KR20210144145A - Electrode assembly and secondary battery including the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 안전성이 향상된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery including the same, and more particularly, to an electrode assembly having improved safety and a secondary battery including the same.
최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.Recently, an increase in the price of an energy source due to the depletion of fossil fuels, interest in environmental pollution is amplified, and the demand for an eco-friendly alternative energy source is becoming an indispensable factor for future life. Accordingly, research on various power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power is continuing, and power storage devices for using the generated energy more efficiently are also of great interest.
특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, many studies on batteries capable of meeting various needs are being conducted.
대표적으로 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, there is a high demand for lithium secondary batteries, such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries, which have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability.
또한, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다.In addition, depending on the shape of the battery case, the secondary battery consists of a cylindrical battery and a prismatic battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch-type battery in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. classified.
또한, 이차 전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 적층된 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. In addition, secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly having a structure in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are stacked.
대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리롤(Jelly Roll, 권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체 등을 들 수 있다. 최근에는, 상기 젤리롤형 전극조립체 및 스택형 전극조립체가 갖는 문제점을 해결하기 위해, 상기 젤리롤형과 스택형의 혼합 형태인 진일보한 구조의 전극조립체로서, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 단위 셀들을 분리필름 상에 위치시킨 상태에서 순차적으로 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체가 개발되었다.Typically, a jelly roll (winding type) electrode assembly in which a long sheet-shaped anode and anode are wound in a state in which a separator is interposed, and a plurality of cathodes and anodes cut in units of a predetermined size are interposed with a separator. and a stack-type (stack-type) electrode assembly, which is sequentially stacked in one state, and the like. Recently, in order to solve the problems of the jelly roll type electrode assembly and the stack type electrode assembly, it is an electrode assembly having an advanced structure, which is a mixed type of the jelly roll type and the stack type. A stack/folding electrode assembly having a structure in which the unit cells stacked in a state of being placed on a separation film are sequentially wound has been developed.
도 1은 종래의 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a state before a conventional electrode assembly is wound.
도 1을 참고하면, 이차 전지에 삽입되는 종래의 전극 조립체(10)는 제1 전극 시트(20), 제2 전극 시트(30) 및 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30) 사이에 개재된 분리막(40)을 포함한다. 아울러, 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)가 서로 접하는 것을 방지하기 위해, 제2 전극 시트(30) 아래에 분리막(40)이 추가 배치되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1 , a
여기서 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)는 각각 양극 시트 및 음극 시트에 해당할 수 있다.Here, the
제1 전극 시트(20) 상에는 활물질이 도포된 활물질층(22) 및 활물질이 도포되지 않은 무지부(23)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 금속 박판의 집전체에 활물질을 도포하여 활물질층(22)을 형성할 수 있고, 활물질을 도포하지 않고 상기 집전체의 일부를 노출시켜 무지부(23)를 형성할 수 있다. 이러한 무지부(23)에 제1 전극 탭(21)이 용접 등에 방법에 의해 접합될 수 있다.An
마찬가지로, 제2 전극 시트(30) 상에는 활물질이 도포된 활물질층(32) 및 활물질이 도포되지 않은 무지부(33)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 금속 박판의 집전체에 활물질을 도포하여 활물질층(32)을 형성할 수 있고, 활물질을 도포하지 않고 상기 집전체의 일부를 노출시켜 무지부(33)를 형성할 수 있다. 이러한 무지부(33)에 제2 전극 탭(31)이 용접 등에 방법에 의해 접합될 수 있다.Similarly, the
도 2는 도 1의 “A”부분을 xy 평면 상에서 바라본 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of a portion “A” of FIG. 1 viewed on the xy plane.
도 2를 참고하면, 제1 전극 탭(21)이 무지부(23)에 접합됨에 따라 제1 전극 탭(21)의 폭 방향(y축 방향)의 양 변에 단차 구조가 형성된다. 이러한 단차 구조로 인해, 제1 전극 시트(20), 제2 전극 시트(30) 및 분리막(40)이 권취되어 형성된 젤리롤 구조에서 무지부(23)의 집전체에 크랙 등이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 2 , as the
특히, 고용량 이차 전지를 개발하기 위해 음극에 실리콘 함량을 높이거나, 양극의 집전체의 두께를 낮추는 방향으로 개발이 진행 중이다. 이 때, 높은 실리콘 함량으로 인해 충, 방전 시 음극의 부피 팽창이 심해져, 양극 무지부에 부착된 양극 탭의 폭 방향 양 변에 응력이 집중될 수 있다. 이로 인해 양극 탭의 상기 양 변으로 인한 집전체의 크랙 발생이 더욱 심화될 수 있다. 크랙 발생은 상기 집전체의 절단으로 이어져 전극 조립체의 손상을 야기할 수 있다.In particular, in order to develop a high-capacity secondary battery, development is in progress in the direction of increasing the silicon content in the negative electrode or decreasing the thickness of the current collector of the positive electrode. At this time, due to the high silicon content, the volume expansion of the negative electrode during charging and discharging is severe, and stress may be concentrated on both sides of the positive electrode tab attached to the positive electrode uncoated region in the width direction. As a result, cracks in the current collector due to both sides of the positive electrode tab may be further aggravated. The crack generation may lead to cutting of the current collector, which may cause damage to the electrode assembly.
이에, 전극 탭의 단차 구조로 인한 집전체 손상의 문제점을 해결할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for a technology capable of solving the problem of damage to the current collector due to the step structure of the electrode tab.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전극 탭이 형성하는 단차 구조에 따른 집전체 손상의 문제점을 해결할 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an electrode assembly capable of solving a problem of damage to a current collector due to a step structure formed by an electrode tab, and a secondary battery including the same.
그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.However, the problems to be solved by the embodiments of the present invention are not limited to the above problems and may be variously expanded within the scope of the technical idea included in the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는, 집전체가 노출되어 형성된 무지부를 포함하는 전극 시트; 상기 무지부 상에 위치하는 본체부 및 상기 본체부로부터 외부로 연장된 외부 노출부를 포함하는 전극 탭; 및 상기 무지부와 상기 본체부 사이에 위치하는 제1 및 제2 경계 테이프를 포함한다. 상기 본체부는, 상기 무지부와 접합하는 접합부, 상기 접합부에서 일측으로 연장된 제1 연장부 및 상기 접합부에서 타측으로 연장된 제2 연장부를 포함한다. 상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 연장부 사이에 위치하고, 상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 연장부 사이에 위치한다.An electrode assembly according to an embodiment of the present invention includes: an electrode sheet including an uncoated region formed by exposing a current collector; an electrode tab including a body positioned on the uncoated part and an external exposed part extending outwardly from the body part; and first and second boundary tapes positioned between the uncoated portion and the body portion. The body portion includes a bonding portion bonding to the uncoated portion, a first extension portion extending from the bonding portion to one side, and a second extension portion extending from the bonding portion to the other side. The first boundary tape is positioned between the uncoated region and the first extension, and the second boundary tape is positioned between the uncoated region and the second extension.
상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 연장부의 일변 사이에 위치할 수 있고, 상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 연장부의 일변 사이에 위치할 수 있다.The first boundary tape may be positioned between the uncoated portion and one side of the first extension, and the second boundary tape may be positioned between the uncoated portion and one side of the second extension.
상기 제1 연장부의 일변과 상기 제2 연장부의 일변 사이의 길이는 상기 외부 노출부의 양변 사이의 길이보다 길 수 있다.A length between one side of the first extension and one side of the second extension may be longer than a length between both sides of the external exposed portion.
상기 전극 시트는 상기 집전체 상에 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층 및 제2 활물질층을 포함할 수 있고, 상기 무지부는 상기 제1 활물질층과 상기 제2 활물질층 사이에 위치할 수 있다.The electrode sheet may include a first active material layer and a second active material layer formed by coating an active material on the current collector, and the uncoated portion may be positioned between the first active material layer and the second active material layer.
상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 활물질층 사이의 경계를 덮도록 연장될 수 있다.The first boundary tape may extend to cover a boundary between the uncoated region and the first active material layer.
상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 활물질층 사이의 경계를 덮도록 연장될 수 있다.The second boundary tape may extend to cover a boundary between the uncoated region and the second active material layer.
상기 제1 경계 테이프 및 상기 제2 경계 테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first boundary tape and the second boundary tape may include at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 전극 조립체는 상기 본체부를 덮는 제1 보호 테이프를 더 포함할 수 있다.The electrode assembly may further include a first protective tape covering the main body.
상기 제1 보호 테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first protective tape may include at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 전극 시트의 일면에 상기 전극 탭이 위치할 수 있고, 상기 전극 조립체는 상기 전극 시트의 상기 일면과 대향하는 상기 전극 시트의 타면에 부착되는 제2 보호 테이프를 더 포함할 수 있다.The electrode tab may be positioned on one surface of the electrode sheet, and the electrode assembly may further include a second protective tape attached to the other surface of the electrode sheet opposite to the one surface of the electrode sheet.
상기 전극 시트의 상기 타면과 수직한 방향에서 바라봤을 때, 상기 제2 보호 테이프는 상기 본체부가 형성된 영역을 덮도록 위치할 수 있다.When viewed from a direction perpendicular to the other surface of the electrode sheet, the second protective tape may be positioned to cover an area in which the body part is formed.
상기 전극 시트는 복수로 형성될 수 있고, 상기 전극 조립체는 상기 전극 시트들 사이에 개재되는 분리막을 더 포함할 수 있으며, 상기 전극시트들 및 분리막이 권취되어 젤리롤 구조를 형성할 수 있다.The electrode sheet may be formed in plurality, and the electrode assembly may further include a separator interposed between the electrode sheets, and the electrode sheets and the separator may be wound to form a jelly roll structure.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전극 탭의 양 변 아래에 위치하는 경계 테이프를 통해 집전체의 손상을 방지할 수 있다.According to embodiments of the present invention, damage to the current collector may be prevented through the boundary tape positioned under both sides of the electrode tab.
또한, 전극 탭에 연장부를 형성함으로써 전극 탭이 집전체에 접합되기 위한 영역 확보가 용이하여 제조 공정성을 향상시킬 수 있다.In addition, by forming the extension portion on the electrode tab, it is easy to secure a region for bonding the electrode tab to the current collector, thereby improving manufacturing processability.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 종래의 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 “A”부분을 xy 평면 상에서 바라본 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 “B”부분을 xy 평면 상에서 바라본 평면도이다.
도 5는 도 4의 절단선 C-C’을 따라 자른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 제1 및 제2 경계 테이프를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 6의 절단선 D-D’를 따라 자른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제1 보호 테이프를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2 보호 테이프를 설명하기 위한 평면도이다.1 is an exploded perspective view showing a state before a conventional electrode assembly is wound.
FIG. 2 is a plan view of a portion “A” of FIG. 1 viewed on the xy plane.
3 is an exploded perspective view illustrating an electrode assembly according to an embodiment of the present invention before being wound.
4 is a plan view of the portion “B” of FIG. 3 viewed on the xy plane.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line C-C' of FIG. 4 .
6 is a plan view illustrating first and second boundary tapes according to a modified embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the cutting line D-D' of FIG. 6 .
8 is a plan view illustrating a first protective tape according to another embodiment of the present invention.
9 is a plan view illustrating a second protective tape according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, various embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 “상에” 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 “위에” 또는 “상에” 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it includes not only cases where it is “directly on” another part, but also cases where another part is in between. . Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, to be "on" or "on" the reference part means to be located above or below the reference part, and it means to be located "on" or "on" the direction opposite to gravity. no.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.In addition, throughout the specification, when referring to "planar", it means when the target part is viewed from above, and "in cross-section" means when viewed from the side when a cross-section of the target part is vertically cut.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 권취되기 전 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 “B”부분을 xy 평면 상에서 바라본 평면도이며, 도 5는 도 4의 절단선 C-C’을 따라 자른 단면도이다.3 is an exploded perspective view showing an electrode assembly according to an embodiment of the present invention before being wound, FIG. 4 is a plan view of a portion “B” of FIG. 3 viewed on an xy plane, and FIG. 5 is a cut line of FIG. It is a cross-sectional view taken along C-C'.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 전극 시트(200, 300) 및 전극 시트(200, 300) 사이에 개재된 분리막(400)을 포함할 수 있다. 젤리롤 형태로 권취되었을 때, 전극 시트(300) 아래에 분리막(400)이 추가 배치되는 것이 바람직하다. 3 to 5 , the
전극 시트(200, 300)는 제1 전극 시트(200)와 제2 전극 시트(300)를 포함할 수 있고, 제1 전극 시트(200)와 제2 전극 시트(300)는 양극 시트와 음극 시트 중 하나에 각각 해당할 수 있다. 이하에서는, 제1 전극 시트(200)를 기준으로 설명하도록 한다.The
본 실시예에 따른 전극 조립체(100)는, 집전체가 노출되어 형성된 무지부(230)를 포함하는 전극 시트(200) 및 무지부(230)에 접합되는 전극 탭(210)을 포함한다. 전극 탭(210)은 무지부(230) 상에 위치하는 본체부(211) 및 본체부(211)로부터 외부로 연장된 외부 노출부(212)를 포함한다. 또한, 본 실시예에 따른 전극 조립체(100)는 무지부(230)와 본체부(211) 사이에 위치하는 제1 및 제2 경계 테이프(510, 520)을 포함한다. The
구체적으로, 본체부(211)는, 무지부(230)와 접합하는 접합부(211c), 접합부(211c)에서 일측으로 연장된 제1 연장부(211a) 및 접합부(211c)에서 타측으로 연장된 제2 연장부(211b)를 포함한다. 상기 일측과 상기 타측은, 도 4에서의 y축 방향과 -y축 방향에 해당할 수 있다. 즉, 접합부(211c)를 기준으로, 제1 연장부(211a)와 제2 연장부(211b)는 외부 노출부(212)의 연장 방향(x축 방향)과 수직한 방향으로 연장될 수 있다.Specifically, the
금속 박판의 집전체에 활물질을 도포하여 활물질층(221, 222)을 형성할 수 있고, 활물질을 도포하지 않고 상기 집전체의 일부를 노출시켜 무지부(230)를 형성할 수 있다. 이러한 무지부(230)에 전극 탭(210), 특히 본체부(211)의 접합부(211c)가 용접 등에 방법에 의해 접합될 수 있다. The active material layers 221 and 222 may be formed by applying an active material to the current collector of the thin metal plate, and the
이 때, 제1 경계 테이프(510)는 무지부(230)와 제1 연장부(211a) 사이에 위치하고, 제2 경계 테이프(520)는 무지부(230)와 제2 연장부(211b) 사이에 위치한다. 보다 구체적으로는, 제1 경계 테이프(510)는 무지부(230)와 제1 연장부(211a)의 일변 사이에 위치할 수 있고, 제2 경계 테이프(520)는 무지부(230)와 제2 연장부(211b)의 일변 사이에 위치할 수 있다. 제1 연장부(211a)의 일변은 본체부(211)를 구성하는 변 중 y축 방향의 변에 해당할 수 있고, 제2 연장부(211b)의 일변은 본체부(211)를 구성하는 변 중 -y축 방향의 변에 해당할 수 있다.In this case, the
도 1 및 도 2에 나타난 종래의 전극 조립체(10)의 경우, 상술한 바 대로, 제1 전극 탭(21)이 형성하는 단차 구조로 인해 무지부(23)의 집전체에 크랙 등이 발생할 수 있다. 특히, 제1 전극 시트(20)가 권취되는 방향을 고려했을 때 제1 전극 탭(21)의 폭 방향(y축 방향)의 양 변이 형성하는 단차 구조가 크랙 형성의 주요 원인이 될 수 있다. In the case of the
이에, 본 실시예에 따르면, 무지부(230)와 제1 연장부(211a)의 일변 사이 및 무지부(230)와 제2 연장부(211b)의 일변 사이에 각각 제1 및 제2 경계 테이프(510, 520)가 위치함으로써, 전극 탭(210)의 양 변의 단차 구조에 의해 가해질 수 있는 응력을 완화할 수 있다. 따라서, 무지부(230)의 집전체에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. Accordingly, according to the present embodiment, the first and second boundary tapes are respectively between the
이러한 제1 경계 테이프(510) 및 제2 경계 테이프(520)는 각각 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Each of the
한편, 본 발명의 비교예로써, 전극 탭이 연장되는 영역 없이 일자 형태로 구성될 수 있고, 일자 형태의 전극 탭 중 무지부와 접합되는 접합부의 변들 아래에 경계 테이프가 형성될 있다. 보통 전극 탭은 그 폭이 얇게 형성되는 것이 일반 적이다. 일례로 전극 탭의 폭은 4mm 내지 5mm일 수 있다. 이렇게 얇은 폭을 갖는 전극 탭에 대해 별도의 연장부를 마련하지 않고 접합부의 변들 아래에 테이프를 구성하는 것은 제조 공정상 어려움이 있을 수 밖에 없고, 테이프가 접합부의 변들 아래에 정확하게 위치하지 못해 크랙 방지에 큰 효과가 없을 수 있다. 또한, 접합부가 무지부에 접합되기 위한 용접 영역이 충분히 확보되기 어렵다.On the other hand, as a comparative example of the present invention, the electrode tab may be configured in a straight shape without an extended region, and boundary tapes may be formed under sides of a junction part bonded to the uncoated part among the straight electrode tabs. In general, electrode tabs are generally formed to have a thin width. For example, the width of the electrode tab may be 4 mm to 5 mm. It is inevitably difficult in the manufacturing process to configure the tape under the sides of the junction without providing a separate extension part for the electrode tab having such a thin width, and the tape cannot be accurately positioned under the sides of the junction to prevent cracks. It may not have much effect. In addition, it is difficult to sufficiently secure a welding area for the joint portion to be joined to the uncoated portion.
이와 달리, 본 실시예에 따른 전극 탭(210)은 접합부(211c)의 서로 대향하는 일측과 타측으로 연장된 제1 연장부(211a) 및 제2 연장부(211b)를 포함하여 상기 비교예가 갖는 문제를 해결하고자 하였다. 즉, 제1 연장부(211a)의 일변과 제2 연장부(211b)의 일변 사이의 길이가 외부 노출부(212)의 양변 사이의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 일례로 제1 연장부(211a)의 일변과 제2 연장부(211b)의 일변 사이의 길이가 외부 노출부(212)의 양변 사이의 길이의 1.2배 내지 1.5배일 수 있다. 이에 따라, 제1 경계 테이프(510)와 제2 경계 테이프(520)를 단차 구조를 형성하는 본체부(211)의 양 변 아래에 정확하게 위치시킬 수 있다. 즉, 제조 공정성이 향상되고 크랙 방지 효과를 쉽게 구현할 수 있다. 또한, 접합부(211c)의 영역을 줄일 필요가 없어 충분한 용접 영역을 확보할 수 있다.On the contrary, the
이하에서는 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the first and
도 6은 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 제1 및 제2 경계 테이프를 설명하기 위한 평면도이고, 도 7은 도 6의 절단선 D-D’를 따라 자른 단면도이다. 구체적으로 도 6은 도 4에서와 같이 xy 평면 상에서 전극 탭(210)을 바라본 모습을 나타낸다.6 is a plan view for explaining the first and second boundary tapes according to a modified embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the cutting line D-D' of FIG. 6 . Specifically, FIG. 6 shows a view of the
도 6 및 도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 시트는 집전체 상에 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층(221) 및 제2 활물질층(222)을 포함할 수 있고, 무지부(230)가 제1 활물질층(221) 및 제2 활물질층(222) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 무지부(230)가 전극 시트의 양 단부로부터 이격되어 형성될 수 있다.6 and 7 , the electrode sheet according to the present embodiment may include a first
이 때, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 제1 경계 테이프(510a)는 무지부(230)와 제1 활물질층(221) 사이의 경계를 덮도록 연장될 수 있고, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 제2 경계 테이프(520a)는 무지부(230)와 제2 활물질층(222) 사이의 경계를 덮도록 연장될 수 있다.At this time, the
집전체 상에 활물질을 도포하여 활물질층(221, 222)을 형성함에 있어, 무지부(230)와 제1 활물질층(221) 사이의 경계와 무지부(230)와 제2 활물질층(222) 사이의 경계는 활물질 도포의 시작 부분이나 끝 부분에 해당할 수 있다. 활물질 도포의 시작 부분이나 끝 부분은 활물질의 도포가 불균일하게 이루어질 수 있고, 활물질의 도포가 불균일하게 이루어진 부분은 전기 화학 반응이 불안정할 수 있다. 이에 본 실시예에 따른 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)가 활물질 도포의 시작 부분이나 끝 부분을 덮음으로써, 이를 미반응 구역으로 만들 수 있다. 따라서, 활물질층(221, 222)을 통한 전기 화학 반응을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.In forming the active material layers 221 and 222 by coating the active material on the current collector, the boundary between the
상기와 같은 미반응 구역을 형성하기 위해 제1 경계 테이프(510a)는 무지부(230)와 제1 활물질층(221) 사이의 경계를 모두를 덮고, 제2 경계 테이프(520a)는 무지부(230)와 제2 활물질층(222) 사이의 경계 모두를 덮는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)의 세로 길이가 전극 시트의 높이 방향(x축 방향)의 길이에 대응하는 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 도 6에는 설명의 편의를 위해 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)의 세로 길이가 전극 시트의 높이 방향(x축 방향)의 길이보다 다소 짧게 도시되어 있으나, 상술한 바대로 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)가 상기 경계들을 모두 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.In order to form the unreacted region as described above, the
도 6 및 도 7 등에는 무지부(230)가 제1 활물질층(221) 및 제2 활물질층(222) 사이, 즉 전극 시트의 양 단부로부터 이격되어 위치한 것이 도시되어 있으나, 본 실시예에 따른 무지부의 위치는 이에 제한되지 않고 전극 시트(200)의 일 단부와 접하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 무지부의 어느 한쪽에만 활물질층이 형성될 수 이다. 이 때, 활물질층을 덮는 변형된 실시예에 따른 경계 테이프는 전극 탭의 한 변에만 형성될 수 있다. 6 and 7 show that the
이하에서는 도 8을 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제1 보호 테이프(610)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the first
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제1 보호 테이프를 설명하기 위한 평면도이다. 구체적으로, 도 8은 도 4에서와 같이 xy 평면 상에서 전극 탭(210)을 바라본 모습을 나타낸다.8 is a plan view illustrating a first protective tape according to another embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 8 shows a view of the
도 8을 참고하면, 본 실시예에 따른 전극 조립체는 전극 탭(210)의 본체부(211)를 덮는 제1 보호 테이프(610)를 더 포함할 수 있다. 이러한 제1 보호 테이프(610)는 본체부(211)의 전체를 모두 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 8 , the electrode assembly according to the present embodiment may further include a first
상술한 바 대로, 본 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극 시트(200, 300) 및 분리막(400)이 권취되어 젤리롤 구조를 형성할 수 있다. 젤리롤 구조에서, 전극 탭(210)의 본체부(211)의 변들이 형성하는 단차 구조는 본체부(211)가 부착된 무지부(230)의 집전체만 아니라 다른 전극 시트나 분리막에 까지 손상을 가할 수 있다. 따라서, 본체부(211)를 덮는 제1 보호 테이프(610)를 마련하여, 본체부(211)의 변들이 형성하는 단차 구조에 의한 손상을 최소화하고자 하였다. 이러한 제1 보호 테이프(610)는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.As described above, in the electrode assembly according to the present embodiment, the
한편, 제1 보호 테이프(610)가 본체부(211)에 부착될 때, 활물질층(221, 222)을 덮는 제1 및 제2 경계 테이프(510a, 520a)뿐만 아니라 도 3 내지 도 5에 도시된 제1 및 제2 경계 테이프(510, 520)가 적용될 수 있음을 물론이다.Meanwhile, when the first
이하에서는, 도 9를 참고하여, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2 보호 테이프(620)에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the second
도 9은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제2 보호 테이프를 설명하기 위한 평면도이다. 구체적으로, 도 9은 도 4와 달리 전극 시트(200) 중 전극 탭(210)이 부착된 일면과 대향하는 타면을 xy 평면 상에서 바라본 모습을 나타낸다. 9 is a plan view illustrating a second protective tape according to another embodiment of the present invention. Specifically, unlike FIG. 4 , FIG. 9 shows the other surface of the
도 9를 참고하면, 전극 시트(200)의 일면에 전극 탭(210)이 위치하는데, 전극 시트(200)의 상기 일면에 대향하는 전극 시트(200)의 타면에 제2 보호 테이프(620)가 부착될 수 있다. 특히, 전극 시트(200)의 상기 타면과 수직한 방향에서 바라봤을 때 제2 보호 테이프(620)는 본체부(211)가 형성된 영역을 덮도록 위치하는 것이 바람직하다. 상술한 바 대로, 본 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극 시트(200, 300) 및 분리막(400)이 권취되어 젤리롤 구조를 형성할 수 있는데, 전극 시트(200)의 상기 타면에 본체부(211)와 대응하는 제2 보호 테이프(620)를 부착하여 다른 전극 시트(300)나 분리막(400)에 가해지는 응력이나 손상을 최소화할 수 있다. 이러한 제2 보호 테이프(620)는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , an
한편, 용접을 통해 전극 탭(210)을 접합시키기 위해 전극 탭(210)이 부착되는 전극 시트(200)의 상기 일면뿐만 아니라 전극 시트(200)의 상기 타면도 도시된 바와 같이 활물질을 도포하지 않고 집전체를 노출시켜 무지부(230)를 형성함이 바람직하다. On the other hand, in order to bond the
이때, 도시된 바와 같이, 제2 보호 테이프(620)가 무지부(230)와 제1 활물질층(221) 사이의 경계 및 무지부(230)와 제2 활물질층(222) 사이의 경계를 덮도록 연장될 수 있다. 제2 보호 테이프(620)가 활물질 도포의 시작 부분이나 끝 부분, 즉 활물질의 불균일 도포 부분을 덮음으로써, 이를 미반응 구역으로 만들어 활물질층(221, 222)을 통한 전기 화학 반응을 보다 안정적으로 유지할 수 있다. 도 9에는 제2 보호 테이프(620)의 세로 길이가 전극 시트의 높이 방향(x축 방향)의 길이 보다 다소 짧게 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 제2 보호 테이프(620)가 상기 경계들을 모두 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, as shown, the second
한편, 도 3을 다시 참고하면, 제2 전극 시트(300)에 활물질층(320) 및 무지부(330)가 형성될 수 있고, 무지부(330)에 전극 탭(310)이 접합될 수 있으며, 무지부(330)와 전극 탭(310) 사이에 제1 및 제2 경계 테이프(510, 520)가 위치할 수 있다. 즉, 제1 전극 시트(200) 및 이에 접합된 전극 탭(210)과 상호 동일 내지 유사한 구조가 제2 전극 시트(300) 및 이에 접합된 전극 탭(310)에 적용될 수 있다. 자세한 내용은 제1 전극 시트(200)를 기준으로 설명한 내용과 중복이므로 생략하도록 한다.Meanwhile, referring again to FIG. 3 , the
한편, 상술한 바대로, 본 실시예에 따른 전극 조립체는, 전극 시트(200, 300) 및 분리막(400)이 권취되어 젤리롤 구조를 형성할 수 있는데, 젤리롤 구조에서 전극 탭의 단차 구조에 기인한 집전체의 손상이 심화될 수 있다. 따라서, 본 실시예들에 따른 제1 및 제2 경계 테이프나 제1 및 제2 보호 테이프가 젤리롤 구조의 전극 조립체에 적용될 때, 집전체의 손상 방지 효과가 보다 명확히 구현될 수 있다.Meanwhile, as described above, in the electrode assembly according to the present embodiment, the
구체적으로 도시하지 않았으나, 본 실시예들에 따른 전극 조립체는 전해액과 함께 전지 케이스에 수납되어 이차 전지를 형성할 수 있으며, 전지 케이스는 원통형 또는 각형 케이스일 수 있다. Although not specifically illustrated, the electrode assembly according to the present embodiments may be accommodated in a battery case together with an electrolyte to form a secondary battery, and the battery case may be a cylindrical or prismatic case.
이러한 이차 전지는 다양한 디바이스에 적용될 수 있다. 구체적으로는, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 등의 운송 수단에 적용될 수 있으나 이에 제한되지 않고 이차 전지를 사용할 수 있는 다양한 디바이스에 적용 가능하다.Such a secondary battery may be applied to various devices. Specifically, it may be applied to transportation means such as an electric bicycle, an electric vehicle, a hybrid, etc., but is not limited thereto and may be applied to various devices that can use a secondary battery.
본 실시예에서 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있다.In this embodiment, terms indicating directions such as front, back, left, right, up, and down are used, but these terms are for convenience of explanation only, and may vary depending on the position of the object or the position of the observer. .
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
100: 전극 조립체
200: 전극 시트
211a: 제1 연장부
211b: 제2 연장부
211c: 접합부
510: 제1 경계 테이프
520: 제2 경계 테이프100: electrode assembly
200: electrode sheet
211a: first extension
211b: second extension
211c: junction
510: first boundary tape
520: second boundary tape
Claims (13)
상기 무지부 상에 위치하는 본체부 및 상기 본체부로부터 외부로 연장된 외부 노출부를 포함하는 전극 탭; 및
상기 무지부와 상기 본체부 사이에 위치하는 제1 및 제2 경계 테이프를 포함하고,
상기 본체부는, 상기 무지부와 접합하는 접합부, 상기 접합부에서 일측으로 연장된 제1 연장부 및 상기 접합부에서 타측으로 연장된 제2 연장부를 포함하며,
상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 연장부 사이에 위치하고,
상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 연장부 사이에 위치하는 전극 조립체.an electrode sheet including an uncoated region formed by exposing a current collector;
an electrode tab including a body positioned on the uncoated part and an external exposed part extending outwardly from the body part; and
and first and second boundary tapes positioned between the uncoated portion and the body portion,
The body part includes a junction part joined to the uncoated part, a first extension part extending to one side from the junction part, and a second extension part extending from the junction part to the other side,
the first boundary tape is positioned between the uncoated part and the first extension part;
The second boundary tape is positioned between the uncoated portion and the second extended portion.
상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 연장부의 일변 사이에 위치하고,
상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 연장부의 일변 사이에 위치하는 전극 조립체.In claim 1,
The first boundary tape is positioned between the uncoated part and one side of the first extension part,
The second boundary tape is positioned between the uncoated portion and one side of the second extension portion.
상기 제1 연장부의 일변과 상기 제2 연장부의 일변 사이의 길이는 상기 외부 노출부의 양변 사이의 길이보다 긴 전극 조립체.In claim 1,
A length between one side of the first extension part and one side of the second extension part is longer than a length between both sides of the external exposure part.
상기 전극 시트는 상기 집전체 상에 활물질이 도포되어 형성된 제1 활물질층 및 제2 활물질층을 포함하고,
상기 무지부는 상기 제1 활물질층과 상기 제2 활물질층 사이에 위치하는 전극 조립체.In claim 1,
The electrode sheet includes a first active material layer and a second active material layer formed by coating an active material on the current collector,
The uncoated portion is an electrode assembly positioned between the first active material layer and the second active material layer.
상기 제1 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제1 활물질층 사이의 경계를 덮도록 연장되는 전극 조립체.In claim 4,
The first boundary tape extends to cover a boundary between the uncoated region and the first active material layer.
상기 제2 경계 테이프는 상기 무지부와 상기 제2 활물질층 사이의 경계를 덮도록 연장되는 전극 조립체.In claim 4,
The second boundary tape extends to cover a boundary between the uncoated region and the second active material layer.
상기 제1 경계 테이프 및 상기 제2 경계 테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함하는 전극 조립체.In claim 1,
The first boundary tape and the second boundary tape may include at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 본체부를 덮는 제1 보호 테이프를 더 포함하는 전극 조립체.In claim 1,
The electrode assembly further comprising a first protective tape covering the body portion.
상기 제1 보호 테이프는 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 중 적어도 하나를 포함하는 전극 조립체.In claim 8,
The first protective tape may include at least one of polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), and polypropylene (PP).
상기 전극 시트의 일면에 상기 전극 탭이 위치하고,
상기 전극 시트의 상기 일면과 대향하는 상기 전극 시트의 타면에 부착되는 제2 보호 테이프를 더 포함하는 전극 조립체.In claim 1,
The electrode tab is positioned on one surface of the electrode sheet,
The electrode assembly further comprising a second protective tape attached to the other surface of the electrode sheet opposite to the one surface of the electrode sheet.
상기 전극 시트의 상기 타면과 수직한 방향에서 바라봤을 때, 상기 제2 보호 테이프는 상기 본체부가 형성된 영역을 덮도록 위치하는 전극 조립체.In claim 10,
When viewed from a direction perpendicular to the other surface of the electrode sheet, the second protective tape is positioned to cover an area in which the body part is formed.
상기 전극 시트는 복수로 형성되고,
상기 전극 시트들 사이에 개재되는 분리막을 더 포함하며,
상기 전극시트들 및 분리막이 권취되어 젤리롤 구조를 형성하는 전극 조립체.In claim 1,
The electrode sheet is formed in plurality,
Further comprising a separator interposed between the electrode sheets,
An electrode assembly in which the electrode sheets and the separator are wound to form a jelly roll structure.
A secondary battery comprising the electrode assembly according to claim 1 .
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |