KR20230060990A - Electrode assembly and secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음극탭 단선으로 인해 발생하는 리튬 석출을 방지하여 이차전지의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly capable of improving performance and stability of a secondary battery by preventing lithium precipitation caused by disconnection of a negative electrode tab, and a secondary battery including the same.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기 뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. Secondary batteries, which are easy to apply according to product groups and have electrical characteristics such as high energy density, are universally used not only in portable devices but also in electric vehicles (EVs) or hybrid vehicles (HVs) driven by an electrical driving source. is being applied
이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목받고 있다. 이차전지는 외장재의 종류, 구조 등에 따라 파우치형, 캔형, 각형 등으로 분류될 수 있으며, 전극 조립체의 구조적 특성에 따라 젤리-롤형(권취형), 스택형, 스택/폴딩형 등으로 구분되기도 한다.These secondary batteries are attracting attention as a new energy source for improving eco-friendliness and energy efficiency in that they do not generate by-products due to the use of energy as well as the advantage of dramatically reducing the use of fossil fuels. Secondary batteries can be classified into pouch type, can type, prismatic type, etc. depending on the type and structure of the exterior material, and are also classified into jelly-roll type (winding type), stack type, stack/folding type, etc., depending on the structural characteristics of the electrode assembly. .
최근, EV, HV 이외에 전력 저장 등에도 이차전지가 사용되면서 대용량 환경에 따른 이차전지의 사용이 필요하게 되고, 이에 따라 이차전지의 크기 및 용량도 계속 증가하고 있는 추세이다. 이러한 이차전지의 고용량 환경에 적응하기 위하여 전극탭과 리드의 개수를 늘리고, 크기를 증가시키는 기법 등이 적용되어 왔다. Recently, as secondary batteries are used not only for EVs and HVs, but also for power storage, etc., the use of secondary batteries according to large-capacity environments is required, and accordingly, the size and capacity of secondary batteries are continuously increasing. In order to adapt to the high-capacity environment of such a secondary battery, techniques for increasing the number and size of electrode tabs and leads have been applied.
하지만, 단순히 전극탭과 리드의 개수 및/또는 크기를 증가시키는 방법만으로는 전극탭과 리드 간의 안정적이고 신뢰성 있는 결합을 보장하기 어려운 면이 있다. 또한, 전극탭과 리드의 개수 및/또는 크기가 증가되는 만큼 특히 파우치형 이차전지에서는 전극탭과 리드 용접 공정 시 하중에 의해 전극탭 단선이 발생하는 문제가 있다.However, it is difficult to ensure stable and reliable coupling between electrode tabs and leads by simply increasing the number and/or size of electrode tabs and leads. In addition, as the number and/or size of the electrode tabs and leads increases, there is a problem in that electrode tab disconnection occurs due to load during a welding process between the electrode tab and the lead, particularly in a pouch-type secondary battery.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 전극 조립체에서 음극탭에 단선이 발생할 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.1 to 3 are diagrams for explaining a problem when a disconnection occurs in a negative electrode tab in an electrode assembly according to the prior art.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 전극 조립체는 음극(1), 양극(2), 음극(1)과 양극(2) 사이에 개재되는 분리막(3)을 포함한다. 음극(1)에는 음극탭(1a)이 연결되고, 양극(2)에는 양극탭(2a)이 연결된다. 음극탭은 인접하는 음극(1)의 음극탭과 연결되어 전자의 이동 통로가 된다. Referring to Figure 1, the electrode assembly according to the prior art includes a negative electrode (1), a positive electrode (2), and a separator (3) interposed between the negative electrode (1) and the positive electrode (2). A negative electrode tab 1a is connected to the negative electrode 1, and a
도 2를 참조하면, 음극탭에 단선이 발생하면 방전 시에 단선된 음극탭을 통해 전자가 이동하지 못하게 되고, 그 결과 음극 끝단부에는 리튬 이온이 상대적으로 많아지게 된다. Referring to FIG. 2 , when a disconnection occurs in the negative electrode tab, electrons cannot move through the disconnected negative electrode tab during discharging, and as a result, lithium ions are relatively increased at the end of the negative electrode.
도 3의 도 2의 A 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 평형을 맞추기 위해 단선된 음극 내의 전자는 음극 끝단으로 이동한 후 리튬 이온과 반응하여 리튬이 석출하게 된다.FIG. 3 is an enlarged view of portion A of FIG. 2 . Referring to FIG. 3 , electrons in the negative electrode disconnected for balance move to the end of the negative electrode and then react with lithium ions to precipitate lithium.
도 4는 종래 기술에 따른 전극 조립체에서 음극탭에 단선이 발생하여 리튬이 석출되는 것을 보여주는 이미지로서, 음극탭 단선으로 인해 이동하지 못한 전자와 리튬 이온이 반응하여 리튬이 석출되는 것을 확인할 수 있다. 석출된 리튬으로 인해 이차전지의 성능과 안정성이 저하되는 문제가 있다.4 is an image showing that lithium is deposited due to disconnection of the negative electrode tab in the electrode assembly according to the prior art, and it can be confirmed that lithium is deposited by reacting electrons that are not moved due to the disconnection of the negative electrode tab and lithium ions. Due to the precipitated lithium, there is a problem in that the performance and stability of the secondary battery are deteriorated.
본 발명은 음극탭 단선으로 인해 발생하는 리튬 석출을 방지하여 이차전지의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrode assembly capable of improving the performance and stability of a secondary battery by preventing lithium precipitation caused by disconnection of the negative electrode tab, and a secondary battery including the same.
본 발명은 일실시예에서,In one embodiment, the present invention
복수의 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 각각 형성되고 음극활물질을 함유하는 음극 합재층을 포함하되, 상기 복수의 음극 집전체 각각에 음극 합재층이 형성되지 않으며 서로 이격 형성된 제1 무지부와 제2 무지부를 포함하는 복수의 음극 합재층을 포함하는 복수의 음극; 상기 제1 무지부에 형성된 음극탭; 상기 음극탭과 연결 형성된 음극 리드; 및, 상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 전기적으로 연결되어 형성된 전자 이동부;를 포함하는 전극 조립체를 제공한다.A plurality of negative electrode current collectors and a negative electrode mixture layer formed on each of the negative electrode current collectors and containing a negative electrode active material, wherein the negative electrode mixture layer is not formed on each of the plurality of negative electrode current collectors and a first uncoated portion formed spaced apart from each other a plurality of negative electrodes including a plurality of negative electrode mixture layers including a second uncoated region; a negative electrode tab formed on the first uncoated portion; a negative electrode lead connected to the negative electrode tab; and an electron moving unit formed by electrically connecting a second uncoated portion formed on one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one of the remaining cathodes. do.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다.In the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the electron moving unit is welded to a second uncoated portion formed on any one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one cathode among the remaining plurality of cathodes. can be electrically connected.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면에 형성될 수 있다.In the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface on which the negative electrode tab is formed.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다.In the electrode assembly according to the embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface opposite to the surface on which the negative electrode tab is formed.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면과 인접한 면에 형성될 수 있다.In the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface adjacent to a surface on which the negative electrode tab is formed.
또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, in one embodiment of the present invention,
양극 리드와 음극 리드가 외부로 인출되도록 전극 조립체를 내부에 수용한 채로 테두리 영역이 열 융착되어 밀봉된 파우치 외장재; 상기 양극 리드와 음극 리드의 폭 방향 둘레에 부착되어 상기 양극 리드및 음극 리드와 상기 파우치 외장재의 내측 면 사이에 개재되는 리드 필름;을 포함하고,a pouch exterior material having an edge region heat-sealed and sealed while accommodating the electrode assembly therein so that the positive lead and the negative lead are drawn out; A lead film attached to the periphery of the positive lead and the negative lead in the width direction and interposed between the positive lead and the negative lead and the inner surface of the pouch case,
상기 전극 조립체는, 복수의 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 각각 형성되고 음극활물질을 함유하는 음극 합재층을 포함하되, 상기 복수의 음극 집전체 각각에 음극 합재층이 형성되지 않으며 서로 이격 형성된 제1 무지부와 제2 무지부를 포함하는 복수의 음극 합재층을 포함하는 복수의 음극; 상기 제1 무지부에 형성된 음극탭; 상기 음극탭과 연결 형성된 음극 리드; 및, 상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 전기적으로 연결되어 형성된 전자 이동부;를 포함하는 이차전지를 제공한다.The electrode assembly includes a plurality of negative electrode current collectors and an anode mixture layer formed on each of the negative electrode current collectors and containing an anode active material, wherein the negative electrode mixture layer is not formed on each of the plurality of negative electrode current collectors and is spaced apart from each other. a plurality of negative electrodes including a plurality of negative electrode mixture layers including a first uncoated portion and a second uncoated portion; a negative electrode tab formed on the first uncoated portion; a negative electrode lead connected to the negative electrode tab; and an electron moving unit formed by electrically connecting a second uncoated portion formed on any one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one of the remaining cathodes. do.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지에 있어서, 상기 전자 이동부는, 상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 용접되어 전기적으로 연결될 수 있다. In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, in the electron transfer unit, a second uncoated portion formed on any one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one of the plurality of cathodes are welded. and can be electrically connected.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면에 형성될 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface on which the negative electrode tab is formed.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface opposite to a surface on which the negative electrode tab is formed.
본 발명의 실시예에 따른 이차전지에 있어서, 상기 전자 이동부는 상기 음극탭이 형성된 면과 인접한 면에 형성될 수 있다.In the secondary battery according to an embodiment of the present invention, the electron moving part may be formed on a surface adjacent to a surface on which the negative electrode tab is formed.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of implementations according to various aspects of the present invention are included in the detailed description below.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 음극탭 단선으로 인해 발생하는 리튬 석출을 방지할 수 있다. 그 결과 이차전지의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, lithium precipitation caused by disconnection of the negative electrode tab can be prevented. As a result, the performance and stability of the secondary battery can be improved.
도 1 내지 도 3은 종래 기술에 따른 전극 조립체에서 음극탭에 단선이 발생할 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 전극 조립체에서 음극탭에 단선이 발생하여 리튬이 석출되는 것을 보여주는 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차전지가 도시된 평면도이다.
도 6은 도 5의 X-X' 라인을 따라 절단된 단면이 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 음극이 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 음극과 양극이 적층된 상태가 도시된 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 도시된 사시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전극 조립체의 음극과 양극이 적층된 상태가 도시된 도면이다.1 to 3 are diagrams for explaining a problem when a disconnection occurs in a negative electrode tab in an electrode assembly according to the prior art.
4 is an image showing that lithium is precipitated due to disconnection of the negative electrode tab in the electrode assembly according to the prior art.
5 is a plan view illustrating a secondary battery including an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line XX′ of FIG. 5 .
7 is a view showing a negative electrode of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a state in which a negative electrode and a positive electrode of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention are stacked.
9 is a perspective view illustrating an electrode assembly according to an embodiment of the present invention.
10 to 12 are diagrams illustrating states in which a negative electrode and a positive electrode of an electrode assembly according to various embodiments of the present invention are stacked.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지를 설명한다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'having' are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded. Hereinafter, an electrode assembly according to an embodiment of the present invention and a secondary battery including the same will be described with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체를 포함하는 이차전지가 도시된 평면도이고, 도 6은 도 5의 X-X' 라인을 따라 절단된 단면이 도시된 단면도이다.FIG. 5 is a plan view of a secondary battery including an electrode assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line XX′ of FIG. 5 .
도 5 및 도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지는 전극 조립체(100), 한 쌍의 리드(101, 102), 리드 필름(103) 및 파우치 외장재(P)를 포함한다. 5 and 6, a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes an
전극 조립체(100)는 음극(110), 양극(120), 분리막(미도시)을 포함한다.The
상기 음극(110)은 음극 집전체 상에 음극활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되는 음극 합재층을 구비하며, 필요에 따라 도전재, 바인더, 기타 첨가제 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다.The
이때, 상기 음극활물질은 탄소 물질과 규소 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소 물질은 탄소 원자를 주성분으로 하는 소재를 의미하며, 이러한 탄소 물질로는 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 난흑연화 탄소, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙 및 케첸 블랙으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 규소 물질은 규소 원자를 주성분으로 하는 소재를 의미하며, 이러한 규소 물질로는 규소(Si), 탄화규소(SiC), 일산화규소(SiO) 또는 이산화규소 (SiO2)를 단독으로 포함하거나 또는 병용할 수 있다. 상기 규소(Si) 함유 물질로서 일산화규소(SiO) 및 이산화규소 (SiO2)가 균일하게 혼합되거나 복합화되어 음극 합재층에 포함되는 경우 이들은 산화규소(SiOq, 단, 0.8≤q≤2.5)로 표시될 수 있다.In this case, the anode active material may include a carbon material and a silicon material. Specifically, the carbon material refers to a material containing carbon atoms as a main component, and the carbon material is selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, non-graphitizable carbon, carbon black, acetylene black, and ketjen black It may include one or more species that are. In addition, the silicon material means a material containing silicon atoms as a main component, and the silicon material includes silicon (Si), silicon carbide (SiC), silicon monoxide (SiO) or silicon dioxide (SiO2) alone, or can be combined When silicon monoxide (SiO) and silicon dioxide (SiO2) as the silicon (Si)-containing material are uniformly mixed or compounded and included in the negative electrode mixture layer, they will be represented as silicon oxide (SiOq, provided that 0.8≤q≤2.5). can
또한, 상기 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등을 사용할 수 있으며, 구리나 스테인리스 스틸의 경우 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리된 것을 사용할 수도 있다. 이와 더불어, 상기 음극 집전체의 평균 두께는 제조되는 음극의 도전성과 총 두께를 고려하여 1~500 ㎛에서 적절하게 적용될 수 있다.In addition, the anode current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. For example, copper, stainless steel, nickel, titanium, fired carbon, etc. may be used, and copper However, in the case of stainless steel, surface treatment with carbon, nickel, titanium, silver, etc. may be used. In addition, the average thickness of the anode current collector may be appropriately applied in the range of 1 to 500 μm in consideration of the conductivity and total thickness of the anode to be manufactured.
아울러, 상기 양극(120)은 양극 집전체 상에 양극활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되는 양극 합재층을 구비하며, 필요에 따라 도전재, 바인더, 기타 첨가제 등을 선택적으로 더 포함할 수 있다.In addition, the
이때, 상기 양극활물질은 양극 집전체 상에서 전기화학적으로 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 가역적으로 리튬 이온의 인터칼레이션과 디인터칼레이션이 가능한 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2, LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.1Al0.1O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.15Al0.05O2, LiNi0.7Co0.1Mn0.1Al0.1O2, LiNi0.7Mn1.3O4; LiNi0.5Mn1.5O4; LiNi0.3Mn1.7O4 등을 포함할 수 있다.At this time, the positive electrode active material is a material that can cause an electrochemical reaction on the positive electrode current collector, LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, LiNi0.6Co0.2Mn0, which can reversibly intercalate and deintercalate lithium ions. 2O2, LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.1Al0.1O2, LiNi0.6Co0.2Mn0.15Al0.05O2, LiNi0.7Co0.1Mn0.1Al0.1O2, LiNi0.7Mn1.3O4; LiNi0.5Mn1.5O4; LiNi0.3Mn1.7O4 and the like.
또한, 상기 양극은 양극 집전체로서 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소 등을 사용할 수 있으며, 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 경우 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리된 것을 사용할 수도 있다. 아울러, 상기 집전체의 평균 두께는 제조되는 양극의 도전성과 총 두께를 고려하여 3~500 ㎛에서 적절하게 적용될 수 있다.In addition, as the positive electrode current collector, one having high conductivity without causing chemical change in the battery may be used. For example, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, etc. may be used, and aluminum or stainless steel may be surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like. In addition, the average thickness of the current collector may be appropriately applied in the range of 3 to 500 μm in consideration of the conductivity and total thickness of the anode to be manufactured.
이와 더불어, 양극과 음극 사이에 개재되는 상기 분리막(미도시)은 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 갖는 절연성 박막으로서, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 구체적으로는 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌; 폴리에틸렌; 폴리에틸렌-프로필렌 공중합체 중 1종 이상의 중합체를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 상기 분리막은 상술된 중합체를 포함하는 시트나 부직포 등의 다공성 고분자 기재 형태를 가질 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 다공성 고분자 기재 상에 유기물 또는 무기물 입자가 유기 바인더에 의해 코팅된 복합 분리막의 형태를 가질 수도 있다. 아울러, 상기 분리막은 기공의 평균 직경이 0.01~10㎛일 수 있고, 평균 두께는 5~300㎛일 수 있다.In addition, the separator (not shown) interposed between the anode and the cathode is an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength, and is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, but specifically has chemical resistance and hydrophobicity. polypropylene; polyethylene; Polyethylene-propylene copolymers containing at least one polymer may be used. The separator may have the form of a porous polymer substrate such as a sheet or nonwoven fabric containing the above-described polymer, and in some cases may have the form of a composite separator coated with organic or inorganic particles on the porous polymer substrate with an organic binder. may be In addition, the separator may have an average pore diameter of 0.01 to 10 μm and an average thickness of 5 to 300 μm.
상술된 음극(110)/분리막(미도시)/양극(120)이 순차적으로 복수개로 적층 형성된다. 복수개의 음극(110) 각각에는 음극탭(111)이 연결되고, 복수개의 양극(120) 각각에는 양극탭(121)이 연결된다. 복수개의 음극탭(111)은 그 끝단들이 용접 등의 방법으로 전기적으로 연결된다. 또한, 복수개의 양극탭(121)은 그 끝단들이 용접 등의 방법으로 전기적으로 연결된다. 음극탭(111)에는 음극리드(101)가 연결되고, 양극탭(121)에는 양극리드(102)가 연결된다. 본 발명에서 복수의 음극(110)들에 형성된 음극탭(111) 중에서 어느 하나의 음극탭(111)이 단선되더라도 해당 음극에 있는 전자들이 인접한 음극(110)으로 이동할 수 있게 하는 전자 이동부(EM)를 포함한다. 이에 대해서는, 도 7 및 도 8을 참조하여 후술한다.The
파우치 외장재(P)는 리드(101, 102)가 외부로 인출되도록 전극 조립체(100)를 수용한 채로 테두리 영역(S)이 열 융착됨으로써 밀봉된다. 한편, 밀봉된 파우치 외장재(P) 내에는 전해액이 충진됨으로써 이차전지의 화학반응에 의해 생성되는 이온의 이동을 가능하게 한다.The pouch exterior material P is sealed by heat-sealing the edge region S while accommodating the
리드 필름(103)은 리드(101, 102)의 폭 방향 둘레에 부착되어 리드(101, 102)와 파우치 외장재(P)의 내측 면 사이에 개재되는 것으로서, 절연성 및 열융착성을 갖는 필름으로 이루어진다. 리드 필름(103)은, 예를 들어, 폴리이미드(PI: polyimide), 폴리프로필렌(PP: polyprophylene), 폴리에틸렌(PE: polyethylene) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate) 등으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질 층(단일 막 또는 다중 막)으로 이루어질 수 있다.The
리드 필름(103)은 리드(101, 102)와 파우치 외장재(P)의 금속 층 사이에서 단락이 발생되는 것을 방지한다. 뿐만 아니라, 리드 필름(103)은 파우치 외장재(P)의 테두리 영역(S) 중 리드(101, 102)가 인출되는 영역에서 파우치 외장재(P)의 밀봉력이 저하되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.The
도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)의 음극(110)이 도시된 평면도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체의 음극과 양극이 적층된 상태가 도시된 평면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체가 도시된 사시도이다.Referring to FIGS. 7 to 9 , an electrode assembly according to an embodiment of the present invention will be described in more detail. 7 is a plan view showing the
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체(100)에서 복수개의 음극(110) 각각은 음극 집전체와, 음극 집전체에 음극 활물질을 함유하는 음극 합재층이 형성된 유지부(112)와 음극 합재층이 형성되지 않은 2개의 무지부(111a, 111b)를 포함한다. 2개의 무지부(111a, 111b)는 서로 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 7 , in the
복수개의 음극(110) 각각에서, 어느 하나의 무지부(제1 무지부, 111a)에는 음극탭(111)이 부착되어 외부로 돌출되고, 음극탭(111)들의 단부들은 용접 등의 방법으로 음극리드(101)와 전기적으로 연결된다.In each of the plurality of
복수개의 음극(110) 각각에서, 나머지 무지부(제2 무지부, 111b)는 음극탭(111)과 인접한 음극(110)의 어느 일면에서 돌출 형성된다. 복수개의 음극(110) 각각에 형성된 제2 무지부(111b)들 중 적어도 어느 2개의 제2 무지부들은 용접 등의 방법으로 서로 전기적으로 연결된다.In each of the plurality of
전기적으로 연결된 제2 무지부(111b)들은, 어느 하나의 음극(110)에 있는 전자가 인접한 다른 음극(110)으로 이동할 수 있는 전자 이동부(EM)를 구성하게 된다.The electrically connected second
도 8을 참조하면, 음극(110) 상에 분리막(미도시) 및 양극(120)이 적층된다. 제1 무지부(111a)는 상면으로 돌출되고, 제1 무지부(111a)의 단부에는 음극탭(111)이 부착된다.Referring to FIG. 8 , a separator (not shown) and an
제2 무지부(111b)는 측면으로 돌출되고, 제2 무지부(111b)는 인접한 음극(110)의 제2 무지부(111b)와 용접 등의 방법으로 서로 전기적으로 연결되어 전자 이동부(EM)가 된다. 제2 무지부(111b)들이 용접되어 형성된 전자 이동부(EM)는 음극리드(101)와 전기적으로 연결되지 않는다.The second
도 9에는 상기와 같은 방법으로 형성된 전극 조립체(100)의 사시도가 도시되어 있다.9 is a perspective view of the
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체에 의하면, 복수의 음극(110)들에 형성된 음극탭(111) 중에서 어느 하나의 음극탭(111)이 단선되더라도 해당 음극에 있는 전자들은 전자 이동부(EM)를 통해 인접한 음극(110)으로 이동할 수 있게 되므로, 음극탭 단선으로 인해 발생하는 리튬 석출을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 이차전지의 성능과 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the electrode assembly according to an embodiment of the present invention, even if one of the
다음, 도 10 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전극 조립체를 설명한다. 도 10 내지 도 12는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전극 조립체의 음극과 양극이 적층된 상태가 도시된 도면이다.Next, electrode assemblies according to various embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12 . 10 to 12 are diagrams illustrating states in which a negative electrode and a positive electrode of an electrode assembly according to various embodiments of the present invention are stacked.
도 10을 참조하면, 다른 예에 따른 전극 조립체에서 전자 이동부(EM)는 음극탭(111)이 형성된 면의 반대면에 형성될 수 있다. 음극리드(101)와 양극리드(102)가 서로 반대 방향으로 형성된 경우, 전자 이동부(EM)는 양극탭(121)이 형성된 면에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , in the electrode assembly according to another example, the electron moving unit EM may be formed on a surface opposite to the surface on which the
도 11을 참조하면, 다른 예에 따른 전극 조립체에서 전자 이동부(EM)는 음극탭(111)이 형성된 면과 인접한 면에 형성될 수 있다. 이때, 제2 무지부(111b)의 크기를 조절하여 인접한 면의 일부에만 전자 이동부(EM)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11 , in the electrode assembly according to another example, the electron moving unit EM may be formed on a surface adjacent to the surface on which the
도 12를 참조하면, 다른 예에 따른 전극 조립체에서 전자 이동부(EM)는 음극탭(111)이 형성된 면에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 12 , in an electrode assembly according to another example, an electron moving unit (EM) may be formed on a surface on which a
도 5 내지 도 12의 전극 조립체에서 음극리드(101)와 양극리드(102)가 서로 반대 방향으로 형성된 경우를 예시하고 있으나, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 즉, 음극리드(101)와 양극리드(102)가 같은 방향으로 형성된 경우에도 제2 무지부(111b)의 크기를 조절하여 전자 이동부(EM)를 형성할 수 있다.In the electrode assembly of FIGS. 5 to 12, the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention can be variously modified and changed by the like, and this will also be said to be included within the scope of the present invention.
100 : 전극 조립체
110 : 음극
120 : 양극
111 : 음극탭
112 : 유지부
111a : 제1 무지부
111b : 제2 무지부
101 : 음극 리드
102 : 양극 리드
103 : 리드 필름
121: 양극탭
EM : 전자 이동부100: electrode assembly
110: cathode 120: anode
111: negative electrode tab 112: holding part
111a: first
101: negative lead 102: positive lead
103: lead film
121: anode tab
EM: electronic moving unit
Claims (10)
상기 제1 무지부에 형성된 음극탭;
상기 음극탭과 연결 형성된 음극 리드; 및,
상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 전기적으로 연결되어 형성된 전자 이동부;
를 포함하는 전극 조립체.
A plurality of negative electrode current collectors and a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector and containing a negative electrode active material, wherein the negative electrode mixture layer is not formed on each of the plurality of negative electrode current collectors and a first uncoated portion formed spaced apart from each other and a second uncoated portion 2 a plurality of negative electrodes including a plurality of negative electrode mixture layers including uncoated regions;
a negative electrode tab formed on the first uncoated portion;
a negative electrode lead connected to the negative electrode tab; and,
an electron moving unit formed by electrically connecting a second uncoated portion formed on one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one of the remaining cathodes;
Electrode assembly comprising a.
상기 전자 이동부는 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 용접되어 전기적으로 연결되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The electrode assembly in which the electron moving unit is electrically connected to a second uncoated portion formed on any one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one cathode among the remaining plurality of cathodes by welding.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면에 형성되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The electrode assembly of claim 1, wherein the electron moving unit is formed on a surface on which a negative electrode tab is formed.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면의 반대면에 형성되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The electrode assembly of claim 1 , wherein the electron moving unit is formed on a surface opposite to a surface on which the negative electrode tab is formed.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면과 인접한 면에 형성되는 전극 조립체.
According to claim 1,
The electrode assembly of claim 1, wherein the electron moving unit is formed on a surface adjacent to a surface on which the negative electrode tab is formed.
상기 양극 리드와 음극 리드의 폭 방향 둘레에 부착되어 상기 양극 리드및 음극 리드와 상기 파우치 외장재의 내측 면 사이에 개재되는 리드 필름;을 포함하며,
상기 전극 조립체는,
복수의 음극 집전체 및 상기 음극 집전체 상에 형성되고 음극활물질을 함유하는 음극 합재층을 포함하되, 상기 복수의 음극 집전체 각각에 음극 합재층이 형성되지 않으며 서로 이격 형성된 제1 무지부와 제2 무지부를 포함하는 복수의 음극 합재층을 포함하는 복수의 음극;
상기 제1 무지부에 형성된 음극탭;
상기 음극탭과 연결 형성된 음극 리드;
상기 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 전기적으로 연결되어 형성된 전자 이동부;
를 포함하는 이차전지.
a pouch exterior material having an edge region heat-sealed and sealed while accommodating the electrode assembly therein so that the positive lead and the negative lead are drawn out;
A lead film attached to the periphery of the positive lead and the negative lead in the width direction and interposed between the positive lead and the negative lead and the inner surface of the pouch case; includes,
The electrode assembly,
A plurality of negative electrode current collectors and a negative electrode mixture layer formed on the negative electrode current collector and containing a negative electrode active material, wherein the negative electrode mixture layer is not formed on each of the plurality of negative electrode current collectors and a first uncoated portion formed spaced apart from each other and a second uncoated portion 2 a plurality of negative electrodes including a plurality of negative electrode mixture layers including uncoated regions;
a negative electrode tab formed on the first uncoated portion;
a negative electrode lead connected to the negative electrode tab;
an electron moving unit formed by electrically connecting a second uncoated portion formed on any one of the plurality of cathodes and a second uncoated portion formed on at least one cathode among the remaining plurality of cathodes;
A secondary battery comprising a.
상기 전자 이동부는 복수의 음극 중 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부와 나머지 복수의 음극 중 적어도 어느 하나의 음극에 형성된 제2 무지부가 용접되어 전기적으로 연결되는 이차전지.
According to claim 6,
The secondary battery of claim 1 , wherein the electron moving unit is electrically connected to a second uncoated portion formed on one of the plurality of cathodes by welding a second uncoated portion formed on at least one of the plurality of cathodes.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면에 형성되는 이차전지.
According to claim 6,
The secondary battery of claim 1 , wherein the electron moving unit is formed on a surface on which an anode tab is formed.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면의 반대면에 형성되는 이차전지.
According to claim 6,
The secondary battery of claim 1 , wherein the electron moving unit is formed on a surface opposite to a surface on which the negative electrode tab is formed.
상기 전자 이동부는 음극탭이 형성된 면과 인접한 면에 형성되는 이차전지.According to claim 6,
The secondary battery of claim 1 , wherein the electron moving unit is formed on a surface adjacent to a surface on which the negative electrode tab is formed.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI818888B (en) * | 2023-05-18 | 2023-10-11 | 台灣中油股份有限公司 | Lithium nickel manganese oxide core shell material and manufacture method thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170030290A (en) | 2015-09-09 | 2017-03-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode assembly and lituim rechargeable battery |
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- 2021-10-28 KR KR1020210145782A patent/KR20230060990A/en active Search and Examination
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