WO2024096581A1 - 전극 조립체 - Google Patents

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WO2024096581A1
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이중훈
김형권
한인기
김윤화
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an electrode assembly having a wound structure, and specifically, to an electrode assembly for improving the problem of cracks or disconnections in the cathode electrode by relieving the stress generated in the cathode electrode facing the outer end of the anode. It's about.
  • Batteries that store electrical energy can generally be divided into primary batteries and secondary batteries.
  • Primary batteries are disposable consumable batteries, while secondary batteries are rechargeable batteries manufactured using materials in which oxidation and reduction processes between current and materials can be repeated.
  • lithium secondary batteries are generally manufactured by mounting an electrode assembly in which a cathode, separator, and anode are stacked in a case, and lithium ions are transferred from the lithium metal oxide of the anode to the cathode. As the process of intercalation and deintercalation is repeated, charging and discharging of the lithium secondary battery progresses.
  • the electrode assembly generally consists of a plurality of unit cells in which a cathode, a separator, and an anode cut to a predetermined size are stacked in a predetermined order, or individual anodes/separators/cathode are repeatedly stacked to form an electrode assembly. And this electrode assembly is accommodated in a case such as a cylindrical can or a square pouch.
  • a winding type is manufactured by laminating a separator between the cathode and the anode and then winding it, cutting the cathode and anode to have the required width and length, and then cutting the cathode and the anode into the cathode and the separator.
  • a laminated type manufactured by stacking the anodes repeatedly, and a stack-and-fold type manufactured by placing unit cells side by side on a folding separator and then folding them starting from one side, etc. are known.
  • the wound type (jelly roll type) electrode assembly is manufactured by fixing the first separator to the core and sequentially inserting the cathode, second separator, and anode while the core rotates (in some cases, the order of insertion of the separator, cathode, and anode) may vary).
  • the cathode electrode is used for charging.
  • its thickness usually increases by about 10 to 20%.
  • the outer diameter of the jelly roll increases, and the circumference of the outermost cathode increases, causing the copper current collector to be stretched.
  • the cathode electrode facing the step at the tip of the anode electrode is stretched at the cathode end when expanded.
  • the purpose of the present invention is to provide an electrode assembly to improve the problem of cracks or disconnections in the cathode electrode by relieving the stress generated in the cathode electrode facing the outer end of the anode in order to solve the above conventional problems. There is.
  • the electrode assembly according to an embodiment of the present invention has a structure in which an anode, a separator, and a cathode are wound in a stacked state, and includes a central hole in the center, and an outer end of the cathode is an outer end of the anode with respect to the central hole. It is disposed on the outer side, the positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode slurry applied on the positive electrode current collector, and the negative electrode includes a negative electrode current collector, a negative electrode slurry applied on the negative electrode current collector, and a positive electrode slurry applied on the negative electrode current collector. It includes a cathode tab disposed at, wherein the cathode tab may be disposed where an imaginary line passing through an outer end of the anode and the center point of the central hole passes.
  • the cathode tab includes an outer cathode tab disposed outside the outer end of the anode with respect to the center hole and an inner cathode tab disposed inside the outer end of the anode with respect to the center hole, and the outer cathode A tab may be placed where the imaginary line passes.
  • the negative electrode current collector may include a lower surface that faces the direction of the central hole and an upper surface that is formed opposite to the lower surface.
  • the cathode slurry is applied to the upper and lower surfaces facing the outer end of the anode up to a preset length in the direction from the outer end of the anode to the outer end of the cathode, and from a preset length from the outer end of the anode.
  • the cathode slurry may not be applied to the outer end of the cathode.
  • the outer cathode tab may be disposed at a point where the cathode slurry is not applied to both the upper and lower surfaces.
  • the outer cathode tab may be disposed on the upper surface, and a first protective tape may be attached to the lower surface corresponding to the surface on which the outer cathode tab is disposed.
  • a second protective tape may be attached to the upper surface facing the lower surface to which the first protective tape is attached.
  • a separator may be disposed between the first protective tape and the second protective tape.
  • the first protective tape may be formed to be longer than the outer negative electrode tab.
  • the first protective tape may be longer than or equal to the second protective tape.
  • the outer negative electrode tab may be disposed on the lower surface, and a third protective tape may be attached to the upper surface corresponding to the surface on which the outer negative electrode tab is disposed.
  • a second protective tape may be attached to the upper surface facing the lower surface to which the outer negative electrode tab is attached, and a separator may be disposed between the outer negative electrode tab and the second protective tape.
  • Figure 1 is a diagram illustrating a conventional electrode assembly in which the anode and cathode are wound, omitting the separators.
  • Figure 2 is a plan view showing the end portions of the anode and cathode in a conventional electrode assembly.
  • Figure 3 is a diagram illustrating the electrode assembly according to Example 1 of the present invention, with the separators omitted and the anode and cathode wound.
  • Figure 4 is a plan view showing the end portions of the anode and cathode in the electrode assembly according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 5 is a diagram illustrating the anode and cathode wound in the electrode assembly according to Example 2 of the present invention, with the separators omitted.
  • Figure 6 is a plan view showing the end portions of the anode and cathode in the electrode assembly according to Example 2 of the present invention.
  • Figure 1 is a diagram showing the anode and cathode wound in a conventional electrode assembly without the separators
  • Figure 2 is a plan view showing the end portions of the anode and cathode in a conventional electrode assembly.
  • Figure 3 is a view showing the anode and cathode wound in the electrode assembly according to Example 1 of the present invention, omitting the separators
  • Figure 4 is a view showing the ends of the anode and cathode in the electrode assembly according to Example 1 of the present invention. This is a floor plan showing the parts.
  • the electrode assembly 1 may include an anode 10, a separator 40, a cathode 20, and a central hole 50.
  • the anode 10, separator 40, and cathode 20 of the electrode assembly 1 may have a structure in which they are wound in a stacked state.
  • a central hole 50 may be formed in the center of the electrode assembly 1.
  • the positive electrode 10 may include a positive electrode current collector 11 and a positive electrode slurry 12.
  • the outer end 13 of the anode 10 may be located inside the outer end 23 of the cathode 20.
  • the anode 10 may be coated with the anode slurry 12 on both sides up to the outer end 13.
  • the negative electrode 20 may include a negative electrode current collector 21, a negative electrode slurry 22, and a negative electrode tab 24.
  • the outer end 23 of the cathode 20 may be disposed outside the outer end 13 of the anode 10 with respect to the central hole 50.
  • the central hole 50 may be formed due to a structure in which the cathode 20, the anode 10, and the separator 40 are wound.
  • a center point 51 may be formed at the center of the center hole 50.
  • the cathode tab 24 may be placed where an imaginary line 60 passing through the outer end 13 of the anode 10 and the center point 51 of the center hole 50 passes.
  • the cathode tab 24 may include an outer cathode tab 241 and an inner cathode tab 242.
  • the cathode tab 24 may be disposed where the imaginary line 60 passes to support the cathode 20.
  • the outer cathode tab 241 may be disposed outside the outer end 13 of the anode 10 with respect to the central hole 50.
  • the outer cathode tab 241 may be placed where the virtual line 60 passes.
  • the cathode 20 is elongated and thus one more layer of the cathode 20 can be created at the outermost layer.
  • the inner cathode tab 242 may be disposed inside the outer end 13 of the anode 10 with respect to the central hole 50.
  • the inner cathode tab 242 may be disposed on the cathode 20 facing the central hole 50.
  • the negative electrode current collector 21 may include an upper surface 211 and a lower surface 212.
  • the lower surface 212 of the negative electrode current collector 21 may be formed to face the central hole 50.
  • the upper surface 211 of the negative electrode current collector 21 may be formed on the opposite surface of the lower surface 212. Both the upper surface 211 and the lower surface 212 of the negative electrode current collector 21 may be formed to be parallel.
  • the upper surface 211 and the lower surface 212 of the negative electrode current collector 21 facing the outer end 13 of the positive electrode 10 are formed from the outer end 13 of the positive electrode 10 to the outer end of the negative electrode 20 (
  • the cathode slurry 22 may be applied up to a preset length in the direction 23). There is no need to apply the cathode slurry 22 to the upper surface 211 and the lower surface 212 corresponding to the portion without the anode 10.
  • the upper and lower surfaces 211 and 212 facing the outer end 13 of the positive electrode 10 have the outer end 23 of the negative electrode 20 after a preset length from the outer end 13 of the positive electrode 10.
  • the cathode slurry 12 may not be applied until.
  • the outer cathode tab 241 may be disposed at a point where the cathode slurry 22 is not applied to both the upper surface 211 and the lower surface 212.
  • the outer cathode tab 241 may be disposed on the upper surface 211.
  • the electrode assembly 1 may further include a protective tape 30.
  • a first protective tape 31 and a second protective tape 32 may be attached to the negative electrode current collector 21 .
  • the first protective tape 31 may be attached to the lower surface 212 corresponding to the surface on which the outer negative electrode tab 241 is disposed.
  • the first protective tape 31 may be formed to be longer than the outer cathode tab 241.
  • the first protective tape 31 can protect the portion protruding from the surface of the outer cathode tab 241 as it is disposed on the cathode 20.
  • the second protective tape 32 may be attached to the upper surface 211 facing the lower surface 212 to which the first protective tape 31 is attached.
  • the second protective tape 32 may be attached to the upper surface 211 corresponding to the point where the negative electrode slurry 22 is applied to the lower surface 212.
  • the second protective tape 32 may protect the upper surface 211 of the cathode 20 on which the cathode slurry 22 is not applied.
  • a separator 40 may be disposed between the first protective tape 31 and the second protective tape 32.
  • Embodiment 1 of the present invention as the outer cathode tab 241 is disposed on the virtual line 60 passing between the center point 51 of the center hole 50 and the outer end 13 of the anode 10, the electrode When charging the assembly 1, stress is concentrated on the cathode 20 facing the outer end 13 of the anode 10 due to expansion of the cathode electrode, thereby solving the problem of cracks in which the cathode 20 is damaged. That is, when the outer cathode tab 241 is disposed on the virtual line 60, the gap between the case 2 of the electrode assembly 1 and the outer end 23 of the cathode 20 becomes narrow.
  • the degree to which the cathode 20 expands decreases as compared to before as the gap becomes narrower, and thus the degree to which stretching occurs also decreases.
  • This has the effect of reducing the degree to which the thickness of the cathode 20 is reduced. Since the degree to which the thickness of the cathode 20 decreases is reduced, even if the same stress is concentrated on the cathode 20, the risk of cracking the cathode 20 is naturally reduced compared to before, thereby preventing damage to the cathode 20.
  • Figure 5 is a view showing the anode and cathode wound in the electrode assembly according to Example 2 of the present invention, omitting the separators
  • Figure 6 is a view showing the ends of the anode and cathode in the electrode assembly according to Example 2 of the present invention. This is a floor plan showing the parts.
  • Embodiment 2 of the present invention may differ from Embodiment 1 in that the position of the outer cathode tab 241 is different and a third protective tape 33 may be included. Contents in common with Example 1 will be omitted as much as possible and Example 2 will be described focusing on the differences.
  • the outer cathode tab 241 may be disposed on the lower surface 212.
  • the electrode assembly 1 may further include a third protective tape 33.
  • the second protective tape 32 may be attached to the upper surface 211 facing the lower surface 212 to which the outer negative tab 241 is attached.
  • a separator 40 may be disposed between the outer cathode tab 241 and the second protective tape 32.
  • the outer cathode tab 241 is disposed on an imaginary line 60 passing through the center point 51 of the center hole 50 and the outer end 13 of the anode 10, and the cathode ( It is disposed on the lower surface 212 of the electrode assembly 1, as in Example 1 of the present invention, and the stress resulting from expansion of the cathode 20 during charging/discharging of the electrode assembly 1 is concentrated on the cathode 20, causing the cathode 20 to ) can solve the crack problem that causes damage.

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Abstract

본 발명은 권취형 구조를 갖는 전극 조립체에 관한 것으로써, 구체적으로는 양극 외측 끝단 부위에 대면하는 음극 전극에 발생하는 응력을 완화하여 음극 전극의 크랙이나 단선이 발생하는 문제를 개선하기 위한 전극 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전극 조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적층된 상태로 권취된 구조를 가지며, 가운데 중심홀을 포함하고, 음극의 외측 끝단은 중심홀을 기준으로 양극의 외측 끝단보다 외측에 배치되고, 양극은 양극 집전체 및 양극 집전체 상에 도포되는 양극 슬러리를 포함하고, 음극은 음극 집전체, 음극 집전체 상에 도포되는 음극 슬러리 및 음극 집전체 상에 배치되는 음극 탭을 포함하며, 음극 탭은 양극의 외측 끝단과 중심홀의 중심점을 지나는 가상의 선이 지나는 곳에 배치된다.

Description

전극 조립체
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 11월 01일자 한국특허출원 제10-2022-0144045호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 권취형 구조를 갖는 전극 조립체에 관한 것으로써, 구체적으로는 양극 외측 끝단 부위에 대면하는 음극 전극에 발생하는 응력을 완화하여 음극 전극의 크랙이나 단선이 발생하는 문제를 개선하기 위한 전극조립체에 관한 것이다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다.
즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행가능하다.
여러 종류의 이차전지 중, 리튬 이차 전지는 일반적으로 양극(Cathode), 분리막(Separator) 및 음극(Anode)이 적층된 전극조립체가 케이스에 장착되어 제조되며, 리튬 이온이 양극의 리튬 금속 산화물로부터 음극으로 삽입(Intercalation) 및 탈리(Deintercalation)되는 과정이 반복되면서, 리튬 이차 전지의 충방전이 진행된다.
상기 전극조립체는 일반적으로 미리 정해진 크기로 절단된 음극, 분리막, 양극이 미리 정해진 순서로 적층된 단위셀들이 복수 개 적층되어 또는 개별 양극/분리막/음극이 반복적층되어 하나의 전극 조립체가 된다. 그리고 이러한 전극조립체는 원통형 캔 또는 각형 파우치 등과 같은 케이스에 수용된다.
한편, 상기 전극조립체를 제조하는 방식으로써, 상기 음극과 양극 사이에 분리막을 적층한 후 감아서 제조하는 권취형, 요구되는 폭과 길이를 갖도록 재단하여 음극과 양극을 절단한 후, 상기 음극, 분리막, 양극이 반복되도록 적층하여 제조하는 적층형 및 폴딩분리막 위에 단위셀들을 나란히 올려놓은 후 일측부터 폴딩하여 제조하는 스택앤폴딩형 등이 공지된 바 있다.
이 중, 권취형(젤리롤형) 전극조립체는 권심에 첫번째 분리막을 고정시키고 상기 권심이 회전하는 동안 음극과 두번째 분리막 및 양극을 순차적으로 투입하여 제조된다(경우에 따라서 분리막, 음극, 양극의 투입순서는 달라질 수 있다).
한편, 원통형 배터리는 구조 특성 상 양극과 음극, 그 사이에 분리막이 서로 겹쳐져 원통형 모양으로 권취하여 젤리롤을 만든 후에 금속 캔에 넣어 원통형 모양의 배터리 셀이 만들어지게 되는데, 종래 기술에서는 음극 전극은 충전 시에 음극 전극이 팽창하게 되어 보통 두께가 10~20% 정도 증가하게 된다. 원통형 전지 고유의 구조 특성에 의해 젤리롤 외경이 증가하게 되고, 최외곽 음극은 원주가 증가하게 되어 구리 집전체가 연신이 발생하게 되는데, 특히 양극 전극 끝단 단차에 대면하는 음극 전극은 팽창 시 양극 끝단 단차 부위에 응력이 집중되어 심한 경우 음극이 전극 층 뿐만 아니라 구리 호일까지도 손상되는 크랙 문제가 발생하게 된다. 특히, 최근 고용량의 원통형 셀 개발 추세로 전극의 에너지 밀도가 증가하는 방향으로 설계가 되고 구리 호일의 두께도 점차 얇아지고 있어 음극 전극의 크랙 또는 단선 발생에 대한 리스크가 점점 커지는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해소할 수 있도록 양극 외측 끝단 부위에 대면하는 음극 전극에 발생하는 응력을 완화하여 음극 전극의 크랙이나 단선이 발생하는 문제를 개선하기 위한 전극조립체를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전극 조립체는 양극, 분리막 및 음극이 적층된 상태로 권취된 구조를 가지며, 가운데 중심홀을 포함하고, 상기 음극의 외측 끝단은 상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 외측에 배치되고, 상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체 상에 도포되는 양극 슬러리를 포함하고, 상기 음극은 음극 집전체, 상기 음극 집전체 상에 도포되는 음극 슬러리 및 상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 탭을 포함하며, 상기 음극 탭은 상기 양극의 외측 끝단과 상기 중심홀의 중심점을 지나는 가상의 선이 지나는 곳에 배치될 수 있다.
상기 음극탭은 상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 외측에 배치되는 외측 음극 탭 및 상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 내측에 배치되는 내측 음극 탭을 포함하고, 상기 외측 음극 탭이 상기 가상의 선이 지나는 곳에 배치될 수 있다.
상기 음극 집전체는, 상기 중심홀 방향을 바라보는 면인 하면 및 상기 하면의 반대에 형성되는 상면을 포함할 수 있다.
상기 양극의 외측 끝단을 마주하고 있는 상기 상면 및 하면은, 상기 양극의 외측 끝단으로부터 상기 음극의 외측 끝단 방향으로 기설정된 길이까지 상기 음극 슬러리가 도포되고, 상기 양극의 외측 끝단으로부터 기설정된 길이 이후부터 상기 음극의 외측 끝단까지 상기 음극 슬러리가 미도포될 수 있다.
상기 외측 음극 탭은 상기 상면 및 하면에 모두 상기 음극 슬러리가 미도포되는 지점에 배치될 수 있다.
상기 외측 음극 탭은 상기 상면에 배치되고, 상기 외측 음극 탭이 배치되는 면에 대응되는 상기 하면에 제1 보호테이프가 부착될 수 있다.
상기 제1 보호테이프가 부착되는 상기 하면과 마주하는 상기 상면에 제2 보호테이프가 부착될 수 있다.
상기 제1 보호테이프 및 상기 제2 보호테이프 사이에 분리막이 배치될 수 있다.
상기 제1 보호테이프는 상기 외측 음극 탭보다 더 길게 형성될 수 있다.
상기 제1 보호테이프는 상기 제2 보호테이프와 같거나 더 길게 형성될 수 있다.
상기 외측 음극 탭 은 상기 하면에 배치되고, 상기 외측 음극 탭이 배치되는 면에 대응되는 상기 상면에 제3 보호테이프가 부착될 수 있다.
상기 외측 음극 탭이 부착되는 상기 하면과 마주하는 상기 상면에 제2 보호 테이프가 부착되고, 상기 외측 음극 탭과 상기 제2 보호테이프 사이에 분리막이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예를 통해 양극 외측 끝단 부위에 대면하는 음극 전극에 발생하는 응력을 완화하여 음극 전극의 크랙이나 단선이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이다.
도 2는 종래의 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 종래의 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이고, 도 2는 종래의 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
도 1 및 도 2에서 볼 수 있듯이 종래의 전극 조립체(1)에서는 음극(20)이 팽창하면 양극(10) 외측 끝단(13) 단차 부위에 응력이 집중되어 음극(20)이 손상되는 크랙 문제가 발생할 수 있다.
이하에서는 이를 해결하기 위한 전극 조립체(1)의 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
실시예 1
이하에서는 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예 1에 따른 전극 조립체에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 전극 조립체(1)는 양극(10), 분리막(40), 음극(20) 및 중심홀(50)을 포함할 수 있다. 전극 조립체(1)의 양극(10), 분리막(40) 및 음극(20)은 적층된 상태로 권취된 구조일 수 있다. 전극 조립체(1)의 가운데 중심에는 중심홀(50)이 형성될 수 있다. 전극 조립체(1)가 제조될 때, 양극(10)보다 음극(20)이 먼저 투입되므로 음극(20)의 내측 끝단(미도시)이 양극(10)의 내측 끝단(미도시)보다 중심홀(50)에 가깝게 위치될 수 있다.
양극(10)은 양극 집전체(11) 및 양극 슬러리(12)를 포함할 수 있다. 양극(10)의 외측 끝단(13)은 음극(20)의 외측 끝단(23)보다 내측에 위치할 수 있다. 양극(10)은 외측 끝단(13)까지 양면이 모두 양극 슬러리(12)로 도포될 수 있다.
음극(20)은 음극 집전체(21), 음극 슬러리(22) 및 음극 탭(24)을 포함할 수 있다.
음극(20)의 외측 끝단(23)은 중심홀(50)을 기준으로 양극(10)의 외측 끝단(13)보다 외측에 배치될 수 있다.
중심홀(50)은 음극(20), 양극(10) 및 분리막(40)이 권취되는 구조로 인해 형성될 수 있다. 중심홀(50)의 중앙에 중심점(51)이 형성될 수 있다.
음극 탭(24)은 양극(10)의 외측 끝단(13)과 중심홀(50)의 중심점(51)을 지나는 가상의 선(60)이 지나는 곳에 배치될 수 있다. 음극 탭(24)은 외측 음극 탭(241) 및 내측 음극 탭(242)을 포함할 수 있다. 음극 탭(24)이 가상의 선(60)이 지나는 곳에 배치되어 음극(20)을 지지할 수 있다.
외측 음극 탭(241)은 중심홀(50)을 기준으로 양극(10)의 외측 끝단(13)보다 외측에 배치될 수 있다. 외측 음극 탭(241)은 가상의 선(60)이 지나는 곳에 배치될 수 있다. 외측 음극 탭(241)이 가상의 선(60) 상에 배치되기 위해서, 음극(20)이 길게 연장되고 이에 따라 최외곽에 음극(20)이 한 층 더 생성될 수 있다.
내측 음극 탭(242)은 중심홀(50)을 기준으로 양극(10)의 외측 끝단(13)보다 내측에 배치될 수 있다. 내측 음극 탭(242)은 중심홀(50)을 마주하는 음극(20)에 배치될 수 있다.
음극 집전체(21)는 상면(211) 및 하면(212)을 포함할 수 있다. 음극 집전체(21)의 하면(212)은 중심홀(50)을 바라보도록 형성될 수 있다. 음극 집전체(21)의 상면(211)은 하면(212)의 반대면에 형성될 수 있다. 음극 집전체(21)의 상면(211) 및 하면(212)은 모두 평행하게 형성될 수 있다.
음극 집전체(21)에서 양극(10)의 외측 끝단(13)을 마주하고 있는 상면(211) 및 하면(212)에는 양극(10)의 외측 끝단(13)으로부터 음극(20)의 외측 끝단(23) 방향으로 기설정된 길이까지 음극 슬러리(22)가 도포될 수 있다. 양극(10)이 없는 부분과 대응하는 상면(211) 및 하면(212)에는 음극 슬러리(22)가 도포될 필요가 없다. 양극(10)의 외측 끝단(13)을 마주하고 있는 상면(211) 및 하면(212)에는 양극(10)의 외측 끝단(13)으로부터 기설정된 길이 이후부터 음극(20)의 외측 끝단(23)까지 음극 슬러리(12)가 미도포될 수 있다.
외측 음극 탭(241)은 상면(211) 및 하면(212)에 모두 음극 슬러리(22)가 미도포되는 지점에 배치될 수 있다. 외측 음극 탭(241)은 상면(211)에 배치될 수 있다.
전극 조립체(1)는 보호테이프(30)를 더 포함할 수 있다. 음극 집전체(21)에 제1 보호테이프(31) 및 제2 보호테이프(32)가 부착될 수 있다.
제1 보호테이프(31)는 외측 음극 탭(241)이 배치되는 면에 대응되는 하면(212)에 부착될 수 있다. 제1 보호테이프(31)는 외측 음극 탭(241)보다 더 길게 형성될 수 있다. 제1 보호테이프(31)는 외측 음극 탭(241)이 음극(20)에 배치됨에 따라서 대응되는 면에 돌출되는 부분을 보호해줄 수 있다.
제2 보호테이프(32)는 제1 보호테이프(31)가 부착되는 하면(212)과 마주하는 상면(211)에 부착될 수 있다. 제2 보호테이프(32)는 하면(212)에 음극 슬러리(22)가 도포되는 지점에 대응되는 상면(211)에 부착될 수 있다. 제2 보호테이프(32)는 음극 슬러리(22)가 미도포된 음극(20)의 상면(211)을 보호해줄 수 있다.
제1 보호테이프(31) 및 제2 보호테이프(32)사이에 분리막(40)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에서 외측 음극 탭(241)이 중심홀(50)의 중심점(51)과 양극(10)의 외측 끝단(13)을 지나는 가상의 선(60) 상에 배치됨에 따라, 전극 조립체(1)의 충전 시에 음극 전극의 팽창으로 인하여 양극(10)의 외측 끝단(13)에 대면하는 음극(20)에 응력이 집중되어 음극(20)이 손상되는 크랙 문제를 해결할 수 있다. 즉, 가상의 선(60) 상에 외측 음극 탭(241)이 배치되면 전극 조립체(1) 케이스(2)와 음극(20)의 외측 끝단(23)의 간격이 좁아지게 된다. 따라서 전극 조립체(1)의 충/방전시 음극(20)이 팽창하면, 간격이 좁아진 만큼 음극(20)이 팽창하는 정도가 종래보다 감소하게 되고, 이에 따라 연신이 발생하는 정도도 감소하게 된다. 이로 인하여 음극(20)의 두께가 감소하는 정도가 줄어드는 효과가 생긴다. 음극(20)의 두께가 감소하는 정도가 줄어드므로, 같은 응력이 음극(20)에 집중되어도 이전보다 음극(20)의 크랙 위험도 당연히 감소하여 음극(20)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
실시예 2
이하에서는 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예 2에 따른 전극 조립체에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 전극조립체에서 분리막들은 생략하고 양극과 음극이 권취된 모습이 도시된 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극조립체에서 양극 및 음극의 끝단 부분을 도시한 평면도이다.
본 발명의 실시예 2에서는, 외측 음극 탭(241)의 위치가 다른 것과 제3 보호테이프(33)를 포함할 수 있다는 점에서 실시예 1과 차이가 있을 수 있다. 실시예 1과 공통된 내용은 가급적 생략하고 차이점 중심으로 실시예 2에 대해서 설명하기로 한다.
외측 음극 탭(241)은 하면(212)에 배치될 수 있다. 전극 조립체(1)는 제3 보호테이프(33)를 더 포함할 수 있다.
제2 보호테이프(32)는 외측 음극 탭(241)이 부착되는 하면(212)과 마주하는 상면(211)에 부착될 수 있다.
외측 음극 탭(241)과 제2 보호테이프(32) 사이에는 분리막(40)이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 2에서 외측 음극 탭(241)이 중심홀(50)의 중심점(51)과 양극(10)의 외측 끝단(13)을 지나는 가상의 선(60)상에 배치되고, 음극(20)의 하면(212)에 배치되어, 본 발명의 실시예 1과 같이 전극 조립체(1)의 충/방전 시의 음극(20)이 팽창됨에 따른 응력이 음극(20)에 집중되어 음극(20)이 손상되는 크랙 문제를 해결할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
[부호의 설명]
1: 전극 조립체
2: 전극 조립체 케이스
10: 양극
11: 양극 집전체
12: 양극 슬러리
20: 음극
21: 음극 집전체
22: 음극 슬러리
24: 음극 탭
241: 외측 음극 탭
242: 내측 음극 탭
30: 보호테이프
31:제1 보호테이프
32: 제2 보호테이프
33: 제3 보호테이프
40: 분리막
50: 중심홀
60: 가상의 선

Claims (12)

  1. 양극, 분리막 및 음극이 적층된 상태로 권취된 구조를 가지며, 가운데 중심홀을 포함하는 전극 조립체에 있어서,
    상기 음극의 외측 끝단은 상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 외측에 배치되고,
    상기 양극은,
    양극 집전체; 및
    상기 양극 집전체 상에 도포되는 양극 슬러리를 포함하고,
    상기 음극은,
    음극 집전체;
    상기 음극 집전체 상에 도포되는 음극 슬러리; 및
    상기 음극 집전체 상에 배치되는 음극 탭을 포함하며,
    상기 음극 탭은 상기 양극의 외측 끝단과 상기 중심홀의 중심점을 지나는 가상의 선이 지나는 곳에 배치되는 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은,
    상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 외측에 배치되는 외측 음극 탭; 및
    상기 중심홀을 기준으로 상기 양극의 외측 끝단보다 내측에 배치되는 내측 음극 탭을 포함하고,
    상기 외측 음극 탭이 상기 가상의 선이 지나는 곳에 배치되는 전극 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음극 집전체는,
    상기 중심홀 방향을 바라보는 면인 하면; 및
    상기 하면의 반대에 형성되는 상면을 포함하는 전극 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 양극의 외측 끝단을 마주하고 있는 상기 상면 및 하면은,
    상기 양극의 외측 끝단으로부터 상기 음극의 외측 끝단 방향으로 기설정된 길이까지 상기 음극 슬러리가 도포되고,
    상기 양극의 외측 끝단으로부터 기설정된 길이 이후부터 상기 음극의 외측 끝단까지 상기 음극 슬러리가 미도포되는 전극 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외측 음극 탭은 상기 상면 및 하면에 모두 상기 음극 슬러리가 미도포되는 지점에 배치되는 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 외측 음극 탭은 상기 상면에 배치되고,
    상기 외측 음극 탭이 배치되는 면에 대응되는 상기 하면에 제1 보호테이프가 부착되는 전극 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 보호테이프가 부착되는 상기 하면과 마주하는 상기 상면에 제2 보호테이프가 부착되는 전극 조립체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 보호테이프 및 상기 제2 보호테이프 사이에 분리막이 배치되는 전극 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보호테이프는 상기 외측 음극 탭보다 더 길게 형성되는 전극 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 보호테이프는 상기 제2 보호테이프와 같거나 더 길게 형성되는 전극 조립체.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 외측 음극 탭 은 상기 하면에 배치되고,
    상기 외측 음극 탭이 배치되는 면에 대응되는 상기 상면에 제3 보호테이프가 부착되는 전극 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 외측 음극 탭이 부착되는 상기 하면과 마주하는 상기 상면에 제2 보호 테이프가 부착되고,
    상기 외측 음극 탭과 상기 제2 보호테이프 사이에 분리막이 배치되는 전극 조립체.
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