모서리 단부(제2 모서리 단부)는 분리막의 외부로 돌출되지 않도록 형성될 수 있다. In the present invention, one of the corner ends (first corner edge) of the electrode plate is formed so as to protrude to the outside of the separator with the electrode tab formed thereon, and the opposite corner edge (second corner edge) May be formed so as not to protrude to the outside of the separation membrane.
또한, 상기 전극 조립체의 최상단부와 최하단부는 분리막이 배치되며, 최상단부와 최하단부를 제외한 나머지 분리막은 이를 중심으로 양측면에 각각 서로 반대되는 극성의 전극판이 적층될 수 있다.In addition, the uppermost and lowermost ends of the electrode assembly are provided with separators, and the remaining separators except for the uppermost and lowermost ends may be laminated on opposite sides of the separator with polarities opposite to each other.
또한, 여기에서, 동일 극성을 갖는 전극판의 제1 모서리 단부는 동일한 방향을 갖도록 인출될 수 있다. Here, the first corner ends of the electrode plates having the same polarity can be drawn so as to have the same direction.
그리고, 본 발명에서, 동일 극성을 갖는 전극판의 제1 모서리 단부는 동일한 방향으로 인출되도록 적층되어 있으며, 제1 극성의 제1 모서리 단부와 제2 극성의 제1 모서리 단부는 서로 반대 방향으로 인출되도록 적층될 수 있다.In the present invention, the first edge of the electrode plate having the same polarity is laminated so as to be drawn out in the same direction, and the first edge of the first polarity and the first edge of the second polarity are drawn out in the opposite directions Respectively.
또한, 상기 분리막은 고분자 소재의 다공성 필름 기재 및/또는 다공성 부직포를 포함할 수 있다.In addition, the separation membrane may include a porous film base material and / or a porous nonwoven fabric.
여기에서, 상기 분리막은 분리막의 일측 또는 양측 외측면에 무기물 입자와 고분자 수지의 혼합물을 포함하는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 포함할 수 있다.Here, the separation membrane may include an organic / inorganic composite porous coating layer including a mixture of inorganic particles and a polymer resin on one side or both sides of the separation membrane.
또한, 상기 전극 조립체는 상기 적층체의 외면의 일부를 감싸는 분리필름을 더 포함할 수 있다.The electrode assembly may further include a separation film surrounding a part of the outer surface of the laminate.
또한, 상기 분리 필름이 적층체 중 전극판의 모서리 단부가 인출되지 않은 외부면을 감쌀 수 있다.In addition, the separating film may wrap the outer surface of the laminate without edge portions of the electrode plate.
그리고, 본 발명에 있어서, 상기 분리 필름은 고분자 소재의 다공성 필름 기재 및/또는 다공성 부직포 기재를 포함할 수 있다. In the present invention, the separation film may include a porous film base material and / or a porous nonwoven base material.
여기에서, 상기 분리 필름은 분리 필름의 최외측 일면 또는 양면에 무기물 입자와 고분자 수지의 혼합물을 포함하는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 포함할 수 있다.Here, the separation film may include an organic / inorganic composite porous coating layer including a mixture of inorganic particles and a polymer resin on one or both sides of the outermost side of the separation film.
또한, 본 발명은 전술한 특징을 갖는 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공한다. The present invention also provides a secondary battery including an electrode assembly having the above-described characteristics.
한편, 본 발명은 (S1) 종횡비가 큰 분리막을 준비하는 단계; (S2) 상기 분리막의 횡방향의 양단에 종방향을 따라 일정한 폭을 갖는 접착층을 형성하는 단계; (S3) 상기 분리막의 접착층이 형성된 표면에 소정의 간격으로 전극판을 배치하는 단계; 및 (S5) 상기 전극판의 사이에 분리막이 개재되도록 분리막을 권취하거나 접는 단계;를 포함하며, 상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 일측면 및/또는 양측면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 전극 합제가 도포된 전극 활물질부와 전극 합제가 도포되지 않은 무지부를 포함하고, 상기 분리막 상(上)에서 상기 전극판은 상기 활물질부가 상기 접착층과 대면하지 않도록 배치되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법을 제공한다. Meanwhile, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (S1) preparing a separation membrane having a large aspect ratio; (S2) forming adhesive layers having a constant width along the longitudinal direction at both ends in the transverse direction of the separator; (S3) disposing an electrode plate at a predetermined interval on a surface of the separator on which an adhesive layer is formed; And (S5) a step of winding or folding the separation membrane such that a separation membrane is interposed between the electrode plates, wherein the electrode plate includes a current collector and an electrode active material layer formed on one side and / or both sides of the current collector Wherein the active material layer includes an electrode active material coated with an electrode material mixture and an uncoated portion not coated with an electrode material mixture, and the electrode plate is disposed such that the active material portion does not face the adhesive layer. A method of manufacturing an electrode assembly for a secondary battery is provided.
여기에서, 상기 (S3)은 분리막을 개재하여 반대되는 극성의 전극판이 배치될 수 있으며, 또는 전극판에서 전극 탭이 형성되는 일측의 모서리 단부가 분리막의 외측으로 돌출되도록 배치될 수 있다.
In this case, the electrode plate of the polarity opposite to that of the electrode plate may be disposed through the separation membrane, or the edge of one side of the electrode plate on which the electrode tab is formed may protrude to the outside of the separation membrane.
본원 발명에 따른 전기화학소자용 전극은 내부까지 전해액의 침투가 용이하여 전해액 함침성이 높아 사이클 특성이나 출력 특성이 현저하게 개선되는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 전극 제조 방법은 상부 전극 활물질 단층 형성시 수행되는 공정에 의해 하부 전극 활물질 단층의 기공도가 저하되지 않는다.
The electrode for an electrochemical device according to the present invention has an effect of significantly improving the cycle characteristics and the output characteristics because of easy penetration of the electrolytic solution to the inside thereof and high electrolyte impregnability. The porosity of the single layer of the lower electrode active material is not lowered by the process performed in forming the upper electrode active material single layer.
첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전극 조립체를 도시한 것이다.
도 2는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 스택형 전극 조립체의 단면도를 도시한 것이다.
도 3a 및 3b는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 4a 및 4b는 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 분리막의 구조를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 5는 도 2의 A-A' 단면을 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타낸 분해도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. On the other hand, the shape, size, scale or ratio of the elements in the drawings incorporated herein can be exaggerated to emphasize a clearer description.
Figure 1 shows an electrode assembly according to the prior art.
2 illustrates a cross-sectional view of a stacked electrode assembly according to one specific embodiment of the present invention.
Figures 3a and 3b illustrate one specific embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating the structure of a separation membrane according to a specific embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line AA 'of FIG.
6 is an exploded view showing an enlarged view of a portion B in Fig.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary terms and the inventor shall properly define the concept of the term in order to best explain its invention The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본원 발명의 전극 조립체는 분리막의 소정의 영역에 접착층이 마련되는 것으로서, 상기 접착층은 전극과 분리막 사이의 이온 전도도를 저해하지 않으면서도 전극과의 밀접한 결착력을 유지하기 위해 분리막 표면 중 소정의 위치에 배치되는 것이다. The electrode assembly of the present invention is characterized in that an adhesive layer is provided on a predetermined area of the separation membrane and the adhesive layer is disposed at a predetermined position on the surface of the separation membrane in order to maintain close adhesion with the electrode without hindering ion conductivity between the electrode and the separation membrane .
본원 발명에 있어서, 상기 전극 조립체는 스택형 전극 조립체, 스택 및 폴딩형 전극 조립체 또는 전극판과 분리막이 함께 권취되는 젤리-롤형 전극 조립체일 수 있으나, 발명 기술상(記述上)의 편의를 위해 본원 명세서에서는 주로 스택형 전극 조립체를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 스택형 전극 조립체에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 통상적 지식을 가진 당업자라면 스택 및 폴딩형 전극 조립체, 젤리-롤형 전극 조립체 또는 기타 다른 전극 조립체에 대해 본 발명의 균등 범위내에서의 변형 및 개량이 가능하다.
In the present invention, the electrode assembly may be a stacked electrode assembly, a stack and a folding electrode assembly, or a jelly-roll type electrode assembly in which an electrode plate and a separator are wound together. However, for convenience of description, Mainly explains a stacked electrode assembly as an example. However, the technical spirit of the present invention is not limited to stacked electrode assemblies, and those skilled in the art will appreciate that the equivalent ranges of the present invention for stacked and folded electrode assemblies, jelly-roll assemblies or other electrode assemblies, It is possible to modify and improve the structure.
본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체는 둘 이상의 전극판과 둘 이상의 분리막이 교호 적층된 구조를 갖는 적층체를 포함하는 것으로서, 상기 적층체 중 반대 극성을 갖는 두 전극판 사이에 분리막이 개재되어 전류의 흐름을 차단한다. 상기 적층체의 최상단 및/또는 최하단은 분리막이 배치될 수 있다. 본 발명에 있어서 상기 분리막의 일면에 배치되는 전극판은 음극(anode) 또는 양극(cathode)일 수 있으며, 반대면에 배치되는 전극판은 이와 반대의 극성을 갖는 음극 또는 양극인 것이다. In the present invention, the electrode assembly includes a laminate having a structure in which two or more electrode plates and two or more separator films are alternately laminated, wherein a separation membrane is interposed between two electrode plates having opposite polarities, Block the flow. A separator may be disposed at the uppermost and / or lowermost end of the laminate. In the present invention, the electrode plate disposed on one surface of the separator may be an anode or a cathode, and the electrode plate disposed on the opposite surface is a cathode or an anode having an opposite polarity.
상기 전극 조립체에서 상기 전극판은 집전체와 상기 집전체의 일측 표면 또는 양측 표면에 형성된 전극 활물질층을 포함한다. In the electrode assembly, the electrode plate includes a current collector and an electrode active material layer formed on one surface or both surfaces of the current collector.
집전체는 집전체의 표면에 코팅된 전극 활물질의 전기화학 반응에 의해 생성된 전자를 모으거나 전기화학 반응에 필요한 전자를 공급하는 역할을 할 수 있는 물질로 구성되며, 상기 물질의 비제한적인 예로는 알루미늄 호일 또는 구리 호일 등이 포함된다. The current collector is composed of a material capable of collecting electrons generated by the electrochemical reaction of the electrode active material coated on the surface of the current collector or supplying electrons necessary for the electrochemical reaction, Include aluminum foil or copper foil and the like.
상기 전극 활물질층은 전극 합제가 도포된 활물질부와 전극 합체가 도포되지 않은 무지부(uncoated part)를 포함한다. 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 무지부는 장방형 전극판의 네 모서리 단부에 액자 모양으로, 바람직하게는 네 모서리 단부 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖는 띠 모양으로 형성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이, 적절한 형상으로 타발(또는 절단)되어 전극 탭이 형성된다. The electrode active material layer includes an active material coated with an electrode mixture and an uncoated part not coated with an electrode assembly. According to a specific embodiment of the present invention, the non-coated portion may be formed in a frame-like shape at four corners of the rectangular electrode plate, preferably in a strip shape having a predetermined width at a pair of opposite corner ends of the four corners And is formed (or cut) into an appropriate shape to form an electrode tab, as described later.
본원 발명에서 상기 활물질부는 활물질층 중 전극판의 일면 또는 양면에 전극 합제가 도포된 부분을 지칭한다. 상기 전극 합제는 전극 활물질, 바인더 수지 및 도전재 등이 포함된 혼합물이며, 이들 성분에 대한 상세한 설명은 후술한다.In the present invention, the active material portion refers to a portion of the active material layer coated with an electrode mixture on one surface or both surfaces of the electrode plate. The electrode mixture is a mixture containing an electrode active material, a binder resin and a conductive material, and a detailed description of these components will be given later.
본원 발명에 있어서, 상기 분리막은 분리층과 상기 분리층의 표면에 형성된 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 상기 분리층 중 소정의 일부 영역에 형성되어 분리막과 전극판의 적층시 접착층이 전술한 활물질부와 대면하지 않도록 한다. In the present invention, the separation membrane includes a separating layer and an adhesive layer formed on a surface of the separating layer. The adhesive layer is formed on a predetermined part of the separating layer, and when the separating layer and the electrode plate are laminated, Do not confront them.
더욱 구체적으로 설명하면, 장방형의 분리층 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖는 띠 모양의 접착층 형성부가 마련되며, 상기 접착층 형성부에 접착제가 도포되어 접착층이 형성된다. 그리고, 상기 전극판과 분리막의 적층시 상기 접착층이 전극판의 무지부와 대면하도록 적층하며, 이때 활물질부는 접착층이 형성되지 않은 분리층과 대면하게 된다. More specifically, a strip-shaped adhesive layer forming portion having a predetermined width is provided at a pair of opposite edge portions of the rectangular separating layer, and an adhesive is applied to the adhesive layer forming portion to form an adhesive layer. When the electrode plate and the separator are laminated, the adhesive layer is laminated so as to face the non-coated portion of the electrode plate. At this time, the active material portion faces the separating layer in which the adhesive layer is not formed.
본 발명의 바람직한 일 실시양태에 있어서, 상기 전극판의 양 단부에 형성된 두 개의 무지부 중 어느 하나의 무지부는 대향하는 접착층의 폭에 비해 광폭(廣幅)으로 형성하여 상기 무지부가 적층체의 외부로 돌출되는 것이 바람직하다. 적층체의 외부로 돌출된 무지부 부분은 이후 단계에서 적절하게 타발(절단)되어 전극 탭을 형성한다. 이하 발명 기술상의 편의를 위해 전극판 중 적층체 외부로 돌출된 일단의 무지부를 제1 무지부로, 나머지 타단의 무지부를 제2 무지부로 하여 기술한다. 또한, 복수의 전극판을 적층하는 경우, 동일 극성을 갖는 전극판의 제1 무지부는 서로 동일한 방향으로 돌출되도록 하며, 반대 극성을 갖는 전극판의 제1 무지부는 이와 반대되는 방향으로 돌출되도록 배치한다. 본 발명에 있어서, 상기 제2 무지부의 폭은 접착층의 폭에 비해 좁게 형성되어 이후 적층체의 라이미네이션 수행시 이의 상부 및 하부에 라미네이션 되는 분리막의 접착층에 의해 매몰되어 외부로 돌출되지 않는다. In one preferred embodiment of the present invention, one of the two uncoated portions formed at both ends of the electrode plate is formed to have a width larger than the width of the opposing adhesive layer, so that the non- As shown in Fig. The uncoated portion protruding to the outside of the laminate is appropriately punched (cut) in a subsequent step to form an electrode tab. Hereinafter, for convenience in the description of the present invention, one end of the electrode plate protruding out of the laminate body is referred to as a first uninhabitable portion, and the remaining unoccupied portion is referred to as a second uninhabitable portion. When the plurality of electrode plates are stacked, the first uncoated portions of the electrode plates having the same polarity are protruded in the same direction, and the first uncoated portion of the electrode plate having the opposite polarity is disposed so as to protrude in the opposite direction . In the present invention, the width of the second uncoated portion is narrower than the width of the adhesive layer, and the width of the second uncoated portion is buried by the adhesive layer of the separation membrane laminated on the upper and lower portions of the laminate.
전술한 바와 같이 본원 발명에 따른 전극 조립체는 활물질부와 분리층이 접착층의 개재없이 직접 대면함으로써 활물질부와 분리층의 기공 차단에 의한 이온 전도도나 저항 증가에 대한 우려가 없다. 한편, 분리막에 형성된 접착층이 분리층과 전극판의 무지부 사이의 결착을 견고하게 유지하기 때문에 전극과 분리막이 상기 적층체 내에서 이탈될 가능성이 적어 전극 조립체의 변형 및 이로 인한 전지 성능 저하가 방지될 수 있다. As described above, in the electrode assembly according to the present invention, there is no fear of increase in ion conductivity or resistance due to pore blocking of the active material portion and the separating layer by directly facing the active material portion and the separating layer without the adhesive layer interposed therebetween. On the other hand, since the adhesive layer formed on the separator firmly holds the bond between the separating layer and the non-printed portion of the electrode plate, there is little possibility that the electrode and the separator are separated from each other in the laminate, .
한편, 본원 발명에서 상기 분리층은 하기 a) 내지 d) 중 선택된 어느 하나일 수 있다:Meanwhile, in the present invention, the separation layer may be any one selected from the following a) to d):
a) 고분자 수지를 용융/압출하여 성막한 다공성 필름, a) a porous film formed by melting / extruding a polymer resin,
b) 고분자 수지를 용융/방사하여 집적한 다공성 부직포 웹, b) a porous nonwoven web integrated by melting / spinning the polymer resin,
c) 상기 a) 및/또는 b)를 둘 이상 포함하는 다층 분리막 기재, 및 c) a multilayered membrane-based substrate comprising at least two of a) and / or b), and
d) 상기 a) 내지 c)의 일면 또는 양면에 무기물 입자 및 고분자 수지의 혼합물을 코팅하여 형성한 무기물층을 더 포함하는 복합 분리막 기재.
d) an inorganic material layer formed by coating a mixture of inorganic particles and a polymer resin on one or both surfaces of a) to c).
본 발명에 있어서, 상기 다공성 필름은 통상적으로 이차 전지의 분리막 기재로 사용될 수 있는 것으로서 고분자 수지를 고온에서 용융/압출하여 성막한 연신 다공성 필름인 것이다. 상기 고분자 수지는 상기 고분자 수지는 폴리올레핀계 고분자 수지 및/또는 내열성 엔지니어링 플라스틱 수지일 수 있다. 상기 폴레올레핀계 고분자 수지는 구체적으로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리메틸펜텐, 이들의 코폴리머를 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 내열성 엔지니어링 플라스틱 수지는 구체적으로 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리아세틸, 폴리카보네이트, 폴리에스터르 수지, 변성 폴리네틸옥사이드를 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In the present invention, the porous film is a stretched porous film formed by melting / extruding a polymer resin at a high temperature, which can be used as a separation membrane substrate of a secondary battery. In the polymer resin, the polymer resin may be a polyolefin-based polymer resin and / or a heat-resistant engineering plastic resin. The above-mentioned polyolefin-based polymer resin specifically includes low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (HDPE), ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), polypropylene, polybutene, polymethylpentene, But is not limited thereto. The heat-resistant engineering plastic resin is specifically exemplified by a polyamide resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyacetyl, a polycarbonate, a polyester resin, and a modified polynetyl oxide, but is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 부직포 웹은 고분자 수지를 고온에서 용융/방사하여 얻은 섬유 집합체를 화학적 또는 기계적 작용에 의해 결합시킨 포(布) 형상을 갖는 것이다. 부직포 웹을 구성하는 고분자 수지의 종류는 다공성 필름의 내용을 참조할 수 있다. In the present invention, the nonwoven web has a cloth-like shape in which a fiber aggregate obtained by melting / spinning a polymer resin at a high temperature is bonded by chemical or mechanical action. The type of the polymer resin constituting the nonwoven web may refer to the content of the porous film.
또한 본 발명에 있어서, 상기 분리층은 두 층 이상의 다공성 필름을 적층하거나 두 층 이상의 부직포 웹이 적층된 다층 필름의 형태일 수 있다. 또한, 상기 다층 필름은 다공성 필름과 부직포 웹을 모두 포함하는 형태로 준비될 수 있다.
In the present invention, the separation layer may be in the form of a multilayer film in which two or more porous films are laminated or two or more nonwoven webs are laminated. In addition, the multilayer film may be prepared in a form including both a porous film and a nonwoven web.
상기 무기물층은 무기물 입자간 형성된 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)에 따른 다공성 구조를 갖는 것으로서, 분리막의 내열성, 분리막의 전해액 함침성 및 이온 전도도 향상에 기여한다. The inorganic layer has a porous structure according to the interstitial volume formed between the inorganic particles, and contributes to the heat resistance of the separator, electrolyte impregnation of the separator, and ion conductivity.
본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 무기물층 중 무기물 입자의 함량은 무기물층 100중량% 대비 50중량% 내지 99중량%, 또는 80중량% 내지 97중량%인 것이다. According to a specific embodiment of the present invention, the content of the inorganic particles in the inorganic layer is 50% by weight to 99% by weight or 80% by weight to 97% by weight based on 100% by weight of the inorganic layer.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 무기물 입자는 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자, 유전율 상수가 5 이상 및/또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함할 수 있는데 이러한 특성을 갖는 무기물 입자들은 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상에 기여할 수 있다. 이러한 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC, TiO2등이 있다. The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied electrochemical device (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). The inorganic particles may include inorganic particles having ion transport capability and high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more and / or 10 or more. The inorganic particles having such a property may increase the ion conductivity in the electrochemical device to improve the performance . ≪ / RTI > Nonlimiting examples of such inorganic particles include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, where 0 <x <<y<1 Im), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2), SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, MgO, NiO, CaO , and the like ZnO, ZrO 2, Y 2 O 3, Al 2
또한, 상기 무기물 입자의 크기는 균일한 두께의 무기물층 및 적절한 공극률을 위하여 입경이 5㎛ 미만, 또는 1㎛ 이하, 바람직하게는 200nm 내지 700nm범위일 수 있으나 이에 특별히 한정되는 것은 아니며 무기물층의 기공의 크기, 두께 및/또는 소망하는 기계적 물성에 따라 적절하게 조절할 수 있다. The size of the inorganic particles may be in the range of less than 5 占 퐉, or 1 占 퐉 or less, and preferably in the range of 200 nm to 700 nm for an inorganic material layer having a uniform thickness and an appropriate porosity. However, Can be suitably adjusted according to the size, thickness and / or desired mechanical properties of the substrate.
또한, 상기 무기물층에 포함되는 상기 고분자 수지는 무기물 입자들과 입자 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 하는 것으로서, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate)등을 사용할 수 있으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
The polymeric resin contained in the inorganic layer serves as a binder for linking and stably fixing the inorganic particles and the particles. The polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, and the like can be used, but the present invention is not limited thereto.
또한, 본 발명에 있어서 상기 전극 조립체는 상기 적층체의 외부를 감싸는 분리 필름을 더 포함할 수 있다. 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 분리 필름은 종횡비가 1을 초과하는 장방형의 형상을 가질 수 있으며 적층체 중 전극 탭이 돌출된 부분을 제외한 나머지 측면부를 감싸는 방식으로 상기 조립체에 적용된다. 상기 분리 필름에 있어서, 상기 설명을 제외한 나머지 사항, 즉, 분리 필름의 구조 및 이에 포함되는 성분들은 전술한 분리층에 대한 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 전술된 분리층에 대한 내용을 참조할 수 있다.
Further, in the present invention, the electrode assembly may further include a separation film that surrounds the outside of the laminate. According to a specific embodiment, the separation film may have a rectangular shape with an aspect ratio exceeding 1, and is applied to the assembly in such a manner as to cover the remaining side portions of the laminate excluding the protruded portion of the electrode tab. In the above-mentioned separation film, the structure other than the above description, that is, the structure of the separation film and the components included therein may be the same as those for the separation layer described above, and the content of the separation layer described above may be referred to .
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 구체적인 일 실시예에 따른 스택형 전극 조립체를 나타낸 것으로서, 상기 전극 조립체(10)는 복수의 전극판(120)과 복수의 분리막(110)이 교호 적층된 적층체(100)와 상기 적층체의 외측면을 감싸고 있는 분리필름(200)을 포함한다. 상기 적층체(100)에서 최상단층 및 최하단층에는 분리막(110)이 배치되어 있으며 전극판(120)은 분리막(110)을 중심으로 분리막(110)의 상면과 하면에 서로 반대되는 극성을 갖도록 배치된다. 2 illustrates a stacked electrode assembly according to an embodiment of the present invention. The
다음으로 전극판과 분리막의 구성에 대해 더욱 상세하게 설명한다. Next, the configuration of the electrode plate and the separator will be described in more detail.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전극판(120)의 구체적인 일 실시양태를 도식화하여 나타낸 것이다. 상기 전극판(120)은 집전체(121)의 일측면 또는 양측면에 전극 활물질층(122)이 형성되며 상기 전극 활물질층(122)은 상기 집전체(121)의 표면에 전극 합제가 도포되는 활물질부(123)과 전극 합제가 도포되지 않는 무지부(124)를 포함한다. 도 3a를 참조하면 상기 무지부는 상기 집전체의 네 모서리 중 마주보는 한 쌍의 모서리 양단에 소정의 폭을 갖는 띠 모양으로 형성될 수 있다. 3A and 3B illustrate a specific embodiment of the
` 도 4a 및 도 4b는 본원 발명에 따른 분리막(110)의 구조를 도시한 것으로서, 분리층(111) 및 상기 분리층(111)의 일면 또는 양면에 접착층(112)이 형성되어 있다. 4A and 4B illustrate the structure of a
도 5는 도 2의 A-A' 단면을 도시한 것으로서, 분리막과 전극판이 적층되어 적층체의 단면 형상을 개략적으로 도시한 것이다. 이에 따르면 상기 적층체에서 활물질부와 분리층은 서로 면접하도록 적층되는 것으로서, 활물질부와 분리층 사이에 고분자 수지 등의 소재로 구성된 결착층이 개재되지 않아 양 소자간 이온의 이동이 촉진될 수 있다. 또한, 분리막의 접착층이 집전체의 표면, 즉, 무지부와 견고한 접착을 형성함으로써 적층체의 형태 안정성을 향상시키는 효과가 있다. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 2, which schematically shows the cross-sectional shape of the laminate by laminating the separator and the electrode plate. According to this, the active material portion and the separation layer are laminated so as to be in contact with each other in the laminate, and the binding layer composed of a material such as a polymer resin is not interposed between the active material portion and the separation layer, . In addition, the adhesive layer of the separation membrane has a strong adhesion to the surface of the current collector, that is, the non-coated portion, thereby improving the dimensional stability of the laminated body.
또한, 상기 도 5를 참조하면, 전극판은 집전체 중 전극탭을 형성하는 적어도 일단의 무지부(제1 무지부)가 적층체 외부로 돌출되도록 적층된다. 또한, 상기 적층체에서 동일한 극성을 갖는 전극판의 제1 무지부는 서로 동일한 방향으로 돌출되며 제1 극성을 갖는 전극판의 제 1무지부와 제2 극성을 갖는 전극판의 제2 무지부는 각각 서로 다른 방향으로 돌출된다. 상기 제1 무지부는 이후 단계에서 적절한 형태로 타발되어 전극탭을 형성하며 동일 극성의 탭들을 모아 하나의 전극 리드와 용접하여 사용할 수 있다. Referring to FIG. 5, the electrode plate is stacked such that at least one uncoated portion (first uncoated portion) that forms the electrode tab among the current collectors protrudes to the outside of the stacked body. The first unconsolidated portion of the electrode plate having the first polarity and the second unconsumed portion of the electrode plate having the second polarity protrude in the same direction from each other, And protruded in different directions. The first non-punched portion may be punched out in a suitable form in a subsequent step to form an electrode tab, and the tabs of the same polarity may be collected and welded to one electrode lead.
도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 나타낸 분해도이다. 도 6을 참조하면 최상단층 분리막(111t)의 하면에 소정의 폭(W1)을 갖는 접착층(112)이 형성되어 있다. 상기 분리막(111t)의 하면에 제1 극성의 전극판(예를 들어, 음극)이 배치되며 상기 전극판의 제1 무지부의 폭(W2)은 상기 폭(W1)`에 비해 광폭으로 형성되어 제1 무지부의 일부는 전극판의 상하부면에 라미네이션되는 분리막의 접착층에 매몰되고, 일부는 분리막의 외측으로 돌출된다. 반대 부분은 여기에 도시되지 않았으나 제2 무지부는 분리막의 외측으로 돌출되지 않도록 접착층과 동일하게 또는 이보다 좁게 형성할 수 있다. 6 is an exploded view showing an enlarged view of a portion B in Fig. Referring to FIG. 6, an
그 다음으로 상기 제1 극성의 전극판과 반대되는 제2 극성의 전극판(예를 들어, 양극)이 적층되는데, 이때 제2 극성 전극판의 제1 무지부는 제1 극성의 전극판의 제1 무지부와 반대반향으로 향하여 분리막의 외부로 돌출되며, 이에 따라 제2 극성의 제2 무지부가 제1 극성의 제1 무지부의 방향과 동일한 방향으로 위치한다. 전술한 바와 같이 제2 무지부는 전극판의 상하부면에 라미네이션 되는 분리막의 접착층에 매몰되도록 분리막의 접착층의 폭(W1)보다 좁거나 동일한 폭(W3)으로 형성된다. Next, an electrode plate (for example, an anode) of a second polarity opposite to the electrode plate of the first polarity is laminated, wherein the first uncoated portion of the second polarity electrode plate is laminated on the first polarity electrode plate And protrudes toward the outside of the separator toward the opposite eaves to the non-polar portion, whereby the second non-polar portion of the second polarity is positioned in the same direction as the direction of the first non-polar portion of the first polarity. As described above, the second unoided portion is formed to have a width (W 3 ) narrower than or equal to the width (W 1 ) of the adhesive layer of the separation membrane so as to be buried in the adhesive layer of the separation membrane laminated on the upper and lower surfaces of the electrode plate.
바람직하게는 전술한 구조를 갖는 전극판과 분리막을 라미네이션 하여 적층체를 제조할 때 상기 접착층은 전극판의 무지부와 대응되도록 하며, 상기 전극판의 활물질부가 분리막의 접착층과 대면하여 면접착이 형성되지 않도록 하거나 바람직하게는 상기 면접착이 활물질부 면적 100% 대비 10% 이내 또는 5% 이내 또는 1% 이내로 최소화하는 것이다.
Preferably, when the laminate is manufactured by lamination of the electrode plate and the separator having the above-described structure, the adhesive layer corresponds to the non-coated portion of the electrode plate, and the active material of the electrode plate faces the adhesive layer of the separator, Or preferably the face adhesion is minimized within 10% or within 5% or within 1% of the
다음으로 본원 발명에 따른 전극 조립체를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 우선, 최하단층의 분리층을 준비한다. 상기 최하단층의 분리층의 상면의 마주보는 한 쌍의 양단부에 접착층을 형성한다. 다음으로 한 쌍의 양단부에 무지부가 형성된 제1 극성(예를 들어 음극)을 갖는 전극판을 준비한 후 상기 최하단 분리층의 상면에 적층한다. 다음으로 접착층이 양면에 모두 형성된 분리막을 상기 제1 극성의 전극판 상에 적층하되 전극판의 활물질부가 분리막의 접착층과 대면하지 않도록 배치한다. 다음으로 상기 분리막의 상면에 제2 극성(예를 들어, 양극)을 갖는 전극판을 준비하고 적층한다. 이러한 순서로 전극과 분리막을 교호 적층한 후 최상단에 분리막을 적층하여 적층체를 형성한다. 필요에 따라 상기 적층체는 적절한 압력 및 온도 조건하에서 가압될 수 있다. 또한, 필요한 경우 상기 적층체를 분리 필름으로 외측면을 둘러싸고 상기 분리 필름의 단부는 접착 테이프로 고정하여 전극 조립체를 제조한다.Next, a method of manufacturing the electrode assembly according to the present invention will be described. First, a separating layer of the lowest layer is prepared. An adhesive layer is formed on opposite ends of a pair of opposite surfaces of the uppermost surface of the separating layer of the lowermost layer. Next, an electrode plate having a first polarity (for example, a cathode) having a pair of uncoated portions formed at both ends thereof is prepared and then laminated on the upper surface of the lowermost separation layer. Next, a separator formed on both sides of the adhesive layer is laminated on the electrode plate of the first polarity, and the active material of the electrode plate is disposed so as not to face the adhesive layer of the separator. Next, an electrode plate having a second polarity (for example, an anode) on the upper surface of the separator is prepared and laminated. The electrode and the separator are alternately laminated in this order, and then the separator is laminated on the uppermost layer to form a laminate. If necessary, the laminate can be pressed under appropriate pressure and temperature conditions. If necessary, the laminate is wrapped around the outer surface with a separation film, and the end of the separation film is fixed with an adhesive tape to produce an electrode assembly.
또한, 본원 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 적층체는 상기 분리막이 종횡비가 1을 초과하는 긴 장방형 형상의 분리 필름인 스택 및 폴딩형 전극 조립체일 수 있다. Further, in a specific embodiment of the present invention, the laminate may be a stack and a folding type electrode assembly in which the separator is an elongated rectangular separator having an aspect ratio exceeding 1.
우선 종횡비가 1을 초과하는 긴 테이프 모양의 분리층을 준비하고 이의 길이방향을 따라 분리층 폭의 양 단부에 접착층을 형성하여 분리막을 준비한다. 다음으로 상기 분리막에 제1 전극과 상기 제1 전극과 반대 극성을 갖는 제2 전극을 소정의 간격으로 이격하여 배치한다. 상기 간격은 후술하는 단계에서 분리막을 접거나 권취하여 제1 전극과 제2 전극 사이에 분리막이 개재될 수 있도록 적절하게 설정할 수 있다. 이때 제1 전극의 제1 무지부와 제2 전극의 제1 무지부가 분리막에서 서로 반대 방향으로 돌출되도록 배치하는 것이 바람직하다. 다음으로 상기 분리막을 적절하게 접거나 권취하여 스택 및 폴딩형 전극 조립체용 적층체를 형성하고, 이후 분리 필름을 준비하여 상기 적층체의 외측면을 감싸 전극 조립체를 제조한다. 상기 분리 필름은 별도의 점착성 테이프를 준비하여 분리 필름의 단부를 고정할 수 있다.
First, a long tape-shaped separating layer having an aspect ratio exceeding 1 is prepared and an adhesive layer is formed at both ends of the width of the separating layer along the longitudinal direction thereof to prepare a separating film. Next, a first electrode and a second electrode having a polarity opposite to that of the first electrode are disposed at a predetermined interval in the separation membrane. The gap may be appropriately set so that the separation membrane may be interposed between the first electrode and the second electrode by folding or winding the separation membrane in a step to be described later. At this time, it is preferable that the first unoccupied portion of the first electrode and the first unoccupied portion of the second electrode are disposed so as to protrude in mutually opposite directions in the separation membrane. Next, the separator is appropriately folded or wound to form a stack for stacked and folded electrode assemblies, and then a separator is prepared to cover the outer surface of the stack to produce an electrode assembly. The separation film may be provided with a separate adhesive tape to fix the end portion of the separation film.
본 발명에 있어서, 상기 전극은 음극 또는 양극일 수 있다. In the present invention, the electrode may be a cathode or an anode.
상기 음극은 음극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함할 수 있으며, 이 외에도 분산제 등 음극 특성 개선을 위한 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. The negative electrode may include a negative electrode active material, a binder, and a conductive material, and may further include various additives for improving a negative electrode property such as a dispersant.
상기 음극 활물질은 탄소계 재료를 포함할 수 있다. 상기 탄소계 재료는 리튬 이온이 흡장 및 방출될 수 있는 것이면 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 이러한 탄소계 재료의 비제한적인 예로 연화 탄소 (soft carbon) 및 경화 탄소 (hard carbon)로 이루어진 군으로부터 선택된 저결정 탄소; 또는 천연 흑연, 키시 흑연 (kish graphite), 열분해 탄소 (pyrolytic carbon), 액정 피치계 탄소 섬유 (mesophase pitch based carbon fiber), 탄소 미소구체 (meso-carbon microbeads), 액정 피치 (mesophase pitches) 및 석유와 석탄계 코크스 (petroleum or coal tar pitch derived cokes)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 고결정 탄소 등을 들 수 있다. The negative electrode active material may include a carbon-based material. The carbon-based material can be used without limitation as long as lithium ions can be occluded and released. Non-limiting examples of such carbon-based materials include low-crystalline carbon selected from the group consisting of soft carbon and hard carbon; Or natural graphite, kish graphite, pyrolytic carbon, mesophase pitch based carbon fiber, meso-carbon microbeads, mesophase pitches, and petroleum And at least one high crystalline carbon selected from the group consisting of petroleum or coal tar pitch derived cokes.
상기 양극은 양극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함할 수 있으며, 이 외에도 분산제 등 양극 특성 개선을 위한 다양한 첨가제를 더 포함할 수 있다. The anode may include a cathode active material, a binder, and a conductive material, and may further include various additives for improving anode characteristics such as a dispersant.
상기 양극 활물질로는 예를 들면, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiFeO2 및 V2O5 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 바람직하다. 또한 TiS, MoS, 유기 디설파이드 화합물 또는 유기 폴리설파이드 화합물 등의 리튬을 흡장 및 탈리가 가능한 것을 사용하는 것이 좋다.As the cathode active material, for example, any one selected from the group consisting of LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiFeO 2 and V 2 O 5 , or a mixture of two or more thereof is preferable. It is also preferable to use those capable of intercalating and deintercalating lithium such as TiS, MoS, an organic disulfide compound or an organic polysulfide compound.
상기 바인더로는 폴리비닐리렌플루오라이드, 카르복시메틸셀룰로즈, 메틸셀룰로즈, 폴리아크릴산나트륨 등을 들수 있고, 상기 도전재로는 아세틸렌 블랙, 퍼니스 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 플러렌 등의 전도성 조재료 등을 들수 있다.Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, sodium polyacrylate, and conductive materials such as acetylene black, furnace black, graphite, carbon fiber and fullerene. have.
본 발명에 있어서, 상기 전극 집전체는 스테인리스스틸; 알루미늄; 니켈; 티탄; 소성탄소; 구리; 카본, 니켈, 티탄 또는 은(Ag)으로 표면 처리된 스테인리스스틸; 알루미늄-카드뮴합금; 도전재로 표면처리된 비전도성 고분자; 및 전도성 고분자로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
In the present invention, the electrode collector may be made of stainless steel; aluminum; nickel; titanium; Fired carbon; Copper; Stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver (Ag); Aluminum-cadmium alloy; A nonconductive polymer surface-treated with a conductive material; And a conductive polymer.
또한, 본 발명은 전술한 전극 조립체 및 전해액을 전지 케이스에 봉입하여 제조된 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery manufactured by enclosing the above-described electrode assembly and an electrolyte solution in a battery case.
본 발명에 따른 이차 전지는 고에너지 밀도, 고출력 특성, 향상된 안전성 및 안정성을 발휘하므로, 특히 중대형 전지모듈의 구성 전지로서 바람직하게 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 또한 상기와 같은 이차 전지를 단위 전지로 포함하는 중대형 전지모듈을 제공한다. The secondary battery according to the present invention exhibits high energy density, high output characteristics, improved safety and stability, and thus can be preferably used as a constituent battery of a middle- or large-sized battery module. Accordingly, the present invention also provides a middle- or large-sized battery module including the above-described secondary battery as a unit battery.
이러한 중대형 전지모듈은 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 전력저장장치 등과 같이 고출력, 대용량이 요구되는 동력원에 바람직하게 적용될 수 있다.
Such a middle- or large-sized battery module can be suitably applied to a power source requiring a high output and a large capacity, such as an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, and a power storage device.
10… 전극 조립체 100… 적층체
120… 전극판 121… 집전체
122… 활물질층 123… 활물질부
124… 무지부 124a… 제1 모서리 단부
124b… 제2 모서리 단부 125… 전극탭
110… 분리막 111… 분리층
112… 접착층 200… 분리필름
210… 고정 테이프10 ...
120 ...
122 ...
124 ... The
124b ... The
110 ... The
112 ...
210 ... Fixed tape
Claims (18)
상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 일측면 및/또는 양측면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 전극 합제가 도포된 활물질부와 전극 합제가 도포되지 않은 무지부를 포함하고, 상기 전극 합제는 전극 활물질, 바인더 수지 및 도전재를 포함하며,
상기 분리막은 상기 전극 활물질부와 대면하는 활물질부 대면부를 제외한 소정의 영역에 형성된 접착층을 포함하고,
상기 무지부는 전극판 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖도록 형성되고, 전극판의 상기 모서리 단부 중 어느 한 쪽(제1 모서리 단부)은 전극탭이 형성되는 것으로서 분리막의 외부로 돌출되도록 형성되고, 이와 마주보는 반대쪽 모서리 단부(제2 모서리 단부)는 분리막의 외부로 돌출되지 않도록 형성되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
A laminate having an electrode plate and a separator laminated alternately,
Wherein the electrode plate includes a current collector and an electrode active material layer formed on one side and / or both sides of the current collector, wherein the active material layer includes an active material portion coated with an electrode mixture and an uncoated portion not coated with an electrode mixture, The electrode mixture includes an electrode active material, a binder resin, and a conductive material,
Wherein the separator includes an adhesive layer formed on a predetermined region except the facing portion of the active material portion facing the electrode active material portion,
The uncoated portion is formed to have a predetermined width at a pair of opposing corner edges of the electrode plate, and one of the corner edges of the electrode plate (the first corner edge) is formed with an electrode tab, And the opposite end edge portion (second edge end) facing the electrode terminal is formed so as not to protrude to the outside of the separator.
상기 접착층은 분리막 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖도록 형성되며, 상기 모서리 단부 방향으로 전극판의 전극탭이 인출되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer is formed to have a predetermined width at a pair of opposing edge portions of the separation membrane, and electrode tabs of the electrode plate are drawn out in the direction of the edge of the separation membrane.
상기 모서리 단부 중 어느 한쪽에 전극 탭이 형성되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
The method according to claim 1,
And an electrode tab is formed on one of the corner ends.
상기 전극 조립체의 최상단부와 최하단부는 분리막이 배치되며, 최상단부와 최하단부를 제외한 나머지 분리막은 이를 중심으로 양측면에 각각 서로 반대되는 극성의 전극판이 적층되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separator is disposed at an uppermost portion and a lowermost portion of the electrode assembly, and the separator except for the uppermost portion and the lowermost portion is laminated with electrode plates having polarities opposite to each other on both sides thereof.
동일 극성을 갖는 전극판의 제1 모서리 단부는 동일한 방향을 갖도록 인출되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
5. The method of claim 4,
Wherein the first edge of the electrode plate having the same polarity is drawn out so as to have the same direction.
동일 극성을 갖는 전극판의 제1 모서리 단부는 동일한 방향으로 인출되도록 적층되어 있으며, 제1 극성의 제1 모서리 단부와 제2 극성의 제1 모서리 단부는 서로 반대 방향으로 인출되도록 적층되어 있는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
5. The method of claim 4,
The first edge of the electrode plate having the same polarity is laminated so as to be drawn out in the same direction and the first edge of the first polarity and the first edge of the second polarity are laminated so as to be drawn out in the opposite directions , An electrode assembly for a secondary battery.
상기 분리막은 고분자 소재의 다공성 필름 기재 및/또는 다공성 부직포를 포함하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separation membrane comprises a porous film base material and / or a porous nonwoven fabric of polymeric material.
상기 분리막은 분리막의 일측 또는 양측 외측면에 무기물 입자와 고분자 수지의 혼합물을 포함하는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 포함하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
10. The method of claim 9,
Wherein the separation membrane comprises an organic / inorganic composite porous coating layer including a mixture of inorganic particles and a polymer resin on one or both sides of the separation membrane.
상기 전극 조립체는 상기 적층체의 외면의 일부를 감싸는 분리필름을 더 포함하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the electrode assembly further comprises a separation film surrounding a part of the outer surface of the laminate.
상기 분리 필름이 적층체 중 전극판의 모서리 단부가 인출되지 않은 외부면을 감싸는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
12. The method of claim 11,
Wherein the separating film surrounds an outer surface of the laminate where the edge of the electrode plate is not drawn out.
상기 분리 필름은 고분자 소재의 다공성 필름 기재 및/또는 다공성 부직포 기재를 포함하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
12. The method of claim 11,
Wherein the separation film comprises a porous film base material and / or a porous nonwoven base material made of a polymer material.
상기 분리 필름은 분리 필름의 최외측 일면 또는 양면에 무기물 입자와 고분자 수지의 혼합물을 포함하는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 포함하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체.
14. The method of claim 13,
Wherein the separation film comprises an organic / inorganic composite porous coating layer including a mixture of inorganic particles and a polymer resin on one or both sides of the outermost side of the separation film.
A secondary battery comprising an electrode assembly according to any one of claims 1, 3, 4 and 6 to 14.
(S2) 상기 분리막의 횡방향의 양단에 종방향을 따라 일정한 폭을 갖는 접착층을 형성하는 단계;
(S3) 상기 분리막의 접착층이 형성된 표면에 소정의 간격으로 전극판을 배치하는 단계; 및
(S5) 상기 전극판의 사이에 분리막이 개재되도록 분리막을 권취하거나 접는 단계;를 포함하는 전극 조립체 제조 방법이며,
상기 전극 조립체는 제1항에 따른 것이고,
여기에서, 상기 전극판은 집전체 및 상기 집전체의 일측면 및/또는 양측면에 형성된 전극 활물질층을 포함하고, 상기 활물질층은 전극 합제가 도포된 전극 활물질부와 전극 합제가 도포되지 않은 무지부를 포함하며,
상기 무지부는 전극판 중 마주하는 한 쌍의 모서리 단부에 소정의 폭을 갖도록 형성되며, 상기 분리막 상(上)에서 상기 전극판은 상기 활물질부가 상기 접착층과 대면하지 않도록 배치되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법.
(S1) preparing a rectangular separation membrane having an aspect ratio exceeding 1;
(S2) forming adhesive layers having a constant width along the longitudinal direction at both ends in the transverse direction of the separator;
(S3) disposing an electrode plate at a predetermined interval on a surface of the separator on which an adhesive layer is formed; And
(S5) a step of winding or folding the separation membrane such that a separation membrane is interposed between the electrode plates,
The electrode assembly according to claim 1,
Here, the electrode plate may include a current collector and an electrode active material layer formed on one side and / or both sides of the current collector, and the active material layer may include an electrode active material coated with the electrode mixture and a non- ≪ / RTI &
Wherein the uncoated portion is formed to have a predetermined width at a pair of opposing edge portions of the electrode plate and the electrode plate is disposed so that the active material portion does not face the adhesive layer at an upper portion of the separating film, Assembly.
상기 (S3)은 분리막을 개재하여 반대되는 극성의 전극판이 배치되도록 하는 것인, 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법.
17. The method of claim 16,
And the electrode plate having a polarity opposite to that of the electrode plate is disposed through the separator.
상기 (S3)은 전극판에서 전극 탭이 형성되는 일측의 모서리 단부가 분리막의 외측으로 돌출되도록 배치되는 것인, 이차 전지용 전극 조립체 제조 방법. 17. The method of claim 16,
(S3) is arranged such that a corner end of one side of the electrode plate on which the electrode tab is formed protrudes to the outside of the separator.
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