KR20050121512A - Jelly-roll type electrode assembly and secondary battery with the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충ㆍ방전시의 전극 조립체의 변형을 방지하는 전극 집전체를 포함하는 젤리 롤형 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지에 관한 것으로, 음극 집전체와, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 활물질이 코팅된 활물질층을 구비하는 음극 극판과; 상기 음극 극판과 소정 간격 이격되며, 양극 집전체와, 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 활물질이 코팅된 활물질층을 구비하는 양극 극판과; 상기 음극 극판과 양극 극판의 사이에 개재되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 양극 극판과 음극 극판 중 적어도 어느 하나의 활물질층은 권취시 곡면부의 두께가 곡면부 이외의 부분의 두께보다 작은 젤리 롤형 전극 조립체를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a jelly roll type electrode assembly including an electrode current collector for preventing deformation of the electrode assembly during charging and discharging, and a secondary battery having the same, wherein an active material is disposed on at least one surface of the negative electrode current collector and the negative electrode current collector. A negative electrode plate having a coated active material layer; A positive electrode plate spaced apart from the negative electrode plate by a predetermined interval, and including a positive electrode current collector and an active material layer coated on at least one surface of the positive electrode current collector; And a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate to insulate them. The active material layer of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate has a jelly roll type in which the thickness of the curved portion at the time of winding is smaller than the thickness of the portion other than the curved portion. It is characterized by providing an electrode assembly.
Description
본 발명은 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충ㆍ방전시의 전극 조립체의 변형을 방지하는 전극 집전체를 포함하는 젤리 롤형 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery having the same, and more particularly, to a jelly roll type electrode assembly including an electrode current collector for preventing deformation of the electrode assembly during charging and discharging, and a secondary battery having the same. .
최근에는 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자장치를 일정기간동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다. Recently, compact and lightweight electric / electronic devices such as cellular phones, notebook computers, camcorders, etc. have been actively developed and produced. These portable electric / electronic devices have a battery pack that can be operated in a place where no separate power source is provided. The built-in battery pack includes at least one battery therein for outputting a predetermined level of voltage for driving the portable electric / electronic device for a period of time.
상기 전지 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차전지를 채용하고 있다. 이차전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등의 리튬 이차 전지 등이 있다. In view of economical aspects, the battery pack employs a secondary battery capable of charging and discharging. Representative secondary batteries include lithium secondary batteries such as nickel-cadmium (Ni-Cd) batteries, nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries, lithium (Li) batteries, and lithium ion (Li-ion) batteries.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V로서, 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속도로 신장되고 있는 추세이다.In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic equipment, and is rapidly expanding in terms of high energy density per unit weight. to be.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다.Such lithium secondary batteries mainly use lithium-based oxides as positive electrode active materials and carbon materials as negative electrode active materials. In general, a battery is classified into a liquid electrolyte battery and a polymer electrolyte battery according to the type of electrolyte, and a battery using a liquid electrolyte is called a lithium ion battery, and a battery using a polymer electrolyte is called a lithium polymer battery. Moreover, although a lithium secondary battery is manufactured in various shapes, typical shapes include cylindrical shape, square shape, and pouch type.
통상적으로, 각형 이차전지에 채용되는 전극 조립체는 양극 극판, 세퍼레이터, 음극 극판을 적층하고 이를 권취한 젤리-롤 형태를 가진다. In general, an electrode assembly used in a rectangular secondary battery has a jelly-roll form in which a cathode electrode plate, a separator, and a cathode electrode plate are stacked and wound thereon.
상기와 같이 구성된 전극 조립체를 구비하는 이차 전지는 반복적으로 충ㆍ방전되는 과정에서 과충전이나 기타 위험 요소에 의해 내압이 상승하고 열이 발생될 수 있다. The secondary battery having the electrode assembly configured as described above may increase internal pressure and generate heat due to overcharging or other risk factors during repeated charging and discharging.
상기 충ㆍ방전되는 과정에서 발생하는 열에 의하여 상기 전극 조립체의 양극ㆍ음극 극판 및 세퍼레이터가 열팽창하게 된다. The positive and negative electrode plates and the separator of the electrode assembly are thermally expanded by the heat generated during the charging and discharging process.
특히, 상기 전극 조립체의 곡면부의 열팽창률이 상대적으로 커, 도 1에서와 같이 상기 전극 조립체의 뒤틀림 변형을 유발하여, 이차 전지의 성능 저하를 가져오는 문제점이 있다. In particular, the thermal expansion coefficient of the curved portion of the electrode assembly is relatively large, causing distortion of the electrode assembly as shown in FIG. 1, resulting in a decrease in performance of the secondary battery.
한편, 국내 공개 특허 10-2004-0022911호에는 상기 전극 조립체의 뒤틀림 변형을 방지하기 위하여 보다 넓은 방열 면적을 가지는 전극 무지부를 구비하는 전극 조립체를 개시하고 있다. On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-2004-0022911 discloses an electrode assembly having an electrode support portion having a wider heat dissipation area in order to prevent distortion of the electrode assembly.
그러나, 상기 특허는 충분한 방열을 위하여 상기 전극 무지부의 방열 면적을 넓히는 데에는 한계가 있으며, 전지 내부의 열을 방출하는 데에는 일정 시간 이상이 소요되어 열팽창에 의한 변형을 효과적으로 방지할 수 없는 문제점이 있다. However, the patent has a limit to widen the heat dissipation area of the electrode support portion for sufficient heat dissipation, and it takes a certain time or more to dissipate heat inside the battery, so that deformation due to thermal expansion cannot be effectively prevented.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 전극 조립체 전극 극판의 활물질이 코팅된 활물질층 중 권취시 곡면부에 해당되는 활물질층의 두께를 상대적으로 얇게 형성함으로써, 이차 전지의 충ㆍ방전시 전극 조립체의 변형을 방지한 젤리 롤형 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지를 제공하는 것을 특징으로 한다. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, the present invention by forming a relatively thin thickness of the active material layer corresponding to the curved portion during the winding of the active material layer coated with the active material of the electrode assembly electrode pole plate, A jelly roll electrode assembly which prevents deformation of an electrode assembly during charging and discharging of a secondary battery, and a secondary battery having the same are provided.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 음극 집전체와, 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 활물질이 코팅된 활물질층을 구비하는 음극 극판과; 상기 음극 극판과 소정 간격 이격되며, 양극 집전체와, 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 활물질이 코팅된 활물질층을 구비하는 양극 극판과; 상기 음극 극판과 양극 극판의 사이에 개재되어 이들을 절연시키는 세퍼레이터를 포함하며, 상기 양극 극판과 음극 극판 중 적어도 어느 하나의 활물질층은 권취시 곡면부의 두께가 곡면부 이외의 부분의 두께보다 작은 젤리 롤형 전극 조립체를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is a negative electrode current collector and a negative electrode plate having an active material layer coated with an active material on at least one surface of the negative electrode current collector; A positive electrode plate spaced apart from the negative electrode plate by a predetermined interval, and including a positive electrode current collector and an active material layer coated on at least one surface of the positive electrode current collector; And a separator interposed between the negative electrode plate and the positive electrode plate to insulate them. The active material layer of at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate has a jelly roll type in which the thickness of the curved portion at the time of winding is smaller than the thickness of the portion other than the curved portion. It is characterized by providing an electrode assembly.
또한, 본 발명은 음극 및 양극 극판과, 상기 음극 극판과 양극 극판의 사이에 개재된 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체와; 상기 전극 조립체를 감싸는 케이스와, 상기 케이스와 결합되어 이를 밀봉하며 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되는 단자부가 형성된 캡 조립체를 포함하며, 상기 음극 및 양극 극판은 전극 집전체와 전극 집전체 의 적어도 일면에 활물질이 코팅된 활물질층을 구비하며, 상기 음극 및 양극 극판 중 적어도 어느 하나의 활물질층은 권취시 곡면부의 두께가 곡면부 이외의 부분의 두께보다 작은 이차 전지를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention also provides an electrode assembly comprising a cathode and a cathode electrode plate, and a separator interposed between the cathode electrode plate and the anode electrode plate; And a cap assembly surrounding the electrode assembly and a cap assembly coupled to the case to seal the electrode assembly and electrically connected to the electrode assembly, wherein the negative electrode and the positive electrode plate are formed on at least one surface of the electrode current collector and the electrode current collector. An active material layer is coated with an active material, and the active material layer of at least one of the negative electrode and the positive electrode plate is characterized by providing a secondary battery having a thickness of the curved portion smaller than the thickness of the portion other than the curved portion.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 활물질층은 곡면부의 두께와 곡면부 이외의 부분의 두께의 비율이 ~~인 것이 바람직하며, 또한, 상기 활물질층은 곡면부의 두께가 곡면부 이외의 부분의 두께보다 ~~ 작은 것이 바람직하다. In an embodiment of the present invention, the active material layer preferably has a ratio of the thickness of the curved portion to the thickness of the portion other than the curved portion, and the active material layer has the thickness of the portion other than the curved portion. It is preferable to be smaller than.
또한, 상기 활물질층은 권취를 진행함에 따라 곡면부에 해당되는 부분의 길이가 증가하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the length of the portion corresponding to the curved portion increases as the active material layer is wound.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도면에 있어서, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
본 발명의 일실시예에 따른 젤리 롤형의 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지는 젤리 롤형의 전극 조립체의 곡면부의 활물질이 코팅된 활물질층의 두께가 곡면부 이외의 부분의 활물질층의 두께보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다. The jelly roll electrode assembly and the secondary battery having the same according to an embodiment of the present invention is formed with a thickness of the active material layer coated with the active material of the curved portion of the jelly roll-type electrode assembly is smaller than the thickness of the active material layer of the portion other than the curved portion It is characterized by.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 젤리-롤형의 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지는 젤리 롤형의 전극 조립체의 곡면부의 활물질층의 밀도가 곡면부 이외의 부분의 활물질층의 밀도보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the jelly-roll type electrode assembly and the secondary battery having the same according to another embodiment of the present invention is formed such that the density of the active material layer of the curved portion of the jelly roll-type electrode assembly is smaller than the density of the active material layer of the portion other than the curved portion It is characterized by.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 분해 사시도이다. 2 is an exploded perspective view for describing a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 이차전지(40)는 케이스(41)와, 상기 케이스(41)의 내부에 수용되는 젤리-롤형의 전극조립체(20)와, 상기 케이스(41)의 상부에 결합되는 캡조립체(30)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the secondary battery 40 includes a case 41, a jelly-roll electrode assembly 20 accommodated inside the case 41, and a cap coupled to an upper portion of the case 41. Assembly 30.
상기 케이스(41)는 대략 사각형상을 가진 금속재로 이루어져 있으며, 그 자체가 단자역할을 수행하는 것이 가능하다. The case 41 is made of a metal material having a substantially rectangular shape, and can itself serve as a terminal.
상기 전극조립체(20)의 상부로는 음극탭(21) 및 양극탭(22)이 외부로 돌출되어 인출되어 있다. The negative electrode tab 21 and the positive electrode tab 22 protrude outward from the upper portion of the electrode assembly 20.
상기 음극탭(21) 및 양극탭(22)은 극성을 달리하여 배치될 수도 있다. 상기 음극탭(21) 및 양극탭(22)이 음극 극판(23) 및 양극 극판(24)의 외부로 돌출되는 부분에서는 극판(23)(24)간의 단락을 방지하기 위하여 절연테이프(25)가 감싸져있다. The negative electrode tab 21 and the positive electrode tab 22 may be arranged with different polarities. In the portion where the negative electrode tab 21 and the positive electrode tab 22 protrude out of the negative electrode plate 23 and the positive electrode plate 24, an insulating tape 25 is provided to prevent a short circuit between the electrode plates 23 and 24. Wrapped
상기 케이스(41)의 상부 개구에는 캡조립체(30)가 설치된다. 상기 캡조립체(30)는 캡플레이트(31)와, 상기 캡플레이트(31)의 하부면에 설치된 절연플레이트(32)와, 상기 절연플레이트(32)의 하부면에 설치된 단자플레이트(33)를 구비한다. The cap assembly 30 is installed at the upper opening of the case 41. The cap assembly 30 includes a cap plate 31, an insulating plate 32 provided on the lower surface of the cap plate 31, and a terminal plate 33 provided on the lower surface of the insulating plate 32. do.
상기 캡플레이트(31)는 케이스(41)의 상단부와 결합되며, 중앙에는 단자 통공(31a)이 일측에는 전해액이 주입되는 전해액 주입공(31b)이 형성되어 있다. 상기 단자 통공(31a)에는 상기 케이스(41)의 내부로 관통되는 전극단자(34)가 설치되어있다. 상기 전극단자(34)의 외부면에는 가스켓(35)이 설치되며, 상기 가스켓(35)은 전극단자(34)와 캡플레이트(31) 간을 절연시키게 된다. 상기 단자플레이트(33)에는 전극단자(34)가 결합된다. 한편, 상기 캡조립체(30)와 전극조립체(20) 사이에는 절연 수단(36)이 더 설치될 수 있다. The cap plate 31 is coupled to the upper end of the case 41, and the terminal through-hole 31a is formed at the center thereof, and an electrolyte injection hole 31b through which the electrolyte is injected is formed. The terminal hole 31a is provided with an electrode terminal 34 penetrating into the case 41. A gasket 35 is installed on an outer surface of the electrode terminal 34, and the gasket 35 insulates the electrode terminal 34 from the cap plate 31. An electrode terminal 34 is coupled to the terminal plate 33. On the other hand, the insulating means 36 may be further installed between the cap assembly 30 and the electrode assembly 20.
상기 음극탭(21)은 단자플레이트(33)를 통하여 전극단자(34)에 고정되고, 상기 양극탭(22)은 용접등에 의해 캡플레이트(31)와 직접적으로 고정되어 전기적으로 연결될 수 있다. 한편, 극판들의 적층순서는 달라질 수 있으며, 이에 따라 음극탭(21) 및 양극탭(22)의 위치가 상호 바뀔 수 있다. 즉, 음극탭(21)이 캡플레이트(31)와, 양극탭(22)이 전극단자와 각각 전기적으로 연결됨으로써 극성이 다른 전지가 구성될 수 있다. 그리고, 상기 캡조립체(30)의 구성 또한 전술한 바에 한정되지는 않는다.The negative electrode tab 21 may be fixed to the electrode terminal 34 through the terminal plate 33, and the positive electrode tab 22 may be directly fixed to the cap plate 31 by welding or the like and electrically connected thereto. On the other hand, the stacking order of the electrode plates may vary, and thus the positions of the negative electrode tab 21 and the positive electrode tab 22 may be interchanged. That is, since the negative electrode tab 21 is electrically connected to the cap plate 31 and the positive electrode tab 22, respectively, the battery having different polarities may be configured. In addition, the configuration of the cap assembly 30 is not limited to the above.
한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 채용되는 전극 조립체를 설명하기 위한 단면도이다. On the other hand, Figure 3 is a cross-sectional view for explaining the electrode assembly employed in the secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전극 조립체(20)는 양극 전극판(24) 및 음극 전극판(23)과, 상기 양극 전극판(24) 및 음극 전극판(23) 사이에 세퍼레이터(26)가 설치된 상태에서 나선형으로 권취된 형태로 이루어진다. Referring to FIG. 3, in the electrode assembly 20, a separator 26 is installed between the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23, and the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23. In the form of a spiral wound.
여기서, 양극 전극판(24) 및 음극 전극판(23)은 양극 집전체(24a) 및 음극 집전체(23a)에 양극 활물질 및 음극 활물질이 균일하게 코팅된 양극 활물질층(24b) 및 음극 활물질층(23b)과, 코팅되지 않은 양극 무지부(24c) 및 음극 무지부(23c)로 이루어져 있다. 상기 양극 무지부(24c) 및 음극 무지부(23c)에는 각각 전극탭(21, 22)이 설치되어진다. 상기 양극 전극판(24)과 음극 전극판(23) 사이에는 다공성 세퍼레이터(26)가 개재되는데, 상기 세퍼레이터(26)는 양극 전극판(24)과 음극 전극판(23) 사이를 상호 절연하는 한편, 각 전극판(23, 24)들 간에 활물질 이온이 교환될 수 있게 함으로써 전기화학 반응을 일으킨다. Here, the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23 are the positive electrode active material layer 24b and the negative electrode active material layer uniformly coated with the positive electrode active material and the negative electrode active material on the positive electrode current collector 24a and the negative electrode current collector 23a. 23b, and the uncoated positive electrode uncoated portion 24c and the negative electrode uncoated portion 23c. Electrode tabs 21 and 22 are provided on the positive electrode uncoated portion 24c and the negative electrode uncoated portion 23c, respectively. A porous separator 26 is interposed between the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23, and the separator 26 insulates the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23 from each other. By causing the active material ions to be exchanged between the respective electrode plates 23 and 24, an electrochemical reaction occurs.
또한, 상기 양극 활물질층(24b) 및 음극 활물질층(23b)은 상기 양극 극판(24) 및 음극 극판(23)이 1회 권취된 이후부터 시작된다. 즉, 상기 무지부(23c, 24c)와 상기 활물질층(23b, 24b)의 경계면에서 권취가 시작되는 것이다. In addition, the positive electrode active material layer 24b and the negative electrode active material layer 23b start after the positive electrode plate 24 and the negative electrode plate 23 are wound once. That is, the winding starts at the interface between the plain portions 23c and 24c and the active material layers 23b and 24b.
한편, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 전극판 또는 음극 전극판의 전극 집전체 상에 활물질층이 형성된 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 4A is a cross-sectional view illustrating a state in which an active material layer is formed on an electrode current collector of a positive electrode plate or a negative electrode plate of an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 전극판 또는 음극 전극판이 감기는 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 4B is a cross-sectional view illustrating a state in which a positive electrode plate or a negative electrode plate of an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention is wound.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전극 조립체(40)의 전극 극판(50)은 전극 집전체 (50b)상에 활물질이 코팅된 활물질층(50a)으로 이루어진다. 4A and 4B, the electrode pole plate 50 of the electrode assembly 40 is formed of an active material layer 50a coated with an active material on the electrode current collector 50b.
이때, 상기 전극 극판(50)은 양극 극판인 경우에는 일반적으로 Al, 음극 극판인 경우에는 Cu를 사용한다. In this case, the electrode electrode plate 50 is generally Al in the case of the positive electrode plate, and Cu in the case of the negative electrode plate.
또한, 양극 활물질로는 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물이 사용되고 있으며, 그 예로 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2(0<x<1), LiMnO2 등의 복합 금속 산화물들이 사용되고 있으며, 일반적으로 그 밀도는 3.1g/㎤ 내지 3.8g/㎤이다. 음극 활물질는 탄소(C) 계열 물질, Si, Sn, 틴 옥사이드, 틴 합금 복합체(composite tin alloys), 전이 금속 산화물, 리튬 금속 나이트라이드 또는 리튬 금속 산화물 등이 사용되고 있으며, 일반적으로 그 밀도는 1.5g/㎤ 내지 1.8g/㎤이다.In addition, a chalcogenide compound is used as the cathode active material, and complex metal oxides such as LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2 (0 <x <1), LiMnO2, and the like are generally used. Is 3.1 g / cm 3 to 3.8 g / cm 3. As the negative electrode active material, a carbon (C) -based material, Si, Sn, tin oxide, tin alloy composites, transition metal oxides, lithium metal nitrides, or lithium metal oxides are used. Generally, the density thereof is 1.5 g / Cm 3 to 1.8 g / cm 3.
또한, 상기 전극 조립체(20)의 곡면부에 해당되는 전극 집전체(50b) 상의 활물질층(50a)의 밀도를 곡면부 이외의 영역보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 곡면부에 해당되는 활물질층(50a)의 밀도가 상기 곡면부 이외의 영역에 해당되는 활물질층(50a)의 밀도의 1/2 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 활물질층(50a)이 양극 활물질층이라 하면, 상기 곡면부의 활물질층의 밀도는 1.5g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 활물질층(50a)이 음극 활물질층이라 하면, 상기 곡면부 활물질층의 밀도는 0.7g/㎤ 이하인 것이 바람직하다. In addition, the density of the active material layer 50a on the electrode current collector 50b corresponding to the curved portion of the electrode assembly 20 is preferably formed to be smaller than the region other than the curved portion, more preferably the curved portion. It is preferable that the density of the corresponding active material layer 50a is 1/2 or less of the density of the active material layer 50a corresponding to a region other than the curved portion. For example, when the active material layer 50a is a positive electrode active material layer, the density of the active material layer of the curved portion is preferably 1.5 g / cm 3 or less. In addition, when the active material layer 50a is a negative electrode active material layer, the density of the curved portion active material layer is preferably 0.7 g / cm 3 or less.
이는 곡면부의 활물질층(50a)의 밀도를 곡면부 이외의 활물질층(50a)의 밀도보다 낮게 형성함으로써, 이차 전지의 충ㆍ방전 시에 발생할 수 있는 열팽창에 의한 전극 조립체(40)의 변형, 특히, 전극 극판(50)의 열팽창에 의한 전극 조립체(20)의 변형을 방지하기 위함이다. This is because the density of the active material layer 50a of the curved portion is lower than the density of the active material layer 50a other than the curved portion, thereby deforming the electrode assembly 40 due to thermal expansion that may occur during charging and discharging of the secondary battery, in particular. This is to prevent deformation of the electrode assembly 20 due to thermal expansion of the electrode electrode plate 50.
또한, 상기 활물질층(50a)은 권취시 곡면부에 해당되는 영역의 길이가 권취가 진행함에 따라 길어지게 된다. 즉, 상기 전극 극판(50)의 좌단부터 권취를 실시할 때, 상기 전극 극판(50)의 L1 부분을 제 1 곡면부, L2 부분을 제 2 곡면부, L3 부분을 제 3 곡면부라 하면, L1의 길이가 가장 짧으며, L3의 길이가 가장 길게 된다. In addition, the length of the region corresponding to the curved portion of the active material layer 50a is lengthened as the winding progresses. That is, when winding from the left end of the electrode pole plate 50, if L1 portion of the electrode electrode plate 50 is the first curved portion, L2 portion is the second curved portion, and L3 portion is the third curved portion, L1 Has the shortest length and L3 has the longest length.
한편, 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 전극판 또는 음극 전극판의 전극 집전체 상에 활물질이 코팅된 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 5A is a cross-sectional view illustrating a state in which an active material is coated on an electrode current collector of a positive electrode plate or a negative electrode plate of an electrode assembly according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 전극판 또는 음극 전극판이 감기는 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 5B is a cross-sectional view illustrating a state in which a positive electrode plate or a negative electrode plate of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention is wound.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 전극 조립체(40)의 전극 극판(50)은 전극 집전체 (50b)상에 활물질이 코팅된 활물질층(50a)으로 이루어진다. 5A and 5B, the electrode pole plate 50 of the electrode assembly 40 includes an active material layer 50a coated with an active material on the electrode current collector 50b.
상기 전극 조립체(20)의 곡면부에 해당되는 전극 집전체(50b) 상의 활물질층(50a)의 두께가 곡면부 이외의 영역보다 얇게 형성하여, 전극 조립체(40)의 곡면부에 해당되는 전극 극판(50)의 두께가 상대적으로 얇게 형성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 활물질층(50a)은 곡면부의 두께가 곡면부 이외의 부분의 두께의 1/2 이하인 것이 바람직하다. The electrode electrode plate corresponding to the curved portion of the electrode assembly 40 is formed by forming a thickness of the active material layer 50a on the electrode current collector 50b corresponding to the curved portion of the electrode assembly 20 to be thinner than a region other than the curved portion. It is preferable that the thickness of 50 be formed relatively thin, and more preferably, the thickness of the curved portion of the active material layer 50a is 1/2 or less of the thickness of portions other than the curved portion.
이는 곡면부의 활물질층(50a)의 두께를 곡면부 이외의 활물질층(50a)의 두께보다 낮게 형성함으로써, 이차 전지의 충ㆍ방전 시에 발생할 수 있는 열팽창에 의한 전극 조립체(40)의 변형, 특히, 전극 극판(50)의 열팽창에 의한 전극 조립체(20)의 변형을 방지하기 위함이다. This is because the thickness of the active material layer 50a of the curved portion is lower than the thickness of the active material layer 50a other than the curved portion, thereby deforming the electrode assembly 40 due to thermal expansion that may occur during charging and discharging of the secondary battery, in particular. This is to prevent deformation of the electrode assembly 20 due to thermal expansion of the electrode electrode plate 50.
상기한 바와 같은 전극 조립체(40)는 곡면부의 전극 극판(50)의 활물질을 곡면부 이외의 부분의 활물질보다 얇게 형성함으로써, 이차 전지의 충ㆍ방전 시에 발생할 수 있는 열팽창에 의한 전극 조립체(40)의 변형, 특히, 전극 극판의 열팽창에 의한 전극 조립체의 변형을 방지할 수 있다. The electrode assembly 40 as described above forms the active material of the electrode electrode plate 50 in the curved portion thinner than the active material in the portion other than the curved portion, and thus, the electrode assembly 40 due to thermal expansion that may occur during charging and discharging of the secondary battery. ), In particular, the electrode assembly due to thermal expansion of the electrode electrode plate can be prevented.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 전극 조립체 전극 극판의 활물질이 코팅된 활물질층 중 권취시 곡면부에 해당되는 활물질층의 두께를 상대적으로 얇게 형성함으로써, 이차 전지의 충ㆍ방전시 전극 조립체의 변형을 방지한 젤리 롤형 전극 조립체 및 그를 구비하는 이차 전지를 제공할 수 있다. According to the present invention as described above, the present invention by forming a relatively thin thickness of the active material layer corresponding to the curved portion during the winding of the active material layer coated with the active material of the electrode assembly electrode pole plate, the electrode during charge and discharge of the secondary battery The jelly roll type electrode assembly which prevented deformation of the assembly, and the secondary battery provided with the same can be provided.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
도 1은 종래의 전극 조립체의 변형을 설명하기 위한 도면. 1 is a view for explaining a modification of the conventional electrode assembly.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 분해 사시도. Figure 2 is an exploded perspective view for explaining a secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 이차 전지에 채용되는 전극 조립체를 설명하기 위한 단면도. 3 is a cross-sectional view for explaining an electrode assembly employed in the secondary battery of the present invention.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 또는 음극 극판의 전극 집전체 상에 활물질이 코팅된 상태를 설명하기 위한 단면도. 4A is a cross-sectional view illustrating a state in which an active material is coated on an electrode current collector of a positive electrode or a negative electrode plate of an electrode assembly according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 또는 음극 극판이 감기는 상태를 설명하기 위한 단면도. 4B is a cross-sectional view illustrating a state in which a positive or negative electrode plate of an electrode assembly is wound according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 또는 음극 극판의 전극 집전체 상에 활물질이 코팅된 상태를 설명하기 위한 단면도. 5A is a cross-sectional view illustrating a state in which an active material is coated on an electrode current collector of a positive electrode or a negative electrode plate of an electrode assembly according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 조립체의 양극 또는 음극 극판이 감기는 상태를 설명하기 위한 단면도. 5B is a cross-sectional view illustrating a state in which a positive electrode or a negative electrode plate of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention is wound.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
20; 전극 조립체 21; 음극 탭20; Electrode assembly 21; Cathode tab
22; 양극 탭 23; 음극 극판22; Anode tab 23; Negative electrode plate
23a; 음극 집전체 23b; 음극 활물질층23a; Negative electrode current collector 23b; Anode active material layer
23c; 음극 무지부 24; 양극 극판23c; Negative electrode uncoated portion 24; Anode plate
24a; 양극 집전체 24b; 양극 활물질층24a; Positive electrode current collector 24b; Positive electrode active material layer
24c; 양극 무지부 26; 세퍼레이터24c; Anode flat portion 26; Separator
30; 캡 조립체 40; 이차 전지30; Cap assembly 40; Secondary battery
41; 케이스41; case
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