KR20230125669A - Electrode Assembly Provided With a Venting Gas Adsorption Unit and Battery Cell Including It - Google Patents
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Abstract
본 발명은 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것으로, 일측면에 제1 전극 활물질이 코팅된 제1 코팅층과 제1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제1 미코팅부가 형성된 제1 전극 집전체, 일측면에 제2 전극 활물질이 코팅된 제2 코팅층이 형성된 제2 전극 집전체 및 상기 일측면은 상기 제1 전극 집전체의 제1 코팅층과 제1 미코팅부를 향하고, 타측면은 상기 제2 전극 집전체의 제2 코팅층을 향하도록 상기 제1 전극 집전체와 제2 전극 집전체 사이에 위치하는 제1 분리막을 포함하되, 상기 제1 분리막 일측면에는 상기 제1 미코팅부와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly having a venting gas adsorption member and a battery cell including the same, wherein a first coating layer coated with a first electrode active material and a first uncoated portion not coated with the first electrode active material are formed on one side thereof. A second electrode current collector having a second coating layer coated with a second electrode active material formed on one side of the first electrode current collector, and the one side faces the first coated layer and the first uncoated portion of the first electrode current collector, and A side surface includes a first separator positioned between the first electrode current collector and the second electrode current collector so as to face the second coating layer of the second electrode current collector, and one side of the first separator is coated with the first uncoated film. It relates to an electrode assembly provided with a venting gas adsorption member, characterized in that a first gas adsorption member is provided at a position corresponding to the portion, and a battery cell including the same.
Description
본 발명은 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것으로, 구체적으로 전극조립체에 벤팅 가스 흡착부재가 구비되어 있어 전지 셀 내에서 가스 발생 시 벤팅 가스를 흡착할 수 있는 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly having a venting gas adsorbing member and a battery cell including the same, and specifically, the venting gas adsorbing member is provided in the electrode assembly so that the venting gas can be adsorbed when gas is generated in the battery cell. It relates to an electrode assembly having a gas adsorption member and a battery cell including the same.
최근 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발로 인해 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차전지에 관한 수요가 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기, 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차 등에 사용되는 등 일상생활에 밀접하게 사용되고 있다. Demand for secondary batteries capable of storing electrical energy produced due to the development of alternative energy due to air pollution and energy depletion due to the use of fossil fuels has recently increased. Secondary batteries capable of charging and discharging are closely used in daily life, such as being used in mobile devices, electric vehicles, hybrid electric vehicles, and the like.
현대사회에서 필수불가결하게 사용되고 있는 각종 전자기기의 에너지원으로 사용되고 있는 이차전지는 모바일 기기의 사용량 증가 및 복잡화, 전기 자동차 등의 개발로 인해 요구되는 용량이 증가되고 있다. 사용자의 수요를 충족시키기 위해 소형 기기에는 다수의 전지 셀을 배치하고 있으나, 자동차 등에는 다수개의 전지 셀을 전기적으로 연결하는 전지 모듈 또는 이러한 전지 모듈을 다수 구비한 전지 팩이 사용된다.Secondary batteries, which are used as an energy source for various electronic devices indispensably used in modern society, are increasing in capacity due to the increase in usage and complexity of mobile devices and the development of electric vehicles. A plurality of battery cells are disposed in small devices to meet user demand, but a battery module electrically connecting a plurality of battery cells or a battery pack having a plurality of such battery modules is used in automobiles and the like.
한편, 전지 셀은 노화 및 충방전 등으로 인해 내부에서 전해질과 반응하여 가스가 발생할 수 있고 이러한 가스는 전지 셀 내부에 쌓여 용량 저하 및 리튬 석출 등의 문제를 발생시킬 수 있다.On the other hand, the battery cell may react with the electrolyte inside due to aging, charging and discharging, etc. to generate gas, and this gas may accumulate inside the battery cell and cause problems such as capacity reduction and lithium precipitation.
도 1은 종래기술에 따른 전극 어셈블리를 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래기술에 따른 전극 어셈블리(10)는 양극 집전체(21)와 양극 활물질층(22)으로 이루어진 양극(20), 음극 집전체(31)와 음극 활물질층(33)으로 이루어진 음극(30) 및 양극(20)과 음극(30) 사이에 위치하는 코팅층(40)을 포함하여 구성된다.1 is a cross-sectional view showing an electrode assembly according to the prior art. As shown in FIG. 1, the electrode assembly 10 according to the prior art includes a positive electrode 20 composed of a positive electrode current collector 21 and a positive electrode active material layer 22, a negative electrode current collector 31 and a negative electrode active material layer 33 ) It is configured to include a cathode 30 made of and a coating layer 40 positioned between the anode 20 and the cathode 30.
도 1에서 도시한 바와 같이 종래기술에 따른 전극 어셈블리에서 코팅층(40)은 가스 흡착성 무기입자를 포함하고 있어 전지 셀 내부에서 발생하는 벤팅 가스를 흡착할 수 있다.As shown in FIG. 1 , in the electrode assembly according to the prior art, the coating layer 40 includes gas adsorbing inorganic particles, and thus can adsorb venting gas generated inside the battery cell.
하지만, 코팅층(40)은 양극(20)과 음극(30) 사이에 개재되어 부피가 증가하게 되고, 이로 인해 에너지 밀도가 감소하여 전지의 성능이 저하된다는 문제점이 있다.However, the coating layer 40 is interposed between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 and increases in volume, thereby reducing energy density and deteriorating battery performance.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에서는 전극조립체의 부피가 증가하지 않으면서 전지 셀 내부에서 발생하는 벤팅 가스를 흡수할 수 있는 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide an electrode assembly capable of absorbing a venting gas generated inside the battery cell without increasing the volume of the electrode assembly and a battery cell including the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극 조립체는, 일측면에 제1 전극 활물질이 코팅된 제1 코팅층(110)과 제1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제1 미코팅부(120)가 형성된 제1 전극 집전체(100); 일측면에 제2 전극 활물질이 코팅된 제2 코팅층(210)이 형성된 제2 전극 집전체(200); 및 상기 일측면은 상기 제1 전극 집전체(100)의 제1 코팅층(110)과 제1 미코팅부(120)를 향하고, 타측면은 상기 제2 전극 집전체(200)의 제2 코팅층(210)을 향하도록 상기 제1 전극 집전체(100)와 제2 전극 집전체(200) 사이에 위치하는 제1 분리막(300);을 포함하되, 상기 제1 분리막(300) 일측면에는 상기 제1 미코팅부(120)와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재(310)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an electrode assembly having a venting gas adsorption member according to the present invention includes a
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 제2 전극 집전체(200) 일측면에는 제2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제2 미코팅부(220)가 더 형성되며, 상기 제1 분리막(300) 타측면에는 상기 제2 미코팅부(120)와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재(310)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, a second
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 가스 흡착부재(310)의 높이는 상기 제1 코팅층(110)의 높이 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode assembly of the present invention, the height of the first
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 가스 흡착부재(310)의 폭은 상기 제1 미코팅부(120)의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, the width of the first
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 가스 흡착부재(310)는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, the first
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 전극 집전체(100)의 타측면에는 제1 전극 활물질이 코팅된 제3 코팅층(130)과 제1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제3 미코팅부(240)가 더 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, on the other side of the first electrode
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제2 전극 집전체(200)의 타측면에는 제2 전극 활물질이 코팅된 제4 코팅층(230)과 제2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제4 미코팅부(240)가 더 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, on the other side of the second electrode
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 전극 집전체(100) 타측면 상부 및 상기 제2 전극 집전체(200) 타측면 하부에는 제2 분리막(400)이 각각 위치하되, 상기 제2 분리막(400)에는 상기 제3 미코팅부(140)와 상기 제4 미코팅부(240)에 대응되는 위치에 제2 가스 흡착부재(410)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, the
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제2 가스 흡착부재(410)의 높이는 상기 제3 코팅층(130)의 높이 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode assembly of the present invention, the height of the second
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제2 가스 흡착부재(410)의 폭은 상기 제3 미코팅부(140)의 폭 이하인 것을 특징으로 한다.Also, in the electrode assembly of the present invention, the width of the second
또한 본 발명의 전극 조립체에서, 상기 제1 전극 집전체(100)는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 및 소성 탄소 중 어느 하나이고, 상기 제2 전극 집전체(200)는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄-카드뮴 합금, 니켈, 티탄, 및 소성 탄소 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, in the electrode assembly of the present invention, the first electrode
또한 본 발명은 전술한 특징을 가진 전극 조립체를 포함하는 전지 셀일 수 있다.In addition, the present invention may be a battery cell including an electrode assembly having the above-described characteristics.
또한 본 발명은 전술한 전지 셀을 포함하는 전지 모듈일 수 있다.In addition, the present invention may be a battery module including the battery cell described above.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 의하면, 전극 집전체의 코팅층 인근에 미코팅부가 구비되며 이러한 미코팅부에는 발생한 가스를 흡착할 수 있는 가스 흡착부재가 위치하게 되어, 전지 성능이 저하되는 것을 방지하고 또 전지 안정성이 향상된다는 이점이 있다.As described above, according to the electrode assembly provided with the venting gas adsorption member according to the present invention and the battery cell including the same, an uncoated portion is provided near the coating layer of the electrode current collector, and the uncoated portion can adsorb the generated gas. There is an advantage in that a gas adsorption member capable of being used is positioned, preventing battery performance from deteriorating and improving battery stability.
또한 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 의하면, 가스 흡착부재가 코팅층 높이 이하로 구비되기 때문에 전극 조립체의 부피 증가 없이도 가스로 인한 피해를 방지할 수 있다는 이점이 있다. In addition, according to the electrode assembly provided with the venting gas adsorption member according to the present invention and the battery cell including the same, since the gas adsorption member is provided below the height of the coating layer, damage due to gas can be prevented without increasing the volume of the electrode assembly. there is
게다가, 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체 및 이를 포함하는 전지 셀에 의하면, 분리막에 형성된 가스 흡착 부재가 미코팅부에 위치함으로써, 진동 및 충격 등으로 인해 전극과 분리막의 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.In addition, according to the electrode assembly provided with the venting gas adsorption member according to the present invention and the battery cell including the same, the gas adsorption member formed on the separator is located in the uncoated portion, so that the position of the electrode and the separator is difficult due to vibration and shock. It has the advantage of being able to prevent distortion.
도 1은 종래기술에 따른 전극을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도이다.
도 3는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 분해한 단면도이다.
도 4는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 분해한 단면도이다.
도 7은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode according to the prior art.
2 is a perspective view showing an electrode assembly according to a first preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an exploded cross-sectional view of a state cut in the vertical direction along the line AA′ of FIG. 2 .
Figure 4 is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along the line A-A' of FIG.
5 is a perspective view showing an electrode assembly according to a second preferred embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded cross-sectional view of a state cut in a vertical direction along the line AA′ of FIG. 5 .
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A' of FIG. 5 in a vertical direction.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, an embodiment in which a person skilled in the art can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the detailed description of the operating principle of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts having similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only the case where it is directly connected, but also the case where it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, including a certain component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.
이하, 본 발명에 따른 벤팅 가스 흡착부재가 구비된 전극조립체에 관하여 첨부한 도면들을 참고하면 설명하기로 한다.Hereinafter, an electrode assembly equipped with a venting gas adsorption member according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도, 도 3는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 분해한 단면도이고, 도 4는 도 2의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다. 2 is a perspective view showing an electrode assembly according to a first preferred embodiment of the present invention, FIG. 3 is an exploded cross-sectional view of a state cut in the vertical direction along the line A-A' of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. It is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along line A-A'.
도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극조립체는 제1 전극 집전체(100), 제2 전극 집전체(200), 및 분리막(300)을 포함하여 구성된다.2 to 4, the electrode assembly according to a preferred embodiment of the present invention includes a first electrode
제1 전극 집전체(100)는 필름 형상으로, 제1 코팅층(110) 및 제1 미코팅부(120)를 포함하여 구성되며, 외부 도선으로부터 제공되는 전자를 전극 활물질에 공급하기 위한 중간 매질로서 역할을 하거나, 또는 반대로 전극 반응의 결과로서 생성된 전자를 모아서 외부 도선으로 흘려주는 전달자 역할을 한다.The first electrode
또한, 제1 전극 집전체(100)는 실제 전극 극판의 형상을 구현하는 데 있어서 중요한 구성재료로, 양극 집전체일 수 있다.In addition, the first electrode
양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 또 양극 활물질의 접착력을 높일 수 있도록, 표면에 미세한 요철을 형성하거나 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.The cathode current collector may generally have a thickness of 3 to 500 μm. It is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change to the battery. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon, nickel, or carbon on the surface of aluminum or stainless steel. A surface treated with titanium, silver, or the like may be used. In addition, in order to increase the adhesiveness of the cathode active material, it is possible to form fine irregularities on the surface, or in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous materials, foams, and non-woven fabrics.
제1 코팅층(110)은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합된 형태로 전극 집전체의 일측면에 형성될 수 있으며, 전극 활물질은 양극 활물질일 수 있다.The
양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 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 , LiNixMn2-xO4(0.01 ≤ x≤ 0.6) 등을 사용할 수 있다.The cathode active material may include layered compounds such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) or compounds substituted with 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 ; 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 ; Ni site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x MxO 2 , where M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x MxO 2 (Where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and x = 0.01-0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (Where M = Fe, Co, Ni, a lithium manganese composite oxide represented by Cu or Zn; LiMn 2 O 4 in which Li part of the formula is substituted with an alkaline earth metal ion; disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , LiNi x Mn 2-x O 4 (0.01 ≤ x ≤ 0.6), and the like can be used.
제1 미코팅부(120)는 제1 전극 집전체(100)의 일측면에 전극 활물질이 코팅되지 않은 부분이다. The first
이어서, 제2 전극 집전체(200)는 필름 형상으로, 제2 코팅층(210) 및 제2 미코팅부(220)를 포함하여 구성되며, 외부 도선으로부터 제공되는 전자를 전극 활물질에 공급하기 위한 중간 매질로서 역할을 하거나, 또는 반대로 전극 반응의 결과로서 생성된 전자를 모아서 외부 도선으로 흘려주는 전달자 역할을 한다.Subsequently, the second electrode
또한, 제2 전극 집전체(200)는 실제 전극 극판의 형상을 구현하는 데 있어서 중요한 구성재료로, 음극 집전체일 수 있다.In addition, the second electrode
음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 음극 집전체는 전술한 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 current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 μm. The negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. For example, it is formed on the surface of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, fired carbon, copper or stainless steel. A surface treated with carbon, nickel, tan, silver, or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like may be used. In addition, the anode current collector, like the above-mentioned cathode current collector, may form fine irregularities on the surface to enhance the bonding strength of the anode active material, and may be formed in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams, and nonwoven fabrics. can be used
제2 코팅층(210)은 전극 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합된 형태로 전극 집전체의 일측면에 형성될 수 있으며, 전극 활물질은 음극 활물질일 수 있다.The
음극 활물질은 예를 들어, 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 등이 사용될 수 있다.The negative active material may be, for example, 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': Al, B, P, Si, Groups 1, 2, and 3 elements of the periodic table, halogens; 0<x≤1;1≤y≤3; 1≤z≤8), etc. metal composite oxides; lithium metal; lithium alloy; silicon-based alloys; tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , metal oxides such as and Bi 2 O 5 ; conductive polymers such as polyacetylene; A Li-Co-Ni-based material or the like can be used.
제2 미코팅부(220)는 제2 전극 집전체(200)의 일측면에 전극 활물질이 코팅되지 않은 부분이다. The second
한편 양극 활물질이나 음극 활물질에는 도전재 및 바인더가 혼합되어 있을 수 있고, 필요에 따라서는 충진제를 더 첨가하기도 한다.Meanwhile, a conductive material and a binder may be mixed in the positive electrode active material or the negative electrode active material, and a filler may be further added if necessary.
도전재는 통상적으로 전극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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 typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the electrode active material. The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include 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 fibers and metal fibers; metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.
바인더는 전극 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 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 that assists in the bonding of the electrode active material and the conductive material and the bonding to the current collector, and is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the electrode 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 butyrene rubber, fluororubber, various copolymers, and the like.
또한 제1 전극 집전체(100) 및 제2 전극 집전체(200)에는 일측 방향으로 소정 길이 돌출되어 있는 전극 탭이 형성될 수 있다.In addition, electrode tabs protruding a predetermined length in one direction may be formed on the first electrode
여기서, 양극탭과 음극탭이 같은 방향으로 형성되어 있을 시에는 단방향 전극조립체, 일측 방향으로는 양극탭 그리고 타측 방향으로 음극탭이 형성되어 있는 양방향 전극조립체로 불린다.Here, when the positive electrode tab and the negative electrode tab are formed in the same direction, it is called a unidirectional electrode assembly, and a bidirectional electrode assembly in which a positive electrode tab is formed in one direction and a negative electrode tab is formed in the other direction.
다음으로 제1 분리막(300)은 필름형상으로, 일측면이 제1 전극 집전체(100)의 제1 코팅층(110)과 제1 미코팅부(120)를 향하고, 타측면이 제2 전극 집전체(200)의 제2 코팅층(120)과 제2 미코팅부(220)를 향하도록 제1 전극 집전체(100)와 제2 전극 집전체(200) 사이에 위치한다.Next, the
이러한 제1 분리막(300)은 제1 전극 집전체(100)와 제2 전극 집전체(200) 사이에 위치함으로써, 제1 전극 집전체(100)와 제2 전극 집전체(200)의 접촉으로 인한 쇼트(Short)를 방지하고, 리튬 이온의 이동만 가능하도록 하는 역할을 한다.The
여기서, 제1 분리막(300)은 일 예로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이중층, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌 삼중층, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 삼중층, 및 유기 섬유필터종이 중에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Here, the
제1 분리막(300)의 일측면에는 제1 미코팅부(120)와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재(310)가 구비되고, 타측면에는 제2 미코팅부(222)와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재(310)가 더 구비되어 있다.The first
제1 가스 흡착부재(310)는 가스를 흡착할 수 있는 소재로 이루어져 있어 전지 셀 내에서 발생하는 벤팅 가스를 흡수함으로써 전지의 성능 저하 방지 및 안정성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.Since the first
일 예로, 제1 가스 흡착부재(310)는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중 어느 하나 이상일 수 있다.For example, the first
또한 제1 가스 흡착부재(310)의 높이는 제1 코팅층(110)의 높이 이하이고, 제1 가스 흡착부재(310)의 폭은 제1 미코팅부(120)의 폭 이하로 형성되어, 전극 조립체의 부피 변화에 영향을 주지 않으면서 벤팅 가스로 인한 피해를 방지할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the height of the first
또한 제1 가스 흡착부재(310)는 분리막(300)과 일체형일 수 있으며, 제1 미코팅부(120) 및 제2 미코팅부(220)에 밀착되어 위치함으로써, 진동 및 충격 등으로 인해 전극과 분리막 간의 위치가 틀어지는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the first
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극조립체를 나타낸 사시도, 도 6은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 분해한 단면도이고, 도 7은 도 5의 A-A'선을 따라 수직방향으로 절단한 모습을 나타낸 단면도이다.5 is a perspective view showing an electrode assembly according to a second preferred embodiment of the present invention, FIG. 6 is an exploded cross-sectional view of a state cut in a vertical direction along the line A-A' of FIG. 5, and FIG. 7 is a view of FIG. It is a cross-sectional view showing a state cut in the vertical direction along line A-A'.
도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체는 제2 분리막(400)이 더 구비되며, 제1 전극 집전체(100)와 제2 전극 집전체(200)의 일부 구성을 제외하고는 도 2 내지 도 4에서 설명한 제1 실시예에 따른 전극 조립체와 동일하므로, 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.5 to 7, the electrode assembly according to the second embodiment of the present invention further includes a
본 발명의 제2 실시예에 따른 전극조립체는 제1 전극 집전체(100)의 타측면에는 제3 코팅층(130)과 제3 미코팅부(140), 제2 전극 집전체(200) 타측면에는 제4 코팅층(230)과 제4 미코팅부(240)가 추가로 형성되어 있고, 또 한 쌍의 제2 분리막(400)을 더 포함하고 있다.The electrode assembly according to the second embodiment of the present invention includes the
제3 코팅층(130)은 제1 전극 집전체(100)의 타측면에 형성되며, 전술한 제1 코팅층(200)의 구성과 동일하며, 제3 미코팅부(140)는 제1 전극 집전체(100)의 타측면에 형성되어 있다.The
제4 코팅층(230)은 제2 전극 집전체(200)의 타측면에 형성되며, 전술한 제2 코팅층(210)의 구성과 동일하며, 제4 미코팅부(240)는 제2 전극 집전체(200)의 타측면에 형성되어 있다.The
제1 전극 집전체(100) 타측면 상부와 제2 전극 집전체(200) 타측면 하부에 각각 위치하는 제2 분리막(400)은, 제3 미코팅부(140)와 제4 미코팅부(240)에 대응되는 위치에 각각 제2 가스 흡착부재(410)가 구비되어 있다.The
제2 가스 흡착부재(410)는 가스를 흡착할 수 있는 소재로 전술한 제1 가스 흡착부재(310)와 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Since the second
제2 가스 흡착부재(410)의 높이는 제3 코팅층(130)의 높이 이하이고, 제2 가스 흡착부재(410)의 폭은 제3 미코팅부(140)의 폭 이하로 형성되며, 따라서 부피증가 없이 벤팅 가스를 흡수할 수 있어 전지 성능 유지 및 리튬의 석출을 방지할 수 있어 안정성이 향상된다는 이점이 있다.The height of the second
또한 제2 실시예에 따른 전극 조립체는 제1 가스 흡착부재(310)와 함께 제2 가스 흡착부재(410)가 추가로 구비되어 있어, 전술한 제1 가스 흡착부재(310)만 형성된 제1 실시예 대비 흡착할 수 있는 가스 양이 증가한다는 이점이 있다.In addition, in the electrode assembly according to the second embodiment, the second
본 발명은 전술한 전극조립체를 포함하는 전지 셀일 수 있다. 또한 본 전지 셀이 수납된 전지 모듈일 수 있고, 상기 전지 모듈이 장착된 디바이스일 수 있는데, 예를 들어 디바이스는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 등과 같이 대용량의 전지를 포함하는 전자기기일 수 있다.The present invention may be a battery cell including the electrode assembly described above. In addition, the battery module may be a battery module in which the present battery cell is housed, or a device equipped with the battery module. can be a device.
또한 본 발명에서 전술한 전극조립체는 파우치형 전지 셀 및 각형 전지 셀 등 스택 타입의 전지 셀에 적용될 수 있으며, 전극 조립체가 말려 있는 와인딩(Winding) 타입의 전지 셀, 일 예로, 원통형 전지 셀에도 적용가능하다.In addition, the electrode assembly described above in the present invention can be applied to a stack type battery cell such as a pouch type battery cell and a prismatic battery cell, and a winding type battery cell in which the electrode assembly is rolled, for example, applied to a cylindrical battery cell possible.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.As above, specific parts of the present invention have been described in detail, to those skilled in the art, these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby, and the scope of the present invention It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and scope of the technical idea, and it goes without saying that these changes and modifications fall within the scope of the appended claims.
100 : 제1 전극 집전체
110 : 제1 코팅층
120 : 제1 미코팅부
130 : 제3 코팅층
140 : 제3 미코팅부
200 : 제2 전극 집전체
210 : 제2 코팅층
220 : 제2 미코팅부
230 : 제4 코팅층
240 : 제4 미코팅부
300 : 제1 분리막
310 : 제1 가스 흡착부재
400 : 제2 분리막
410 : 제2 가스 흡착부재100: first electrode current collector
110: first coating layer
120: first uncoated portion
130: third coating layer
140: third uncoated part
200: second electrode current collector
210: second coating layer
220: second uncoated part
230: fourth coating layer
240: fourth uncoated part
300: first separator
310: first gas adsorption member
400: second separator
410: second gas adsorption member
Claims (13)
일측면에 제2 전극 활물질이 코팅된 제2 코팅층이 형성된 제2 전극 집전체; 및
상기 일측면은 상기 제1 전극 집전체의 제1 코팅층과 제1 미코팅부를 향하고, 타측면은 상기 제2 전극 집전체의 제2 코팅층을 향하도록 상기 제1 전극 집전체와 제2 전극 집전체 사이에 위치하는 제1 분리막;을 포함하되,
상기 제1 분리막 일측면에는 상기 제1 미코팅부와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.a first electrode current collector having a first coating layer coated with a first electrode active material and a first uncoated portion not coated with the first electrode active material on one side thereof;
a second electrode current collector having a second coating layer coated with a second electrode active material formed on one side thereof; and
The first electrode current collector and the second electrode current collector have one side facing the first coating layer and the first uncoated portion of the first electrode current collector, and the other side facing the second coating layer of the second electrode current collector. Including; a first separator positioned between;
An electrode assembly, characterized in that a first gas adsorption member is provided at a position corresponding to the first uncoated portion on one side of the first separator.
상기 제2 전극 집전체 일측면에는 제2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제2 미코팅부가 더 형성되며,
상기 제1 분리막 타측면에는 상기 제2 미코팅부와 대응되는 위치에 제1 가스 흡착부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 1,
A second uncoated portion not coated with the second electrode active material is further formed on one side of the second electrode current collector,
An electrode assembly, characterized in that a first gas adsorption member is further provided at a position corresponding to the second uncoated portion on the other side of the first separator.
상기 제1 가스 흡착부재의 높이는 상기 제1 코팅층의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 1,
Electrode assembly, characterized in that the height of the first gas adsorption member is equal to or less than the height of the first coating layer.
상기 제1 가스 흡착부재의 폭은 상기 제1 미코팅부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 3,
The electrode assembly, characterized in that the width of the first gas adsorption member is less than the width of the first uncoated portion.
상기 제1 가스 흡착부재는 탄소섬유, 다공질성 탄소재료, 다공질성 금속산화물, 다공성 겔 및 제올라이트 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 1,
The electrode assembly, characterized in that the first gas adsorption member is at least one selected from carbon fiber, porous carbon material, porous metal oxide, porous gel and zeolite.
상기 제1 전극 집전체의 타측면에는 제1 전극 활물질이 코팅된 제3 코팅층과 제1 전극 활물질이 코팅되지 않은 제3 미코팅부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 1,
An electrode assembly, characterized in that a third coating layer coated with the first electrode active material and a third uncoated portion not coated with the first electrode active material are further formed on the other side surface of the first electrode current collector.
상기 제2 전극 집전체의 타측면에는 제2 전극 활물질이 코팅된 제4 코팅층과 제2 전극 활물질이 코팅되지 않은 제4 미코팅부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 6,
An electrode assembly, characterized in that a fourth coating layer coated with the second electrode active material and a fourth uncoated portion not coated with the second electrode active material are further formed on the other side of the second electrode current collector.
상기 제1 전극 집전체 타측면 상부 및 상기 제2 전극 집전체 타측면 하부에는 제2 분리막이 각각 위치하되,
상기 제2 분리막에는 상기 제3 미코팅부와 상기 제4 미코팅부에 대응되는 위치에 제2 가스 흡착부재가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 7,
A second separator is positioned above the other side surface of the first electrode current collector and below the other side surface of the second electrode current collector, respectively,
The electrode assembly, characterized in that the second separator is further provided with a second gas adsorption member at a position corresponding to the third uncoated portion and the fourth uncoated portion.
상기 제2 가스 흡착부재의 높이는 상기 제3 코팅층의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 8,
The electrode assembly, characterized in that the height of the second gas adsorption member is equal to or less than the height of the third coating layer.
상기 제2 가스 흡착부재의 폭은 상기 제3 미코팅부의 폭 이하인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 8,
The electrode assembly, characterized in that the width of the second gas adsorption member is equal to or less than the width of the third uncoated portion.
상기 제1 전극 집전체는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 및 소성 탄소 중 어느 하나이고,
상기 제2 전극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 알루미늄-카드뮴 합금, 니켈, 티탄, 및 소성 탄소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.According to claim 1,
The first electrode current collector is any one of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, and fired carbon,
The electrode assembly, characterized in that the second electrode current collector is any one of copper, stainless steel, aluminum, aluminum-cadmium alloy, nickel, titanium, and fired carbon.
A battery module comprising the battery cell according to claim 12.
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KR20190142965A (en) | 2018-06-19 | 2019-12-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | Rechargeable lithium battery |
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