KR20170138636A - Method for Electrode Assembly of Irregular Structure and Electrode Assembly Having Irregular Structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비정형 구조의 전극조립체 제조 방법 및 비정형 전극조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an electrode assembly having an irregular structure and an irregular electrode assembly.
IT(Information Technology) 기술이 눈부시게 발달함에 따라 다양한 휴대형 정보통신 기기의 확산이 이뤄짐으로써, 21세기는 시간과 장소에 구애 받지 않고 고품질의 정보서비스가 가능한 '유비쿼터스 사회'로 발전되고 있다.As information technology (IT) technology has developed remarkably, various portable information and communication devices have been spreading, so that the 21st century is being developed into a "ubiquitous society" capable of providing high quality information services regardless of time and place.
이러한 유비쿼터스 사회로의 발전 기반에는, 리튬 전지셀이 중요한 위치를 차지하고 있다. 구체적으로, 충방전이 가능한 리튬 전지셀은 와이어리스 모바일 기기 또는 신체에 착용하는 웨어러블 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 사용되고 있다. Lithium battery cells occupy an important position in the development base for such a ubiquitous society. Specifically, lithium battery cells that can be charged and discharged are widely used as energy sources for wireless mobile devices or wearable electronic devices to be worn on the body, as well as air pollution such as gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels Such as an electric vehicle or a hybrid electric vehicle, which are proposed as a solution to solve the problem.
상기와 같이, 리튬 전지셀이 적용되는 디바이스들이 다양화됨에 따라, 리튬 전지셀은, 적용되는 디바이스에 알맞은 출력과 용량을 제공할 수 있도록 다양화되고 있다. 더불어, 소형 경박화가 강력히 요구되고 있다.As described above, as the devices to which the lithium battery cells are applied are diversified, the lithium battery cells are diversified so as to provide an appropriate output and capacity for the applied devices. In addition, miniaturization is strongly demanded.
한편, 리튬 전지셀은 이를 동력원으로 사용하는 디바이스의 크기 및 형상을 고려하여 제조되고 있고, 최근에는 리튬 전지셀이 사용되는 제품이 다양해지고, 곡선 또는 곡면을 가지는 다양한 디바이스에 적용 가능하도록, 장방형의 구조에서 벗어나, 적어도 5개의 다각 구조나 기하학적인 비정형 디자인으로 제조되고 있다.The lithium battery cell is manufactured in consideration of the size and shape of a device using the same as a power source. In recent years, a variety of products using a lithium battery cell have been developed. In order to be applicable to various devices having curved or curved surfaces, It is manufactured from at least five polygonal or geometric irregular designs.
이에 대해 도 1과 도 2에는 하나의 예시적인 비정형 구조의 전극조립체가 도시되어 있다.1 and 2 show an exemplary electrode assembly of an irregular structure.
도 1와 도 2를 참조하면, 전극조립체(10)는 양극(2), 분리막(3a), 음극(6), 분리막(3b), 양극(4)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있으며, 평면상으로 6개의 내각을 가지는 육각 구조로 이루어져 있다.1 and 2, the
이는 평면상으로 4개의 내각을 가지며, 전반적으로 육면체 형상을 장방형 구조와 비교하여, 평면상으로 더 많은 내각을 가지면서도 그 형상이 장방형 구조와 비교하여 복잡한 것을 알 수 있으며, 이러한 형상을 넓은 의미에서 비정형이라 지칭할 수 있다. It has four internal angles in a plane, and it can be seen that the overall shape of the hexahedron is more complicated than that of the rectangular structure while having more cabinets in a plane, compared with the rectangular structure. It can be called irregular.
이에, 본 발명에서는 이 개념하에 도 1과 같은 전극 구조체를 비정형 구조의 전극조립체라 정의한다.In the present invention, the electrode structure shown in FIG. 1 is defined as an electrode assembly having an irregular structure under this concept.
다시 도 1과 도 2에 도시된 비정형 전극조립체(10)를 참조하면, 각 전극들(2, 4, 6)은 하단 측 모서리가 방향 지시선들(x, y)에 대해 사선을 이루는 형태로 이루어져 있으며, 분리막들(3a, 3b)은 전극들(2, 4, 6) 간 접촉, 이물질 차단 등을 이유로 각 전극들(2, 4, 6) 대비 상대적으로 큰 크기로 이루어져 있다.Referring back to FIGS. 1 and 2, each of the
이러한 전극조립체의 제조 시, 분리막들(3a, 3b)은 전극들(2, 4, 6)과 함께 적층된 상태에서 각 전극(2, 4, 6)의 하단 측 모서리 형태와 대응되도록 도 1의 가상의 커팅선(C)을 따라 커팅되는데 이때 발생되는 분리막 조각들이 정전기에 의해 양극(2, 4)이나 음극(4)에 유입되면서 전극의 품질을 저하시킬 수 있다.In manufacturing such an electrode assembly, the
이를 해소하기 위해서는 육안으로 이물을 확인하고 인력을 통해 분리막 이물의 제거가 이루어져야 하나, 이 과정에서 전극의 구조 손상이 발생되어 전극조립체의 품질을 저해할 수 있다. In order to solve this problem, it is necessary to visually check the foreign object and remove foreign matters from the separator through manpower. However, the structure of the electrode may be damaged in this process, which may deteriorate the quality of the electrode assembly.
따라서, 비정형의 전극조립체를 보다 안정적으로 제조할 수 있는 방법과, 비정형 구조로서 보다 다양한 디바이스에 적용 가능한 전극조립체에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a method capable of more stably manufacturing an irregular electrode assembly and an electrode assembly applicable to a more various devices as an irregular structure.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로 본 발명의 목적은, 이물의 발생이 적도록 복수의 분리막을 접합시킨 상태에서 소망하는 형태로 커팅함으로써, 분리막 이물 유입으로 인한 문제점을 근본적으로 해소할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.More specifically, it is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of fundamentally eliminating the problem caused by foreign matter flowing into a separation membrane by cutting the separation membrane into a desired shape in a state in which a plurality of separation membranes are bonded so as to minimize the generation of foreign matter.
본 발명의 또 다른 목적은, 그 구조가 안정적인 비정형 전극조립체를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide an unshaped electrode assembly having a stable structure.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조 방법은,According to an aspect of the present invention,
평면상으로 적어도 6개의 외주변들로 이루어진 비정형 구조의 전극조립체를 제조하는 방법으로서, CLAIMS What is claimed is: 1. A method of fabricating an electrode assembly of an irregular structure consisting of at least six outer peripheries,
(a) 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 이들 전극 중 어느 하나 대비 평면적이 110% 내지 150%인 제 1 분리막을 개재하고, 제 1 전극과 제 2 전극 이상으로 돌출된 부위를 제외한 나머지 제 1 분리막과 전극들을 라미네이션(lamination) 시키는 과정;(a) a first separator interposed between the first electrode and the second electrode, the first separator having a plane area of 110% to 150% relative to any one of the electrodes, and a second separator interposed between the first electrode and the second electrode, A process of laminating the separator and electrodes;
(b) 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 이들 전극 중 어느 하나 대비 평면적이 110% 내지 150%인 제 2 분리막을 개재하고, 제 2 전극과 제 3 전극 이상으로 돌출된 부위를 제외한 제 2 분리막과 전극들을 라미네이션 시키는 과정;(b) a second separator interposed between the second electrode and the third electrode having a plane area of 110% to 150% with respect to any one of the electrodes, and a second separator interposed between the second electrode and the third electrode, And laminating the electrodes;
(c) 제 1 분리막과 제 2 분리막 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변에 대해 30도 내지 60도의 각도를 이루면서 돌출되어 있는 외주변에 인접한 제 1 분리막과 제 2 분리막의 외주면들을 서로 라미네이션 시키는 과정;(c) the outer peripheral surfaces of the first and second separation membranes adjacent to the outer periphery protruding from the outer peripheries of the first and second separation membranes at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the outer periphery of the adjacent electrodes, Lamination process;
(d) 상기 과정(c)의 전극 외주변에 대해 0도 내지 10도를 이루는 외주변이 제 1 분리막과 제 2 분리막에 형성되도록, 라미네이션된 외주면들을 커팅(cutting)하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.(d) cutting the laminated outer circumferential surfaces so that the outer peripheries of 0 to 10 degrees with respect to the outer periphery of the electrode in the step (c) are formed in the first and second separation membranes .
즉, 본 발명의 제조 방법은 제 1 분리막과 제 2 분리막이 각각 커팅되는 것이 아니라 서로가 라미네이션으로 접합되어 융착된 상태, 즉, 분리막들의 섬유 조직이 경화된 상태로 커팅되는 바, 커팅으로 인한 미세 이물 발생 정도가 현저히 감소될 수 있으며, 섬유 조직이 경화된 분리막은 정전기에 의해 쉽게 유도되지 않는 점으로 인하여, 소량의 이물이 발생되더라도 이물이 전극에 흡착되는 불가피한 현상이 상당히 완화될 수 있다.That is, in the manufacturing method of the present invention, the first separation membrane and the second separation membrane are not cut, but are mutually laminated and fused, that is, the fiber structures of the separation membranes are cut in a cured state, The degree of occurrence of foreign matter can be remarkably reduced and the separation membrane in which the fiber structure is hardly cured can not be easily induced by static electricity so that even if a small amount of foreign matter is generated, the inevitable phenomenon that foreign matter is adsorbed on the electrode can be considerably mitigated.
특히, 이물의 전극 흡착에 정전기가 거의 관여하지 않으므로, 송풍 등의 간단한 방법으로 전극 표면으로부터 이물을 제거할 수 있는 점 역시, 본 발명의 특징으로 이해할 수 있다.Particularly, since static electricity is hardly involved in the electrode adsorption of the foreign object, foreign matter can be removed from the surface of the electrode by a simple method such as blowing air.
하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(a) 내지 과정(c)에서 제 1 분리막과 제 2 분리막은 평면상으로 장방형 구조이고, 과정(d)에서 제 1 분리막과 제 2 분리막은 평면상으로 비정형 구조일 수 있다.In one specific example, the first separator and the second separator in the process (a) to the process (c) have a rectangular planar shape, and the first separator and the second separator in the step (d) Lt; / RTI >
즉, 본 발명에서는 최초에 장방형인 제 1 분리막과 제 2 분리막이 과정(d)에서 전극과 대략 대응되는 형상으로 커팅되어 비정형 구조로 가공되되, 제 1 분리막과 제 2 분리막 각각으로 분리되어 있던 커팅 예정 부위가 하나를 이루도록 라미네이션 된 상태에서 가공되는 바, 커팅 공정이 수월하여 제조 공정성이 우수한 반면에 이물의 발생은 감소되어, 양품의 전극조립체 제조가 가능한 점에 주목해야 한다.That is, in the present invention, the first separator and the second separator, which are initially rectangular, are cut into a shape substantially corresponding to the electrodes in the step (d) to be processed into an amorphous structure, It should be noted that the cutting process is easy and the manufacturing process is excellent while the occurrence of foreign matter is reduced, and the electrode assembly of good products can be manufactured.
본 발명에서 정의하는 라미네이션이란, 분리막과 전극들이 면 접촉된 상태, 및 분리막과 분리막의 면 접촉된 상태에서, 이들의 표면에 열을 인가하여 상호 접합하는 공정을 의미한다.The lamination defined in the present invention means a process in which heat is applied to the surfaces of the separator and the electrodes in the state of surface contact and the surfaces of the separator and the separator are in contact with each other to bond them to each other.
상기 분리막은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 고분자 막으로 구성되어 있으며, 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛일 수 있다. 이처럼 고분자로 이루어진 둘 이상의 분리막이 열에 의해 접합된 상태에서는 그것의 섬유 조직이 견고해지기 때문에 커팅 시에도 미세한 조각들로 결락되는 현상이 감소될 수 있는 것이다.The separation membrane is composed of an insulating thin polymer membrane having high ion permeability and mechanical strength, and the pore diameter is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness may be generally 5 to 300 mu m. When two or more separation membranes made of polymer are bonded by heat, the fiber structure of the polymer is solidified, so that the phenomenon of the separation of fine particles into pieces can be reduced.
상기 분리막을 구성하는 고분자로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용될 수 있다.Examples of the polymer constituting the separation membrane include olefin polymers such as polypropylene having chemical resistance and hydrophobicity; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene, or the like can be used.
경우에 따라서는 분리막은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 막으로 이루어질 수 있다.In some cases, the separator may be formed of an oil / inorganic complex porous SRS (Safety-Reinforcing Separator) membrane.
이러한 SRS 막은 무기물 입자의 내열성으로 인해 고온 열수축이 발생하지 않는바, 침상 도체에 의해 전극조립체가 관통되더라도, 안전 분리막의 연신율을 유지할 수 있다. Such an SRS film does not cause high-temperature heat shrinkage due to the heat resistance of the inorganic particles. Even if the electrode assembly penetrates through the needle-like conductor, the elongation of the safety separator can be maintained.
상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분이 도포된 구조일 수 있다. The SRS separation membrane may have a structure in which inorganic particles and a binder polymer are coated on the polyolefin-based membrane substrate.
이러한, SRS 분리막은 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 가질 수 있고, 상기 기공은 전극조립체에 가해지는 외부의 충격을 상당히 완화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기공을 통해 리튬 이온의 원활한 이동이 이루어지고, 다량의 전해액이 채워져 높은 함침율을 나타낼 수 있으므로, 전지의 성능 향상을 함께 도모할 수 있다. The SRS separation membrane may have a uniform pore structure formed by the interstitial volume between the inorganic particles, which is the active layer component, together with the pore structure included in the separation membrane substrate itself, The impact can be considerably alleviated, the lithium ion can smoothly move through the pores, a large amount of electrolyte can be filled, and a high impregnation rate can be exhibited, so that the performance of the battery can be improved at the same time.
상기 분리막 기재와 활성층은 폴리올레핀 계열 분리막 기재 표면의 기공과 활성층이 상호 엉켜있는 형태(anchoring)로 존재하여 분리막 기재와 활성층이 물리적으로 견고하게 결합할 수 있으며, 이 때, 상기 분리막 기재와 활성층은 물리적 결합력과 분리막 상에 존재하는 기공 구조를 고려하여 9 : 1 내지 1 : 9의 두께 비를 가질 수 있으며, 상세하게는 5 : 5의 두께 비를 가질 수 있다.The separator substrate and the active layer exist as anchoring between the pores on the surface of the polyolefin-based separator substrate and the active layer, so that the separator substrate and the active layer can physically and firmly bond to each other. Considering the bonding force and the pore structure existing on the separation membrane, it can have a thickness ratio of 9: 1 to 1: 9, and more specifically, a thickness ratio of 5: 5.
상기 SRS 분리막에서, 폴리올레핀 계열 분리막 기재의 표면 및/또는 기재 중 기공부 일부에 형성되는 활성층 성분 중 하나는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자이다. In the SRS separator, one of the active layer components formed on the surface of the polyolefin-based separator substrate and / or the pores of the substrate is an inorganic particle conventionally used in the art.
상기 무기물 입자는 무기물 입자들간 빈 공간의 형성을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할과 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 또한, 상기 무기물 입자는 일반적으로 섭씨 200도 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 형성된 유/무기 복합 다공성 필름이 탁월한 내열성을 갖게 된다.The inorganic particles enable the formation of voids between the inorganic particles to form micropores and serve as a kind of spacer capable of maintaining the physical shape. In addition, since the inorganic particles generally have a property that their physical properties do not change even at a high temperature of 200 DEG C or more, the formed organic / inorganic composite porous film has excellent heat resistance.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating, and there is a problem of an increase in weight during the production of the battery. In the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte also contributes to increase ionic conductivity of the electrolyte.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 (a) 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 입자 및 (b) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.For the reasons stated above, the inorganic particles may be at least one selected from the group consisting of (a) inorganic particles having piezoelectricity and (b) inorganic particles having lithium ion transferring ability.
상기 압전성(piezoelectricity) 무기물 입자는 상압에서는 부도체이나, 일정 압력이 인가되었을 경우 내부 구조 변화에 의해 전기가 통하는 물성을 갖는 물질을 의미하는 것으로서, 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을나타낼 뿐만 아니라 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 한 면은 양으로, 반대편은 음으로 각각 대전됨으로써, 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 기능을 갖는 물질이다.The piezoelectricity inorganic particle means a non-conductive material at normal pressure or a material having electrical conductivity due to a change in internal structure when a certain pressure is applied, and exhibits a high permittivity with a dielectric constant of 100 or more, The charge is generated in the case of applying tensile or compressive force, so that one side is charged positively and the other side is negatively charged, thereby generating a potential difference between both sides.
상기와 같은 특징을 갖는 무기물 입자를 다공성 활성층 성분으로 사용하는 경우, 침상 도체와 같은 외부 충격에 의해 양(兩) 전극의 내부 단락이 발생하는 경우 분리막에 코팅된 무기물 입자로 인해 양극과 음극이 직접 접촉하지 않을 뿐만 아니라, 무기물 입자의 압전성으로 인해 입자 내 전위차가 발생하게 되고 이로 인해 양(兩) 전극 간의 전자 이동, 즉 미세한 전류의 흐름이 이루어짐으로써, 완만한 전지의 전압 감소 및 이로 인한 안전성 향상을 도모할 수 있다.When inorganic particles having the above-described characteristics are used as a porous active layer component, if an internal short-circuit of both electrodes occurs due to an external impact such as a needle-like conductor, the anode and the cathode are directly Not only does not contact but also the potential difference in the particle occurs due to the piezoelectricity of the inorganic particles. As a result, the electrons move between the two electrodes, that is, the minute current flows, so that the voltage of the cell is reduced and the safety is improved .
상기 압전성을 갖는 무기물 입자의 예로는BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT) 및 hafnia (HfO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the inorganic particles having piezoelectricity include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) and hafnia (HfO 2 ), but the present invention is not limited thereto.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다.The inorganic particles having the lithium ion transferring ability refer to inorganic particles that contain a lithium element but do not store lithium but have a function of transferring lithium ions. The inorganic particles having lithium ion transferring ability exist in the particle structure Since lithium ions can be transferred and transferred due to a kind of defect, the lithium ion conductivity in the battery can be improved and the battery performance can be improved.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄티타네이트 (LixLayTiO3, 0<x<2, 0<y<3), 리튬게르마니움티오포스페이트 (LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드 (LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2 (LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4) 계열 glass 및 P2S5 (LixPySz, 0<x<3, 0<y< 3, 0<z<7) 계열 glass로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the inorganic particles having lithium ion transferring ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y < titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium Mani help thiophosphate (Li x Ge y P z S w, 0 <x (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si (0 <y <1, 0 <z < y S z, 0 <x < 3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, and P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 < z < 7) series glass, but the present invention is not limited thereto.
상기 활성층 성분인 무기물 입자 및 바인더 고분자의 조성비는 크게 제약은 없으나, 10:90 내지 99:1 중량% 비범위 내에서 조절 가능하며, 80:20 내지 99:1 중량% 비 범위가 바람직하다. 10:90 중량% 비 미만인 경우, 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기되며, 반대로 99:1 중량% 비를 초과하는 경우, 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer as the active layer component is not particularly limited, but can be adjusted within a range of 10:90 to 99: 1 wt.%, And is preferably in a range of 80:20 to 99: 1 wt. When the ratio is less than 10: 90% by weight, the content of the polymer is excessively increased, resulting in a decrease in the pore size and porosity due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles, , The mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous membrane may be deteriorated due to the weakening of the adhesion between the inorganic materials because the polymer content is too small.
상기 유/무기 복합 다공성 분리막 중 활성층은 전술한 무기물 입자 및 고분자 이외에, 통상적으로 알려진 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The active layer of the organic / inorganic composite porous separator may further include other commonly known additives in addition to the inorganic particles and polymers described above.
상기 유/무기 복합 다공성 분리막에서, 상기 활성층 구성 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 코팅되는 기재(substrate)는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀 계열 분리막일 수 있다. 상기 폴리올레핀 계열 분리막 성분의 예로는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 유도체 등이 있다.In the organic / inorganic composite porous separator, a substrate coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer as the active layer constituent may be a polyolefin-based separator commonly used in the art. Examples of the polyolefin-based separation membrane component include high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, polypropylene or derivatives thereof.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 전극과 제 3 전극은 양극 또는 음극이며, 상기 제 2 전극은 제 1 전극 및 제 3 전극과 상이한 극성을 가질 수 있다.In one specific example, the first electrode and the third electrode are an anode or a cathode, and the second electrode may have a polarity different from that of the first electrode and the third electrode.
따라서, 본 발명의 방법으로 제조된 전극조립체는, 양극, 분리막, 음극, 분리막 양극이 순차적으로 적층된 A형 바이셀 구조, 또는 음극, 분리막, 양극, 분리막 음극이 순차적으로 적층된 C형 바이셀 구조일 수 있다.Accordingly, the electrode assembly manufactured by the method of the present invention can be applied to an A-type bi-cell structure in which an anode, a separator, a cathode, and a separator anode are sequentially laminated, or a C- Structure.
상기 A형 바이셀은 통상적으로, 중간 층에 위치하는 전극의 극성이 음극(anode)인 바이셀을 지칭하며, 상기 C형 바이셀은, 중간 층에 위치하는 전극의 극성이 양극(cathode)인 바이셀을 지칭한다.The A-type bi-cell generally refers to a bi-cell in which the polarity of an electrode located in an intermediate layer is an anode, and the C-type bi-cell has a polarity of an electrode located at an intermediate layer, Bicell.
본 발명에 따른 제조 방법은 또한, 상기 A형 바이셀과 C형 바이셀 뿐만 아니라, 분리막을 추가로 포함하는 변형된 바이셀 형태의 전극조립체를 제조할 수 있는 과정을 추가로 포함할 수 있다. The manufacturing method according to the present invention may further include a process of manufacturing a modified bi-cell type electrode assembly that further includes a separation membrane as well as the A-type bi-cell and the C-type bi-cell.
구체적으로 상기 제조 방법의 상기 과정(a)에서 제 1 전극은, 제 1 분리막이 라미네이션된 면의 대향면에 제 3 분리막이 추가로 라미네이션 되고, 상기 과정(c)에서 제 3 분리막의 외주면이 제 1 분리막과 제 2 분리막의 외주면들에 추가로 라미네이션 되는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Specifically, in the step (a) of the manufacturing method, a third separator is further laminated on a surface of the first electrode on which the first separator is laminated, and in the step (c) 1 separator and the second separator may be further laminated on the outer peripheral surfaces of the first separator and the second separator.
이 과정을 통해 전극조립체는 제 3 분리막, 제 1 전극, 제 1 분리막, 제 2 전극, 제 2 분리막 및 제 3 전극이 순차적으로 적층된 구조로 구현될 수 있다.Through this process, the electrode assembly may have a structure in which a third separation membrane, a first electrode, a first separation membrane, a second electrode, a second separation membrane, and a third electrode are sequentially stacked.
이와 유사하게 상기 제조 방법의 상기 과정(b)에서 제 3 전극은 제 2 분리막이 라미네이션된 면의 대향면에 제 4 분리막이 추가로 라미네이션 되고, 상기 과정(c)에서 제 4 분리막의 외주면이 제 1 분리막과 제 2 분리막의 외주면들에 추가로 라미네이션 되는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Similarly, in the process (b) of the manufacturing method, the fourth electrode may be further laminated on the opposite surface of the surface on which the second electrode is laminated, and in the process (c) 1 separator and the second separator may be further laminated on the outer peripheral surfaces of the first separator and the second separator.
이 과정을 통해 전극조립체는 제 1 전극, 제 1 분리막, 제 2 전극, 제 2 분리막, 제 3 전극 및 제 4 분리막이 순차적으로 적층된 구조로 구현될 수 있다.Through this process, the electrode assembly may have a structure in which the first electrode, the first separator, the second electrode, the second separator, the third electrode, and the fourth separator are sequentially stacked.
경우에 따라서는 제 3 분리막과 제 4 분리막 모두가 제 1전극과 제 3 전극에 각각 라미네이션 될 수도 있으며, 이 상태에서는, 제 1 분리막과 제 2 분리막의 외주면들에 추가로 라미네이션 될 수 있다.In some cases, both the third and fourth separation membranes may be laminated to the first and third electrodes, respectively. In this state, the outer surfaces of the first and second separation membranes may be further laminated.
이상의 실시예를 통해 제조된 전극조립체는 최외곽 전극 상에 제 3 분리막이나 제 4 분리막이 위치하게 되는 바, 침상 도체 등의 관통 시, 최외곽에 위치한 제 3 분리막이나 제 4 분리막이 침상도체와 함께 연신되면서 상호 반대극성의 전극들이 침상 도체를 통해 직접적으로 통전되는 것을 차단할 수 있다.The third and fourth separators are disposed on the outermost electrode. When the third separator or the fourth separator located at the outermost portion of the electrode assembly passes through the needle-like conductor, The electrodes of mutually opposite polarities can be prevented from being directly energized through the needle-shaped conductors.
본 발명은 또한, 다양한 디자인의 디바이스에 적용 가능한 비정형 구조의 전극조립체를 제공한다. The present invention also provides an electrode assembly of an irregular structure applicable to various designs of devices.
상기 전극조립체는 구체적으로, 평면상으로 적어도 6개의 외주변들로 이루어진 비정형 전극들 n개(n≥3)가 n개, n-1개, 또는 n+1개의 분리막들과 함께 적층된 구조이고, 상기 분리막들 각각, 인접한 전극의 외주변들 이상으로 외향 돌출되도록 상기 전극의 평면적 대비 110% 내지 150%의 면적을 가지며;Specifically, the electrode assembly is a structure in which n (n > = 3) irregular electrodes composed of at least six outer peripheries in a plane are stacked with n, n-1, or n + 1 separators Each of the separation membranes having an area of 110% to 150% of a plane area of the electrodes so as to protrude outward beyond the outer peripheries of the adjacent electrodes;
분리막들 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변에 대해 30도 내지 60도의 각도를 이루면서 돌출되어 있는 외주변에 인접한 분리막들의 외주면들이 서로 접합된 상태로 상기 전극의 외주변에 대해 0도 내지 10도를 이루도록 커팅된 구조의 접합 외주변을 포함하는 것을 특징으로 한다.The outer peripheral surfaces of the separators adjacent to the outer periphery protruding from the outer peripheries of the respective separators at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the outer perimeter of the adjacent electrodes are bonded to each other at an angle of 0 deg. And the outer periphery of the junction of the structure cut to be 10 degrees.
즉, 본 발명에 따른 전극조립체는, 평면 상으로 6개 이상의 다변형으로 이루어진 바, 일반적인 장방형 디자인에서 벗어난 다각 또는 기하학 구조, 나아가 원형이나 곡면 등의 디바이스에 적용 가능한 형태임을 알 수 있다.That is, the electrode assembly according to the present invention has six or more polygonal deformations in a planar shape, and can be applied to a device such as a polygonal or geometric structure deviating from a general rectangular design, and further, a circular or curved surface.
뿐만 아니라, 분리막들이 비정형 전극들의 형상에 대응되도록 커팅되되, 상기와 같이 전극의 외주변에 대응되지 않는 분리막 부위들이 일체로 접합된 상태로 전극의 외주변과 대략 평행하도록 커팅되는 바, 접합된 분리막에서 결락되는 분리막 이물이 현저하게 감소된 구조이고, 그로 인해 상기 전극조립체는 전극에 분리막 이물이 거의 존재하지 않아 이물로 인한 전극 성능 저하나 품질 저하 등이 없는 안정적인 구조로 이루어져 있다.In addition, the separation membranes are cut so as to correspond to the shapes of the irregular electrodes, and the separation membrane regions not corresponding to the outer periphery of the electrode are cut so as to be substantially parallel to the outer periphery of the electrode in a state where they are integrally joined, And the electrode assembly has a stable structure without deterioration of the electrode performance or quality due to foreign matter due to the absence of foreign substances in the electrode.
하나의 구체적인 예에서, 상기 접합 외주변에서 n개, n-1개, 또는 n+1개의 분리막들은 서로 접합되어 있을 수 있다.In one specific example, n, n-1, or n + 1 separators in the periphery of the junction may be bonded together.
이러한 구조에서는 접합 외주변을 공유하는 분리막들 사이에 위치한 전극에서 모서리 부위가 접합 외주변에 의해 감싸진 상태로 지지될 수 있다. In this structure, the edge portions of the electrodes located between the separators sharing the periphery of the junction can be supported while being surrounded by the periphery of the junction.
이에, 본 발명의 전극조립체가 전지케이스에 장착된 전지셀의 개념으로 확대하면, 상기 모서리 부위로 구성된 전극조립체 외면은 상대적으로 표면적이 작아 충격이 가해질 경우 상당한 압력이 인가되는데, 이 과정에서 전지케이스 내면과 강하게 마찰되면서 상호 반대 극성의 전극이 서로 접촉할 수 있으나, 상기 구조, 즉, n개, n-1개, 또는 n+1개의 분리막들은 서로 접합되어 있는 구조는 접합 외주변이 전지케이스 내면에 대한 모서리 부위의 마찰 정도를 완화하여 앞선 문제점을 해소할 수 있다.If the electrode assembly of the present invention is enlarged to the concept of a battery cell mounted on a battery case, the outer surface of the electrode assembly composed of the corner portions has a relatively small surface area, and a considerable pressure is applied when an impact is applied. The structure in which the n, n-1, or n + 1 separators are bonded to each other is a structure in which the periphery of the junction is in contact with the inner surface of the battery case The degree of friction of the edge portions of the first and second flanges can be reduced to solve the above-mentioned problems.
이와는 달리, 상기 접합 외주변에서 n개, n-1개, 또는 n+1개의 분리막들은 서로 분리되어 있을 수도 있다.Alternatively, n, n-1, or n + 1 separators may be separated from each other around the junction.
본 발명에 따른 전극조립체는, 평면 상으로 6개 이상의 다변형 전극들이 적층된 구조인 바 평면상으로 6개 이상의 다변형 구조일 수 있고, 이에 대응하도록 접합 외주변을 둘 이상 포함할 수 있다.The electrode assembly according to the present invention may have six or more polymodal structures on a flat surface, in which six or more polymodal electrodes are stacked on a plane, and two or more peripheral portions may be included so as to correspond to the polymodal structure.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극조립체는 극성이 동일한 제 1 전극과 제 3 전극 사이에 상이한 극성의 제 2 전극이 위치하고 있으며, 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극의 형상은 동일할 수 있다. 다만, 이들 전극의 크기, 예를 들어 두께 또는 평면적은 서로 상이할 수 있다.In one specific example, the electrode assembly has a second electrode of a different polarity between the first electrode and the third electrode of the same polarity, and the shapes of the first electrode, the second electrode, and the third electrode may be the same . However, the sizes of these electrodes, for example, thickness or planarity, may be different from each other.
상기 제 1 전극과 제 3 전극은 양극 또는 음극이며, 상기 제 2 전극은 제 1 전극 및 제 3 전극과 상이한 극성을 가질 수 있다.The first electrode and the third electrode may be an anode or a cathode, and the second electrode may have a polarity different from that of the first electrode and the third electrode.
여기서, 상기 n은 3이고 상기 분리막은 2개일 때, 상기 전극조립체는전극, 분리막, 전극, 분리막, 전극 순으로 적층된 구조일 수 있다.Here, when n is 3 and the separation membrane is two, the electrode assembly may be stacked in the order of an electrode, a separator, an electrode, a separator, and an electrode.
이와는 달리, 상기 n은 3이고, 상기 분리막은 3개인 경우에는, 상기 전극조립체는 분리막, 전극, 분리막, 전극, 분리막, 전극 순으로 적층된 구조일 수 있다.Alternatively, when n is 3 and the separation membrane is three, the electrode assembly may have a structure in which the separation membrane, the electrode, the separation membrane, the electrode, the separation membrane, and the electrode are stacked in this order.
또한, 상기 n은 3이고, 상기 분리막은 4개라면, 전극조립체는 분리막, 전극, 분리막, 전극, 분리막, 전극, 분리막 순으로 적층된 구조일 수 있다.If n is 3 and the number of the separation membranes is four, the electrode assembly may have a structure in which the separation membrane, the electrode, the separation membrane, the electrode, the separation membrane, the electrode, and the separation membrane are stacked in this order.
이와 같은 전극 적층 구조를 통상적으로 바이셀이라 지칭하며, 더욱 상세하게는 중간 층에 위치하는 전극의 극성이 음극(anode)일 경우 넓은 의미에서 A형 바이셀이라 정의할 수 있고, 중간 층에 위치하는 전극의 극성이 양극(cathode)일 때, 넓은 의미에서 C형 바이셀이라 정의할 수 있다.Such an electrode laminate structure is generally referred to as a bi-cell, and more specifically, when the polarity of an electrode located in the intermediate layer is an anode, it can be broadly defined as an A-type bi- When the polarity of the electrode is a cathode, it can be defined as a C-type bi-cell in a broad sense.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전극의 외주변들 각각은 인접한 외주변과 60도 이상 내지 270도 미만의 내각을 이루며 상호 연결될 수 있으며, 상세하게는 90도 이상 180도 미만의 내각을 이루며 상호 연결될 수 있다.In one specific example, each of the outer peripheries of the electrode may be interconnected to form an inner angle of 60 degrees or more and less than 270 degrees with the adjacent outer peripheries, and more specifically, an inner angle of 90 degrees or less and 180 degrees or less. have.
한편, 상기 전극들은 각각, 동일한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭을 포함할 수 있다.Meanwhile, the electrodes may include electrode tabs protruding outward from the outer periphery in the same direction.
이때, 상기 전극조립체가 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극이 적층 된 구조라면, 제 1 전극과 제 3 전극의 전극 탭들이 상하 나란히 중첩된 상태로 전극조립체의 제 1 전극 단자를 형성하고, 제 2 전극의 전극 탭은 적어도 제 1 전극 단자로부터 이격된 위치에서 전극조립체의 제 2 전극 단자를 형성한다. In this case, if the electrode assembly has a structure in which the first electrode, the second electrode, and the third electrode are laminated, the first electrode terminal of the electrode assembly is formed in a state where the electrode tabs of the first electrode and the third electrode are vertically overlapped And the electrode tab of the second electrode forms a second electrode terminal of the electrode assembly at a position at least apart from the first electrode terminal.
즉, 제 1 전극과 제 2 전극의 전극 탭들과 제 2 전극의 전극 탭은 동일한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출되어 있으나, 이들은 서로에 대해 접촉하지 않는 범위 내에서 이격되어 있을 수 있다.That is, the electrode tabs of the first and second electrodes and the electrode tabs of the second electrode protrude outwardly from the outer periphery in the same direction, but they may be spaced apart from each other so as not to contact each other.
이와는 달리, 상기 제 1 전극과 제 3 전극은 동일한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭을 포함하고, 제 2 전극은 제 1 전극과 제 3 전극의 전극 탭이 위치한 외주변에 대해 상이한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭을 포함할 수 있다.Alternatively, the first electrode and the third electrode may include electrode tabs protruding outward from the outer periphery of the first electrode and the third electrode, and the second electrode may have a different direction And an electrode tab protruding outward from the periphery of the electrode tab.
따라서, 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극이 적층된 구조에서, 제 1 전극과 제 3 전극의 전극 탭들이 상하 나란히 중첩된 상태로 전극조립체의 동일한 외주변에서 제 1 전극 단자를 형성하고, 제 2 전극의 전극 탭은 제 1 전극 단자가 위치한 외주변과 상이한 위치의 외주변에서 전극조립체의 제 2 전극 단자를 형성할 수 있다.Therefore, in the structure in which the first electrode, the second electrode, and the third electrode are stacked, the first electrode terminal is formed at the same outer periphery of the electrode assembly with the electrode taps of the first electrode and the third electrode being overlapped vertically And the electrode tab of the second electrode may form a second electrode terminal of the electrode assembly at an outer periphery of a position different from the outer periphery where the first electrode terminal is located.
이러한 구조는 제 1 전극 단자와 제 2 전극 단자가 이격되어 위치하여 전지셀의 활성화 공정, 즉, 초기 충방전 공정에서, 제 1 전극 단자와 제 2 전극 단자에 각각 전류를 인가하는 장치에 의해, 이들이 상호 간섭되지 않을 수 있다. 상기 간섭이란, 예를 들면 전극 단자를 통해 전류가 흐를 때 형성되는 자기장에 의한 간섭일 수 있다.In this structure, the first electrode terminal and the second electrode terminal are spaced apart from each other, and by a device for applying a current to each of the first electrode terminal and the second electrode terminal in the activation process of the battery cell, that is, in the initial charge- They may not interfere with each other. The interference may be, for example, an interference due to a magnetic field formed when a current flows through the electrode terminal.
더욱이, 상기 구조에서는 제 1 전극 단자와 제 2 전극 단자가 서로 다른 방향의 외주변들에서 형성되어 있으므로, 이들 단자 각각에 대한 전기적 연결 구조가 상이한 방향에서 달성될 수 있으며, 이 점에 기인하여 상기 전극조립체가 전기적으로 연결될 수 있는 회로와의 연결 구조를 보다 다양한 형태로 구현할 수 있다.Moreover, in the above structure, since the first electrode terminal and the second electrode terminal are formed at the outer peripheries of different directions, the electrical connection structure for each of these terminals can be achieved in different directions, The connection structure with a circuit through which the electrode assembly can be electrically connected can be realized in various forms.
이러한 전극들로 구성된 본 발명의 전극조립체는 평면상으로 N개(N≥6)의 내각을 가지는 다각 구조로 이루어져 있고, 좌우 및/또는 상하 대칭 구조로 이루어질 수 있다.The electrode assembly of the present invention composed of such electrodes has a polygonal structure having N (N > = 6) angles in plan view, and may have left and right and / or up and down symmetrical structures.
이와는 달리, 상기 전극조립체는 평면상으로 N개(N≥6)의 내각을 가지는 다각 구조로 이루어져 있고, 좌우 및/또는 상하 비대칭 구조로 이루어질 수 있다.Alternatively, the electrode assembly may have a polygonal structure having N (N > = 6) planes and may have a left-right and / or an up-down asymmetric structure.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체를 하나 이상 포함하는 이차전지를 제공한다. The present invention also provides a secondary battery comprising at least one electrode assembly.
상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온(Li-ion) 전지, 리튬 폴리머(Li-polymer) 전지, 또는 리튬 이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지 등의 리튬 이차전지일 수 있다.Specific examples of the secondary battery include a lithium ion (Li-ion) battery, a lithium polymer (Li-polymer) battery, and a lithium ion battery having advantages such as high energy density, discharge voltage, Or a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, or a surface of aluminum or stainless steel Treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Lithium manganese oxides such as Li 1 + x Mn 2 -x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2 and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 and Cu 2 V 2 O 7 ; A Ni-site type lithium nickel oxide expressed by the formula LiNi 1-x M x O 2 (where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga and x = 0.01 to 0.3); Formula LiMn 2-x M x O 2 ( where, M = Co, Ni, Fe , Cr, and Zn, or Ta, x = 0.01 ~ 0.1 Im) or Li 2 Mn 3 MO 8 (where, M = Fe, Co, Ni, Cu, or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.
상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 내지 500 마이크로미터의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 micrometers. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and may be formed of a material such as copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.
상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1,
상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액일 수 있고, 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 비수 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrolytic solution may be a non-aqueous electrolytic solution containing a lithium salt, and is composed of a non-aqueous electrolytic solution and a lithium salt. As the non-aqueous electrolyte, non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like are used, but the present invention is not limited thereto.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI,
또한, 비수 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the nonaqueous electrolytic solution is preferably a solution prepared by dissolving or dispersing in a solvent such as pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like may be added have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte.
본 발명은 또한, 상기 전지셀을 하나 이상 포함하는 디바이스를 제공한다. The present invention also provides a device comprising at least one battery cell.
상기 디바이스는 예를 들어, 웨어러블 전자기기, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 웨어러블 전자기기로 이루어진 군에서 선택되는 전자기기일 수 있으나, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The device may be, for example, an electronic device selected from the group consisting of a wearable electronic device, a mobile phone, a portable computer, a smart phone, a tablet PC, a smart pad, a netbook, a LEV (Light Electronic Vehicle) But is not limited thereto.
상기 디바이스들은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.Since the devices are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법은, 제 1 분리막과 제 2 분리막이 각각 커팅되는 것이 아니라 서로가 라미네이션으로 접합되어 융착된 상태, 즉, 분리막들의 섬유 조직이 경화된 상태로 커팅되는 바, 커팅으로 인한 미세 이물 발생 정도가 현저히 감소될 수 있으며, 섬유 조직이 경화된 분리막은 정전기에 의해 쉽게 유도되지 않는 점으로 인하여, 소량의 이물이 발생되더라도 이물이 전극에 흡착되는 불가피한 현상이 상당히 완화될 수 있다.As described above, in the manufacturing method according to the present invention, the first and second separation membranes are not cut, but are in a state where they are laminated and fused to each other, that is, the fiber structures of the separation membranes are cut in a cured state The degree of occurrence of microscopic foreign matter due to cutting and cutting can be significantly reduced and the separation membrane in which the fibrous structure is cured can not be easily induced by the static electricity so that even if a small amount of foreign matter is generated, Can be mitigated.
또한, 본 발명에 따른 전극조립체는, 평면 상으로 6개 이상의 다변형으로 이루어진 바, 일반적인 장방형 디자인에서 벗어난 다각 또는 기하학 구조, 나아가 원형이나 곡면 등의 디바이스에 적용 가능한 형태로 이루어져 있다.In addition, the electrode assembly according to the present invention has six or more polygonal shapes in a plan view, and is formed in a shape that can be applied to a device such as a polygonal or geometric structure deviating from a general rectangular design, and further, a circular or curved surface.
도 1 및 도 2는 하나의 예시적인 비정형 전극조립체의 모식도들이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 방법의 흐름도이다;
도 4 및 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도들이다;
도 6은 도 4의 L부위에 대한 확대 수직 단면도들이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 전극조립체의 모식도들이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 평면 모식도이다;
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 평면 모식도이다;
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 평면 모식도이다.Figures 1 and 2 are schematic diagrams of one exemplary non-rectangular electrode assembly;
3 is a flow diagram of a method of manufacturing according to one embodiment of the present invention;
Figures 4 and 5 are schematic diagrams of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention;
Figure 6 is an enlarged vertical cross-sectional view of the L region of Figure 4;
7 is a schematic diagram of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention;
8 is a schematic diagram of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention;
9 is a schematic plan view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention;
10 is a schematic plan view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention;
11 is a schematic plan view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings according to embodiments of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 방법의 흐름도가 도시되어 있다.FIG. 3 shows a flow chart of a manufacturing method according to one embodiment of the present invention.
전극조립체의 구조를 기반으로 본 발명에 따른 제조 방법을 보다 상세하게 설명하기 위하여, 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체를 도 1과 함께 참조하여 이하에 상술한다.In order to explain the manufacturing method according to the present invention based on the structure of the electrode assembly, the electrode assembly according to one embodiment of the present invention shown in Figs. 4 and 5 will be described with reference to Fig. 1, do.
이들 도면을 함께 참조하면, 전극조립체(200)에 대한 본 발명에 따른 제조 방법(100)은, 과정(110)에서 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 사이에 이들 전극 대비 상대적으로 큰 평면적을 가지는 장방형의 제 1 분리막(202)을 개재하고, 제 1 전극(210)과 제 2 전극(220) 이상으로 돌출된 부위를 제외한 나머지 제 1 분리막(202)과 전극들을 열로서 라미네이션 시킨다. Referring now to these drawings, a
이어지는 과정(120)에서, 제 2 전극(220)과 제 3 전극(230) 사이에 이들 전극 대비 상대적으로 큰 평면적을 가지는 장방형의 제 2 분리막(204)을 개재하고, 제 2 전극(220)과 제 3 전극(230) 이상으로 돌출된 부위를 제외한 나머지 제 2 분리막(204)과 전극들을 열로서 라미네이션 시킨다.In the
과정(110)과 과정(120)이 완료된 상태에서는 도 5에 도시된 전극조립체(200a)와 같이, 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)의 하단 일부가 전극들 이상으로 돌출되어 있다.When the
이와 같이 돌출된 부위에 대해 본 발명에서는 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204) 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변(208)에 대해 30도 내지 60도의 각도(a)를 이루면서 돌출되어 있는 외주변(251, 252)에 인접한 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)의 외주면들(260)로 정의한다. In the present invention, an angle a of 30 to 60 degrees with respect to the
상기 상태에서, 과정(130)을 통해, 돌출된 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)의 일부인 외주면들(260)을 열로서 서로 라미네이션 시킴으로써, 전극들 이상으로 돌출되어 있는 외주면들(260)이 일체를 이루도록 접합시킨다. In this state, the protruded
이후, 과정(140)에서는, 상기 전극 외주변(208)에 대해 대략 0도 이상 내지 10도 이하를 이루는 외주변(240)이 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)에 형성되도록, 라미네이션된 외주면들(260)을 가상의 커팅선(C)를 따라 커팅(cutting)시킨다. In the
도 3에 도시하지는 않았지만, 과정(110)은 제 1 전극(210)에서 제 1 분리막(202)이 라미네이션된 면의 대향면에 제 3 분리막(도시하지 않음)이 추가로 라미네이션 될 수 있으며, 이 경우, 과정(130)은 제 3 분리막의 외주면이 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)의 외주면들(260)에 추가로 라미네이션 되는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 3, in
또한, 제 3 분리막이 추가로 라미네이션 된 상태에서, 과정(140)을 통해 제 3 분리막 역시 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)과 함께 커팅될 수 있다.Also, in a state where the third separation membrane is further laminated, the third separation membrane can also be cut together with the
이와 유사하게 제 2 전극(220)에서 제 2 분리막(204)이 라미네이션된 면의 대향면에 제 4 분리막(도시하지 않음)이 추가로 라미네이션 될 수 있으며, 이 경우, 과정(130)은 제 4 분리막의 외주면이 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)의 외주면들(260)에 추가로 라미네이션 되는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Similarly, a fourth separation layer (not shown) may be further laminated to the opposite surface of the
또한, 제 4 분리막이 추가로 라미네이션 된 상태에서, 과정(140)을 통해 제 4 분리막 역시 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)과 함께 커팅될 수 있다.In addition, the fourth separation membrane may be cut together with the
이처럼 본 발명의 제조 방법은, 복수의 분리막들이 각각 커팅되는 것이 아니라 서로가 라미네이션으로 접합되어 융착된 상태, 즉, 분리막들의 섬유 조직이 경화된 상태로 커팅되는 바, 커팅으로 인한 미세 이물 발생 정도가 현저히 감소될 수 있으며, 섬유 조직이 경화된 분리막은 정전기에 의해 쉽게 유도되지 않는 점으로 인하여, 소량의 이물이 발생되더라도 이물이 전극에 흡착되는 불가피한 현상이 상당히 완화될 수 있다.As described above, in the manufacturing method of the present invention, the plurality of separation membranes are not cut, but are mutually laminated and fused, that is, the fiber structures of the separation membranes are cut in a cured state, and the degree of micro- It is possible to remarkably reduce the inevitable phenomenon that the foreign matter adsorbed on the electrode even if a small amount of foreign matter is generated due to the fact that the separation membrane in which the fiber structure is hardened is not easily induced by the static electricity.
도 4 및 도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도들이 도시되어 있고, 도 6에는 도 4의 L 부위의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.FIGS. 4 and 5 are schematic diagrams of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic vertical cross-sectional view of the L portion of FIG.
이들 도면을 함께 참조하면, 전극조립체(200)는 평면상으로 적어도 6개의 외주변들로 이루어진 비정형 전극인 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 3 전극(230), 제 1 분리막(202), 제 2 분리막(204)을 포함하며, 제 1 전극(210), 제 1 분리막(202), 제 2 전극(220), 제 2 분리막(204), 제 3 전극(230)의 순서로 적층된 구조로 이루어져 있다. Referring to these drawings, the
제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 3 전극(230)은 각각 6개의 외주변들과 6개의 내각을 가지는 비정형 구조이고, 이들의 형상은 모두 동일하다. The
또한, 제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 제 3 전극(230)은 각각, 동일한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭(212, 222, 232)을 포함한다. The
제 1 전극(210), 제 2 전극(220) 및 제 3 전극(230)이 적층 된 상태에서, 제 1 전극(210)과 제 3 전극(230)의 전극 탭들(212, 232)이 상하 나란히 중첩되며, 이와 같이 중첩된 동일 극성의 전극 탭들(212, 232)이 전극조립체(200)의 제 1 전극 단자(206)를 형성한다. The electrode tabs 212 and 232 of the
제 2 전극(220)의 전극 탭(222)은 적어도 제 1 전극 단자(206)로부터 이격된 위치에서 전극조립체(200)의 제 2 전극 단자를 형성한다.The
도면에 별도로 도시하지는 않았지만, 제 1 전극 단자(206)와 제 2 전극 단자(222)는 각각 전극 리드와 같은 통전 부재와 용접 이나 솔더링에 의해 결합될 수 있다.Although not shown in the drawing, the first electrode terminal 206 and the
제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)은 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 3 전극(230) 중 어느 하나의 평면적 대비 대략 130%의 면적을 가지며, 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 3 전극(230)과 대략 동일한 형상으로 이루어져 있다.The
다만, 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)은 최초에 장방형 구조를 가지며, 전극들(210, 220, 230)과 함께 적층된 상태에서, 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204) 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도(a, a')를 이루면서 돌출되어 있는 외주변(208)에 인접한 분리막들(202, 204)의 외주면들(260)은 서로 접합되며, 이 상태에서 상기 전극의 외주변(208)에 대해 0도 내지 10도를 이루는 가상의 커팅선(C)을 따라 접합된 외주면들(260)이 커팅되면서 제 1 전극(210), 제 2 전극(220), 제 3 전극(230)과 대략 동일한 형상을 이루는 구조이다.The
이와 같이 접합된 상태로 커팅된 제 1 분리막(202) 및 제 2 분리막(204) 부위를 본 발명에서는 접합 외주변(240)이라 정의한다. 또한, 접합 외주변(240)의 개념은 도 5에서와 같이, 전극조립체(200)를 상부에서 바라볼 때를 기준으로, 가장 외곽에 위치하는 외주변인 분리막의 외주변들 중, 커팅선(C)을 따라 커팅된 부위 또는 이 커팅 부위로부터 인접한 전극의 외주변까지의 분리막 부위를 의미한다.The portions of the first and
만약, 도 6의 (i)에서와 같이, 접합된 외주면이 일부 잔존하도록 커팅선(C-C)을 따라 커팅된다면, 접합 외주변(240a)에서 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)은 서로 접합된 상태를 유지한다. 이러한 구조에서는 접합 외주변(240a)을 공유하는 분리막들(202, 204) 사이에 위치한 제 2 전극(220)에서 모서리 부위는 접합 외주변(240)에 의해 감싸진 상태로 지지된다.6 (i), the
이와는 달리, 도 6의 (ii)에서와 같이, 접합된 외주면이 서로 분리되도록 커팅선(C-C)을 따라 커팅된다면, 접합 외주변에서 제 1 분리막(202)과 제 2 분리막(204)은 서로 분리된 상태로 존재한다.Alternatively, as shown in FIG. 6 (ii), if the joined outer circumferential surfaces are cut along the cutting line CC, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극조립체는, 평면 상으로 6개 이상의 다변형으로 이루어진 바, 일반적인 장방형 디자인에서 벗어난 다각 또는 기하학 구조, 나아가 원형이나 곡면 등의 디바이스에 적용 가능한 형태임을 알 수 있다.As described above, the electrode assembly according to the present invention has six or more polygonal shapes in a plan view, and can be applied to devices of a polygonal or geometric structure deviating from a general rectangular design, and further applicable to devices such as a circle or a curved surface. have.
뿐만 아니라, 분리막들이 비정형 전극들의 형상에 대응되도록 커팅되되, 상기와 같이 전극의 외주변에 대응되지 않는 분리막 부위들이 일체로 접합된 상태로 전극의 외주변과 대략 평행하도록 커팅되는 바, 접합된 분리막에서 결락되는 분리막 이물이 현저하게 감소된 구조이고, 그로 인해 상기 전극조립체는 전극에 분리막 이물이 거의 존재하지 않아 이물로 인한 전극 성능 저하나 품질 저하 등이 없는 안정적인 구조로 이루어져 있다.In addition, the separation membranes are cut so as to correspond to the shapes of the irregular electrodes, and the separation membrane regions not corresponding to the outer periphery of the electrode are cut so as to be substantially parallel to the outer periphery of the electrode in a state where they are integrally joined, And the electrode assembly has a stable structure without deterioration of the electrode performance or quality due to foreign matter due to the absence of foreign substances in the electrode.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다.7 is a schematic view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 전극조립체(300)는 평면상으로 적어도 6개의 외주변들로 이루어진 비정형 전극인 제 1 전극(310), 제 2 전극(320), 제 3 전극(330), 제 1 분리막(302), 제 2 분리막(304)을 포함하며, 제 1 전극(310), 제 1 분리막(302), 제 2 전극(320), 제 2 분리막(304), 제 3 전극(330)의 순서로 적층된 구조로 이루어져 있다. Referring to FIG. 7, the
제 1 전극(310), 제 2 전극(320), 제 3 전극(330)은 각각 6개의 외주변들과 6개의 내각을 가지는 비정형 구조이고, 이들의 형상은 모두 동일하다.The
제 1 전극(310)과 제 3 전극(330)은 동일한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭(312, 332)을 포함하고, 제 2 전극(320)은 제 1 전극(310)과 제 3 전극(330)의 전극 탭(312, 332)이 위치한 외주변에 대해 상이한 방향에 위치한 외주변에서 외향 돌출된 전극 탭(322)을 포함한다.The
따라서, 제 1 전극(310), 제 2 전극(320) 및 제 3 전극(330)이 적층된 구조에서, 제 1 전극(310)과 제 3 전극(330)의 전극 탭들(312, 332)이 상하 나란히 중첩된 상태로 전극조립체(300)의 동일한 외주변에서 제 1 전극 단자(306)를 형성하는 반면에, 제 2 전극(320)의 전극 탭은 제 1 전극 단자(306)가 위치한 외주변과 상이한 위치의 외주변에서 전극조립체(300)의 제 2 전극 단자(322)를 형성한다.Therefore, in the structure in which the
이러한 구조는 제 1 전극 단자(306)와 제 2 전극 단자(322)가 이격되어 위치하여 전지셀의 활성화 공정, 즉, 초기 충방전 공정에서, 제 1 전극 단자(306)와 제 2 전극 단자(322)에 각각 전류를 인가하는 장치에 의해, 이들이 상호 간섭되지 않을 수 있다. In this structure, the
더욱이, 제 1 전극 단자(306)와 제 2 전극 단자(322)가 서로 다른 방향의 외주변들에서 형성되어 있으므로, 이들 단자 각각에 대한 전기적 연결 구조가 상이한 방향에서 달성될 수 있으며, 이 점에 기인하여 전극조립체(300) 및 이에 전기적으로 연결될 수 있는 회로의 연결 구조가 보다 다양한 형태로 구현될 수 있다.Moreover, since the
도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 세 가지 전극조립체들의 수직 단면도들이 도시되어 있다.8 is a vertical cross-sectional view of three electrode assemblies according to further embodiments of the present invention.
먼저 도 8의 제 1 형태(i)를 참조하면, 전극조립체(400)는 제 3 분리막(406), 제 1 전극(410), 제 1 분리막(402), 제 2 전극(420), 제 2 분리막(404) 및 제 3 전극(430)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 8, the
도 8의 제 2 형태(ii)에 따른 전극조립체(500)는 제 1 전극(510), 제 1 분리막(502), 제 2 전극(520), 제 2 분리막(504), 제 3 전극(530) 및 제 4 분리막(508)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있다.The
도 8의 제 3 형태(iii)에 따른 전극조립체(600)는 제 3 분리막(606), 제 1 전극(610), 제 1 분리막(602), 제 2 전극(620), 제 2 분리막(604), 제 3 전극(630) 및 제 4 분리막(608)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어져 있다.The
이들 제 1 형태(i), 제 2 형태(ii) 및 제 3 형태(iii)에 도시된 전극조립체들(400, 500, 600)은 공통적으로, 최외곽에 위치하는 전극 상에 분리막이 추가로 부가되어 있는 구조로서, 침상 도체가 최외곽의 전극 방향에서 전극조립체를 관통할 때, 최외곽에 부가된 제 3 분리막이나 제 4 분리막이 침상도체를 따라 연신되면서 침상도체 표면을 감쌀 수 있다. 이러한 이유로 침상도체에 의해 상호 반대극성의 전극들, 예를 들어 제 1 전극과 제 2 전극, 또는 제 2 전극과 제 3 전극이 침상 도체를 통해 직접적으로 통전되는 것이 차단될 수 있다.The
이를 위해 최외곽에 부가되는 제 3 분리막과 제 4 분리막은 제 1 분리막이나 제 2 분리막 대비 상대적으로 두꺼운 두께로 이루어질 수 있으며, 상세하게는 제 1 분리막이나 제 2 분리막의 두께 대비 대략 1.5배에서 3배의 두께를 가질 수 있다.For this purpose, the third separator and the fourth separator, which are added to the outermost portion, may have a relatively thicker thickness than the first separator and the second separator. Specifically, the third separator and the fourth separator may have a thickness of about 1.5 to 3 It can have a thickness of double.
도 9 내지 도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 전극조립체들의 평면 모식도들이 도시되어 있다.9 to 11 are schematic plan views of electrode assemblies according to further embodiments of the present invention.
설명의 편의를 위하여, 전극조립체들(700, 800, 900)을 상부 또는 하부에서 바라볼 때, 전극조립체의 최외곽을 형성하는 분리막들(730, 830, 930)의 외주변을, 전극조립체의 평면 형상에 관여하는 외주변으로 설정하여 이하 상술하지만, 본 발명에서 분리막의 평면 형상은 전극과 동일한 바, 전극조립체의 평면 형상을 결정하는 외주변들을 전극의 외주변으로 이해하고 이를 이행할 수 있음은 물론이다. When the
이에, 도 9를 참조하면, 전극조립체(700)는 평면상으로 직선인 6개의 외주변들(701, 702, 703, 704, 705, 706)로 이루어진 다각형 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 9, the
이러한 외주변들(701, 702, 703, 704, 705, 706)은 인접한 외주변과 각각 90도 이상 내지 160도 미만의 각도로 연결되어 있으며, 이들이 연결된 형태는 비정형의 다각형 구조이다.The
전극조립체(700)는 또한 평면상으로 그것의 중심부를 경유하는 수직축(P-P')을 기준으로 대칭으로 이루어져 있으며, 수평축(H-H')을 기준으로는 상하 비대칭 구조로 이루어져 있다.The
전극조립체(700)의 제 1 전극 단자(710)와 제 2 전극 단자(720)는 동일한 외주변에서 나란히 돌출되어 있다.The
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체가 모식적으로 도시되어 있다. Fig. 10 schematically shows an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 전극조립체(800)는 평면상으로 직선인 8개의 외주변들(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808)로 이루어진 다각형 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 10, the
이러한 외주변들(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808)은 인접한 외주변과 각각 90도 이상 내지 150도 미만의 각도로 연결되어 있으며, 이들이 연결된 형태는 비정형의 다각형 구조이다.These
전극조립체(800)는 또한 평면으로 그것의 중심부를 경유하는 수직축(P-P')과 수평축(H-H')을 기준으로 좌우 및 상하 대칭으로 이루어져 있다.The
전극조립체(800)의 제 1 전극 단자(810)와 제 2 전극 단자(820)는 동일한 외주변에서 나란히 돌출되어 있다.The
도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극조립체가 모식적으로 도시되어 있다.11 schematically shows an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 전극조립체(900)는 평면상으로 직선인 7개의 외주변들(901, 902, 903, 904, 905, 906, 907)로 이루어진 다각형 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 11, the
이러한 외주변들(901, 902, 903, 904, 905, 906, 907)은 인접한 외주변과 각각 90도 이상 내지 180도 미만의 각도로 연결되어 있으며, 이들이 연결된 형태는 비정형의 다각형 구조이다.The
전극조립체(900)는 또한 평면상으로 그것의 중심부를 경유하는 수직축(P-P')을 기준으로 좌우 비대칭으로 이루어져 있으며, 수평축(H-H')을 기준으로도 상하 비대칭 구조로 이루어져 있다.The
또한, 전극조립체(900)의 제 1 전극 단자(910)와 제 2 전극 단자(920)는 서로 다른 외주면에서 외측으로 돌출되어 있다.The
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (19)
(a) 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 이들 전극 중 어느 하나 대비 평면적이 110% 내지 150%인 제 1 분리막을 개재하고, 제 1 전극과 제 2 전극 이상으로 돌출된 부위를 제외한 나머지 제 1 분리막과 전극들을 라미네이션(lamination) 시키는 과정;
(b) 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 이들 전극 중 어느 하나 대비 평면적이 110% 내지 150%인 제 2 분리막을 개재하고, 제 2 전극과 제 3 전극 이상으로 돌출된 부위를 제외한 제 2 분리막과 전극들을 라미네이션 시키는 과정;
(c) 제 1 분리막과 제 2 분리막 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변에 대해 30도 내지 60도의 각도를 이루면서 돌출되어 있는 외주변에 인접한 제 1 분리막과 제 2 분리막의 외주면들을 서로 라미네이션 시키는 과정;
(d) 상기 과정(c)의 전극 외주변에 대해 0도 내지 10도를 이루는 외주변이 제 1 분리막과 제 2 분리막에 형성되도록, 라미네이션된 외주면들을 커팅(cutting)하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.CLAIMS What is claimed is: 1. A method of fabricating an electrode assembly of an irregular structure consisting of at least six outer peripheries,
(a) a first separator interposed between the first electrode and the second electrode, the first separator having a plane area of 110% to 150% relative to any one of the electrodes, and a second separator interposed between the first electrode and the second electrode, A process of laminating the separator and electrodes;
(b) a second separator interposed between the second electrode and the third electrode having a plane area of 110% to 150% with respect to any one of the electrodes, and a second separator interposed between the second electrode and the third electrode, And laminating the electrodes;
(c) the outer peripheral surfaces of the first and second separation membranes adjacent to the outer periphery protruding from the outer peripheries of the first and second separation membranes at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the outer periphery of the adjacent electrodes, Lamination process;
(d) cutting the laminated outer circumferential surfaces so that outer peripheries of 0 to 10 degrees with respect to the outer periphery of the electrode in step (c) are formed in the first and second separation membranes;
≪ / RTI >
평면상으로 적어도 6개의 외주변들로 이루어진 비정형 전극들 n개(n≥3)가 n개, n-1개, 또는 n+1개의 분리막들과 함께 적층된 구조이고, 상기 분리막들 각각, 인접한 전극의 외주변들 이상으로 외향 돌출되도록 상기 전극의 평면적 대비 110% 내지 150%의 면적을 가지며;
분리막들 각각의 외주변들 중, 인접한 전극의 외주변에 대해 30도 내지 60도의 각도를 이루면서 돌출되어 있는 외주변에 인접한 분리막들의 외주면들이 서로 접합된 상태로 상기 전극의 외주변에 대해 0도 내지 10도를 이루도록 커팅된 구조의 접합 외주변을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.As an electrode assembly,
(N > = 3) composed of at least six outer peripheries on a plane are stacked together with n, n-1, or n + 1 separators, and each of the separators is adjacent Has an area of 110% to 150% of the area of the electrode so as to protrude outward beyond the outer peripheries of the electrode;
The outer peripheral surfaces of the separators adjacent to the outer periphery protruding from the outer peripheries of the respective separators at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the outer perimeter of the adjacent electrodes are bonded to each other at an angle of 0 deg. And an outer periphery of the junction of the structure cut to have a degree of ten degrees.
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